移动通信学习笔记03_蜂窝原理

教学大纲:组网技术
基本内容:典型的多址接入技术;话务量与呼损率的计算;蜂窝的概念、频率复用原则和区群的概念;信道的分配策略和分配原则;蜂窝系统的基本网络结构和各部分的功能;切换和漫游,位置管理策略;提高蜂窝系统容量的措施。
要求:掌握典型的多址技术概念;掌握话务量和呼损率的计算;了解蜂窝、小区、区群和信道分配的概念;掌握移动通信系统基本的网络结构;掌握移动通信系统的位置管理过程。

一、频率复用

蜂窝原理是移动通信真正能够运营的基础。(蜂窝提出后才使得移动通信真正走向运营)
蜂窝思想其实就等同于频率复用(频率资源在相隔一段距离后能被重复使用)。
1、提出蜂窝:提高资源利用率,进一步提高系统的容量。
2、大区制覆盖范围大,容量小。
小区制通过频率复用或蜂窝增大容量。

二、蜂窝原理推导

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每个绿色圆点是一个基站,一个基站的覆盖范围是一个小区,一个基站放3副天线,每副天线覆盖范围叫一个扇区。
4×34\times34×3复用方式:粗黑实框是一个簇,一个簇内包含4个基站,每个基站裂变成3个扇区。(移动通信常用复用方式有7×3、4×3、3×3、1×37\times3、4\times3、3\times3、1\times37×34×33×31×3
(4×3)×4(4\times3)\times44×3×4:一个簇内包含4个基站,每个基站裂变成3个扇区,每个扇区分4个频点。
如图,相同标号的扇区表示使用相同的频点。使用相同频点的两个基站距离是频率复用的距离。两基站间能使用相同频点的最小距离叫同频复用距离。

•可用无线信道总数
若每个小区分配K(K< S)个信道,且S个信道在N个小区中分为各不相同的、各自独立的信道组,而且每个信道组有相同的信道数目,那么可用无线信道的总数为:S = KN
• 簇(Cluster,区群)
共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇。如果区群在系统中共同复制了M次,则信道的总数C可以作为容量的一个度量C = MKN = MS

区群
区群内的小数应满足:N=i2+ij+j2N=i^2+ij+j^2N=i2+ij+j2
式中,i,j为相邻同频道小区间的间隔小区数,为正整数。
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三、频率规划

FDMA+TDMA的多址方式下,每个小区分配4个频点,一个频点分成8个时隙,一个小区同时支持的用户量最大为__32__个
固定信道分配法:GMS系统
动态信道分配法:小灵通
混合信道分配法:行业应用(如高铁)

四、话务量计算(疑)

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爱尔兰B公式表示的是系统质量、系统容量和系统资源之间的关系。
例:在一个系统容量n=10(用户线),流入业务强度A=6Erl,系统服务用户很多,可得系统呼损率 B=0.043142×100%≈4.3%
爱尔兰公式已经制成爱尔兰呼损表,若已知三个参数A, B和n中的任何两个参数,就可以查出需要的第三个参数
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呼损率和话务量与信道数及信道利用率关系
• 在维持呼损率B一定的条件下,随着信道数n的加大话务量A不断增长;信道利用率η随着n的加大而增长,但到一定程度增长缓慢。
• 在维持信道数n一定的条件下,呼损率B越大,系统的流入话务量A越大,波道利用率η越高。但B大,服务质量低。900MHz系统的无线呼损率为5%
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五、切换理论

切换:专用模式的移动台资源发生变更。
越区切换:专用模式的移动台从一个小区移动到另外一个小区。
小区重选:空闲模式的移动台从一个小区移动到另外一个小区。
专用模式:获得了专用信道;
空闲模式:没有获得专用信道
专用信道:YCH(业务信道)、专门用来传信令的信道
公共信道:RACH(随机接入信道)
跳频:从一个频点(f1)跳到另一个频点(f2)

TDMA系统中,相邻小区使用频点不同
CDMA系统中,相邻小区可以使用相同资源
系统消息会告知:小区承载的频点、定时提前量、RACH相关信息

越区切换:TDMA系统(硬切换)、CDMA系统(软切换)
硬切换:在原小区先把资源释放掉,然后再在新的小区获得资源
硬切换缺点:存在瞬时中断
软切换:在原小区获得资源,随着移动,原小区的资源先不释放,同时在新小区又获得资源,直到原小区信号非常弱才把原小区资源释放掉。
软切换优点:不存在瞬时中断
软切换缺点:造成 系统资源紧张。

位置区理论

用户呼叫另外一个用户的时候,整个系统是如何运作的?
主叫呼叫被叫,主叫拨打被叫的MSISDN号(用户的电话号码),首先移动台争抢公共信道RACH(随机接入信道),若争抢成功,移动台把它的请求信息发给基站子系统,基站子系统发现它所在小区中有资源可用,通过AGCH(接入允许信道)给其分配信令资源,分的是专用的传信令的信道,专用的控制信道。传输给基站子系统(主要功能是接口和资源管理)。号码分析的任务发过交换机,先分析前三位,是不是本网用户,然后…
通过被叫用户的VLR可以找到被叫用户的位置区号,在改位置区号对应的小区中发起寻呼消息(携带了被叫用户的IMSI号),只有IMSI号和SIM卡中存的IMSI号一样的用户才会作答
何为位置区
用户的位置区号存到VIR(拜访位置寄存器)
为什么要用到位置区
为了方便地找到被叫用户,位置区变大,寻呼消息变多,位置区变小,变更消息变多。

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