第03章组网技术基础-1_2013

数字移动通信5-1数字移动通信DigitalMobileCommunicationDigitalMobileCommunication数字移动通信数字移动通信3-2数字移动通信第3章组网技术基础数字移动通信3-3第3章组网技术基础讲述内容3.1移动通信网的基本概念3.2移动通信环境下的干扰3.3区域覆盖和信道配置3.4提高蜂窝系统容量的方法3.5多信道共用技术3.6网络结构3.7信令3.8系统的移动性管理第一次课第二次课第三次课数字移动通信3-4本章解决的主要问题通过本章学习，着重解决以下问题：干扰是如何影响系统性能的？如何在有限频谱资源条件下，实现大容量、广覆盖？系统的移动性管理：基站如何找到手机？如何保证“移动”着打电话不会有问题？建立一个移动通信网的系统级概念数字移动通信3-5要求与重点1、理解移动通信空中接口的分层协议模型；2、掌握移动通信网的基本概念；3、了解移动通信环境下的主要干扰形式；4、掌握蜂窝技术的基本思想；5、理解大区制与小区制的优缺点。数字移动通信3-63.1移动通信网的基本概念移动通信系统是为多用户提供服务的网络系统，不同于点对点的通信。它是承载移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。移动通信网由两部分组成：空中网络：无线网络，完成无线通信。地面网络：有线网络，完成有线通信。数字移动通信3-73.1移动通信网的基本概念空中网络需要解决的几大问题：多址接入——基站如何区分手机（能同时接入多少手机受限于采取何种多址方式）频率复用——频谱资源有限区域覆盖（蜂窝结构）——广覆盖移动性管理——基站如何找手机？动中通？数字移动通信基站如何区分手机？——多址接入3-8一个墙上的插口通常只能对应一台电话，而基站的一面天线要同时接收很多手机发来的信号，如何区分哪个信号来自哪个手机？谁是谁—空中接口的困惑数字移动通信基站如何找手机？——移动性管理3-9数字移动通信3.1移动通信网的基本概念地面网络包括：服务区内各个基站的相互连接。基站与固定网（PSTN、数据网等）。3-10数字移动通信3.1移动通信网的基本概念3-11移动交换子系统基站子系统操作维护管理子系统数字移动通信3-123.1移动通信网的基本概念（协议）定义描述什么是网络协议？为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定分层协议模型，不分层不行吗？分层的目的：功能分解；模块化；开放性；可扩展性数字移动通信3.1移动通信网的基本概念（协议）开放系统互联（OSI）参考模型，七层协议，分几层合适呢？根据实际需要确定3-13应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数字移动通信3-143.1移动通信网的基本概念（协议）L3连接层移动管理层无线资源管理层L2数据链路层L1物理层GSM空中接口Um的协议参考模型功能：移动台和基站之间的无线传输。三层模型。物理层：为高层信息传输提供无线信道。数据链路层：为网络层提供必需的数据传输结构，并对数据传输进行控制。网络层：管理链路连接、控制呼叫过程、支持附加业务和短消息业务，以及进行移动管理和无线资源管理。数字移动通信3.1移动通信网的基本概念（协议）严格的分层设计有缺点吗？非相邻层间不能交互，造成资源的浪费，无法实现网络性能的最优化改进方法——跨层设计3-15数字移动通信3.2移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰，严重限制系统容量的提升。了解移动通信环境下的干扰类型，可以通过系统设计提供相应的解决措施。3-16数字移动通信3-173.2移动通信环境下的干扰干扰是限制移动通信系统性能的主要因素。在移动通信网中，无线电干扰一般分为：同频干扰、邻道干扰、互调干扰、阻塞干扰近端对远端的干扰=》若对移动通信网进行合理设计可削弱这些干扰！数字移动通信3-181同频干扰同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰，亦称同信道干扰（又称为同道干扰或共道干扰）。采用频域滤波的方法能够消除同频干扰吗？蜂窝网中的同频干扰主要由什么引起的？数字移动通信3-191同频干扰同频复用：在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外，可以使用相同的频率，这就称为频率复用或同频复用。同频复用带来了什么问题？同频干扰同频复用的要求或者限制条件是什么？同频干扰不能过大数字移动通信3-201同频干扰同频小区:在一个给定的覆盖区域内，存在许多使用同一组频率的小区。区群=7的小区示意。ADCBGFEADCBGFEADCBGFE同频复用数字移动通信3-211同频干扰同频干扰与距离的关系？同频小区距离越近，同频干扰就越大；反之，同频干扰就越小，但频率利用率就会降低。数字移动通信3-221同频干扰1、射频防护比接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，也称为同频干扰保护比。如：25dB等。与同频干扰有关的系统性能指标数字移动通信3-231同频干扰2、同频复用距离D当信号/同频防护比满足通信质量要求或达到规定的载噪比（C/N)指标时，两个同频小区之间的距离称之为同频复用距离。3、同频复用系数Q同频复用距离和小区半径之比。与同频干扰有关的系统性能指标数字移动通信3-241同频干扰0ISIDDDDr0DQr001IDDQrrA基站发B基站发0SDMIDIDrDDS同频复用系数：同频复用距离：数字移动通信3-251同频干扰-例子A基站发B基站发0SDMIDIDrDDS/40lgISISSILLDDTSTISPLIPL/ISSISILL/4010SIISDD25400104.2IISDDDr0015.2ISDDrrD同频干扰信干比要求大于25dB22410(/)10lg()40log20log20logtrTRrthhPL(dB)lgPPddhh双射线模型：数字移动通信3-262邻道干扰邻道干扰：是指相邻信道或邻近信道的信号相互干扰。产生邻道干扰的原因？由于接收/发射滤波器不理想，使得相邻频率的信号泄漏到了传输带宽内而引起的。数字移动通信3-272邻道干扰解决邻道干扰的措施：降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射；提高接收机的邻频道选择性；在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用。邻道干扰可以通过精确的滤波和信道分配而减小到最小。数字移动通信3-283互调干扰互调干扰是由传输设备中的非线性电路产生的。它指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。互调干扰分为：发射机互调干扰接收机互调干扰数字移动通信3互调干扰线性系统：满足线性叠加的系统称为线性系统设和分别是系统的输入，其输出是和，即叠加性：齐次性：3-291()xt2()xt1()yt2()yt11()[()]ytTxt22()[()]ytTxt121212()()[()][()][()()]ytytTxtTxtTxtxt111111()[()][()]aytaTxtTaxt222222()[()][()]aytaTxtTaxt数字移动通信3互调干扰非线性系统不满足叠加性、齐次性高频功率放大器、振荡器、混频器对非线性系统的分析通常采用幂级数近似法，即若n=3，则3-3001()()nnnytaaxt230123()()()()ytaaxtaxtaxt数字移动通信3互调干扰谐波当系统的输入为单一频率信号，则额外产生了直流项，与基波成整数倍的谐波项这些谐波项会对接收机与发射机造成什么影响？3-310()cosxtAt23012322231302030()()()()311()coscos2cos32424ytaaxtaxtaxtAaaAAtaAtaAt数字移动通信3互调干扰谐波对接收机的影响由于谐波远离信号频率，可以通过滤波器加以滤除谐波对发射机的影响谐波会干扰别的通信系统，必须考虑3-32数字移动通信3互调干扰互调干扰当系统的输入信号为多个频率信号时，即作业输出信号y(t)的三次项是什么？3-33()coscoscosABcxtAtBtCt数字移动通信3-343互调干扰产生互调干扰的基本条件：（1）几个干扰信号的频率与受干扰信号的频率之间满足或的条件；（三阶互调）（2）干扰信号的幅度足够大；（3）干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。(,,)ABC()S2ABSABCS数字移动通信3-353互调干扰-发射机互调干扰一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰。减少发射机互调干扰的措施有：①加大发射机天线之间的距离；②提高发射机的互调转换衰耗。数字移动通信3-363互调干扰-接收机互调干扰当多个强干扰信号进入接收机前端电路时，在器件的非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰。思考题：减少接收机互调干扰的措施主要有哪些？数字移动通信3-373互调干扰-无三阶互调例：表3-1中七个信道1、2、8，12、21、24、26是不是无三阶互调频道组？C1C2C8C12C21C24C261649327101312511191614202218232425结论：无三阶互调无三阶互调频道组判据：频差有无相同？需用信道数7最小占用信道数26信道利用率27%数字移动通信3-383互调干扰-无三阶互调需用信道数最小占用信道数无三阶互调信道组的信道序号最高信道利用率341,2,4；1,3,475％471,2,5,7；1,2,4,8；1,3,6,757％5121,2,5,10,12；1,3,8,9,121,3,8,11,12；1,4,5,10,1241％6181,2,5,11,16,18;1,2,5,11,13,181,2,9,12,14,18;1,2,9,13,15,181,3,8,14,17,18;1,4,6,10,17,181,5,7,10,17,18;1,6,8,14,17,1833％7261,2,8,12,21,24,26等共14组27％8351,2,5,10,16,23,33,35;1,3,13,20,26,31,34,3523％9461,2,5,14,25,31,34,41,46;1,2,6,13,26,28,36,42,45;1,4,10,18,20,33,40,44,4520％10561,2,7,11,24,27,35,42,54,561,3,15,22,30,33,46,50,55,5618％表3-1无三阶互调干扰的信道组请验证：表3-1信道数为9时，结果的正确性数字移动通信3-394近端对远端的干扰近端对远端的干扰：当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离距基站远的移动台A的有用信号的干扰或抑制，甚至将移动台A的有用信号淹没。这种现象称为近端对远端干扰，又称为远近效应。数字移动通信4近端对远端的干扰3-40d2d1P1P2MS2MS1数字移动通信3-414近端对远端的干扰克服的方法有哪些呢？1、频道间隔：两个移动台所用频道拉开必要间隔；2、移动台的自动功率控制：移动台端加自动（发射）功率控制（APC），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。数字移动通信干扰（小结）同频干扰频率复用引起通过网络规划降低邻道干扰发端：