移動通信的基本概念

1、廣州大學華軟軟件學院移動通信技術移動通信技術復習1.什么是多址技術？主要是解決如何使多用戶共享系統(tǒng)天線資源的問題。2.按照參量分割，可以實現(xiàn)的多址連接有？頻分多址技術（FDMA）時分多址技術（TDMA） 碼分多址技術 (CDMA) 2G移動通信系統(tǒng)為例，了解其基本網(wǎng)絡結構。2.5.1 移動通信系統(tǒng)的組成2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構主要是由移動臺子系統(tǒng)（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）以及操作支持子系統(tǒng)（OSS）等幾大部分組成。 現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構框圖 （2）基站控制器（BSC） （3）碼型變換器（TC） 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構 5.移動通信系統(tǒng)的

2、網(wǎng)絡接口 （1）移動通信系統(tǒng)的外部接口 a.首先是用戶側的接口 b.其次是移動通信系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)間的 接口 c.再次是移動通信系統(tǒng)與運營者的接口 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（2）移動交換子系統(tǒng)MSS內部接口 a. B接口 b. C接口 c. D接口 d. E接口 e. F接口 f. G接口 g. MSC與PSTN間的接口 2.5.2 全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡結構視不同國家地區(qū)而定，地域大的國家一般分為三級：第一級為，第二級為，第三級為；中小型國家只有兩級：一級為匯接中心，另一級為各基本業(yè)務區(qū)的MSC，或無級。我國數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)是采用三級組網(wǎng)結構的。2.5

3、移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構全國數(shù)字蜂窩PLMN的網(wǎng)絡結構及其與PSTN連接的示意圖 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（1）在各省或大區(qū)設有兩個一級移動匯接中心，通常為單獨設置的移動業(yè)務匯接中心，它們以網(wǎng)狀網(wǎng)方式相連；（2）每個省內至少應設有兩個以上的二級移動匯接中心，并把它們置于省內主要城市，它們之間也是以網(wǎng)狀網(wǎng)方式相連，同時每個二級移動匯接中心還應與相應的兩個一級移動匯接中心都有電路連接，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)務交換中心。2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（3）省內數(shù)字蜂窩公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中的每一個移動端局，至少應與省內兩個二級匯接中心相連，也

4、就是說本地移動交換中心和二級移動匯接中心以星型網(wǎng)連接，移動端局與基站子系統(tǒng)相連，同時與VLR共同負責對來訪用戶進行管理和接續(xù)。2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構2.5.3 移動通信網(wǎng)的區(qū)域、號碼、地址與識別 1.區(qū)域定義 移動通信中移動臺沒有固定的位置，移動通信網(wǎng)需要在服務區(qū)域內為移動用戶提供通話服務，并實現(xiàn)位置更新越區(qū)切換和自動漫游等功能。因此，移動通信網(wǎng)絡中，區(qū)域的定義如圖所示。 區(qū)域的定義2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構是指移動臺可獲得服務的區(qū)域。一個服務區(qū)可由一個或若干個公用陸地移動通信網(wǎng)（PLMN）組成，可以是一個國家或是一個國家的一部分，也可以是若干個國家。是由一個公用陸地移動通

5、信網(wǎng)提供通信業(yè)務的地理區(qū)域。一個PLMN區(qū)可由一個或若干個移動業(yè)務交換中心（MSC）組成。在該區(qū)內具有共同的編號制度（比如相同的國內地區(qū)號）和共同的路由計劃。是由一個移動業(yè)務交換中心所控制的所有小區(qū)共同覆蓋的區(qū)域，一個MSC區(qū)可以由一個或若干個位置區(qū)組成。2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構是指移動臺可任意移動不要進行位置更新的區(qū)域。位置區(qū)可由一個或若干個小區(qū)（或基站區(qū)）組成。為了呼叫移動臺，可在一個位置區(qū)內所有基站同時發(fā)尋呼信號。：由置于同一基站點的一個或數(shù)個基站收發(fā)信臺（BTS）所覆蓋的所有小區(qū)。：采用全球小區(qū)識別碼進行標識的無線覆蓋區(qū)域。在采用全向天線結構時，小區(qū)即為基站區(qū)。基站區(qū)小區(qū)2.

6、5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構 （1）移動臺ISDN號碼（MSISDN） 移動臺ISDN號碼（MSISDN）的結構 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（2）國際移動客戶識別碼（IMSI） 國際移動客戶識別碼（IMSI）的結構2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（3）移動客戶漫游號碼（MSRN） 移動客戶漫游號碼（MSRN）結構（4）臨時移動用戶識別碼（TMSI） 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（5）位置區(qū)識別碼（LAI） 位置區(qū)識別碼（LAI）結構2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（6）全球小區(qū)識別碼（CGI） 全球小區(qū)識別碼（CGI）結構 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（7） 基站識別

7、碼（BSIC） 基站識別碼（BSIC）結構2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構（8）國際移動臺設備識別碼（IMEI） 國際移動臺設備識別碼（IMEI）結構（9）MSCVLR號碼 （10）HLR號碼 2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構通信系統(tǒng)中任何不需要的信號都是噪聲或干擾。噪聲和干擾是使通信性能變壞的重要因素。接收機能否正常工作，既取決于接收機輸入信號的大小，也取決于噪聲和干擾的大小。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.6.1 噪聲 噪聲分為和。 內部噪聲主要是指熱噪聲，它的瞬時值服從高斯分布，又稱高斯噪聲或白噪聲。 外部噪聲包括自然噪聲和人為噪聲，自然噪聲主要有大氣噪聲、太陽噪聲和銀河噪聲，人為

8、噪聲是由汽車點火系統(tǒng)、電機電器、電力線等產(chǎn)生的電磁輻射造成。 在城市中各種噪聲源比較集中，故城市的人為噪聲(也稱城市噪聲)比郊區(qū)大，大城市的人為噪聲比中小城市大。隨著汽車數(shù)量的日益增多，汽車點火系統(tǒng)噪聲已成為城市噪聲的重要來源。 2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾 外部噪聲的功率與頻率關系2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾 圖中，K(玻爾茲曼常數(shù))=1.3810-23W/KHz，To=2900K為絕對溫度，Bi為接收機帶寬。由圖可見，當工作頻率在150MHz以上時，大氣噪聲和宇宙噪聲(太陽噪聲和銀河噪聲總稱)都比接收機內部噪聲小，基本上可不考慮。在1000MHz以下頻段，人為噪聲較大，尤其是城市噪聲影

9、響較大，在移動通信系統(tǒng)設計時應給予重點考慮。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.6.2 電臺本身產(chǎn)生的干擾發(fā)射機噪聲發(fā)射機寄生輻射接收機寄生響應2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾1.發(fā)射機噪聲 發(fā)射機噪聲主要是由振蕩器、倍頻器、調制器以及電源脈沖等造成的。一般的發(fā)射機，在無調制狀況下，發(fā)射機存在著以載頻為中心，在相當寬的頻率范圍內存在著噪聲分量，其幅值比載頻低7090dB。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.發(fā)射機寄生輻射獲得高頻射頻信號的方法有兩種。一種是由頻率較低的主振級經(jīng)多次倍頻而獲得；另一種是由頻率合成器獲得。無論哪種方法，在獲得高頻載頻的同時，還會產(chǎn)生大量的諧波或組合頻率成分。它們隨著高頻信

10、號一起輻射出去時，稱寄生輻射。這樣就會干擾與寄生輻射頻率相同的接收機。為減小寄生輻射，應力求減小倍頻次數(shù)，同時各級倍頻器輸出應具有良好濾波、屏蔽隔離。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾3.接收機寄生響應接收機除接收所需的有用信號外，同時還可能接收其它的無用信號。通常將接收機對無用信號的響應，稱為寄生響應。在超短波頻段電臺中，接收機的本機振蕩器頻率也是經(jīng)過若干次倍頻獲得的，由此產(chǎn)生的寄生諧波分量也會造成寄生響應。為減少接收機寄生響應，應力求減少本振的倍頻次數(shù)，同時接收機輸入電路、高頻放大器應具有足夠好的選擇性。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.6.3 組網(wǎng)產(chǎn)生的干擾 同頻干擾 鄰道干擾 互調干擾 2

11、.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾 1同頻干擾 ：由相同頻率的無用信號所造成的干擾，也稱為共道干擾。事實上，凡是無用信號的載頻與有用信號的載頻相同，并對接收同頻有用信號的接收機造成的干擾都稱為同頻道干擾。 2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾為了克服同道干擾，在系統(tǒng)組網(wǎng)設計中可采用以下方法：（1）增加兩個同頻道小區(qū)間的間距（2）消除玻璃幕墻反射引起的同頻干擾，主要是調整天線方向角設法避開玻璃幕墻的反射（3）降低發(fā)射功率電平 （4）使用不連續(xù)發(fā)射（DTX）可有效改善了無線的干擾環(huán)境 （5）使用跳頻技術可有效地改善無線信號的傳輸質量，特別是慢速移動體的傳輸質量2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾（6）降低基站天線高

12、度 （7）天線方向去耦 （8）天線向下傾斜，有時比降低天線高度更有效，特別是對高基站或有很高樹林的區(qū)域，利用方向圖中的凹坑減少同頻道干擾（9）分集接收 （10）分層小區(qū)結構 2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.鄰道干擾 ： 相鄰的或鄰近的信道 之間的干擾，即干擾 臺鄰頻道功率落入接 收鄰頻道接收機通帶 內所造成的干擾。 如圖2-47所示。圖2-47 鄰道干擾示意圖 2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾為了克服鄰道干擾，在系統(tǒng)組網(wǎng)設計中可采用以下方法：（1）頻率規(guī)劃優(yōu)化調整 （2）減小場強變化的范圍 （3）設置基站天線近區(qū)強信號吸收轉置 （4）降低同頻道干擾的措施大多可用于減少鄰頻道干擾 2.6 無線環(huán)

13、境下的噪聲與干擾3. 互調干擾 ：兩個或多個不同頻率信號作用在通信設備的非線性器件上，將互相調制產(chǎn)生新頻率信號輸出，如果該新頻率正好落在接收機共用信道帶寬內，則構成對該接收機的干擾，成為互調干擾。 ：由于器件的非線性造成的。 在移動通信系統(tǒng)中，造成互調干擾主要有三個方面：發(fā)射機互調、接收機互調以及在天線、饋線、雙工器等處，由于接觸不良或不同金屬的接觸，也會產(chǎn)生非線性作用，由此出現(xiàn)互調現(xiàn)象。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾（1）發(fā)射機互調 發(fā)射機互調干擾：基站使用多部不同頻率的發(fā)射機所產(chǎn)生的特殊干擾。因為多部發(fā)射機設置在同一個地點時，無論它們是分別使用各自的天線還是共用一副天線，它們的信號都可能通

14、過電磁耦合或其它途徑竄入其它的發(fā)射機中，從而產(chǎn)生互調干擾。發(fā)射機末級功率放大器通常工作在非線性狀態(tài)，經(jīng)天線或其它渠道耦合進來的無用信號，與發(fā)射信號產(chǎn)生相互調制，就產(chǎn)生了發(fā)射機互調。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾如圖所示，發(fā)射機B的信號頻率為fB，經(jīng)損耗L(dB)，進入頻率為fa的發(fā)射機，在發(fā)射機A 中 產(chǎn)生互調制。其中，三階互調產(chǎn)物為2fA-fB和2fb-fa，互調產(chǎn)物又通過天線輻射出去，因而造成互調干擾。尤其是2fA-fB的電平較高，影響較大。同樣，當發(fā)射機A的信號進入發(fā)射機B時，也會產(chǎn)生2fb-fa和2fA-fB互調產(chǎn)物。 發(fā)射機互調2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾cBAfff2DcBAff

15、ff（式2-63） （式2-64） 一般情況下可以將三階互調干擾歸納為兩種類型，即兩信號三階互調和三信號三階互調，分別表示為：等式左邊表示三階互調源頻率，而等式右邊表示三階互調源信號產(chǎn)生的干擾頻率。至于其它互調產(chǎn)物，由于遠離信號頻率，經(jīng)發(fā)射機及天線系統(tǒng)濾波，危害不大，不必考慮。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾 減小發(fā)射機互調的措施有加大發(fā)射機天線之間的隔離度、在各發(fā)射機之間采用單內隔離器件（如單向環(huán)行器，3dB定向耦合器等）、高Q值諧振腔，等等。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾（2）接收機互調 接收機互調：一般接收機前端射頻通帶較寬，如有兩個或多個干擾信號，同時進入高級或混頻級，由于非線性作用，各

16、干擾信號就會彼此作用產(chǎn)生互調產(chǎn)物。如果互調產(chǎn)物落入接收機頻帶內，就會形成接收機的互調干擾。 2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾為了保證互調干擾在環(huán)境噪聲電平以下，一般對接收機的互調指標有嚴格的要求。具體減少接收機互調的措施有：a.提高接收機的射頻互調阻抗比，一般要求高于70dB。b.移動臺發(fā)射機采用自動功率控制系統(tǒng)，降低接收干擾信號電平。c.在系統(tǒng)設計時，選用無三階互調頻道組，如表2-6所示。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾表2-6 無三階互調頻道組2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2.6.4 其它干擾1時隙干擾 時隙干擾:使用同一載頻不同時隙的呼叫之間的干擾。 措施： 在GSM系統(tǒng)中可利用提前量TA（

17、Timing Advance）來克服這類干擾，BTS根據(jù)自己脈沖時隙與接收到的MS時隙之間的時間偏移測量值，在SACCH上通知MS所要求的時間提前量，以補償傳播時延。 2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾2碼間干擾 碼間干擾：移動通信中的多徑傳播對接收信號的影響有兩個方面，一方面會造成接收信號多徑衰落現(xiàn)象，另一方面在時域上會使數(shù)字信號傳輸時產(chǎn)生時延擴展。 由于時延擴展接收信號中一個碼元的波形會擴展到其它碼元周期中，造成碼間干擾ISI。造成碼間干擾的另一個原因是頻率選擇性衰落。當數(shù)字信號在傳輸過程中由于頻率選擇性衰落造成各頻率分量的變化不一致時會引起失真，從而引起碼間干擾。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾 措施： 在GSM系統(tǒng)中用帶均衡的解調技術來解決碼間干擾。即采用，產(chǎn)生與信道特性相反的特性，用來抵消信道的時變多徑傳播特性引起的干擾。2.6 無線環(huán)境下的噪聲與干擾思考與練習1.移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡結構由（ ）、（ ）、（ ）以及（ ）等4部分組成。2.移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡接口從位置上可分為（ ）、（ ）和（ ）接口3類。3.網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）與基站子系統(tǒng)（BSS）之間的通信接口為（ ）接口。4.噪聲分為內部噪聲和外部噪聲。內部噪聲主要是指（ ），它的瞬時值服從高斯分布，又稱（ ）或（ ）。 外部噪聲包括（ ）和（ ）。5.同頻干擾是指（ ），又稱為（