我的移动通信第四章

1移动通信技术2第1节移动通信概述内容：–移动通信的概念、特点和工作方式–移动通信的组网制式、区域结构、多信道共用概念、信道自动选择方式、频率利用–移动交换机的特殊功能和特有的跟踪交换技术3第1节移动通信概述重点：–移动通信的概念、特点–多信道共用概念难点：–正六边形区群结构–话务理论–移动通信的交换及控制技术4第1节移动通信概述目的和要求：–掌握移动通信概念、特点–了解移动通信系统的组网制式、无线区群结构、信道选择方法–掌握多信道共用、频率复用概念–理解移动通信中的位置登记、越区切换、漫游等基本控制技术51.1移动通信的基本概念什么是移动通信–移动通信是指通信双方至少有一方或双方在移动中进行信息交换的通信方式。至少有一方能移动；一种有线和无线相结合的通信方式；区域内可随时随地进行；为个人通信（5W通信）打下基础；移动通信可以是双向的，也可以是单向的。61.1移动通信的基本概念移动通信的类型–按使用对象分：军用、民用；–按用途和区域分：陆上、海上、空中；–按经营方式分：专用、公用；–按信号性质分：模拟、数字；–按工作方式分：单工、半双工、双工制；–按网络形式分：单区制、多区制、蜂窝制；–按多址方式分：FDMA、TDMA、CDMA71.1移动通信的基本概念移动通信的特点–移动通信是有线、无线相结合的通信方式。1.电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落（反射与绕射引起）原因：接收信号由直射波和反射波叠加而成，各信号到达接收点时幅度和相位都不一样，使接收信号电平起伏不定。要求：在进行移动通信系统的设计时，必须具有一定的抗衰落的能力和储备。81.1移动通信的基本概念2.强干扰条件下工作。通信质量的好坏不仅取于设备性能，还和外部噪声与干扰有关。噪声分类：内部噪声、人为噪声、自然噪声主要噪声：人为噪声，如汽车点火噪声要求：选择抗干扰性强的调制方式；设备具有足够的抗人为噪声能力。一般噪声强度随地点的分布服从正态对数分布信噪比越大则通信质量越好91.1移动通信的基本概念–强干扰条件下工作。主要干扰：互调干扰，当两个不同频率的信号加到非线性器件上时，非线性变换将产生许多组合频率信号，其中一部分可能落在接收机通带内成为干扰。因此，它是设备中器件的非线性引起，要求设备必须具有良好的选择性；邻道干扰，离基站近的移动台的强信号干扰离基站远的邻道上的移动台的弱信号，要求移动台采用自动功率控制电路。同频干扰,指所有连到接收机通带内的，与有用信号频率相同或相近的无用信号产生的干扰。它是相同载频电台间的干扰，主要由同频复用引起，要求系统在组网时，给予充分的重视。CDMA干扰：在第三代移动通信中采用CDMA技术，其信号在时间域和频率域上完全重叠，使用不同的正交码来区分信号，产生了码间干扰101.1移动通信的基本概念–为了保证通话质量，给出了射频防卫度，–它是达到主观上规定的接收质量时，所需的射频信号对干扰信号的比值。–所以接收信号/同频干扰必须大于射频防卫度。一般定义达到话音4级时为17dB，3级话音质量时为12dB.111.1移动通信的基本概念3.具有多普勒效应。多普勒效应：相对速度引起频移。频移与速度和入射波方向有关。多普勒频率要求：采用锁相技术（频率跟踪和低门限性能）锁相技术也是锁相环技术锁相环是指一种电路或者模块,它用于在通信的接收机中,其作用是对接收到的信号进行处理,并从其中提取某个时钟的相位信息。或者说,对于接收到的信号,仿制一个时钟信号,使得这两个信号从某种角度来看是同步的（或者说,相干的）。cosvfd121.1移动通信的基本概念4.存在阴影区（盲区）。盲区：某些特定区域中，电波被吸收或被反射而使移动台接收不到信息要求：在网络规划、设置基站时必须予以充分的考虑。5.用户经常移动，与基站间无固定联系。要求采用跟踪交换技术：如位置登记（原地用户位置寄存器和访问用户位置寄存器）、越区切换、漫游131.1移动通信的基本概念移动通信的发展–1G（模拟系统）代表：美国的AMPS、英国的TACS等–2G（数字系统）代表：泛欧的GSM、美国的DAMPS、IS-95CDMA等–3G标准：基于GSM的WCDMA、基于IS-95CDMA的cdma2000、TD-SCDMA等–4G、5G……–为使2G系统能平滑过渡到3G，采用2.5G技术代表：GPRS（GSM向WCDMA过渡）141.1移动通信的基本概念–我国移动通信的发展1989年，模拟TACS；1994年，GSM系统；2001年，模拟网关闭，IS-95CDMA启用，GPRS开通；目前，正向3G的商用发展，……151.1移动通信的基本概念移动通信的工作方式–单工方式：同时只能单方向工作，发信时需“按-讲”操作–半双工方式：只有一方可收发同时进行；另一方同时只能单方向工作–双工方式：通信双方均可同时收发工作准双工方式：移动台仅在发信时开启发射机，而接收机常开。频分双工FDD时分双工TDD161.1移动通信的基本概念移动通信系统的组成–组成：移动台MS、基站BS、移动业务交换中心MSC及与市话网PSTN相连接的中继线等171.2移动通信的组网技术组网制式–大区制----小容量（按照服务面积范围）概念：在一个服务区内只有一个基站负责移动通信的联络和控制基站天线架设高(30m)，发射功率大50-200W，R=30-40km上行采用分集接收区域内所有频率不能重复不利于频分复用,频谱利用低覆盖范围有限，性能较差181.2移动通信的组网技术提高覆盖半径是大区制需解决的主要问题决定覆盖半径的因素地球的曲率地形影响多径反射移动台发射功率小，上行信号传输距离有限解决上行信号问题的办法：设置分集接收台基站发射用全向天线，基站接收用定向天线提高基站接收灵敏度同频转发191.2移动通信的组网技术–小区制----大容量概念：将整个服务区划分为若干个小无线区，每个小无线区分别设置一个基站负责本区的移动通信的联络和控制，每个小区的半径可以为2-10km；同时又可在MSC的统一控制下，实现小区间移动通信的转接及与公众电话网的联系。特点：用户容量大，服务性能好，频谱利用率较高，但系统复杂，越区切换、漫游、位置登记、更新和管理等。201.2移动通信的组网技术蜂窝系统分类——“小区制”系统：宏蜂窝（Macro-cell）2-20km微蜂窝（Micro-cell）0.4-2km皮蜂窝（Pico-cell）400m分层蜂窝（由多种蜂窝组成）21蜂窝系统的优点与缺点优点：同频复用距离减小，提高了频率利用率；移动台和基站的发射功率减小，同时也减小了相互干扰；小区范围可根据用户数灵活确定，容量增大；当小区内用户数增加到一定程度，可进行“小区分裂”缺点：移动台切换概率增加，控制交换功能复杂，要求提高；基站数增加，建网成本提高221.2移动通信的组网技术–小区形状的选择采用全向天线对平面服务区作无缝覆盖，常用圆内接正多边形代替圆表示无线小区形状。能彼此邻接构成平面的圆内接正多边形有正三角形、正方形和正六边形。231.2移动通信的组网技术小区形状正三角形正四边形正六边形邻区距离r1.414r1.732r小区面积1.3r22r22.6r2交叠区宽度r0.59r0.27r交叠区面积1.2πr20.73πr20.35πr2241.2移动通信的组网技术比较三种圆内接正多边形：正六边形小区的中心间隔最大，各基站间的干扰最小；交叠区面积最小，同频干扰最小；交叠距离最小，便于实现跟踪交换；覆盖面积最大，对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区制所需的小区数最少，即所需基站数少，最经济；所需的频率个数最少，频率利用率高。一般采用正六边形小区形状。251.2移动通信的组网技术正六边形无线区群的构成–正六边形小区→单位无线区群→平面服务区–单位无线区群：共同使用全部可用频率的N个小区构成条件：若干个无线区群能彼此邻接；相邻单位无线区群中的同频小区中心间隔距离相等。构成条件可表示为：N=a2+ab+b2。N为无线区群中的小区数；a,b为相邻同频小区的二维距离a、b为0或正整数，但不能同时为0不同的N值得到各不相同的无线区群形状。261.2移动通信的组网技术确定a、b的方法：自某个小区A出发，先沿边的垂直方向跨a个小区，再按逆时针方向旋转60度，再跨b个小区，就可以找到同频B同频复用距离：同频复用比：N是小区数，R是小区半径；RND3NRDQ3271.2移动通信的组网技术–单位无线区群的选择考虑通信质量，不能产生严重的同频干扰；考虑频率利用率，即同频复用距离。频率分配时，每个无线小区一个信道组；每个无线区群一组信道组，不同无线区群可采用相同信道组。同频无线小区中心间隔距离dg大于或等于同频复用保护距离D；N为无线区群中的小区数，r为小区半径在满足所需同频复用距离前提下，N取最小值，使频率利用率最高。281.2移动通信的组网技术超小区小区半径r20km(农村)宏小区小区半径r=1-20km(人口密集地区)微小区小区半径r=0.1-1km（城市繁华区）微微小区：小区半径r0.1km(办公室、家庭内)291.2移动通信的组网技术–激励方式中心激励：全向天线实现顶点激励：定向天线实现301.2移动通信的组网技术–无线小区的划分服务区内用户密度均匀，采用的无线小区大小相同，每个小区分配的信道数相同；实际通信网络中，用户密度分布不均高用户密度区域，无线小区应小些或分配的信道数多些；低用户密度区域，无线小区可大些或分配的信道数少些；当原小区用户密度增至一定程度，可实现小区分裂。311.2移动通信的组网技术小区分裂增大系统容量、降低用户密度，适应用户增长一分三方式、一分四方式321.2移动通信的组网技术选择小区分裂扩容法应遵循以下原则：（1）确保已建基站可以继续使用（2）应保持频率复用方式的规则性与重复性（3）尽量减少或避免过渡区（4）确保今后可以继续进行小区分裂331.2移动通信的组网技术无线区域的划分和组成，应根据地形地物情况、容量密度、通信容量、频谱利用率等因素综合考虑；例：容量密度不等时的区域划分341.2移动通信的组网技术移动通信系统的信道结构–信道概念：通信网络中一条双向的信息传输通道；类型：话音信道、控制信道；有线信道、无线信道无线信道移动台与基站间的一条双向传输通道，使用两个分开的无线频率，上下行信道间的载频间隔为双工间隔。上行信道：由移动台发射，基站接收下行信道：由基站发射，移动台接收351.2移动通信的组网技术–信道不同系统中信道的含义：模拟系统中：信道=频道GSM系统中：信道=某载频上的一个时隙CDMA系统中：信道=一个正交的地址码361.2移动通信的组网技术多信道共用–提高频率利用率的方法同频复用：间隔一定距离的两个无线小区使用相同频道组多信道共用：网内大量用户共同享有若干个无线信道–用户占用信道方式独立信道方式：为用户固定使用某一信道多信道共用方式：任何一个小区内的移动用户可选取小区内的任何空闲信道。371.2移动通信的组网技术–话务理论呼叫话务量A度量通信系统通话业务量或繁忙程度的指标单位时间（1小时）内呼叫次数与每次呼叫的平均占用信道时间之积，即A=C×t单位：爱尔兰（Erl）1Erl表示一个小时内不断占用一个信道的话务量完成话务量A0：呼叫成功接通的话务量损失话务量AL381.2移动通信的组网技术呼损率B呼损：由于用户数大于信道数，当多个用户同时要求服务而信道数不够时，有部分用户因无空闲信道而不能通话，即为呼叫失败呼损率B：通信系统中，造成呼叫失败的概率呼损率的物理意义：损失话务量与呼叫话务量之比的百分数（也可用呼叫次数表示）B=（AL/A）×100%=（CL/C）×100%391.2移动通信的组网技术呼损率越小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意。因此呼损率也称为系统的服务等级。呼损率与