• 优点：提高频率利用率，组网灵活
• 缺点：网络构成复杂
• 按服务区形状分：条状服务区、面状服务 区
条状服务区
– 用户的分布呈条状（或带状），如铁路、公路、沿海水域 等。 小区
条状服务区
可采用多个频率复用
➢ 二频复用
r
r
r
f1
f2
f1
A
B
A
➢ 三频复用
r
r
r
f2
f1
f2
B
A
B
r f1
r f2
r f3
– 如图, 设置分集接收台 – 基站发射用全向天线，接
收用定向天线 – 提高基站接收灵敏度
Rd Rd
BS MS1
MS2
Rd
大区制设置分集接收台示 意图
• 小区制网构成方式基本概念
– 小区制：利用频率复用的概念，将整个服务区域 划分成若干个小区，每个小区分别设置一个低发 射功率的基站，负责本小区的通信。
第6章 长距离无线通信之
移动通信网络
蜂窝网络
对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区所 需的小区数最少，无重叠区，故所需的频率组数也最少， 最经济。仅有理论分析和设计意义。
把移动电话的服务区分为一个个正六边形的子区，每 个小区设一个基站。形成了形状酷似“蜂窝”的结构， 因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。
– 频率复用：
• N个相邻的小区组成一个区群(簇) • 将可供使用的频道划分成N组 • 区群内的每个小区使用不同的频率组 • 相邻区群重复使用相同的频率组分配模式
• 基本小区有：（r0：小区半径）
– 超小区：r0 ＞20km（农村） – 宏小区：r0 ＝1～20km（人口稠密地区） – 微小区：r0 ＝0.1～1km（城市繁华区） – 微微小区：r0 ＜0.1km（办公室、家庭）
一般用户几十～几百个，一般用于专网。
• 提高覆盖半径是大区制需解决的问题 • 决定覆盖半径的因素：
– 地球的曲率限制了传输的极限范围 – 地形环境影响，信号传播可能产生盲区 – 多径反射限制了传输距离 – 移动台发射功率小，上行信号传输距离有限（上下
行传输增益差可达6～12dB）
• 解决上行问题的办法：
• 大区制
– 在一个服务区域（如一个城市）内只有一个基站， 并由它负责移动通信的联络和控制。
MS1
BS MS2
MS3
大区制移动通信网
• 早期的移动通信网一般是大区制 • 主要特点：
– 基站天线很高，几十～几百米 – 基站发射功率大：50～200W – 覆盖半径：30～50km
• 优点：网络结构简单，成本低 • 缺点：频谱利用率低，服务性能差，容量小，
r
• 按基站对小区的覆盖方式：
– 中心激励：
• 基站位于小区中心，有 时会有辐射阴影。
➢ 顶点激励： • 在顶点上设置基站，并采 用三个互成120°的定向天
线，以避免辐射阴影。
• 簇（区群）：
– 共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇(区群)） – 若N越小，则系统中区群复制得越多，系统容量越
大，频率的利用率越高。 – N叫做区群的大小，典型值3、4、7、9、12 、…… – 构成蜂窝网的二次几何图形
r
r
f1
f2
r f3
A
B
C
A
B
C
➢ 四频复用
r f1
rr
f2
f3
r
r
r
f4
f1
f2
rr
ห้องสมุดไป่ตู้
f3
f4
A
B
C
D
A
B
C
D
• 组网时需确定重叠区及载波/同频干扰比：
– 重叠区
• 重叠区太大，越区干扰大
a
f1
f2
A
B
• 重叠区小，弱电场区可能多。
a
f1
f2
A
B
面状服务区
• 指服务区不呈条状而是一个宽广的平面
• 小区形状：应该是规则结构：圆形（全向天线）， 三角形，正方形，六边形
• 设蜂窝移动系统共有 S个不同的双向信道
• 其簇的大小为N
C
• 簇内每个小区分配有 A
K个信道，小区间信
B
道分配各不相同
• 簇在系统中复制M次
•则
– S=KN
– C=MKN=MS
C
A
B
C
C
A
A
B
B
• 簇内同频小区位置的确
定
沿着任意一条六边形 边的垂线方向移动a 个小区，并逆时针方 向旋转60°，再移动b 个小区。
A
b D
A
a
图 2.3 确定同频小区的方法
A B
C
N=3,a=1,b=1
A
C
B
D
E
F
G
B
A
D
C
N=4,a=0,b=2
N=7,a=1,b=2
常见正六边形小区群的图案
1G - 模拟蜂窝移动技术
出身
1946年 移动电话服务在美国出现 1947年 贝尔实验室提出蜂窝移动概念 50至60年代 贝尔实验室发展了蜂窝无线电话原 理 美国 AMPS， 英国TACS，北欧NMT 1981 (Nokia/Mobira, Erricson)
1987年TACS进入中国运营 2001年12月31日我国关闭模拟移动网络
特点
多址方式：FDMA 无数据传输能力
频分多址
FDMA （Frequency Division Multiple Access/Address），有许多 不同技术可以用来实现信道共享。把信道频带分割为若干更 窄的互不相交的频带（称为子频带），把每个子频带分给一 个用户专用（称为地址）。这种技术被称为“频分多址”技 术。频分复用（FDM）是指载波带宽被划分为多种不同频带 的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种技术。 频分复用技术下，多个用户可以共享一个物理通信信道，该 过程即为频分多址复用（FDMA）。FDMA 模拟传输是效率最 低的网络，这主要体现在模拟信道每次只能供一个用户使用， 使得带宽得不到充分利用。
第一代移动通信技术（1G）是指最初的模拟、仅限语 音的蜂窝电话标准，制定于上世纪80年代。Nordic移动电话 （NMT）就是这样一种标准，应用于Nordic国家、东欧以及 俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统（AMPS）， 英国的总访问通信系统（TACS）以及日本的JTAGS，西德的 C-Netz，法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。模拟蜂窝 服务在许多地方正被逐步淘汰。
应用原因
蜂窝网络被广泛采用的原因是源于一个数学结论，即 以相同半径的圆形覆盖平面, 当圆心处于正六边形网格的 各正六边形中心，也就是当圆心处于正三角网格的格点 时所用圆的数量最少。
虽然使用最少个结点可以覆盖最大面积的图形即使要 求结点在一个如同晶格般有平移特性的网格上也仍是有 待求解的未知问题，但在通讯中，使用圆形来表述实践 要求通常是合理的，因此出于节约设备构建成本的考虑， 正三角网格或者也称为简单六角网格是最好的选择。这 样形成的网络覆盖在一起，形状非常象蜂窝，因此被称 作蜂窝网络。