中級培訓第一模塊之一：無線網絡基礎知識

1、中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組無無線線網網絡絡基基礎礎知知識識中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中中級級培培訓訓第第一一模模塊塊之之一一中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組 內容介紹移動通信技術的演進GSM移動通信系統簡單呼叫流程 GSM移動通信系統接口無線網絡基礎知識中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組數字數字技術技術IMT-2000 (ITU)UMTS(WCDMA, TD-SCDMA),CDMA 2000第二代第二代 19902000第一代第一代 第三代第三代 數字數字技術技術例如例如: GSM,CDM

2、A (IS-95)模擬模擬技術技術例如例如: TACS, AMPS移動通信技術的演進全球移動通信系統全球移動通信系統中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組移動通信技術的演進l在開始下面的課程之前，我們首先了解一下多址接入的概念，常用的多址接入根據不同的特點可分為：FDMA、TDMA、CDMA。lFDMA:頻分多址技術，即不同的用戶占用不同的頻率，通過不同的頻率來區(qū)分不同的用戶。 lTDMA:時分多址技術，即不同的用戶占用不同的時間，通過不同的時間段來區(qū)分不同的用戶lCDMA:碼分多址技術，所有的用戶都占用同樣的時間和頻率，但之間有不同的特征。這個特征為不同的編碼中國移動通信集

3、團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組頻率頻率時間時間功率功率TDMA多址接入技術FDMA頻率頻率時間時間功率功率CDMA時間時間頻率頻率功率功率Code 1Code 2Code N移動通信技術的演進中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組移動通信技術的演進l第一代移動通信系統是模擬移動通信系統，主要以英國的TACS和美國的AMPS(Advanced Mobile Phone System)為主。它們都是雙頻、雙工 模擬移動通信系統，采用頻分多址技術（FDMA）特點： 1、系統容量小。 2、頻譜利用率低。 3、保密性能差。 4、不同的國家采用不同的頻段等原因造成國際漫游受阻

4、。 5、各系統之間沒有公共接口，很難開展數據承載業(yè)務。中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組移動通信技術的演進l第二代移動通信系統是數字移動通信系統，主要以歐洲的GSM和美國的CDMA(IS-95)為主。 GSM采用時分多址技術（FDMA+TDMA）； CDMA(IS-95)采用碼分多址技術（CDMA）。特點： 1、具有開放的接口和統一標準，容易擴容功能和開發(fā)新業(yè)務。 2、頻譜利用率相對較高，系統抗干擾性較強。 3、通過語音加密，保密性能強。 4、在采用GSM的國家之間能夠實現國際漫游。 5、可以獲得更好的通話質量。 目前們采用的頻段為：890915和935960 ，雙工間隔

5、45MHz，中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組移動通信技術的演進l我國陸地蜂窩數字移動通信 網GSM通信系統采用900MHz與1800MHz頻段:l GSM900MHz頻段為：890915(移動臺發(fā),基站收),935960(基站發(fā),移動臺收);l DCS1800MHz頻段為：17101785(移動臺發(fā),基站收),18051880(基站發(fā),移動臺收);中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組移動通信技術的演進l第三代移動通信系統是數字移動通信系統，主要以歐洲的WCDMA、美國的CDMA2000以及我國的TDS-CDMA為主。 特點： 1、每一用戶由不同的碼來

6、區(qū)分，所有用戶分享同樣的頻譜資源，頻 普利用率更高。 2、系統有很高的抗干擾性、抗衰落性、保密性 3、采用軟切換及更軟切換技術，減少掉話 4、采用Rake多徑分集接收技術，有效利用多徑傳輸來的信號，提高 系統的接收性能 5、采用快速功率控制，快速準確的閉環(huán)功率控制有效地降低近-遠效 效應， 提高系統容量 6、數據傳送速率大中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組其他 MSCother BTSsVLRVLREIREIRAuCAuCOMCOMCGSMGSM系統結構系統結構HLRHLR中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組GSM 900 :GSM 1800 : 信道

7、間隔： 200kHz 1710178518051880雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離 : 45 MHz運營商 A運營商 B B A暫未分配GSMGSM系統頻率資源系統頻率資源中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組lGSM 900 and GSM 1800 GSM 900 and GSM 1800 就像一對孿生兄弟就像一對孿生兄弟 GSM 900 GSM 1800GSM 900 GSM 1800l頻率帶寬頻率帶寬 890.960 MHz 1710.1880 MHzl信道數信道數124374l信道間隔信道間隔200 kHz200 kHzl接入技術接入技

8、術TDMATDMAl手機功率手機功率2 W1 WGSM900 GSM900 和和 GSM1800GSM1800沒有很大區(qū)別，通信機制完全一樣沒有很大區(qū)別，通信機制完全一樣GSM900/1800 異同比較異同比較中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組 GSM900 and GSM1800 GSM900 and GSM1800 的邏輯信道劃分是一樣的的邏輯信道劃分是一樣的 廣播信道 (BCH) 專用控制信道 （ DCCH） 通用控制信道 (CCCH) 話音信道 (TCH)FCCHSCHBCCH(系統消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9

9、.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HPCH 通用信道 (CCH) 專用信道 (DCH) 邏輯信道邏輯信道空中接口邏輯信道空中接口邏輯信道中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用專用信道信道系統下行信道結構系統下行信道結構中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組RACHCCCH通用通用信道信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用專用信道信道系統上行信道結構系統上行信道結構中國移動通信

10、集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組 GSM900 and GSM1800 GSM900 and GSM1800 的邏輯信道劃分是一樣的的邏輯信道劃分是一樣的 廣播信道 (BCH) 專用控制信道 （DCCH） 通用控制信道 (CCCH) 話音信道 (TCH)FCCHSCHBCCH(系統消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6FTCH/ 4.8F, HTCH/ 2.4F, HPCH 通用信道 (CCH) 專用信道 (DCH) 邏輯信道邏輯信道空中接口邏輯信道空中接口邏輯信道下行信道上、下行信道上行信道中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集

11、團網優(yōu)專家小組 搜尋頻率校正脈沖 搜尋同步脈沖 解讀系統消息 偵聽尋呼消息 發(fā)送接入脈沖 信令信道分配 呼叫建立 話音信道分配 通話 呼叫釋放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHFACCHTCHFACCH空閑狀態(tài)關機狀態(tài)專用模式空閑狀態(tài)各邏輯信道作用示意各邏輯信道作用示意中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組l邏輯信道到物理信道的映射關系邏輯信道到物理信道的映射關系信令信道 : 51 個幀序列物理信道 : 26 個幀序列物理信道同邏輯信道映射關系物理信道同邏輯信道映射關系中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組Downlink CCCH中國移

12、動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組TCH中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組常用的信道配置中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組COMBINED 信道組合中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組NON-COMBINED 信道組合中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組課程進度課程進度2.1 2.1 電波傳播電波傳播2.2 2.2 傳播模型傳播模型2.3 2.3 天線系統天線系統2.4 GSM2.4 GSM系統分集技術系統分集技術2.5 2.5 干擾干擾2.6 2.6 抗干擾措施抗干擾措施2.7 2.7 無線鏈

13、路平衡無線鏈路平衡無線鏈路傳播無線鏈路傳播中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組電波傳播理論是一門嚴謹的科學電波傳播理論是一門嚴謹的科學 無線電波傳播理論無線電波傳播理論中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組l問題：移動通信比較固定通信有那些特殊性呢問題：移動通信比較固定通信有那些特殊性呢 ? ?l多徑無線傳播無線路徑是一個很復雜的傳播媒介l手機發(fā)射功率有限手機的發(fā)射功率客觀限制了蜂窩小區(qū)的服務范圍手機電池壽命和對人體危害決定了發(fā)射功率大小l頻率資源有限帶寬一定信道編碼等占用額外頻率資源頻率需要被重復利用 = 產生同頻干擾l用戶行為的不確定性移動通信環(huán)境移動

14、通信環(huán)境中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組多徑傳播多徑傳播陰影效應陰影效應地形、地貌地形、地貌反射反射信號的相互干擾信號的相互干擾無線信道特點無線信道特點中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組強烈的信號反射會帶來無法容忍的信號時延強烈的信號反射會帶來無法容忍的信號時延反射信號落在接收機均衡器時間窗口內，可以容忍否則，就會產生信號交疊自干擾 直射信號弱，反射信號強均衡器時間窗口 16 s信號強度延遲時間長距離反射，反射信號落在均衡器窗口外:= 干擾效應反射反射中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組慢衰落慢衰落( (正態(tài)衰落正態(tài)衰落) )傳

15、播路徑上大的阻擋物引起的陰影效應快衰落快衰落 ( (瑞利衰落瑞利衰落) )幾路信號破壞性的疊加“衰落谷點”, “信號黑洞”+100-10-20-30012345 m電平 (dB)920 MHzv = 20 km/h信號衰落信號衰落中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組timepower2 sec4 sec6 sec+20 dBmean value- 20 dB正態(tài)衰落瑞利衰落信號衰落信號衰落中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組自由空間信號傳播自由空間信號傳播 信號強度隨距離指數倍衰減 鏡面反射 漫反射 反射反射鏡面反射信號強度: A - *A ( - 材料

16、的偏振性決定相位的變化漫反射信號強度: A - *A ( 隨機相位偏振性影響 : 隨機D電波傳播電波傳播中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組 吸收效應吸收效應 深度信號衰減 相位變化因材料而異 去偏極 衍射衍射 鍥型模型 刀刃模型 多刀刃模型AA - 5.30 dB電波傳播電波傳播中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組常用單位辨析常用單位辨析l日常表征功率常用w、mw等單位，但是在實際工作當中不方便，于是引入了dBm，dB，dBi，dBd等單位l定義：發(fā)射功率P為1mw時，折算為dBm后為0dBm 公式為：10*log（P/1mw） 1w=30dBm 5w

17、=37dBm 2w=33dBm 10w=40dBm ldBi和dBd是考征增益的值（功率增益），兩者都是一個相對值， 但參考基準不一樣。dBi的參考基準為全方向性天線，dBd的參考基準為偶極子，所以兩者略有不同。 dBi= dBd+2.15 常用于天線增益ldB是一個表征相對值的值，當考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率） 中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組1,Okumura- 1,Okumura- HataHata（奧村模型）奧村模型）經驗公式適用于大范圍的傳播預測（5-20Km）一般不用于小范圍傳播預測（ 1km）2,W

18、alfish- Ikegami Model2,Walfish- Ikegami Model適用于小范圍傳播預測（ = 9dB ，工程上: C/I= 12dB 鄰頻：C/I= -9dB ，工程上：C/I= -6dB 400K鄰頻：C/I= -41dB ，工程上：C/I= -38dB 有用信號環(huán)境噪聲其他信號干擾干擾中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組信號質量下降信號質量下降比特誤碼比特誤碼可修復: 信道編碼, 糾錯不可修復 : 相位失真干擾的影響干擾的影響中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組接收質量接收質量 （RXQUAL parameter）接收質量等級

19、接收質量等級 （0 . 7）RXQUALMean BER BER rangeclass (%)from. to00,14 12,8 % 較好 不可容忍好 可以接受GSM系統信號質量系統信號質量中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組多徑信號多徑信號 ( (回聲效應回聲效應) ) 頻率復用的同鄰頻干擾頻率復用的同鄰頻干擾外部干擾外部干擾 網絡質量的提高更要注意網絡干擾的有效控制網絡質量的提高更要注意網絡干擾的有效控制 盡可能降低網絡的干擾盡可能降低網絡的干擾干擾源干擾源中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組科學的頻率分配方案科學的頻率分配方案合理的站點布局合理的

20、站點布局天線下傾和方位角合理調整天線下傾和方位角合理調整合理的天線型號合理的天線型號非法干擾源的排除非法干擾源的排除降低干擾的方法降低干擾的方法good locationbad location中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組FHFH（跳頻）跳頻）一種分集技術, “副作用”就是分擔了網絡干擾效果 = 更少的衰落谷點 解碼增益 干擾分集DPCDPC（自動功率控制）自動功率控制）原理：評估信號電平和質量DTXDTX（不連續(xù)發(fā)射）不連續(xù)發(fā)射）語音間隙關閉發(fā)射機。降低干擾的方法降低干擾的方法中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組一種分集技術一種分集技術對抗快衰

21、落對靜止和慢速移動用戶效果明顯基帶跳頻基帶跳頻 min. =3 TRX射頻跳頻射頻跳頻 分周期和隨即跳頻寬帶合路器支持第一個 TRX除外（BCCH） 頻率分集本來是針對靜止用戶抗快頻率分集本來是針對靜止用戶抗快衰落的，由此卻產生了抗干擾效果衰落的，由此卻產生了抗干擾效果跳頻跳頻中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組延長電池壽命延長電池壽命降低網絡干擾降低網絡干擾可變步長和固定步長可變步長和固定步長包括上行功控和下行功控包括上行功控和下行功控電平和質量驅動BSC是總判決者時間信號電平目標電平值：e.g. -85 dmBCCHBCCH載頻不參加載頻不參加功率控制功率控制功率控制功

22、率控制中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組DTX: DTX: 不連續(xù)發(fā)射不連續(xù)發(fā)射在語音間歇期關閉發(fā)射 僅發(fā)射SID frames接收端碼變換器產生舒適燥聲DTX: DTX: 下行沒有使用，上行在使用下行沒有使用，上行在使用延長電池壽命延長電池壽命降低干擾降低干擾不連續(xù)發(fā)射不連續(xù)發(fā)射中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組課程進度課程進度2.1 電波傳播2.2 傳播模型2.3 天線系統2.4 GSM系統分集技術2.5 干擾2.6 抗干擾措施2.7 無線鏈路平衡無線傳播鏈路無線傳播鏈路中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組什么是鏈路平衡什么是鏈路平衡? ?雙向通信系統中需要考慮鏈路平衡雙向通信系統中需要考慮鏈路平衡不同于電臺或電視臺等單向通信系統原則上下行傳播損耗相同原則上下行傳播損耗相同 : : downlink = uplinkdownlink = uplink上下行鏈路必須平衡上下行鏈路必須平衡傳播鏈路平衡傳播鏈路平衡中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組鏈路預算鏈路預算第一步：根據手機的發(fā)射功率計算最大路徑損耗第一步：根據手機的發(fā)射功率計算最大路徑損耗第二步：計算基站的最大發(fā)射功率第三步：設定信號門限第四步：計算小區(qū)半徑中國移動通信集團網優(yōu)專家小組中國移動通信集團網優(yōu)專家小組