蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)的研究

1、0蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)的研究摘要蜂窩通信系統(tǒng)允許大量移動(dòng)用戶無(wú)縫地、同時(shí)地利用有限的射頻（radiofrequency，RF）頻譜與固定基站中的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器通信。基站接收每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)送來(lái)的射頻信號(hào)，并把他們轉(zhuǎn)換到基帶或者帶寬微波鏈路，然后傳送到移動(dòng)交換中心（MSC），再由移動(dòng)交換中心連入公用交換電話網(wǎng)（PSTN）。同樣的，通信信號(hào)也可以從PSTN傳送到基站，再?gòu)倪@里發(fā)送個(gè)移動(dòng)臺(tái)。蜂窩系統(tǒng)可以采用頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）

2、、碼分多址（CDMA）或者空分多址（SDMA）中的任何一種技術(shù)。1概述人們開發(fā)出了許多無(wú)線通信系統(tǒng)，為不同的運(yùn)行環(huán)境中的固定用戶或移動(dòng)用戶提供了接入到通信基礎(chǔ)設(shè)施的手段。當(dāng)今大多數(shù)無(wú)線通信系統(tǒng)都是基于蜂窩無(wú)線電概念之上的。蜂窩通信系統(tǒng)允許大量移動(dòng)用戶無(wú)縫地、同時(shí)地利用有限的射頻（radiofrequency，RF）頻譜與固定基站中的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器通信。基站接收每一個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)送來(lái)的射頻信號(hào)，并把他們轉(zhuǎn)換到基帶或者帶寬微波鏈路，然后傳送到移

3、動(dòng)交換中心（MSC），再由移動(dòng)交換中心連入公用交換電話網(wǎng)（PSTN）。同樣的，通信信號(hào)也可以從PSTN傳送到基站，再?gòu)倪@里發(fā)送個(gè)移動(dòng)臺(tái)。蜂窩系統(tǒng)可以采用頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）或者空分多址（SDMA）中的任何一種技術(shù)。無(wú)線通信鏈路具有惡劣的物理信道特征，比如由于傳播途徑中有再大的障礙物，會(huì)產(chǎn)生時(shí)變多徑和陰影。此外，無(wú)線蜂窩系統(tǒng)的性能還會(huì)受限于來(lái)自其他用戶的干擾，因此，對(duì)干擾進(jìn)行準(zhǔn)確的建模就很重要。

4、很難用簡(jiǎn)單的解析模型來(lái)描述復(fù)雜的信道條件，雖然有集中模型確實(shí)易于解析求解并與信道實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較相符，不過(guò)，即使建立了完美的信道解析模型，再把差錯(cuò)控制編碼、均衡器、分集及網(wǎng)絡(luò)模型等因素都考慮再鏈路中之后，要得出鏈路性能的解析在絕大多數(shù)情況下任然是很困難的甚至是不可能的。因此，在分析蜂窩通信鏈路的性能時(shí)，常常需要進(jìn)行仿真。跟無(wú)線鏈路一樣，對(duì)蜂窩無(wú)線系統(tǒng)的性能分析使用仿真建模時(shí)很有效的，這是由于在時(shí)間和空間上對(duì)大量的隨機(jī)事件進(jìn)行建模非常困難。這

5、些隨機(jī)事件包括用戶的位置、系統(tǒng)中同時(shí)通信的用戶個(gè)數(shù)、傳播條件、每個(gè)用戶的干擾和功率級(jí)的設(shè)置2道，每個(gè)小區(qū)中的基站都配備了可以同移動(dòng)用戶進(jìn)行通信的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器。從基站到移動(dòng)臺(tái)這個(gè)發(fā)送方向使用的射頻信道稱為前向信道，而從移動(dòng)臺(tái)到基站這個(gè)發(fā)送方向使用的信道稱為反向信道。前向信道和反向信道共同構(gòu)成了雙工蜂窩信道。當(dāng)使用頻分雙工（FDDfrequencydivisionduplex）時(shí)，前向信道和反向信道使用不同的頻率；當(dāng)使用時(shí)分雙工時(shí)（TDD

6、timedivisionduplex）時(shí)，前向信道和反向信道占用相同的頻率，但使用不同的時(shí)隙進(jìn)行傳送。圖21蜂窩通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)高容量的蜂窩系統(tǒng)在小區(qū)間進(jìn)行頻率復(fù)用，同頻小區(qū)（共用相同頻率的小區(qū)）之間要離開足夠的距離以減輕同頻干擾。如圖22所示，N個(gè)小區(qū)構(gòu)成一個(gè)簇（cluster，又叫“區(qū)群”），覆蓋地理上的服務(wù)區(qū)，以實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，N是簇的大小。把服務(wù)區(qū)內(nèi)可用的無(wú)線頻譜都分配給每一個(gè)簇，使同一個(gè)簇內(nèi)的小區(qū)不共用相同的信道。如果服務(wù)區(qū)內(nèi)

7、的可用頻譜由M個(gè)信道構(gòu)成，用戶均勻分布在服務(wù)區(qū)內(nèi)，則每個(gè)小區(qū)可以分得MN個(gè)信道。因?yàn)榇卦诜?wù)區(qū)內(nèi)復(fù)制，復(fù)用信道將導(dǎo)致同頻小區(qū)的層狀結(jié)構(gòu)（tier）。同頻基站和移動(dòng)臺(tái)之間的射頻能量傳播，會(huì)引起同頻干擾。例如，如果一個(gè)移動(dòng)臺(tái)同時(shí)接收來(lái)自本地小區(qū)基站的信號(hào)和鄰近層的同頻小區(qū)基站產(chǎn)生的信號(hào)，就會(huì)產(chǎn)生同頻干擾。本例中，其中一個(gè)同頻前向鏈路信號(hào)（基站到移動(dòng)臺(tái)的傳輸）是我們的有用信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)接收到的其他同頻信號(hào)就構(gòu)成了對(duì)接機(jī)的同頻干擾，同頻干擾的功率