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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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