区群的组成课件

蜂窝网基本概念——小区、区群与系统容量1蜂窝网基本概念——小区、区群与系统容量1主要内容概述小区的概念区群的组成同频干扰与系统容量信道配置方法提高容量的措施2主要内容概述2概述早期移动通信系统：采用大区制特点：高架天线、大功率发射机——增大覆盖面积缺点传输损耗随着距离的增加而增加，而且与地形环境密切相关，因而移动台与基站之间的通信距离是有限的，服务范围受到限制。可容纳的用户数是有限制的，无法满足大容量的要求。3概述早期移动通信系统：采用大区制3概述改进：覆盖范围为了使服务区达到无缝覆盖，提高系统容量，采用多个基站来覆盖给定的服务区。每个小区设置一个基站，它只覆盖本小区的区域系统容量从理论上讲，我们可以给每个小区分配不同的频率，但这样需要大量的频率资源，且频谱利用率低。为了减少对频率资源的需求和提高频谱利用率，需将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用。只要使用相同频率的小区（同频小区）之间干扰足够小即可。4概述改进：4小区的概念小区的形状全向天线辐射的覆盖区是个圆形。为了不留空隙地覆盖整个平面，一个个圆形辐射区之间一定含有很多的交叠。在考虑了交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。要用多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面的区域，可取的形状只有三种。5小区的概念小区的形状5小区的概念小区的形状6小区的概念小区的形状6小区的概念这三种形状中哪一种最好呢?在辐射半径r相同的条件下，计算出三种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区宽度和交叠区面积如下表所示。7小区的概念这三种形状中哪一种最好呢?7小区的概念在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，相邻小区的重叠部分最少，小区的面积最大。用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也最经济，且相邻小区之间的相互干扰最小。正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为正六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。8小区的概念在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近小区的概念9小区的概念9区群的组成在小区范围之内，无线电信号要保持足够的强度（有效通信距离为小区的半径）。但无线电信号不可能只限制在小区的范围之内。为了减小同频道干扰，相邻小区不能使用相同的频道。为了保证同信道小区之间有足够的距离，附近的若干个小区都不能用相同的频道。这些相邻的、使用不同频道的小区组成一个区群，只有不同区群内的小区才能进行频道再用。10区群的组成在小区范围之内，无线电信号要保持足够的强度（有效通区群的组成区群的定义：相邻的使用不同频道的所有小区，这些小区共同使用了系统提供的所有频率资源。含义：区群中的每个小区只使用了部分频率资源，但一个区群包含了全部的频率资源。11区群的组成区群的定义：11区群的组成12区群的组成12区群的组成区群的组成应满足两个条件：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。满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的。可以证明，区群内的小区数应满足下式：13区群的组成区群的组成应满足两个条件：13区群的组成14区群的组成14区群的组成15区群的组成15区群的组成16区群的组成16区群的组成相邻同频道小区位置的确定方法：自某一小区A出发，先沿边的垂线方向跨j个小区，逆时针（或顺时针）旋转60°，再跨i个小区，这样就到达同频道小区A。在正六边形的六个方向上，可以找到六个相邻同频道小区，所有相邻A小区之间的距离都相等。17区群的组成相邻同频道小区位置的确定方法：17区群的组成18区群的组成18区群的组成相邻同频道小区距离的确定方法：相邻小区之间的距离：相邻同频道小区的距离：19区群的组成相邻同频道小区距离的确定方法：19区群的组成设系统共有S个可用的双向信道，服务区域可划分为M个小区，小区半径固定为r，每个小区的信道数目相同，区群大小为N。每小区信道数k＝S／N系统总的信道数C=M×k=S×M／N同频道再用距离系统容量↑→k↑

→N↓

。同频干扰↓→D↑

→N↑

。同频干扰和系统容量之间有一个折衷。20区群的组成设系统共有S个可用的双向信道，服务区域可划分为M个同频干扰与系统容量干扰是影响蜂窝网系统性能和容量的主要因素。干扰的主要类型：邻道干扰——相邻的或邻近频道的信号相互干扰。互调干扰——互调干扰是由传输信道中的非线性电路产生的。当两个或多个不同频率的信号同时输入到非线性电路时，由于非线性器件的作用，会产生许多谐波和组合频率分量，其中与所需信号频率ω0相接近的组合频率分量会顺利通过接收机而形成干扰，即互调干扰。同频干扰——由于同频道再用导致同频小区之间相互干扰。汽车火花干扰等外界干扰信号和噪声的影响。其中，同频干扰、邻道干扰和互调干扰的影响最大，且无法根除，属于系统干扰。21同频干扰与系统容量干扰是影响蜂窝网系统性能和容量的主要因素。同频干扰与系统容量为了减小同频道干扰的影响和保证接收信号的质量，必须使接收机输入端的有用信号功率与同频道干扰功率之比大于某个数值，该数值称为射频防护比。由于同频道干扰影响与调制制度及频偏有关，因此在不同信号和不同干扰下，射频防护比有所不同。22同频干扰与系统容量为了减小同频道干扰的影响和保证接收信号的质同频干扰与系统容量仅考虑相邻的同频小区之间的干扰。因此有以下表达式： 信干比（射频防护比）假设所有的基站的发射功率都相同。整个覆盖区域的路径衰减指数相同。23同频干扰与系统容量仅考虑相邻的同频小区之间的干扰。23同频干扰与系统容量距离发射天线d处接收到的平均信号功率Pr可由下式来估算：可见：其中，P0为距离d0处的接收功率。n（＝2～4）为路径衰减指数，与电波传播环境有关。在最坏情况下，移动台位于小区的边缘，此时有用信号最弱，而同频干扰最强。24同频干扰与系统容量距离发射天线d处接收到的平均信号功率Pr可同频干扰与系统容量则有：如果N足够大，可做近似：则有：可见，同频干扰决定了链路性能，同时也确定了频率复用方案和蜂窝系统的总体容量。25同频干扰与系统容量则有：25信道配置方法将所有信道分成N组，每个区群内的各个小区固定使用其中的一组。分组时的考虑：每组中的频道不会形成明显的干扰。分区分组配置法（小区内采用无三阶互调的相容信道组，以避免互调干扰）。等频距配置法（按等频率间隔来配置信道，只要频距选得足够大，就可有效地避免邻道干扰）。26信道配置方法将所有信道分成N组，每个区群内的各个小区固定使用信道配置方法分区分组配置法：（N=7）第一组1，5， 14，20，34，36第二组2，9， 13，18，21，31第三组3，8， 19，25，33，40第四组4，12， 16，22，37，39第五组6，10， 27，30，32，41第六组7，11， 24，26，29，35第七组15，17， 23，28，38，4227信道配置方法分区分组配置法：（N=7）27信道配置方法等频距配置法：（N=7）第一组1，8， 15，22，29，…第二组2，9， 16，23，30，…第三组3，10，17，24，31，…第四组4，11，18，25，32，…第五组5，12，19，26，33，…第六组6，13，20，27，34，…第七组7，14，21，28，35，…这样的频率配置可能正好满足产生互调的频率关系，但正因为频距大，干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器件，避免了互调的产生。28信道配置方法等频距配置法：（N=7）28提高容量的措施措施1——划分扇区中心激励与顶点激励中心激励：基站设在小区的中心（全向天线）；顶点激励：基站设在小区的某几个顶点上（方向性天线）29提高容量的措施措施1——划分扇区29提高容量的措施顶点激励（划分扇区）的好处采用120度定向天线后，所接收的同频干扰功率仅为采用全向天线的1/3，可减少系统的同道干扰。同频道小区距离可适当减小，从而提高系统容量。划分扇区的缺点：一个小区的频道划分为三组，每个扇区使用一组降低了中继效率，话务量有所损失。30提高容量的措施顶点激励（划分扇区）的好处30提高容量的措施31提高容量的措施31提高容量的措施措施2——小区分裂在整个服务区中，每个小区的大小可以是相同的，这只能适应用户密度均匀的情况。事实上服务区内的用户密度是不均匀的。在用户密度高的市中心区可使小区的面积小一些，在用户密度低的市郊区可使小区的面积大一些。小区分裂可以提高单位面积的信道数。32提高容量的措施措施2——小区分裂32提高容量的措施小区分裂33提高容量的措施小区分裂33提高容量的措施34提高容量的措施34蜂窝网基本概念——小区、区群与系统容量35蜂窝网基本概念——小区、区群与系统容量1主要内容概述小区的概念区群的组成同频干扰与系统容量信道配置方法提高容量的措施36主要内容概述2概述早期移动通信系统：采用大区制特点：高架天线、大功率发射机——增大覆盖面积缺点传输损耗随着距离的增加而增加，而且与地形环境密切相关，因而移动台与基站之间的通信距离是有限的，服务范围受到限制。可容纳的用户数是有限制的，无法满足大容量的要求。37概述早期移动通信系统：采用大区制3概述改进：覆盖范围为了使服务区达到无缝覆盖，提高系统容量，采用多个基站来覆盖给定的服务区。每个小区设置一个基站，它只覆盖本小区的区域系统容量从理论上讲，我们可以给每个小区分配不同的频率，但这样需要大量的频率资源，且频谱利用率低。为了减少对频率资源的需求和提高频谱利用率，需将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用。只要使用相同频率的小区（同频小区）之间干扰足够小即可。38概述改进：4小区的概念小区的形状全向天线辐射的覆盖区是个圆形。为了不留空隙地覆盖整个平面，一个个圆形辐射区之间一定含有很多的交叠。在考虑了交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。要用多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面的区域，可取的形状只有三种。39小区的概念小区的形状5小区的概念小区的形状40小区的概念小区的形状6小区的概念这三种形状中哪一种最好呢?在辐射半径r相同的条件下，计算出三种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区宽度和交叠区面积如下表所示。41小区的概念这三种形状中哪一种最好呢?7小区的概念在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，相邻小区的重叠部分最少，小区的面积最大。用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也最经济，且相邻小区之间的相互干扰最小。正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为正六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。42小区的概念在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近小区的概念43小区的概念9区群的组成在小区范围之内，无线电信号要保持足够的强度（有效通信距离为小区的半径）。但无线电信号不可能只限制在小区的范围之内。为了减小同频道干扰，相邻小区不能使用相同的频道。为了保证同信道小区之间有足够的距离，附近的若干个小区都不能用相同的频道。这些相邻的、使用不同频道的小区组成一个区群，只有不同区群内的小区才能进行频道再用。44区群的组成在小区范围之内，无线电信号要保持足够的强度（有效通区群的组成区群的定义：相邻的使用不同频道的所有小区，这些小区共同使用了系统提供的所有频率资源。含义：区群中的每个小区只使用了部分频率资源，但一个区群包含了全部的频率资源。45区群的组成区群的定义：11区群的组成46区群的组成12区群的组成区群的组成应满足两个条件：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。满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的。可以证明，区群内的小区数应满足下式：47区群的组成区群的组成应满足两个条件：13区群的组成48区群的组成14区群的组成49区群的组成15区群的组成50区群的组成16区群的组成相邻同频道小区位置的确定方法：自某一小区A出发，先沿边的垂线方向跨j个小区，逆时针（或顺时针）旋转60°，再跨i个小区，这样就到达同频道小区A。在正六边形的六个方向上，可以找到六个相邻同频道小区，所有相邻A小区之间的距离都相等。51区群的组成相邻同频道小区位置的确定方法：17区群的组成52区群的组成18区群的组成相邻同频道小区距离的确定方法：相邻小区之间的距离：相邻同频道小区的距离：53区群的组成相邻同频道小区距离的确定方法：19区群的组成设系统共有S个可用的双向信道，服务区域可划分为M个小区，小区半径固定为r，每个小区的信道数目相同，区群大小为N。每小区信道数k＝S／N系统总的信道数C=M×k=S×M／N同频道再用距离系统容量↑→k↑

→N↓

。同频干扰↓→D↑

→N↑

。同频干扰和系统容量之间有一个折衷。54区群的组成设系统共有S个可用的双向信道，服务区域可划分为M个同频干扰与系统容量干扰是影响蜂窝网系统性能和容量的主要因素。干扰的主要类型：邻道干扰——相邻的或邻近频道的信号相互干扰。互调干扰——互调干扰是由传输信道中的非线性电路产生的。当两个或多个不同频率的信号同时输入到非线性电路时，由于非线性器件的作用，会产生许多谐波和组合频率分量，其中与所需信号频率ω0相接近的组合频率分量会顺利通过接收机而形成干扰，即互调干扰。同频干扰——由于同频道再用导致同频小区之间相互干扰。汽车火花干扰等外界干扰信号和噪声的影响。其中，同频干扰、邻道干扰和互调干扰的影响最大，且无法根除，属于系统干扰。55同频干扰与系统容量干扰是影响蜂窝网系统性能和容量的主要因素。同频干扰与系统容量为了减小同频道干扰的影响和保证接收信号的质量，必须使接收机输入端的有用信号功率与同频道干扰功率之比大于某个数值，该数值称为射频防护比。由于同频道干扰影响与调制制度及频偏有关，因此在不同信号和不同干扰下，射频防护比有所不同。56同频干扰与系统容量为了减小同频道干扰的影响和保证接收信号的质同频干扰与系统容量仅考虑相邻的同频小区之间的干扰。因此有以下表达式： 信干比（射频防护比）假设所有的基站的发射功率都相同。整个覆盖区域的路径衰减指数相同。57同频干扰与系统容量仅考虑相邻的同频小区之间的干扰。23同频干扰与系统容量距离发射天线d处接收到的平均信号功率Pr可由下式来估算：可见：其中，P0为距离d0处的接收功率。n（＝2～4）为路径衰减指数，与电波传播环境有关。在最坏情况下，移动台位于小区的边缘，此时有用信号最弱，而同频干扰最强。58同频干扰与系统容量距离发射天线d处接收到的平均信号功率Pr可同频干扰与系统容量则有：如果N足够大，可做近似：则有：可见，同频干扰决定了链路性能，同时也确定了频率复用方案和蜂窝系统的总体容量。59同频干扰与系统容量则有：25信道配置方法将所有信道分成N组，每个区群内的各个小区固定使用其中的一组。分组时的考虑：每组中的频道不会形成明显的干扰。分区分组配置法（小区内采用无三阶互调的相容信道组，以避免互调干扰）。等频距配置法（按等频率间隔来配置信道，只要频距选得足够大，就可有效地避免邻道干扰）。60信道配置方法将所有信道分成N组，每个区群内的各个小区固定使用信道配置方法分区分组配置法：（N=7）第一组1，5， 14，20，34，36第二组2，9， 13，18，21，31第三组3，8， 19，25，33，40第四组4，12， 16，22，37，39第五组6，10， 27，30，32，41第六组7，11， 24，26，29，35第七组15，17， 23，28，38，4261信道配置方法分区分组配置法：（