现代通信-ch6

1、2022-3-31ECUST1第六章第六章 移动通信移动通信2022-3-31ECUST2 2022-3-31ECUST32022-3-31ECUST42022-3-31ECUST52022-3-31ECUST62022-3-31ECUST72022-3-31ECUST82022-3-31ECUST92022-3-31ECUST102022-3-31ECUST112022-3-31ECUST122022-3-31ECUST132022-3-31ECUST142022-3-31ECUST152022-3-31ECUST162022-3-31ECUST172022-3-31ECUST182022-

2、3-31ECUST192022-3-31ECUST202022-3-31ECUST21 由于用户的移动性和无线信道的开放性，使移动通信由于用户的移动性和无线信道的开放性，使移动通信组网比固定的有线网复杂得多。其中，有效利用频率资源组网比固定的有线网复杂得多。其中，有效利用频率资源是一个十分重要的问题，所采用的技术是频率复用和多信是一个十分重要的问题，所采用的技术是频率复用和多信道共用。道共用。 （一）服务区体制（一）服务区体制 可分为两大类：一类是小容量的大区制，另一类是大可分为两大类：一类是小容量的大区制，另一类是大容量的小区制。容量的小区制。 1、 大区制大区制 是指用一个基站覆盖整个服务

3、区，由基站负责移动台是指用一个基站覆盖整个服务区，由基站负责移动台的控制和联络。如图所示：的控制和联络。如图所示： 2022-3-31ECUST22 大区制移动通信网示意图大区制移动通信网示意图（BS：基站 R：基站分集接收机 MS：移动台）2022-3-31ECUST23 在大区制中，服务区范围半径通常为在大区制中，服务区范围半径通常为20km 50km。基站。基站发射机功率较大发射机功率较大 100w200w，天线较高。设若干接收台。，天线较高。设若干接收台。 在一个大区中，同一时间每一信道（包括一对收、发频在一个大区中，同一时间每一信道（包括一对收、发频率）只能被一个移动台使用，否则产生

4、严重的同频干扰。率）只能被一个移动台使用，否则产生严重的同频干扰。 大区制组网频谱利用率低，容纳的用户数少。大区制组网频谱利用率低，容纳的用户数少。 优点：组网简单，投资少，见效快。优点：组网简单，投资少，见效快。 适用于用户较少的地区。适用于用户较少的地区。2022-3-31ECUST242、小区制、小区制 将整个移动通信服务区划分为许多小区，在每一小区将整个移动通信服务区划分为许多小区，在每一小区设置一个基站，负责与小区中的移动台的无线连接。设置一个基站，负责与小区中的移动台的无线连接。 各基站统一接到一个移动交换中心，由移动交换中心各基站统一接到一个移动交换中心，由移动交换中心统一控制各

5、基站协调工作，并与有线网相连接，使移动用统一控制各基站协调工作，并与有线网相连接，使移动用户进入有线网。户进入有线网。2022-3-31ECUST25（1）频率复用技术）频率复用技术 在在UHF和和VHF频段，无线电波传播损耗随距离增大而增频段，无线电波传播损耗随距离增大而增大，因此，在小区制中可以应用大，因此，在小区制中可以应用频率复用技术频率复用技术，即：，即：在相在相邻小区中分配频率不同的信道，而在非相邻的相隔一定的邻小区中分配频率不同的信道，而在非相邻的相隔一定的距离的小区中分配相同频率的信道。距离的小区中分配相同频率的信道。 分配相同频率的小区之间距离，取决于具体移动通信分配相同频率

6、的小区之间距离，取决于具体移动通信系统采用的调制（编码）方式所允许的最低的信号功率与系统采用的调制（编码）方式所允许的最低的信号功率与同频干扰之比（信干比）。这个比值越低，允许的复用距同频干扰之比（信干比）。这个比值越低，允许的复用距离越短。离越短。2022-3-31ECUST26 每一小区中的用户数或移动通信业务量，取决于分配每一小区中的用户数或移动通信业务量，取决于分配给小区的信道数目。可见：给小区的信道数目。可见： 小区分得越小，整个通信系统的通信容量越大。小区分得越小，整个通信系统的通信容量越大。 另一方面，小区范围不宜过小，原因有二：另一方面，小区范围不宜过小，原因有二： 基站数目太

7、多，建网成本增大；基站数目太多，建网成本增大； 移动台快速移动时，频繁的越区切换，使造成掉话移动台快速移动时，频繁的越区切换，使造成掉话的可能性增大，降低通信质量。的可能性增大，降低通信质量。 通常，模拟系统，越区切换操作速度较慢，小区半径通常，模拟系统，越区切换操作速度较慢，小区半径一般限制在一般限制在2km2km以上，而数字系统，半径可以上，而数字系统，半径可500m500m以下。以下。2022-3-31ECUST27（2 2）服务区形状）服务区形状 根据服务区形状，小区制可分为根据服务区形状，小区制可分为带状服务区带状服务区和和面状服面状服务区务区。 带状服务区：带状服务区：服务于铁路、

8、公路、航运的移动通信系服务于铁路、公路、航运的移动通信系统的服务区呈现带状分布，即为一个狭长的区域。它的小统的服务区呈现带状分布，即为一个狭长的区域。它的小区分布为一线条形状。区分布为一线条形状。 面状服务区：面状服务区：陆地移动通信系统的服务区大部分为宽陆地移动通信系统的服务区大部分为宽广的平面区域。为了不留空隙地覆盖服务区，由正多边形广的平面区域。为了不留空隙地覆盖服务区，由正多边形彼此相邻来构成平面只能有三种：正三角形，正方形，正彼此相邻来构成平面只能有三种：正三角形，正方形，正六边形。在其它条件都相同时，按正六边形划分区域最经六边形。在其它条件都相同时，按正六边形划分区域最经济。在系统

9、设计无线小区时都采用正六边形，由于其形状济。在系统设计无线小区时都采用正六边形，由于其形状与蜂窝相似，又称蜂窝式小区结构。与蜂窝相似，又称蜂窝式小区结构。 2022-3-31ECUST28不同形状无线小区参数比较不同形状无线小区参数比较 :正三角形正方形正六边形相邻区域中心距离小区面积重叠区宽度重叠区面积重叠区与小区面积比1.410.570.21一个区群中的最少小区数643r2r3r21.3r22r22.6rr21.84r21.14r20.54r0.59r0.27r2022-3-31ECUST29 （3）区群结构）区群结构 蜂窝式小区结构的一个区群中的小区数，同样受限于允蜂窝式小区结构的一个区

10、群中的小区数，同样受限于允许的同频干扰大小。在构造区群时应满足：许的同频干扰大小。在构造区群时应满足： 相邻小区不能使用相同频率；相邻小区不能使用相同频率； 能无空隙地覆盖整个服务区；能无空隙地覆盖整个服务区； 相邻区群中，采用同频率的小区之间的距离相等且为相邻区群中，采用同频率的小区之间的距离相等且为最大。最大。 A A Da个个b个个r图示为采用相同频率图示为采用相同频率的最靠近的小区之间的最靠近的小区之间的位置。的位置。r为小区外接为小区外接圆半径，圆半径，D为两小区为两小区中心之间的距离，中心之间的距离，a、b不能同时不能同时0。2022-3-31ECUST30不难求出（利用余弦定理）

11、：不难求出（利用余弦定理）： 220332 33cos120Drarbrarb223rabab 由要求由要求可以推测出：可以推测出：与与A小区同频的最靠近的小区，其小区同频的最靠近的小区，其中心必定位于以中心必定位于以A为中心的正六为中心的正六边形的顶点。边形的顶点。 AAAAAAADDD2022-3-31ECUST31 设小区面积为设小区面积为 ，区群由，区群由N个小区构成，区群面积个小区构成，区群面积为为 ，上述同频小区中心构成的正六边形的面积，上述同频小区中心构成的正六边形的面积为为 ，则，则0S10SNS2S222203SDababSr由于对称性，由于对称性， 应为应为3个区群的面积，

12、即：个区群的面积，即： 2S21033SSNS可见：可见：一个区群中小区数一个区群中小区数其中：其中： 、 为非负整数，且不能同时为零。为非负整数，且不能同时为零。22Nababab2022-3-31ECUST32abb1010210210312232343453N347912 13 16 19 21 25 2711112222333344N=3N=4区群结构2022-3-31ECUST33 （4）同频干扰载干比）同频干扰载干比同频干扰载干比同频干扰载干比=有用信号载波功率有用信号载波功率C同频干扰功率同频干扰功率I电波的传播损耗与距离的电波的传播损耗与距离的n次方成正比，通常取次方成正比，通

13、常取n=4。 在蜂窝网中，最邻近的同频复用小区最多有在蜂窝网中，最邻近的同频复用小区最多有6 6个，为简个，为简化分析，取同频干扰的传播距离为化分析，取同频干扰的传播距离为D D，移动台处于小区顶点，移动台处于小区顶点时，有用信号功率最弱，此时载干比近似为时，有用信号功率最弱，此时载干比近似为 421362CDNIr2022-3-31ECUST34 一个区群中的小区数越少，频率复用程度越高，通信容一个区群中的小区数越少，频率复用程度越高，通信容量越大。另一方面，区群中的最少小区数与系统允许的载干量越大。另一方面，区群中的最少小区数与系统允许的载干比门限值有关。比门限值有关。对模拟系统，通常规定

14、门限值为对模拟系统，通常规定门限值为18 dB18 dB，因此，因此N7N7；对数字系统，通常规定门限值为对数字系统，通常规定门限值为101012 dB12 dB，因此，因此N N取取3 3或或4 4。可见：可见：在相同频段中，数字蜂窝系统的通信容量比模拟蜂窝在相同频段中，数字蜂窝系统的通信容量比模拟蜂窝系统大得多。系统大得多。N3479121316C/I(dB)11.313.818.720.823.32425.8小区数小区数N及其对应载干比及其对应载干比2022-3-31ECUST35（5 5）采用定向天线）采用定向天线 上面讨论同频干扰载干比时都认为基站处于小区中心，上面讨论同频干扰载干比

15、时都认为基站处于小区中心，采用全向天线。若基站采用定向天线在正面和背面的防护采用全向天线。若基站采用定向天线在正面和背面的防护比通常可大于比通常可大于 10dB10dB，因此，同频干扰只在一定方向的一定，因此，同频干扰只在一定方向的一定范围内起作用。范围内起作用。 若采用若采用 3 3 扇区（扇区（120120度扇形天线），度扇形天线），6 6 个同频干扰源个同频干扰源减少为减少为2 2个；采用个；采用6 6扇区（扇区（6060度扇形天线），度扇形天线），6 6 个同频干扰个同频干扰源减少为源减少为1 1个。个。 2022-3-31ECUST36（a a）120120度定向天线（度定向天线（3

16、 3扇区）扇区）（b b）6060度定向天线（度定向天线（6 6扇区）扇区）采用定向天线时同频小区产生的同频干扰（采用定向天线时同频小区产生的同频干扰（N=7N=7）2022-3-31ECUST37（6 6）小区分裂）小区分裂 当要求进一步增加蜂窝网的通信容量时，可用缩小无当要求进一步增加蜂窝网的通信容量时，可用缩小无线小区的办法来满足，称为小区分裂。原基站位于小区中线小区的办法来满足，称为小区分裂。原基站位于小区中心采用全向天线，可以通过采用心采用全向天线，可以通过采用120120定向天线，将小区分定向天线，将小区分裂成裂成3 3个，分裂后基站位于小区的顶点处，称为顶角激励。个，分裂后基站位

17、于小区的顶点处，称为顶角激励。顶角激励的服务区可用增加基站的方法，按顶角激励的服务区可用增加基站的方法，按1 14 4分裂。分裂。 2022-3-31ECUST38分裂成分裂成3个，分裂后基站位置不变个，分裂后基站位置不变2022-3-31ECUST39分裂成分裂成4个，增加新的基站的分裂个，增加新的基站的分裂2022-3-31ECUST40（二）、多信道共用（二）、多信道共用 在一个大区或小区中，假设分配有在一个大区或小区中，假设分配有n n个信道为众多移动个信道为众多移动用户提供服务，对用户提供服务，对n n条信道的使用存在以下条信道的使用存在以下3 3种方法：种方法： 专用信道方式：专用

18、信道方式：将将n n个信道固定分配给个信道固定分配给n n个用户单独使用。个用户单独使用。用户任何时候都可以利用该信道通信。频谱利用率很底。用户任何时候都可以利用该信道通信。频谱利用率很底。 单信道共用方式：单信道共用方式：将将M M个用户分成个用户分成n n组，每组有组，每组有M/nM/n个用个用户，他们共用一条固定信道。用户业务量不大时，频谱利户，他们共用一条固定信道。用户业务量不大时，频谱利用率高于用率高于，但有呼损发生。为保证服务质量，呼损率不，但有呼损发生。为保证服务质量，呼损率不能太高，则组中的用户数较少，频谱利用率不高。控制简能太高，则组中的用户数较少，频谱利用率不高。控制简单（

19、因为移动台工作频率不变）。单（因为移动台工作频率不变）。 2022-3-31ECUST41 多信道共用方式：多信道共用方式：所有所有M M个用户共同使用个用户共同使用n n条信道。条信道。n n条条信道同时被占用的概率较小，呼损小，同时频谱利用率大信道同时被占用的概率较小，呼损小，同时频谱利用率大大提高大提高 。1 1、话务量、呼损率和通信容量、话务量、呼损率和通信容量 （1 1）话务量）话务量 是度量通信系统业务量大小的指标。可分为流入话务是度量通信系统业务量大小的指标。可分为流入话务量和完成话务量。流入话务量量和完成话务量。流入话务量A A等于单位时间中的平均呼叫等于单位时间中的平均呼叫次

20、数次数与每次呼叫平均占用信道时间与每次呼叫平均占用信道时间s s的乘积的乘积A=sA=s（ErlErl爱尔兰）爱尔兰）完成话务量完成话务量A A0 0流入话务量流入话务量A A 。 2022-3-31ECUST42 一天一天2424小时中，每小时的话务量是不同的，把最忙时小时中，每小时的话务量是不同的，把最忙时的话务量称为的话务量称为忙时话务量忙时话务量A AB B ，可用下公式计算：，可用下公式计算： A AB B =CTK/3600=CTK/3600其中，其中，C C为用户每天呼叫次数；为用户每天呼叫次数；T T为每次呼叫平均占用时间为每次呼叫平均占用时间（秒）；（秒）；K K为集中系数，

21、即忙时话务量对全天话务量之比，为集中系数，即忙时话务量对全天话务量之比，由统计方法确定，一般为由统计方法确定，一般为101015%15%。（2 2）呼损率）呼损率 定义为损失话务量与流入话务量之比，用定义为损失话务量与流入话务量之比，用B B表示。表示。 B=B=（A-AA-A0 0）/A=/A=（-0 0）/（二）、多信道共用（二）、多信道共用2022-3-31ECUST43其中，其中，A A0 0为完成话务量，为完成话务量，0 0为单位时间呼叫成功次数。为单位时间呼叫成功次数。A A0 0 = =0 0ss 呼损率呼损率B B与流入话务量有关，流入话务量越大，呼损率与流入话务量有关，流入话

22、务量越大，呼损率越高。确定通信系统的服务等级时，呼损率不能太高。我越高。确定通信系统的服务等级时，呼损率不能太高。我国公用蜂窝移动电话的呼损率取为国公用蜂窝移动电话的呼损率取为0.050.05。 对于多信道共用系统，共用信道数对于多信道共用系统，共用信道数n n，流入话务量，流入话务量A A与与呼损率呼损率B B之间的关系可用以下爱尔兰呼损公式表示：之间的关系可用以下爱尔兰呼损公式表示：nnii=0An!B=Ai!（二）、多信道共用（二）、多信道共用2022-3-31ECUST44（3 3） 通信容量通信容量 信道利用率信道利用率，规定为每个信道平均完成的话务量，规定为每个信道平均完成的话务量

23、，即信道平均的占用时间比率即信道平均的占用时间比率 (1)ABn系统容量可以用系统所能容纳的用户数系统容量可以用系统所能容纳的用户数M表示表示 BAMA（二）、多信道共用（二）、多信道共用2022-3-31ECUST45 2 2、信道选择方式、信道选择方式 多信道共用系统中，信道选择方式可分为多信道共用系统中，信道选择方式可分为专用控制专用控制信道信道方式和方式和非专用控制信道非专用控制信道方式。方式。 （1 1）专用控制信道方式）专用控制信道方式 专门指定一条信道用于处理用户的呼叫和接续，包专门指定一条信道用于处理用户的呼叫和接续，包括信道选择。这一信道不能用于通话。其优点是：呼叫处括信道选

24、择。这一信道不能用于通话。其优点是：呼叫处理速度快，适用于大容量系统。当共用信道数较少时，将理速度快，适用于大容量系统。当共用信道数较少时，将使频带利用率降低。使频带利用率降低。 （2 2）非专用控制信道方式）非专用控制信道方式 不设置专用控制信道，而是让用户随机地占用网内不设置专用控制信道，而是让用户随机地占用网内所有共用信道。可有以下几种方法：所有共用信道。可有以下几种方法：（二）、多信道共用（二）、多信道共用2022-3-31ECUST46 循环定位循环定位 基站通过某一条信道发送空闲信号，该信道被临时指基站通过某一条信道发送空闲信号，该信道被临时指定为呼叫信道。移动用户搜索到空闲信号，

25、就停留在这个定为呼叫信道。移动用户搜索到空闲信号，就停留在这个信道上守听，某一用户呼叫接通后就在此信道上通话，这信道上守听，某一用户呼叫接通后就在此信道上通话，这时基站另选一条空闲信道作为临时呼叫信道，其它用户又时基站另选一条空闲信道作为临时呼叫信道，其它用户又全部自动地转到新的临时呼叫信道上去守侯。当全部信道全部自动地转到新的临时呼叫信道上去守侯。当全部信道被占用后基站不再发空闲信号，未通话的用户不停地对所被占用后基站不再发空闲信号，未通话的用户不停地对所有信道扫描。有信道扫描。 优点：基站的发射机不必全部常开着。优点：基站的发射机不必全部常开着。 缺点：容易出现缺点：容易出现“争抢争抢”现

26、象，导致呼叫不成功。现象，导致呼叫不成功。 适用：小容量系统。适用：小容量系统。（二）、多信道共用（二）、多信道共用2022-3-31ECUST47 循环不定位方式循环不定位方式 基站在所有空闲信道上都发送空闲信号，网内不通基站在所有空闲信道上都发送空闲信号，网内不通话的移动台始终处于搜索扫描状态，移动台呼叫时随机停话的移动台始终处于搜索扫描状态，移动台呼叫时随机停留在就近空闲信道上发出呼叫，呼叫成功后就在该信道上留在就近空闲信道上发出呼叫，呼叫成功后就在该信道上通话。通话。 优点：优点：“争抢争抢”现象大大减少。现象大大减少。 缺点：呼叫接续时间长，不宜在信道多的系统使用，缺点：呼叫接续时间

27、长，不宜在信道多的系统使用，所有信道发射机常开，功率大，干扰大。所有信道发射机常开，功率大，干扰大。 循环分散定位循环分散定位 基站在所有空闲信道上都发送空闲信号，移动台停基站在所有空闲信道上都发送空闲信号，移动台停留在收到空闲信号的信道，从该信道上发出呼叫。基站呼留在收到空闲信号的信道，从该信道上发出呼叫。基站呼叫移动台从所有空闲信道上发出呼叫信号。叫移动台从所有空闲信道上发出呼叫信号。 优点：优点：“争抢争抢”小，接续快。小，接续快。 缺点：控制复杂，消耗功率大，干扰大。缺点：控制复杂，消耗功率大，干扰大。 （二）、多信道共用（二）、多信道共用2022-3-31ECUST48（三）频率配置

28、（三）频率配置1 1、陆地移动通信系统工作频段、陆地移动通信系统工作频段 我国规定分配给蜂窝式公用移动电话网的频段有两个：我国规定分配给蜂窝式公用移动电话网的频段有两个：（1 1） 450MHz450MHz频段频段 450.500MHz450.500MHz453.500MHz 453.500MHz 移动台发移动台发 460.500MHz460.500MHz463.500MHz 463.500MHz 基站发基站发这一频段今后不再发展蜂窝公用移动电话。这一频段今后不再发展蜂窝公用移动电话。 2022-3-31ECUST49 （2 2） 900 MHz900 MHz频段频段 890MHz890MHz

29、915MHz 915MHz 移动台发移动台发 935MHz935MHz960MHz 960MHz 基站发基站发其中，其中，890MHz890MHz905MHz905MHz、935MHz935MHz950MHz950MHz部分用于模拟公部分用于模拟公用移动电话网，其他部分用于数字公用移动电话网。用移动电话网，其他部分用于数字公用移动电话网。 分配给未来公众陆地移动通信系统的新频段为：分配给未来公众陆地移动通信系统的新频段为： 1885MHz1885MHz2025MHz 2025MHz 移动台发移动台发 2110MHz2110MHz2200MHz 2200MHz 基站发基站发2022-3-31EC

30、UST502 2、信道频率间隔、信道频率间隔 信道频率间隔与系统采用的调制方式有关，不同的系信道频率间隔与系统采用的调制方式有关，不同的系统有不同的频率间隔。统有不同的频率间隔。（1 1） 采用模拟调制的移动通信系统采用模拟调制的移动通信系统 我国规定：我国规定：采用调频调制时，信道频率间隔采用调频调制时，信道频率间隔25kHz25kHz，并且规定对于并且规定对于150MHz150MHz和和450MHz450MHz频段，各信道标称频率的尾频段，各信道标称频率的尾数为数为0000、2525、5050、75 kHz75 kHz。 用于模拟蜂窝移动通信的用于模拟蜂窝移动通信的900MHz900MHz

31、频段，其信道序号频段，其信道序号n n与信道频率与信道频率 n n的关系：的关系：（三）、频率配置（三）、频率配置2022-3-31ECUST51 用于模拟蜂窝移动通信的用于模拟蜂窝移动通信的900MHz900MHz频段，其信道序号频段，其信道序号n n与信道频率与信道频率 n n的关系：的关系： n n =890.0125+(n-1)0.025MHz =890.0125+(n-1)0.025MHz 移动台发移动台发 n n =935.0125+(n-1)0.025MHz =935.0125+(n-1)0.025MHz 基站发基站发 这一频段分为这一频段分为A A频段和频段和B B频段，即所说

32、的频段，即所说的A A系统和系统和B B系系统。统。 n n为为1 1300300的信道属于的信道属于A A频段，频段，n n为为301301600600的信道属的信道属于于B B频段。其中，频段。其中，23234343、323323343343号信道为控制（信令）号信道为控制（信令）信道，其它都为话音信道。信道，其它都为话音信道。 2022-3-31ECUST52 （2 2）数字蜂窝公用陆地移动通信系统）数字蜂窝公用陆地移动通信系统 我国采用的是欧洲我国采用的是欧洲GSMGSM数字蜂窝系统。在数字蜂窝系统。在GSMGSM系统中，系统中，采用时分多址（采用时分多址（TDMATDMA）与频分多址

33、（）与频分多址（FDMAFDMA）相结合的多址）相结合的多址方式。射频载频间隔为方式。射频载频间隔为200 kHz200 kHz，每载频以时分多址方式可，每载频以时分多址方式可用于用于8 8个用户。射频信道编号为：个用户。射频信道编号为： n n =890+0.2 n=890+0.2 n（MHzMHz） 移动台发移动台发 n n =935+0.2 n=935+0.2 n（MHzMHz） 基站发基站发其中其中n=1n=1124124。使用频段限制在。使用频段限制在905905915 MHz915 MHz（移动台）（移动台）和和950950960 MHz960 MHz（基站）范围时，对应频道序号为

34、（基站）范围时，对应频道序号为7474124124。（三）、频率配置（三）、频率配置2022-3-31ECUST53（三）、频率配置（三）、频率配置3 3、服务区的信道配置、服务区的信道配置 常用的信道配置方法有两种；常用的信道配置方法有两种；无三阶互调配置法无三阶互调配置法 等频距配置法等频距配置法（1 1）无三阶互调配置法）无三阶互调配置法 三阶互调可能是通信网中的一种主要干扰。由收发设三阶互调可能是通信网中的一种主要干扰。由收发设备中元件存非线性中的三次项产生。三阶互调干扰频为备中元件存非线性中的三次项产生。三阶互调干扰频为 fx=fi+fj-fkfx=fi+fj-fk式中，式中，i.j

35、i.j可以相同，可以相同，fi.fj.fkfi.fj.fk为不同信道序号的射频为不同信道序号的射频载波频率，若得到的干扰频率载波频率，若得到的干扰频率fxfx恰好为同一服务区中配置恰好为同一服务区中配置的另一信道频率，会造成三阶互调干扰。的另一信道频率，会造成三阶互调干扰。2022-3-31ECUST54可见，产生三阶互调干扰的条件是：可见，产生三阶互调干扰的条件是： fx-fi=fj-fkfx-fi=fj-fk用信道序号表示为用信道序号表示为 x-i=j-kx-i=j-k因此，在同一基站服务区不造成三阶互调干扰的条件是因此，在同一基站服务区不造成三阶互调干扰的条件是所配置的信道序号中任意两个

36、序号差各不相同。所配置的信道序号中任意两个序号差各不相同。这种配置方法，同一基站服务区中的邻道间隔可能较小这种配置方法，同一基站服务区中的邻道间隔可能较小，因此邻道干扰的影响可能较大。，因此邻道干扰的影响可能较大。2022-3-31ECUST55（三）、频率配置（三）、频率配置 例：例：1514203436291318213138192533402237396102730324171124262935151723283842一，二，三，四4， 12，16，五，六，七，2022-3-31ECUST56（2 2）等频距配置法）等频距配置法 主要考虑是使在同一小区中配置的信道有尽可能大的主要考虑是使

37、在同一小区中配置的信道有尽可能大的间距，以减小邻道干扰影响。间距，以减小邻道干扰影响。 基站中不同信道的信号共用一副发射天线，通常要求基站中不同信道的信号共用一副发射天线，通常要求不同信道的频率间隔足够大，天线共用器才能有满意的隔不同信道的频率间隔足够大，天线共用器才能有满意的隔离度。离度。 设一个区群中有设一个区群中有N N个小区，则第个小区，则第K K组中的信道序号为：组中的信道序号为： K+jN 1KN, j=0,1,2,K+jN 1KN, j=0,1,2,2022-3-31ECUST57（四）移动电话进入市话网的方式（四）移动电话进入市话网的方式 1 1、用户线接入方式、用户线接入方式

38、 对于采用单个基站的小容量（对于采用单个基站的小容量（200M N=无线用户数（即市话用户线数）无线用户数（即市话用户线数） M=无线频道数无线频道数2022-3-31ECUST58 特点：特点： 移动用户的编号方式完全与市话网一致，每个移移动用户的编号方式完全与市话网一致，每个移动用户需占用一个用户号码。动用户需占用一个用户号码。 移动用户之间及移动用户与市话之间的接续均为移动用户之间及移动用户与市话之间的接续均为全自动接续。全自动接续。 结构简单，无需改动市话交换机，便于与各种制结构简单，无需改动市话交换机，便于与各种制式的小交换机配合。式的小交换机配合。 适宜小容量移动通信系统入网时采用

39、。适宜小容量移动通信系统入网时采用。2022-3-31ECUST592 2、市话中继线接入方式、市话中继线接入方式 多基站、多信道情况下，多个基站联合采用具有交换多基站、多信道情况下，多个基站联合采用具有交换功能的设备，构成一个相当于市内电话分局的移动电话交功能的设备，构成一个相当于市内电话分局的移动电话交换局。与市话网采用中继线接入。换局。与市话网采用中继线接入。 特点：特点： （1 1）移动交换局本身的交换设备不太复杂；）移动交换局本身的交换设备不太复杂； （2 2）对信令系统的要求比较复杂，必须考虑接续设备）对信令系统的要求比较复杂，必须考虑接续设备的配合问题。的配合问题。3 3、移动电

40、话汇接中心方式、移动电话汇接中心方式2022-3-31ECUST60（一）、语言编码技术（一）、语言编码技术 1 1、语言编码的基本概念、语言编码的基本概念 （1 1）语言编码的主要技术指标）语言编码的主要技术指标 3 3个主要技术指标：个主要技术指标：数码率、语言质量、编解码延时数码率、语言质量、编解码延时 数码率数码率：指编码器每秒钟输出的数目：指编码器每秒钟输出的数目 单位：比特单位：比特/ /秒（秒（b/sb/s） 数码率与占用的倍道带宽成正比，而语言质量通常数码率与占用的倍道带宽成正比，而语言质量通常随数码率的降低而变差。随数码率的降低而变差。2022-3-31ECUST61 语言质

41、量语言质量 评价方法有两类：评价方法有两类：客观评价法客观评价法和和主观评价法主观评价法。 客观评价法客观评价法：测量解码器输出语音信号的某种指标，：测量解码器输出语音信号的某种指标，通常用的是输出信噪比。适宜高数码率的波形编码器通常用的是输出信噪比。适宜高数码率的波形编码器 主观评价法主观评价法：人类听话时对语音质量的感觉。常用的：人类听话时对语音质量的感觉。常用的是是“平均评价得分平均评价得分”（Mean Opinion ScoreMean Opinion Score）简称为）简称为MOSMOS分，分分，分5 5级（级（5 5分制）。适合中低速率的编码器分制）。适合中低速率的编码器 编解码

42、延时编解码延时 即解码器输出语音信号相对于编码器输入语音信号的即解码器输出语音信号相对于编码器输入语音信号的延时（不计传输延时）。应限制在几十毫秒内。延时（不计传输延时）。应限制在几十毫秒内。2022-3-31ECUST62 （2 2）语音编码分类）语音编码分类 通常分为三大类：通常分为三大类：波形编码、参量编码、混合编码波形编码、参量编码、混合编码 波形编码波形编码 对语言信号的波形直接编码，编码器输出数字信号表对语言信号的波形直接编码，编码器输出数字信号表示的是取样点的波形值或其变化量。示的是取样点的波形值或其变化量。 PCMPCM是波形编码；是波形编码； MM（增量调制）也是一种波形编码

43、；（增量调制）也是一种波形编码； 高数码率时，这两种编码能够提供相当好的语音质量。高数码率时，这两种编码能够提供相当好的语音质量。2022-3-31ECUST63 参量编码参量编码 又称为声源编码，是以发音器官的物理模型为基础把又称为声源编码，是以发音器官的物理模型为基础把语音的产生模拟成激励信号通过线性时变滤波器的响应。语音的产生模拟成激励信号通过线性时变滤波器的响应。编码时从语音波形中分段提取滤波器的参数和激励信号参编码时从语音波形中分段提取滤波器的参数和激励信号参数，把这些参数量化编码成数字信号。数，把这些参数量化编码成数字信号。 优点：优点：数码率可以降低到数码率可以降低到2.4Kb/

44、s2.4Kb/s以下。以下。 缺点：缺点：语音质量只能达到合成质量，即使提高数码率语音质量只能达到合成质量，即使提高数码率也不能有效提高语音质量。也不能有效提高语音质量。 应用示例：应用示例：线性预测编码（线性预测编码（LPCLPC）声码器）声码器 2022-3-31ECUST64混合编码混合编码 将参量编码和波形编码结合起来，力图保持波形编码将参量编码和波形编码结合起来，力图保持波形编码语音质量高和参量编码数码率低的优点，将数码率压缩到语音质量高和参量编码数码率低的优点，将数码率压缩到4Kb/s4Kb/s16Kb/s16Kb/s。 当前在当前在8Kb/s8Kb/s16Kb/s16Kb/s范围

45、内达到了较好的语音质量。范围内达到了较好的语音质量。好的混合编码一般比较复杂，并会引起一定的延时。好的混合编码一般比较复杂，并会引起一定的延时。 2022-3-31ECUST652 2、移动通信对语音编码的要求、移动通信对语音编码的要求：（1 1）数码率较低）数码率较低16Kb/s 16Kb/s （频率资源有限）频率资源有限）（2 2）较好的抗误码能力）较好的抗误码能力 传播条件差传播条件差1010-3-3时时 语音质量无明显下降语音质量无明显下降1010-1-1时时 仍能正常通话仍能正常通话（3 3）较好的语音质量和较短的编解码延时（几十）较好的语音质量和较短的编解码延时（几十msms内）内

46、）（4 4）算法不能太复杂）算法不能太复杂 ， 单片单片LICLIC 3 3、ADPCMADPCM编码器编码器（自适应差分（自适应差分PCMPCM） 数码率为数码率为32Kb/s32Kb/s（PCMPCM： 64Kb/s64Kb/s） 语音质量语音质量MOSMOS分为分为4.14.1分分 （PCMPCM：4.34.3分）分） 数字无绳电话中采用。数字无绳电话中采用。 2022-3-31ECUST664 4、RPE-LTPRPE-LTP编码器编码器规则脉冲激励长期预测编码规则脉冲激励长期预测编码数码率为数码率为13Kb/s13Kb/s语音质量语音质量MOSMOS分：分：3.83.8分分GSMGS

47、M数字蜂窝移动通信系统中采用。数字蜂窝移动通信系统中采用。5 5、VSELPVSELP编码器编码器矢量和激励线性预测编码矢量和激励线性预测编码数码率为数码率为8Kb/s8Kb/s语音质量语音质量MOSMOS分：分：3.73.7分分北美数字蜂窝公用电话系统（北美数字蜂窝公用电话系统（D-AMPSD-AMPS）采用。）采用。 2022-3-31ECUST67（一）模拟蜂窝网（一）模拟蜂窝网( (第一代移动通信第一代移动通信) )1 1、网络拓扑、网络拓扑公共移动通信网的拓扑原则是：公共移动通信网的拓扑原则是：在保证通信质量的前在保证通信质量的前提下，尽可能提高频谱利用率和增加系统容量，结构又不提下

48、，尽可能提高频谱利用率和增加系统容量，结构又不十分复杂，成本也不太高。十分复杂，成本也不太高。 在上述前提下，选用基站覆盖区半径等于在上述前提下，选用基站覆盖区半径等于2- 10km2- 10km的的六角形小区制拓扑结构是合适的。整个通信服务区，由几六角形小区制拓扑结构是合适的。整个通信服务区，由几个小区群构成，一个小区群包括若干个小区。通过适当措个小区群构成，一个小区群包括若干个小区。通过适当措施（采用定向天线，降低同频干扰），各小区群中所用的施（采用定向天线，降低同频干扰），各小区群中所用的频道，就可重复使用。即一个小区群对应的覆盖区内所用频道，就可重复使用。即一个小区群对应的覆盖区内所用

49、的频率，能够在别的小区群中重用。的频率，能够在别的小区群中重用。2022-3-31ECUST68这样，在频道数不增加的情况下，整个服务区内的用户容这样，在频道数不增加的情况下，整个服务区内的用户容量将大大增加，频谱利用率也得到了提高。对设计好的小量将大大增加，频谱利用率也得到了提高。对设计好的小区群，其信道数是不变的。或者说，每个小区群中的六角区群，其信道数是不变的。或者说，每个小区群中的六角型小区数是固定的（基站数不变），通信服务区的大小决型小区数是固定的（基站数不变），通信服务区的大小决定其所用的小区群数。定其所用的小区群数。2022-3-31ECUST692 2、蜂窝式小区结构的频道配置

50、、蜂窝式小区结构的频道配置2022-3-31ECUST702022-3-31ECUST712022-3-31ECUST722022-3-31ECUST73（二）数字蜂窝网（第二代移动通信）（二）数字蜂窝网（第二代移动通信） 1 1、一般概念、一般概念 （1 1）模拟蜂窝网中，语音信道采用模拟调制，其技术）模拟蜂窝网中，语音信道采用模拟调制，其技术相对而言简单，成为第一代移动通信系统中的调制方式。相对而言简单，成为第一代移动通信系统中的调制方式。在在2020世纪世纪70S80S70S80S得到迅速发展。得到迅速发展。 发展中暴露出由于采用模拟调制而带来的一系列问题发展中暴露出由于采用模拟调制而带

51、来的一系列问题，主要有：，主要有： 频率利用率低，不能满足用户数增长的要求；频率利用率低，不能满足用户数增长的要求； 不能提供高速数据业务；不能提供高速数据业务； 安全保密性差；安全保密性差； 抗衰落性能差；抗衰落性能差； 网络管理不灵活。网络管理不灵活。 2022-3-31ECUST74语音信道采用数字调制，可以有效克服上述模拟网中存语音信道采用数字调制，可以有效克服上述模拟网中存在的问题。数字调制是第二代移动通信系统的主要标志。在的问题。数字调制是第二代移动通信系统的主要标志。 （2 2）数字移动通信网有两种体制。一种是时分制的）数字移动通信网有两种体制。一种是时分制的GSMGSM系系统，

52、一种是码分制统，一种是码分制CDMACDMA系统。两者都是蜂窝结构，并采用了系统。两者都是蜂窝结构，并采用了数字无线传输和蜂窝之间的先进切换方法。因此，获得了比数字无线传输和蜂窝之间的先进切换方法。因此，获得了比模拟蜂窝系统好得多的频谱利用率，也提高了系统容量。模拟蜂窝系统好得多的频谱利用率，也提高了系统容量。 （3 3）目前，世界上正在使用的几种数字蜂窝公用移动通）目前，世界上正在使用的几种数字蜂窝公用移动通信系统及其主要参数。信系统及其主要参数。 2022-3-31ECUST75 泛欧数字蜂窝移动通信系统泛欧数字蜂窝移动通信系统GSMGSM 1982 1982年开始研究，年开始研究，199

53、11991年底投入使用，与年底投入使用，与ISDNISDN兼兼容。容。 北美数字蜂窝系统北美数字蜂窝系统NADCNADC 1992 1992年投入使用，容量在大，价格较贵，不能与年投入使用，容量在大，价格较贵，不能与ISDNISDN兼容，双制式，数模兼容。兼容，双制式，数模兼容。 日本的数字蜂窝系统日本的数字蜂窝系统PDCPDC 技术上与技术上与NADCNADC相同，但数模不兼容。相同，但数模不兼容。 北美北美CDMACDMA 窄带窄带CDMACDMA（NCDMANCDMA） 宽带宽带CDMACDMA（WCDMAWCDMA）将用于第三代移动通信）将用于第三代移动通信。 2022-3-31ECU

54、ST76几种数字蜂窝公用移动通信系统的主要参数几种数字蜂窝公用移动通信系统的主要参数 特特 性性 欧欧 洲洲GSM北北 美美NADC日日 本本PDC北北 美美CDMA工作频段(MHz)基站发 935960869894810826(14291453)869894移动台发 890915824849940956(14771501)824849双工间隔(MHz)4545130(48)45射频间隔(kHz)20030251250射频双工信道总数124832640(960)20多址方式TDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMACDMA/FDMA每载频信道数8(16)3(6)3(6)61(122

55、)2022-3-31ECUST77几种数字蜂窝公用移动通信系统的主要参数（续）几种数字蜂窝公用移动通信系统的主要参数（续） 特特 性性 欧欧 洲洲GSM北北 美美NADC日日 本本PDC北北 美美CDMA调制方式调制方式GMSK(BT=0.3)(/4)DQPSK(=0.25)(/4)DQPSK(=0.25)QPSK传输速率传输速率(Kb/s)270.83348.6421228.8话音话音编码编码方式方式RPE-LTPVSELPVSELPCELP速率速率(Kb/s)1386.78(可变可变)经信道编码后的经信道编码后的话音速率话音速率(Kb/s)22.81311.228.8数据业务数据业务速率速

56、率(Kb/s)9.62.4/4.8/9.61.2/2.4/4.89.6小区半径小区半径最大最大/最小最小(Km)35/0.520/0.520/0.550/不定不定2022-3-31ECUST782022-3-31ECUST792 2、GSMGSM数字蜂窝移动通信数字蜂窝移动通信 欧洲开发的欧洲开发的CME20CME20型全球数字移动通信系统（型全球数字移动通信系统（GSMGSM），），由由GSMGSM定义的全部网络单元构成。其中包括交换中心（定义的全部网络单元构成。其中包括交换中心（SSSS）、位置登记器（、位置登记器（LRLR）、基地收发信机站（）、基地收发信机站（BTSBTS）、基站控制）

57、、基站控制器（器（BSCBSC）以及用于集中操作和维护的设备（）以及用于集中操作和维护的设备（OMCOMC）及移动）及移动台（台（MSMS）等。）等。 系统中的网络单元由标准化接口相连。移动台（系统中的网络单元由标准化接口相连。移动台（MSMS）和基地收发信机站（和基地收发信机站（BTSBTS）之间的无线电接口，采用特高频）之间的无线电接口，采用特高频（UHFUHF）高频段上的时分多址（）高频段上的时分多址（TDMATDMA）方式。所有信息都是）方式。所有信息都是数字的，也就是说，话音信号以二进制码形式在无线信道数字的，也就是说，话音信号以二进制码形式在无线信道上进行传输。因此，上进行传输。因

58、此，GSMGSM是一种数字无线系统。是一种数字无线系统。2022-3-31ECUST802022-3-31ECUST812022-3-31ECUST822022-3-31ECUST83 GSM GSM网络提供高速数据通信、传真和短报业务（点对网络提供高速数据通信、传真和短报业务（点对点或用户对用户的字符寻呼）等用户业务。点或用户对用户的字符寻呼）等用户业务。 GSMGSM网络考虑了与其它标准（如网络考虑了与其它标准（如ISDN)ISDN)的一致性、兼的一致性、兼容性（适合移动环境条件下）问题。容性（适合移动环境条件下）问题。GSMGSM网络的标准化接网络的标准化接口，能为各类网络的互连提供条件

59、，其中包括口，能为各类网络的互连提供条件，其中包括GSMGSM和和ISDNISDN的互联。的互联。2022-3-31ECUST84（1 1）GSMGSM系统组成系统组成2022-3-31ECUST852022-3-31ECUST86TMOSTMOS有一个分层结构，其基础是共同应用平台（有一个分层结构，其基础是共同应用平台（CAPCAP）。包含基本计算器、存储器与系统的通信部件，用工）。包含基本计算器、存储器与系统的通信部件，用工业标准业标准RISCRISC计算机来执行。计算机来执行。CAPCAP层之上为电信应用平台（层之上为电信应用平台（TAPTAP）。）。TAPTAP把特殊的通信功能加到把特

60、殊的通信功能加到CANCAN上，其中包含有和上，其中包含有和不同形式网络元件通信的必要软件；另一种不同形式网络元件通信的必要软件；另一种TAPTAP功能是网功能是网络模型，这是络模型，这是TMOSTMOS在网络资源及其关系上的应用体现。在网络资源及其关系上的应用体现。TMOSTMOS的第三层为应用层。将的第三层为应用层。将CAPCAP和和TAPTAP注能合并应用，体注能合并应用，体现在现在OSSOSS软件中，以达到操作和维护的目的。除上述软件中，以达到操作和维护的目的。除上述CAPCAP和和TAPTAP层外，层外，OSSOSS还包括面向应用的蜂窝网操作（还包括面向应用的蜂窝网操作（CNOCNO