2.4蜂窝系工统作原理.ppt

2.4 蜂窝系统工作原理;学习目标;2.4.1 什么是蜂窝; 为了在服务区实现无缝覆盖并提高系统的容 量，可采用多个基站来覆盖给定的服务区，每个基 站的覆盖区称为一个小区。根据服务区域类型的不 同，可划分为带状服务区和面状服务区。 1．带状服务区 对于公路、铁路、海岸等的覆盖可采用带状服务 区又称带状网，如图2-23所示。基站天线若用全向 辐射，覆盖区形状是圆形的。带状网宜采用有向天 线，使每个小区是扁圆形。带状网进行频率复用可 采用双频制，也可用多频制。;图2-23 带状服务区的覆盖;2．面状服务区 （1）小区的形状 可以实现一个平面的覆盖。按交叠区的中心线所围成的面积形状看，区域的形状可分为正三角形、正方形和正六角形三种，分别称它们为正三角形区域、正四边形区域和正六边形区域。可以证明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面区域，可取的形状只有这三种。; 由正三角形，正四边形、正六边形覆盖一个平面时，各区域之同的中心距离、半个区域面积、交叠部分面积以及交叠区宽度如下表2-4所示。 ;（2）区群的组成 单位无线区群的构成应满足以下两个条件：一是单位无线区群之间彼此邻接；二是相邻单位无线区群的同频小区中心间隔距离是一样的。满足以上两个条件的关系式如下：; 按照以上条件，可确定N有如下数值，相应的区群形状如图2-33所示:;（3）中心激励和顶点激励 根据基站的位置不同，可有两种激励方式：如图2-26所示，一种是基站位于正六边形的中心，称为中心激励方式；另一种是基站位于每个正六边形的三个相隔的顶点上，称为“顶点激励”方式。 对于前者，基站使用全向天线形成圆形覆盖区；对于后者，每个基站使用三个120o扇形覆盖的定向天线实现共同覆盖。从经济效益上看，前者投资较少，可是同信道重用比不能选得很小，否则同道干扰较多，但由于采用了定向天线，对位于天线主瓣之外的区域同道干扰很小，接收时对主瓣之外的干扰衰耗很大，即所接收的同频干扰功率下降，因此允许以较小的信道重用比工作。;图2-26 两种激励方式示意图;（4）盲点与热点 在实际的宏蜂窝内，通常存在着两种特殊的微小区域——“盲点”与“热点”。 盲点：指由于网络漏覆盖或电波在传播过程中遇到障碍物而造成阴影区域等原因，使得该区域的信号强度极弱，通信质量严重低略； 热点：指由于客观存在商业中心或交通要道等业务繁忙区域，造成空间业务负荷的不均匀分布。对于以上两“点”问题，往往通过设置直放站、分裂小区等方法加以解决。;※ 直放站（Repeater）的设置 ; 直放站在下行链路中，由施主天线从宿 主基站提取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波信号经功放放大以后，再次发射到待覆盖区域。在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台的信号以同样的工作方式由上行放大链处理后发射到相应基站，从而达到基站与移动台的信号传递。 ;;（5）蜂窝的种类;2.4.2 频率复用;2 频率复用距离的计算 频率复用距离的计算取决于许多因素，如频率分组数、衰落和屏蔽对频率复用的影响、同道干扰的概率等等。 （1）D与R的关系;式中k是由（C/I）s所确定，可推出：;（2）载波干扰比C/I 在上式2-44中谈到k是由（C/I）s所确定，而系统的载波干扰比C/I又是由系统所选用的调制方式和带宽来确定的。;此时的载波干扰比C/I计算如下： ; 式中，A为常数。考虑到上述情况，而且Di都相同，则有：;（3）考虑衰落和屏蔽情况下的频率复用距离计算;;则 ;2.4.3 多址方式;（1）频分多址技术（FDMA）; 从图2-30中还可以看出，两个移动台间通信通过基站 的中转，需占两个上行子频段和两个下行子频段，加上收 发间的保护频带，因此FDMA系统的频率资源利用率低；还 有FDMA的基站必须要设置N套调制解调器，设备比较复 杂；且FDMA信道大于通常需要的特定数字压缩信道，对于 通信过程FDMA信道也是浪费的。;（2）时分多址技术（TDMA）;TDMA的基本工作原理如下： 系统根据一定的时隙分配原则，使各个移动台 在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号；为了 保证不同传播时延情况下，各移动台到达基站的信 号不会重叠，通常在帧结构中有保护间隔比特，在 此保护间隔内不传送信号；这样在满足定时和同步 的条件下，基站可以在各时隙中接收到各移动台的 信号而互不干扰。同时，基站发向各个移动台的信 号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只 要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号（TDM信 号）中把发给它的信号区分出来。 ;