第1章-移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)

第1章移動(dòng)通信

基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/412系統(tǒng)維護(hù)工程師文檔和信息管理工程師安裝督導(dǎo)工程師路測(cè)工程師無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師項(xiàng)目經(jīng)理無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工程師系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師4無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

4.2無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)2023/2/423項(xiàng)目經(jīng)理工程項(xiàng)目的責(zé)任人全面負(fù)責(zé)工程項(xiàng)目的管理工作保證項(xiàng)目的正常實(shí)施路測(cè)工程師DT作業(yè)CQT作業(yè)安裝督導(dǎo)工程師天饋的調(diào)整系統(tǒng)維護(hù)工程師負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備網(wǎng)元文檔和信息管理工程師發(fā)布文檔和軟件版本信息，指導(dǎo)、支持工程項(xiàng)目實(shí)施過程中文檔工作，整理、存檔項(xiàng)目文檔網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析工程師分析網(wǎng)絡(luò)中存在的問題，并給出整改方案4無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

4.2無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)2023/2/43第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.1移動(dòng)通信的概念1.2移動(dòng)通信的工作頻段1.3蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成1.4移動(dòng)通信中的多址技術(shù)1.5越區(qū)切換和位置管理

1.6蜂窩移動(dòng)通信的信令技術(shù)2023/2/441.1移動(dòng)通信的概念什么是移動(dòng)通信？移動(dòng)通信是指通信雙方至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。移動(dòng)通信可以是雙向的，也可以是單向的。移動(dòng)通信的特點(diǎn)就是有線、無線相結(jié)合的通信方式。第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)2023/2/45第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.2移動(dòng)通信的工作頻段

頻率的分配和使用需在全球范圍內(nèi)制定統(tǒng)一的規(guī)則。目前，大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段（CDMA），900MHz頻段（AMPS、TACS、GSM），并開始使用1800MHz頻段（GSM1800/DCS1800），該頻段用于微蜂窩（Microcell）系統(tǒng)。第三代移動(dòng)通信使用2.4GHz頻段。目前3G的三大標(biāo)準(zhǔn)，CDMA2000用的是800MHz的頻段，TD-SCDMA用的是1800MHz和2.1GHz的頻段，而WCDMA也是用2.1GHz的頻段。移動(dòng)4G的頻段是2.500-2.690GHz。2023/2/46第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.3蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

移動(dòng)通信包括無線傳輸、有線傳輸，信息的收集、處理和存儲(chǔ)等，使用的主要設(shè)備有無線收發(fā)信機(jī)、移動(dòng)交換控制設(shè)備和移動(dòng)終端設(shè)備。2023/2/47第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.3.1．移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成包括：移動(dòng)臺(tái)（MobileStation，MS）、基站（BaseStation，BS）和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)交換中心（MobileServiceSwitchingCenter，MSC）及與市話網(wǎng)PSTN相連接的中繼線等。2023/2/48第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

2023/2/49第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.3.2大區(qū)制1、大區(qū)制的定義大區(qū)制是指一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。2、適用范圍為了增大通信用戶量，大區(qū)制通信網(wǎng)只有增多基站的信道數(shù)，但這總是有限的。因此，大區(qū)制只能適用于小容量的通信網(wǎng)，例如用戶數(shù)在1000以下。這種制式的控制方式簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，適用于中小城市、工礦區(qū)以及專業(yè)部門，是發(fā)展專用移動(dòng)通信網(wǎng)可選用的制式。2023/2/410第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.2大區(qū)制示意圖2023/2/411第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.3.3小區(qū)制

1、小區(qū)制的定義將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分成若干個(gè)小無線區(qū)，每個(gè)小無線區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基站負(fù)責(zé)本區(qū)的移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。同時(shí)又可在MSC的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間移動(dòng)通信的轉(zhuǎn)接及與公眾電話網(wǎng)的聯(lián)系。2、覆蓋的分類帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)面狀區(qū)域服務(wù)覆蓋區(qū)2023/2/412第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（1）帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)用于覆蓋公路、鐵路、海岸等?；咎炀€若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，使每個(gè)小區(qū)呈扁圓形。圖1.3帶狀小區(qū)示意圖2023/2/413第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（2）面狀區(qū)域服務(wù)覆蓋

無線移動(dòng)通信系統(tǒng)廣泛使用六邊形研究系統(tǒng)覆蓋和業(yè)務(wù)需求。采用全向天線。

(a)理論形狀(b)理想形狀(c)實(shí)際形狀圖1.4面狀區(qū)域覆蓋示意圖2023/2/414第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)一、蜂窩小區(qū)的概念基站若采用全向天線，其覆蓋區(qū)理論上是圓形，為了不留空隙地覆蓋整個(gè)平面，圓形覆蓋區(qū)必定有交疊，因此實(shí)際的有效區(qū)是多邊形。當(dāng)考慮整個(gè)區(qū)域沒有重疊，沒有間隙時(shí)，其理論的幾何形狀有三種：正三邊形，正方形，正六邊形，圖1.5三種面狀區(qū)域覆蓋組成2023/2/415第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)

據(jù)分析，以正六邊形作為覆蓋模型來分析系統(tǒng)覆蓋和業(yè)務(wù)需求有以下優(yōu)點(diǎn)：a) 用最小的小區(qū)數(shù)就能覆蓋整個(gè)地理區(qū)域，所需基站最少，建設(shè)最經(jīng)濟(jì)；b) 該形狀最接近于全向的基站天線和自由空間傳播的全向輻射模式。正六邊形構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩，因此，把小區(qū)形狀為六邊形的小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)稱為蜂窩網(wǎng)。2023/2/416第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（1）小區(qū)的分類根據(jù)不同制式系統(tǒng)和不同用戶密度挑選不同類型的小區(qū)。超小區(qū)：小區(qū)半徑r>20km，適于人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。宏小區(qū)：小區(qū)半徑r=1km～20km，適于高速公路和人口稠密的地區(qū)。微小區(qū)：小區(qū)半徑r=0.1km～1km，適于城市繁華區(qū)段。微微小區(qū)：小區(qū)半徑r<0.1km，適于辦公室、家庭等移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境。2023/2/417第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（2）、無線區(qū)域的劃分和組成的考慮因素

應(yīng)根據(jù)地形地物情況、容量密度、通信容量、頻譜利用率等因素綜合考慮。

圖1.6用戶不等密度時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu)2023/2/418第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.7實(shí)際的無線區(qū)劃和組成的實(shí)際例圖

2023/2/419第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)二、頻率復(fù)用

蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個(gè)基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率，稱為頻率復(fù)用。優(yōu)點(diǎn)采用頻率復(fù)用大大地緩解了頻率資源緊缺的矛盾，提高頻率利用率，增加了用戶數(shù)目或系統(tǒng)容量。缺點(diǎn)同頻干擾2023/2/420第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1、區(qū)群的概念與構(gòu)成（1）區(qū)群的定義一組彼此鄰接，共同使用全部可用頻率的N個(gè)區(qū)塊稱為一個(gè)區(qū)群。

圖1.83頻制（N=3）無線區(qū)群2023/2/421第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（2）同頻相鄰小區(qū)選擇原則

自某一小區(qū)Ａ出發(fā)，沿小區(qū)垂直移動(dòng)j?個(gè)小區(qū)；再向左（或右）轉(zhuǎn)600移動(dòng)i個(gè)小區(qū)，就到達(dá)同信道小區(qū)A。

2023/2/422第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（3）同頻小區(qū)中心之間的距離其中N為無線區(qū)群中的小區(qū)數(shù)，r為小區(qū)半徑。在滿足所需同頻復(fù)用距離前提下，N取最小值，使頻率利用率最高。2023/2/423第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.9蜂窩系統(tǒng)中同頻相鄰小區(qū)的定位2023/2/424第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)無線區(qū)群的構(gòu)成條件是若干個(gè)無線區(qū)群能彼此鄰接；相鄰無線區(qū)群中的同頻小區(qū)中心間隔距離相等，即可表示為：

N?=?i2

+

ij

+

j2則不同的N值得到各不相同的無線區(qū)群形狀。2023/2/425第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.10不同的N值區(qū)群組成的示意圖2023/2/426第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)2、區(qū)群基站激勵(lì)方式

（1）中心激勵(lì)

基站設(shè)在小區(qū)的中央，用全向天線形成圓形覆蓋區(qū)。

圖1.11中心激勵(lì)示意圖2023/2/427第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（2）頂點(diǎn)激勵(lì)

基站設(shè)在每個(gè)小區(qū)六邊形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)基站采用三副1200扇形輻射的定向天線，分別覆蓋三個(gè)相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域。圖1.12頂點(diǎn)激勵(lì)示意圖2023/2/428第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)3、服務(wù)小區(qū)“扇區(qū)化”

扇區(qū)化即是將一個(gè)基站分成多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)都有自己的發(fā)射和接收天線，相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的小區(qū)。扇區(qū)化的小區(qū)使用特制的定向天線，使該小區(qū)定向天線輻射某一特定的扇區(qū)。

圖1.13扇區(qū)劃分示意圖2023/2/429第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)4、小區(qū)分裂

小區(qū)分裂就是一種將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)的方法。圖1.14小區(qū)分裂的圖例2023/2/430第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)分裂后的每個(gè)小區(qū)都有自己的基站并相應(yīng)地降低天線高度和減小發(fā)射機(jī)功率。由于小區(qū)分裂能夠提高信道的復(fù)用次數(shù)，因而能提高系統(tǒng)容量。即通過設(shè)定比原小區(qū)半徑更小的新小區(qū)和在原有小區(qū)間安置這些小區(qū)（叫做微小區(qū)），使得單位面積內(nèi)的信道數(shù)目增加，從而增加系統(tǒng)容量。2023/2/431第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)三、信道(頻率)配置1、信道的定義通信網(wǎng)絡(luò)中一條雙向的信息傳輸通道稱為信道。2、信道的分類話音信道、控制信道；有線信道、無線信道。

2023/2/432第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)3、什么是無線信道、下行信道和上行信道？（1）無線信道指移動(dòng)臺(tái)與基站間的一條雙向傳輸通道，使用兩個(gè)分開的無線頻率，上下行信道間的載頻間隔為雙工間隔。（2）上行信道指由移動(dòng)臺(tái)發(fā)射，基站接收。（3）下行信道指由基站發(fā)射，移動(dòng)臺(tái)接收。

2023/2/433第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)4、什么是信道(頻率)配置？信道(頻率)配置是指導(dǎo)將給定的信道(頻率)分配給一個(gè)區(qū)群內(nèi)的各個(gè)小區(qū)。在CDMA系統(tǒng)中所有用戶使用相同的工作頻率，因此無需要進(jìn)行頻率配置。頻率配置針對(duì)FDMA和TDMA系統(tǒng)。2023/2/434第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)四、多信道共用技術(shù)用戶一般占用信道方式有獨(dú)立信道方式和多信道共用方式。圖1.17信道應(yīng)用方式2023/2/435第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)什么是共用呼叫頻道方式？共用呼叫信道方式是在系統(tǒng)中專門設(shè)立一個(gè)共用呼叫頻道，它不作通話使用，僅處理呼叫和傳送轉(zhuǎn)頻指令。系統(tǒng)內(nèi)所有不通話的用戶都停留在該頻道上，處于守候狀態(tài)。當(dāng)用戶需要通話而摘機(jī)時(shí)，通過該頻道向基站發(fā)出呼叫請(qǐng)求，如系統(tǒng)有空閑頻道，基站就通過該共用頻道發(fā)出轉(zhuǎn)頻指令，使用戶轉(zhuǎn)入指定的空閑頻道。當(dāng)頻道全部被占用時(shí)，則向用戶示忙。當(dāng)移動(dòng)用戶被叫時(shí)，基站也從共用呼叫頻道發(fā)出選呼號(hào)碼。被叫用戶應(yīng)答后，基站發(fā)出轉(zhuǎn)頻指令，使用戶按指令轉(zhuǎn)入指定的通話頻道。

2023/2/436第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.3.4干擾1、同頻干擾

同頻干擾（也叫同道干擾）是指同頻小區(qū)之間的信號(hào)干擾。為了減小同頻干擾，同頻小區(qū)必須在物理上隔開一個(gè)最小的距離，為傳播提供充分的隔離。2023/2/437第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)如果每個(gè)小區(qū)的大小都差不多，基站也都發(fā)射相同的功率，則同頻干擾比例與發(fā)射功率無關(guān)，而變?yōu)樾^(qū)半徑（R）和相距最近的同頻小區(qū)中心間距離（D）的函數(shù)。增加D/R的值，相對(duì)于小區(qū)的覆蓋距離同頻小區(qū)間的空間距離就會(huì)增加，從而來自同頻小區(qū)的射頻能量減小而使干擾減小。參數(shù)Q叫做同頻復(fù)用比例（也叫同頻干擾抑制因子），與區(qū)群的大小有關(guān)。對(duì)于六邊形系統(tǒng)來說，Q可表示為：2023/2/438第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)Q的值越小則容量越大；而Q值大可以提高傳播質(zhì)量，因?yàn)橥l干擾小。在實(shí)際的蜂窩系統(tǒng)中，需要對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào)和折衷。2023/2/439第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)2、相鄰信道的干擾

鄰頻干擾（也叫鄰道干擾）是指來自所使用信號(hào)頻率的相鄰頻率的信號(hào)干擾。鄰頻干擾是因接收濾波器不理想，使得相鄰頻率的信號(hào)泄漏到傳輸帶寬內(nèi)而引起的。離基站近的移動(dòng)臺(tái)的強(qiáng)信號(hào)干擾離基站遠(yuǎn)的鄰道上的移動(dòng)臺(tái)的弱信號(hào)，要求移動(dòng)臺(tái)采用自動(dòng)功率控制電路。2023/2/440第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)3、互調(diào)干擾互調(diào)干擾是指系統(tǒng)內(nèi)由于非線性器件引起，它產(chǎn)生的各種組合頻率成分落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)造成的對(duì)有用信號(hào)的干擾。尤其在FDMA中明顯，因此要求設(shè)備必須具有良好的選擇性。2023/2/441第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.3.5移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的常見指標(biāo)1、工作頻段與頻道間隔2、通信概率它是指保證服務(wù)質(zhì)量的通話時(shí)間和地點(diǎn)的概率值。3、話音質(zhì)量它是評(píng)估移動(dòng)通信系統(tǒng)話音品質(zhì)（可懂度和自然度）優(yōu)劣的情況。

2023/2/442第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)表1.1

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)2023/2/443第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)4、呼叫話務(wù)量與忙時(shí)話務(wù)量

呼叫話務(wù)量是電話負(fù)荷大小的一種度量，又稱話務(wù)負(fù)荷。一般指電話用戶在某段時(shí)間內(nèi)所進(jìn)行的電話交換量。

Y=MC’TY為呼叫總話務(wù)量，M為用戶數(shù)，C’為每小時(shí)每用戶占用信道平均呼叫次數(shù)，T每小時(shí)每用戶占用信道平均時(shí)間。單位為Erl。其中MC’=C看作每小時(shí)所有用戶占用信道平均呼叫總次數(shù)，即Y=CT2023/2/444第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)

每用戶忙時(shí)話務(wù)量是指最繁忙的一小時(shí)每個(gè)用戶的平均話務(wù)量。

式中，每個(gè)用戶忙時(shí)的平均話務(wù)量，C”為每個(gè)用戶每小時(shí)平均呼叫次數(shù)，T為每次呼叫占用信道的平均時(shí)間單位為秒，K為集中率其定義如下:K反映了這個(gè)通信系統(tǒng)“忙時(shí)”的集中程度，即忙時(shí)話務(wù)量在全天話務(wù)量中所占的比例。2023/2/445第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)5、容量

①每個(gè)信道所能容納的用戶數(shù)（m）為Y為總話務(wù)量，每個(gè)用戶忙時(shí)話務(wù)量，n為共用信道數(shù)。②系統(tǒng)所能容納的用戶數(shù)（M）為：n為共用信道數(shù),m為每個(gè)信道所能容納的用戶數(shù)，它們相乘即得到系統(tǒng)容量。2023/2/446第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)6、呼損率

在一個(gè)通信系統(tǒng)中，呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率，簡(jiǎn)稱呼損率，記為Z。它是指系統(tǒng)全部信道被占用的再發(fā)生呼叫就出現(xiàn)呼損，因此呼損率即電話接不通的比率。Y0為呼叫不成功的話務(wù)量，Y總話務(wù)量，C0為呼叫失敗次數(shù)，C為呼叫總次數(shù)。

2023/2/4472023/2/448呼損率不同，信道的利用率η也不同，表5.2給出了B、n、A和η之間的關(guān)系。2023/2/449第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)7、信道利用率

多信道共用時(shí)，信道利用率是指每個(gè)信道平均完成的話務(wù)量。因此Y1為呼叫成功而接通電話的話務(wù)量，n為共用信道數(shù)。A為話務(wù)量，B是呼損率。2023/2/450第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)例某移動(dòng)通信系統(tǒng)，每天每個(gè)用戶平均呼叫10次，每次占用信道時(shí)間平均為80s,忙時(shí)集中率K=0.125，問系統(tǒng)呼損率要求在10%的條件下，給定8個(gè)信道的系統(tǒng)能容納多少用戶。2023/2/451第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)解：①求出②根據(jù)信道數(shù)n,呼損率Z，查呼損表得Y=5.597③求m④求出系統(tǒng)容量2023/2/452第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.4移動(dòng)通信中的多址技術(shù)1.4.1多址通信的概述

2023/2/453第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1、多址接入技術(shù)

蜂窩系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對(duì)象的，一個(gè)信道只容納一個(gè)用戶進(jìn)行通話，許多同時(shí)通話的用戶，以信道來區(qū)分，就是多址。許多用戶同時(shí)通話，以不同的信道分隔，各用戶信號(hào)通過在射頻信道上的復(fù)用，從而建立各自的信道，以實(shí)現(xiàn)雙邊通信的連接，稱為多址接入。解決多址接入問題的方法叫做多址接入技術(shù)。2023/2/454第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)（1）當(dāng)以傳輸信號(hào)的載波頻率不同來區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱為頻分多址（FDMA）方式；（2）當(dāng)以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同來區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱為時(shí)分多址（TDMA）方式；（3）當(dāng)以傳輸信號(hào)的碼型不同來區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱為碼分多址（CDMA）方式。

2023/2/455第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.18FDMA、TDMA和CDMA的示意圖2023/2/456第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.4.2多址通信方式的概念

1、FDMA方式（1）頻分多路復(fù)用（FDM）技術(shù)將各路信號(hào)的頻譜搬至互不重疊的頻帶上，同時(shí)在一個(gè)信道中傳輸。接收端通過不同中心頻率的帶通濾波器把各路信息信號(hào)分離出來。2023/2/457第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.19FDM系統(tǒng)的工作示意圖2023/2/458第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)(2)FDMA系統(tǒng)原理

信道每次只能傳遞一個(gè)電話如果一個(gè)FDMA信道沒有使用，并且處于空閑狀態(tài)，它不能被其他用戶使用以增加共享容量。圖1.20FDMA系統(tǒng)的工作示意圖2023/2/459第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)(3)FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)A、FDMA信道每次只能傳送一路電話，每信道占用一個(gè)載頻;相鄰載頻之間的間隔應(yīng)滿足傳輸信號(hào)帶寬的要求；符號(hào)時(shí)間與平均延遲擴(kuò)展相比較是很大的。B、移動(dòng)臺(tái)較簡(jiǎn)單，和模擬的較接近。C、基站復(fù)雜龐大，重復(fù)設(shè)置收發(fā)信設(shè)備。D、需要精確的RF濾波器，需要雙工器（單天線）。2023/2/460第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)E、FDMA比TDMA簡(jiǎn)單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷小。FDMA通常是窄帶系統(tǒng)。F、FDMA頻分多址采用調(diào)頻的多址技術(shù)，業(yè)務(wù)信道在不同的頻段分配給不同的用戶。G、FDMA適合大量連續(xù)非突發(fā)性數(shù)據(jù)的接入，單純采用FDMA作為多址接入方式已經(jīng)很少見。目前中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)電話網(wǎng)就是采用FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合。

2023/2/461第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)2、TDMA方式

(1)時(shí)分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)以時(shí)間作為分割信號(hào)的參量，使各路信號(hào)在時(shí)間上互不重疊。利用不同時(shí)隙來傳送各路不同信號(hào)。圖1.21TDM系統(tǒng)的工作示意圖2023/2/462第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)(2)TDMA系統(tǒng)原理

TDMA是在一個(gè)寬帶的無線載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙（無論幀或時(shí)隙都是互不重疊的），每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶使用。

2023/2/463第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.22TDMA系統(tǒng)的工作示意圖2023/2/464第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)在GSM中時(shí)分多址技術(shù)即每個(gè)載頻分成8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙為一個(gè)信道。多個(gè)用戶共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙。按照不同的用戶提供不同的帶寬。需要自適應(yīng)均衡保護(hù)時(shí)隙。TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關(guān)閉。2023/2/465第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)(3)TDMA的幀結(jié)構(gòu)

TDMA幀是TDMA系統(tǒng)的基本單元，它由時(shí)隙組成，在時(shí)隙內(nèi)傳送的信號(hào)叫做突發(fā)（Burst），各個(gè)用戶的發(fā)射相互連成1個(gè)TDMA幀。

圖1.23TDMA幀結(jié)構(gòu)2023/2/466第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)TDMA主要傳輸TDM的數(shù)字信號(hào)，每個(gè)MS占有時(shí)隙稱為分幀或子幀。幀周期一般取話音PCM信號(hào)采樣周期125或整數(shù)倍。2023/2/467第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)(4)TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)

突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢撸h(yuǎn)大于語音編碼速率，每路編碼速率設(shè)為Kbit/s，共N個(gè)時(shí)隙，則在這個(gè)載波上傳輸?shù)乃俾蕦⒋笥贜Kbit/s；發(fā)射信號(hào)速率隨N的增大而提高；TDMA用不同的時(shí)隙來發(fā)射和接收，因此不需雙工器；基站復(fù)雜性減?。豢垢蓴_能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大；越區(qū)切換簡(jiǎn)單。2023/2/468第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)圖1.24GSM的FDMA/TDMA結(jié)構(gòu)2023/2/469第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)3、碼分多址（CDMA）方式

碼分復(fù)用(CDM，CodeDivisionMultiplexing)是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號(hào)的一種復(fù)用方式，主要和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)，包括無線和有線接入。2023/2/470第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)CDMA多址技術(shù)概念CDMA的基本思想是靠不同地址碼來區(qū)分基站地址，每個(gè)基站配有不同地址碼，各基站所發(fā)射的載波既受基帶調(diào)制，又受地址碼調(diào)制。接收時(shí)，只有確知其配給地址碼的接收機(jī)，才能解調(diào)出相應(yīng)的基帶信號(hào)，而其他接收機(jī)因地址碼不同無法解調(diào)出信號(hào)。2023/2/471第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)CDMA系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息。CDMA系統(tǒng)的地址碼相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，而在頻率、時(shí)間和空間上都可能重疊。為每一個(gè)用戶分配唯一的序列碼(地址碼)，每站使用此碼片序列m(m=64或128)進(jìn)行編碼傳輸,各碼片必須不同。

2023/2/4721.5越區(qū)切換和位置管理

1.5.1越區(qū)切換1.5.2位置管理2023/2/473越區(qū)切換包括三方面的問題:（1）越區(qū)切換的準(zhǔn)則;（2）越區(qū)切換如何控制;（3）越區(qū)切換時(shí)信道分配。

越區(qū)切換

指將當(dāng)前正在進(jìn)行的移動(dòng)臺(tái)與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基站的過程。該過程也稱自動(dòng)鏈路轉(zhuǎn)移ALT(AutomaticLinkTransfer)。越區(qū)切換通常發(fā)生在移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入另一基站覆蓋小區(qū)的情況下,為保持通信的連續(xù)性,將移動(dòng)臺(tái)與當(dāng)前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動(dòng)臺(tái)與新基站之間的鏈路。越區(qū)切換

2023/2/474越區(qū)切換2023/2/475

越區(qū)切換分類:硬切換、軟切換、更軟切換。硬切換在新的連接建立以前,先中斷舊的連接。軟切換既維持舊的連接,又同時(shí)建立新的連接,并利用新舊鏈路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鏈路。（CDMA可實(shí)現(xiàn)BTS之間、BSC之間和MSC之間的軟切換。）更軟切換同一基站不同扇區(qū)之間的軟切換稱為更軟切換。

越區(qū)切換

2023/2/476越區(qū)切換2023/2/477越區(qū)切換2023/2/478越區(qū)切換的準(zhǔn)則相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則具有門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則具有滯后余量的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則具有滯后余量和門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則點(diǎn)擊查看動(dòng)畫越區(qū)切換

2023/2/479越區(qū)切換的控制策略包括：越區(qū)切換的參數(shù)控制、越區(qū)切換的過程控制。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,過程控制的方式主要有三種:移動(dòng)臺(tái)控制的越區(qū)切換（PACS、DECT）網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換（TACS）移動(dòng)臺(tái)輔助的越區(qū)切換（GSM）越區(qū)切換

2023/2/480越區(qū)切換時(shí)的信道分配它解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到新小區(qū)時(shí),新小區(qū)如何分配信道,使得越區(qū)失敗的概率盡量小的問題。常用的做法是在每個(gè)小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。越區(qū)切換

2023/2/481為什么需要位置管理？移動(dòng)系統(tǒng)中，用戶在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移動(dòng)。為能把一個(gè)呼叫傳送給移動(dòng)的用戶，必須有一個(gè)高效的位置管理系統(tǒng)來跟蹤用戶的位置變化?，F(xiàn)有的第二代移動(dòng)系統(tǒng)中，位置管理采用兩層數(shù)據(jù)庫，即原籍位置寄存器（HLR）和訪問位置寄存器（VLR）。通常一個(gè)PLMN網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)HLR（它存儲(chǔ)在其網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)的所有用戶信息，包括用戶預(yù)定業(yè)務(wù)、記帳信息、位置信息等）和若干個(gè)VLR（一個(gè)位置區(qū)由一定數(shù)量的蜂窩小區(qū)組成，VLR管理該網(wǎng)絡(luò)中若干位置區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶）組成。

位置管理2023/2/482

位置管理涉及到網(wǎng)絡(luò)處理能力和網(wǎng)絡(luò)通信能力。網(wǎng)絡(luò)處理能力涉及到數(shù)據(jù)庫的大小、查詢的頻度和響應(yīng)速度等；網(wǎng)絡(luò)通信能力涉及到傳輸位置更新和查詢信息所增加的業(yè)務(wù)量和時(shí)延等。位置管理追求目標(biāo)：以盡可能小的處理能力和附加的業(yè)務(wù)量，最快地確定用戶位置，以容納盡可能多的用戶。位置管理2023/2/483

位置管理任務(wù)：位置登記（LocationRegistration）呼叫傳遞（CallDelivery）位置登記步驟：在移動(dòng)臺(tái)實(shí)時(shí)位置信息已知情況下，更新位置數(shù)據(jù)庫（HLR和VLR）和認(rèn)證移動(dòng)臺(tái)。呼叫傳遞步驟：在有呼叫給移動(dòng)臺(tái)情況下，根據(jù)HLR和VLR中可用位置信息來定位移動(dòng)臺(tái)。位置管理2023/2/484與上述兩個(gè)問題緊密相關(guān)兩個(gè)問題是：位置更新（LocationUpdate）和尋呼(Paging)。當(dāng)用戶進(jìn)入一個(gè)新的RA，將進(jìn)行位置更新，位置更新解決的問題是移動(dòng)臺(tái)如何發(fā)現(xiàn)位置變化及何時(shí)報(bào)告它的當(dāng)前位置。當(dāng)有呼叫要到達(dá)該用戶時(shí)，將在該RA內(nèi)進(jìn)行尋呼，以確定出移動(dòng)用戶在哪一個(gè)小區(qū)內(nèi)。實(shí)際系統(tǒng)中，位置登記區(qū)越大，位置更新的頻率越低，每次呼叫尋呼的基站數(shù)目就越多，用于尋呼的開銷就非常大。反之，如果移動(dòng)臺(tái)每進(jìn)入一個(gè)小區(qū)就發(fā)送一次位置更新信息，則這時(shí)用戶位置更新的開銷非常大，但尋呼的開銷就很小。位置管理2023/2/485圖5－28移動(dòng)臺(tái)位置登記過程位置登記過程位置管理2023/2/486圖5－2９呼叫傳遞過程呼叫傳遞過程位置管理2023/2/487位置更新策略①基于時(shí)間的位置更新策略用戶每隔ΔT秒周期性地更新其位置。ΔT的確定可由系統(tǒng)根據(jù)呼叫到達(dá)間隔的概率分布動(dòng)態(tài)確定。②基于運(yùn)動(dòng)的位置更新策略當(dāng)移動(dòng)臺(tái)跨越一定數(shù)量的小區(qū)邊界（運(yùn)動(dòng)門限）以后，移動(dòng)臺(tái)就進(jìn)行一次位置更新。③基于距離的位置更新策略當(dāng)移動(dòng)臺(tái)離開上次位置更新時(shí)所在小區(qū)的距離超過一定的值（距離門限）時(shí)，移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行一次位置更新。最佳距離門限的確定取決于各個(gè)移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式和呼叫到達(dá)參數(shù)。

位置管理2023/2/488

基于距離的位置更新策略具有最好的性能，但實(shí)現(xiàn)它的開銷最大。它要求移動(dòng)臺(tái)能有不同小區(qū)之間的距離信息，網(wǎng)絡(luò)必須能夠以高效的方式提供這樣的信息。而基于時(shí)間和運(yùn)動(dòng)的位置更新策略實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單，移動(dòng)臺(tái)僅需要一個(gè)定時(shí)器或運(yùn)動(dòng)計(jì)數(shù)器就可以跟蹤時(shí)間和運(yùn)動(dòng)的情況。位置管理2023/2/489第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)1.6蜂窩移動(dòng)通信的信令技術(shù)1.6.1概述

1、信令（1）定義

和通信有關(guān)的一系列控制信號(hào)統(tǒng)稱為信令。（2）分類A、接入信令：用戶到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令；B、網(wǎng)絡(luò)信令：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信令。在蜂窩移動(dòng)通信中，接入信令是指移動(dòng)臺(tái)到基站之間的信令，網(wǎng)絡(luò)信令稱為7號(hào)信令系統(tǒng)（SS7）。

2023/2/490第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)2、信令網(wǎng)（1）組成：信令點(diǎn)（SP）、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)（STP）和信令鏈（SL）A、信令點(diǎn)SP(SIGNALLINGPOINT):是消息的起源點(diǎn)和目的地點(diǎn)。

2023/2/491第1章移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)B、信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)STP(SIGNALLINGTRANSMITPOINT):具有轉(zhuǎn)接信令的功能，它可以將一條信令鏈的信令消息轉(zhuǎn)接到另一信令點(diǎn)。STP可分兩種：一種是只具有