【正文】 ? ????????????fAfAffAAtAl o s DdDdDDddhdLlo g4lo g20(4lo g20,????? 自由空間傳播損耗）N↓ D ↓ 頻率利用率 高 同頻干擾大 D I J 頻率利用率與同頻干擾是 一對(duì)矛盾 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 45/25 同頻相鄰小區(qū)的找法 沿著任何一條六邊形鏈移動(dòng) i個(gè)小區(qū) 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 60度再移動(dòng) j個(gè)小區(qū) i=3 j=2 N=19 圖 5－ 4 在蜂窩小區(qū)中定位同頻小區(qū)的方法 i=3 j=2 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 46/25 干擾和信道容量 ? 同頻干擾和系統(tǒng)容量 ? 相鄰信道的干擾 ? 蜂窩小區(qū)容量的改善 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 47/25 干擾和信道容量 ? 干擾是蜂窩無(wú)線系統(tǒng)性能的主要限制因素。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 48/25 同頻干擾和系統(tǒng)容量 ? 頻率復(fù)用意味著在一個(gè)給定的覆蓋區(qū)域內(nèi)，存在著許多使用同一組頻率的小區(qū)，這些小區(qū)叫做 同頻小區(qū) 。 ? 為了減小同頻干擾，同頻小區(qū)必須在物理上隔開(kāi)一個(gè)最小的距離，為傳播提供充分的隔離。增加 D/R的值，相對(duì)于小區(qū)的覆蓋距離減小，或同頻小區(qū)間的空間距離增加，從而來(lái)自同頻小區(qū)的射頻能量減小而使干擾減小。對(duì)于六邊形系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， Q可表示為 3DQN R?? （ 3 4 ） 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 51/25 同頻干擾和系統(tǒng)容量 ? Q的值越小則容量越大；而 Q值大可以提高傳播質(zhì)量，因?yàn)橥l干擾小。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 52/25 相鄰信道的干擾 ? 來(lái)自所使用信號(hào)頻率的相鄰頻率的信號(hào)干擾叫做 鄰頻干擾 （也叫鄰道干擾）。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 53/25 蜂窩小區(qū)容量和干擾的改善 1．小區(qū)分裂 ? 小區(qū)分裂 一種將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)的方法，分裂后的每個(gè)小區(qū)都有自己的基站并相應(yīng)地降低天線高度和減小發(fā)射機(jī)功率。即通過(guò)設(shè)定比原小區(qū)半徑更小的新小區(qū)和在原有小區(qū)間安置這些小區(qū)（叫做微小區(qū)），使得單位面積內(nèi)的信道數(shù)目增加，從而增加系統(tǒng)容量。 ? 由于使用了定向天線，小區(qū)將只接收同頻小區(qū)中一部分小區(qū)的干擾。 ? 同頻干擾減小的因素決定于使用扇區(qū)的數(shù)目。 ? 圖 56分別給出了 N個(gè)信道的 FDMA、TDMA和 CDMA的示意圖。 這些頻道互不交疊， 其寬度應(yīng)能傳輸一路話音或數(shù)據(jù)信息。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 62/25 2． FDMA系統(tǒng)原理 圖 57 FDMA系統(tǒng)的工作示意圖 基站 —— 移動(dòng)臺(tái) 下行信道 移動(dòng)臺(tái) —— 基站 上行信道 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 63/25 FDMA頻譜分割原理 每個(gè)用戶分配一個(gè)信道，即一對(duì)頻譜 較高的頻譜用作下行信道即基站向移動(dòng)臺(tái)方向的信道 較低的頻譜用作上行信道即移動(dòng)臺(tái)向基站方向的信道 必須同時(shí)占用 2個(gè)信道（ 2對(duì)頻譜）才能實(shí)現(xiàn)雙工通信 基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào) 任意兩個(gè)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn) 設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊 前向信道與反向信道之間設(shè)有保護(hù)頻帶 用戶頻道之間，設(shè)有保護(hù)頻隙 圖 58 FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 64/25 3． FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) ① FDMA信道每次只能傳送一路電話。 ③移動(dòng)臺(tái)較簡(jiǎn)單，和模擬的較接近。 ⑤ 越區(qū)切換較為復(fù)雜和困難。 各個(gè)移動(dòng)用戶在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)， 在滿足定時(shí)和同步的條件下， 基站可以分別在各時(shí)隙中接收到各個(gè)移動(dòng)用戶的信號(hào)而不混擾。 ? TDMA信道的劃分如圖 510所示。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 68/25 圖 510 TDMA信道的劃分 同樣頻道數(shù)下， TDMA比 FDMA方式能容納更多的用戶 分配 t1時(shí)隙 分配 t5時(shí)隙 分配 t2時(shí)隙 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 69/25 2． TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) （ 1）突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語(yǔ)音編碼速率，每路編碼速率設(shè)為 Rbit/s，共 N個(gè)時(shí)隙，則在這個(gè)載波上傳輸?shù)乃俾蕦⒋笥?NRbit/s。 （ 3） TDMA用不同的時(shí)隙來(lái)發(fā)射和接收，因此不需雙工器。 （ 5）抗干擾能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 70/25 CDMA方式 1． CDMA系統(tǒng)原理 ? CDMA系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來(lái)傳輸信息。 ? 系統(tǒng)的接收端必須有完全一致的本地地址碼，才能對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè) 偽隨機(jī)碼 或 PN碼 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 71/25 1． CDMA系統(tǒng)原理 圖 511 CDMA系統(tǒng)的工作示意圖 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 72/25 在 FDMA和 TDMA系統(tǒng)中， 為了擴(kuò)大通信用戶容量， 都盡力壓縮信道帶寬， 但這種壓縮是有限度的， 因?yàn)樾诺缼挼淖冋瓕?dǎo)致通話質(zhì)量的下降。 CDMA的關(guān)鍵是所用擴(kuò)頻碼有多少個(gè)不同的互相正交的碼序列， 就有多少個(gè)不同的地址碼， 也就有多少個(gè)碼分信道。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 73/25 2． CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) CDMA系統(tǒng)有以下特點(diǎn)。 ② 通信容量大。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 74/25 2． CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) ④ 由于信號(hào)被擴(kuò)展在一較寬頻譜上從而可以減小多徑衰落。 ⑥ 平滑的軟切換和有效的宏分集。 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 75/25 三種多址技術(shù)的比較 ? FDMA用于第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，頻譜利用率低，逐漸被 TDMA和 CDMA取代 ? TDMA比較成熟，目前應(yīng)用廣泛 ? CDMA頻譜利用率最高，容量最大，代表多址技術(shù)發(fā)展的方向 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 76/25 系統(tǒng)容量 蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線容量可定義為 m?= 信道 /小區(qū) （ 515） 式中， m是無(wú)線容量大??； Bt是分配給系統(tǒng)的總的頻譜； Bc是信道帶寬； N是頻率重用的小區(qū)數(shù)?？汕蟮?FDMA的無(wú)線容量如下： m = tc23BBCI? 信道 / 小區(qū) （ 3 17 ） 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 79/25 2． TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量 ? 對(duì)于數(shù)字 TDMA系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于數(shù)字信道所要求的載干比可以比模擬制的小 4～5dB （因數(shù)字系統(tǒng)有糾錯(cuò)措施），因而頻率復(fù)用距離可以再近一些。可求得TDMA的無(wú)線容量如下： m =tc23BCBI? ? 信道 / 小區(qū) （ 3 18 ） 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 80/25 2． TDMA蜂窩系統(tǒng)的容量 ? 其中，設(shè)載波間隔為 Bc，每載波共有 M個(gè)時(shí)隙，則等效帶寬為 ccBBM? ?在 TDMA下 每個(gè)時(shí)隙 /用戶的等效帶寬 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 81/25 3． CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量 ? CDMA系統(tǒng)的容量是干擾受限的，而FDMA和 TDMA系統(tǒng)的容量是帶寬受限的。 b0EN第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 82/25 3． CDMA蜂窩系統(tǒng)的容量 ? 如果 m個(gè)用戶共用一個(gè)無(wú)線信道，顯然每一用戶的信號(hào)都受到其他 m?1個(gè)用戶信號(hào)的干擾。 bb01WR ηmE CN? ? ? 信道 / 小區(qū) （ 3 22 ） 處理增益 歸一化信噪比 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 85/25 根據(jù) CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)一般公式進(jìn)行修正 采用 話音激活技術(shù) 提高系統(tǒng)容量 利用 扇區(qū)劃分 提高系統(tǒng)容量 鄰區(qū)干擾 降低系統(tǒng)容量 第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 86/25 采用話音激活技術(shù)提高系統(tǒng)容量 在典型的全雙工通話中，話音的激活期（占空比）d 通常小于 35%，如果 CDMA系統(tǒng) 在話音停頓時(shí)停止信號(hào)發(fā)射 ，其他用戶受到的干擾會(huì)相應(yīng)地平均減少 65%，從而使系統(tǒng)容量提高到原來(lái)的1/d= CDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為 當(dāng) 用戶數(shù)目龐大 并且系統(tǒng)是 干擾受限 而不是噪聲受限時(shí)，用戶數(shù)可表示為 dCNERWm bb 11 0 ??????? ????????????????????dNERWm bb110??????? ??????????????????第 5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù) 87/25 利用扇區(qū)劃分提高系統(tǒng)容量 ? 如利用 120o扇形覆蓋的定向天線把一個(gè)蜂窩小區(qū)劃分成 3個(gè)扇區(qū)時(shí)，處于每個(gè)扇區(qū)中的移動(dòng)用戶是該蜂窩的三分之一，相應(yīng)的各用戶之間的多址干擾分量也就減少為原來(lái)的三分之一，從而系統(tǒng)的容量將增加近 3倍 ? CDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為