西电通信原理大作业.docx

西安电子科技大学通信原理大作业蜂窝通信网姓名：班级：学号：蜂窝移动通信网通信网是在多点之间传递信息的通信系统。通信网的基本组成部分是终端设备、通信链路和交换设备，有些通信网中还包含转发设备。随着时代的发展，通信网也有着多种不同的应用和技术的进步。其中移动通信网在我们的生活中起到无可取代的作用，蜂窝网是当前最主要的一种移动通信网，主要由基站、移动台、移动交换中心组成，并与固定电话网相连。第一代蜂窝网采用模拟调制体制，现已淘汰。第二段蜂窝网采用数字调制体制，以电话通信为主，目前正在广泛使用中。我国采用的第二代蜂窝网体制主要是GSM。第三代蜂窝网正在发展中，它应能满足数据传输和多媒体通信的需求，以及全球漫游。本文主要介绍蜂窝移动通信网及其相关问题1.蜂窝移动通信系统基本概述蜂窝系统也叫“小区制”系统。是将所有要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1~10km左右。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。并可通过小区分裂进一步提高系统容量。这种系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）设备及移动台（MS）（用户设备）以及交换中心至基站的传输线组成。目前在我国运行的900MHz 第一代移动通信系统（TACS）模拟系统和/view/394188.htm第二代移动通信系统（GSM）数字系统都属于这一类。就是说移动台的移动交换中心与公共的电话交换网（就是我们平时所说的电话网PSTN）之间相连，移动交换中心负责连接基站之间的通信，通话过程中，移动台（比如手机）与所属基站建立联系，由基站再与移动交换中心连接，最后接入到公共电话网。通过把地理区域分成一个个称为小区的部分，蜂窝系统就可以在这个区域内提供无线覆盖。蜂窝无线系统指的是在地理上的服务区域内，移动用户和基站的全体，而不是将一个用户连到一个基站的单个链路。当把频谱分为很多信道，每个小区分配一组信道。从基站到移动台方向称为前向信道，反之为反向信道。前向和反向信道共同组成了双工蜂窝信道。当使用频分双工时，前向和反向信道使用不同的频率；当使用时分双工时，前向和反向信道占用不同时隙，但是用相同频率。当使用频分双工时，前向和反向信道使用不同的频率；当使用时分双工时，前向和反向信道占用不同时隙，但是用相同频率。高容量蜂窝系统在小区间进行频率复用，如图所示。N个小区构成一个簇（cluster,又叫区群），则服务区全部可用频谱分到一个簇，且簇内各小区获得不同信道：如N是簇大小，系统有M个信道资源，则簇内每个小区获得信道数位M/N。簇周期性重复实现信道复用，于是出现同频小区，且呈现层状结构。同频小区会引起同频干扰，因此同频小区之间要距离足够远以避免同频干扰，两个同频小区中心之间的最小距离 ,其中R是小区半径。人们认识到，同频干扰是制约无线通信系统的容量和链路质量的主要因素之一。在系统容量（大尺度）和链路质量（小尺度）之间做折中时，它起着举足轻重的作用。如在不增加系统分配频谱带宽的前提下，要获得高容量可以减小N，然而此时因为同频距离减小又增加了同频干扰，这会降低链路质量。由于无线传播影响，用户移动性以及话务量变化，蜂窝系统中的有用信号和干扰都是随机信号，很难对他们建立解析模型，主要靠仿真来估计。一般需要对蜂窝之间的射频传播环境和移动用户的位置进行建模才能仿真。另外，每个用户话务量的统计特征以及基站中信道分配方案的类型决定了瞬时干扰电平和系统容量。考虑到如上特性，蜂窝系统中在考虑同频干扰对系统性能的影响时主要采用系统的中断概率进行分析。其定义如下：2. 求解目标着重对蜂窝系统的业务行为、中继、信道复用、信道、用户移动行为，扇区化等进行建模，对中断率（质量）、可接受蜂窝面积（覆盖）进行仿真计算，并分析上述两个系统服务质量指标与容量与扇区化、簇大小的关系。3.建立模型本次给出蜂窝系统的简单仿真实例，着重解决求解目标中的问题。为了解决整体的仿真蜂窝系统，下面将先对系统的单个部件进行数学建模。Ⅰ.业务模型---中继和服务等级用户的统计特性主要描述为以下两方面1.单个用户随机地接入系统，也就是随机地发出一个呼叫请求。同一用户的两个连续的呼叫请求之间的时间间隔т，服从指数分布。因此对应的pdf 是其中是单个用户在单位时间内呼叫请求的平均次数（单位时间呼叫数）。我们假定有U个用户，由任意两个用户发出的两个连续呼叫请求之间的时间间隔也服从指数分布，呼叫请求的平均次数是=U。2.呼叫周期也是服从指数分布的随机变量，于是短呼叫比长呼叫发生的次数要多。呼叫周期用s表示，则s的pdf 是其中，1/=H 是平均呼叫周期（单位时间）。基于这些统计特性，大量用户可以共享数量较少的信道。因为单个用户不需要在所有时间都接入系统，可以仅在呼叫期间给用户分配信道。呼叫终止后，信道返回可用信道库。由于所有信道可能都在