移动通信理论与实战移动通信组网技术

1、课程内容课程内容 移动通信网概述移动通信网概述 区域覆盖与频率复用 多址接入技术 无线资源管理 移动性管理 通信网的构成通信网的构成 n支撑网支撑网 使业务网正常运行、增强网络功能、提高全网服务质量以使业务网正常运行、增强网络功能、提高全网服务质量以 满足用户要求的网络。在各支撑网中传送相应的控制、监满足用户要求的网络。在各支撑网中传送相应的控制、监 测信号。测信号。 信令网：实现网络节点间信令的传输和转接。信令网：实现网络节点间信令的传输和转接。 同步网：实现数字交换局与传输设备之间的信号时钟同步同步网：实现数字交换局与传输设备之间的信号时钟同步 管理网：为提高全网质量和充分利用网络设备而设

2、置的；管理网：为提高全网质量和充分利用网络设备而设置的； 通信网的构成通信网的构成 n业务网业务网 用户信息网，向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、用户信息网，向用户提供诸如电话、电报、传真、数据、 图像等各种电信业务的网络。图像等各种电信业务的网络。 用户设备域用户设备域 接入网域接入网域 核心网域核心网域 用户接入网用户接入网 n将电信业务透明的传输到用户将电信业务透明的传输到用户 用户通过接入网的传输，可灵活用户通过接入网的传输，可灵活 的接入到不同的电信业务节点的接入到不同的电信业务节点 n有线接入网有线接入网 铜线接入，光纤接入铜线接入，光纤接入 n无线接入网无线接入网 利用卫星、

3、微波、超短波等传输利用卫星、微波、超短波等传输 手段向用户提供各种电信业务的手段向用户提供各种电信业务的 接入系统。接入系统。 无线接入系统 LTE网络结构网络结构 移动业务分组化，网络结构IP化 课程内容课程内容 移动通信网概述 区域覆盖与频率复用区域覆盖与频率复用 多址接入技术 无线资源管理 移动性管理 通信网络规划通信网络规划 n目的目的 提高频谱的利用率和系统灵活性提高频谱的利用率和系统灵活性 n网规的主要问题：网规的主要问题： 频率资源的管理和有效利用问题；频率资源的管理和有效利用问题； 网络的控制问题；网络的控制问题； 区域覆盖问题；区域覆盖问题； n大区制大区制VS. 小区制小区

4、制 蜂窝系统的频率复用技术，节省了频带资源，提高了蜂窝系统的频率复用技术，节省了频带资源，提高了 系统容量，但也随之带来了新的问题：系统复杂、越区系统容量，但也随之带来了新的问题：系统复杂、越区 切换、漫游、位置登记、更新和管理及系统鉴权等；切换、漫游、位置登记、更新和管理及系统鉴权等； 蜂窝网的区域覆盖蜂窝网的区域覆盖 n服务区类型服务区类型 选择六边形作为简化模型，可用最小的小区数覆盖整个地理选择六边形作为简化模型，可用最小的小区数覆盖整个地理 区域，且六边形最接近于全向的基站天线和自由空间传播的区域，且六边形最接近于全向的基站天线和自由空间传播的 全向辐射模式全向辐射模式 面状服务区面状

5、服务区带状服务区带状服务区 n蜂窝分类蜂窝分类 蜂窝网的区域覆盖蜂窝网的区域覆盖 小区类型小区类型宏蜂窝宏蜂窝微蜂窝微蜂窝皮蜂窝皮蜂窝 小区半径135 km30300 m1030 m 天线功率在10 W以上一般在1 W以下几十毫瓦左右 终端速率500 km/h100 km/h10 km/h 天线安装铁塔或屋顶上建筑物墙上或天花顶建筑物内业务集中区 运行环境乡村、郊区市区室内 分层蜂窝组网分层蜂窝组网 在实际设在实际设计中，微蜂窝、皮蜂窝作为无线覆盖的补充，一般用于计中，微蜂窝、皮蜂窝作为无线覆盖的补充，一般用于 宏蜂窝覆盖不到又有较大话务量的地点，如地下会议室、娱乐室、地宏蜂窝覆盖不到又有较大

6、话务量的地点，如地下会议室、娱乐室、地 铁、隧道等。而在话务量很高的商业街道等地则可采用多层网形式进铁、隧道等。而在话务量很高的商业街道等地则可采用多层网形式进 行连续覆盖行连续覆盖。 小区制（蜂窝通信）小区制（蜂窝通信） n激励方式激励方式 蜂窝的激励 中心激励中心激励全向站全向站顶点激励顶点激励定向站定向站 蜂窝网络规划的问题蜂窝网络规划的问题 n选择频率复用方式选择频率复用方式 n物理部署和无线覆盖模型；物理部署和无线覆盖模型； n解决网络增长计划；解决网络增长计划； n分析容量、小区尺寸和基础结构成本间的关系；分析容量、小区尺寸和基础结构成本间的关系； 组网频率规划组网频率规划 n目标

7、：目标： 在保证通信质量的前提下，如何尽可能的提高频谱利用在保证通信质量的前提下，如何尽可能的提高频谱利用 率，让更多的用户接入；率，让更多的用户接入； n方式：方式： 异频组网；异频组网； 同频组网；同频组网； 组网频率规划组网频率规划 n异频组网异频组网 GSM系统或者话务量不大的地区；系统或者话务量不大的地区； 同一基站的不同小区采用不同的频率，同一基站的控同一基站的不同小区采用不同的频率，同一基站的控 制信道和业务信道全部异频，但不同基站的小区间存制信道和业务信道全部异频，但不同基站的小区间存 在着同频配置在着同频配置 频率复用因子：表示一个频率频率复用因子：表示一个频率 复用簇内频点

8、的数目；复用簇内频点的数目； GSM复用因子：复用因子：47 异频组网异频组网 n频道指配时需注意以下问题：频道指配时需注意以下问题： 在同一频道组中不能有相邻序号的频道，以避免邻道干扰。在同一频道组中不能有相邻序号的频道，以避免邻道干扰。 相邻序号的频道不能指配给相邻小区或相邻扇区。相邻序号的频道不能指配给相邻小区或相邻扇区。 应根据移动通信设备抗邻道干扰能力来设定相邻频道的最小应根据移动通信设备抗邻道干扰能力来设定相邻频道的最小 频率及空间间隔。频率及空间间隔。 按照规定的射频保护比建立频率复用的频道指配图案。按照规定的射频保护比建立频率复用的频道指配图案。 频率参数、远期规划、新规划的网

9、和重叠网频率指配的协调频率参数、远期规划、新规划的网和重叠网频率指配的协调 一致。一致。 组网频率规划组网频率规划 n同频组网同频组网 第三代、第四代移动通信系统普遍采用；第三代、第四代移动通信系统普遍采用； 所有小区中全部使用同一频点，包括控制信道和业务所有小区中全部使用同一频点，包括控制信道和业务 信道信道； 缺点：缺点： 同频干扰，需要信号同频干扰，需要信号 处理技术抗干扰；处理技术抗干扰； LTE中的中的FFR & SFR 组网频率规划组网频率规划 n部分频率复用（部分频率复用（Fractional Frequency Reuse） 一般来说，小区边缘比小区中心的基站会受到更大的小一般

10、来说，小区边缘比小区中心的基站会受到更大的小 区间干扰区间干扰； 允许小区中心的用户自由使用所有频率资源；对小区边允许小区中心的用户自由使用所有频率资源；对小区边 缘用户只允许按照频率复用规则使用一部分频率资源缘用户只允许按照频率复用规则使用一部分频率资源 组网频率规划组网频率规划 n软频率复用（软频率复用（Soft Frequency Reuse） 组网频率规划组网频率规划 n软频率复用（软频率复用（Soft Frequency Reuse） 小区中的频带被分成小区中的频带被分成N部分，其中，一部分作为主载部分，其中，一部分作为主载 波，剩余的作为副载波。一般来说，主载波的功率波，剩余的作为

11、副载波。一般来说，主载波的功率 门限高于副载波；门限高于副载波； 相邻小区的主载波不重叠；相邻小区的主载波不重叠； 主载波在整个小区中使用，而副载波仅适用于小区主载波在整个小区中使用，而副载波仅适用于小区 内；内； 通过变换主载波与副载波的功率门限的比值以充分通过变换主载波与副载波的功率门限的比值以充分 考虑到小区中心和小区边缘的用户分布情况。考虑到小区中心和小区边缘的用户分布情况。 课程内容课程内容 移动通信网概述 区域覆盖与频率复用 多址接入技术多址接入技术 无线资源管理 移动性管理 什么是多址接入？什么是多址接入？ 囡囡，最囡囡，最 近还好不近还好不 ？ 老板，好消老板，好消 息，合同搞

12、息，合同搞 定啦！定啦！ My god! 这么多人打电 话，我知道谁 是谁啊？ 晚上有空没啊？晚上有空没啊？ 一起看球去？一起看球去？ 什么是多址接入？什么是多址接入？ n实现不同地点、不同用户接入网络的技术实现不同地点、不同用户接入网络的技术 频分多址频分多址 频道划分频道划分 频带独享频带独享 时间共享时间共享 FDMA 无线信道 地址(f,t,c,s) TDMA 时分多址时分多址 时隙划分时隙划分 时隙独享时隙独享 频率共享频率共享 码分多址码分多址 码型划分码型划分 频率共享频率共享 时间共享时间共享 CDMA 空分多址空分多址 空间角度划分空间角度划分 时时/频频/码共享码共享 SD

13、MA 频分多址接入频分多址接入(FDMA) n基本概念：每个用户占用一个频道基本概念：每个用户占用一个频道 n用户地址：频道号用户地址：频道号 nFDMA优点：优点： 技术成熟、稳定；技术成熟、稳定；比较简单、容易实现；比较简单、容易实现； nFDMA缺点：缺点： 频谱利用率低、容量小、越区切换较复杂、容易产生掉话、频谱利用率低、容量小、越区切换较复杂、容易产生掉话、 基站设备庞大、功率损耗大等；基站设备庞大、功率损耗大等； 用用 户户 1 用用 户户 2 f f1 f2 . 时分多址接入时分多址接入(TDMA) n基本概念：基于时间分割信道基本概念：基于时间分割信道 n用户地址：时隙用户地址

14、：时隙 时分多址时分多址TDMA将时间分割成周期性的将时间分割成周期性的帧帧，每一帧再分割，每一帧再分割 成若干个成若干个时隙时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据（无论帧或时隙都是互不重叠的），然后根据 一定的时隙分配原则，使每个用户只能在指定的时隙内向基一定的时隙分配原则，使每个用户只能在指定的时隙内向基 站发送信号。站发送信号。 时分多址接入时分多址接入(TDMA) GSM 系统下行工作原理系统下行工作原理 关键：关键： 定时、同步！定时、同步！ TDMATDMA的系统定时的系统定时 TDMATDMA系统突发定时关系系统突发定时关系 移动台的移动性导致各移动台到基站的距离不同，因此

15、发送信移动台的移动性导致各移动台到基站的距离不同，因此发送信 号的延时也不相同。导致基站接收的信号相互交叠、干扰号的延时也不相同。导致基站接收的信号相互交叠、干扰 解决办法：用户提前发送解决办法：用户提前发送 重要问题：系统定时，保护时间和定时提前量重要问题：系统定时，保护时间和定时提前量 TDMATDMA的系统定时的系统定时 系统定时：系统定时： 全网同步，切换全网同步，切换 位位/ /时隙时隙/ /帧帧/ /复帧同步复帧同步 定时保护时间定时保护时间 Guard PeriodsGuard Periods 根据基站覆盖小区的半径和电波传播时延确定根据基站覆盖小区的半径和电波传播时延确定 时分

16、多址接入时分多址接入(TDMA) nTDMA系统特点系统特点 基站只用一部发射机，复杂度降低，互调干扰小。基站只用一部发射机，复杂度降低，互调干扰小。 TDMA系统不存在频率分配问题，更容易实现时隙的动系统不存在频率分配问题，更容易实现时隙的动 态分配。如果采用语音检测技术，实现有语音时分配时态分配。如果采用语音检测技术，实现有语音时分配时 隙，无语音时不分配时隙，还有利于系统容量的提高。隙，无语音时不分配时隙，还有利于系统容量的提高。 越区切换简单。因为移动台只在指定的时隙接收基站发越区切换简单。因为移动台只在指定的时隙接收基站发 给它的信息，因此在一帧的其他时隙中，可以测量其他给它的信息，

17、因此在一帧的其他时隙中，可以测量其他 基站发送的信号强度，或检测网络系统发送的广播信息基站发送的信号强度，或检测网络系统发送的广播信息 和控制信息，对于加强通信网络的控制功能和保证移动和控制信息，对于加强通信网络的控制功能和保证移动 台的越区切换都是有利的。台的越区切换都是有利的。 系统需要精确的定时和同步。系统需要精确的定时和同步。 GSM（FDMA+TDMA） 频率上：890915MHz，f=200kHz 时间上：4.6ms一帧分为八个时分复用的信道 码分多址接入码分多址接入 (CDMA) n基于基于码型结构码型结构分割信道，频率时间共享分割信道，频率时间共享 t f C1 C2 C3 用

18、户1用户2 “码码”应该如何选择呢？应该如何选择呢？ 码分多址接入码分多址接入 (CDMA) S1 S2 空口叠加空口叠加 解扩解扩 N S 关键：关键： 相互正交的扩频码相互正交的扩频码 扩频扩频 CDMA移动通信系统具有的特性移动通信系统具有的特性 n多址干扰多址干扰 CDMA技术采用相互正交的伪随机码区分用户。接收机解调时，技术采用相互正交的伪随机码区分用户。接收机解调时， 其余使用不同码型的信号的存在相当于在信道中引入了噪声或其余使用不同码型的信号的存在相当于在信道中引入了噪声或 干扰，成为多址干扰干扰，成为多址干扰MAI。 随着同时接入系统用户数目的增加，多址干扰的影响也会逐渐随着同

19、时接入系统用户数目的增加，多址干扰的影响也会逐渐 严重起来严重起来干扰受限的系统干扰受限的系统 CDMA移动通信系统具有的特性移动通信系统具有的特性 远近效应远近效应 原理：电磁波沿地面传输的路损近似与传播距离的四次方成比例。原理：电磁波沿地面传输的路损近似与传播距离的四次方成比例。 现象：由于现象：由于CDMA是同频接收系统，当以相同的功率发射时，是同频接收系统，当以相同的功率发射时，较较 远距离终端的弱信号淹没在较近终端的强信号中远距离终端的弱信号淹没在较近终端的强信号中，从而使得部分，从而使得部分 终端无法正常工作。终端无法正常工作。 克服： 功率控制！ 信号好好哦，嘻嘻信号好好哦，嘻嘻

20、 信号一般，咕信号一般，咕 信号太差了吧，崩溃信号太差了吧，崩溃 CDMA移动通信系统具有的特性移动通信系统具有的特性 nCDMA系统软容量系统软容量 lCDMA是干扰受限系统，是干扰受限系统，在指定的干扰电平下，即使用户数已达在指定的干扰电平下，即使用户数已达 到限定数目，也允许增加个别用户到限定数目，也允许增加个别用户，其影响是造成语音质量下降，其影响是造成语音质量下降， 可有效的减少呼损。可有效的减少呼损。 l当网络中所有小区的业务强度相当时，各小区具有相同的容量；当网络中所有小区的业务强度相当时，各小区具有相同的容量； l当邻小区的用户数较少，业务强度较低时，对本小区的干扰也就当邻小区

21、的用户数较少，业务强度较低时，对本小区的干扰也就 较小，本小区可容纳更多的用户，即具有更大的容量。较小，本小区可容纳更多的用户，即具有更大的容量。 CDMA移动通信系统具有的特性移动通信系统具有的特性 n呼吸效应呼吸效应 CDMA是个是个干扰受限干扰受限的系统；的系统； 用户数增多用户数增多干扰增大干扰增大小区半径收缩（吸）；小区半径收缩（吸）； 用户数减少用户数减少干扰变小干扰变小小区半径增大（呼）；小区半径增大（呼）； 小区覆盖是动态的； CDMA移动通信系统具有的特性移动通信系统具有的特性 n呼吸效应呼吸效应 CDMA系统中，系统中，小区的容量和覆盖与系统干扰小区的容量和覆盖与系统干扰有

22、密切的关有密切的关 系。系。 当小区内用户数量增长，也即小区容量增大时，小区基站当小区内用户数量增长，也即小区容量增大时，小区基站 处接收到的干扰也随之增大，这就意味着小区边缘的一些处接收到的干扰也随之增大，这就意味着小区边缘的一些 用户即使在最大发射功率的情况下也无法保证自身与基站用户即使在最大发射功率的情况下也无法保证自身与基站 之间连接的服务质量的等级要求，于是这些用户便会被切之间连接的服务质量的等级要求，于是这些用户便会被切 换到相邻小区，也即原小区的覆盖范围相对减小了。换到相邻小区，也即原小区的覆盖范围相对减小了。 反之，当小区内用户数目减小，也即小区容量降低时，系反之，当小区内用户

23、数目减小，也即小区容量降低时，系 统业务强度的降低使得基站接收的干扰功率水平下降，各统业务强度的降低使得基站接收的干扰功率水平下降，各 终端可以发射更小的功率来维持与基站的连接，结果导致终端可以发射更小的功率来维持与基站的连接，结果导致 在小区内可容忍的最大路径损耗增大，等效为小区扩张。在小区内可容忍的最大路径损耗增大，等效为小区扩张。 空分多址接入（空分多址接入（SDMA） n基本概念：依靠智能天线的波束空间分割，支持不同用户的基本概念：依靠智能天线的波束空间分割，支持不同用户的 同时通信同时通信 SDMA SDMA通常都不是独立使用的，而与其它多址方式结合，也即对通常都不是独立使用的，而与

24、其它多址方式结合，也即对 于处于同一空间波束内的不同用户再用这些多址方式加以区分。于处于同一空间波束内的不同用户再用这些多址方式加以区分。 混合多址接入混合多址接入 nTD-SCDMA：CDMA+FDMA+TDMA Frequency Time Power density (CDMA codes) 1.6 MHz 0 : 15 TS0 2. Carrier (optional) 3. Carrier (optional) TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 DL DL DL DL UL UL UL 5 ms DwPTS UpPTS GP DL 混合多址接入混合多址接入 nLTE：O

25、FDMA+TDMA 课程内容课程内容 移动通信网概述 区域覆盖与频率复用 多址接入技术 无线资源管理无线资源管理 移动性管理 无线资源管理无线资源管理 n RRM：Radio Resource Management 通过一定的策略和手段进行管理、控制和调度，在满通过一定的策略和手段进行管理、控制和调度，在满 足服务质量的要求下，尽可能的充分利用有限的无线足服务质量的要求下，尽可能的充分利用有限的无线 网络资源，确保到达规划的覆盖区域，尽可能的提高网络资源，确保到达规划的覆盖区域，尽可能的提高 业务容量和资源利用率。业务容量和资源利用率。 无线资源管理无线资源管理 n信号信号(f,t,c,s)

26、频率资源：信道所占用的频段（载频）；频率资源：信道所占用的频段（载频）； 时间资源：用户业务所占用的时隙；时间资源：用户业务所占用的时隙； 码资源：系统中用于区分小区信道和用户的扩频码或码资源：系统中用于区分小区信道和用户的扩频码或 扰码等；扰码等； 功率资源：功率资源：CDMACDMA系统中利用功率控制来动态分配功系统中利用功率控制来动态分配功 率，克服码间串扰；率，克服码间串扰； 空间资源：采用智能天线或空间资源：采用智能天线或MIMOMIMO技术后，对用户及技术后，对用户及 用户群的位置跟踪及空间分集和复用；用户群的位置跟踪及空间分集和复用； 不同的多址接入技术的选取，使得小区内、小区间

27、的干扰有差异， 将造成RRM管理上的不同，例如资源的计算、干扰的门限等等； 无线资源管理无线资源管理RRM nRRM的功能模块分为：的功能模块分为： 接纳控制接纳控制 决定是否接入网络；决定是否接入网络； 负载控制负载控制 调整小区的业务状况、用户数目；调整小区的业务状况、用户数目； 信道分配信道分配 决定物理信道的分配；决定物理信道的分配； 功率控制功率控制 减少干扰，节省功率，增大容量；减少干扰，节省功率，增大容量； 切换控制切换控制 完成用户的越区切换；完成用户的越区切换； 分组调度分组调度 调整系统吞吐量，提高资源利用率；调整系统吞吐量，提高资源利用率； 不同设备厂商之间的功能模块划分

28、会稍有差异； 算法功能相对独立，但需要共同配合才能有效的完 成对无线资源的管理和调度； 无线资源管理无线资源管理 3G以后以后 LTE中各网元功能划分中各网元功能划分 大都由接入网 域的管理控制 网元实现； 接纳控制接纳控制 n系统对用户终端系统对用户终端/某种业务的接入某种业务的接入 终端终端UE的初始入网、无线承载建立；的初始入网、无线承载建立； 终端终端UE发生越区切换；发生越区切换； 处于连接模式的处于连接模式的UE需要增加业务；需要增加业务； 接纳控制接纳控制 n接纳控制模块通常位于接入层网元（接纳控制模块通常位于接入层网元（2G的的BSC、3G的的RNC、4G的的 eNodeB）中

29、，它利用接纳控制算法，根据网络的负载情况、资源）中，它利用接纳控制算法，根据网络的负载情况、资源 使用情况、服务用户使用情况、服务用户QoS等级及新接入用户的优先级和等级及新接入用户的优先级和QoS等级等等级等 参数综合进行判断，只有上下行都允许接入才能够入网。参数综合进行判断，只有上下行都允许接入才能够入网。 无线资源管理无线资源管理RRM nRRM的功能模块分为：的功能模块分为： 接纳控制接纳控制 决定是否接入网络；决定是否接入网络； 信道分配信道分配 决定物理信道的分配；决定物理信道的分配； 负载控制负载控制 调整小区的业务状况、用户数目；调整小区的业务状况、用户数目； 功率控制功率控制

30、 减少干扰，节省功率，增大容量；减少干扰，节省功率，增大容量； 切换控制切换控制 完成用户的越区切换；完成用户的越区切换； 分组调度分组调度 调整系统吞吐量，提高资源利用率；调整系统吞吐量，提高资源利用率； 不同设备厂商之间的功能模块划分会稍有差异； 算法功能相对独立，但需要共同配合才能有效的完 成对无线资源的管理和调度； 负载控制负载控制 n负载控制：确保移动通信系统不过载负载控制：确保移动通信系统不过载 负载控制负载控制 n系统内系统内/系统间负载均衡系统间负载均衡 无线资源管理无线资源管理RRM nRRM的功能模块分为：的功能模块分为： 接纳控制接纳控制 决定是否接入网络；决定是否接入网

31、络； 信道分配信道分配 决定物理信道的分配；决定物理信道的分配； 负载控制负载控制 调整小区的业务状况、用户数目；调整小区的业务状况、用户数目； 功率控制功率控制 减少干扰，节省功率，增大容量；减少干扰，节省功率，增大容量； 切换控制切换控制 完成用户的越区切换；完成用户的越区切换； 分组调度分组调度 调整系统吞吐量，提高资源利用率；调整系统吞吐量，提高资源利用率； 不同设备厂商之间的功能模块划分会稍有差异； 算法功能相对独立，但需要共同配合才能有效的完 成对无线资源的管理和调度； 信道分配技术信道分配技术 n信道信道传递信息的通道。传递信息的通道。 n信道是由信道是由(f,t,c,s)的组合

32、唯一确定；的组合唯一确定； n信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中，信道分配指在采用信道复用技术的小区制蜂窝移动系统中， 在多信道共用的情况下，以最有效的频谱利用方式为每个在多信道共用的情况下，以最有效的频谱利用方式为每个 小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道；小区的通信设备提供尽可能多的可使用信道； n衡量指标：信道资源利用率；呼叫阻塞率；切换失败率；衡量指标：信道资源利用率；呼叫阻塞率；切换失败率； 数据用户排队长度等；数据用户排队长度等； n无线资源管理的实体无线资源管理的实体BSC/RNC/eNodeB n信道分割方式信道分割方式 固定信道分配（固定信道分配（FCA）

33、动态信道分配（动态信道分配（DCA） 混合信道分配（混合信道分配（HCA） 信道分配技术信道分配技术 1 固定信道 分配 FCA 2 动态信道 分配 DCA 3 混合信道 分配 HCA 固定信道分配固定信道分配(FCA) nFCA指根据预先估计的覆盖区域内的业务负荷将信指根据预先估计的覆盖区域内的业务负荷将信 道资源分给若干小区，相同的信道集合在间隔一道资源分给若干小区，相同的信道集合在间隔一 定距离的小区内可以再次得到利用。定距离的小区内可以再次得到利用。 n配置方案要求满足一定的信号质量；配置方案要求满足一定的信号质量； n优点：实现简单；优点：实现简单； n缺点：频率利用率低，不能很好的

34、根据网络中的缺点：频率利用率低，不能很好的根据网络中的 负载变化及时的改变网络中的信道规划；负载变化及时的改变网络中的信道规划； n为了组网规范，常在网络规划开局时频率规划时为了组网规范，常在网络规划开局时频率规划时 使用固定信道分配策略使用固定信道分配策略 nFDD系统要求上下行的对称频率分配，因此通常采系统要求上下行的对称频率分配，因此通常采 用用FCA分配信道分配信道 动态信道分配动态信道分配(DCA) n采用采用DCA的系统中，的系统中，信道资源不固定的属于某一小信道资源不固定的属于某一小 区，所有信道被集中分配。区，所有信道被集中分配。DCA根据小区的业务负根据小区的业务负 荷，通过

35、信道的通信质量、使用率等因素选择最荷，通过信道的通信质量、使用率等因素选择最 佳的信道，动态的分配给接入的业务佳的信道，动态的分配给接入的业务。 n优点：极好的业务自适应性和高灵活度；优点：极好的业务自适应性和高灵活度； n缺点：计算和控制复杂度高，当系统负荷很高的缺点：计算和控制复杂度高，当系统负荷很高的 时候，时候，DCA的效率不如的效率不如FCA。 nTD-SCDMA、LTE系统采用系统采用DCA完成信道分配；完成信道分配； 3G下下 DCA的分类的分类 n慢速慢速DCA： 初始资源分配，完成呼叫接入控制，将资源分配到小初始资源分配，完成呼叫接入控制，将资源分配到小 区区，根据小区业务情

36、况，确定频点和时隙的分配；，根据小区业务情况，确定频点和时隙的分配； n快速快速DCA ： 根据对专用业务信道或共享业务信道通信质量监测的根据对专用业务信道或共享业务信道通信质量监测的 结果，结果，自适应地对资源单元（自适应地对资源单元（RU，即码道或时隙）进，即码道或时隙）进 行调配和切换行调配和切换，以保证业务质量。快速，以保证业务质量。快速DCA分为以下几分为以下几 类：类： 频域频域DCA 时域时域DCA 码域码域DCA 空域空域DCA 动态信道分配动态信道分配 DCA的过程的过程 n信信 道道 调调 整整 过过 程程 DCA的过程的过程 n资源整合过程资源整合过程 通过信道调整或压缩

37、低优先级业务占用的信道等手段把通过信道调整或压缩低优先级业务占用的信道等手段把 可用的资源单元尽量集中到一个时隙，目的是提高资源可用的资源单元尽量集中到一个时隙，目的是提高资源 利用率、业务接入成功率和切换成功率。利用率、业务接入成功率和切换成功率。 整合后 空闲单元业务单元 被整合单元 时隙 信 道 混合信道分配混合信道分配HCA nFCA+DCA n全部信道被分为固定和动态两个集合。固定集中包含的全部信道被分为固定和动态两个集合。固定集中包含的 信道将按信道将按FCA算法分配给各个小区，动态集合里的信道算法分配给各个小区，动态集合里的信道 可以灵活的分配给系统中的所有用户。可以灵活的分配给

38、系统中的所有用户。 n固定和动态集合中的所有信道都被占用时才出现呼叫阻固定和动态集合中的所有信道都被占用时才出现呼叫阻 塞；塞； n支持信道重排支持信道重排，当固定信道空闲时，可将通话中的用户，当固定信道空闲时，可将通话中的用户 由动态信道调换到固定信道，则在重负荷的情况下可以由动态信道调换到固定信道，则在重负荷的情况下可以 提高系统效率。提高系统效率。 无线资源管理无线资源管理RRM nRRM的功能模块分为：的功能模块分为： 接纳控制接纳控制 决定是否接入网络；决定是否接入网络； 信道分配信道分配 决定物理信道的分配；决定物理信道的分配； 负载控制负载控制 调整小区的业务状况、用户数目；调整

39、小区的业务状况、用户数目； 功率控制功率控制 减少干扰，节省功率，增大容量；减少干扰，节省功率，增大容量； 切换控制切换控制 完成用户的越区切换；完成用户的越区切换； 分组调度分组调度 调整系统吞吐量，提高资源利用率；调整系统吞吐量，提高资源利用率； 不同设备厂商之间的功能模块划分会稍有差异； 算法功能相对独立，但需要共同配合才能有效的完 成对无线资源的管理和调度； 分组调度分组调度 n主要针对数据业务主要针对数据业务 充分利用信道特性，提高系统容量；充分利用信道特性，提高系统容量； 发挥业务的发挥业务的QoS要求不同；要求不同； 快速调度算法快速调度算法 基于时间的轮循方式基于时间的轮循方式

40、 基于流量的轮循方式基于流量的轮循方式 最大最大C/I方式方式 部分公平方式部分公平方式 每个用户被顺序的服务，得到同样的平每个用户被顺序的服务，得到同样的平 均分配时间，但每个用户由于所处环境均分配时间，但每个用户由于所处环境 的不同，得到的流量并不一致的不同，得到的流量并不一致 每个用户不管其所处环境的差异，按照每个用户不管其所处环境的差异，按照 一定的顺序进行服务，保证每个用户得一定的顺序进行服务，保证每个用户得 到的流量相同到的流量相同 系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征，系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征， 依据无线信道依据无线信道C/I的大小顺序，确定给每的大小顺序，确定给每 个用

41、户的优先权，保证每一时刻服务的个用户的优先权，保证每一时刻服务的 用户获得的用户获得的C/I都是最大的都是最大的 综合了以上几种调度方式，既照顾到大综合了以上几种调度方式，既照顾到大 部分用户的满意度，也能从一定程度上部分用户的满意度，也能从一定程度上 保证比较高的系统吞吐量，是一种实用保证比较高的系统吞吐量，是一种实用 的调度方法的调度方法 4G下的资源调度下的资源调度 n物理资源块物理资源块PRBPRB是是LTELTE系统中调度用户的最小单位系统中调度用户的最小单位 无线资源管理无线资源管理RRM nRRM的功能模块分为：的功能模块分为： 接纳控制接纳控制 决定是否接入网络；决定是否接入网

42、络； 信道分配信道分配 决定物理信道的分配；决定物理信道的分配； 负载控制负载控制 调整小区的业务状况、用户数目；调整小区的业务状况、用户数目； 功率控制功率控制 减少干扰，节省功率，增大容量；减少干扰，节省功率，增大容量； 切换控制切换控制 完成用户的越区切换；完成用户的越区切换； 分组调度分组调度 调整系统吞吐量，提高资源利用率；调整系统吞吐量，提高资源利用率； 不同设备厂商之间的功能模块划分会稍有差异； 算法功能相对独立，但需要共同配合才能有效的完成对 无线资源的管理和调度； 功率控制功率控制 n上行功控上行功控 VS. 下行功控下行功控 上行功控上行功控 控制终端控制终端UE的发射功率

43、，使得在基站侧的每个手机的信号的发射功率，使得在基站侧的每个手机的信号 功率一样或者信干比功率一样或者信干比SIR相同相同 LTE系统中，上行功率控制在弥补信道路径损耗的同时，还可以系统中，上行功率控制在弥补信道路径损耗的同时，还可以 有效的抑制小区间干扰。有效的抑制小区间干扰。 下行功控下行功控 控制基站的发射功率，基站控制基站的发射功率，基站将将根据接收到的每个用户设备参考根据接收到的每个用户设备参考 导频信号的强弱，重新导频信号的强弱，重新分配分配基站侧每个用户发射功率。基站侧每个用户发射功率。 功率控制功率控制 n开环开环功控功控 VS. 闭环闭环功控功控 开环功控开环功控 开环功控通

44、常是指在移动终端开环功控通常是指在移动终端UE初始接入网络时，根据所接收初始接入网络时，根据所接收 到的下行广播信号的路径损耗，对信道质量进行估计，确定上到的下行广播信号的路径损耗，对信道质量进行估计，确定上 行同步或随机接入的初始发射功率。行同步或随机接入的初始发射功率。 开环功控不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量得到的信开环功控不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量得到的信 息息，利用信道对称性，利用信道对称性，对发射功率进行控制对发射功率进行控制； 闭环闭环功控功控 发射发射端端在终端在终端-基站基站-终端间建立一个反馈回路来实现精确的功终端间建立一个反馈回路来实现精确的功 率率控制

45、控制； 课程内容课程内容 移动通信网概述 区域覆盖与频率复用 多址接入技术 无线资源管理 移动性管理移动性管理 移动性管理移动性管理 n移动性管理是对移动终端位置信息、安全性及业务连续性移动性管理是对移动终端位置信息、安全性及业务连续性 方面的管理，力求终端与网络的联接状态达到最佳，进而方面的管理，力求终端与网络的联接状态达到最佳，进而 为各种网络服务的应用提供保证。为各种网络服务的应用提供保证。 n位置管理位置管理空闲下的移动性空闲下的移动性 n切换管理切换管理连接下的移动性连接下的移动性 位置标识与编址规划位置标识与编址规划 n蜂窝移动系统蜂窝移动系统PLMN服务区域划分服务区域划分 划区

46、的目的：方便网络进行位置跟踪和定位；划区的目的：方便网络进行位置跟踪和定位； 网管系统中的网管系统中的LAC设置设置 终端终端UE编址规划编址规划 nIMEI(International Mobile Equipment Identity) 国际移动台设备识别码，唯一的识别一个移动台设国际移动台设备识别码，唯一的识别一个移动台设 备的号码，可用于监控被窃或无效的移动设备。备的号码，可用于监控被窃或无效的移动设备。 n“* *#06#” nTAC(6位位)：机型；：机型； nFAC(2位位)：产地；：产地； nSNR(6位位)：生产顺序号：生产顺序号 nSP(1位位)：检验码：检验码 终端终端U

47、E编址规划编址规划 nMSISDN移动台移动台ISDN号码号码 手机用户平常拨叫的移动号码手机用户平常拨叫的移动号码 86 13X H0H1H2H3 ABCD CC： 国家码 NDC： 国内目的码 HLR标识码 SN： 用户号码 终端终端UE编址规划编址规划 nIMSI(International Mobile SubscriberIdentification Number) 是区别移动用户的标志，储存在是区别移动用户的标志，储存在SIM卡和卡和VLR中，可用于区中，可用于区 别移动用户的有效信息。别移动用户的有效信息。 460 07 0912121001 MCC： 移动国家码 MNC： 移动

48、网络码 MSIN： 移动台识别码 终端终端UE编址规划编址规划 n2G/3GTMSI(Temporary Mobile Subscriber Identity) 临时移动用户识别码临时移动用户识别码 用于在空口保护用户身份信息，防止非法个人或团体通过用于在空口保护用户身份信息，防止非法个人或团体通过 监听无线路径上的信令交换而窃得移动客户真实的监听无线路径上的信令交换而窃得移动客户真实的IMSI或跟或跟 踪客户位置。踪客户位置。 是由是由MSC/VLR分配，并不断地进行更换，更换周期由网路运分配，并不断地进行更换，更换周期由网路运 营者设置。更换的频次越快，起到的保密性越好，但对客营者设置。更

49、换的频次越快，起到的保密性越好，但对客 户的户的SIM卡寿命有影响。卡寿命有影响。 当当UE用用IMSI向系统请求位置更新、呼叫尝试或业务激活时，向系统请求位置更新、呼叫尝试或业务激活时， MSC/VLR对它进行鉴权。允许接入后，对它进行鉴权。允许接入后，MSI/VLR随即产生新随即产生新 的的TMSI并传至并传至UE，写入客户，写入客户SIM卡中，之后通信就靠卡中，之后通信就靠TMSI， 屏蔽屏蔽IMSI，起到保密的作用。，起到保密的作用。 终端终端UE编址规划编址规划 nLTE网络网络全球唯一临时全球唯一临时UE标识标识GUTI 移动性管理移动性管理 n移动性管理是对移动终端位置信息、安全

50、性及业务连续性移动性管理是对移动终端位置信息、安全性及业务连续性 方面的管理，力求终端与网络的联接状态达到最佳，进而方面的管理，力求终端与网络的联接状态达到最佳，进而 为各种网络服务的应用提供保证。为各种网络服务的应用提供保证。 n位置管理位置管理空闲下的移动性空闲下的移动性 n切换管理切换管理连接下的移动性连接下的移动性 HLR & VLR n现行系统的位置管理基于核心网的二层数据库完成，现行系统的位置管理基于核心网的二层数据库完成， 即归属位置寄存器（即归属位置寄存器（2/3G时代的时代的HLR、LTE时代的时代的HSS） 和访问位置寄存器和访问位置寄存器VLR（3G时代集成于时代集成于M

51、SC网元，网元，LTE 时代集成于时代集成于MME网元）。网元）。 n系统中某个终端系统中某个终端UE首次入网时，会把与其有关的参数首次入网时，会把与其有关的参数 （如移动用户识别码（如移动用户识别码IMSI、业务类型等）存放在对应的、业务类型等）存放在对应的 HLR中。而中。而UE的不断运动导致位置的不断变化，这些位的不断运动导致位置的不断变化，这些位 置信息将由置信息将由VLR来登记。需要注意的是，来登记。需要注意的是，VLR存储的位存储的位 置信息不是永久性的，一旦移动台离开它的服务区，置信息不是永久性的，一旦移动台离开它的服务区， 该移动台的位置信息即被删除。当该移动台的位置信息即被删

52、除。当UE漫游到其它地区漫游到其它地区 时，该地区的时，该地区的VLR也要对这种来访的终端进行位置登记也要对这种来访的终端进行位置登记 ，并向该终端所属的，并向该终端所属的HLR查询其有关参数。那么此查询其有关参数。那么此HLR 要临时保存该要临时保存该VLR提供的位置信息，以便为其他用户呼提供的位置信息，以便为其他用户呼 叫此叫此UE提供所需的路由。提供所需的路由。 空闲下的移动性空闲下的移动性位置管理位置管理 n位置登记（位置更新）位置登记（位置更新） 在移动终端的实时位置已知情况下，更新位置数据库在移动终端的实时位置已知情况下，更新位置数据库 (HLR和和VLR)和认证移动台；和认证移动

53、台； n呼叫传递呼叫传递（寻呼）（寻呼） 在有呼叫给移动终端时，根据在有呼叫给移动终端时，根据HLR和和VLR中可用的位置中可用的位置 信息来定位移动终端；信息来定位移动终端； 开机开机 搜索小区搜索小区 位置更新位置更新 待机待机 RRC 连接建立连接建立 NAS 连接建立连接建立 切换切换 小区小区 URA更新更新 信道信道 重配置重配置 RB RAB修改修改 RAB建立建立 RRC 连接释放连接释放 主叫主叫/被叫被叫 发起发起 UE呼叫过程呼叫过程 小区建立过程小区建立过程 PLMN(公共陆地移动网络) PLMN的选择和重选的选择和重选 小区的选择和重选小区的选择和重选 位置登记位置登

54、记 可用的 PLMN（9） 通知用户（10） 自动或手动 选择（2） 选择的 PLMN（3） 用户选择 PLMN（1） 位置登记 响应（8） NAS控制（4） 无线测量 信息（5） 位置区域 变化（6） CM请求（7） 小区选择和重选小区选择和重选 频率、扰码等频率、扰码等 正常驻留状态正常驻留状态 连接状态连接状态 任意小区驻留状态任意小区驻留状态 利用存储信息利用存储信息 进行小区选择进行小区选择 初始的小区初始的小区 选择选择 小区重选小区重选 离开连接模式离开连接模式 进行小区选择进行小区选择 1 1 2 2 PLMN选定后执行 没有找到适合小区 找到适合小区找到适合小区 找到适合小区

55、 没有找到 适合小区 返回到空 闲状态没有找到 适合小区 找到适合小区 插入USIM 没有 USIM 发现更适 合小区 条件 触发进入连 接状态 没有找到 适合小区 位置登记 失败 位置管理位置管理 n以以GSM系统为例系统为例 切换管理切换管理 n切换概念切换概念 切换是指当移动台处于移动状态中通讯从一个切换是指当移动台处于移动状态中通讯从一个基站或信道基站或信道转移到转移到 另一个另一个基站或信道基站或信道的过程的过程 n越区切换越区切换 在蜂窝结构的无线移动通信系统中，当移动台从一个在蜂窝结构的无线移动通信系统中，当移动台从一个小区小区移动到移动到 另一个另一个小区小区时，为保持移动用电

56、话不中断时，为保持移动用电话不中断 通信需要进行的信道切换称为越区切换通信需要进行的信道切换称为越区切换 When? 越区切换越区切换 n切换的原因切换的原因 无线环境原因：无线环境原因： 接收信号质量；接收信号电平；移动台与基站的距接收信号质量；接收信号电平；移动台与基站的距 离；移动台速度和更好的小区等离；移动台速度和更好的小区等 网络原因：网络原因： 主要是服务小区拥塞主要是服务小区拥塞 其它原因：如其它原因：如OAM干预等干预等 How? n切换的基本过程切换的基本过程 硬切换：硬切换： 在早期的频分多址在早期的频分多址 (FDMA)(FDMA)和时分多址和时分多址(TDMA)(TDM

57、A) 移动通信系统中采用这种移动通信系统中采用这种 越区切换方法。当用户终越区切换方法。当用户终 端从一个小区或扇区切换端从一个小区或扇区切换 到另一个小区或扇区时，到另一个小区或扇区时， 先中断与原基站的通信，先中断与原基站的通信， 然后再改变载波频率与新然后再改变载波频率与新 的基站建立通信的基站建立通信。 硬切换硬切换 缺点：高速运动时，会有掉话发生缺点：高速运动时，会有掉话发生 软切换（软切换（WCDMA/CDMA2000） n在软切换过程中，在软切换过程中，UEUE先建立与先建立与NodeB2NodeB2的信令和业务连接之后，的信令和业务连接之后， 再断开与再断开与NodeB1Nod

58、eB1的信令和业务连接的信令和业务连接，即，即UEUE在某一时刻与在某一时刻与2 2个个 基站同时保持联系。基站同时保持联系。 必须同频小区！必须同频小区！ 软切换（软切换（WCDMA/CDMA2000） 当一部手机处于切换状态下同时将会有两个甚至更多的基站对它当一部手机处于切换状态下同时将会有两个甚至更多的基站对它 进行监测，系统中的基站控制器将逐帧比较来自各个基站的有关这部进行监测，系统中的基站控制器将逐帧比较来自各个基站的有关这部 手机的信号质量报告，并选用最好的一帧。手机的信号质量报告，并选用最好的一帧。 接收机调 谐在同一 频率 软切换软切换 n优点：优点： 无缝切换，保持通话连续性，有效控制了无缝切换，保持通话连续性，有效控制了“乒乓效应乒乓效应”； 减少掉话的可能性；减少掉话的可能性； 切换区域的移动台发射功率降低。切换区域的移动台发射功率降低。 软切换为在软切换为在CDMA系统中实现分集接收提供了条件，提高了系统中实现分集接收提供了条件，提高了 通信质量。通信质量。 n缺点：缺点： 导致硬件设备增加；导致硬件设备增加； 降低了前向信道容量；降低了前向信道容量； 对系统性能和网络资源产生消极的影响。在前向链路中，过对系统性能和网络资源产生消极的影响。在前向链路中，过 多切换降低了系统性能；在反向链路上，过多切换会占用更多切换降低