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第五章 GSM系統中的工程学
第五章 GSM系统中的工程学
一、概述
目的:将一个GSM蜂窝网在覆盖面积和话务量的限制下组织得比较合理。
组网时的问题:
-采用什么技术来提高共享资源的利用率?
-如何划分蜂窝小区?小区内的基站数量?
-互连互通性?
-如何保证移动台的巡游?
-采用哪种信令系统?
-etc.
注意事项:
-在只有一台机器时,以Erlang表示的话务量也是它被占用的概率,不可能超过1
-如果有一组L台机器,每台机器的话务量都是一样的,那么总的话务量是它们的总和,不可能超过L
例题1:10000个用户连接在同一台程控交换机上。每个用户有0.1Erlang的话务量。呼叫持续3分钟。请问,在这个程控交换机上每小时有多少次呼叫?
4.用户忙时的话务量与用户数
集中系数k:最忙1小时内的话务量与全天话务量之比,k的值一般在10%~15%之间。
三、多址接入技术(Multiple Access)
共享传播介质时,在保证通信质量的前提下,如何使多用户能够进行通信的技术,就是多址接入技术。
常用的有:CSMA、CDMA、FDMA、TDMA、OFDMA等
频分多址FDMA
将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道信道,使不同的用户在同一时间内可以进行通信的技术。
频分双工FDD:接收频率f和发送频率F不同,保证接收和发送可以同时进行的技术。
FDMA: Frequency Division Multiple Access
FDD: Frequency Division Duplex
时分多址TDMA
将时间分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙,使得多个用户可以在同一频率进行通信。
时分双工TDD:允许上下行帧可以工作在相同的频率上的技术。
TDMA: Time Division Multiple Access
TDD: Time Division Duplex
1.TDMA系统中,时隙设计需考虑的问题
-控制和信令信息的传输
-多径传播的影响
-系统的同步
2.应采取的措施
-在每个时隙中,专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输
-在时隙中插入自适应均衡器所需的训练序列,来克服多径传播引起的码间干扰
-在上行链路的每个时隙中预留一定的保护间隔,防止两个连续的时隙出现重叠
-在每个时隙中插入传输同步序列
三、传播模式
信号畸变的结果:
-频率上(多普勒效应)
-幅度上(瑞利衰落或多径传播衰落)
-相位上(多径传播带来的时间上的延迟)
2.阴影效应造成的慢衰落损耗
由于发射机和接收机之间的障碍物带来的影响。
-视距传播(Line Of Sight):在发射机和接收机的直射途径中没有障碍物的存在
-非视距传播(Non Line Of Sight):在发射机和接收机的直射途径中有障碍物的存在
宏蜂窝模式
主要存在Hata和COST231-Hata(european Cooperation in the field of Scientific and Technical research)两种模式。
适用于蜂窝半径1km或以上的蜂窝系统。
应用的前提条件为:
-基站天线hb高度在30~200米(含)之间
-移动台天线hm高度在1~10米(含)之间
-移动台和基站间的距离在1~20公里之间
-频率的单位为MHz
在该模式下,对于农村的处理和Hata模式一样。
四、资源复用
蜂窝小区:指的是在移动通信中,被一个天线覆盖的地理范围。
典型的六边型模式
区群(motif):包含了一组信道的、最小的蜂窝小区群。
-规范中建议:在一个蜂窝群,信道(同一频率)仅仅只能出现一次(但是实际应用中,一个小区中可以有数个频率)。
频率再用距离:两个使用同一频率的发射机间的最小距离。
组成区群的条件:
-区群之间可以邻接,且无空隙无重叠地进行覆盖
-邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。
载干比:C/(I+N)
C:收到的信号功率
I:同频干扰和邻频干扰
N:接收机系统本身的噪声
载干比门限值越小,频率再用距离就越小,区群就越小。
1.规则的区群
区群的大小 N=i2+ij+j2
其中,i和j为自然数或0。
相对于一个蜂窝小区来说,和它使用同频的蜂窝小区的中心都位于一个同心圆上。
常见的区群一般包含3、4、7、9、12、21、27个小区。
在不规则区群中,再用距离不会比规则区群更大。
2.受噪声限制的系统
当一个地区只需要很少的资源时,运营商可以在整个区域只使用一个蜂窝小区。这时,同频干扰和邻频干扰远小于系统噪声IN,这种系统即为受噪声限制的系统。
这种系统的同频再用距离非常大,通常被使用在人口稀少的农村。
典型模式的研究
1.TDMA/FDMA系统
大多数的系统均为TDMA/FDMA,网络的布置一般是根据基站的频率来进行的。
2.使用定向天线
在GSM中,每个天线覆
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