移動通信課件第五講

第五講組網(wǎng)技術(shù)第五講組網(wǎng)技術(shù)

移動通信原理與應(yīng)用技術(shù) 如何將服務(wù)區(qū)內(nèi)的各個互連起來，并且要與固?也就是說，移動通信應(yīng)采用什么樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 任意移動。這就要解決下面兩個問題：一是當移動用戶從 如何保證業(yè)務(wù)信道自動切換到相鄰小區(qū) ，從而保證用 戶在移動網(wǎng)絡(luò)中任意移動，網(wǎng)絡(luò)如何管理這些用戶，使網(wǎng)絡(luò)在任何時刻都知道，該用戶當前在哪一個地區(qū)的哪一個之間交換控制信息，從而對呼叫過程、移動性管理過程和 二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)和第三代移動通信系統(tǒng)(IMT-2000)。第一代移動通信系統(tǒng)包括AMPS、TACS和NMT等體制。第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)包括GSM、IS-136(DAMPS)、PDC、功能實體組成(如圖1-16所示)：移動臺(MS)、 器(VLR)、設(shè)備標識寄存器(EIR)、認證中心(AUC)和操作維1-碼片、比特或時隙同步、調(diào)制解調(diào)、收發(fā)信機性能等。物理層將無線電頻譜分成若干個物理信道，劃分的方法可以按頻率、時隙或碼字或它們的組合進行，如頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)等。物理層在介質(zhì)接入控制層(MAC)的控制下，負責(zé)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)分組 入控制MAC層（MediumAccessControl）在通信協(xié)議中的位置如移動通信基礎(chǔ)系統(tǒng)時延。邏輯鏈路控制（LLC）接入控制子層——。移動通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC)的主要功能是為網(wǎng)絡(luò)層提供非?？煽康臄?shù)據(jù)鏈路。例如，在DECT中，將DLC層分為兩 電資源管理、各種業(yè)務(wù)(呼叫控制、附加業(yè)務(wù)、面向連接來 當多個終端同時 同一資源（如共享的通信信）就： 移動通信基礎(chǔ)作接入技術(shù)。多址技術(shù)主要解決眾多用戶如何高效共享給定頻譜資源的問題。移動通信基礎(chǔ)時，在信道資源的使用上就發(fā)生（碰撞）。因此，對于有競爭的多址接入?yún)f(xié)議如何解決從而使所有資源內(nèi)可進行無的傳輸。移動通信基礎(chǔ)移動通信基礎(chǔ) 戶之間是通過（包括移動交換局和局間聯(lián)網(wǎng)）同信道信道信道信道ctfct目前應(yīng)用的

ctctct等

頻分多址是指將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用。在FDMA系統(tǒng)中，每一 需的帶寬，如25kHz或30kHz。在單純的FDMA系統(tǒng)中，通和發(fā)送頻率F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，收發(fā)頻率間隔|f-F|必須大于一定的數(shù)值。例如，在800MHz頻段，收發(fā)頻率間隔通常為45MHz。一個典型的51FDMA 不能直接通信，而必須經(jīng)過中轉(zhuǎn)。 所覆蓋的區(qū)域(稱為小區(qū))內(nèi)的所有移動臺共用。這就是f1f1ffN fN

……頻分多址較大時（比如在交換網(wǎng)中），F(xiàn)DMA是一種有效移動通信基礎(chǔ) 的度移動通信原理與應(yīng)用技術(shù) 移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)在話音通信中，業(yè)務(wù)量的大小用話務(wù)量來量度。話務(wù)量是度量通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標。其性質(zhì)如同客流量，具有隨機性，只能用統(tǒng)計方法獲取。話務(wù)量又分為流入。顯A= (5-根據(jù)式(5-1)的定義，可以這樣來理解“愛爾蘭”的含意：1小時內(nèi)平均發(fā)生呼叫的次數(shù)為λ(次)(5-1)可求A(愛爾蘭S(小時/次)·λ(次/小時因此，1愛爾蘭就表示平均每小時內(nèi)用戶要求通話的時間為1λ20(次/小時S3(分次1(小時次S201這就表示，1小時的平均呼叫20次所要求的總通話時例如，設(shè)在100個信道上，平均每小時有2100次呼叫，平均每次呼叫時間為2分鐘，則這些信道上的呼叫： 21002A 從一個信道看，它充其量在1個小時之內(nèi)不間斷地進行通信(不斷地占用一個信道)，那么它所能完成的最大話務(wù)量也就是1愛爾蘭。由于用戶發(fā)起呼叫是隨機的，不可能不間斷地持續(xù)利用信道，所以一個信道實際所能完成的話務(wù)量必定小于1愛爾蘭。也就是說，信道的利用率不可能達到百分之在信道共用的情況下，通信網(wǎng)無法保證每個用戶的所有呼叫都能成功，必然有少量的呼叫會失敗，即發(fā)生“呼損”。已知全網(wǎng)用戶在單位時間內(nèi)的平均呼叫次數(shù)為λ，其中有的呼叫成功了，有的呼叫失敗了。設(shè)單位時間內(nèi)成功呼叫的次數(shù)為A0=λ0S

級(或業(yè)務(wù)等級)（GOS）流入話務(wù)量A與完成話務(wù)量A0之差，即為損失話務(wù)量。損失話務(wù)量占流入話務(wù)量的比率即為呼叫損失的比率，稱為BAA0

(5- 顯然，呼損率B越小，成功呼叫的概率就越大，用戶就越滿意。因此，呼損率B也稱為通信網(wǎng)的服務(wù)等級(或業(yè)務(wù)等級)。例如，某通信網(wǎng)的服務(wù)等級為0.05(即=0.0)，表示在全部呼叫中未被接通的概率為5%。但是，對于一個通信網(wǎng)來說，要想使呼叫損失小，只有讓流入話務(wù)量小，即容納的用戶少些這又是所不希望的?？梢?，呼損率與流入話務(wù)量是一對 ，要折中處理。 信道共用方法，呼損率和話務(wù)量是一對，服務(wù)等級和信道利用率是。設(shè)在觀察時間TC1

0

(5-AS1C (5- 式中，C1S即為觀察時間T可以從另外一個角度來進行統(tǒng)計。若總的信道數(shù)為n，而在觀察時間T內(nèi)有i(i＜n)個信道同時被占用的時間為ti(ti＜T)，niti1t12t23t3 nC1n(5-將式(56)代入式(55)

C1S

iti

i

(5- T A0

i

(5-期望。因此可以說，完成話務(wù)量就是通信網(wǎng)同時被占用信道數(shù)的統(tǒng)計平均值，表示了通信網(wǎng)的繁忙程度。例如，某通信網(wǎng)共有8個信道，從上午8時至10時共兩個5-1所示。5A1(10.220.330.540.450.26 70.180.1)信道同時被占用。每信道每小時的平均被占用時間為3.5/8=0.4375小時。因為一個信道的最大可容納的話務(wù)量是143.75%。率B、共用信道數(shù)n和流入話務(wù)量A的定量關(guān)系可用 表示。愛爾蘭呼損 B 1AA2

(5-

這就 工程中的第一愛爾 ，也稱愛爾蘭 AA(1B)

(5-

Erlang 根據(jù)ErlangB，知道三個參數(shù)A、B和n中的任何兩B251020nAAAAA15 nnAnAkkkB=0.043142ErlangErlangn

A(1Bn計算Erlang functionerb=%A=offeredtrafficin%c=numberoftrunckedchannels.num=A^c;sum=0;forkfact=prod(1:k);term=(A^k)/kfact;sum=sum+cfact=prod(1:c);den=cfact*sum;erb=num/den;%Endoffunction以上都是以全網(wǎng)的流入話務(wù)量A流入話務(wù)量可以容納多少用戶的通信業(yè)務(wù)呢?這就要看每個用戶的話務(wù)量多少才能決定。每個用戶在24小時內(nèi)的話務(wù)量分。但是隨著經(jīng)濟發(fā)展，我國話務(wù)量日分布情況也發(fā)生了變化。話務(wù)量的日分布情況對于通信系統(tǒng)的建設(shè)者、設(shè)計者和管理經(jīng)營者來說是很重要的。在這里我們引入忙時話務(wù)量的用戶忙時話務(wù)量是指一天中最忙的那個小時，每個用戶的平因此在考慮通信系統(tǒng)的用戶數(shù)和信道數(shù)時，采用忙時平均話最忙1小時內(nèi)的話務(wù)量與全天話務(wù)量之比稱為集中系數(shù)，用k表示，反應(yīng)了這個通信系統(tǒng)“忙時”的集中程度，即忙時話戶的忙時話務(wù)量需用統(tǒng)計的辦法確定。設(shè)通信網(wǎng)中每一用戶

aCTk (5-例如，每天平均呼叫3次，每次的呼叫平均占用時間為120秒，Erl／用戶。公網(wǎng)0.01- 國料表明，公用移動通信網(wǎng)可按a=0.01設(shè)計，專業(yè)移動通信網(wǎng)可按a=0.05設(shè)計。由于使用的習(xí)慣不同，國內(nèi)的用戶忙時話務(wù)量一般會超過上述數(shù)據(jù)不少，建議公用移動通信網(wǎng)按a=0.02~0.03設(shè)計，專業(yè)移動通信網(wǎng)按a=0.08在用戶的忙時話務(wù)量a確定之后，每個信道m(xù)A/

A (5-

CT示(若a值不同，則需另行計算)。53用戶數(shù)的計算M mM 現(xiàn)代移動通信A=Aa

0.0272Erl/用戶mA/n205.8/mn205.8用戶設(shè)每個用戶的忙時話務(wù)量，呼損率B10％，現(xiàn)有8 m

70(用戶信道 0.01 Mmn708560(用戶

5.597(10.1)8m0.11111(用戶信道)求0.111(10.1)88 空閑信道的選取方式主要可以分為兩類：一類是 叫信道方式(或稱“共用信令信道”方式)；另一類是標明空道自 呼叫信道方式、循環(huán)定位方式、循不定位方式和循環(huán)分散定位方式等四種 設(shè)置專門的呼叫信道，于處理用戶的呼分為“循環(huán)定位”、“循環(huán)不定位”、“標明多個空閑信道的循環(huán)分散定位”和 ，該 呼叫信道有兩個作用：一是處理呼叫成下行信道和上行信道道（PageChanne 此時要另選一個空閑信道作為臨時呼叫信道發(fā)空閑信號，于是所有未通話的移動臺都自動轉(zhuǎn)到新的臨時3．循環(huán)不定位方式這種方式是在循環(huán)定位方式的基4．循環(huán)分散定位方式為克服循環(huán)不定位方式時移動臺被呼的接續(xù)時間比較長的缺點，就提出循環(huán)分散定位 在全部不通話的空閑信道上都發(fā)空閑信號，網(wǎng)內(nèi)移動臺分散?？吭诟鱾€空閑信道 呼叫移動臺時，其呼叫信號在所有的空閑信道上發(fā)出，并等待應(yīng)答信號期性的幀每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都是按時隙排列順序發(fā)收信號，各移動臺在指定的時隙內(nèi)如果用戶在已分配的時隙上沒有數(shù)據(jù)傳輸，則這段時間將被浪費。在頻分雙工(FDD)方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。在時分雙工(TDD)方式中，上下行幀都在相同的頻率上。TDD的方式如圖5-2所示。圖5-2TDMA示意 發(fā)射信號（突發(fā)信號），在滿足定時和 楊家瑋移動通信個時隙)，PACS系統(tǒng)的幀長為2.5ms(每幀8所謂頻分雙工是（或移動臺）的收發(fā)設(shè)備要在兩個不隔。如果在高頻率發(fā)射和在低頻率接收，則移動臺必 移動通信基礎(chǔ)

時分多址符號。也常常采用不同的名稱。有的是為了區(qū)分的身移動通信基礎(chǔ)時分多址在移動通信中，信號的存在著隨機時延。因為移動臺移動臺和之間的距離是一個隨量。通信距離的不同，使得信號的時延也不同。因此，即使移動臺與基站的時鐘都非常精確，信號到達對方時，也不可能移動通信基礎(chǔ)時分多址高到一定程度，則因為多徑引起的碼間干擾會移動通信基礎(chǔ) 每個時隙中，專門劃出部分比特用于控制和信令信息的傳輸。二是為了便于接收端利用均衡器來克服多徑引起的碼間干擾頭系數(shù)，從而可消除碼間干擾對整個時隙的影響。三是在上行鏈路的每個時隙中要留出一定的保護間隔(即不傳輸任何信號) 化，而引起 化，從而保證不同移動臺發(fā)出的信號，在 的現(xiàn)象。四是為了便于接收端的同步，開傳輸，也可以合二為一。兩種典型的時隙結(jié)構(gòu)如圖5-3所一幀時隙123……N53

典型結(jié)構(gòu)同步控制信息同步控制信息保護信息訓(xùn)練信息保護時分多址移動通信基礎(chǔ)…移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)時分多址因為移動臺只在指定的時隙中接收發(fā)給它的信息，因而在一幀的其他時隙中，可以測量其他發(fā)送的信號強度，信號不會在發(fā)生或，并且能準確地在指定的時隙中接收發(fā)給它的信號。同步技術(shù)是TDMA系統(tǒng)正常工移動通信基礎(chǔ)時分多址檢測，則還必須獲得載波同步移動通信基礎(chǔ)時分多址 移動通信基礎(chǔ)時分多址具有良好的相關(guān)特性，不易被信息流中的隨機比特所而出移動通信基礎(chǔ)時分多址移動通信基礎(chǔ)時分多址移動通信基礎(chǔ)時分多址TDMA系統(tǒng)的只用一部發(fā)射機，可以避免像FDMA系統(tǒng)那樣因多部不同頻率的發(fā)射機同時工作而產(chǎn)生的干擾因為移動臺只在指定的時隙中接收發(fā)給它的信息，因此在一幀的其他時隙中，可以測量其他發(fā)送的信號強度，或檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送的廣播發(fā)生或，并且移動臺能夠準確地在指定時隙中接收發(fā)給 實現(xiàn)有語音時分配時隙，無語音時不分配時隙，還有利于提高系統(tǒng)容 移動通信基礎(chǔ) 移動通信原理與應(yīng)用技術(shù) (a)例2假定某個系統(tǒng)是一個前向信道帶寬為50MHz的TDMA/FDDGSMN＝（50MHz/楊家瑋移動通信楊家瑋移動通信 和空間上都可能。相關(guān)檢測。其它使用不同碼型的信號因為和本地產(chǎn)生的碼型不地址碼的設(shè)計直接影響CDMA系統(tǒng)的性能，為提高能力，地址移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)C移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)碼分多址從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是相互 碼型的信號。其他使用不同碼型的信號因為和本地產(chǎn)移動通信基礎(chǔ)?。Ｈ鐖D5-4(a)所示。碼字頻率信道信道信道………信道用戶B 頻率B用戶時間時間 (a)FH-CDMA;(b)DS-碼分多址在CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，用戶之間的信息傳輸也是由進行 移動通信基礎(chǔ)碼分多址55DS-CDMA 碼分多址較相鄰臺的信號強度和決定什么時候需要進行越同步信道用于傳送同步信息，在覆蓋的通信范圍尋呼信道供在呼叫建立階段傳輸控制信息。碼分多址用業(yè)務(wù)信道之前，提供由移動臺到的傳輸通路，供移動臺發(fā)起呼叫，對的尋呼進行響應(yīng)，以及向發(fā)送登記的信息等。接遠近效應(yīng)。由于移動用戶所在位置處于動態(tài)的變化中，接收到的各用戶信號功率可能相差很大，即使各用戶到距離相等，深的存在也會使到達的信號各不相同，強信號對弱信號有著明顯的抑制作用，會信號或接收信號，因而近地強信號遠地弱信號的現(xiàn)象會經(jīng)常的發(fā)生，

移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)混合碼分多址的形式有種多樣，如FDMA和DS-CDMA混合，TDMA與DS-CDMA混合(TD/CDMA)TDMA與跳頻(TDMA/FH),FH-CDMADS-CDMA(DS/FH-移動通信原理與應(yīng)用技術(shù) 56在蜂窩系統(tǒng)中，反向鏈路設(shè)計比較，主要原因有兩個。第一，完全控制了向鏈所有發(fā)射信號的功率。但是，由于每一用戶和間無線路徑的不同，用戶端的必須動態(tài)控制，從每一用戶單元出來的動態(tài)控制。第二，發(fā)射受到用戶單元電池能量的限制，因此也限制了反向鏈對移動通信原理與應(yīng)用技術(shù) y(t) W*x( N y(t)

i

*x(t) 自適應(yīng)整，使得波束指向移動臺，能夠它的運①在一個自適應(yīng)方式所覆蓋的范圍內(nèi) 5.2.55.2.5任何一個用戶隨時有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送，就立刻接入信道進行發(fā)送。發(fā)送結(jié)束后，在相同的信道上或一個單獨的反饋信道上等待應(yīng)答。如果在一個給定的時間區(qū)間內(nèi)，沒有收到對方的認可應(yīng)答，則重發(fā)剛發(fā)的數(shù)據(jù)分組。由于在同一信道上，多個用戶獨立隨機地發(fā)送分組，就會出現(xiàn)多個分組發(fā)生碰撞ALOHA5-7(a)使當前分組傳輸成功，必須在當前分組到達時刻的前后各一 該協(xié)議就稱為時隙ALOHA協(xié)議5-

在ALOHA協(xié)議中，各個節(jié)點的發(fā)射是相互獨立的，即各節(jié)點的發(fā)送與否與信道狀態(tài)無關(guān)。為了提高信道的通過量，偵聽信道是否有分組在傳輸。若信道空閑(沒有檢測到載波)，才可以發(fā)送；若信道忙，則按照設(shè)定的準則推遲發(fā)送。 影響系統(tǒng)的兩個主要參數(shù)是檢測時 時延。檢測時延是 判斷信道空閑與否所需 點發(fā)送的分組將會成功傳輸，如圖5-8所示 組，以1-pp-堅持

t用戶B

t2

t3

t58CSMA預(yù)約隨機多址通常基于時分復(fù)用，即將時間軸分為重復(fù)的幀，每一幀分為若干時隙。當某用戶有分組要發(fā)送時，可采用ALOHA的方式在空閑時隙上進行預(yù)約。，它將無碰撞地占用每一幀所預(yù)約的時隙，直至所有分組傳輸完畢。用于預(yù)約的時隙可以是一幀中固定的時隙，也可以將一個時隙再分為若干個小時隙，每個小時隙供一個用戶一個典型的預(yù)約隨機多址協(xié)議稱為分組預(yù)約多址（PRMA）。為每一個話音突發(fā)（或有聲期）TDMA幀中預(yù)約一個時隙（TDMA那樣，一路話音固定占用一個時隙，而不管該話路是否有話音要傳送）。預(yù)約的方法是當一個話音突發(fā)到達時，該節(jié)點在一幀中尋找空閑時隙，并在空閑時隙上發(fā)送該突發(fā)的第一個分組，如果傳輸成功，則它就預(yù)約了后續(xù)幀中對應(yīng)的時隙，直至該突發(fā)傳

注：工程設(shè)計中需對以上C/I另加3dB擾臺信號功率落入相鄰或相近接收頻帶內(nèi)造在多信道移動通信系統(tǒng)中，當移動臺靠近時，信號的鄰道收信機形成干擾。由于這種干擾分量落在擾的通頻帶內(nèi)，因而提高一般說來，二者相距越近，路徑損耗越小，鄰移動通信基礎(chǔ) 發(fā)射機邊帶輻射是指存在于發(fā)射機載頻兩側(cè)的噪聲，頻數(shù)對 擾機邊帶輻射的大小，主要取決于振蕩器、倍頻器的噪聲電路和調(diào)制電路的噪聲以及電源脈動、脈沖等引起臺，頻道間隔是25kHz。然而，調(diào)頻信號的頻移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ)

S(t)Acos0tcossintAsin0tsinsint

∞∞AJ0cos0t

(第對n邊移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ) L Br0.5BIL移動通信基礎(chǔ) 號傳輸損耗Lfs=80dB，信道間隔Br=25KHz，Bi=16KHz，L Br0.5BiL

wff J1.7ff

JJo

3.39971020lgJs1.720lg3.399710350dBJo1.7Pn=10-50-80=-時頻偏不超過最大允許值（如5kHz）。為了保證調(diào)移動通信基礎(chǔ)由所有落 同信道無線區(qū)相距越遠，其度越大，同信道干擾就

BI2移動通信基礎(chǔ)B A

B=20lgb(dB)）表示。射頻防護比（Radio-FrequencyProtectionRatio）--接 窄帶窄帶8寬帶寬帶8寬帶8窄帶窄帶寬帶寬帶 移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ)信號/同頻干擾比決定于設(shè)備參數(shù)、環(huán)境、小區(qū)半徑、雙工方移動通信基礎(chǔ) ②電 dhL h

L12040lgd20lght 楊家瑋移動通信 DDIDSDI

D=r+

=1

D1 LL40lg

S移動通信基礎(chǔ) 得到以dB為單位的信干比（SignalInterferenceRatio，S/ISILI

移動通信基礎(chǔ) 8 I I

DDIr0 ，式中[S/I]將大于8dB。移動通信基礎(chǔ)為90[S/I]約需25dB，這樣可得 I I DDD1 D

S移動通信基礎(chǔ)以上分析只考慮了來自一個小區(qū)的干擾。實際上，若干個小區(qū)的干擾。 移動通信基礎(chǔ) 因此，同信道復(fù)用比Dr

1 在雙工情況下，有用信號和干擾信號的曲線相虛線箭頭指向，可求出=40km，故同信道復(fù)用距離D=50km。 發(fā)射機和 詳細的論述。外部效應(yīng)引起的，主要是由于發(fā)信用引起的現(xiàn)象。如果保證接插件部位接觸良好防止金屬構(gòu)件銹蝕，現(xiàn)象可以避免 2ABABC3A2B3ABC2AB2C

2ABCDABC2DABCD 中，五階的影響可忽略。但對于小區(qū)制，多信道共用組網(wǎng)時，則應(yīng)重視五階的影響。三階，應(yīng)適當選擇不等頻距的信道。使它們產(chǎn)生的產(chǎn)物不致落入同組中任一工作信道。選擇信道組的原則是，信道組內(nèi)應(yīng)無三階產(chǎn)物，應(yīng)最小的無三階干擾的信道組。號差值均不相等，則該信道組是無三階的信道組；否則就有三階干擾。表無三 3456789

47

…………

成無三階信道組，因此頻段利用率不夠高，一般階信道組工作是很難實現(xiàn)的。高頻段利用率這種方法是以無三階信道組為基礎(chǔ)進行頻率分配的，需要的是，選用無三階信統(tǒng)的工作信道之內(nèi)，然而，三階產(chǎn)物可能落入其 機共用一副天線時，應(yīng)加入單向器件，如率度；發(fā)射機、共用器、饋線、天線之間必②為了減小移動臺發(fā)射機干擾，應(yīng)采用減?、偬岣叩纳漕l抗拒比，一般要宜過高、采用性強的方案等。減小無線小區(qū)半徑、降低最大接收電。③選用無三階信道組工作 至的功率電平差異僅決定傳輸路徑損耗。這一差值d1.d

d1.d

d2 將覆蓋區(qū)域劃分為若干小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)立一個 移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)波的視距特性可知，一個發(fā)射的電磁波只能 境密切相關(guān)，因而移動臺和之間的有效通信距離在大區(qū)制（單個覆蓋一個服務(wù)區(qū)）的網(wǎng)絡(luò)中可容納的用戶數(shù)很有限，大容量的要求；在小區(qū)制（每個僅覆蓋一個小區(qū)）網(wǎng)絡(luò)中為了滿 移動通信基礎(chǔ)的輸出功率較小，故移動臺距較遠時，移動臺可以收到發(fā)來的信號，但卻也許個適當?shù)攸c設(shè)立分集接收站，接收站與相 移動通信基礎(chǔ)移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ) 覆蓋區(qū)半徑的極限距離應(yīng)由下述因素確定: 移動通信基礎(chǔ)以將整個服務(wù)區(qū)劃分成若干個半徑為2～20km的小區(qū)域，每 小區(qū)制的思想是：用許多小功率的發(fā)射機（小覆蓋區(qū)）來移動通信基礎(chǔ) 每個小區(qū)各設(shè)一個小功率， 5～20W，以滿足各無線小區(qū)移動通信的需要。 擾以提高系統(tǒng)容量，通常一個小區(qū)劃分為3個的扇區(qū)或是6個的扇區(qū)。移動通信基礎(chǔ)增大的。移動通信基礎(chǔ)間的。 5-9示。 天線若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的(圖5-9(b))。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，使每個小區(qū)呈扁圓形(圖59

然雙頻制最好；但從抗同頻道干擾而言，雙頻制 n5-10為r，相鄰小區(qū)的交疊寬度為a,第n+1區(qū)與第1區(qū)為同頻道小dS和同頻道干擾傳輸距離dI之比。若認為傳輸損耗近似與傳輸距離的四次方成正比，5419dB51054 小區(qū)的形狀。全向天線輻射的覆蓋區(qū)是個圓形。為射區(qū)的有效覆蓋區(qū)是一個多邊形。根據(jù)交疊情況不同，有效覆蓋區(qū)可為正三角形、正方形或正六邊形，小區(qū)形狀如圖5-11所示?？梢宰C明，要用正多邊形無空隙、無 個平面的區(qū)域，可取的形狀只有這三種。那么這三種形狀中 小區(qū)的鄰區(qū)距離、小區(qū)面積、交疊區(qū)寬度和交疊區(qū)面積如表5-5所示。 方向性。如果服務(wù)區(qū)的地形、地物相同，且采用全向整個服務(wù)區(qū)，一個個圓形的無線小區(qū)之間會有。每個疊情況不同，要由正多邊形無空隙、無地覆蓋一個平511

55接近理想的圓形，用它覆蓋整個服務(wù)區(qū)所需的數(shù)最少，用最的天線和自由空間的全向輻射模式。正六邊形構(gòu)成的網(wǎng)由于地形地貌、環(huán)境、形式的多樣性，小區(qū)的實際無線覆現(xiàn)代公眾蜂窩移動網(wǎng)，通常是先由若干個 蜂窩類型低高第三代移動通信 不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進行無空隙無地進行覆蓋；二是鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。滿足上述條件的區(qū)群形狀和區(qū)

N= (5-式中，i,j為正整數(shù)。由此可算出N的可能取值見表5-6，相應(yīng)的區(qū)群形狀如圖5-12所示。

4 12434 12434 移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)512先沿邊的垂線方向跨j個小區(qū)，再向左(或向右)轉(zhuǎn)60°，再跨i513D (ji/2)2 3(i2ijj2) 3N

(5-

513

R R

3

2N D/rN D/rN D/r

K CMKNN的值體現(xiàn)了移動臺或在保證通信質(zhì)量的移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)

Ll Lll式中，C為最小載波強度；Il為第l個同頻干擾小區(qū)所在引起的移動無線信道的l個干擾小區(qū)的載波功率與(Dl)-n成正比。n為指數(shù)，一般取移動通信原理與應(yīng)用技術(shù) LCL l

Rl( l 的間距相等，即D=Dl，則載干比可簡化為 DR

3N式中DR

Q 3R

式C

D

移動通信原理與應(yīng)用技術(shù)激勵。在每個小區(qū)中，基站可設(shè)在小區(qū)的 ，用全向天線形成圓形覆蓋區(qū)，這就是所謂“中心激勵”方式，如圖5-14(a) 設(shè)計在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上，每個基站采用三副120°扇形輻射的定向天線，分別覆蓋三個相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域，每個小區(qū)由蓋，這就是所謂“頂點激勵”方式，如圖5-14(b)所

514（a）（b）構(gòu)（每 站3個無線小區(qū)站3個無線小區(qū) 用戶密度高的市中心區(qū)可使小區(qū)的面積小一些，在 圖5-15用戶密度不等時的小區(qū)結(jié) 516

的移動臺與站之間的通信。

信道

信道

信道移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ)移動通信基礎(chǔ)移動通信基礎(chǔ) 頻干擾；小區(qū)內(nèi)采用無三階的相容信道設(shè)給定的頻段以等間隔劃分為信道，

、 、、 、、 、4、12、16、22、37、7、11、24、26、29、15、17、23、28、38、等頻距配置法是按等頻率間隔來配置信道的，只要頻距選得足夠大，就可以有效地避免鄰道干擾。這樣的頻率配置可能正好滿足產(chǎn)生的頻率關(guān)系，但正因為頻距大，干擾易于被輸入濾波器濾除而不易作用到非線件，所以也就避免了的產(chǎn)生。等頻距配置時可根據(jù)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N來確定同一信道組(11+N,1+2N,1+3N…)(2,2+N,2+2N,2+3N,…)N=7，、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為7個信道間隔，若信道間隔為25kHz，則其最小頻率間隔可達175kHz 的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道干擾 干。如果是定向天線進行頂點激勵的小區(qū)制，每個應(yīng)配置三組信道，向三個方向輻射。例如N=7，每個區(qū)群就需有21個信道組，整個區(qū)群內(nèi)各信道組的分布如圖5-17517用戶終端（MT)corenetwork 移動通信基礎(chǔ) 移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)：是由業(yè)務(wù)結(jié)點接口（ServiceNode趨勢，其目的是綜合考慮本地交換局、用戶環(huán)路和終端楊家瑋移動通信 municationManagementNetwork，TMN 移動通信基礎(chǔ) 移動通信基礎(chǔ)移動通信的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖5-18所示。通過傳輸鏈路和交換機相連，交換機再與固定的電信網(wǎng)絡(luò)相連，這 交換機固定網(wǎng)絡(luò)固定用戶或移動用戶交換機移動用戶等不同 形式有兩類標準：一類是 的標準系列：T-1/T- 路64.0 的傳輸，其比特率為 Mb/s；另一類是歐洲及其30/120/480/1920/7680路數(shù)字話音的傳輸，其比特率為2.048/8.448/34.368/139.264/565.148Mb/s 交換機的組成和基本原理如圖5-19所示。交換機通常由交換網(wǎng)絡(luò)(或稱接續(xù)網(wǎng)絡(luò))、接口和控制系統(tǒng)組成。交換網(wǎng)絡(luò)的作用是在控制系統(tǒng)的控制下，將任一輸入線與輸出線接通。它可以看成有M條入線和N條出線的網(wǎng)絡(luò)，它有M×N個交點，每個交點都可在控制系統(tǒng)的控制下連通和斷開，如圖5 19(b)所示，接口單元把來自用戶線或中繼線的各種不同的輸入信令和消息轉(zhuǎn)成統(tǒng)一的機內(nèi)信令，以便控制單元或交換網(wǎng)絡(luò)進行處理或接續(xù)。控制系統(tǒng)主要負責(zé)話路的接續(xù)控制，另外還負責(zé)通信網(wǎng)絡(luò)的運行、管理和 交換網(wǎng)絡(luò)：

接口單元：控制系統(tǒng)：用戶線終 交換機中繼線

交換機 交換 網(wǎng)控制系統(tǒng)

入 出線1 z

中繼線繩路忙音源記發(fā)器注 x點相連：構(gòu)成品 1'的通y點相連，z點相連，并借助繩線：構(gòu)成 3的通（即時 3

移動通信網(wǎng)絡(luò)中使用的交換機通常稱為移動交換中心(MSC)MSC除了要完成常規(guī)交換機的所有功能外，它還負責(zé)移動性管理和無線資源管理()。在蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)中，為便于網(wǎng)絡(luò)組織，將一個移動通信網(wǎng)分為若干個服務(wù)區(qū)，每個服務(wù)區(qū)又分為若干個MSC區(qū)，每個MSC區(qū)又分為若干個位置區(qū)，每個位置區(qū)由若干個 區(qū)組成。一個移動通信網(wǎng)由多少個服務(wù)區(qū)或多少個MSC區(qū)組成，這取決于移動通信網(wǎng)所覆蓋地域的用戶密度和地形地貌 交換中心相連。MSC之間需互連互通才可以構(gòu)成一個區(qū) 區(qū)520

在模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)中，移動性管理和用戶鑒權(quán)及認證都包括在（SwitchingCenter）中動通信系統(tǒng)中，將移動性管理、用戶鑒權(quán)及認證從MSC中分離出來，設(shè)置原籍位置寄存器(HLR，HomeLocationRegister)和位置寄存器(VLR，VisitingLocationRegister)來進行移116所示。電系統(tǒng)與公眾交換網(wǎng)之間的接口設(shè)備，

管理無線信道（如信道分配表、動態(tài)信道分配管理、信道阻塞狀態(tài)認證中心（AuthenticationCenter，AUC）是認證移動用戶的 GB C 117網(wǎng)之間的接口，在移動設(shè)備中包括鍵盤、液晶顯示以及實現(xiàn)用戶卡識別功能的部件。 之間的接口(Um接口)。Um是移動臺與 收發(fā)信機之間的無線接口，與移動交換中心之間的接口(A接口)。A接口個重要組成部分：和移動交換中心。此接口所傳遞的信息主要有：管理、呼叫 之間的接口(Abis接口)。 系統(tǒng)(BSS)包括BSC與BTS兩部分，它們之間的接口稱為Abis 器（Equipmentidentifyregister，EIR）之間的接口(F接口)。F接口用于在MSC與EIR之間交換有關(guān)移動設(shè)備管理的信息，例如國位置寄存器VLR之間的接口(G接口)。當某個移動臺使用臨時移動臺標識號(TMSI)在新的VLR中登記時，G接口 意義 信令的發(fā)展 信令的發(fā)展 計平均），每個消息長度為140bit，則一個64Kb/s的信令網(wǎng)絡(luò) 64103

5.9810 2

0.73600 所以，一個64Kb/skn114.2510

接入信令(移動臺至之間的信令在第1118三層包括三個模塊：連接管理、移動管理和無線資源管理。它們產(chǎn)生的信令，經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路層和物理層進行傳輸。根據(jù)空中接口標準的不同，物理信道中傳輸信令的方式有多隨著移動通信網(wǎng)容量的擴大以及微電子技術(shù)的發(fā)展，從需求和可能兩方面都促進了數(shù)字信令的發(fā)展，有逐步取代模擬音頻信令的趨勢。特別在大容量的移動通信網(wǎng)中，目前已廣泛使用了數(shù)字信令。數(shù)字信令傳輸速度快，組碼數(shù)量大，電路便于集成化,可以促進設(shè)備小型化且降低成本。需要注意的是，在移動信道中傳輸數(shù)字信令，除需要窄帶調(diào)制和同步之外，還必須解決可靠傳輸?shù)膯栴}。因為在信道中遇到干擾之后，數(shù)字信號會發(fā)生錯碼，必須采用各種差錯控制技術(shù)，如檢錯和糾錯等，才能保證可靠的傳輸。在傳輸數(shù)字信令時，為便于收端 ，要種多樣的，不同通信系統(tǒng)的信令格式也各不相同。常用的信令格式如圖5-21所示，它包括前置碼(P)、字同步(SW)、地址或數(shù)PA或521前置碼(P)：前置碼提供位同步信息，以確定每位的起始和終止時刻，以便接收端進行積分和。為便于提取位同步信息，前置碼一般采用1010……的交替碼。接收相當于時分制多路通信中的幀同步，因此也稱為幀同步。需 用于TACS5-22若干個字組成一條消息，每個字采用BCH(48，36，5)進行糾錯編碼，然后重復(fù)5次，以提高消息傳輸?shù)目煽啃浴? 55522音頻信令是用不同的音頻信號組成的。目前常用的有單音頻信令、雙音頻信令和多音頻信令等三種。這用0.3~3kHz范圍內(nèi)不同的單音作為信令的稱為帶內(nèi)單音頻信令。例如單頻碼(SFD)，它由10個帶內(nèi)單57所示。57單頻碼采用低于300Hz的單音作信令。例如，用67~250Hz間的43個頻率點的單音可對43個移動臺進行選臺呼叫，也可進行群呼，一次呼叫時間為4s。通常要求頻率準確度為±0.1%,穩(wěn)定度為±0.01%，單音振幅為Upp=4V，允許電平誤差為±1dB。例如，在 電子工業(yè) (EIA)制定的CTCSS標 A組：67.0,77.0,88.5,100.0,107.2,123.0,131.8,141.3,151.4,162.2,173.8,186.2,218.1,233.6,250.3EIAB組：71.9,82.5,94.8.103.5,110.9,127.3,136.5,146.2,157.7,167.9,179.9,192.8,225.7,241.8撥號信令是移動臺主叫時發(fā)往的信號，它應(yīng)考慮與市話機有兼容性且適宜于在無線信道中傳輸，常用的方式有單音頻脈沖、雙音頻脈沖、10中取1、5中取2單音頻脈沖方式是用撥號盤使2.3kHz的單音按脈沖形式發(fā)送擾時易誤動。雙音頻脈沖方式應(yīng)用廣泛，10中取1是指用話帶內(nèi)的10個2是指用話帶內(nèi)的5個單音，每次同時選發(fā)

=104×3方式就是市話網(wǎng)用戶環(huán)路中用的雙音多頻(DTMF)方式，也是CCITT與我國 戶多頻信令。這種信令在與地面自動 網(wǎng)銜接時不需譯碼轉(zhuǎn)換，故為自動撥號的移動通信網(wǎng)普遍采用。它次發(fā)送用高音群的一個單音和低音群的一個單音來代表一個十進制數(shù)。7個單音的分群以及它們組合所對584×3118道上形成了許多邏輯信道，如廣播信道(BCH)、隨機接入信道(RACH)、接入允許信道(AGCH)和尋呼信道(PCH)等。消息5-23可對這些字段進行取舍?？刂谱侄味x了幀的類型、消息

第三層網(wǎng)絡(luò)層地址段控制字段地址段控制字段長度指示段信息段填充段邏輯信道物理幀523物理幀

第一層物理層

5-9(命令或響59信令的傳輸方式分為兩類：一類是采用無證實()信息傳輸方式，另一類是有證實(應(yīng)答)采用無證實信息傳輸方式時，僅采用UI幀，傳輸協(xié)在采用有證實信息傳送方式中，幀的交換過程分為。為了規(guī)范不同層次實體(或功能模塊)及相同層次對等實體之間的信息交流，ISO定義了它們之間的會話語言，稱為原語(PRIMITIVE)。它分為四類：請求應(yīng)(RESPONSE——RES)和證實(CONFIRM——CON。原語的基本格式是：屬名-類型-參數(shù)。每一種原語不原語 例如，物理層和鏈路層之間的原語：隨機接入原語(PH-RA)表示移動臺發(fā)送的接入請求及收到的應(yīng)答(PH-RA-REQ，PH-RA-CON)以及隨機接入請求到達基和接收數(shù)據(jù)(PH-DATA-IND)。物理建立原語(PH-CONNECT和表示物理層連接已經(jīng)建立原語(PH-又如，鏈路層與第三層之間的原語：用于無證實消息傳輸?shù)脑Z(DL-UNITDATA-REQ/IND)，用于有證實消息輸鏈路建立/暫停/恢復(fù)/終止的原語(DL-ESTABLISH- REQ/CON,DL-RELEASE-REQ/CON), 用于隨機接入的原當然還有鏈路層和第三層管理層之間的原語(MDL-ERROR-IND,MDL-RELEASE-REQ)，無線資源管理層與物理層之間的原語(MPH-INFORMATION-REQ/IND/CON) 等等 交換機到用戶之間的信令（如D信道協(xié)議）

24位（NO.7國際IN0：14國內(nèi)NA0：24位編碼。PSTN、MSC、HLR（中國電信、移動 常用的網(wǎng)絡(luò)信令就是7號信令，它主要用于交換機之間、75-24所示。它包括MTP 高低

SS7

ISDN-MTP層MTP層MTP層MTPMTP層圖5- 消息傳遞部分(MTP)提供一個無連接（無連接是指消息(分組)在網(wǎng)絡(luò)中完全“自由”地運行，可能會通過不同的路徑到達目的地。）的消息傳輸系統(tǒng)。它可以使信令信息網(wǎng)絡(luò)到達其目的地。MTP中的功能允許

123 信令連接控制部分 即28=256個 Application 作為TCAP的應(yīng)用，在MAP中實現(xiàn)的信令協(xié)議有IS-41GSM應(yīng)用等。7525鏈

A

鏈路(

5257

7號信令網(wǎng)絡(luò)是與現(xiàn)在PSTN平行的一個獨立網(wǎng)絡(luò)。它由三個部分組成：信令點(SP)(STP)點(SP)是發(fā)出信令和接收信令的設(shè)備，它SSP是交換機，它們由SS7鏈路互SCP包括提供增強型業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫，SCP接收SSP的查詢，并返回所需的信息給SSP。在移動通信中SCP可包括一個HLR或STP是在網(wǎng)絡(luò)交換機和數(shù)據(jù)庫之間中轉(zhuǎn)SS7消息的交換機。STP根據(jù)SS7消息的地址域，將消息送到正確的輸出鏈。為在SS7信令網(wǎng)絡(luò)中共有六種類型的信令鏈路，圖5-25中僅給出A鏈路 Link)和D鏈路(DiagonalLink)為了說明信令的作用和工作過程，下面以固定用戶呼526所示。圖5-26由信令網(wǎng)絡(luò)和 絡(luò)由三個交換機(端局交換機、匯接局交換機和移動交換機)、兩個終端( 的鏈路)、ISDN線路(固定 機到端局交換機采用接入信令，移動鏈路也采用接入

建立

局

5

建立建立警示5-(警示

叫叫B拆線

釋放

拆線

)))L新的頻率越低，但每次呼叫尋呼的數(shù)當前正在進行的移動臺與之間的通信鏈路從當前轉(zhuǎn)移到另一個的過程，或從當前扇區(qū)轉(zhuǎn)移ALT（AutomaticLinkTransfer）。越區(qū)切換通常發(fā)生在移動臺從一個覆蓋的小區(qū)進入到另一個覆蓋的小區(qū)的情況下，為了保持通信的連續(xù)性，將移動臺與當前之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動臺與新之間的鏈路 通話中，不斷對移動臺的通話信道進行監(jiān)測。當移動臺逐漸接近該無線小區(qū)的邊緣時，可檢測到接收電平交換控制中心判定接收電平最高的為移