中级培训第一模块之一无线网络基础知识

无线网络基础知识NSNGANSU网优专家小组中级培训第一模块之一内容介绍移动通信技术的演进GSM移动通信系统

简单呼叫流程GSM移动通信系统接口无线网络基础知识数字技术IMT-2000(ITU)UMTS(WCDMA,TD-SCDMA),CDMA2000第二代19902000第一代第三代数字技术例如:GSM,CDMA(IS-95)模拟技术例如:TACS,AMPS移动通信技术的演进全球移动通信系统移动通信技术的演进在开始下面的课程之前，我们首先了解一下多址接入的概念，常用的多址接入根据不同的特点可分为：FDMA、TDMA、CDMA。FDMA:频分多址技术，即不同的用户占用不同的频率，通过不同的频率来区分不同的用户。

TDMA:时分多址技术，即不同的用户占用不同的时间，通过不同的时间段来区分不同的用户CDMA:码分多址技术，所有的用户都占用同样的时间和频率，但之间有不同的特征。这个特征为不同的编码频率时间功率TDMA多址接入技术FDMA频率时间功率CDMA时间频率功率Code1Code2CodeN移动通信技术的演进移动通信技术的演进第一代移动通信系统是模拟移动通信系统，主要以英国的TACS和美国的AMPS(AdvancedMobilePhoneSystem)为主。它们都是双频、双工

模拟移动通信系统，采用频分多址技术（FDMA）

特点：

1、系统容量小。

2、频谱利用率低。

3、保密性能差。

4、不同的国家采用不同的频段等原因造成国际漫游受阻。

5、各系统之间没有公共接口，很难开展数据承载业务。移动通信技术的演进第二代移动通信系统是数字移动通信系统，主要以欧洲的GSM和美国的CDMA(IS-95)为主。GSM采用时分多址技术（FDMA+TDMA）；CDMA(IS-95)采用码分多址技术（CDMA）。

特点：

1、具有开放的接口和统一标准，容易扩容功能和开发新业务。

2、频谱利用率相对较高，系统抗干扰性较强。

3、通过语音加密，保密性能强。

4、在采用GSM的国家之间能够实现国际漫游。

5、可以获得更好的通话质量。 目前们采用的频段为：890~915和935~960，双工间隔45MHz，移动通信技术的演进我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段:GSM900MHz频段为：890~915(移动台发,基站收),935~960(基站发,移动台收);DCS1800MHz频段为：1710~1785(移动台发,基站收),1805~1880(基站发,移动台收);移动通信技术的演进第三代移动通信系统是数字移动通信系统，主要以欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000以及我国的TDS-CDMA为主。

特点：

1、每一用户由不同的码来区分，所有用户分享同样的频谱资源，频 普利用率更高。

2、系统有很高的抗干扰性、抗衰落性、保密性3、采用软切换及更软切换技术，减少掉话4、采用Rake多径分集接收技术，有效利用多径传输来的信号，提高系统的接收性能5、采用快速功率控制，快速准确的闭环功率控制有效地降低近-远效

效应，提高系统容量

6、数据传送速率大其他MSCotherBTS´sVLREIRAuCOMCGSM系统结构HLRGSM900:GSM1800:

信道间隔：200kHz

1710178518051880双工距离:95MHz890915935960双工距离:45MHz运营商A运营商B

B

A暂未分配GSM系统频率资源GSM900andGSM1800就像一对孪生兄弟

GSM900GSM1800频率带宽

890...960MHz1710...1880MHz信道数

124 374信道间隔

200kHz 200kHz接入技术

TDMA TDMA手机功率

2W 1WGSM900和GSM1800没有很大区别，通信机制完全一样GSM900/1800异同比较

GSM900andGSM1800的逻辑信道划分是一样的广播信道

(BCH)专用控制信道

（DCCH）通用控制信道

(CCCH)话音信道

(TCH)FCCHSCHBCCH(系统消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)专用信道

(DCH)逻辑信道空中接口逻辑信道FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用信道系统下行信道结构RACHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH专用信道系统上行信道结构

GSM900andGSM1800的逻辑信道划分是一样的广播信道

(BCH)专用控制信道

（DCCH）通用控制信道

(CCCH)话音信道

(TCH)FCCHSCHBCCH(系统消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)专用信道

(DCH)逻辑信道空中接口逻辑信道下行信道上、下行信道上行信道

搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHFACCHTCHFACCH空闲状态关机状态专用模式空闲状态各逻辑信道作用示意逻辑信道到物理信道的映射关系信令信道: 51个帧序列物理信道: 26个帧序列物理信道同逻辑信道映射关系DownlinkCCCHTCH常用的信道配置COMBINED信道组合BINED信道组合课程进度2.1电波传播2.2传播模型2.3天线系统2.4GSM系统分集技术2.5干扰2.6抗干扰措施2.7无线链路平衡无线链路传播电波传播理论是一门严谨的科学

无线电波传播理论问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢?多径无线传播无线路径是一个很复杂的传播媒介手机发射功率有限手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小频率资源有限带宽一定信道编码等占用额外频率资源频率需要被重复利用==>产生同频干扰用户行为的不确定性移动通信环境多径传播阴影效应地形、地貌反射信号的相互干扰无线信道特点强烈的信号反射会带来无法容忍的信号时延反射信号落在接收机均衡器时间窗口内，可以容忍否则，就会产生信号交叠自干扰直射信号弱，反射信号强均衡器时间窗口16s信号强度延迟时间长距离反射，反射信号落在均衡器窗口外:==>干扰效应反射慢衰落(正态衰落)传播路径上大的阻挡物引起的阴影效应快衰落(瑞利衰落)几路信号破坏性的叠加“衰落谷点”,“信号黑洞”+100-10-20-30012345m电平(dB)920MHz

v=20km/h信号衰落timepower2sec4sec6sec+20dBmean

value-20dB正态衰落瑞利衰落信号衰落自由空间信号传播

信号强度随距离指数倍衰减镜面反射漫反射

反射

镜面反射信号强度:A-->*A(<1)相位:

-->-材料的偏振性决定相位的变化

漫反射信号强度:A-->*A(<<1)相位:

-->随机相位偏振性影响:随机

D电波传播

吸收效应

深度信号衰减相位变化因材料而异去偏极衍射

锲型模型刀刃模型多刀刃模型AA-5..30dB电波传播常用单位辨析日常表征功率常用w、mw等单位，但是在实际工作当中不方便，于是引入了dBm，dB，dBi，dBd等单位定义：发射功率P为1mw时，折算为dBm后为0dBm公式为：10*log（P/1mw）

1w=30dBm5w=37dBm

2w=33dBm10w=40dBmdBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。dBi=dBd+2.15常用于天线增益dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）1,Okumura-Hata（奥村模型）经验公式适用于大范围的传播预测（5-20Km）一般不用于小范围传播预测（<1km）2,Walfish-IkegamiModel适用于小范围传播预测（<1km）传播预测模型其中f 频率，单位为MHz150--2000h 基站天线高度[米]30--200a(h) 手机天线高度的函数d 手机和基站之间的距离[公里]L路径损耗dBA=69.55,B=26.16(150..1000MHz)A=46.3,B=33.9(1000..2000MHz)不同地貌的衰减因子奥村模型市区 小区半径小,信号衰减很大森林 信号被强烈阻挡或吸收影响随季节不同而变化开阔田地 信号传播容易，接近自由传播水面 信号传播非常容易，应特别注意信号的水面反射!大山体 信号被反射冰川信号被强烈反射，容易引起严重干扰山丘 可以有效用于小区分界，降低干扰地物地貌类型适用于市区复杂情况下微蜂窝传播预测假设市区建筑规则分布总的信号传播损耗包括3大部分：直线传播损耗LLOS屋顶到街道信号损耗LRTS手机周为环境损耗LMShwbdWalfish-Ikegami模型时间分集频率分集空间分集极化分集多径分集编码,交织跳频多单极化天线双极化天线均衡器tfGSM系统的分集技术分集增益取决于环境分集增益能增加覆盖吗?天线分集

可以获得3-5dB信号增益 相当于可以容忍更大的路径损耗 获得更大的有效覆盖范围RR(div)~1,3RA 1.7A覆盖面积扩大70%

以上估算基于传播环境平坦而言分集带来的好处信号=

所有有用信号 carrier

所有无用信号 interference=GSM标准:同频：C/I>=9dB，工程上:C/I>=12dB

邻频：C/I>=-9dB

，工程上：C/I>=-6dB

400K邻频：C/I>=-41dB，工程上：C/I>=-38dB有用信号环境噪声其他信号干扰信号质量下降比特误码可修复: 信道编码,纠错不可修复: 相位失真干扰的影响接收质量（RXQUALparameter）接收质量等级（0...7）RXQUAL MeanBER BERrangeclass (%) from...to0 0,14 <0,2%1 0,28 0,2...0,4%2 0,57 0,4...0,8%3 1,13 0,8...1,6%4 2,26 1,6...3,2%5 4,53 3,2...6,4%6 9,05 6,4...12,8%7 18,1 >12,8%较好

不可容忍好可以接受GSM系统信号质量多径信号(回声效应)频率复用的同邻频干扰外部干扰

网络质量的提高更要注意网络干扰的有效控制

尽可能降低网络的干扰干扰源科学的频率分配方案合理的站点布局天线下倾和方位角合理调整合理的天线型号非法干扰源的排除降低干扰的方法good

locationbad

locationFH（跳频）一种分集技术,“副作用”就是分担了网络干扰效果

==>更少的衰落谷点 解码增益 干扰分集DPC（自动功率控制）原理：评估信号电平和质量DTX（不连续发射）语音间隙关闭发射机。。。。。。。。。降低干扰的方法一种分集技术对抗快衰落对静止和慢速移动用户效果明显基带跳频min.=3TRX射频跳频分周期和随即跳频宽带合路器支持第一个TRX除外（BCCH）频率分集本来是针对静止用户抗快衰落的，由此却产生了抗干扰效果跳频延长电池寿命降低网络干扰可变步长和固定步长包括上行功控和下行功控电平和质量驱动BSC是总判决者时间信号电平目标电平值：

e.g.-85dmBCCH载频不参加功率控制功率控制DTX:不连续发射在语音间歇期关闭发射仅发射SIDframes接收端码变换器产生舒适