移动通信系统

移动通信系统2.移动通信的频段800MHz频段供军队使用150MHz频段(91.75～174.75MHz)450MHz频段(222.75～470MHz)无线传呼和集群通信890～905MHz移动发935～950MHz移动收模拟TACS，数字移动可用905～915MHz移动发950～960MHz移动收

1.8GHz数字GSM(CDMA)，可用模拟移动频段909～915MHz移动发835～839MHz移动发（解放军支持）954～960MHz移动收880～884MHz移动收（解放军支持）联通GSM1805～1880MHz基地台发1710～1785MHz移动台发3.移动通信系统的基本组成公众通信（PSTN）MSC2MSC1MSBS（1）交换分系统移动交换中心MSC，归属位置登记HLR，被访位置登记VLR，设备识别登记EIR，鉴权中心AC，操作管理中心OMC。（2）基站分系统基站控制系统BSC，基站收发信系统BTS（3）移动台车载，手持，收发信机、频率合成器、控制器4.移动通信性能指标（1）话音质量与信噪比要求分值主观标准1几乎无噪声2可感觉到轻微噪声和失真3有令人烦恼的噪声和失真4有非常令人烦恼的噪声和失真5几乎不可懂对模拟调频，4级话音静态载噪比12dB，动态载噪比17dB。各个国家有各种规定。（2）服务等级在话务理论中，服务等级用呼损率表示（与波道共用方式有关）。我国规定无线信道呼损率不大于5%，密度高的地区为2%，中继呼损率更低。（3）呼叫中断概率与系统设计、干扰、越区切换有关。（4）通信概率在给定服务区以规定的话音质量成功通话的概率（位置概率，时间概率）。我国规定：市区、近郊区和高密度区不低于90%（90%的覆盖区和90%的时间内应能接入网络）；其他情况最低不能低于50%。5.移动通信系统的组网原理无线小区覆盖区域的大小主要取决于基站天线的发射功率和天线高度。（1）大区制基站天线高度几十米～几百米，功率50～200W，覆盖半径30～50km。网络简单，用于业务量小的区域或专用网。（2）小区制考虑因素：频率资源，容量，服务质量，频谱利用率。超小区（r＞20km）宏小区（r=1～20km）微小区（r=0.1～1km）微微小区（r＜0.1km）提高频率利用率，组网灵活（小区分裂，继续划小），网络复杂。（3）小区制组网方式①条状服务区沿江或沿岸，沿路频率复用：三频组f1f2f3f1也可用双频组或四频组。利用传播损耗实现隔离，实现频率复（再）用。传播损耗的基本模型：直射波扩散损耗与距离的平方（d2）成正比。光滑地面路径损耗与距离的四次方（d4）成正比。当1km＜d＜20km，传播损耗正比于d4

；当50km＜d，传播损耗正比于d5

～d6

；当d≤Db，传播损耗正比于d2

；4hbhmDb=为几百米。raJa为重叠区宽度当移动台处于覆盖区边缘J点时，同频干扰造成的n频组载干比为CI(2n-1)r－nar=40lg由此可确定重叠区宽度。要求C/I大于或等于同频干扰防卫度（达到接收质量主观规定要求时的信号/干扰比值）。同频复用距离：两个同频小区之间（基站之间）的距离.设基站间距为D，小区半径为r，D/r为同频复用比。CID－r－nar=40lg信干比高，要求小区数多。路径不在直线上，并采用方向性天线，可减小基站数目。②面状服务区■小区形状圆形小区会出现多重覆盖区或无覆盖区。设计面状服务区时采用能够覆盖的规则的多边形。正六边形覆盖面积最大。■簇（区群）最大程度地利用频率资源，有效控制同频道小区之间的干扰。簇——若干正六边形小区组成：彼此邻近无缝覆盖，同频道小区间距相等且为最大。可构成簇的形状和簇内小区数N有限。a,b相邻同频小区之间的二维距离（相隔小区数）。确定a,b的方法：由小区沿边的垂线方向跨a个小区，逆转60°再跨b个小区。

N=a2+ab+b2N=7，a=1，b=21234567同频复用距离D为同频无线小区的中心间距D=√3Nr1234567123456712345671234567123456712345671234567由小区沿边的垂线方向跨a个小区，逆转60°再跨b个小区。■中心激励与顶点激励基站通常位于小区中央，为避免某些障碍物可将基站置于顶点。（4）频率复用模式全部频谱在簇内分配使用。簇内每个小区分配一个频率组。常用N=3、4、7、9、12的簇。（5）小区分裂小区分裂缩小频率复用距离，提高频率利用率，提高容量，减小功率。①在原基站上分裂增加三个120或六个60的定向天线，有效降低同频干扰影响。②增加新基站的分裂（6）同频干扰防护同频干扰防护——最小同频复用距离路径损耗指数全向小区取同频复用距离Dk=D，设R=D/r为同频复用比，则∑Dk-k=1mr-C∑Ikk=1mCI∑k=1m1Dk

-r===RCIm最坏情况（最短距离）D－r

CI=m1r(R－1)=m降低干扰：采用定向天线同频复用距离和频率分配方案天线高度和功率控制由射频防卫度和同频干扰概率共同决定同频复用保护（最小）距离。■静态同频干扰允许值三级话音质量要求：

ED(0.5,0.5)(L,T)－EU(0.5,0.1)(L,T)≥8dB四级话音质量要求：

ED(0.5,0.5)(L,T)－EU(0.5,0.1)(L,T)≥12dBED(0.5,0.5)(L,T)为位置概率和时间概率均为50%的有用信号中值场强。EU为干扰场强■动态同频干扰容许值只考虑多径衰落，同频干扰不出现概率为90%的C/I为动态射频防护度。通常为17～18dB。■同频干扰概率允许值动态情况下，C/I低于静态射频防护度的概率应小于等于10%。场强包络服从瑞利分布。场强中值随地理位置变化服从对数正态分布。（7）多信道共用一个无线小区内的几个信道为该区内所有用户使用。①话务量、呼损率和信道利用率话务量：在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间之乘积。1Erl=1小时/信道，一个呼叫占一个信道一小时：单位时间平均呼叫次数；S：每次呼叫平均占用时间；0：成功呼叫次数，则流入话务量A=S，完成话务量A′=0S，呼损率BB=A－A′AA=

－0多信道共用的呼损率与信道数的关系（呼叫独立，在时间上概率均等）：Ann!Aii!∑i=0nB=n信道利用率：==A′nA(1－B)n②系统用户数每用户忙时话务量a=CTK/3600(Erl)C每天平均呼叫次数，T每次呼叫占用时间（s），K集中系数——忙时话务量对全日话务量的比，n个波道能容纳的总户数M=AaA——n个波道流入话务量③信道选择方式四种信道选择方式：■专用信令信道方式选择一个信道作为专用信令信道，呼叫和待呼均在该专用信令信道上进行。所有用户空闲时均守在该信道上，呼叫时主叫通过该信道提出申请，由基站寻找空闲信道，并指配给主、被叫用户。

特点：信令传送快，接续快，适合大容量移动通信。■循环定位方式

基站可选任一空闲信道作为临时呼叫信道，并在该信道发出空闲信号；网内用户具有信道扫描和空闲信号检测能力，搜索到空闲信号即停止扫描并定位在该信道上；若网内某用户在该信道发出呼叫信号，则被叫的应答及双方通话均在该信道进行，此时信令信道变为话音信道。基站重新搜索并指定另一空闲信道作为新的信令信道。特点：呼叫和通话均在同一信道完成，接续时间较长；多个用户同时呼叫的可能性较大，易冲突；适合于中小容量移动通信。■循环不定位方式基站在所有空闲信道上都发空闲信号；网内用户扫描所有空闲信道，随机占据就近信道；用户呼叫基站时，在所占用空闲信道发出；基站呼叫用户时，选择某一空闲信道发足够长指令信号（预备信号），用户开始扫描并最后都停留在基站选定的信道行守听，基站再发选择呼叫信号，呼出被叫用户，并建立通信；接续完成后再发出空闲信号，让所有用户随机分布在各信道上。特点：减少“争抢”概率，呼叫、接续处理时间长。■循环分散定位方式基站在所有空闲信道上都发空闲信号；网内用户扫描所有空闲信道，随机占据就近信道；用户呼叫基站时，在所占用空闲信道发出；基站呼叫用户时，在所有空闲信道发选呼信号并等待应答以呼出被叫用户。特点：“争抢”概率小，呼叫、接续快；但网内各信道均有信号存在信道间干扰。6.移动通信分类（1）寻呼系统点对面覆盖的单向呼叫系统。（2）集群移动通信由控制中心、基站、调度台和移动台组成的专用调度系统。通常采用大区覆盖。（3）无绳系统作为市话网延伸的移动接入的双工无线通信系统。由基站和手机组成，无线覆盖范围小。（4）陆地蜂窝移动通信系统（5）卫星移动通信系统（6）其他移动通信系统7移动通信系统工作方式1.按无线电通信工作方式分：单向通信如无线寻呼系统双向通信中继通信用户距离较远，或受地形影响7移动通信系统工作方式2.按设备使用频率的方式分：单频单工通信一部收发信机使用一个频率，不能同时发射和接收。异频单工通信一部收发信机使用两个频率，按对讲键（PTT）以发射频率进行发射，不按则处在接收状态，以接收频率进行接收。半双工通信：基站采用具有双工器的全双工电台，移动台采用异频单工的工作方式。异频双工通信一部收发信机使用两个频率，同时发射和接收。GSM——GlobalSystemforMobilecommunication，GroupSpecialMobile6.2.1概述1.GSM结构6.2GSM数字移动通信系统NSSDGBFEBSSUmAbisBTSBSCBTSBTSBSCMSCVLROMCOSSEIRAUCHLRMSCVLR…SCPSTNPSPDNISDNPLMNAC操作系统OSS，短信业务SC，公共交换网PSTN，综合业务数字网ISDN，公共陆地移动网PLMN，分组交换公用数据网PSPDN，基站子系统BSS，网络子系统NSS。A接口：传递呼叫处理，移动性管理，以动台和基站的管理，一般为2Mbps。B接口：建立移动台的漫游参数，建立新的位置更新关系。C接口：MSC从HLR获得路由选择信息，并向HLR发收费信息。D接口：传递位置数据，管理用户数据。E接口：越局切换交接时传送相关信息。F接口：查询校对移动台识别号。G接口：使用临时识别码进行新的登记时传送相关信息，可检索国际移动识别码。MS■移动交换中心MSC：呼叫控制（路由选择、呼叫建立与中止），用户信号交换，号码转换，漫游，信号强度监测，切换（交接），计费，鉴权，加密。提供电信业务（、呼叫、、短消息）、承载业务（受限话音和数据业务，如3.1kHz和0.3～2.4kbps同频数据）和补充业务（呼叫前转、呼叫限制、呼叫等待、计费通知、会议）。系统可由若干MSC、HLR和VLR组成，其中一个MSC为入口移动业务交换中心。■归属位置登记HLR：本地用户在原址的位置登记注册，存储用户的参数（识别号、访问能力、类别、补充业务、临时位置等）和当前位置。■访问位置登记VLR：存储外来的漫游移动用户进网所需的相关数据，如识别号、用户号、呼叫处理的存放数据。■设备识别登记EIR：对移动台进行识别、监视、闭锁等锁需要的移动台设备参数（如准许使用、不准使用和由异常需监视的移动设备号码）。■鉴权中心AUC：认证移动用户身份，产生鉴权参数。■操作管理中心OMC：移动通信网的操作和维护。■基站控制系统BSC：协助MSC管理信道信道测量和分配、链路监视、功率控制、跳频管理。无线频道资源指示信道编解码，对用户进行加密码型转换和速率匹配（如13kbps的RPE-LTP与64kbps的PCM的转换，为13kbps语音附加3kbps检测信息）切换

DTX/DTR（间断接收和间断发送——话音激活，降低干扰，提高质量，降低能耗）■移动台MS

完成无线入网的相关控制支持各种基本业务

DTX/DTR

加密语音编码，信道编码（校验码、交织，13kbps变为22.8kbps）自动频率控制，跳频，切换信道速率与用户数据速率的匹配人机接口和信息显示2.移动终端设备组成：天线转换接收发送解调调制VCO均衡TDMA帧形成频率合成跳频信道分离解密加密信道编码信道解码语音编码语音解码D/AA/D键盘、显示数据终端终端适配控制器时域均衡接收：自适应TTTC1C2CNCN-1…hkyk=∑Cihk-ii3.GSM制式特点（1）使用频段和工作体制我国为900MHz和1800MHz。900MHz：890915935960MS→BSBS→MS45MHz124个TDMA载频信道，200kHz/每个载频信道，一般两边不用实为122个信道。每帧一个载波，一帧分为8个时隙，全速率信道8个，半速率信道16个。GMSK调制，调制指数0.3，语音13kbps的RPE-LTP编码，信道比特率22.8kbps，信道总速率270.83kbps，数据速率9.6kbps1800MHz：……124个载频信道124个载频信道1710178518051880MS→BSBS→MS95MHz……374个载频信道374个载频信道（2）具有开放的接口通用接口标准，采用7号公共控制信令，以7号信令作为与PTSN和ISDN等电信网互联的标准。（3）保护用户权力，传输信息加密鉴权使用注册用户的特征号码。注册用户的SIM（SubscriberIdentityModule）卡存有认证用户身份、网络操作安全保密等信息。（4）支持电信业务、承载业务和补充业务。（5）跨国漫游（6）频率利用率高，组网灵活（窄带调制、信道编码、交织、均衡、语音编码）（7）抗干扰能力（分集接收：21