移動通信概述(1)

1、移動通信概述移動通信概述 ESTSG03 V1.0目錄第一章 移動通信的發(fā)展簡史 1第二章 幾種移動通信制式概述 11一、 頻分多址 14二、 時分多址 16三、 碼分多址 18第三章 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 25一、 數(shù)字蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)組成及各部分功能 26二、 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 38三、 信令網(wǎng)結(jié)構(gòu) 44第四章 無線傳播特性的分析 49第五章 天線系統(tǒng)概述 73一、 天線的基本性能和參數(shù) 74二、 移動通信中使用的各種類型天線 80三、 移動天線產(chǎn)品技術(shù)走向 82第六章 移動通信發(fā)展趨勢 85附錄一 幾種常用的天線 105II第一章 移動通信的發(fā)展簡 ESTSG03 V1.0第一章移動通信的發(fā)展簡史1897年

2、，M.G.馬克尼所完成的無線通信實驗，雖然今天看來僅僅是一個簡單的固定點與一艘拖船之間的通信，但卻宣告了移動通信的誕生。人類通信技術(shù)從此步入了一個嶄新的階段。在接下來的100年里，移動通信以一種加速度不斷的發(fā)展著，各種技術(shù)不斷被應(yīng)用到移動通信中，并日臻完善。大規(guī)模集成芯片技術(shù)，光纖通信技術(shù)，軟件技術(shù)，交換技術(shù)，等等，陳出不窮，豐富多彩。移動通信的能力不斷得到改善，容量提升，頻率利用率高，系統(tǒng)性能越來越好，通信產(chǎn)品越來越精巧，品種越來越豐富，將來會以更短的，更快的速度推出?；仡櫼苿油ㄐ虐l(fā)展的歷史，對此會更有體會，它大致經(jīng)歷了五個階段。 1897年，M.G.馬克尼所完成的無線通信實驗， 宣告了移動

3、通信的誕生。第一階段從本世紀初到40年代，為早期發(fā)展階段。在這期間，首先在短波幾個頻段上開發(fā)出專用移動通信系統(tǒng)，其代表是美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作頻率為2MHz，到40年代提高到3040MHz?？梢哉J為這個階段是現(xiàn)代移動通信的起步階段，特點是專用系統(tǒng)開發(fā)，工作頻率較低。第二階段從40年代中期到60年代初期。在次期間內(nèi)，公用移動通信業(yè)務(wù)開始問世。1946年，根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）的計劃，貝爾系統(tǒng)在圣路易城建立了世界上第一個公用汽車電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”。當(dāng)時使用三個頻道，間隔為120kHz，通信方式為單工，隨后，西德（1950）、法國（1956）、英國（1959

4、）等國相繼研制了公用移動電話系統(tǒng)。美國貝爾實驗室完成了人工交換系統(tǒng)的接續(xù)問題。這一階段的特點是從專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡，接續(xù)方式為人工，網(wǎng)的容量較小。第三階段從60年代中期到70年代中期。在此期間，美國推出了改進型移動電話系統(tǒng)(IMTS)，使用150MHz和450MHz頻段，采用大區(qū)制，中小容量，實現(xiàn)了無線頻道自動選擇并能夠自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)。德國也推出了具有相同技術(shù)水平的B網(wǎng)?？梢哉f，這一階段是移動通信改進與完善的階段，其特點是采用大區(qū)制，中小容量，使用450MHz頻段，實現(xiàn)了自動選頻與自動接續(xù)。·第一階段從本世紀初到40年代，為早期發(fā)展階段。·第二階段從40年代中

5、期到60年代初期。·第三階段從60年代中期到70年代中期。第四階段從70年代中期到80年代中期，這是移動通信蓬勃發(fā)展時期。1978年底，美國貝爾實驗室研制成功先進移動電話系統(tǒng)（AMPS），建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在華盛頓也開始使用。之后，服務(wù)區(qū)域在美國逐漸擴大。到1985年3月已擴展到47個地區(qū)，約10萬移動用戶。其他工業(yè)化國家也相繼開發(fā)出蜂窩式公用移動通信網(wǎng)。日本與1979年推出800MHz汽車電話系統(tǒng)（HAMTS），在東京、大阪、神戶等地投入商用。西德于1984年完成C網(wǎng)，頻段為450MHz。英國在1985年開發(fā)出

6、全地址通信系統(tǒng)（TACS）,首先在倫敦投入使用，以后覆蓋了全國，頻段為900MHz。加拿大推出450MHz移動電話系統(tǒng)（MTS）。瑞典等北歐四國于1980年開發(fā)出NMT450移動通信網(wǎng)，并投入了使用。 這一階段的特點是蜂窩狀移動通信網(wǎng)成為實用系統(tǒng)，并在世界各地迅速發(fā)展。移動通信大發(fā)展的原因，除了用戶要求迅猛增加這一主要推動力之外，還有幾方面技術(shù)進展所提供的條件。首先，微電子技術(shù)在這一時期得到長足發(fā)展，這使得通信設(shè)備的小型化、微型化有了可能性，各種輕便電臺被不斷地推出。其次，提出并形成了移動通信新體制。隨著用戶數(shù)量增加，大區(qū)制所能提供的容量很快飽和，這就必須探索新體制。在著方面最重要的突破是貝爾

7、實驗室在70年代提出的蜂窩網(wǎng)的概念。蜂窩網(wǎng)，即所謂小區(qū)制，由于實現(xiàn)了頻率再用，大大的提高了系統(tǒng)容量?？梢哉f，蜂窩概念真正解決了公用移動通信系統(tǒng)要求容量大與頻率資源有限的矛盾。第三方面進展是隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展而出現(xiàn)的微處理技術(shù)日趨成熟，以及計算機的技術(shù)的迅猛發(fā)展，從而為大型通信網(wǎng)的管理與控制提供了技術(shù)手段。·第四階段從70年代中期到80年代中期，這是移動通信蓬勃發(fā)展時期。 第五階段從80年代中期開始。這是數(shù)字移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期。 以AMPS和TACS為代表的第一代蜂窩移動通信網(wǎng)是模擬系統(tǒng)。模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問題。例如，頻譜利用率低，移動設(shè)備復(fù)雜，

8、費用較貴，業(yè)務(wù)種類受限制以及通話易被竊聽等，最主要的問題是其容量已不能滿足日益增長的用戶需求。解決這些問題的方法是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，可大大提高系統(tǒng)容量。另外數(shù)字網(wǎng)能提供語音、數(shù)據(jù)多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與ISDN等兼容。實際上，早在70年代末期，當(dāng)模擬蜂窩系統(tǒng)還處在開發(fā)階段時，一些發(fā)達國家就著手數(shù)字移動通信系統(tǒng)的研究。到80年代中期，歐洲首先推出了泛歐數(shù)字移動通信網(wǎng)（GSM）的體系。隨后，美國和日本也制定了各自的數(shù)字移動通信的體制。 與其他現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展一樣，移動通信技術(shù)的發(fā)展也呈現(xiàn)加快趨勢，目前，當(dāng)數(shù)字蜂窩網(wǎng)正方興未艾時，關(guān)于未來移動通信的討論已如火如荼地展

9、開。各種方案紛紛出臺，其中最熱門的是所謂個人移動通信。關(guān)于這種系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)，各家解釋并未一致。但有一點是肯定的，即未來移動通信系統(tǒng)將提供全球性優(yōu)質(zhì)服務(wù)，真正實現(xiàn)任何時候、任何地點、向任何人提供通信服務(wù)這一移動通信的最高目標。·第五階段從80年代中期開始。這是數(shù)字移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期。第二章幾種移動通信制式概述 一個無線電信號可以用若干個參量來表征，其中最基本的是信號的射頻頻率、信號出現(xiàn)的時間、信號出現(xiàn)的空間、信號的碼型、信號的波型等。按照這些參量的分割，可以實現(xiàn)的多址連接有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址(CDMA)等，目前，在移動通信系統(tǒng)中所采用的多址

10、方式主要也是這三種。 ·頻分多址（FDMA） ·時分多址（TDMA） ·碼分多址(CDMA)一、 頻分多址頻分多址是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分若干個等間隔的互不重疊的頻道分配給不同的用戶使用。每個頻道只能傳一路話音信號，而在相鄰頻道之間無明顯干擾。為了實現(xiàn)雙工通信，收發(fā)使用不同的頻率，收發(fā)頻率之間間隔為45MHz，我國模擬移動通信的頻段是890-905MHz（移動臺發(fā)，基站收）和935-950MHz（基站發(fā)，移動臺收），有15MHz的帶寬，每信道帶寬為25KHz，從而共有600個信道。頻分多址系統(tǒng)不需要復(fù)雜的成幀、同步和突發(fā)脈沖序列的傳輸，移動臺設(shè)備相對簡單，共同設(shè)備

11、的成本高，所有的FDMA系統(tǒng)中，都有一個嚴重的缺點，那就是為了滿足給定數(shù)量的用戶的通信要求，基站需要相當(dāng)多的設(shè)備。這是由于每載波單路的設(shè)計造成的。例如在給定的小區(qū)中有1000用戶，需要在小區(qū)基站設(shè)50路左右的頻道以滿足用戶的需求，F(xiàn)DMA系統(tǒng)在小區(qū)基站上就需要50個頻道的設(shè)備，即50臺收發(fā)信機。如果采用時分多址TDMA系統(tǒng)，如采用五個時隙的復(fù)用設(shè)備，只需要10個頻道的收發(fā)信機設(shè)備。頻分多址移動通信的優(yōu)點是技術(shù)比較成熟、容易實現(xiàn)、覆蓋范圍較大等。缺點是頻率利用率低、保密性差、設(shè)備復(fù)雜、維護量大等。二、 時分多址時分多址是把無線信道分割成周期性幀，每一幀再分割成若干個時隙，然后根據(jù)一定的時隙分配原

12、則，使移動臺在每幀中按指定的時隙向基站發(fā)送信號，基站可以在各時隙中接受到移動臺的信號而不混擾。同時基站發(fā)向多個移動臺的信號都按規(guī)定在預(yù)定的時隙中發(fā)射，各移動臺在指定的時隙中接受。時分多址只能傳送數(shù)字信息，話音必須先進行模數(shù)變換（數(shù)字語音編碼），再送到調(diào)制器對載波進行調(diào)制，然后以突發(fā)信號的形式發(fā)射出去。時分多址方式可以有效地提高頻譜利用率、減少基站工作載波數(shù)，從而降低基站的造價，同時還可以方便地接受非話業(yè)務(wù)的傳輸。移動臺在利用空閑時隙監(jiān)測基站的信號電平，判別移動臺是否需要切換，并為移動臺的切換提供依據(jù)。時分多址移動通信系統(tǒng)是數(shù)字移動通信系統(tǒng)，它比模擬移動通信系統(tǒng)有抗干擾能力強、頻率利用率高等優(yōu)點

13、，缺點是時分多址移動通信系統(tǒng)話音失真大、手機發(fā)射功率大等。三、 碼分多址在碼分多址系統(tǒng)中，不同的移動用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分的，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分，或者靠信號的不同波型來區(qū)分。從頻域或時域上來看，多個CDMA信號是重疊的。接受機用相關(guān)器從多個CDMA信號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號。其他使用不同碼型的信號因為和接受機本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。在CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中，用戶之間的信息傳輸也是由基站進行轉(zhuǎn)發(fā)和控制的。為了實現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個頻率，即通常所謂的頻分雙工。無論正向傳輸或反向傳輸除去傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信

14、息。為了傳送不同的信息，需要設(shè)置相應(yīng)的信道。但是，CDMA通信系統(tǒng)既不分頻道又不分時隙，無論傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區(qū)分。類似的信道屬于邏輯信道。這些邏輯信道無論從頻域或時域來看都是互相重疊的，或者說它們均占用相同的頻段和時間。左圖給出的是CDMA通信系統(tǒng)的邏輯信道示意圖。 碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)的特點a. 根據(jù)理論分析，CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)與FDMA模擬蜂窩通信系統(tǒng)或TDMA數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)相比具有更大的通信量。b. CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的全部用戶共享一個無線信道，用戶信號的區(qū)分只是所用碼型的不同。故當(dāng)蜂窩通信系統(tǒng)的負荷滿載時，另外增加少數(shù)用戶，只會引起話音質(zhì)量的輕微下降，或

15、者說信噪比稍微降低，而不會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。這種現(xiàn)象和FDMA蜂窩通信系統(tǒng)或TDMA蜂窩通信系統(tǒng)都不相同。在FDMA系統(tǒng)和TDMA系統(tǒng)中，當(dāng)全部頻道或時隙被占滿以后，哪怕只增加一個用戶也不可能。CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的這種特征，使系統(tǒng)的容量和質(zhì)量之間存在一種“軟”的關(guān)系。在業(yè)務(wù)高峰期間，有可能在一定程度上，稍微降低系統(tǒng)的誤碼性能，以適當(dāng)增多系統(tǒng)的用戶數(shù)，即短時間內(nèi)提供稍多的可用信道數(shù)。c. 在其他蜂窩通信系統(tǒng)中，當(dāng)用戶進行小區(qū)切換時，如找不到可用頻道或時隙時，通信必然中斷。CDMA蜂窩通信系統(tǒng)可以避免發(fā)生類似的現(xiàn)象，軟容量特性使系統(tǒng)可以支持過載切換的用戶，直到它切換成功，只是其他用戶的通信質(zhì)量可能受

16、到一些影響，再加上小區(qū)切換時，只須改變碼型，用不著切換頻率，相對而言，其管理與控制比較簡單，所以說，CDMA蜂窩通信系統(tǒng)具有“軟切換”能力。d. CDMA蜂窩通信系統(tǒng)可以充分利用人類對話的不連續(xù)特性，實現(xiàn)話音激活技術(shù)以提高系統(tǒng)的通信容量。·具有更大的通信量·容量和質(zhì)量之間存在一種“軟”的關(guān)系·“軟切換”能力·實現(xiàn)話音激活技術(shù)以提高系統(tǒng)的通信容量e. CDMA蜂窩通信系統(tǒng)以擴頻技術(shù)為基礎(chǔ)，因而它具有擴頻通信系統(tǒng)所固有的優(yōu)點，如抗干擾、抗多徑衰落和具有保密性等。·擴頻技術(shù)第三章 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ESTSG03 V1.0第三章數(shù)字網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一、 數(shù)字蜂窩

17、移動網(wǎng)絡(luò)組成及各部分功能數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由三個部分組成：交換系統(tǒng)，基站系統(tǒng)，操作和支持系統(tǒng)，見圖。移動臺移動臺基站基站移動業(yè)務(wù)交換中心設(shè)備識別寄存器本地用戶位置寄存器外來用戶位置寄存器鑒權(quán)中心操作和維護中心移動業(yè)務(wù)交換中心公用電話交換網(wǎng)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)無線接口A接口與固定網(wǎng)絡(luò)的接口1.交換系統(tǒng)交換系統(tǒng)由移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、本地用戶位置登記器(HLR)、外來用戶位置登記器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和設(shè)備身份登記器(EIR)五個部分組成。a. 移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)移動業(yè)務(wù)交換中心完成系統(tǒng)的電話交換功能。負責(zé)建立呼叫、路由選擇、控制和終止呼叫，負責(zé)管理交換區(qū)內(nèi)部的切換和補充業(yè)務(wù)，并且負責(zé)

18、收集計費和帳單信息，用于協(xié)調(diào)與固定電話交換網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)，完成公共信道信令及網(wǎng)絡(luò)的接口。它能夠提供與其他非話業(yè)務(wù)之間正確互聯(lián)工作所需要的功能，例如公共分組數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)。b. 本地用戶位置登記器(HLR)本地用戶位置登記器用于管理移動用戶的主要數(shù)據(jù)庫，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，系統(tǒng)可有一個或多個本地用戶位置登記器，登記器中存儲兩種類型的數(shù)據(jù)。用戶信息登記在本地用戶位置登記器中，用戶信息中注冊的有關(guān)電信業(yè)務(wù)、傳真業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)等方面的數(shù)據(jù)。位置信息：利用位置信息能正確的選擇路由，將呼叫接通移動臺，這是通過該移動臺目前所在區(qū)域提供服務(wù)的移動交換中心來完成的。c. 外來用戶位置登記器（VLR）外來用戶位置登記器是

19、一個移動用戶漫游到了一個新的移動交換中心區(qū)域，該移動交換中心的外來用戶位置登記器將向本地用戶位置登記器詢問該移動臺的數(shù)據(jù)，本地用戶位置登記器也存儲該移動臺將要被登記的外來用戶位置登記器的地址。如果這個移動臺在此之后想打電話，外來用戶位置登記器具有建立呼叫所需的所有數(shù)據(jù)，因此不需要詢問本地用戶位置登記器。這樣可以認為外來用戶位置登記器是本地用戶位置登記器的一個分布式復(fù)制器。 移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC) 本地用戶位置登記器(HLR)交換系統(tǒng) 外來用戶位置登記器（VLR） 鑒權(quán)中心（AUC） 設(shè)備身份登記器(EIR)d. 鑒權(quán)中心（AUC）鑒權(quán)中心與本地用戶位置登記器連接在一起，它為本地用戶位置登記

20、器提供一個與用戶有關(guān)的并用于安全方面的鑒別參數(shù)和加密密鑰。e. 設(shè)備身份登記器(EIR)移動臺由它的國際移動設(shè)備身份號(IMEI)來識別，而用戶則由它的國際移動用戶身份號(IMSI)來識別。為了防止非法使用偷竊的、有故障的或未經(jīng)許可的移動設(shè)備，一個設(shè)備身份登記器被連接到移動業(yè)務(wù)交換中心，移動業(yè)務(wù)交換中心利用設(shè)備身份登記器來檢查用戶所使用的設(shè)備的身份號的有效性。MSCVLRHLRAUCEIRECIWFXCOMCRBSSOMCS MSPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSMS2.基站系統(tǒng)（BSS）基站系統(tǒng)包含兩個部分：基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信機(BTS)。通常，交換系統(tǒng)中

21、的一個MSC監(jiān)控一個或多個BSC，每個BSC控制多個BTS?；究刂破魇且粋€高容量的交換機， 負責(zé)系統(tǒng)與無線有關(guān)的功能，如切換、無線網(wǎng)絡(luò)資源管理和蜂窩數(shù)據(jù)等。在每次通話的過程中，基站接受機能夠監(jiān)測到基站的信號強度并送給基站控制器，使控制器決定什么時刻切換，切換到哪一個基站小區(qū)。基站控制器也具有對移動臺的功率控制功能，降低移動臺的發(fā)射功率電平，可延長移動臺的工作時間（電池工作時間長了），減少對其他用戶之間的干擾。 基站控制器(BSC) 基站系統(tǒng) 基站（BTS）64×3復(fù)用模式15291526109107384711311481212261037114812159261015948123

22、7113. 操作與維護中心OMC（Operation and Maintenance Centre）OMC用于集中監(jiān)控其他網(wǎng)絡(luò)實體（如基站、交換機、數(shù)據(jù)庫等）以及監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。目前各生產(chǎn)商都有自己的OMC，但它們互相之間在各個方面都不兼容，無線基站設(shè)備生產(chǎn)商生產(chǎn)的OMC猶其如此。無線基站設(shè)備生產(chǎn)商的OMC一般是一種單獨的設(shè)備，數(shù)字交換設(shè)備生產(chǎn)商生產(chǎn)的OMC一般是與設(shè)備結(jié)合在一起的，是硬件的一部分，但在功能上分開。有兩種類型的OMC：OMC（R）指控制基站系統(tǒng)的OMC。OMC（S）指控制網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)的OMC。ITSTS推薦，OMC應(yīng)支持以下功能：事件/告警管理故障管理統(tǒng)計數(shù)據(jù)管理配置管理安全

23、管理OMC的功能結(jié)構(gòu)如對面圖所示。 OMC功能結(jié)構(gòu)人機接口操作系統(tǒng)管理通信管理故障管理統(tǒng)計管理配置管理安全管理事件/告警管理4. 移動臺（MS）系統(tǒng)中移動臺有車載臺、便攜臺和手持臺。每個移動臺有一個身份號。移動臺設(shè)備本身由一個獨特的國際移動設(shè)備身份號(IMEI)來區(qū)別。當(dāng)移動臺被一個用戶使用時，它還有一個國際移動用戶身份號(IMSI)。國際移動用戶身份號可做到一個用戶身份模塊（SIM）中，這樣移動用戶可以插入他的身份模塊并使用符合系統(tǒng)規(guī)范的卡來驅(qū)動移動臺。IMSI通常不在無線信道上使用，取而代之的是一個臨時身份，這個臨時移動用戶身份號(TMSI)是當(dāng)移動臺被來訪者位置登記器登記時，被分配給移動

24、臺的。 移動臺設(shè)備 移動臺 用戶識別卡（SIM）二、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1. 移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)a、全國劃分為若干個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，原則上長途編號區(qū)為一位、二位、三位的地區(qū)可建立移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，它可歸屬于某長途編號區(qū)為一位、二位、三位地區(qū)的移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)。每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)應(yīng)相應(yīng)設(shè)立HLR，用于存儲歸屬該移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的所有用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中可設(shè)一個或若干個移動業(yè)務(wù)交換中心MSC。b、移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中，每個MSC與局所在的長途局相連，并與局所在的市話匯接局相連。在長途局多局制地區(qū)，MSC應(yīng)與該地區(qū)的高一級長途局相連。如沒有市話匯接局的地區(qū)，可與本地市話端局相連，如右圖所示。MSC/

25、VLRMSC/VLRLSTS3TS1LSHLRTS2LS 長途編號區(qū)2 長途編號區(qū)3長途編號區(qū)1 2. 省內(nèi)數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)a. 省內(nèi)數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)由省內(nèi)的各移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)構(gòu)成，省內(nèi)若干個移動業(yè)務(wù)匯接中心也稱二級匯接中心或省級匯接中心。二級匯接中心可以只作匯接中心，或者既作端局又作匯接中心的移動業(yè)務(wù)交換中心。b. 省內(nèi)數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中的每一個移動端局，至少應(yīng)與省內(nèi)兩個二級匯接中心相連，省內(nèi)的二級匯接中心之間為網(wǎng)狀的，如圖所示。省內(nèi)二級匯接中心HLRTMSC/VLRTMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLR全國數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

26、，如圖所示。在大區(qū)設(shè)立一級移動業(yè)務(wù)匯接中心，通常為單獨設(shè)置的移動業(yè)務(wù)匯接中心。省內(nèi)二級匯接中心應(yīng)與相應(yīng)的匯接中心相連。一級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)。一級匯接中心二級匯接中心移動端局基站 PSTN PLMN PSTN三、信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)信令網(wǎng)有兩種結(jié)構(gòu)，一是全國No.7網(wǎng)，二是組建移動專用的No.7信令網(wǎng)，是全國網(wǎng)的一部分，它最簡單、最經(jīng)濟、最合理，因為No.7信令網(wǎng)就是為多種業(yè)務(wù)共同服務(wù)的，但短期內(nèi)全國No.7信令網(wǎng)不可能具備此能力。因此，對于建網(wǎng)初級，要建移動網(wǎng)專用的No.7信令網(wǎng)。因為省內(nèi)的No.7信令網(wǎng)是通信專網(wǎng)，信令要使電話用戶部分和移動用戶應(yīng)用部分的消息傳輸比較可靠。信令網(wǎng)與通信網(wǎng)之間的關(guān)系，

27、如圖所示。信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)¤LE¤ SP¤ SP¤ SP No.7信令網(wǎng)HLRVLRTETEMSCBSMSCBSÉÈ信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)（a）通信網(wǎng)¤ LE No.7信令網(wǎng)TETE¤ SP¤ SP¤ SPHLRVLRMSCBSÉVLRMSCBSÈ信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)（b）通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)以每個省內(nèi)設(shè)24個低級信號轉(zhuǎn)接點LSTP（第二級），一般設(shè)在省匯接中心（TMSC中心）移動匯接局，MSC、VLR、HLR、AUC、EIR信令點至少要接到兩個LSTP點上，每個移動本地網(wǎng)中，HLR至MSC間要有信令專線，

28、省際間初始經(jīng)PSTN網(wǎng)互連，因主要是MAP消息在信令網(wǎng)中傳輸，信令線中斷僅影響到漫游，因而初始階段各大區(qū)可只建一個高級信號轉(zhuǎn)接點HSTP（第一級）單星型結(jié)構(gòu)，各省的LSTP接到大區(qū)中心HSTP點上，建A、B兩個平面。各大區(qū)可建一對HSTP點。為向全國信令網(wǎng)過渡，移動網(wǎng)中信令點編碼要求采用24位，但目前國外廠家只有14位信令設(shè)備，考慮到開始建信令專網(wǎng)，允許初期經(jīng)郵電部電信總局批準，使用統(tǒng)一分配的14位信令編碼，隨著全國公用No.7網(wǎng)的建設(shè)，逐步過渡到24位信令點編碼。國際信號點編碼格式如表所示。表 國際信號點編碼格式 NML KJIHGFED CBA 大區(qū)識別 區(qū)域網(wǎng)識別 信點識別 信號區(qū)域網(wǎng)編

29、碼SANC 國際信號點編碼ISPC表中，NML：識別世界編碼大區(qū)；KD：識別世界編碼大區(qū)內(nèi)的地理區(qū)域或區(qū)域網(wǎng)：CBA：識別地理區(qū)域或區(qū)域網(wǎng)內(nèi)的信號點。NML和K至D兩部分合起來的名稱為信號區(qū)域網(wǎng)編號，每個國家都分配了一個或幾個備用的SANC。如果一個不夠用（SANC中的8個編碼不夠用）可申請備用。我國國內(nèi)信號網(wǎng)信號點編碼如表所示。表 我國國內(nèi)信號網(wǎng)信號點編碼888主信號區(qū)分信號區(qū)信號點省、自治區(qū)、直轄市地區(qū)、地級市，直轄市內(nèi)的匯接區(qū)、郊區(qū)電信網(wǎng)中的交換局在國際電話連接中，國際接口局負責(zé)兩個信號點編碼的轉(zhuǎn)換。Ȥ SP¤ SP ¤ SP¤ SPN

30、o.7信令網(wǎng)¤LE通信網(wǎng)ÉHLRVLRMSCBSHLRVLRMSCBSHLRVLRMSCBSTETE信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)（c）LSTPLSTPHSTPHSTP一級信號轉(zhuǎn)換點 （大區(qū)）二級信號轉(zhuǎn)換點 （省、市）四級電話網(wǎng)大區(qū)、省市信令網(wǎng)的轉(zhuǎn)接點結(jié)構(gòu)C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8第四章 無線傳播的分析方法 ESTSG03 V1.0第四章無線傳播的分析方法在規(guī)劃和建設(shè)城市蜂窩數(shù)字移動網(wǎng)時，從選擇頻段、分配頻率、考慮無線電覆蓋范圍、計算通信可用度、以及系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間的干擾，到最終確定無線設(shè)備的參數(shù)，都有賴于對信道及電波特性的了解。移動通信中電波傳播特性主要受到以下因素的影響：

31、頻率，距離，極化方式，天線高度，地形，地物，地面及各種散射與反射物體的電特性參數(shù)，時間，季節(jié)等多種因素的影響。在特定的環(huán)境中，主要取決于頻率、距離和天線高度。隨著移動體種類的不同、傳播環(huán)境的變化以及使用頻段的差異，移動通信的傳播方式各不相同，其傳播特性也自然不一樣。這樣，在不同地區(qū)、不同城市中的移動信道特性究竟如何，目前只能在這些環(huán)境中用場強實測所獲取的數(shù)據(jù)來確定。移動通信中電波傳播特性主要受到以下因素的影響：頻率，距離，極化方式，天線高度，地形，地物，地面及各種散射與反射物體的電特性參數(shù)，時間，季節(jié)等多種因素的影響。為解決移動通信系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計問題，必須搞清楚三個問題：1.無線電信號在移動通

32、信中可能發(fā)生的變化以及發(fā)生這些變化的原因。2.對于特定的無線傳輸技術(shù)，這些變化對傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)性能有什么影響。3.有哪些方法和技術(shù)可供用來克服這些不利影響。1. 無線電信號在移動通信中可能發(fā)生的變化以及發(fā)生這些變化的原因。2. 對于特定的無線傳輸技術(shù)，這些變化對傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)性能有什么影響。3. 有哪些方法和技術(shù)可供用來克服這些不利影響。對移動通信進行研究的基本方法有三種：1.理論分析，即用電磁場理論或統(tǒng)計理論分析電波在移動環(huán)境中的傳播特性。并用各種數(shù)學(xué)模型來描述移動信道。往往要提出一些假設(shè)條件使信道數(shù)學(xué)模型化，所以數(shù)學(xué)模型對信道的描述都是近似的。即使這樣，信道的理論模型對人們認識和研究移動通

33、信仍可起指導(dǎo)作用。2.現(xiàn)場電波傳播測試，即在不同的傳播環(huán)境中，做電波傳播實測試驗。測試參數(shù)包括接受信號幅度、延時以及其他反映信道特征的參數(shù)。對實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，可以得出一些有用的結(jié)果。由于移動環(huán)境的多樣性，現(xiàn)場實測一直被作為研究移動通信的重要方法。3.計算機模擬，這是近年來隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的研究方法。計算機在硬件支持下，具有很強的計算能力，能靈活快速的模擬各種移動環(huán)境。1. 理論分析2. 現(xiàn)場電波傳播測試3. 計算機模擬移動環(huán)境中電波傳播特性研究的結(jié)果往往用下述兩種方式給出：第一：對移動環(huán)境中電波傳播特性給出某種統(tǒng)計描述。例如，理論分析和實測試驗結(jié)果表明，在移動環(huán)境中接受信號的幅

34、度在大多數(shù)的情況下符合瑞利分布。在有些情況，則更符合萊斯分布。電波衰落特性的統(tǒng)計規(guī)律，為研究移動信道抗衰落技術(shù)提供了基本依據(jù)。第二：建立電波傳播模型。模型可包括圖表，近似計算公式等。應(yīng)用電波傳播模型可對無線電波在傳播過程中的損耗進行預(yù)測，直接為系統(tǒng)工程設(shè)計服務(wù)。第一：對移動環(huán)境中電波傳播特性給出某種統(tǒng)計描述。第二：建立電波傳播模型。無線信號的理論分析移動通信的傳播如圖11中的曲線所示，總體平均值隨距離減弱，但信號電平經(jīng)歷快慢衰落的影響。慢衰落是由接受點周圍地形地物對信號反射，使得信號電平在幾十米范圍內(nèi)有大幅度的變化，若移動臺在沒有任何障礙物的環(huán)境下移動，則信號電平只與發(fā)射機的距離有關(guān)。所以通常

35、某點信號電平是指幾十米范圍內(nèi)的平均信號電平。這個信號的變化呈正態(tài)分布。標準偏差對不同地形地物是不一樣的，通常在68dB左右?？焖ヂ涫钳B加在慢衰落信號上的。這個衰落的速度很快，每秒可達幾十次。除與地形地物有關(guān)，還與移動臺的速度和信號的波長有關(guān)，并且幅度很大，可幾十個dB，信號的變化呈瑞利分布。快衰落往往會降低話音質(zhì)量，所以要留快衰落的儲備。 distanceVariation due to shadowingGlobal meansSS at Rx-antennaVariations due to Rayleigh fading無線電波在自由空間的傳播是電波傳播研究中最基本、最簡單的一種。自由空

36、間是滿足下述條件的一種理想空間：1. 均勻無損耗的無限大空間，2. 各項同性，3. 電導(dǎo)率為零。應(yīng)用電磁場理論可以推出，在自由空間傳播條件下，傳輸損耗Ls的表達式為： Ls32.45+20lgf+20lgd自由空間基本傳輸損耗Ls僅與頻率f和距離d有關(guān)。當(dāng)f 和d擴大一倍時，Ls均增加6dB，由此我們可知GSM1800基站傳播損耗在自由空間就比GSM900基站大6個dB，如圖所示。TxpwrTxpwrDistance覆蓋距離Signal Strength信號功率DCS Signal Acceptance LevelDCS信號干擾水平GSM Signal Acceptance Level GSM

37、信號干擾水平GSM900GSM1800 (DCS) 6dB陸地移動信道的主要特征是多徑傳播，實際多徑傳播環(huán)境是十分復(fù)雜的，在研究傳播問題時往往將其簡化，并且是從最簡單的情況入手。僅考慮從基站至移動臺的直射波以及地面反射波的兩徑模型是最簡單的傳播模型。兩徑模型在圖3中示意給出，應(yīng)用電磁場理論可以推出，傳輸損耗Lp的表達式為： Lp=20lg(d²/(h1*h2)Mobileh1h2Based由于移動環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，要對接受信號中值進行準確計算是相當(dāng)困難的。無線通信工程上的做法是，在大量場強測試的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計處理，找出各種地形地物下的傳播損耗（或接受信號場強）與距

38、離、頻率以及天線高度的關(guān)系，給出傳播特性的各種圖表和計算公式，建立傳播預(yù)測模型，從而能用較簡單的方法預(yù)測接受信號的中值。在移動通信領(lǐng)域，已建立了許多場強預(yù)測模型，它們是根據(jù)在各種地形地物環(huán)境中實測數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，各有特點，能用于不同的場合，以下就是移動通信中常見的兩種：無線通信工程上的做法是，在大量場強測試的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計處理，找出各種地形地物下的傳播損耗（或接受信號場強）與距離、頻率以及天線高度的關(guān)系，給出傳播特性的各種圖表和計算公式，建立傳播預(yù)測模型。Okumura-Hata經(jīng)驗?zāi)Ｊ绞袇^(qū)，郊區(qū)，鄉(xiāng)村公路，開闊區(qū)和林區(qū)等準平坦地形上的基本傳輸損耗按下列公式分別預(yù)測。L(市區(qū)）

39、69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a)L(郊區(qū)=64.15+26.16lgf-2lg(f/28)²-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd- a(h2)L(鄉(xiāng)村公路)=46.38+35.33lgf-lg(f/28)²-2.39(lgf)²-13.82lgh1+(44.9- 6.55lgh1)lgd-a(h2)L(開闊區(qū))=28.61+44.49lgf-4.87(lgf)²-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd- a(h2)L(林區(qū))=69.55+2

40、6.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2) f-工作頻率，MHz h1-基站天線高度，m h2-移動臺天線高度，m d-到基站的距離，km a(h2)-移動臺天線高度增益因子，dB a(h2)=(1.1lgf-0.7)h2-1.56lgf+0.8(中，小城市) =3.2lg(11.75h2)²-4.97(大城市) s(a)-市區(qū)建筑物密度修正因子，dB; s(a)= 30-25lga (5%<a50%) =20+0.19lga-15.6(lga)² (1%<a5%) =20 (a1%)Okumura-Hata經(jīng)驗?zāi)Ｊ絃(

41、市區(qū)）69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a)L(郊區(qū)=64.15+26.16lgf-2lg(f/28)²-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd- a(h2)L(鄉(xiāng)村公路)=46.38+35.33lgf-lg(f/28)²-2.39(lgf)²-13.82lgh1+(44.9- 6.55lgh1)lgd-a(h2)L(開闊區(qū))=28.61+44.49lgf-4.87(lgf)²-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd- a(h2)L(林區(qū))=69.5

42、5+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)COST-231-Walfisch-lkegami模式該模式分視距（LOS和非視距（NLOS）兩種情況（1）視距情況基本傳輸損耗采用下式計算L42.6+26lgd+20lgf(2)非視距情況基本傳輸損耗由三項組成LLo+Lmsd+Lrtsa)Lo代表自由空間損耗Lo=32.4+20lgd+20lgfb)Lmsd是多重屏蔽的繞射損耗c)Lrts是屋頂至街道的繞射及散射損耗。COST-231-Walfisch-lkegami模式該模式分視距（LOS和非視距（NLOS）兩種情況（1）視距情況基本傳輸損耗采用下式

43、計算L42.6+26lgd+20lgf(2)非視距情況基本傳輸損耗由三項組成LLo+Lmsd+Lrts第五章 天線系統(tǒng)概述 ESTSG03 V1.0第五章天線系統(tǒng)概述任何需要輻射和接受電磁波的無線電設(shè)備都配有天線。天線是這些無線電技術(shù)設(shè)備中用以輻射和接受電磁波的必不可少的一個組成部分。各種設(shè)備所完成的任務(wù)雖然各不相同，但天線在其中所起的作用基本上是相同的。天線應(yīng)作為一個系統(tǒng)，而不是孤立的接收或發(fā)送設(shè)備；要根據(jù)電波傳播條件設(shè)計天線，要有一定程度的極化和方向圖分集控制能力；天線要適應(yīng)環(huán)境條件，方向圖和區(qū)域要求相一致，并且允許在天線附近有障礙物存在；天線要與車輛或平臺綜合考慮，設(shè)計天線時要考慮人手和

44、身體的影響以及可能存在的干擾；要研究新的制作技術(shù)，要開發(fā)新材料和集成電子新技術(shù)；具有使用戶使用方便和可靠的性能，要有最少的可動部件和開關(guān)部件，要有高可靠度的機械設(shè)計。環(huán)境傳播系統(tǒng)天線分集集成結(jié)構(gòu)增益 帶寬 方向圖鄰近效應(yīng)人體效應(yīng)多路徑衰落延遲距離區(qū)域一、 天線的基本性能和參數(shù) 天線的性能可以用許多參數(shù)來衡量。根據(jù)互易定理即天線用作發(fā)射和接收時進行能量轉(zhuǎn)換過程的可逆行，它們的參數(shù)在發(fā)射和接收時保持不變。因此在研究天線性能時，有些參數(shù)不必指明是發(fā)射天線還是接收天線，但有些參數(shù)，如額定功率等，通常只對發(fā)射功率才有意義。 天線的基本性能和參數(shù)1. 在定向輻射的能力方面，要求天線具有這樣或那樣的方向性，

45、為了表示天線的方向性，人們就引入了水平方向圖波瓣寬度、垂直方向圖波瓣寬度等參數(shù)。2. 天線實際上是作為饋線的負載，它從饋線取得功率，變換成電磁能，發(fā)射到空間。天線饋電端輸入電壓與輸入電流的比值，就是天線的輸入阻抗，只有當(dāng)天線的輸入阻抗與饋線匹配時，傳輸?shù)男首罡撸β首畲笙薅鹊谋凰偷教炀€。3. 天線是開放性的輻射裝置，它的輸入阻抗在一定程度上取決于周圍的輻射環(huán)境。實際上天線和饋線不能與完全的匹配，阻抗的偏差需要規(guī)定一定的容限，其表示方法是駐波比。4. 極化是指天線輻射的電場矢量在空間的取向。可以分為線極化、圓極化、橢圓極化等各種形式。線極化又有垂直極化和水平極化之分。不同極化的電波在傳播時有不

46、同的特點。根據(jù)移動臺天線接近地面的特點，移動通信大多使用垂直極化。5. 天線包括它的匹配、平衡、移相或其他耦合裝置，其所能承受的功率是有限的。用作發(fā)信的天線，應(yīng)該根據(jù)發(fā)信的功率對天線提出功率容限的要求。·水平方向圖波瓣寬度、垂直方向圖波瓣寬度·輸入阻抗·駐波比·垂直極化和水平極化·功率容限6.上述所有的電參數(shù)實際上都與頻率有關(guān)，這些電參數(shù)都是在一定的工作頻率上設(shè)計的，但實際上天線并非工作在點頻，而是存在著一定的工作頻率范圍。工作頻率偏離設(shè)計頻率時，往往要引起天線各個電參數(shù)的變化，例如，方向圖波瓣寬度的增大、旁瓣電平的增高、輸入阻抗的改變以及極化特性的改變等。當(dāng)然，天線的各種特性參數(shù)在一定的頻率范圍內(nèi)隨頻率變化而變動也是容許的，通常根據(jù)采用此天線的無線電設(shè)備的要求，規(guī)定天線電參數(shù)容許的變動范圍。當(dāng)工作頻率變化時，天線的各種電參數(shù)不超出規(guī)定的容