移動通信課件553——第三章 移動通信基本原理和技術

1、移動通信的基本原理移動通信的基本原理組網(wǎng)技術多址技術1.BS如何識別用戶？2.用戶如何識別BS發(fā)給自己的信號？BSMS1MS2MS3多個用戶共多個用戶共享信道，區(qū)享信道，區(qū)分用戶的方分用戶的方式稱為多址式稱為多址技術技術頻分多址（FDMA）以頻道來區(qū)分用戶思考：在模擬蜂窩移動通信中，一個小區(qū)的用戶思考：在模擬蜂窩移動通信中，一個小區(qū)的用戶可以用相同的頻率么？可以用相同的頻率么？BSMS1MS2f1f1f2f2FDMA系統(tǒng)的工作示意圖：采用FDMA方式的主要特點：每個頻道只能傳一路業(yè)務信息頻率分配工作復雜，基站重復設置收發(fā)信道設備多頻道信號互調(diào)干擾嚴重頻率利用率低，容量小移動通信系統(tǒng)的頻段使用下

2、行信號下行頻率高上行頻率低上行信號移動通信系統(tǒng)的頻段使用BSMS上行信號上行信號下行信號下行信號收發(fā)保護頻段收發(fā)保護頻段f1 f2 f3fnf1 f2 f3fnBSMS收發(fā)間隔收發(fā)間隔f增大增大B BBBBBBBB B用戶FDMA的頻道劃分：時分多址（TDMA）以時隙來區(qū)分用戶t幀幀1幀幀2ft1 t2t5t8 t1 t2t5t8 t1 t2t5幀幀F(xiàn)rame 4.615ms時隙時隙Time slotBSMS1MS2MS3f1tt1t1t1f1tt2t2t2tf1t5t5t5f1下行（同一小區(qū)）BSMS1MS2MS3t1t2t5t幀幀1幀幀2f2t1 t2t5t1t2t5t1 t2t5f2f2

3、f2上行（同一小區(qū)）思考一下：思考一下：1. 1. 用戶通話時是否會感到斷續(xù)？用戶通話時是否會感到斷續(xù)？2. 2. 同一小區(qū)的兩個用戶通話，需要多同一小區(qū)的兩個用戶通話，需要多少個頻點？少個頻點？時分多址的特點：基站可只用一部發(fā)射機，避免互調(diào)干擾容易進行時隙的動態(tài)分配必須有精確的同步和定時碼分多址（CDMA）以正交碼來區(qū)分用戶時間時間碼碼頻率頻率code所有用戶可以在同一時刻，占用相同頻段，進行通信。MS1BSMS2MS3f2f1C1f1(f2)tf1(f2)C2f1(f2)C3tt其他使用不同碼型的信號不能被解調(diào)多址干擾碼分多址的特點：系統(tǒng)容量大抗干擾和糾錯能力強，話音質(zhì)量好無需保護間隔能軟

4、切換，無需頻率分配和管理，保密性強，低功耗區(qū)域覆蓋與信道配置區(qū)域覆蓋與信道配置移動通信網(wǎng)的體制大區(qū)制移動通信網(wǎng)的體制大區(qū)制一個服務區(qū)內(nèi)只設置一個基地站，由它負責移動通信的聯(lián)絡和控制RRRR移動通信網(wǎng)的體制小區(qū)制整個服務區(qū)有若干個基地站區(qū)域覆蓋和信道配置區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋帶狀服務區(qū)面狀服務區(qū)是指服務區(qū)內(nèi)用戶的分布呈一寬廣的平面。是指服務區(qū)內(nèi)用戶的分布呈一寬廣的平面。區(qū)域覆蓋面狀服務區(qū) 為什么面狀服務區(qū)的最佳組成形式是正六邊形？蜂窩網(wǎng)基站使用全向天線，覆蓋范圍是圓形要無縫覆蓋，則圓形有交疊，則真正的覆蓋區(qū)域是圓內(nèi)接正多邊形比較五方面： 相鄰小區(qū)的中心間距d基地站間干擾 單位小區(qū)面積 基地站數(shù)

5、量 交疊區(qū)寬度 跟蹤 交疊區(qū)面積 同頻干擾 所需最少頻率個數(shù) 頻率利用率正六邊形小區(qū)中心間距最大，單位小區(qū)面積最大，交疊區(qū)寬度最小，交疊區(qū)面積最小，所需頻率最少。蜂窩式移動通信系統(tǒng)正六邊形無線區(qū)群的構成正六邊形無線區(qū)群的構成條件滿足以上條件的單位無線區(qū)群中的小區(qū)個數(shù)為： N=i2+ij+j2 N為小區(qū)的個數(shù)，i、j均為正整數(shù)，其中一個可以為0f1f2f3f1f2f3f1f2f3f4f1f2f3f4f1f2f3f4f5f6f7f1f2f3f4f5f6f7在系統(tǒng)中，若Dg大，則同頻干擾小，通信質(zhì)量好，但頻率利用率就低。實際中，在保證通信質(zhì)量的前提下，使頻率利用率最大，即選擇最小的N正六邊形無線區(qū)群

6、的激勵方式扇區(qū)扇區(qū)sector 小區(qū)小區(qū)cell 由于頂點激勵由于頂點激勵采用定向天線，采用定向天線，所以對同頻干擾所以對同頻干擾有一定的抑制作有一定的抑制作用，從而用，從而，提高了頻，提高了頻率利用率，對簡率利用率，對簡化設備，降低成化設備，降低成本都有好處。本都有好處。正六邊形無線區(qū)群的小區(qū)分裂正六邊形無線區(qū)群的小區(qū)分裂 實際的移動通實際的移動通信網(wǎng)用戶分布是不信網(wǎng)用戶分布是不均勻的均勻的,所以小區(qū)劃所以小區(qū)劃分和信道數(shù)應靈活分和信道數(shù)應靈活分配。分配。 在鬧市區(qū)在鬧市區(qū),無線無線小區(qū)面積小一些小區(qū)面積小一些,信信道數(shù)多一些道數(shù)多一些,較密。較密。 在郊區(qū)在郊區(qū),小區(qū)面小區(qū)面積大一些積大一

7、些,信道數(shù)少信道數(shù)少一些，較疏。一些，較疏。1.本地網(wǎng)的結構2.區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡結構區(qū)域聯(lián)網(wǎng)后，區(qū)域內(nèi)的業(yè)務仍然通過原本地網(wǎng)，區(qū)域外的業(yè)務則通過移動匯接局聯(lián)到外部。匯接局通常設在省會或是經(jīng)濟中心。越區(qū)切換和位置管理越區(qū)切換和位置管理定義：通話過程中，當MS從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時，為了保證移動用戶的不中斷通信需要進行的信道切換稱為越區(qū)切換。一般是根據(jù)移動臺接收信號載波電平、載干比C/I（質(zhì)量）、移動臺到基站的距離等判斷是否需要越區(qū)切換越區(qū)切換（handover）越區(qū)切換需注意的問題：越區(qū)切換的準則越區(qū)切換如何控制越區(qū)切換時的信道分配有關的指標：越區(qū)切換的失敗率、通信中斷概率、越區(qū)切換的速率、

8、通信中斷時間間隔、越區(qū)切換的時延越區(qū)切換的類型：硬切換：建立新的連接以前，中斷舊的連接。容易發(fā)生掉話軟切換：當與新基站建立可靠連接以后再斷掉舊的連接。用于CDMA系統(tǒng)中越區(qū)切換的準則通常是根據(jù)移動臺接收的信號強度來決定是否進行切換?；?基站2時間門限1門限2門限3A B CD越區(qū)切換準則：相對信號強度準則具有門限規(guī)定的相對信號強度準則具有滯后余量的相對信號強度準則具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準則越區(qū)切換控制策略：移動臺控制的越區(qū)切換網(wǎng)絡控制的越區(qū)切換移動臺輔助控制的越區(qū)切換GSM的切換采用移動臺輔助切換法，MS、基站和MSC共同參與完成。位置管理位置管理GSM網(wǎng)絡中采用兩個數(shù)據(jù)庫來對

9、用戶信息進行管理，包括用戶的位置信息。位置管理包括： 位置登記 位置更新1） 位置登記v定義：移動網(wǎng)絡為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程，也稱位置注冊。v位置信息存儲在HLR和VLR中v通常，GSM系統(tǒng)被劃分許多位置區(qū)，對應不同位置區(qū)識別碼三種位置更新q移動臺開機時的位置登記q當移動臺從一個位置區(qū)進入另一個新的位置區(qū)時，移動系統(tǒng)所進行的常規(guī)位置更新q在一定的特定時間內(nèi)，網(wǎng)絡與移動臺沒有發(fā)生聯(lián)系時，移動臺自動地、周期地與網(wǎng)絡取得聯(lián)系，核對數(shù)據(jù)的周期性位置更新。 1）開機位置登記v移動臺首次進入GSM網(wǎng)，先要通過MSC把用戶的相關信息存放在HLR中進行登記注冊，如IMSI、MSISDN、位置信息等。v移動臺開機，搜索廣播控制信道查詢位置區(qū)識別碼，發(fā)現(xiàn)與原來的位置區(qū)不同則要通過基站發(fā)位置更新請求。v位置登記后才能進行通話2）常規(guī)位置更新過程v移動臺漫游到新的位置區(qū)，發(fā)現(xiàn)收到的位置區(qū)識別碼改變，向新MSC申請位置登記（IMSI）。新VLR向HLR查詢用戶數(shù)據(jù)，分配MSRN并告之。HLR修改用戶信息以備GMSC查詢提供路由，并告訴原位置區(qū)VLR刪除用戶信息。MS新MSC新VLR原VLRHLR位置登記請求更新位置登記詢問MS的IMSI“詢問IMSI