無線通信原理與應(yīng)用

1、 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院1AbisA接口接口MSBSSOMC-R操作維護中心操作維護中心BSC基站基站控制器控制器MSC移動交換中心移動交換中心BTS基站基站收發(fā)信機收發(fā)信機BTS基站基站收發(fā)信機收發(fā)信機BTS基站基站收發(fā)信機收發(fā)信機MSMSUm Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.1 2.1 無線通信基礎(chǔ)知識無線通信基礎(chǔ)知識2.2 2.2 蜂窩移動通信的基本技術(shù)蜂窩移動通信的基本技術(shù)2.3 2.3 蜂窩通信中的干擾與信道配置蜂窩通信中的干

2、擾與信道配置2.4 2.4 蜂窩通信系統(tǒng)的容量與服務(wù)等級蜂窩通信系統(tǒng)的容量與服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.1 2.1 無線通信基礎(chǔ)知識無線通信基礎(chǔ)知識 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Commu

3、nication Engineering UST2.1 2.1 無線通信基礎(chǔ)知識無線通信基礎(chǔ)知識 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineeri

4、ng UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineer

5、ing UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Enginee

6、ring UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.22.2 蜂窩移動通信的基本技術(shù)蜂窩移動通信的基本技術(shù)4大區(qū)制移動通信的構(gòu)成大區(qū)制移動通信的構(gòu)成 基地臺基地臺市話市話移動臺移動臺移動臺移動臺大區(qū)制的缺陷：大區(qū)制的缺陷： 覆蓋范圍有限覆蓋范圍有限 系統(tǒng)容量受限系統(tǒng)容量受限 系統(tǒng)設(shè)備受限

7、系統(tǒng)設(shè)備受限 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST 小區(qū)制蜂窩移動通信的構(gòu)成小區(qū)制蜂窩移動通信的構(gòu)成BSBSBSBSBSBSBS Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering

8、UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST一、小區(qū)、區(qū)群與頻率重用一、小區(qū)、區(qū)群與頻率重用 小區(qū)形狀的確定小區(qū)形狀的確定小區(qū)的實際覆蓋小區(qū)的實際覆蓋 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST無線無線區(qū)群構(gòu)成區(qū)群構(gòu)成 區(qū)群內(nèi)每個小區(qū)使用不同的頻率區(qū)群內(nèi)每個小區(qū)使用不同的頻率 區(qū)群的形狀能夠無縫覆蓋整個區(qū)域區(qū)群的形狀能夠無縫覆蓋整個區(qū)域

9、 區(qū)群間同頻小區(qū)的距離保持相等區(qū)群間同頻小區(qū)的距離保持相等無線無線區(qū)群的幾種形狀區(qū)群的幾種形狀 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST無線無線區(qū)群區(qū)群N的數(shù)目的數(shù)目 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST無線無線區(qū)群區(qū)群N的數(shù)目的數(shù)目 Institute of Communication Engineering UST Institu

10、te of Communication Engineering UST信道總數(shù)與信道總數(shù)與頻率重用頻率重用 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST頻率重用與同信道干擾頻率重用與同信道干擾全向全向天線天線中心激勵中心激勵的同信道干擾的同信道干擾 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST定向定向天線天線頂點激勵頂點激勵的同信道干擾的同信道干

11、擾頻率重用與同信道干擾頻率重用與同信道干擾 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST三、三、小區(qū)分裂小區(qū)分裂 分裂前小區(qū)結(jié)構(gòu)分裂前小區(qū)結(jié)構(gòu)6754321分裂后小區(qū)結(jié)構(gòu)分裂后小區(qū)結(jié)構(gòu) Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering USTBSBSBSBSBSBSBS Institute of Communication Engineering UST I

12、nstitute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST

13、Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST

14、 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communicatio

15、n Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Commun

16、ication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of

17、Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略BSBSBSBSBSBSBS Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4 2.4 切換策略切換策略 Institute of Communication Engineeri

18、ng UST Institute of Communication Engineering UST2.4.1 2.4.1 優(yōu)先切換優(yōu)先切換4使切換具有優(yōu)先權(quán)的一種辦法叫做信道監(jiān)使切換具有優(yōu)先權(quán)的一種辦法叫做信道監(jiān)視方法，即保留小區(qū)中所有可用信道的一視方法，即保留小區(qū)中所有可用信道的一小部分。專門為那些可能要切換到該小區(qū)小部分。專門為那些可能要切換到該小區(qū)的通話所發(fā)出的切換請求服務(wù)。的通話所發(fā)出的切換請求服務(wù)。缺點缺點改進改進 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST

19、2.4.2 2.4.2 實際切換中需要注意的事項實際切換中需要注意的事項4切換與移動速度切換與移動速度4切換與系統(tǒng)容量切換與系統(tǒng)容量4覆蓋方式的改進覆蓋方式的改進 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.4.2 2.4.2 實際切換中需要注意的事項實際切換中需要注意的事項4切換與移動速度切換與移動速度4切換與系統(tǒng)容量切換與系統(tǒng)容量4覆蓋方式的改進覆蓋方式的改進4什么是什么是“小區(qū)拖尾小區(qū)拖尾”4切換的處理方式切換的處理方式1)1) 硬切換硬切換新的連接建立前，先

20、中斷舊的連接新的連接建立前，先中斷舊的連接2)2) 軟切換軟切換維持舊的連接，又同時建立新的連接，并利用新舊連維持舊的連接，又同時建立新的連接，并利用新舊連接的分集合并來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠接的分集合并來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接之后再中斷舊連接。連接之后再中斷舊連接。 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.5 干擾和系統(tǒng)容量干擾和系統(tǒng)容量4干擾是蜂窩系統(tǒng)性能的主要限制因素。干干擾是蜂窩系統(tǒng)性能的主要限制因素。干擾是增加系統(tǒng)容量的瓶頸。擾

21、是增加系統(tǒng)容量的瓶頸。4干擾源包括同一小區(qū)的其他干擾源包括同一小區(qū)的其他MS、相鄰簇的、相鄰簇的相同頻率的基站、非蜂窩干擾。相同頻率的基站、非蜂窩干擾。4分為：同頻干擾、鄰頻干擾。分為：同頻干擾、鄰頻干擾。4特點：難以控制，原因是隨機的多徑。特點：難以控制，原因是隨機的多徑。 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.52.5干擾和系統(tǒng)容量干擾和系統(tǒng)容量 Institute of Communication Engineering UST Institute of

22、 Communication Engineering UST2.5.1 2.5.1 同頻干擾和系統(tǒng)容量同頻干擾和系統(tǒng)容量 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.5.1 2.5.1 同頻干擾和系統(tǒng)容量同頻干擾和系統(tǒng)容量 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST同頻干擾和系統(tǒng)容量同頻干擾和系統(tǒng)容量 Institute of Commun

23、ication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST同頻干擾和系統(tǒng)容量同頻干擾和系統(tǒng)容量 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST 1、2個同頻小區(qū)之間的干擾trtrpdhhp422trtsprhhp422tIrtIpDhhp422 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineer

24、ing UST 1、2個同頻小區(qū)之間的干擾40/10ISsIDD Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST 2、多個同頻小區(qū)之間的干擾干擾同頻小區(qū)數(shù)。其中， 01i ,0iiiISIS Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST 2、多個同頻小區(qū)之間的干擾 對移動通信信道的測量表明，在任一信道對移動通信信道的測量表明，在任一信道接收的平均信

25、號能量隨基站發(fā)射機和接收的平均信號能量隨基站發(fā)射機和MSMS間的距間的距離的冪指數(shù)下降。在距離發(fā)射天線離的冪指數(shù)下降。在距離發(fā)射天線d d處接收到的處接收到的平均信號功率平均信號功率PrPr可以由下式來估算可以由下式來估算: :P Pr r=P=P0 0(d/d(d/d0 0) )-n-n指數(shù)在市區(qū)一般為指數(shù)在市區(qū)一般為2 2到到4 4之間。之間。設(shè)基站發(fā)射功率相同，整個覆蓋區(qū)的衰減指數(shù)相同。設(shè)基站發(fā)射功率相同，整個覆蓋區(qū)的衰減指數(shù)相同。 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineer

26、ing UST 2、多個同頻小區(qū)之間的干擾00i13/D 0iNiRDISiDRISnniinin）（設(shè)基站等距，則小區(qū)，且干擾基站與預(yù)如果僅考慮第一層干擾距離。個干擾源和移動臺間的是第，）（ Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST 2、多個同頻小區(qū)之間的干擾(2) 2) 1(2) 1(21(1) 2)(2)(24444444QQQDRDRDRIS Institute of Communication Engineering UST Institute of Co

27、mmunication Engineering UST2.5.2 2.5.2 鄰頻干擾鄰頻干擾4 鄰頻干擾：來自所使用信號頻率的相鄰頻率的信鄰頻干擾：來自所使用信號頻率的相鄰頻率的信號干擾。號干擾。4l l 由于接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的由于接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號泄漏到了傳輸帶寬內(nèi)而引起的。信號泄漏到了傳輸帶寬內(nèi)而引起的。4l l 發(fā)信機在相鄰頻道內(nèi)的邊頻分量。例如發(fā)信機在相鄰頻道內(nèi)的邊頻分量。例如FM信號的頻譜是很寬的。理論上說，調(diào)頻信號信號的頻譜是很寬的。理論上說，調(diào)頻信號含有無窮多個邊頻分量，當(dāng)其中某些邊頻分量落含有無窮多個邊頻分量，當(dāng)其中某些邊頻分量落入鄰道入鄰道

28、接收機的通帶內(nèi)，就會造成鄰道干擾。接收機的通帶內(nèi)，就會造成鄰道干擾。 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.5.2 2.5.2 鄰頻干擾鄰頻干擾4 遠(yuǎn)近效應(yīng)：基站附近的發(fā)射機（遠(yuǎn)近效應(yīng)：基站附近的發(fā)射機（MS或非蜂窩系統(tǒng)的發(fā)射裝置）對遠(yuǎn)距離或非蜂窩系統(tǒng)的發(fā)射裝置）對遠(yuǎn)距離MS的通信信道的鄰頻干擾。的通信信道的鄰頻干擾。4如圖所示。如圖所示。4 K信道K+1信道 Institute of Communication Engineering UST Institu

29、te of Communication Engineering UST2.5.2 2.5.2 鄰頻干擾鄰頻干擾4 克服鄰頻干擾的措施：克服鄰頻干擾的措施： 1）提高濾波器的選擇性）提高濾波器的選擇性 2）提高發(fā)信機的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，以及）提高發(fā)信機的頻率穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度，以及降低頻譜擴散度降低頻譜擴散度 3）對移動臺進行功率控制）對移動臺進行功率控制 4）基站天線附近設(shè)置場強吸收裝置，使遠(yuǎn)區(qū)）基站天線附近設(shè)置場強吸收裝置，使遠(yuǎn)區(qū)場強不受影響場強不受影響5)5)改進信道分配策略，使小區(qū)的信道間隔盡可改進信道分配策略，使小區(qū)的信道間隔盡可能的大。能的大。 Institute of Communi

30、cation Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.5.3 2.5.3 功率控制功率控制 在實際的蜂窩系統(tǒng)中，每個在實際的蜂窩系統(tǒng)中，每個MS的發(fā)射功率是的發(fā)射功率是受控于服務(wù)基站的，這是為了保證每個受控于服務(wù)基站的，這是為了保證每個MS的的發(fā)射功率最小，以保持反向鏈路的良好質(zhì)量。發(fā)射功率最小，以保持反向鏈路的良好質(zhì)量。 功率控制不僅有助于延長功率控制不僅有助于延長MS的電池壽命，而的電池壽命，而且可以顯著地減小系統(tǒng)中反向信道的且可以顯著地減小系統(tǒng)中反向信道的S/I。以后我們將認(rèn)識到，以后我們將認(rèn)識到，F(xiàn)DMA和

31、和TDMA的系統(tǒng)容的系統(tǒng)容量是帶寬受限的，而量是帶寬受限的，而CDMA是干擾受限的，因是干擾受限的，因此，功率控制對于此，功率控制對于CDMA系統(tǒng)來說更為重要。系統(tǒng)來說更為重要。 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST 理工大學(xué)通信工程學(xué)院理工大學(xué)通信工程學(xué)院694反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制控制移動臺起呼時功率控制移動臺起呼時功率移動臺以導(dǎo)頻功率為參考依據(jù)移動臺以導(dǎo)頻功率為參考依據(jù)4反向閉環(huán)功率控制反向閉環(huán)功率控制目的：使各個移動臺發(fā)送的功率正目的：使各個移

32、動臺發(fā)送的功率正好滿足解調(diào)要求。好滿足解調(diào)要求。實現(xiàn)途徑：在話音解碼時計算誤幀實現(xiàn)途徑：在話音解碼時計算誤幀率，由基帶處理插入功率控制比特率，由基帶處理插入功率控制比特 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級

33、 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering U

34、ST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2.6 2.6 中繼和服務(wù)等級中繼和服務(wù)等級 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST Institute of Communic