第1章移动通信概述

1第1章移动通信概述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2第1章移动通信概述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3第1章移动通信概述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41.1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。51.1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、CDMA61.1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。电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落。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。71.1移动通信的基本概念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。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。主要干扰：互调干扰，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。81.1移动通信的基本概念具有多卜勒效应。多卜勒效应：相对速度引起频移。频移与速度和入射波方向有关。要求：采用锁相技术（频率跟踪和低门限性能）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。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、越区切换、漫游91.1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）101.1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，……111.1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同频单工异频单工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。121.1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131.2移动通信的组网技术组网制式大区制----小容量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，发射功率大上行采用分集接收区域内所有频率不能重复141.2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，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。151.2移动通信的组网技术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161.2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。171.2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。181.2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单位无线区群的构成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。191.2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。201.2移动通信的组网技术例：三频制、四频制、七频制无线区群211.2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221.2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。231.2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241.2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251.2移动通信的组网技术移动通信网络结构大容量小区制的区域结构组成：无线小区→基站区→位置区→MSC区→业务区→PLMN移动通信网络结构：二级网络、三级网络、四级网络集中交换方式、分散交换方式常用三级集中交换式网络结构261.2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271.2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281.2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多信道共用方式291.2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AL301.2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%311.2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。呼损率与话务量是一对矛盾，服务等级与信道利用率也是矛盾的，必须选择一个合适的值利用爱尔兰公式计算出的呼损率列表为爱尔兰呼损表，反映话务量、呼损率和共用信道数间的关系工程上，常用查表的方式计算话务量321.2移动通信的组网技术繁忙小时集中率K忙时、非忙时考虑用户数与信道数时应用采用忙时话务量忙时话务量：最繁忙的一小时的话务量繁忙小时集中率：忙时话务量与全日（24小时）话务量的比值K=忙时话务量/全日话务量331.2移动通信的组网技术每用户忙时话务量A用户A用户=CTK/3600（Erl/用户）C为每天平均呼叫次数；T为每次呼叫平均占用时间(s)；K为繁忙小时集中率A用户是一个统计平均值对专用移动通信系统，用户忙时的话务量可按0.06Erl/用户计算；对于公用移动通信系统，用户忙时的话务量按0.01Erl/用户来计算341.2移动通信的组网技术每信道容纳的用户数mm=(A/n)/A用户A/n为每信道平均话务量，A可由爱尔兰呼损表查得。每个信道所容纳的用户数与在一定呼损条件下系统所能负载的话务量成正比，与每用户忙时话务量成反比。351.2移动通信的组网技术例：某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次，每次平均占用信道时间为80s，呼损率要求为10%，忙时集中率K=0.125，问给定8个信道能容纳多少用户？解：根据呼损率要求及信道数，查表得总话务量A=5.579Erl每个用户忙时话务量A用户=CTK/3600=0.027(Erl/用户)每个信道容纳的用户数m=(A/n)/A用户=25.7（用户/信道）系统所容纳的用户数m×n=25.7×8≈205（用户）361.2移动通信的组网技术当无线区共用信道数一定时，呼损率B越大，话务量A越大，信道利用率η越高，服务质量越低多信道共用时，信道利用率提高，但接续速率下降，设备复杂，互调产物增多用户数不仅与话务量有关，而且与通话占用信道时间有关在系统设计时，既要保持一定的服务质量，又要尽量提高信道的利用率，而且要求在经济技术上合理在系统设计时，必须选择合理的呼损率，正确确定每用户忙时话务量，采用多信道共用方式工作，根据用户数计算信道数，或者给定信道数计算能容纳用户数371.2移动通信的组网技术信道的自动选择方式移动台需占用信道进行通话时，大多采用自动选择空闲信道方式自动选择空闲信道方式：专用呼叫信道方式循环定位方式循环不定位方式循环分散定位方式381.2移动通信的组网技术专用呼叫信道方式在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫专用呼叫信道作用：处理呼叫（包括MS主叫或被叫）；指定话音信道391.2移动通信的组网技术专用呼叫信道方式工作方式：平时，移动台根据基站发出的空闲信号都集中守候在专用呼叫信道上；有呼叫时，呼叫通过专用呼叫信道发出，并给主呼或被呼移动台指定可用的空闲信道，移动台根据指令转入指定的业务信道通信适用：大容量移动电话系统循环定位方式循环不定位方式循环分散定