第2章移动通信教材

移动通信主要技术

(第2章)电子工程系田海丽*移动网络的抗衰落、抗干扰技术*路由及接续*移动通信中的控制与交换*频率利用*无线区域覆盖结构2第2章主要内容难点重点3第2章重点和难点*多信道共用概念*移动通信系统中的路由选择及接续*跳频、分集、功率控制、扩频*正六边形区群结构*话务理论4第2章目的和要求*了解移动通信系统的组网制式、无线区群结构、信道选择方式*掌握多信道共用、频率复用概念*理解移动通信中的位置登记、越区切换、漫游等基本控制技术*理解移动通信系统中常用的抗衰落抗干扰技术52.1无线区域覆盖结构区域覆盖结构组网制式正六边形无线区群结构移动通信网络结构和信道6区域覆盖结构根据其接续、覆盖方式分成多重结构

无线小区基站区位置区MSC区PLMN区GSM服务区MSC区：一个MSC所管辖的所有小区共同覆盖的区域。一个MSC可由一个或若干个位置区组成。PLMN服务区：若干个MSC区组成系统服务区：MS可获得服务的区域，无须知道MS实际位置而可马上通信的区域。可由若干个同标准公用移动电话网组成位置区：MS可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区组成基站区域：一个基站的所有小区所覆盖的区域。小区：一个基站或基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区域72.1.1组网制式大区制小区制小区形状的选择81.大区制概念整个服务区内只设一个基站，负责区内联络与控制R为分集接收台要求:为增大服务区：天线架设要高；发射功率要大解决上行信号弱的问题：采用分集接收台优点：设备简单，技术上易实现

缺点：频谱利用率低，用户容量小

（所有MS采用不同频率）适用：小城市或业务量不大的城市一般用户几十到几百个，如：无线出租车92.小区制概念整个服务区划分为若干个小区，每个小区设一个基站，负责本小区的联络与控制，并在MSC的统一控制下，实现小区间转接与其他网络的联系适用：大容量移动通信系统优点服务区域缩小，同频复用距离减小，提高了频率利用率区域内用户数可灵活确定，小区的大小也可根据用户数灵活确定小区中用户数增大到一定程度，可实现“小区分裂”MS和BS发射功率减小，减小了相互间的干扰缺点:切换概率增加控制交换复杂建网成本提高,小区数增加，BS数增加10思考：为什么小区制能解决频道数有限而用户数不断增加的矛盾？113.小区形状的选择服务区形状：线状、面状（无缝覆盖）相同地形地物、全向天线

圆形小区规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内接正多边形代替圆

(正三角形、正方形、正六边形)12三种圆内接正多边形的比较小区形状正三角形正方形正六边形比较相邻小区的中心距离r大：BS间干扰小单位小区

面积大：所需小区数少交叠区域

距离r小：便于跟踪交换交叠区域

面积小：同频干扰小最少频率

个数643少：频率利用率高中心间隔最大，各基站间的干扰最小交叠区面积最小，同频干扰最小交叠距离最小，便于实现跟踪交换所需的频率个数最少，频率利用率最高覆盖面积最大，对于同样大小的服务区域所需基站最少正六边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构131.无线区群的构成从覆盖角度：无线小区无线区群服务区由若干个正六边形无线小区构成，再有无线区群彼此邻接形成大服务区域。若同频无线小区之间的中心间隔距离大于同频复用距离，则各个单位无线区群可以使用相同的频道组，以提高频率的利用率无线区群的构成14单位无线区群的构成条件能彼此邻接相邻单位无线区群中的同频小区中心间隔距离相等1.2两个条件用关系式表示为：

N=a2+ab+b2

其中a、b：相邻同频道小区间的间隔小区数，均为正整数或0，但不能同时为0，或一个为0一个为1

N:构成单位无线区群的正六边形数目例：a=1,b=1N=3a=2,b=0N=4a=2,b=1N=7a=3,b=1N=9……1.无线区群的构成15图2-5各种单位无线区群的图形各种单位无线区群的图形右图所示的单位无线区群彼此邻接排布都可以扩大服务区，但是如何选择单位无线区群呢？a=1,b=1a=2,b=0a=1,b=2单位无线区群的选择选择单位无线区群的选择主要是根据系统所要求的同频道复用距离而定。在进行蜂窝状网络的频率分配时，每个无线小区分给一个频道组，每个无线单位区群分给一组频道组，下图的号码分别表示互不相同的频道组。

173.服务区扩大后，为了实现同频复用，不同的单位无线区群可以使用相同的频道组，其条件是：相同号码的无线小区中心之间的距离大于或等于同频信道复用距离D。单位无线区群的选择18确定同频小区二维距离的方法自某一小区A出发，沿边的垂线方向跨a个小区，再按逆时针方向转60度，再跨b个小区，就可以找到同频小区a=1,b=2N=7时的区域覆盖同频小区根据a,b值确定19GSM系统中，若采用全向天线，则N=7;若采用定向天线，则N=4N=3N=4N=7202.激励方式类型中心激励----全向天线顶点激励----定向天线2.激励方式中心激励中心激励：基站位于无线区的中心，则采用全向天线实现无线区的覆盖。顶点激励：若在每个蜂窝相同的3个顶点设置基站，并采用3个互成120度扇形覆盖的定向天线，每个基站3个无线小区，实现小区覆盖222.顶点激励----定向天线顶点激励----定向天线三叶草形120°扇形60°扇形

23无线区大小的确定（根据用户数灵活确定）前提条件：假设服务区容量密度均匀

无线区大小相同，每个无线区分配的信道数相同实际：容量密度不同

市区用户密度高无线区小些，分配的信道数多些；

郊区用户密度低无线区大些，分配的信道数少些。无线区大小的确定24容量密度不等时区域划分25小区分裂：一分三、一分四小区分裂当原有小区的容量高到一定程度时，可以将原有小区再细分为更细小的无线小区，即小区分裂，以增大系统的容量和容量密度。小区分裂方式—1:4

不再使用原基站继续使用原基站按照1:4方法分裂，每分裂一次，基站的覆盖半径小一半，基站的发射功率应降低12dB，基站的数量增加到原来的四倍，建设投资增加，而且越区频道切换频繁。最多容许分裂的次数n将取决于站址及系统越区切换的能力小区分裂的方法-在原基站上分裂在原小区的基础上，将中心设置基站的全向覆盖区分为几个定向天线的小区。为了支持从无方向性天线到扇形分区和小区分裂的过渡，在建立无方向性天线辐射之前必须有一个频率分配计划，使可能在不改变现有系统频道分配、无须关闭、增设系统和重新调谐组合器和收发信机的情况下，通过增设频道使服务区容量增加。优点：增加了小区数目，却不增加基站数量；重叠区小，有利于越区切换；利用天线的定向辐射性能，可以有效地降低同频干扰；减少维护工作量和基站建设投资小区分裂的方法-增加新基站的分裂（d）增加新基站的分裂将小区半径缩小，增加新的蜂窝小区，并在适当的地方增加新的基站，此时，原基站的天线高度是地方降低，发射功率减少。在总功率不增加的情况下，小区分裂使原小区范围内的使用频道数增加，以增大系统容量和容量密度。小区分裂的方法-增加新基站的分裂1:4分裂实际使用时，可以先进行1:3分裂，然后将三叶草形小区再进行1:4分裂，这就是1x3x4式二次分裂。30无线区域的划分依据（综合考虑）地形地物情况容量密度通信容量有效利用频谱……步骤：根据现场调查和勘测，从技术、经济、使用、维护等几方面，确定一个最佳的区域划分和组成方案根据无线区的范围和通信质量要求进行电波传播电路的计算无线区域的划分和组成312.1.3移动通信网络结构和信道无线区域覆盖结构网络结构信道主要内容32移动通信网基本结构交换控制功能很多基站（BS）移动台(MS)无固定位置33无线区域覆盖结构业务区：有一个或若干个移动通信网PLMN组成的，上图中所示的业务区是由一个PLMN组成。一个业务区可以是一个国家，或一个国家的一部分，也可以是若干个国家。移动通信网PLMN：一个移动通信网可由一个或若干个MSC组成。MSC提供区内无线系统与市话网PSTN的接口，完成所有必须的信号功能，以建立与移动台的往来呼叫。MSC区：一个MSC区可有一个或若干个位置区组成。位置区即移动台位置登记区，是为了确定MS呼叫时所处的位置而设置的。位置区：一个位置区由一个或者若干个基站区组成。基站区：一个基站区可由一个或若干个无线小区组成，大小取决于基站覆盖范围。通过无线信道，在基站区内建立与移动台间的无线通信。从控制角度：

无线小区基站小区位置区MSC区PLMN服务区GSM业务区目前主要网络结构：三级集中交换式网络结构（MSC、BS、MS）34无线区域覆盖结构移动通信网需要多层次控制，有两级、三级网络和四级网络3种控制结构目前主要网络结构：三级集中交换式网络结构（MSC、BS、MS）基站先集中于一个移动业务交换中心进行交换接续；集中交换便于集中维护，提高交换接续质量，在大容量的小区制结构中，常采用该结构。全国大区划分—中国电信在大区中心设立一级移动业务汇接中心并网状相连；在各省会或大城市设立移动业务汇接中心，并与相应的一级汇接中心相连；2024/3/2036移动端局二级移动业务中心（TMSC2）一级移动业务中心(TMSC1)PSTNPSTNPSTN移动台基站GSM与PSTN网路全国GSM网路结构大区:设立一级汇接中心省内设立二级汇接中心移动本地网设立端局省内GSM网路结构:一个或多个二级汇接中心（2—3）;每个端局应至少与省内两个二级汇接中心相连372.网络结构—主要内容移动本地网的网络结构移动通信网络和其他网络互联的原则移动通信话路网与NO.7信令网的关系主要内容38移动本地网的网络结构-概述本地网含义：具有相同长途区号全国划分若干个移动本地网，原则上长途编号为二位、三位的地区可建立移动业务本地网每个移动本地网设立一个HLR，必要时可增设HLR，用于存储归属该移动本地网的所有用户有关的数据；每个移动业务本地网可设一个或若干个MSC省内GSM结构TMSCTMSC/VLRTMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRHLRHLRHLRGSM本地网路结构:可共用HLR;可共用MSC在移动业务本地网设置一个或若干个移动端局MSC，也可视业务量由一个由一个MSC覆盖多个移动业务本地网。40与其他网络的互连PSTN、PSPDN、CHINANET…原则：与其他网络之间应设接口局，接口局的数量应尽量少，可独立设置，也可兼设(GWp、GWm)

为澄清网络结构，与其他网络间应逐步采用来去话汇接方式，接口局作为网间结算的计费点对来去话进行计费移动通信网络和其他网络互联的原则41小规模未建接口局网络结构中设备间连接关系移动侧：TMSC1、TMSC2----一、二级汇接中心

TMm、Tm----本地汇接局

GWm----移动网关

PSTN侧：GWp----固网网关TS：长途局GMSC、TMSC可兼作MSC，与路由方式相关42小规模已建接口局小规模MSC之间网状连接，并与所属的TMSC相连；每个MSC应具有GMSC路由功能查询，并作为网关GWm与PSTN的接口局GWp相连43中规模移动本地网组网方式对于中等规模的移动本地网的地区，应考虑设置一对独立的接口局GWm并兼做GMSC。MSC之间网状相连，每个MSC与其所属的TMSC相连局间话务量很小的端局可暂不设直达路由44大规模的移动本地网组网方式对于大规模的移动本地网，应考虑一对或多对独立的接口局GWm，可采用移动来话、去话分别通过不同的接口局汇接，其中来话汇接口局具有GMSC功能。部分GWm兼做移动本地汇接局TMm，以全覆盖的方式汇接本地MSC。原则上MSC间应开设直达电路，局间业务量很小的移动端局间可不设直达电路。2、移动通信网络和其它网络互联的原则移动网和其它网络之间应设置接口局，接口局的数量应尽量少，接口局可独立设置，也可兼设。移动局与其它网络之间应逐步采用来去话汇接方式。互联双方的接口局作为网间结算的计费点对来去话进行计费。46与NO.7信令网的关系每个节点均设信令点一般：TMSC1设HSTP（高级信令转接点）

TMSC2设LSTP（低级信令转接点）

MSC设SP（信令点）GSM与NO.7的互联3、移动通信话路网与NO.7信令网的关系GSM系统与NO.7信令网的关系473.信道信道：传输信息的通道（双向）

根据媒介不同分：有线信道、无线信道无线信道：MS与BS间的一条双向传输通道FDD方式时双向使用分开的两个无线频率

上行：MSBS

下行：BSMS双工间隔：上下行频率的差值或收发两个频率之间的间隔信道的含义模拟系统：

一个无线信道对应于一个频道（上、下行一对载频）----FDMA数字GSM系统：

一个无线信道对应于一个频道上的一个时隙----TDMACDMA系统：一个无线信道对应于一个正交的地址码----CDMA482.2频率利用频率资源频谱管理同频复用多信道共用多址技术信道自动选择方式载波干扰保护比频率利用率提高的方法同频复用多信道共用多址技术…50频率资源特殊资源不会用尽、不能储存不用与使用不当都是浪费具有时间、空间、频率三维特性同一时间、同一地点频率不能重复使用不同时间或不同地点频率可重复使用同频复用TDMA（不同时间的频率重复使用）无线电频谱资源是国家和国际的一种公共资源，还须考虑国际、国内及各地区之间的频率协调问题

（有效利用）512.2.1频谱管理—主要内容频谱分配的基本原则影响频率选择的因素52管理机构及职责国际：ITU

通过召开无线电行政大会，制定无线电原则。无线电原则包括各种无线电通信系统的定义，国际频率分配表和使用频率原则，频率的指配和登记，抗干扰措施，移动业务的工作条件及无线电业务的种类等，并由ITU下属的频率登记委员会登记、公布、协调各会员国使用的频率；提出合理使用频率的意见，执行行政大会规定的频率分配和频率使用的原则等。国内：无线电管理委员会

按照当时当地的业务需要进行频率分配，并制定相应的技术标准和操作准则，技术标准应包括设备和系统的性能标准，抑制有害干扰的标准。用户必须在满足合理的技术标准、操作标准和适当的频道负荷标准的条件下，才能申请使用频率。频谱管理机构及职责53日常管理工作：审核频率使用的合法性；检查有害干扰；检查设备与系统的技术条件；考核操作人员的技术条件，登记业务种类，电台使用日期等。频谱管理的任务：频率使用的授权；建立频率用登记表；无线电监测业使务；控制人为噪声等

频谱管理机构及职责541.频率分配的基本原则频道间隔模拟：25KHzGSM系统：200KHzIS-95CDMA：1.25MHz系统容量：IS-95CDMA最大，GSM其次，模拟系统最小公共边界的频率协调天然边界共同遵守的基本原则，如：天线有效高度及最大发射功率的限制、双方使用频道的协调等，避免相互干扰，并达到最有效的频谱利用。多频道共用由于通话的间断性，任何一对用户都不可能长时间的连续占用一个频道；任何一个频道如果在时间上合理分割，就可以供给若干个用户共同使用；当某一用户占用频道时，其它用户同时处于被阻塞状态；当系统有多个频道时，让多个用户共享多个频道，将大大提高频率的利用率，共用的频道数越多，频道利用率越高。55④频率复用

指使用相同载频无线频道覆盖不同的区域，这些区域彼此相隔一定的距离，使同频干扰抑制到允许的范围以内。小区制移动通信系统都采用这一技术⑤必须共同遵守的主要规则

规定900MHz频段双工间隔为45MHz

（下行基站发高接收低；上行移动台发低收高）频率分小块，分别给各种移动通信制式（单工、双工、接力等）使用，并为未来业务预留频段合适的发射功率合适的天线有效高度1.频率分配的基本原则56⑥频谱利用率的评价影响因素网路结构频道带宽用户密度每用户话务量呼损率共用频道数…定量评价：在相同传输质量和相同呼损（阻塞）率前提下的频率利用率：Erl/(单位带宽3KHz.km2)或Erl/(Hz.m2)三阶互调：互调干扰中最严重的，排除较困难，形式原因是非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生混频后所产生的寄生信号，如：2f1-f2。则f1\f2\2f1-f2产生三阶互调干扰；放大器、混频器、滤波器都会产生三次互调产物，产生哨叫声，降低系统性能572、影响频率选择的因素①传播环境的影响不同频段，应用于不同系统不同环境，有不同的适用频段②有关组网因素的影响容量频率利用率③多频道共用的影响提高频道利用率的主要手段定向耦合器、空腔谐振器④互调的影响多频道共用、多系统同时工作，产生互调干扰无三阶互调频率组空腔谐振器：频率选择性较好定向耦合器：用于信号的分离、隔离和混合，本质是将微波信号按一定的比例进行功率分配58频道的分配方法无三阶互调信道组分配法无三阶互调频率利用率低分区分组信道分配法无三阶互调频率利用率高运算量大，适用于需要信道数较少的系统等频距频道分配法有三阶互调，可抑制适用大型公网第9章中详细介绍592.2.2同频复用同频复用概念同频复用方式601.同频复用概念解决频率拥挤的方法开发新频段，（频段有限）有效利用频率，提高频率利用率同频复用多信道共用61同频复用同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域（相当于频率资源再生）

即：小区制中间隔一定距离重复使用相同频率蜂窝移动通信网络由单位区群拼接构成，无线区群包含N个正六边形小区，各区群可以按照一定规律使用相同的频率组。假设每个群N个小区，则需N组频率同频复用须考虑同频干扰问题使用622.同频复用方式4×3、3×3、2×6、1×3方式…4×3方式指4个基站组成一个无线区群，每个基站3个扇区

即至少需12个载频构成一个区群覆盖的频道组复用越紧密，频率利用率越高

但需考虑同频干扰问题选择复用方式需考虑网络具体情况

同频复用方式比较4x3频率复用方式，GSM系统中最基本的频率复用方式，这种方式同频复用距离大，能够比较可靠地满足GSM体制对同频干扰保护比和邻频干扰保护比的指标要求基本频率复用方式紧密复用方式同频复用方式比较3x3频率复用方式一般不需要改变现有网络结构，但容量增加有限，同时需要采用跳频技术降低干扰。2x6频率复用方式:虽可较大提升系统容量，约为4x3的1.6倍。但需要对天线系统及频率规划做较大调整，要求系统具备自动功率控制、不连续发射、跳频等功能，另外对天线系统要求较高，需配置高性能的窄带天线。1x3频率复用方式，复用度高，系统容量大大提高，但是同频复用距离减小，网上干扰会增加，需要采取以下措施：1.必须采用射频跳频、自动功率控制、不连续发射、天线分集等技术有效降低干扰；2.要保证一定的跳频点点数，至少大于载频数目的两倍；3.频率加载率必须控制在50%以下，同时需加强网络优化，才能获得较好的效果。65频率紧密复用需注意的问题跳频方式、功控、DTX等抗干扰措施跳频点数频率加载率网络优化……662.2.3多信道共用占用信道方式独立信道方式多信道方式多信道共用：多个用户共同享用多个信道思考：多少用户共用多少信道最佳？独立信道方式多信道共用方式在一个无线小区内的n个信道，为该区的m个用户所共有，则当k（k<n）个信道被占用时，其它需要通话的用户可以选择剩下的任一空闲信道通话。多信道共用多信道共用方式多信道共用多信道共用方式★独立信道方式：信道非配原则上简单，但是信道不能充分利用，即信道利用率低两种方式比较★多共用信道方式在相同多的用户的信道的情况下，会使用户通话的阻塞概率明显下降，提高信道的利用率，可使用户数目明显增加，但也不是无止境的，否则将使阻塞率增加而影响质量多共用信道独立信道方式话务量和呼损问题引入采用多信道共用方式，在保证一定通话质量的情况下，一个信道究竟平均分配多少用户才合理？话务量和呼损问题721.话务理论呼叫话务量A度量通话业务量或繁忙程度的指标单位时间内呼叫次数与每次呼叫平均占时的乘积A=C×t(Erl)1Erl：一个信道被连续占用1小时的话务量

一个信道的最大话务量

多个信道或中继线上的话务量可能大于1Erl举例1：某个信道每小时发生20次呼叫，平均每次呼叫占时3分钟，则该信道的呼叫话务量为？举例2：全网有100个信道，每小时共有2100次呼叫，平均每次呼叫占时2分钟，则全网的呼叫话务量为？73话务量类型完成话务量A0

呼叫成功接通的话务量，是单位时间内呼叫成功的次数与平均占用信道时间的乘积损失话务量AL(

AL=A-A0

)

损失话务量：呼叫失败损失的话务量呼损：即呼叫失败次数。多信道共用时，由于用户数大于信道数，

当多个用户同时需要通话时而信道数不够而使一部分用户不能通话，导致呼叫失败74呼损率B（系统的服务等级）在一个通信系统中，多信道共用时造成呼叫失败的概率B=(AL/A)×100%

=(CL/C)×100%CL:呼叫失败次数C：总呼叫次数B越小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意A、B在需求上是一对矛盾

服务质量、用户需要B减小

需减小流入话务量

需减小用户数运营商不愿意A、B要选择适当的值，在运营商和用户之间取得一个平衡75呼损率的计算爱尔兰公式条件：每次呼叫发起具有随机性

每次呼叫在时间上都有相同的概率

n：小区中共用信道数爱尔兰呼损表：A、B、n的关系

一般工程上计算话务量时用查表法进行例：某小区共有10个信道，若要求呼损率为10%，则呼叫话务量A为？76ABn1%2%3%5%7%10%20%40.8691.0921.2591.5251.7482.0452.94551.3611.6571.8752.2182.5042.8814.01061.9092.2762.5432.9603.3053.7585.10972.5012.9353.2503.7384.1394.6666.23083.1283.6273.9874.5434.9995.5977.36993.7834.3454.7485.3705.8796.5468.522104.4615.0845.5296.2166.7767.5119.68577繁忙小时集中率K忙时：一天中最繁忙的一小时

非忙时：K=忙时话务量/全日话务量

我国忙时两个时段：8：00-9:0020:00-21：0078每用户忙时话务量A用户A用户=CTK/3600(Erl/用户)

C：每天平均呼叫的次数

T(秒)：每次呼叫平均占用信道时间

C×K：可视为忙时呼叫次数专用移动通信系统：0.06Erl/用户

公用移动通信系统：0.01Erl/用户79每信道容纳的用户数

A/n表示一定呼损条件下每信道平均话务量，A可查爱尔兰表

n个信道容纳的总用户数

m×n=A/A用户80例：每天每户平均呼叫10次，每次呼叫占时100s，呼损率为10%，繁忙小时集中率为10%，求：（1）给定20个信道，能容纳多少个用户？（2）若区域内有500个用户，需要分配多少个信道？解：A用户=CTK/3600=0.028(Erl/用户)（1）根据B=10%，n=20查爱尔兰呼损表得：

A=17.613Erl

m×n=A/A用户=17.613/0.028≈629个

所以，给定20个信道可容纳约629个用户（2）A=m×n×A用户=14(Erl)

根据A及B=10%查爱尔兰呼损表得n≈17个

所以，500个用户需共用约17个信道81当无线区共用信道数n一定时，B越大，A越大；信道利用率η越高，B也越大，服务质量越低，因此B应选一个适当值，一般为10～20%

用户数与A、T有关。随着n增加，η提高，但n增加，接续速率下降，设备复杂，互调产物增多，因此n不能太大

在系统设计时，既要保持一定的服务质量，又要尽量提高信道的利用率，而且要求在经济技术上合理。为此，就必须选择合理的呼损率，正确地确定每个用户忙时的话务量和采用多信道共用方式工作，然后，根据用户数计算信道数，或者给定信道数计算能容纳多少用户数。

822.2.4多址技术多址的概念

蜂窝移动通信中是以信道来区分通信对象的，一个信道只能容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。多址接入技术在无线通信环境的电波覆盖区内，如何建立用户之间的无线信道的连接，解决多址接入问题的方法叫做多址接入技术。

有些系统只采用一种多址接入技术，有些同时采用两种以上的多址技术来提高频率利用率。83多址技术

指射频信道的复用技术，多址技术直接关系到蜂窝移动通信的容量。发端：对于不同的移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，

然后向空中发射，自然合路

收端：根据不同的特征，移动台和基站从空中提取自己的信号信号特征的差异可表现在某些特征上，如：工作频率、出现时间、编码序列等适用于无线传输，提高频率利用率类型（不同特征）FDMA（频率）TDMA（时间）CDMA（编码）SDMA（空间方向）多路复用发端：用专门的合路设备将多用户信号

合在一条路径上传输

收端：用分路设备将各用户的信号分开适用于有线传输

提高中继线路的利用率84FDMA、TDMA、CDMA示意图FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA861.FDMA概念：以频率区分不同的用户信号每个用户占用一个频道传输信息区别于FDD（频分双工）

FDM（频分复用）原理：发端：每个用户的信息调制到不同载频上传输

收端：接收解调获取自己的信息频分双工FDD系统中，分配给用户一个信道，即一对频率，频率f1或f11作为反向信道，即MS向BS方向，频率F1或f1作为前向信道，即BS向MS方向。任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的转接87FDMA特点：频率利用率低，系统容量有限

每个频道一对频率，只可送一路话音信息连续传输，直到通话结束，信道才能收回。FDMA不需要复杂的成帧、同步和突发脉冲序列的传输，MS设备相对简单。技术成熟，易实现，但系统中多个频率信号易相互干扰，且保密性差BS的共用设备成本高且数量大

每个信道需要一套收发信机越区切换时，只能在话音信道中传输数字指令，要抹掉一部分话音而传输突发脉冲序列

模拟蜂窝系统只能采用FDMA，在数字移动通信系统中，则基本不用单一的FDMA方式。882.TDMA—系统原理时分多址概念：在一个无线信道上，按时间分割成若干个时隙，每个移动用户占用一个时隙，在规定的时隙内收发信号。区别于TDD（时分双工）

TDM（时分复用）TDMA系统原理：发端：每个用户的信息调制到一个载频上在规定的时间段传输收端：在规定的时间段接收解调获取自己的信息系统发射数据使用缓存-突发法，对任何一个用户而言发射都是不连续的2.TDMA—帧结构1个TDMA帧时隙1时隙2同步比特信息数据…时隙n时隙3尾比特保护比特1个TDMA帧是有若干时隙组成的，不同通信系统的帧长度和帧结构是一样的。GSM系统的帧长为4.62ms，每帧8时隙在TDMA系统中，每帧中的时隙结构的设计通常需要考虑：控制和信令，信道多径的影响，系统的同步三个问题。903.TDMA系统的同步与定时TDMA系统要求同步和定时是正常工作的前提，必须有严格的帧同步、时隙同步和比特同步，若通信设备采用相干检测，接收机也必须获得载波同步。TDMA的帧同步和位同步是由帧结构的细节来保证的。同步位同步(比特同步)帧同步系统定时(全网同步)----主从同步方式同步码

或从信号中提取时钟3.TDMA系统的同步与定时—位同步位同步是接收机正确解调的基础在移动通信系统中，传输位同步信息的两种方法：用专门的信道传输插入业务信道中传输接收机在提取同步信息时，必须采取措施以减少干扰、噪声、衰落或误码引起的相位抖动，同时还要有保护电路进行保护，防止因为偶然的原因使接收机失步，引起通信中断。3.TDMA系统的同步与定时—帧同步与时隙同步帧同步和时隙同步采用的方法一样，如果需要，可以在每帧和每时隙的前面分别设置一个同步码作为同步信息。对帧同步和时隙同步的要求是：建立时间短，错误捕获概率小、同步保持时间长和失步概率小。同步码短，传输效率高，同步码长，同步的可靠性和抗干扰能力强一些同步码的码型选择应具有良好的相关性，不易被信息流中的随机比特所混淆而出现假同步3.TDMA系统的同步与定时—系统定时系统定时也称网同步系统定时可以采用不同的方法，在移动通信系统中常用的是主从同步法，所有设备的时钟均直接或间接地从属于某一个主时钟的信息，主时钟精度很高，各设备从接收到的时钟信号中提取定时信息，或者说锁定到主时钟频率上。系统定时也可用独立时钟同步法，网内各设备均设置高精度的时钟，从通信开始或进行过程中，只要根据某一标准时钟进行一次时差校正后，在很长的时间内，时钟不会发生明显的漂移，从而得到准确的定时。这种方法通常要求各设备采用稳定度很高的石英振荡器来产生定时信号，这对于移动台来说不太适合。因距离的变化而引起传播时延的变化，造成基站接收多个移动台的突发时发生重叠。需要考虑整个系统的定时、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为什么引入时延调整？由于GSM采用TDMA，每载频8个时隙，应严格保持时隙间的同步；GSM的小区半径可以达到35km，从手机出来的信号需要经过一定时间才能到达基站，单程传输极限时间是100uS，双程传输极限时间为200uS；因此我们必须采取一定的措施，来保证信号在恰当的时候到达基站.——时延调整如何进行时延调整？采用时间提前量参数调整发信时间正常通话中，当MS接近基站时，基站就会通知MS减小时间提前量；而当MS远离小区中心时，基站就会要求MS加大时间提前量.96定时提前量TA：为避免与下一时隙的信息重叠，根据估算的传播时延确定发射的提前时间。

与突发中的保护间隔有相同功能定时提前量是根据移动台与基站间不断变化的距离而确定的，该信息在移动台与基站间不断传送。传播时延t传播时延tTA这样下去不行，得让手机提前一个TA值时间发给我！！定时提前（TA）3.TDMA系统的同步与定时—定时保护时间

98例：若小区半径为R，电波传播速率为c，则传播时延为τ=R/c

若R=10km，则τ=33.3μs，当系统提供定时提前量时，可令保护时间Tg=τ，甚至略小一些，如：GSM中，NB的保护间隔为30.46μs。

(=8.25/270.833k)

若R=35km，则τ=116.66μs

令保护时间Tg>116.66μs

如：GSM中，接入突发AB的保护间隔为252μs，这是因为系统对接入突发不能提供定时提前量信息(=68.25/270.833k)30.46<33.3

不满足，需要时间提前量信息252>166.66

满足，不需定时时间提前信息

99基站可以只用一台或少量发射机可避免多发射机同时工作而产生互调干扰，抗干扰能力强，保密性好各移动台发送的是周期性突发信号，基站发送的是时分复用信号，各信源只能在分配的时隙发出自己的信号。每载频多路，TDMA系统能够在每一载频上产生多个时隙，而每个时隙都是一个信道，因为能够进一步提高频谱利用率，增加系统容量。不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配简单而经济。空闲时隙可用来检测信号强度或控制信息，有利于加强网络的控制功能和保证MS的越区切换共享设备成本低。由于每一载频为许多客户提供业务，因此TDMA系统共享设备的每客户平均成本与FDMA系统相比是大大降低了。对新技术开放。例如当因语音编码算法的改进而降低比特速率时，TDMA系统的信道很容易重新配置以接纳新技术。TDMA的特点—优点TDMA的特点—缺点TDMA系统的定时（网同步）是一个关键问题。需要严格定时与同步，以免信号重叠或混淆，因为信道时延不固定移动台较复杂传输开销大FDMA\TDMA\CDMA无论是FDMA还是TDMA都是在有限的时隙或频点上通信，容量受限。频谱利用率低，相同频率在相邻小区不能使用GSM中采用FDMA/TDMA方式先把890∼915MHz的总频段划分成124个频道，每个频道再划分8个时隙，共可提供992个信道，用户使用的信道是在一个频道上的一个时隙。1033.CDMA-系统原理CDMA系统原理CDMA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。CDMA系统的地址码相互（准）正交，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。CDMA系统的接收端必须有与发送端完全一致的本地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其它使用不同码型的信号因为地址码不同而不能被解调，它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰，通常称为多址干扰，因此CDMA系统称为自干扰系统。104(1)CDMA原理为实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即频分双工。这些逻辑信道无论从频域或者时域来看都是相互重叠的，或者说他们均占有相同的频段和时间，即同一时间、同一频率，不同的码字来区分信道。要有数量足够多、相关性足够好的地址码，使系统能通过不同的地址码建立足够多的信道。必须用地址码对发信号进行扩频调制，并使发送的已调波频谱极大的展宽，功率谱密度很低。（即扩频通信）在接收端，必须具有与发送端完全一致的本地地址码，用来对接收的全部信号进行相关检测，将地址码之间不同的相关性转化为检测器输出信号频谱宽窄的差异，然后用窄带滤波器从中选出所需的信号。CDMA用的频带为上行825~835MHz，下行870~880MHz，共10MHz的双工频带。10MHz可以支持7个1.25MHz带宽的载频，2008年以前CDMA系统只用了两个载频，频点号为283和201，对应的上行频带为833.49MHz，下行为878.49MHz105频率利用率高CDMA系统中许多用户使用同一频率，占用相同带宽，各用户可同时收发信号，在时间上、频率上都可能互相重叠，信号的区分只是所用地址码不同CDMA容量大CDMA系统容量取决于使用的编码的数量和系统中干扰的大小，采用语音激活的技术也可增大系统容量。容量大小：CDMA>TDMA>FDMACDMA约是TDMA的4～6倍（11倍）

约是FDMA的20倍CDMA特点1063.CDMA具有软容量特性CDMA是干扰受限系统，任何干扰的减少都直接转化为系统容量的提高。CDMA系统多增加一个用户只会使通信质量略有下降，不会出现阻塞现象，系统容量与用户数间存在一种“软”关系；高负荷时，适当降低通信质量提高系统容量；高负荷小区可适当降低导频信号强度，使小区边缘的用户切换到相邻低负荷小区（小区呼吸）导频信号强度1074.CDMA软切换特性MS在切换时先不中断与原基站的连接，在与目标基站建立可靠通信后，再中断与原基站的通信一个MS可有多个BTS同时提供通信连接CDMA系统切换时只需要改变码型，不用改变频率和时间1085.CDMA上下行功率控制GSM中利用APC对MS进行功率控制（上行）CDMA可对MS进行上行信号功率控制，也可对BTS进行下行信号功率控制1096.抗干扰、抗衰落、保密性好信号被扩展在一较宽的频谱上，频谱宽度比信号的相关带宽大，则固有的频率分集具有减小多径衰落的作用地址码调制（地址码的正交性）和在发送端将频谱进行了扩展，在接收端进行逆处理时可很好地抑制干扰信号扩频技术的应用

非法用户在未知某用户地址码的情况下不能解调接收该用户的信息，信息的保密性较好7.采用了一系列新技术，如：软切换、可变速率语音编码器、先进的功率控制、RAKE接收机等。110GSM中系统容量N的计算：

W为频带宽度；

B为信道间隔；

m为小区频率复用系数；

M为信道总数例：4*3复用方式：W=1.25MHz；m=4；B=25KHz则：N=12.5个信道(3)CDMA蜂窝系统容量CDMA中系统容量的计算：

W为频带宽度；

Rb为信息速率；

Eb/No为信噪比；

G为扇形分区系数；

F为信道复用系数；

d为语音占空比例：W=1.2288MHz；Rb=9.6kbit/s；Eb/No=9dB；G=2.55；F=0.6；d=0.35则：N=74.8个信道限制CDMA系统容量的根本原因是系统中存在多址干扰，N的极限是保证信号功率与干扰功率的比值大于或等于某一门限值，使信道能够提供用户能接受的语音质量CDMA容量特点CDMA具有软容量特性CDMA系统中众多用户共享一个频道，用户的区分只靠所用码型的不同，当系统的容量满载的情况下，另外增加的少数用户加入到系统，只会引起语音质量的轻微下降。增加的用户，意味着增加背景干扰，信干比稍微下降，引起语音质量稍微下降，而不会出现信道阻塞现象，TDMA\FDMA，当全部频道或者时隙被占满时，增加一个用户也不可能。112(4)码同步CDMA中特有的收端地址解调时须用与发端完全相同的地址码CDMA系统的同步系统作用：实现本地地址码与接收信号地址码的同步即频率上相同，相位上一致同步原理两个阶段：第一阶段：捕获阶段：搜索发端信号，把发来的PN与本地PN在相位上纳入可保持同步的范围，即在一个PN码元内。第二阶段：跟踪阶段：无论何种因素引起的收发两端PN的频率或相位有较小偏移时，系统都能自动调整，保持精确同步113接收宽带滤波相关解调捕获PN码发生器时钟源跟踪同步建立的顺序：

载频捕获→伪码捕获→伪码跟踪→载频跟踪地址码的捕获以载频捕获为前提条件，若载频偏差较大，则会导致解扩后输出辐度过小，无法判断本地与信号中PN间的偏差；载频跟踪建立在伪码跟踪基础上，若PN码不同步，解扩后输出载噪比太低，导致锁相环无法锁定PN同步系统原理同步系统接收到的信号经带宽滤波电路后，在相关电路中与本地PN进行相关运算；捕获电路通过控制时钟源的输出时钟脉冲，调整本地PN的频率和相位，以搜索所需信号。当本地PN与对方发来的PN相位差小于一个PN码元时，启动跟踪电路，由其调整时钟源的频率和相位，使本地PN与发端保持精确同步。捕获相当于粗调，跟踪则是微调1144.多址接入技术--SDMA目的：利用空间资源，提升系统容量定向天线多波束天线概念：以不同空间方向性区分不同的用户信号每个用户占用不同的空间波束原理：（波束赋形）根据来波方向角估算确定定向发射方向自适应阵列天线移动通信中，采用自适应阵列天线，是实现空间分割的基本技术，在不同用户方向