移動通信課件：第五章 組網(wǎng)技術(shù)（Networking Technology）

1、5.2 Access Methods5.2 Access Methods5.2.1 5.2.1 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 頻分多址是將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻分多址是將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道頻道( (或稱信道或稱信道) )供不同的用戶使用供不同的用戶使用 在單純的在單純的FDMAFDMA系統(tǒng)，通常采用系統(tǒng)，通常采用頻分雙工頻分雙工(frequency (frequency division duplex: FDD)division duplex: FDD)的方式來實現(xiàn)雙工通信，即接收的方式來實現(xiàn)雙工通信，即接收頻率頻率f1f1和發(fā)送頻率和發(fā)送頻率f2

2、f2是不同的。為了使得同一部電臺的收是不同的。為了使得同一部電臺的收發(fā)之間不產(chǎn)生干擾，發(fā)之間不產(chǎn)生干擾， 收發(fā)頻率間隔收發(fā)頻率間隔| |f1-f2f1-f2| |必須大于一定必須大于一定的數(shù)值。的數(shù)值。圖 5 1 FDMA+FDD的頻道劃分方法 5.2.1 frequency division multiple access (FDMA) FDMA/FDD頻譜分割原理每個用戶分配一對頻譜每個用戶分配一對頻譜The higher spectrum used in downlinkThe higher spectrum used in downlinkThe lower spectrum used

3、 in uplinkThe lower spectrum used in uplink必須同時占用必須同時占用2 2個信道（個信道（1 1對頻譜）才能實現(xiàn)雙工通信對頻譜）才能實現(xiàn)雙工通信（duplex communicationduplex communication）基站必須同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號基站必須同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號任意兩個移動用戶之間進行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)任意兩個移動用戶之間進行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)5.2.1 frequency division multiple access (FDMA) FDMA頻譜分割原理設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成

4、頻道間重疊設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊前向信道與反向信道之間設(shè)有保護頻帶（前向信道與反向信道之間設(shè)有保護頻帶（guard bandguard band）用戶頻道之間設(shè)有保護頻隙（用戶頻道之間設(shè)有保護頻隙（guard frequency gapguard frequency gap）圖圖56 FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖系統(tǒng)頻譜分割示意圖5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) Main interference of FDMA干擾方式干擾方式起起 因因解決方法解決方法互調(diào)干擾互調(diào)干擾(intermodulation (int

5、ermodulation interference)interference)系統(tǒng)內(nèi)非線性器件產(chǎn)生的各種組合頻率成份落入本頻道接收機通帶內(nèi)選用無互調(diào)的頻率集鄰道干擾鄰道干擾(adjacent channel(adjacent channelinterference)interference)相鄰波道信號中存在的寄生輻射落相鄰波道信號中存在的寄生輻射落入本頻道接收機帶內(nèi)入本頻道接收機帶內(nèi)加大頻道間的加大頻道間的隔離度隔離度同頻干擾同頻干擾(co-channel(co-channelinterference)interference)相鄰區(qū)群中同信道小區(qū)的信號造成相鄰區(qū)群中同信道小區(qū)的信號造成的干

6、擾的干擾適當(dāng)選擇同頻適當(dāng)選擇同頻干擾因子干擾因子Q Q5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) 互調(diào)干擾產(chǎn)生條件互調(diào)干擾產(chǎn)生條件幾個干擾信號與受干擾信號的頻率之間存在：2fa-fb=fs2fa-fb=fs或或fa+fb-fc=fsfa+fb-fc=fs關(guān)系，其中fs為受干擾頻率。干擾信號的幅度足夠大干擾基站和受干擾基站同時工作發(fā)射機互調(diào)干擾克服發(fā)射機互調(diào)干擾克服加大發(fā)射天線之間的距離采用單向隔離器件和采用高Q值諧振腔接收機的互調(diào)干擾克服接收機的互調(diào)干擾克服提高接收機輸入級的線性度在接收機前插入濾波器，提高其選擇性。在接收機前插入衰減器，以降低

7、干擾信號電平選用無三階互調(diào)一相容頻道組工作選用無三階互調(diào)一相容頻道組工作5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) FDMA系統(tǒng)的特點每信道占用一個頻道，信道的相對帶寬較窄，即通常每信道占用一個頻道，信道的相對帶寬較窄，即通常在窄在窄帶系統(tǒng)中實現(xiàn)帶系統(tǒng)中實現(xiàn)符號時間符號時間 平均延遲擴展（平均延遲擴展（ ），），所以碼間干擾較所以碼間干擾較少，少，無需自適應(yīng)均衡無需自適應(yīng)均衡基站復(fù)雜龐大基站復(fù)雜龐大，易產(chǎn)生信道間的，易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾互調(diào)干擾必須使用必須使用帶通濾波器帶通濾波器來限制鄰道干擾來限制鄰道干擾越區(qū)切換復(fù)雜越區(qū)切換復(fù)雜，必須瞬時中

8、斷傳輸，對于數(shù)據(jù)傳輸將帶來，必須瞬時中斷傳輸，對于數(shù)據(jù)傳輸將帶來數(shù)據(jù)的丟失數(shù)據(jù)的丟失sT 5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) 圖 5 2 TDMA/TDD示意圖 5.2.2 Time division multiple access(TDMA) TDMA工作原理在一個寬帶的無線載波上，把時間分成周期性的幀（在一個寬帶的無線載波上，把時間分成周期性的幀（frame）,每一幀再分割成若干時隙（每一幀再分割成若干時隙（slot）每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶基站按時隙排列順序發(fā)收信號，各移動臺

9、在指定的時隙內(nèi)收發(fā)基站按時隙排列順序發(fā)收信號，各移動臺在指定的時隙內(nèi)收發(fā)信號信號MS3MS2時隙時隙幀幀時隙時隙N時隙時隙3時隙時隙2時隙時隙1保護比特保護比特信息數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)同步比特同步比特尾比特尾比特一個一個TDMATDMA幀幀圖：圖： TDMA幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)圖：圖：TDMA系統(tǒng)工作示意圖系統(tǒng)工作示意圖5.2.2 time division multiple access(TDMA) TDMA系統(tǒng)的特點突發(fā)（突發(fā)（burstburst）傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語音編碼速率，）傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語音編碼速率，因此因此TDMATDMA系統(tǒng)中需要較高的系統(tǒng)中需要較高的同步開銷同步開銷(synchro

10、nization (synchronization payoffpayoff）發(fā)射信號速率隨每幀時隙數(shù)量發(fā)射信號速率隨每幀時隙數(shù)量N N的增大而提高，引起的增大而提高，引起碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_(ISI)(ISI)加大，所以必須采用加大，所以必須采用自適應(yīng)均衡自適應(yīng)均衡（adaptive equalizationadaptive equalization）No duplexerNo duplexerLow complexity of base station and Low complexity of base station and low intermodulation low intermod

11、ulation interferenceinterferenceHigh spectral efficiencyHigh spectral efficiency越區(qū)切換簡單越區(qū)切換簡單，可在無信息傳輸時進行，不會丟失數(shù)，可在無信息傳輸時進行，不會丟失數(shù)據(jù)據(jù)5.2.2 time division multiple access(TDMA) 圖 5 3 典型的時隙結(jié)構(gòu) 時隙123N同步控制信息保護信息訓(xùn)練信息保護典型結(jié)構(gòu)1典型結(jié)構(gòu)2一幀5.2.2 time division multiple access(TDMA) combined FDMA/TDMA: divide spectrum in f

12、requency channels, divide each channel into time slotsfrequencybandstime slots5.2.2 time division multiple access(TDMA)通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶 常與常與FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA結(jié)合使用結(jié)合使用使用使用定向天線定向天線(directional antenna)(directional antenna)在不同用戶方向上形在不同用戶方向上形成不同的成不同的波束波束(beam)(beam)圖圖 :SDMA系統(tǒng)工作示意圖系

13、統(tǒng)工作示意圖5.2.4 space division multiple access（SDMA）5.3.1 5.3.1 區(qū)域覆蓋（區(qū)域覆蓋（coveragecoverage）v-“大區(qū)制大區(qū)制”系統(tǒng)系統(tǒng) - -一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)（一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)（service areaservice area） 。 - - 特點：基站天線架設(shè)高、功率大特點：基站天線架設(shè)高、功率大, , 覆蓋半徑也大覆蓋半徑也大, , 適用于小容量的通信網(wǎng)（用戶數(shù)在適用于小容量的通信網(wǎng)（用戶數(shù)在10001000以下，小城市、以下，小城市、工礦工礦 以及專有移動通信網(wǎng)，集群通信）以及專有移動通信網(wǎng)，集群通信） - -

14、 問題：頻率利用率低問題：頻率利用率低, , 擴容困難擴容困難, , 不能漫游（不能漫游（roamingroaming）；）； v 蜂窩系統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)-“小區(qū)制小區(qū)制”系統(tǒng)系統(tǒng)( (cell structures) ) - - 將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)的半徑度在區(qū)的半徑度在1-10km1-10km左右左右, ,在每個小區(qū)設(shè)立一個基站。在每個小區(qū)設(shè)立一個基站。 - - 頻率復(fù)用（頻率復(fù)用（frequency reusefrequency reuse） ：每個基站分：每個基站分配整個系統(tǒng)可用信道中的一部分，相鄰基站則分配另配整個系統(tǒng)可用信道中

15、的一部分，相鄰基站則分配另外一些外一些不同不同的信道，使相鄰基站天線覆蓋區(qū)不相同。的信道，使相鄰基站天線覆蓋區(qū)不相同。相隔距離足夠遠(yuǎn)的小區(qū)可以使用相隔距離足夠遠(yuǎn)的小區(qū)可以使用相同相同的信道組。的信道組。 - - 特點：用戶容量大，服務(wù)性能較好，頻譜利用特點：用戶容量大，服務(wù)性能較好，頻譜利用率較高，用戶終端小巧且電池使用時間長，輻射小等率較高，用戶終端小巧且電池使用時間長，輻射小等 - - 問題：系統(tǒng)復(fù)雜，越區(qū)切換，漫游，位置登記問題：系統(tǒng)復(fù)雜，越區(qū)切換，漫游，位置登記更新和管理以及系統(tǒng)鑒權(quán)等更新和管理以及系統(tǒng)鑒權(quán)等蜂窩分類蜂窩分類 - - 宏蜂窩宏蜂窩 (Macro-cell): (Macr

16、o-cell): 1-20km1-20km - - 微蜂窩微蜂窩 (Micro-cell): (Micro-cell): 0.10.11 km1 km - - 微微蜂窩微微蜂窩 (Pico-cell): (Pico-cell): 100m100m - - 分層蜂（分層蜂（hierarchical cell ）: :由多種蜂窩組成由多種蜂窩組成possible radio coverage of the cellidealized shape of the cellcellsegmentation of the area into cellsuse of several carrier freq

17、uenciesnot the same frequency in adjoining cellscell sizes vary from some 100 m up to 35 km depending on user density, geography, transceiver power etc.hexagonal shape of cells is idealized (cells overlap, shapes depend on geography)if a mobile user changes cells handover of the connection to the ne

18、ighbor cellAdvantages of cell structures:higher capacity, higher number of usersless transmission power neededmore robust, decentralizedbase station deals with interference, transmission area etc. locallyProblems:fixed network needed for the base stationshandover (changing from one cell to another)

19、necessaryinterference with other cellsCell sizes from some 100 m in cities to, e.g., 35 km on the country side (GSM) - even less for higher frequencies小區(qū)制的劃分：帶狀服務(wù)區(qū)小區(qū)制的劃分：帶狀服務(wù)區(qū) f1 f2 f1 f2 f1 f2 f1 f1 f2 f3 f1 f2 f3 f1 雙頻組頻率配置雙頻組頻率配置三頻組頻率配置三頻組頻率配置小區(qū)制的劃分：帶狀服務(wù)區(qū)小區(qū)制的劃分：帶狀服務(wù)區(qū) 帶狀劃分的同頻干擾帶狀劃分的同頻干擾 小區(qū)的覆蓋形狀小區(qū)的

20、覆蓋形狀-相鄰小區(qū)距離 小區(qū)的覆蓋形狀小區(qū)的覆蓋形狀-所需最小頻率個數(shù) 表表 5 5 三種形狀小區(qū)的比較三種形狀小區(qū)的比較 采用六邊形的原因采用六邊形的原因用最小的小區(qū)數(shù)就能覆蓋整個地理區(qū)域用最小的小區(qū)數(shù)就能覆蓋整個地理區(qū)域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由于地形地貌、傳播環(huán)境、衰落形式的多樣性，小區(qū)的由于地形地貌、傳播環(huán)境、衰落形式的多樣性，小區(qū)的實際無線覆蓋是一個實際無線覆蓋是一個不規(guī)則的形狀面狀服務(wù)覆蓋區(qū)簇（cluster）圖：圖： 蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用和小區(qū)面狀覆蓋圖示蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用和小區(qū)面狀覆蓋圖示q=D/R=4.

21、6N=7小區(qū)簇的意義如果每簇含如果每簇含N N個小區(qū)，每個小區(qū)分配個小區(qū)，每個小區(qū)分配K K個信道（個信道（kSkS）, ,則則該簇共有該簇共有S S個信道個信道如果簇在系統(tǒng)中共同復(fù)制了如果簇在系統(tǒng)中共同復(fù)制了MM次，則信道的總數(shù)次，則信道的總數(shù)C C可作為可作為容量的一個度量容量的一個度量N N叫做簇的大小，典型值為叫做簇的大小，典型值為4 4、7 7或或1212。N N的值表現(xiàn)了移動臺或基站在保證通信質(zhì)量的同時，可以的值表現(xiàn)了移動臺或基站在保證通信質(zhì)量的同時，可以承受的干擾（主要是同頻干擾）承受的干擾（主要是同頻干擾） MSMKNC NKS 為了保證同信道小區(qū)之間有足夠的距離，附近的若干小

22、為了保證同信道小區(qū)之間有足夠的距離，附近的若干小區(qū)都不能用相同的信道。這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群。區(qū)都不能用相同的信道。這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群。 區(qū)群的組成應(yīng)滿足區(qū)群的組成應(yīng)滿足兩個條件兩個條件： 一是區(qū)群之間無空隙無重疊地鄰接和覆蓋；一是區(qū)群之間無空隙無重疊地鄰接和覆蓋； 二是滿足相鄰區(qū)群中同頻小區(qū)的中心間距相等。二是滿足相鄰區(qū)群中同頻小區(qū)的中心間距相等。滿足上述條件的區(qū)群形狀和區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)不是任意的，應(yīng)滿滿足上述條件的區(qū)群形狀和區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)不是任意的，應(yīng)滿足下式：足下式： 22jijiN2. 2. 簇簇/ /區(qū)群的組成區(qū)群的組成表表 5 6 群區(qū)小區(qū)數(shù)群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值的取

23、值 3. 3. 同頻（信道）小區(qū)的距離同頻（信道）小區(qū)的距離 步驟：步驟： (1)(1)沿著任何一條六邊形沿著任何一條六邊形邊的垂直方向移動邊的垂直方向移動i i個小區(qū)；個小區(qū)； (2)(2)逆時針旋轉(zhuǎn)逆時針旋轉(zhuǎn)6060度再移度再移動動j j個小區(qū)。個小區(qū)。22jijiN圖圖5 513 13 ： i=3, j=2, N=19i=3, j=2, N=19 設(shè)小區(qū)的輻射半徑(即正六邊形外接圓的半徑)為r，則可以算出同信道小區(qū)中心之間的距離為 22223(/ 2)( 3 / 2)3() 3DrjiiiijjrN r fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20,

24、自自由由空空間間傳傳播播損損耗耗） D 頻率利用率低頻率利用率低 同頻干擾小同頻干擾小 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空間間傳傳播播損損耗耗） D 頻率利用率高頻率利用率高 同頻干擾大同頻干擾大 注意注意：CDMA系統(tǒng)的頻率復(fù)用系數(shù)是系統(tǒng)的頻率復(fù)用系數(shù)是1frequency reuse of FDMA11111111113626221457frequency reuse of CDMA4 .4 .中心激勵與頂點激勵中心激勵與頂點激勵 圖 5 14 兩種激勵方式 基站發(fā)射機位置中心激勵中心激勵小區(qū)：安置在小區(qū)的中心小區(qū)：安置在小區(qū)的

25、中心頂點激勵頂點激勵小區(qū)：安置在六邊形頂點之中的三個頂點上小區(qū)：安置在六邊形頂點之中的三個頂點上Directional antennaomnidirectional antenna 小區(qū)分裂是將擁塞的小小區(qū)分裂是將擁塞的小區(qū)分成半徑更小的微小區(qū)，并區(qū)分成半徑更小的微小區(qū)，并相應(yīng)的降低微小區(qū)天線高度和相應(yīng)的降低微小區(qū)天線高度和減小發(fā)射機功率。減小發(fā)射機功率。 通過小區(qū)數(shù)的增加，增通過小區(qū)數(shù)的增加，增加了加了信道的再用數(shù)信道的再用數(shù) 小區(qū)分裂只是按比例縮小小區(qū)分裂只是按比例縮小簇的幾何形狀簇的幾何形狀 小區(qū)面積的減少會造成越小區(qū)面積的減少會造成越區(qū)切換的增加區(qū)切換的增加原基站新基站圖 5 15 用

26、戶密度不等時的小區(qū)結(jié)構(gòu) 5152551525255551515525155555151525555151552515555515152510101010101010101010101055555555555555555510101010101010101010101055555555 信道（頻率）配置信道（頻率）配置：在：在FDMA系統(tǒng)中，將給定的信道系統(tǒng)中，將給定的信道（頻率）分配給一個區(qū)群的各個小區(qū)。（頻率）分配給一個區(qū)群的各個小區(qū)。 1. 分區(qū)分組配置法分區(qū)分組配置法 分區(qū)分組配置法所遵循的原則是：同一區(qū)群內(nèi)不能分區(qū)分組配置法所遵循的原則是：同一區(qū)群內(nèi)不能使用相同的信道，以避免同頻干擾；

27、小區(qū)內(nèi)采用無三階使用相同的信道，以避免同頻干擾；小區(qū)內(nèi)采用無三階互調(diào)的相容信道組，以避免互調(diào)的相容信道組，以避免互調(diào)干擾（互調(diào)干擾（intermodulation intermodulation interferenceinterference）。 互調(diào)干擾的產(chǎn)生原因：互調(diào)干擾的產(chǎn)生原因： 1 1、發(fā)射機功率放大器的工作非線性、發(fā)射機功率放大器的工作非線性 2 2、接收機高頻放大器或混頻器的非線性、接收機高頻放大器或混頻器的非線性 1.分區(qū)分組配置法分區(qū)分組配置法 若每個區(qū)群有7個小區(qū)，每個小區(qū)需6個信道，按上述原則進行分配，可得到：第一組 1、 5、 14、 20、 34、 36第二組 2、

28、 9、 13、 18、 21、 31第三組 3、 8、 19、 25、 33、 40第四組 4、 12、 16、 22、 37、 39第五組 6、 10、 27、 30、 32、 41第六組 7、 11、 24、 26、 29、 35第七組 15、 17、 23、 28、 38、 42 1. 1.分區(qū)分組配置法分區(qū)分組配置法出發(fā)點：避免三階互調(diào)（出發(fā)點：避免三階互調(diào)（third order intermodulation）缺點：缺點： -未考慮到鄰道干擾（未考慮到鄰道干擾（adjacent channel interference） -當(dāng)小區(qū)需要的信道數(shù)很多時，滿足無三階互調(diào)的要求當(dāng)小區(qū)需要的

29、信道數(shù)很多時，滿足無三階互調(diào)的要求困難，因此只適用于小容量無線通信系統(tǒng)（困難，因此只適用于小容量無線通信系統(tǒng)（low capacity system） 2.等頻距配置法等頻距配置法 等頻距配置時可根據(jù)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)等頻距配置時可根據(jù)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N N來確定同一信道組來確定同一信道組內(nèi)各信道之間的頻率間隔，例如，第一組用內(nèi)各信道之間的頻率間隔，例如，第一組用(1(1，1+1+N N, 1+2, 1+2N N, , 1+31+3N N, , ) )，第二組用，第二組用(2, 2+(2, 2+N N, 2+, 2+2N,2N, 2+3 2+3N N, , ) )等。例如等。例如N N=7=7，則信道的

30、配置為：則信道的配置為：第一組第一組 1 1、 8 8、 1515、 2222、 2929、 第二組第二組 2 2、 9 9、 1616、 2323、 3030、 第三組第三組 3 3、 1010、 1717、 2424、 3131、 第四組第四組 4 4、 1111、 1818、 2525、 3232、 第五組第五組 5 5、 1212、 1919、 2626、 3333、 第六組第六組 6 6、 1313、 2020、 2727、 3434、 第七組第七組 7 7、 1414、 2121、 2828、 3535、 這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為7

31、7個信道個信道間隔，若信道間隔為間隔，若信道間隔為25 kHz25 kHz，則其最小頻率間隔可達(dá)，則其最小頻率間隔可達(dá)175 175 kHzkHz， 這樣，接收機的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道這樣，接收機的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道干擾和互調(diào)干擾。干擾和互調(diào)干擾。 上述的信道固定配置法導(dǎo)致頻率利用率不高，隨上述的信道固定配置法導(dǎo)致頻率利用率不高，隨著移動臺業(yè)務(wù)分布的變化，可以采用著移動臺業(yè)務(wù)分布的變化，可以采用動態(tài)信道配置法動態(tài)信道配置法（ Dynamic Channel Assignment ）來進行信道配置。來進行信道配置。 圖 5 17 三頂點激勵的信道配置如果是定向天線(direct

32、ional antenna)進行頂點激勵的小區(qū)制，每個基站應(yīng)配置三組信道，向三個方向輻射，例如N=7，每個區(qū)群(cluster)就需有21個信道組。5.6 越區(qū)切換和位置管理 (handover and location manage)5.6.1 5.6.1 越區(qū)切換越區(qū)切換 (handover) 越區(qū)(過區(qū))切換(Handover或Handoff)是指將當(dāng)前正在進行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個基站的過程。該過程也稱為自動鏈路轉(zhuǎn)移ALT(Automatic Link Transfer)。 5.6 越區(qū)切換和位置管理 (handover and location manag

33、e) 越區(qū)切換包括越區(qū)切換包括三個方面三個方面的問題：的問題： 越區(qū)切換的準(zhǔn)則，也就是何時需要進行越區(qū)切換；越區(qū)切換的準(zhǔn)則，也就是何時需要進行越區(qū)切換； 越區(qū)切換如何控制；越區(qū)切換如何控制； 越區(qū)切換時信道分配。越區(qū)切換時信道分配。 研究越區(qū)切換算法所關(guān)心的主要性能指標(biāo)包括：研究越區(qū)切換算法所關(guān)心的主要性能指標(biāo)包括：越區(qū)切換的失敗概率、因越區(qū)失敗而使通信中斷的概率、越區(qū)切換的失敗概率、因越區(qū)失敗而使通信中斷的概率、越區(qū)切換的速率、越區(qū)切換引起的通信中斷的時間間隔越區(qū)切換的速率、越區(qū)切換引起的通信中斷的時間間隔以及越區(qū)切換發(fā)生的時延等。以及越區(qū)切換發(fā)生的時延等。 5.6.1 越區(qū)切換(hando

34、ver) 越區(qū)切換分為兩大類：一類是越區(qū)切換分為兩大類：一類是硬切換硬切換，另一類，另一類是是軟切換軟切換。硬切換是指在新的連接建立以前，先中斷舊。硬切換是指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。而軟切換是指既維持舊的連接，又同時建立新的連接。而軟切換是指既維持舊的連接，又同時建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來改善通信質(zhì)量，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。當(dāng)與新基站建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。 在越區(qū)切換時，可以僅以某個方向在越區(qū)切換時，可以僅以某個方向( (上行或下行上行或下行) )的鏈路質(zhì)量為準(zhǔn)，也可以同時考慮雙向鏈路的通信質(zhì)量

35、。的鏈路質(zhì)量為準(zhǔn)，也可以同時考慮雙向鏈路的通信質(zhì)量。 5.6.1 越區(qū)切換(handover) 1. 1. 越區(qū)切換的準(zhǔn)則越區(qū)切換的準(zhǔn)則 圖 5 27 越區(qū)切換示意圖 5.6.1 越區(qū)切換(handover) 相對信號強度準(zhǔn)則相對信號強度準(zhǔn)則( (準(zhǔn)則準(zhǔn)則1)1)：選擇具有最強接收信號的基站：選擇具有最強接收信號的基站 具有門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則具有門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則( (準(zhǔn)則準(zhǔn)則2)2)：當(dāng)前基站的信號低于：當(dāng)前基站的信號低于某一門限，且新基站的信號強于原基站時某一門限，且新基站的信號強于原基站時 具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則( (準(zhǔn)則準(zhǔn)則3)3)

36、：新基站的信號強度比：新基站的信號強度比原基站強很多原基站強很多 具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則( (準(zhǔn)則準(zhǔn)則4)4)： 原基站原基站的信號電平低于規(guī)定門限并且新基站的信號強度高于當(dāng)前基站一個給的信號電平低于規(guī)定門限并且新基站的信號強度高于當(dāng)前基站一個給定滯后余量時定滯后余量時5.6.1 越區(qū)切換(handover) 2 2. . 越區(qū)切換的控制策略越區(qū)切換的控制策略 (1)(1)移動臺控制的越區(qū)切換：移動臺連續(xù)檢測當(dāng)移動臺控制的越區(qū)切換：移動臺連續(xù)檢測當(dāng)前基站和幾個候選基站的信號強度和質(zhì)量前基站和幾個候選基站的信號強度和質(zhì)量 (2) (2)

37、網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換：基站監(jiān)測來自移動網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換：基站監(jiān)測來自移動臺的信號強度和質(zhì)量臺的信號強度和質(zhì)量 (3) (3) 移動臺輔助的越區(qū)切換：移動臺測量周圍移動臺輔助的越區(qū)切換：移動臺測量周圍基站的信號質(zhì)量，把結(jié)果報告給舊基站，由基站的信號質(zhì)量，把結(jié)果報告給舊基站，由網(wǎng)絡(luò)進行切換控制網(wǎng)絡(luò)進行切換控制 5.6.1 越區(qū)切換(handover) 3. 3. 越區(qū)切換時的信道分配越區(qū)切換時的信道分配 越區(qū)切換時的信道分配是解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到越區(qū)切換時的信道分配是解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到新小區(qū)時，新小區(qū)如何分配信道，使得越區(qū)失敗的概率新小區(qū)時，新小區(qū)如何分配信道，使得越區(qū)失敗的概率盡量小。盡量小。 常

38、用的做法是在每個小區(qū)常用的做法是在每個小區(qū)預(yù)留部分信道專門預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換（用于越區(qū)切換（ reserves some channels for hand reserves some channels for hand off calls off calls ）。）。 這種做法的特點是：使可用信道數(shù)的減少，要這種做法的特點是：使可用信道數(shù)的減少，要增加呼損率，但減少了通話被中斷的概率，從而符合人增加呼損率，但減少了通話被中斷的概率，從而符合人們的使用習(xí)慣。們的使用習(xí)慣。 5.6.1 越區(qū)切換(handover) 位置管理包括兩個主要任務(wù)：位置管理包括兩個主要任務(wù)：位置登記位置登記和

39、和呼叫傳遞呼叫傳遞。位。位置登記的步驟是在移動臺的實時位置信息已知的情況下，置登記的步驟是在移動臺的實時位置信息已知的情況下，更新位置數(shù)據(jù)庫和認(rèn)證移動臺。呼叫傳遞的步驟是在有呼更新位置數(shù)據(jù)庫和認(rèn)證移動臺。呼叫傳遞的步驟是在有呼叫給移動臺的情況下，根據(jù)叫給移動臺的情況下，根據(jù)HLRHLR和和VLRVLR中可用的位置信息中可用的位置信息來定位移動臺。來定位移動臺。 與上述兩個問題緊密相關(guān)的兩個問題是：與上述兩個問題緊密相關(guān)的兩個問題是：位置更新位置更新（Location UpdateLocation Update）和）和尋呼尋呼（PagingPaging）。位置更新解決問題）。位置更新解決問題是移

40、動臺如何發(fā)現(xiàn)位置變化以及何時報告它的當(dāng)前位置。是移動臺如何發(fā)現(xiàn)位置變化以及何時報告它的當(dāng)前位置。尋呼解決的問題是如何有效地確定移動臺當(dāng)前處于哪一個尋呼解決的問題是如何有效地確定移動臺當(dāng)前處于哪一個小區(qū)。小區(qū)。5.6.2 location manage 組成：移動臺組成：移動臺 基站子系統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSS） 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) (NSS)基站子系統(tǒng)：基站子系統(tǒng)：基站收發(fā)信機（基站收發(fā)信機（BTS)基站控制器（基站控制器（BSC)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：移動交換中心（移動交換中心（MSC)歸屬位置寄存器（歸屬位置寄存器（HLR) 訪問位置寄存器（訪問位置寄存器（VLR） 移動設(shè)備識別寄存器（

41、移動設(shè)備識別寄存器（EIR)鑒權(quán)中心（鑒權(quán)中心（AuC)AuC)操作維護中心（操作維護中心（OMC）VLRVLRAbisPSTNEDCFHAAbisA5.6.2 location manage 位置登記示意圖5.6.2 location manage 位置區(qū)是什么？1. 1. 位置登記和呼叫傳遞位置登記和呼叫傳遞 BSCMSCVLRHLRBSCMSCVLR123456位置更新請求位置更新請求請求位置更新接受位置更新證實位置刪除位置刪除接受位置區(qū)2位置區(qū)15.6.2 location manage 位置登記過程位置登記過程 尋呼（paging）是這樣嗎？圖 5 29 呼叫傳遞過程 (5)(2)(

42、3)(4)(6)MSCMSCVLR(1)VLR主叫MTBS被叫MT小區(qū)HLRBSHLRMSCMTVLR基站原籍位置寄存器移動交換中心移動終端訪問位置寄存器5.6.2 location manage 主叫主叫MTMT通過基站向其通過基站向其MSCMSC發(fā)出呼叫初始化信號；發(fā)出呼叫初始化信號； MSCMSC通過地址翻譯過程確定被呼通過地址翻譯過程確定被呼MTMT的的HLRHLR地址，地址， 并并向該向該HLRHLR發(fā)送位置請求消息；發(fā)送位置請求消息； HLRHLR確定出為被叫確定出為被叫MTMT服務(wù)的服務(wù)的VLRVLR，并向該，并向該VLRVLR發(fā)送路發(fā)送路由請求消息；該由請求消息；該VLRVLR

43、將該消息中轉(zhuǎn)給為被叫將該消息中轉(zhuǎn)給為被叫MTMT服務(wù)的服務(wù)的MSCMSC； 被叫被叫MSCMSC給被叫的給被叫的MTMT分配一個稱為臨時本地號碼分配一個稱為臨時本地號碼TLDNTLDN(Temporary Local Directory Number)(Temporary Local Directory Number)的臨時標(biāo)識，并向的臨時標(biāo)識，并向HLRHLR發(fā)送一個含有發(fā)送一個含有TLDNTLDN的應(yīng)答消息；的應(yīng)答消息； HLRHLR將上述消息中轉(zhuǎn)給為主呼將上述消息中轉(zhuǎn)給為主呼MTMT服務(wù)的服務(wù)的MSCMSC； 主叫主叫MSCMSC根據(jù)上述信息便可通過根據(jù)上述信息便可通過SS7SS7網(wǎng)絡(luò)向

44、被叫網(wǎng)絡(luò)向被叫MSCMSC請請求呼叫建立。求呼叫建立。 5.6.2 location manage PSTNcallingstationGMSCHLRVLRBSSBSSBSSMSCMS1234567891011121316101011111114 15171: calling a GSM subscriber2: forwarding call to GMSC3: signal call setup to HLR4, 5: request MSRN from VLR6: forward responsible MSC to GMSC7: forward call to current MSC8

45、, 9: get current status of MS10, 11: paging of MS12, 13: MS answers14, 15: security checks16, 17: set up connection5.6.2 location manage FDMAThe total system bandwidth is divided into channels which are allocated to the different usersCode SpaceTimeFrequencyMain Points Review TDMATime is divided int

46、o slots which are allocated to the different users.Code SpaceTimeFrequencyMain Points Review CDMATime and bandwidth are used simultaneously by different users, modulated by orthogonal or semi- orthogonal codes (e.g. spread spectrum).Code SpaceTimeFrequency Frequency Division Time Division Code Division Complexity Main Points Review Advantages of cell structures:higher capacity, higher number of usersless transmission power neededmore robust, decentralizedFr