第1章_移动通信基础知识

1、2022-3-712022-3-722系统维护工程师系统维护工程师文档和信息管理工程文档和信息管理工程师师安装督导工程师安装督导工程师路测工程师路测工程师无线网络优化工程师无线网络优化工程师项目经理项目经理无线网络规划工程师无线网络规划工程师系统网络优化工程师系统网络优化工程师4 无线网络优化方法4.2 无线网络优化项目组织结构2022-3-733项目经理项目经理工程项目的责任人工程项目的责任人全面负责工程项目的全面负责工程项目的管理工作管理工作保证项目的正常实施保证项目的正常实施路测工程师路测工程师DT作业作业CQT作业作业安装督导工程师安装督导工程师天馈的调整天馈的调整系统维护工程师系统维

2、护工程师负责维护网络中各个负责维护网络中各个设备网元设备网元文档和信息管理工程师文档和信息管理工程师发布文档和软件版本信息，指导、发布文档和软件版本信息，指导、支持工程项目实施过程中文档工支持工程项目实施过程中文档工作，整理、存档项目文档作，整理、存档项目文档网络优化分析工程师网络优化分析工程师分析网络中存在的问题，分析网络中存在的问题，并给出整改方案并给出整改方案4 无线网络优化方法4.2 无线网络优化项目组织结构2022-3-74 1.1 1.1 移动通信的移动通信的概念概念 1.2 1.2 移动通信的工作频段移动通信的工作频段 1.3 1.3 蜂窝移动通信系统的组成蜂窝移动通信系统的组成

3、 1.4 1.4 移动通信中的多址技术移动通信中的多址技术 1.5 1.5 越区切换和位置管理越区切换和位置管理 1.6 1.6 蜂窝移动通信的信令技术蜂窝移动通信的信令技术 2022-3-75什么是移动通信？什么是移动通信？ 移动通信是指通信双方移动通信是指通信双方至少有一方在移动中至少有一方在移动中进行信息交换进行信息交换的通信方式。的通信方式。 移动通信可以是双向的，也可以是单向的。移动通信可以是双向的，也可以是单向的。 移动通信的特点就是有线、无线相结合的通移动通信的特点就是有线、无线相结合的通信方式。信方式。2022-3-76 频率的分配和使用需在频率的分配和使用需在全球范围内制定统

4、一的规则全球范围内制定统一的规则。 目前，大容量移动通信系统均使用目前，大容量移动通信系统均使用800MHz800MHz频段频段（CDMACDMA），），900MHz900MHz频段（频段（AMPSAMPS、TACSTACS、GSMGSM），并开始使），并开始使用用1800MHz1800MHz频段（频段（GSM1800/DCS1800GSM1800/DCS1800），该频段用于微蜂窝），该频段用于微蜂窝（MicrocellMicrocell）系统。第三代移动通信使用）系统。第三代移动通信使用2.4GHz2.4GHz频段。频段。目前目前3G3G的三大标准，的三大标准，CDMA2000CDMA20

5、00用的是用的是800MHz800MHz的频段，的频段，TD-TD-SCDMASCDMA用的是用的是1800MHz1800MHz和和2.1GHz2.1GHz的频段，而的频段，而WCDMAWCDMA也是用也是用2.1GHz2.1GHz的频段。移动的频段。移动4G4G的频段是的频段是2 2. .500-2500-2. .690690G GHzHz。2022-3-77 移动通信包括无线传输、有线传输，移动通信包括无线传输、有线传输，信息的收集、处理和存储等，使用的主要信息的收集、处理和存储等，使用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备。和移动终端

6、设备。2022-3-78 移动通信移动通信系统的组成系统的组成包括：包括：移动台（移动台（Mobile Mobile StationStation，MSMS）、基站（）、基站（Base StationBase Station，BSBS）和）和构成网络节点的移动交换中心（构成网络节点的移动交换中心（Mobile Service Mobile Service Switching CenterSwitching Center，MSCMSC）及与市话网）及与市话网PSTNPSTN相连相连接的中继线接的中继线等。等。2022-3-79 图图1.1 移动通信系统的组成移动通信系统的组成 2022-3-71

7、0 1 1、大区制的定义、大区制的定义 大区制是指一个基站覆盖整个服务区。大区制是指一个基站覆盖整个服务区。 2 2、适用范围、适用范围 为了增大通信用户量，大区制通信网只有增为了增大通信用户量，大区制通信网只有增多基站的信道数，但这总是有限的。因此，大区多基站的信道数，但这总是有限的。因此，大区制只能适用于小容量的通信网，例如用户数在制只能适用于小容量的通信网，例如用户数在1000以下以下。这种制式的控制方式简单，设备成本。这种制式的控制方式简单，设备成本低，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，是低，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可选用的制式。发展专用移动通信网可选

8、用的制式。2022-3-711图图1.2大区制示意图大区制示意图2022-3-712 1 1、小区制的定义、小区制的定义 将整个服务区划分成若干个小无线区，每个小无线区将整个服务区划分成若干个小无线区，每个小无线区分别设置一个基站负责本区的移动通信的联络和控制。同分别设置一个基站负责本区的移动通信的联络和控制。同时又可在时又可在MSCMSC的统一控制下，实现小区间移动通信的转接的统一控制下，实现小区间移动通信的转接及与公众电话网的联系。及与公众电话网的联系。 2 2、覆盖的分类、覆盖的分类 带状服务覆盖区带状服务覆盖区 面状区域服务覆盖面状区域服务覆盖区区2022-3-713 （1 1）带状服

9、务覆盖区）带状服务覆盖区 用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天线若用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的。带状网宜采用全向辐射，覆盖区形状是圆形的。带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形。用有向天线，使每个小区呈扁圆形。 图图1.3 1.3 带状小区示意图带状小区示意图2022-3-714 （2 2）面状区域服务覆盖）面状区域服务覆盖 无线移动通信系统广泛使用无线移动通信系统广泛使用六边形六边形研究系统研究系统覆盖和业务需求。覆盖和业务需求。采用全向天线。采用全向天线。 ( (a a) )理论形状理论形状 ( (b b) )理想形状理想形状 ( (c c) )实际

10、形状实际形状 图图1.4 1.4 面状区域覆盖示意图面状区域覆盖示意图 2022-3-715一、一、 蜂窝小区的概念蜂窝小区的概念 基站若采用全向天线，其覆盖区理论上是圆形，为基站若采用全向天线，其覆盖区理论上是圆形，为了不留空隙地覆盖整个平面，圆形覆盖区必定了不留空隙地覆盖整个平面，圆形覆盖区必定有有交叠，交叠，因此实际的有效区是多边形。当考虑整个区域没有重叠，因此实际的有效区是多边形。当考虑整个区域没有重叠，没有间隙时，其理论的几何形状有三种：正三边形，正没有间隙时，其理论的几何形状有三种：正三边形，正方形，正六边形，方形，正六边形，图图1.5 1.5 三种面状区域覆盖组成三种面状区域覆盖

11、组成2022-3-716 据分析，以正六边形作为覆盖模型来分析系统覆盖和业务需求有据分析，以正六边形作为覆盖模型来分析系统覆盖和业务需求有以下优点：以下优点：a)用最小的小区数就能覆盖整个地理区域，所需基站最少，建设用最小的小区数就能覆盖整个地理区域，所需基站最少，建设最经济；最经济；b)该形状最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模该形状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。式。 正六边形构成的网络形同蜂窝，因此，把小区形状为六边形的小正六边形构成的网络形同蜂窝，因此，把小区形状为六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。区制移动通信网称为蜂窝网。2022-3-717 （1

12、1）小区的分类）小区的分类 根据不同制式系统和不同用户密度挑选不同根据不同制式系统和不同用户密度挑选不同类型的小区。类型的小区。 超小区：超小区：小区半径小区半径r r 20km 20km，适于人口稀少的农，适于人口稀少的农村地区。村地区。 宏小区：宏小区：小区半径小区半径r r = 1km= 1km20km20km，适于高速公路，适于高速公路和人口稠密的地区。和人口稠密的地区。 微小区：微小区：小区半径小区半径r r = 0.1km= 0.1km1km1km，适于城市繁，适于城市繁华区段。华区段。 微微小区：微微小区：小区半径小区半径r r 0.1km 0.1km，适于办公室、家，适于办公室

13、、家庭等移动应用环境。庭等移动应用环境。2022-3-718 （2 2）、无线区域的划分和组成的考虑因素）、无线区域的划分和组成的考虑因素 应根据地形地物情况、容量密度、通信容量、应根据地形地物情况、容量密度、通信容量、频谱利用率等因素综合考虑。频谱利用率等因素综合考虑。 2022-3-719 2022-3-720 二、频率二、频率复用复用 蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称为频率复用。可以重复使用同一组工作频率，称为频率复用。 优点优点

14、采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，提高频率利用率，增加了用户数目或系统矛盾，提高频率利用率，增加了用户数目或系统容量。容量。 缺点缺点 同频干扰同频干扰 2022-3-721 1 1、区群的概念与构成、区群的概念与构成 （1 1）区群的定义）区群的定义 一组彼此邻接，共同使用全部可用频率的一组彼此邻接，共同使用全部可用频率的N N个个区块称为一个区群。区块称为一个区群。 图图1.8 31.8 3频制（频制（N=3N=3）无线区群）无线区群2022-3-722 （2 2）同频相邻小区选择原则）同频相邻小区选择原则 自某一小区出发，沿小区垂直移动自某

15、一小区出发，沿小区垂直移动j j个小个小区；再向左（或右）转区；再向左（或右）转60600 0移动移动 i i个小区，就到达个小区，就到达同信道小区同信道小区A A。 2022-3-723 （3 3）同频小区中心之间的距离）同频小区中心之间的距离 其中其中N N为无线区群中的小区数，为无线区群中的小区数，r r为小区半径。为小区半径。在满足所需同频复用距离前提下，在满足所需同频复用距离前提下，N N取最小值，使取最小值，使频率利用率最高。频率利用率最高。rNrjijiijirD3)(3)2/3()2/(322222022-3-724 图图1.9 1.9 蜂窝系统中同频相邻小区的定位蜂窝系统中同

16、频相邻小区的定位2022-3-725 无线区群的构成条件是无线区群的构成条件是若干个无线区群能彼若干个无线区群能彼此邻接此邻接；相邻无线区群中的同频小区中心间隔距；相邻无线区群中的同频小区中心间隔距离相等，即可表示为：离相等，即可表示为： N N= =i i2 2+ +ijij+ +j j2 2 则不同的则不同的N N值得到各不相同的无线区群形状。值得到各不相同的无线区群形状。 2022-3-726 图图1.10 1.10 不同的不同的N N值区群组成的示意图值区群组成的示意图 2022-3-727 2 2、区群基站激励方式、区群基站激励方式 （1 1）中心激励）中心激励 基站设在基站设在小区

17、的中央小区的中央，用全向天线形成圆形，用全向天线形成圆形覆盖区。覆盖区。 图图1.11 中心激励示意图中心激励示意图2022-3-728 （2 2）顶点激励）顶点激励 基站设在每个小区六边形的基站设在每个小区六边形的三个顶点三个顶点上，每上，每个基站采用三副个基站采用三副1201200 0扇形辐射的定向天线，分别扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。 图图1.12 顶点激励示意图顶点激励示意图2022-3-729 3 3、服务小区、服务小区“扇区化扇区化” 扇区化即是将一个基站分成多个小区，每个扇区化即是将一个基站分成多个小区，每个小区都有

18、自己的发射和接收天线，相当于一个小区都有自己的发射和接收天线，相当于一个独立的小区。扇区化的小区使用特制的定向天独立的小区。扇区化的小区使用特制的定向天线，使该小区定向天线辐射某一特定的扇区。线，使该小区定向天线辐射某一特定的扇区。 (a) 三叶草(b) 1200 扇区 (c) 600扇区 图图1.13 扇区划分示意图扇区划分示意图2022-3-730 4 4、小区分裂、小区分裂 小区分裂就是一种将拥塞的小区分成更小的小区分裂就是一种将拥塞的小区分成更小的小区的方法。小区的方法。图图1.14 小区分裂的图例小区分裂的图例2022-3-731 分裂后的每个小区都有自己的基站并相应地分裂后的每个小

19、区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂能够提高信道的复用次数，因而能提高系统容量。能够提高信道的复用次数，因而能提高系统容量。即通过设定比原小区半径更小的新小区和在原有即通过设定比原小区半径更小的新小区和在原有小区间安置这些小区（叫做微小区），使得单位小区间安置这些小区（叫做微小区），使得单位面积内的信道数目增加，从而增加系统容量。面积内的信道数目增加，从而增加系统容量。 2022-3-732 三、信道三、信道( (频率频率) )配置配置 1 1、信道的定义、信道的定义 通信网络中一条双向的信息传输通道称为信通信网络中一条双

20、向的信息传输通道称为信道。道。 2 2、信道的分类、信道的分类 话音信道、控制信道；话音信道、控制信道； 有线信道、无线信道。有线信道、无线信道。 2022-3-733 3 3、什么是无线信道、下行信道和上行信、什么是无线信道、下行信道和上行信道？道？ （1）无线信道指移动台与基站间的一条双）无线信道指移动台与基站间的一条双向传输通道，使用两个分开的无线频率，上下向传输通道，使用两个分开的无线频率，上下行信道间的载频间隔为双工间隔。行信道间的载频间隔为双工间隔。 （2）上行信道指由移动台发射，基站接收。）上行信道指由移动台发射，基站接收。 （3）下行信道指由基站发射，移动台接收。）下行信道指由

21、基站发射，移动台接收。 2022-3-734 4 4、什么是信道、什么是信道( (频率频率) )配置？配置？ 信道信道( (频率频率) )配置是指导将给定的信道配置是指导将给定的信道( (频率频率) )分配给一个区群内的各个小区。在分配给一个区群内的各个小区。在CDMACDMA系统中所系统中所有用户使用相同的工作频率，因此无需要进行频有用户使用相同的工作频率，因此无需要进行频率配置。率配置。频率配置针对频率配置针对FDMAFDMA和和TDMATDMA系统系统。 2022-3-735 四、多信道共用技术四、多信道共用技术 用户一般占用信道方式有独立信道方式和多用户一般占用信道方式有独立信道方式和

22、多信道共用方式信道共用方式。图图1.17 信道应用方式信道应用方式2022-3-736 什么是共用呼叫频道方式？什么是共用呼叫频道方式？ 共用呼叫信道方式是共用呼叫信道方式是在系统中专门设立一个共用在系统中专门设立一个共用呼叫频道，它不作通话使用，仅处理呼叫和传送转频呼叫频道，它不作通话使用，仅处理呼叫和传送转频指令。指令。系统内所有不通话的用户都停留在该频道上，系统内所有不通话的用户都停留在该频道上，处于守候状态。当用户需要通话而摘机时，通过该频处于守候状态。当用户需要通话而摘机时，通过该频道向基站发出呼叫请求，如系统有空闲频道，基站就道向基站发出呼叫请求，如系统有空闲频道，基站就通过该共用

23、频道发出转频指令，使用户转入指定的空通过该共用频道发出转频指令，使用户转入指定的空闲频道。当频道全部被占用时，则向用户示忙。当移闲频道。当频道全部被占用时，则向用户示忙。当移动用户被叫时，基站也从共用呼叫频道发出选呼号码。动用户被叫时，基站也从共用呼叫频道发出选呼号码。被叫用户应答后，基站发出转频指令，使用户按指令被叫用户应答后，基站发出转频指令，使用户按指令转入指定的通话频道。转入指定的通话频道。 2022-3-737 1 1、同频干扰、同频干扰 同频干扰（也叫同道干扰）是指同频小区之同频干扰（也叫同道干扰）是指同频小区之间的信号干扰间的信号干扰。为了减小同频干扰，同频小区必。为了减小同频干

24、扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。分的隔离。 2022-3-738 如果每个小区的大小都差不多，基站也都发射如果每个小区的大小都差不多，基站也都发射相同的功率，则同频干扰比例与发射功率无关，而相同的功率，则同频干扰比例与发射功率无关，而变为小区半径（变为小区半径（R R）和相距最近的同频小区中心间）和相距最近的同频小区中心间距离（距离（D D）的函数。增加）的函数。增加D/RD/R的值，相对于小区的覆的值，相对于小区的覆盖距离同频小区间的空间距离就会增加，从而来自盖距离同频小区间的空间距离就会增加，从而来自同频小区的射频

25、能量减小而使干扰减小。同频小区的射频能量减小而使干扰减小。参数参数Q Q叫叫做同频复用比例（也叫同频干扰抑制因子），与区做同频复用比例（也叫同频干扰抑制因子），与区群的大小有关群的大小有关。对于六边形系统来说，。对于六边形系统来说，Q Q可表示为：可表示为：NRDQ32022-3-739 Q Q的值越小则容量越大；而的值越小则容量越大；而Q Q值大可以提高传值大可以提高传播质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统中，播质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统中，需要对这两个目标进行协调和折衷。需要对这两个目标进行协调和折衷。2022-3-740 2 2、相邻信道的干扰、相邻信道的干扰 邻频干扰（也

26、叫邻道干扰）是指来自所使用邻频干扰（也叫邻道干扰）是指来自所使用信号频率的相邻频率的信号干扰。信号频率的相邻频率的信号干扰。邻频干扰是因邻频干扰是因接收滤波器不理想，使得相邻频率的信号泄漏到接收滤波器不理想，使得相邻频率的信号泄漏到传输带宽内而引起的。离基站近的移动台的强信传输带宽内而引起的。离基站近的移动台的强信号干扰离基站远的邻道上的移动台的弱信号，要号干扰离基站远的邻道上的移动台的弱信号，要求移动台采用自动功率控制电路。求移动台采用自动功率控制电路。 2022-3-741 3 3、互调干扰、互调干扰 互调干扰是指系统内由于非线性器件引起，互调干扰是指系统内由于非线性器件引起，它产生的各种

27、组合频率成分落入本频道接收机通它产生的各种组合频率成分落入本频道接收机通带内造成的对有用信号的干扰。带内造成的对有用信号的干扰。尤其在尤其在FDMAFDMA中明中明显，因此要求设备必须具有良好的选择性。显，因此要求设备必须具有良好的选择性。2022-3-742 1 1、工作频段与频道间隔、工作频段与频道间隔 2 2、通信概率、通信概率 它是指保证服务质量的通话时间和地点的它是指保证服务质量的通话时间和地点的概率值。概率值。 3 3、话音质量、话音质量 它是评估移动通信系统话音品质（可懂度它是评估移动通信系统话音品质（可懂度和自然度）优劣的情况。和自然度）优劣的情况。 2022-3-743表表1

28、.11.1 评分标准评分标准 2022-3-744 4 4、呼叫话务量与忙时话务量、呼叫话务量与忙时话务量 呼叫话务量是电话负荷大小的一种度量，又呼叫话务量是电话负荷大小的一种度量，又称话务负荷。称话务负荷。一般指电话用户在某段时间内所进一般指电话用户在某段时间内所进行的电话交换量。行的电话交换量。 Y=MCT Y Y为呼叫总话务量，为呼叫总话务量，M M为用户数，为用户数，C为每小时每用为每小时每用户占用信道平均呼叫次数，户占用信道平均呼叫次数，T T每小时每用户占用信每小时每用户占用信道平均时间。道平均时间。单位为单位为ErlErl。其中。其中M MC=C=C看作每小时看作每小时所有用户占

29、用信道平均呼叫总次数，即所有用户占用信道平均呼叫总次数，即 Y=CT2022-3-745 每用户忙时话务量是指最繁忙的一小时每个每用户忙时话务量是指最繁忙的一小时每个用户的平均话务量。用户的平均话务量。 式中，每个用户忙时的平均话务量，式中，每个用户忙时的平均话务量，C”为每个用为每个用户户每小时每小时平均呼叫次数，平均呼叫次数，T T为为每次呼叫占用信道的每次呼叫占用信道的平均时间平均时间单位为秒单位为秒，K K为集中率其定义如下为集中率其定义如下: : K K反映了这个通信系统反映了这个通信系统“忙时忙时”的集中程度，的集中程度，即忙时话务量在全天话务量中所占的比例。即忙时话务量在全天话务

30、量中所占的比例。 3600 0KtCYB时话务全天忙时时话务K 2022-3-746 5 5、容量、容量 每个信道所能容纳的用户数（每个信道所能容纳的用户数（m m）为）为 Y Y为总话务量，每个用户忙时话务量，为总话务量，每个用户忙时话务量，n n为共用信为共用信道数。道数。 系统所能容纳的用户数（系统所能容纳的用户数（M M）为：）为： n n为共用信道数为共用信道数, m, m为每个信道所能容纳的用户数，为每个信道所能容纳的用户数，它们相乘即得到系统容量。它们相乘即得到系统容量。BnYYm nmMBY2022-3-747 6 6、呼损率、呼损率 在一个通信系统中，在一个通信系统中，呼叫失

31、败的概率称为呼呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率叫损失概率，简称呼损率，记为，记为Z Z。它是指系统全。它是指系统全部信道被占用的再发生呼叫就出现呼损，因此部信道被占用的再发生呼叫就出现呼损，因此呼呼损率即电话接不通的比率。损率即电话接不通的比率。 Y Y0 0为呼叫不成功的话务量，为呼叫不成功的话务量，Y Y总话务量，总话务量，C C0 0为呼叫为呼叫失败次数，失败次数，C C为呼叫总次数。为呼叫总次数。 CCYYZ002022-3-748呼损率不同，信道的利用率呼损率不同，信道的利用率也不同，表也不同，表5.2给出了给出了B 、 n、A和和之间的关系。之间的关系。2022-3-75

32、0 7 7、信道利用率、信道利用率 多信道共用时，多信道共用时，信道利用率是指每个信道平信道利用率是指每个信道平均完成的话务量均完成的话务量。因此。因此 Y Y1 1为呼叫成功而接通电话的话务量，为呼叫成功而接通电话的话务量， n n为共用信为共用信道数。道数。A A为话务量，为话务量，B B是呼损率。是呼损率。nBAnY)1 (12022-3-751 例例 某移动通信系统，每天每个用户平均呼某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫叫1010次，每次占用信道时间平均为次，每次占用信道时间平均为80s, 80s, 忙忙时集中率时集中率K=0.125K=0.125，问系统呼损率要求在，问系统呼损率要求

33、在10%10%的条件下，给定的条件下，给定8 8个信道的系统能容纳个信道的系统能容纳多少用户。多少用户。2022-3-752 解：解： 求出求出 根据信道数根据信道数n, n, 呼损率呼损率Z Z，查呼损表得，查呼损表得Y=5.597Y=5.597 求求m m 求出系统容量求出系统容量BYErlErlKtCYB027. 0)(3600125. 080103600 0信道用户/7 .25027. 08/597. 5/BYnYm（个用户）8 .2058*7 .25nm2022-3-753 2022-3-754 1 1、多址接入技术、多址接入技术 蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一蜂窝系统中是以

34、信道来区分通信对象的，一个信道只容纳一个用户进行通话，许多同时通话个信道只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，以信道来区分，就是多址。的用户，以信道来区分，就是多址。许多用户同许多用户同时通话，以不同的信道分隔，各用户信号通过在时通话，以不同的信道分隔，各用户信号通过在射频射频信信道上的复用，从而建立各自的信道，以实道上的复用，从而建立各自的信道，以实现双边通信的连接，称为多址接入。现双边通信的连接，称为多址接入。解决多址接解决多址接入问题的方法叫做多址接入技术。入问题的方法叫做多址接入技术。2022-3-755 （1 1）当以传输信号的）当以传输信号的载波频率不同载波频率不同来区分信道

35、建来区分信道建立多址接入时，称为立多址接入时，称为频分多址（频分多址（FDMAFDMA）方式；方式； （2 2）当以传输信号存在的）当以传输信号存在的时间不同时间不同来区分信道建来区分信道建立多址接入时，称为立多址接入时，称为时分多址（时分多址（TDMATDMA）方式；方式； （3 3）当以传输信号的）当以传输信号的码型不同码型不同来区分信道建立多来区分信道建立多址接入时，称为址接入时，称为码分多址（码分多址（CDMACDMA）方式。方式。 2022-3-756 图图1.18 FDMA1.18 FDMA、TDMATDMA和和CDMACDMA的示意图的示意图频率时间FDMA频率时间TDMA频率时

36、间CDMA码字2022-3-757 1 1、FDMAFDMA方式方式 （1 1）频分多路复用（）频分多路复用（FDMFDM）技术）技术 将各路信号的频谱搬至互不重叠的频带上，将各路信号的频谱搬至互不重叠的频带上，同时在一个信道中传输。接收端通过不同中心频同时在一个信道中传输。接收端通过不同中心频率的带通滤波器把各路信息信号分离出来。率的带通滤波器把各路信息信号分离出来。2022-3-758 图图1.19 FDM1.19 FDM系统的工作示意图系统的工作示意图频率123防护频带f时间2022-3-759 (2) FDMA (2) FDMA系统原理系统原理 信道每次只能传递一个电话如果一个信道每次

37、只能传递一个电话如果一个FDMAFDMA信信道没有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他道没有使用，并且处于空闲状态，它不能被其他用户使用以增加共享容量。用户使用以增加共享容量。防护频带下行信道上行信道FgFg1f2fkfkf1f2f图图1.20 FDMA1.20 FDMA系统的工作示意图系统的工作示意图2022-3-760 (3) FDMA(3) FDMA系统的特点系统的特点 A A、FDMAFDMA信道每次只能传送一路电话，每信道占用信道每次只能传送一路电话，每信道占用一个载频一个载频; ; 相邻载频之间的间隔应满足传输信号相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求；符号时间与平均延迟扩展相

38、比较是带宽的要求；符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的。很大的。 B B、移动台较简单，和模拟的较接近。、移动台较简单，和模拟的较接近。 C C、基站复杂庞大，重复设置收发信设备。、基站复杂庞大，重复设置收发信设备。 D D、需要精确的、需要精确的RFRF滤波器，需要双工器（单天线）。滤波器，需要双工器（单天线）。2022-3-761 E E、FDMAFDMA比比TDMATDMA简单，同步和组帧比特少，系统开简单，同步和组帧比特少，系统开销小。销小。FDMAFDMA通常是窄带系统。通常是窄带系统。 F F、FDMAFDMA频分多址采用调频的多址技术，业务信道频分多址采用调频的多址技术，业务信道

39、在不同的频段分配给不同的用户。在不同的频段分配给不同的用户。 G G、FDMAFDMA适合大量连续非突发性数据的接入，单纯适合大量连续非突发性数据的接入，单纯采用采用FDMAFDMA作为多址接入方式已经很少见。作为多址接入方式已经很少见。 目前中国联通、中国移动所使用的目前中国联通、中国移动所使用的GSMGSM移动电移动电话网就是采用话网就是采用FDMAFDMA和和TDMATDMA两种方式的结合。两种方式的结合。 2022-3-762 2 2、TDMATDMA方式方式 (1) (1) 时分多路复用（时分多路复用（TDMTDM）技术）技术 以时间作为分割信号的参量，使各路信号在以时间作为分割信号

40、的参量，使各路信号在时间上互不重叠。利用不同时隙来传送各路不同时间上互不重叠。利用不同时隙来传送各路不同信号。信号。时间123防护频带f频率图图1.21 TDM1.21 TDM系统的工作示意图系统的工作示意图 2022-3-763 (2) TDMA(2) TDMA系统原理系统原理 TDMA TDMA是在一个宽带的无线载波上，把时间分是在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（无论成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），每个时隙就是一个帧或时隙都是互不重叠的），每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户使用。通信信道，分配给一个用户使用。 2

41、022-3-764 图图1.22 TDMA1.22 TDMA系统的工作示意图系统的工作示意图BSBSMS1MS2MSk帧时隙T 1T2TkT2022-3-765 在在GSMGSM中时分多址技术即每个载频分成中时分多址技术即每个载频分成8 8个时个时隙，每个时隙为一个信道。多个用户共享一个载隙，每个时隙为一个信道。多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙。按照不同的用户提供不波频率，分享不同时隙。按照不同的用户提供不同的带宽。需要自适应均衡保护时隙。同的带宽。需要自适应均衡保护时隙。TDMATDMA系统系统的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭。的数据传递是不连续的，是分组发射，可以关闭。 2

42、022-3-766 (3) TDMA(3) TDMA的帧结构的帧结构 TDMA TDMA帧是帧是TDMATDMA系统的基本单元，它由时隙系统的基本单元，它由时隙组成，在时隙内传送的信号叫做突发组成，在时隙内传送的信号叫做突发（BurstBurst），各个用户的发射相互连成），各个用户的发射相互连成1 1个个TDMATDMA帧。帧。 1T2T3TkT图图1.23 TDMA帧结构帧结构2022-3-767 TDMA TDMA主要传输主要传输TDMTDM的数字信号，每个的数字信号，每个MSMS占有时隙称为分帧或子帧。帧周期一般取占有时隙称为分帧或子帧。帧周期一般取话音话音PCMPCM信号采样周期信号

43、采样周期125 125 或整数倍。或整数倍。s2022-3-768 (4)TDMA(4)TDMA系统的特点系统的特点 突发传输的速率高，远大于语音编码速率，突发传输的速率高，远大于语音编码速率，每路编码速率设为每路编码速率设为K Kbit/sbit/s，共，共N N个时隙，则在这个个时隙，则在这个载波上传输的速率将大于载波上传输的速率将大于NKNKbit/sbit/s；发射信号速率；发射信号速率随随N N的增大而提高；的增大而提高；TDMATDMA用不同的时隙来发射和接用不同的时隙来发射和接收，因此不需双工器；基站复杂性减小；抗干扰收，因此不需双工器；基站复杂性减小；抗干扰能力强，频率利用率高

44、，系统容量大；越区切换能力强，频率利用率高，系统容量大；越区切换简单。简单。2022-3-769 时间 频率 f5 f4 f3 f2 f0 f1 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TDMA帧 2022-3-770 3 3、码分多址（、码分多址（CDM

45、ACDMA）方式）方式 码分复用码分复用(CDM(CDM，Code Division Code Division Multiplexing) Multiplexing) 是靠不同的编码来区分各路原始是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。 2022-3-771 CDMA CDMA多址技术概念多址技术概念 CDMA的基本思想是的基本思想是靠不同地址码来区分基靠不同地址码来区分基站地址，每个基站配有不同地址码，各基站所发站地址，每个基站配有不同地址

46、码，各基站所发射的载波既受基带调制，又受地址码调制。射的载波既受基带调制，又受地址码调制。接收接收时，只有确知其配给地址码的接收机，才能解调时，只有确知其配给地址码的接收机，才能解调出相应的基带信号，而其他接收机因地址码不同出相应的基带信号，而其他接收机因地址码不同无法解调出信号。无法解调出信号。2022-3-772 CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。址码，利用公共信道来传输信息。CDMA系统的系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。率、时间和空间上

47、都可能重叠。 为每一个用户分配唯一的序列码为每一个用户分配唯一的序列码(地址码地址码)，每站使用此码片序列每站使用此码片序列m (m=64或或128)进行编码传进行编码传输输,各码片必须不同。各码片必须不同。 2022-3-7731.5越区切换和位置管理越区切换和位置管理 1.5.1 越区切换越区切换1.5.2 位置管理位置管理2022-3-774越区切换包括三方面的问题越区切换包括三方面的问题: （1）越区切换的准则越区切换的准则; （2）越区切换如何控制越区切换如何控制; （3）越区切换时信道分配。越区切换时信道分配。越区切换越区切换 指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链指将当前正在

48、进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。该过程也称自动链路从当前基站转移到另一个基站的过程。该过程也称自动链路转移路转移ALT(Automatic Link Transfer)。越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入另一越区切换通常发生在移动台从一个基站覆盖的小区进入另一基站覆盖小区的情况下基站覆盖小区的情况下,为保持通信的连续性为保持通信的连续性,将移动台与当将移动台与当前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。前基站之间的链路转移到移动台与新基站之间的链路。越区切换越区切换 2022-3-775越区切换越区切换2022-3-776越区切换分类越区切

49、换分类: 硬切换、软切换、更软切换。硬切换、软切换、更软切换。硬切换硬切换 在新的连接建立以前在新的连接建立以前,先中断旧的连接。先中断旧的连接。软切换软切换 既维持旧的连接既维持旧的连接,又同时建立新的连接又同时建立新的连接,并利并利用新旧链路的分集合并来用新旧链路的分集合并来 改善通信质量，当与新基改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。（站建立可靠连接之后再中断旧链路。（CDMA可实可实现现BTS之间、之间、BSC 之间和之间和MSC之间的软切换。）之间的软切换。）更软切换更软切换 同一基站不同扇区之间的软切换称为更软同一基站不同扇区之间的软切换称为更软切换切换 。 越区切

50、换越区切换 2022-3-777越区切换越区切换2022-3-778越区切换越区切换2022-3-779越区切换的准则越区切换的准则 相对信号强度准则相对信号强度准则 具有门限规定的相对信号强度准则具有门限规定的相对信号强度准则 具有滞后余量的相对信号强度准则具有滞后余量的相对信号强度准则 具有滞后余量和门限规定的相对信号强具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则度准则 点击查看动画越区切换越区切换 2022-3-780越区切换的控制策略越区切换的控制策略包括：越区切换的参数控制、越区切换的过程控制。包括：越区切换的参数控制、越区切换的过程控制。在移动通信系统中在移动通信系统中,过程控制的方式

51、主要有三种过程控制的方式主要有三种: 移动台控制的越区切换（移动台控制的越区切换（PACS、DECT） 网络控制的越区切换（网络控制的越区切换（TACS） 移动台辅助的越区切换（移动台辅助的越区切换（GSM）越区切换越区切换 2022-3-781越区切换时的信道分配越区切换时的信道分配它解决当呼叫要转换到新小区时它解决当呼叫要转换到新小区时,新小区如何分配信道新小区如何分配信道,使使得越区失败的概率尽量小的问题。常用的做法是在每个小得越区失败的概率尽量小的问题。常用的做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。区预留部分信道专门用于越区切换。越区切换越区切换 2022-3-782 为什么需要

52、位置管理？为什么需要位置管理？移动系统中，用户在系统覆盖范围内任意移动。为能把一移动系统中，用户在系统覆盖范围内任意移动。为能把一个呼叫传送给移动的用户，必须有一个高效的位置管理系个呼叫传送给移动的用户，必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。统来跟踪用户的位置变化。现有的第二代移动系统中，位置管理采用两层数据库，即现有的第二代移动系统中，位置管理采用两层数据库，即原籍位置寄存器（原籍位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（）和访问位置寄存器（VLR）。通）。通常一个常一个PLMN网络由一个网络由一个HLR（它存储在其网络注册的所（它存储在其网络注册的所有用户信息，包括用户预定业务、记

53、帐信息、位置信息等）有用户信息，包括用户预定业务、记帐信息、位置信息等）和若干个和若干个VLR（一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成，（一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成，VLR管理该网络中若干位置区内的移动用户）组成。管理该网络中若干位置区内的移动用户）组成。 位置管理位置管理2022-3-783位置管理涉及到网络处理能力和网络通信能力。网位置管理涉及到网络处理能力和网络通信能力。网络处理能力涉及到数据库的大小、查询的频度和响络处理能力涉及到数据库的大小、查询的频度和响应速度等；网络通信能力涉及到传输位置更新和查应速度等；网络通信能力涉及到传输位置更新和查询信息所增加的业务量和时延等。询信息所

54、增加的业务量和时延等。位置管理追求目标：以尽可能小的处理能力和附加位置管理追求目标：以尽可能小的处理能力和附加的业务量，最快地确定用户位置，以容纳尽可能多的业务量，最快地确定用户位置，以容纳尽可能多的用户。的用户。位置管理位置管理2022-3-784位置管理任务：位置管理任务： 位置登记（位置登记（LocationRegistration） 呼叫传递（呼叫传递（Call Delivery）位置登记步骤：位置登记步骤：在移动台实时位置信息已知情况下，在移动台实时位置信息已知情况下，更新位置数据库（更新位置数据库（HLR和和VLR）和认证移动台。）和认证移动台。呼叫传递步骤：呼叫传递步骤：在有呼叫

55、给移动台情况下，根据在有呼叫给移动台情况下，根据HLR和和VLR中可用位置信息来定位移动台。中可用位置信息来定位移动台。位置管理位置管理2022-3-785与上述两个问题紧密相关两个问题是：与上述两个问题紧密相关两个问题是：位置更新位置更新（Location Update）和寻呼）和寻呼(Paging)。当用户进入一个新的当用户进入一个新的RA，将进行位置更新，位置更新解决的，将进行位置更新，位置更新解决的问题是移动台如何发现位置变化及何时报告它的当前位置。问题是移动台如何发现位置变化及何时报告它的当前位置。当有呼叫要到达该用户时，将在该当有呼叫要到达该用户时，将在该RA内进行寻呼，以确定出内

56、进行寻呼，以确定出移动用户在哪一个小区内。移动用户在哪一个小区内。实际系统中，位置登记区越大，位置更新的频率越低，每次实际系统中，位置登记区越大，位置更新的频率越低，每次呼叫寻呼的基站数目就越多，用于寻呼呼叫寻呼的基站数目就越多，用于寻呼的的开销就非常大。反开销就非常大。反之，如果移动台每进入一个小区就发送一次位置更新信息，之，如果移动台每进入一个小区就发送一次位置更新信息，则这时用户位置更新的开销非常大，但寻呼的开销就很小则这时用户位置更新的开销非常大，但寻呼的开销就很小 。 位置管理位置管理2022-3-786图528移动台位置登记过程位置登记过程位置登记过程位置管理位置管理2022-3-

57、787图52呼叫传递过程呼叫传递过程呼叫传递过程位置管理位置管理2022-3-788位置更新策略位置更新策略基于时间的位置更新策略基于时间的位置更新策略用户每隔用户每隔T秒周期性地更新其位置。秒周期性地更新其位置。T的确定可由系统根据的确定可由系统根据呼叫到达间隔的概率分布动态确定。呼叫到达间隔的概率分布动态确定。基于运动的位置更新策略基于运动的位置更新策略当移动台跨越一定数量的小区边界（运动门限）以后，移动当移动台跨越一定数量的小区边界（运动门限）以后，移动台就进行一次位置更新。台就进行一次位置更新。基于距离的位置更新策略基于距离的位置更新策略当移动台离开上次位置更新时所在小区的距离超过一定

58、的值当移动台离开上次位置更新时所在小区的距离超过一定的值（距离门限）时，移动台进行一次位置更新。最佳距离门限（距离门限）时，移动台进行一次位置更新。最佳距离门限的确定取决于各个移动台的运动方式和呼叫到达参数。的确定取决于各个移动台的运动方式和呼叫到达参数。 位置管理位置管理2022-3-789 基于距离的位置更新策略具有最好的性能，但实基于距离的位置更新策略具有最好的性能，但实现它的开销最大。它要求移动台能有不同小区之间现它的开销最大。它要求移动台能有不同小区之间的距离信息，网络必须能够以高效的方式提供这样的距离信息，网络必须能够以高效的方式提供这样的信息。而基于时间和运动的位置更新策略实现起

59、的信息。而基于时间和运动的位置更新策略实现起来比较简单，移动台仅需要一个定时器或运动计数来比较简单，移动台仅需要一个定时器或运动计数器就可以跟踪时间和运动的情况。器就可以跟踪时间和运动的情况。位置管理位置管理2022-3-790 1 1、信令、信令 （1 1）定义）定义 和通信有关的一系列和通信有关的一系列控制信号控制信号统称为信令。统称为信令。 （2 2）分类）分类 A A、接入信令：接入信令：用户到网络节点间的信令；用户到网络节点间的信令； B B、网络信令：网络信令：网络节点之间的信令。网络节点之间的信令。 在蜂窝移动通信中，接入信令是指移动台在蜂窝移动通信中，接入信令是指移动台到基站之

60、间的信令，网络信令称为到基站之间的信令，网络信令称为7 7号信令系统号信令系统（SS7SS7）。）。 2022-3-791 2 2、信令网、信令网 （1 1）组成：）组成： 信令点（信令点（SPSP）、信令转接点（）、信令转接点（STPSTP）和）和信令链（信令链（SLSL） A A、信令点信令点SP(SIGNALLING POINT): SP(SIGNALLING POINT): 是消息是消息的起源点和目的地点。的起源点和目的地点。 2022-3-792 B B、信令转接点、信令转接点STP(SIGNALLING TRANSMIT STP(SIGNALLING TRANSMIT POINT)