移動(dòng)通信技術(shù)

《移動(dòng)通信技術(shù)》通信工程學(xué)院代才莉模塊一移動(dòng)通信基本技術(shù)整體結(jié)構(gòu)概述基本技術(shù)單元1：發(fā)展概述單元2：特點(diǎn)組成單元3：雙工技術(shù)單元4：多址技術(shù)單元5：編碼技術(shù)單元6：調(diào)制技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目通信全網(wǎng)認(rèn)知實(shí)訓(xùn)單元7：分集技術(shù)單元8：蜂窩組網(wǎng)技術(shù)單元9：功率控制技術(shù)單元10：信道共用技術(shù)單元11：移動(dòng)性管理教學(xué)單元引入

移動(dòng)通信應(yīng)用日益廣泛的今天，有限的無線電頻率要提供給越來越多的用戶共同使用，頻道擁擠，相互干擾成為阻礙移動(dòng)通信發(fā)展的首要問題，解決這些問題的辦法就是按一定的規(guī)范組成移動(dòng)通信的服務(wù)覆蓋區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)。并且，需要采用合理的方法對(duì)整個(gè)服務(wù)區(qū)域進(jìn)行劃分，組成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)需求不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也就有所不同，從而才能夠保障網(wǎng)內(nèi)的用戶有秩序的通信。那么，本單元我們就來學(xué)習(xí)移動(dòng)通信的蜂窩組網(wǎng)技術(shù)。單元8

移動(dòng)通信的蜂窩組網(wǎng)技術(shù)區(qū)域覆蓋1主要內(nèi)容2小區(qū)的形狀3蜂窩組網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握大區(qū)制、小區(qū)制的特點(diǎn)；掌握蜂窩小區(qū)的劃分原則和覆蓋原則；熟悉激勵(lì)方式。

重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):大區(qū)制\小區(qū)制、蜂窩小區(qū)的劃分原則和覆蓋的原則。難點(diǎn)：蜂窩小區(qū)的劃分原則和覆蓋的原則。

為什么要?jiǎng)澐謪^(qū)域？如前所述，移動(dòng)通信系統(tǒng)都采用小區(qū)制蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分區(qū)域組網(wǎng)，那么移動(dòng)通信系統(tǒng)為什么要進(jìn)行區(qū)域的劃分？提示：從信道復(fù)用、頻譜利用率、系統(tǒng)容量著手考慮！1.區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋大區(qū)制小區(qū)制服務(wù)區(qū)域激勵(lì)方式小區(qū)分裂帶狀服務(wù)區(qū)域面狀服務(wù)區(qū)域三角形正方形六邊形蜂窩小區(qū)

小區(qū)形狀區(qū)群構(gòu)成宏蜂窩微蜂窩

智能蜂窩

中心激勵(lì)頂點(diǎn)激勵(lì)重新劃分小區(qū)小區(qū)扇形化三角形正方形六邊形蜂窩小區(qū)宏蜂窩微蜂窩

智能蜂窩1.區(qū)域覆蓋采用小區(qū)制的移動(dòng)通信的服務(wù)區(qū)是指移動(dòng)臺(tái)能夠獲得服務(wù)的區(qū)域。通常服務(wù)區(qū)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求、用戶區(qū)域分布、地形以及不產(chǎn)生相互干擾等因素可分為帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。1）服務(wù)區(qū)域1.區(qū)域覆蓋2）帶（條）狀服務(wù)區(qū)用戶的分布呈帶狀或者條狀。例如鐵路的列車無線電話、長(zhǎng)途汽車無線電話、內(nèi)河航運(yùn)的無線電話系統(tǒng)、沿海岸線的移動(dòng)通信系統(tǒng)等都是帶狀服務(wù)區(qū)。1.區(qū)域覆蓋3）面狀服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)更多的是呈廣闊的面狀,在面狀服務(wù)區(qū)中劃分為更多的小區(qū),組成移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。2.小區(qū)的形狀1）小區(qū)的形狀假設(shè)整個(gè)服務(wù)區(qū)的地形平坦、地物相同，且基站采用全向天線使基站輻射區(qū)域大體是一個(gè)圓形。為了不留空隙的覆蓋整個(gè)平面服務(wù)區(qū)，一個(gè)個(gè)圓形的輻射小區(qū)之間會(huì)有大量的重疊區(qū)域。為了使多個(gè)小區(qū)彼此鄰接、無空隙、無重疊地覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)，常用圓的內(nèi)接正多邊形來近似圓，在這些正多邊形中，能夠全面無空隙、重疊的覆蓋整個(gè)區(qū)域的就只有：2.小區(qū)的形狀各種小區(qū)形狀的比較：2.小區(qū)的形狀正六邊形相鄰小區(qū)的中心間隔最大；小區(qū)的有效面積最大；重疊區(qū)域?qū)挾群兔娣e最小；重疊區(qū)域?qū)挾群兔娣e最小。2.小區(qū)的形狀2）小容量的大區(qū)制大區(qū)制——“單一基地臺(tái)大面積覆蓋”方式2.小區(qū)的形狀2）小容量的大區(qū)制大區(qū)制定義：指一個(gè)服務(wù)區(qū)域(如—個(gè)城市內(nèi))，只有一個(gè)或者少數(shù)幾個(gè)基地臺(tái)負(fù)責(zé)移動(dòng)電話通信的聯(lián)絡(luò)和控制。每個(gè)基地臺(tái)基本上是獨(dú)立的。大區(qū)制的特點(diǎn)是：基地臺(tái)天線很高，發(fā)射機(jī)輸出功率也較大；兩個(gè)方向上的通信距離不一致；由于電磁兼容的原因，用戶容量幾十到數(shù)百個(gè)；組網(wǎng)簡(jiǎn)單、投資少、見效快。2.小區(qū)的形狀3）大容量的小區(qū)制小區(qū)制——“集中控制的多基地臺(tái)小區(qū)覆蓋”方式2.小區(qū)的形狀小區(qū)制的定義：指將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分成若干個(gè)半徑為2—20km的無線小區(qū)（cell），每個(gè)小區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基地站，由它負(fù)責(zé)本區(qū)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。同時(shí)，在移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)之間移動(dòng)用戶通信的轉(zhuǎn)接，以及移動(dòng)用戶和市話用戶之間的通信。3）大容量的小區(qū)制2.小區(qū)的形狀小區(qū)制的特點(diǎn)：小區(qū)半徑小，基站發(fā)射功率較?。煌l復(fù)用，提高了頻率的利用率；移動(dòng)臺(tái)經(jīng)常更換工作頻道，控制交換技術(shù)的要求高；建網(wǎng)的成本和復(fù)雜性亦有所提高用戶通信的轉(zhuǎn)接，以及

移動(dòng)用戶和市話用戶之間的通信。3）大容量的小區(qū)制3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)1）宏蜂窩技術(shù)小區(qū)的覆蓋半徑大多為1km～35km。存在問題：一是“盲點(diǎn)”，由于電波在傳播過程中遇到障礙物而造成的陰影區(qū)域，該區(qū)域通信質(zhì)量嚴(yán)重低劣；二是“熱點(diǎn)”，由于空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布而形成的業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)2）微蜂窩技術(shù)小區(qū)的覆蓋半徑大多為30m～300m。應(yīng)用范圍：解決“盲點(diǎn)”問題：提高覆蓋率，應(yīng)用于一些宏蜂窩很難覆蓋到的盲點(diǎn)地區(qū)，如地鐵、地下室；解決“熱點(diǎn)”問題：提高容量，主要應(yīng)用在高話務(wù)量地區(qū)，如繁華的商業(yè)街、購物中心、體育場(chǎng)等。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)3）智能蜂窩技術(shù)基站采用具有高分辨陣列信號(hào)處理能力的自適應(yīng)天線系統(tǒng)，智能地監(jiān)測(cè)移動(dòng)臺(tái)所處的位置，并以一定的方式將確定的信號(hào)功率傳遞給移動(dòng)臺(tái)的蜂窩小區(qū)。對(duì)于上行鏈路而言，采用自適應(yīng)天線陣接收技術(shù)，可以極大地降低多址干擾，增加系統(tǒng)容量；對(duì)于下行鏈路而言，則可以將信號(hào)的有效區(qū)域控制在移動(dòng)臺(tái)附近半徑為100～200波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，使同道干擾大小為減小。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)4）區(qū)群的構(gòu)成區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：若干個(gè)區(qū)群能彼此鄰接組成整個(gè)蜂窩服務(wù)區(qū)域,且無空隙地覆蓋整個(gè)面積。相鄰區(qū)群中，同頻小區(qū)中心間隔距離應(yīng)該相等并且最大。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)4）區(qū)群的構(gòu)成滿足以上兩個(gè)條件構(gòu)成的區(qū)群的小區(qū)數(shù)目N是有限制的：

N＝a2十a(chǎn)b十b2式中：a、b分別為同頻小區(qū)之間的二維距離。a、b均為整數(shù)，其中一個(gè)可以為0，不能同時(shí)為0。當(dāng)a=1，b=1的時(shí)候，N=3，這表示三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群；當(dāng)a=0，b=3的時(shí)候，N=9，這表示九個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群。不同的小區(qū)數(shù)目N構(gòu)成的服務(wù)區(qū)域圖形是不一樣的。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)4）區(qū)群的構(gòu)成

區(qū)群小區(qū)數(shù)N的取值3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)4）區(qū)群的構(gòu)成N=3a=1，b=1N=4a=0，b=2N=7a=1，b=2圖中dg表示相鄰區(qū)群的同頻小區(qū)的中心間距，稱為同頻小區(qū)的距離，即同頻再用距離3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)4）區(qū)群的構(gòu)成N=12a=2，b=23.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)5）尋找一個(gè)小區(qū)的同頻小區(qū)尋找A小區(qū)的同頻小區(qū)，自A小區(qū)出發(fā)，先沿邊的垂線方向跨過a個(gè)小區(qū)，逆時(shí)針或者順時(shí)針旋轉(zhuǎn)60度，再跨過b個(gè)小區(qū)，這就達(dá)到和A小區(qū)使用相同信道組的A`小區(qū)了。A小區(qū)和A`小區(qū)不屬一個(gè)區(qū)群。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)1121110987654321121110987654321121110987654321121110987654321121110987654321121110987654321121110987654321121110987654321121110987654321121110987654325）尋找一個(gè)小區(qū)的同頻小區(qū)3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)

同信道小區(qū)的確定AN=19N=19AAAAAA5）尋找一個(gè)小區(qū)的同頻小區(qū)3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)6）中心激勵(lì)方式在每個(gè)小區(qū)中，基站可以架設(shè)在小區(qū)的中心，用全向天線形成3600的圓形覆蓋區(qū)，這就是中心激勵(lì)方式。中心激勵(lì)方式3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)7）頂點(diǎn)激勵(lì)方式頂點(diǎn)激勵(lì)方式基站架設(shè)在每個(gè)正六邊形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并用三個(gè)互成120度的扇形張角覆蓋的定向天線，同樣也可覆蓋整個(gè)小區(qū)。3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，頂點(diǎn)激勵(lì)有兩種常見的形式：三葉草型和1200扇面

7）頂點(diǎn)激勵(lì)方式3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)假如小區(qū)內(nèi)有較大的阻礙物，如孤立的山岳或高大的建筑物，中心激勵(lì)方式難免有電磁輻射的陰影，若改為頂點(diǎn)激勵(lì)方式就可以避免陰影區(qū)域的出現(xiàn)。頂點(diǎn)激勵(lì)與中心激勵(lì)相比較3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)目的：提高系統(tǒng)的容量，增加新的用戶;方法：把每個(gè)小區(qū)都分裂成一定數(shù)目的半徑更小的小區(qū);方式：重新劃分小區(qū)、小區(qū)扇形化。8）小區(qū)分裂－－提高系統(tǒng)容量的措施3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)：干擾電平增大，需要建造新的基站，需要重新進(jìn)行頻率規(guī)劃，增加了切換的次數(shù)，而且隨著小區(qū)半徑的減小，同頻干擾的就越嚴(yán)重。9）重新劃分小區(qū)3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)原基站新基站

小區(qū)分裂9）重新劃分小區(qū)3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)把小區(qū)分成幾個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)使用一組不同的信道，并采用一副定向天線來覆蓋每個(gè)扇區(qū)。每個(gè)扇區(qū)都可以看作一個(gè)新的小區(qū)，包括三個(gè)扇區(qū)或者六個(gè)扇區(qū)。在市區(qū)一般采用三個(gè)扇區(qū)，而在農(nóng)村一般是全方向性的小區(qū)，在覆蓋公路的時(shí)候則采用兩個(gè)扇區(qū)?；究梢晕挥谛^(qū)中央，也可以位于小區(qū)的頂點(diǎn)。10）小區(qū)扇形化3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)10）小區(qū)扇形化3.蜂窩組網(wǎng)技術(shù)重新劃分小區(qū)：