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蜂窝小区容量的改善

2015-3-27 07:07| 来源:电工学习网| 查看: 5278| 评论: 0

摘要:   随着无线服务要求的提高,分配给每个小区的信道数量最终变得不足以支持大量的用户数,从这点来看,需要采用蜂窝设计技术来给单位覆盖区域提供更多的信道。在实际中,一般采用小区分裂、裂向和覆盖区域逼近等技术 ...
  随着无线服务要求的提高,分配给每个小区的信道数量最终变得不足以支持大量的用户数,从这点来看,需要采用蜂窝设计技术来给单位覆盖区域提供更多的信道。在实际中,一般采用小区分裂、裂向和覆盖区域逼近等技术来增大蜂窝系统的频率复用。微小区概念能将小区覆盖分散,将小区边界延伸到难以到达的地方。小区分裂通过增加基站的放过来增加系统容量,而裂向和微小区依靠基站天线的定位来减小同频干扰以提高系统容量。小区分裂和微小区技术不会像裂向那样降低中继效率,而且使得基站能监视与微小区有关的所有切换,从而减小MSC的计算量。下面介绍这三种流行的提高系统容量的技术。
  1、小区分裂
  小区分裂就是一种将拥塞的小区分成更小小区的方法,分裂后的每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率。
  假设每个小区都按半径的一半来分裂,如图1所示。为了用这些更小的小区来覆盖整个服务区域,将需要大约为原来小区数目4倍的小区。
  分裂后的每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率。整个服务区基站数目增加。
图1 小区分裂的图例
  2、扇区的概念
  蜂窝系统中的同频干扰可以通过使用定向天线代替基站中单独的一根全向天线来减小,其中每个定向天线辐射某一特定的扇区。由于使用了定向天线,小区将只接收同频小区中一部分小区的干扰。这种使用定向天线来减小同频干扰,从而提高系统容量的技术叫做裂向。
  采用裂向技术以后,在某个小区中使用的信道就分为分散的组,每组只在某个扇区中使用,如图2 (a) 和 (b)所示。
图2 扇区划分
图3 扇区划分(裂向)减少同频干扰源
  以N=7小区的复用结构为例,如图3所示。全向天线:6个干扰源;120度定向天线:2个或3个干扰源;60度定向天线:1个干扰源
  扇区划分提高系统容量的方法是保持小区半径R不变,而寻找办法来减小D/R比值。在扇区划分的方法中,容量的提高是通过降低同频干扰,从而减小区群中的小区数量N,相应提高频率复用来实现的。但需要在不降低发射功率的前提下减小相互干扰。采用扇区划分会降低中继效率。
  3、新微小区的概念
  基于7小区复用的微小区概念,如图4所示。在这个方案中,每3个(或者更多)区域站点(在图中以Tx/Rx表示)与一个单独的基站相连,并且共享同样的无线设备。各微小区用同轴电缆、光导纤维或微波链路与基站连接。多个微小区和一个基站组成一个小区。
图4 微小区的概念
  新微小区优点:
  当移动台在小区内从一个微小区运动到另一个微小区时,它使用同样的信道。移动台在小区内的微小区之间运动时不需要MSC进行切换。以这种方式,某一信道只是当移动台在微小区内时使用,因此,基站辐射被限制在局部,同频干扰也就减小了。小区既可以保证覆盖半径,又能够减小蜂窝系统的同频干扰,同频干扰的减小提高了信号质量,也增大了系统容量。没有裂向引起的中继效率的下降。
  新微小区增加容量:
  图5中,令每个独立的六边形代表一个微小区,每三个六边形一组代表一个小区。微小区半径Rz约等于六边形的半径,D为同频小区间的距离。Dz/Rz=4.6 (N=7);D/R=3 (N=3),微小区使系统容量增加7/3倍。
图5 N=7的微小区结构定义

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