中級(jí)培訓(xùn)第一模塊之一無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)NSNGANSU網(wǎng)優(yōu)專家小組中級(jí)培訓(xùn)第一模塊之一內(nèi)容介紹移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)

簡(jiǎn)單呼叫流程GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)接口無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)字技術(shù)IMT-2000(ITU)UMTS(WCDMA,TD-SCDMA),CDMA2000第二代19902000第一代第三代數(shù)字技術(shù)例如:GSM,CDMA(IS-95)模擬技術(shù)例如:TACS,AMPS移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)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(jù)不同的特點(diǎn)可分為：FDMA、TDMA、CDMA。FDMA:頻分多址技術(shù)，即不同的用戶占用不同的頻率，通過(guò)不同的頻率來(lái)區(qū)分不同的用戶。

TDMA:時(shí)分多址技術(shù)，即不同的用戶占用不同的時(shí)間，通過(guò)不同的時(shí)間段來(lái)區(qū)分不同的用戶CDMA:碼分多址技術(shù)，所有的用戶都占用同樣的時(shí)間和頻率，但之間有不同的特征。這個(gè)特征為不同的編碼頻率時(shí)間功率TDMA多址接入技術(shù)FDMA頻率時(shí)間功率CDMA時(shí)間頻率功率Code1Code2CodeN移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，主要以英國(guó)的TACS和美國(guó)的AMPS(AdvancedMobilePhoneSystem)為主。它們都是雙頻、雙工

模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用頻分多址技術(shù)（FDMA）

特點(diǎn)：

1、系統(tǒng)容量小。

2、頻譜利用率低。

3、保密性能差。

4、不同的國(guó)家采用不同的頻段等原因造成國(guó)際漫游受阻。

5、各系統(tǒng)之間沒(méi)有公共接口，很難開展數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)是數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，主要以歐洲的GSM和美國(guó)的CDMA(IS-95)為主。GSM采用時(shí)分多址技術(shù)（FDMA+TDMA）；CDMA(IS-95)采用碼分多址技術(shù)（CDMA）。

特點(diǎn)：

1、具有開放的接口和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，容易擴(kuò)容功能和開發(fā)新業(yè)務(wù)。

2、頻譜利用率相對(duì)較高，系統(tǒng)抗干擾性較強(qiáng)。

3、通過(guò)語(yǔ)音加密，保密性能強(qiáng)。

4、在采用GSM的國(guó)家之間能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)際漫游。

5、可以獲得更好的通話質(zhì)量。 目前們采用的頻段為：890~915和935~960，雙工間隔45MHz，移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)我國(guó)陸地蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz與1800MHz頻段:GSM900MHz頻段為：890~915(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),935~960(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收);DCS1800MHz頻段為：1710~1785(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),1805~1880(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收);移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，主要以歐洲的WCDMA、美國(guó)的CDMA2000以及我國(guó)的TDS-CDMA為主。

特點(diǎn)：

1、每一用戶由不同的碼來(lái)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(tǒng)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(shù)，減少掉話4、采用Rake多徑分集接收技術(shù)，有效利用多徑傳輸來(lái)的信號(hào)，提高系統(tǒng)的接收性能5、采用快速功率控制，快速準(zhǔn)確的閉環(huán)功率控制有效地降低近-遠(yuǎn)效

效應(yīng)，提高系統(tǒng)容量

6、數(shù)據(jù)傳送速率大其他MSCotherBTS′sVLREIRAuCOMCGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLRGSM900:GSM1800:

信道間隔：200kHz

1710178518051880雙工距離:95MHz890915935960雙工距離:45MHz運(yùn)營(yíng)商A運(yùn)營(yíng)商B

B

A暫未分配GSM系統(tǒng)頻率資源GSM900andGSM1800就像一對(duì)孿生兄弟

GSM900GSM1800頻率帶寬

890...960MHz1710...1880MHz信道數(shù)

124 374信道間隔

200kHz 200kHz接入技術(shù)

TDMA TDMA手機(jī)功率

2W 1WGSM900和GSM1800沒(méi)有很大區(qū)別，通信機(jī)制完全一樣GSM900/1800異同比較

GSM900andGSM1800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(tǒng)消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)專用信道

(DCH)邏輯信道空中接口邏輯信道FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用信道系統(tǒng)下行信道結(jié)構(gòu)RACHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用信道系統(tǒng)上行信道結(jié)構(gòu)

GSM900andGSM1800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(tǒng)消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)專用信道

(DCH)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

搜尋頻率校正脈沖搜尋同步脈沖解讀系統(tǒng)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(guān)機(jī)狀態(tài)專用模式空閑狀態(tài)各邏輯信道作用示意邏輯信道到物理信道的映射關(guān)系信令信道: 51個(gè)幀序列物理信道: 26個(gè)幀序列物理信道同邏輯信道映射關(guān)系DownlinkCCCHTCH常用的信道配置COMBINED信道組合BINED信道組合課程進(jìn)度2.1電波傳播2.2傳播模型2.3天線系統(tǒng)2.4GSM系統(tǒng)分集技術(shù)2.5干擾2.6抗干擾措施2.7無(wú)線鏈路平衡無(wú)線鏈路傳播電波傳播理論是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)

無(wú)線電波傳播理論問(wèn)題：移動(dòng)通信比較固定通信有那些特殊性呢?多徑無(wú)線傳播無(wú)線路徑是一個(gè)很復(fù)雜的傳播媒介手機(jī)發(fā)射功率有限手機(jī)的發(fā)射功率客觀限制了蜂窩小區(qū)的服務(wù)范圍手機(jī)電池壽命和對(duì)人體危害決定了發(fā)射功率大小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(fù)利用==>產(chǎn)生同頻干擾用戶行為的不確定性移動(dòng)通信環(huán)境多徑傳播陰影效應(yīng)地形、地貌反射信號(hào)的相互干擾無(wú)線信道特點(diǎn)強(qiáng)烈的信號(hào)反射會(huì)帶來(lái)無(wú)法容忍的信號(hào)時(shí)延反射信號(hào)落在接收機(jī)均衡器時(shí)間窗口內(nèi)，可以容忍否則，就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)交疊自干擾直射信號(hào)弱，反射信號(hào)強(qiáng)均衡器時(shí)間窗口16s信號(hào)強(qiáng)度延遲時(shí)間長(zhǎng)距離反射，反射信號(hào)落在均衡器窗口外:==>干擾效應(yīng)反射慢衰落(正態(tài)衰落)傳播路徑上大的阻擋物引起的陰影效應(yīng)快衰落(瑞利衰落)幾路信號(hào)破壞性的疊加“衰落谷點(diǎn)”,“信號(hào)黑洞”+100-10-20-30012345m電平(dB)920MHz

v=20km/h信號(hào)衰落timepower2sec4sec6sec+20dBmean

value-20dB正態(tài)衰落瑞利衰落信號(hào)衰落自由空間信號(hào)傳播

信號(hào)強(qiáng)度隨距離指數(shù)倍衰減鏡面反射漫反射

反射

鏡面反射信號(hào)強(qiáng)度:A-->*A(<1)相位:

-->-材料的偏振性決定相位的變化

漫反射信號(hào)強(qiáng)度:A-->*A(<<1)相位:

-->隨機(jī)相位偏振性影響:隨機(jī)

D電波傳播

吸收效應(yīng)

深度信號(hào)衰減相位變化因材料而異去偏極衍射

鍥型模型刀刃模型多刀刃模型AA-5..30dB電波傳播常用單位辨析日常表征功率常用w、mw等單位，但是在實(shí)際工作當(dāng)中不方便，于是引入了dBm，dB，dBi，dBd等單位定義：發(fā)射功率P為1mw時(shí)，折算為dBm后為0dBm公式為：10*log（P/1mw）

1w=30dBm5w=37dBm

2w=33dBm10w=40dBmdBi和dBd是考征增益的值（功率增益），兩者都是一個(gè)相對(duì)值，但參考基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全方向性天線，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子，所以兩者略有不同。dBi=dBd+2.15常用于天線增益dB是一個(gè)表征相對(duì)值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個(gè)dB時(shí)，按下面計(jì)算公式：10lg（甲功率/乙功率）1,Okumura-Hata（奧村模型）經(jīng)驗(yàn)公式適用于大范圍的傳播預(yù)測(cè)（5-20Km）一般不用于小范圍傳播預(yù)測(cè)（<1km）2,Walfish-IkegamiModel適用于小范圍傳播預(yù)測(cè)（<1km）傳播預(yù)測(cè)模型其中f 頻率，單位為MHz150--2000h 基站天線高度[米]30--200a(h) 手機(jī)天線高度的函數(shù)d 手機(jī)和基站之間的距離[公里]L路徑損耗dBA=69.55,B=26.16(150..1000MHz)A=46.3,B=33.9(1000..2000MHz)不同地貌的衰減因子奧村模型市區(qū) 小區(qū)半徑小,信號(hào)衰減很大森林 信號(hào)被強(qiáng)烈阻擋或吸收影響隨季節(jié)不同而變化開闊田地 信號(hào)傳播容易，接近自由傳播水面 信號(hào)傳播非常容易，應(yīng)特別注意信號(hào)的水面反射!大山體 信號(hào)被反射冰川信號(hào)被強(qiáng)烈反射，容易引起嚴(yán)重干擾山丘 可以有效用于小區(qū)分界，降低干擾地物地貌類型適用于市區(qū)復(fù)雜情況下微蜂窩傳播預(yù)測(cè)假設(shè)市區(qū)建筑規(guī)則分布總的信號(hào)傳播損耗包括3大部分：直線傳播損耗LLOS屋頂?shù)浇值佬盘?hào)損耗LRTS手機(jī)周為環(huán)境損耗LMShwbdWalfish-Ikegami模型時(shí)間分集頻率分集空間分集極化分集多徑分集編碼,交織跳頻多單極化天線雙極化天線均衡器tfGSM系統(tǒng)的分集技術(shù)分集增益取決于環(huán)境分集增益能增加覆蓋嗎?天線分集

可以獲得3-5dB信號(hào)增益 相當(dāng)于可以容忍更大的路徑損耗 獲得更大的有效覆蓋范圍RR(div)~1,3RA 1.7A覆蓋面積擴(kuò)大70%

以上估算基于傳播環(huán)境平坦而言分集帶來(lái)的好處信號(hào)=

所有有用信號(hào) carrier

所有無(wú)用信號(hào) interference=GSM標(biāo)準(zhǔn):同頻：C/I>=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(hào)環(huán)境噪聲其他信號(hào)干擾信號(hào)質(zhì)量下降比特誤碼可修復(fù): 信道編碼,糾錯(cuò)不可修復(fù): 相位失真干擾的影響接收質(zhì)量（RXQUALparameter）接收質(zhì)量等級(jí)（0...7）RXQUAL MeanBER BERrangeclass (%) from...to0 0,14 <0,2%1 0,28 0,2...0,4%2 0,57 0,4...0,8%3 1,13 0,8...1,6%4 2,26 1,6...3,2%5 4,53 3,2...6,4%6 9,05 6,4...12,8%7 18,1 >12,8%較好

不可容忍好可以接受GSM系統(tǒng)信號(hào)質(zhì)量多徑信號(hào)(回聲效應(yīng))頻率復(fù)用的同鄰頻干擾外部干擾

網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提高更要注意網(wǎng)絡(luò)干擾的有效控制

盡可能降低網(wǎng)絡(luò)的干擾干擾源科學(xué)的頻率分配方案合理的站點(diǎn)布局天線下傾和方位角合理調(diào)整合理的天線型號(hào)非法干擾源的排除降低干擾的方法good

locationbad

locationFH（跳頻）一種分集技術(shù),“副作用”就是分擔(dān)了網(wǎng)絡(luò)干擾效果

==>更少的衰落谷點(diǎn) 解碼增益 干擾分集DPC（自動(dòng)功率控制）原理：評(píng)估信號(hào)電平和質(zhì)量DTX（不連續(xù)發(fā)射）語(yǔ)音間隙關(guān)閉發(fā)射機(jī)。。。。。。。。。降低干擾的方法一種分集技術(shù)對(duì)抗快衰落對(duì)靜止和慢速移動(dòng)用戶效果明顯基帶跳頻min.=3TRX射頻跳頻分周期和隨即跳頻寬帶合路器支持第一個(gè)TRX除外（BCCH）頻率分集本來(lái)是針對(duì)靜止用戶抗快衰落的，由此卻產(chǎn)生了抗干擾效果跳頻延長(zhǎng)電池壽命降低網(wǎng)絡(luò)干擾可變步長(zhǎng)和固定步長(zhǎng)包括上行功控和下行功控電平和質(zhì)量驅(qū)動(dòng)BSC是總判決者時(shí)間信號(hào)電平目標(biāo)電平值：

e.g.-85dmBCCH載頻不參加功率控制功率控制DTX:不連續(xù)發(fā)射在語(yǔ)音間歇期關(guān)閉發(fā)射僅發(fā)射SIDframes接收端碼變換器產(chǎn)生舒適