移動通信5 蜂窩組網(wǎng)技術(shù)

1、1 移動通信網(wǎng)的基本概念移動通信網(wǎng)的基本概念 多址接入技術(shù)多址接入技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和蜂窩小區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和蜂窩小區(qū) 蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量分析蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量分析 切換和位置管理切換和位置管理 移動通信網(wǎng)的信令系統(tǒng)移動通信網(wǎng)的信令系統(tǒng) 2無線物理層無線物理層確定無線電參數(shù)，如頻率、定時、功率、碼片、比特、同確定無線電參數(shù)，如頻率、定時、功率、碼片、比特、同步、調(diào)制解調(diào)、收發(fā)信技術(shù)等；步、調(diào)制解調(diào)、收發(fā)信技術(shù)等；將無線電頻譜劃分成若干個物理信道，劃分信道的方式即將無線電頻譜劃分成若干個物理信道，劃分信道的方式即多址方式；多址方式；在介質(zhì)接入控制層（在介質(zhì)接入控制層（MACMAC）的控制下，負(fù)責(zé)數(shù)

2、據(jù)或數(shù)據(jù)分）的控制下，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)分組的收發(fā)。組的收發(fā)。介質(zhì)接入控制層（介質(zhì)接入控制層（MACMAC）：介質(zhì)訪問管理和數(shù)據(jù)封裝。通過形：介質(zhì)訪問管理和數(shù)據(jù)封裝。通過形成多種邏輯信道為高層提供不同的業(yè)務(wù)成多種邏輯信道為高層提供不同的業(yè)務(wù)選擇物理信道，在選擇的信道上建立、釋放連接；選擇物理信道，在選擇的信道上建立、釋放連接；將控制信息、高層信息、差錯控制信息復(fù)接成適合物理信將控制信息、高層信息、差錯控制信息復(fù)接成適合物理信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組。道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組。3 數(shù)據(jù)鏈路控制（數(shù)據(jù)鏈路控制（DLCDLC）層）層：為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路：為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層：信令層，確定用于

3、鏈路控制、無線資源管理、各種：信令層，確定用于鏈路控制、無線資源管理、各種業(yè)務(wù)管理（語音業(yè)務(wù)、附加業(yè)務(wù)、面向連接的消息業(yè)務(wù)、無業(yè)務(wù)管理（語音業(yè)務(wù)、附加業(yè)務(wù)、面向連接的消息業(yè)務(wù)、無連接的消息業(yè)務(wù)等的管理）、移動管理的各種功能。連接的消息業(yè)務(wù)等的管理）、移動管理的各種功能。 在每一層中，完成一個特定功能的單元稱為一個在每一層中，完成一個特定功能的單元稱為一個功能實體功能實體。 網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中，每一層利用低層提供的服務(wù)，通過適網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中，每一層利用低層提供的服務(wù)，通過適當(dāng)邏輯控制步驟為高層提供更完善的服務(wù)當(dāng)邏輯控制步驟為高層提供更完善的服務(wù)4 網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中不同層之間的對話稱為原語；

4、網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中不同層之間的對話稱為原語；不同層之間通過原語來實現(xiàn)信息交換。不同層之間通過原語來實現(xiàn)信息交換。 請求型原語：用于高層向低層請求某種業(yè)務(wù)請求型原語：用于高層向低層請求某種業(yè)務(wù) 指示型原語：用于提供業(yè)務(wù)的層向高層報告一個指示型原語：用于提供業(yè)務(wù)的層向高層報告一個與特定業(yè)務(wù)相關(guān)的動作。與特定業(yè)務(wù)相關(guān)的動作。 證實性原語：用于提供業(yè)務(wù)的層證實某個動作已證實性原語：用于提供業(yè)務(wù)的層證實某個動作已完成完成 響應(yīng)型原語：用于應(yīng)答，表示來自高層的指示原響應(yīng)型原語：用于應(yīng)答，表示來自高層的指示原語已收到。語已收到。5話務(wù)量與信道利用率話務(wù)量與信道利用率話務(wù)量話務(wù)量是指單位時間（是指單位時間（1

5、 1小時）內(nèi)進(jìn)行的平均電話交換量。是小時）內(nèi)進(jìn)行的平均電話交換量。是度量通信系統(tǒng)通話業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。度量通信系統(tǒng)通話業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。流入話務(wù)量：流入話務(wù)量：單位時間內(nèi)平均發(fā)生的呼叫次數(shù)和每次呼叫平均占用信道的時間t0的乘積。 如果在一個小時內(nèi)連續(xù)不斷地占用一個信道，則其呼如果在一個小時內(nèi)連續(xù)不斷地占用一個信道，則其呼叫話務(wù)量為叫話務(wù)量為1Erl(1Erl(愛爾蘭愛爾蘭) )完成話務(wù)量：完成話務(wù)量：單位時間內(nèi)成功呼叫次數(shù)0和每次呼叫平均占用信道的時間t0的乘積。信道利用率信道利用率是指單位時間（是指單位時間（1 1小時）單位信道的完成話務(wù)量。小時）單位信道的完成話務(wù)量。 其中其中

6、n為共用信道數(shù)。為共用信道數(shù)。0A n0At000At6呼損率（呼損率（1 1）：概念）：概念 呼損：呼損：在信道共用的情況下，系統(tǒng)無法保證每個用在信道共用的情況下，系統(tǒng)無法保證每個用戶所有的呼叫都成功，少量的呼叫會失敗，稱之為戶所有的呼叫都成功，少量的呼叫會失敗，稱之為呼損。呼損。 呼損率：呼損率：在一個通信系統(tǒng)中，呼叫失敗的概率稱為在一個通信系統(tǒng)中，呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率呼叫損失概率，簡稱，簡稱呼損率呼損率, ,也稱為系統(tǒng)的服務(wù)等也稱為系統(tǒng)的服務(wù)等級級( (或業(yè)務(wù)等級或業(yè)務(wù)等級) ) 呼損率的計算方法呼損率的計算方法利用完成話務(wù)量利用完成話務(wù)量Erlang BErlang B公式（

7、阻塞呼叫清除公式公式（阻塞呼叫清除公式 ）7流入話務(wù)量流入話務(wù)量A與完成話務(wù)量與完成話務(wù)量A0之差即為損失話之差即為損失話務(wù)量，損失話務(wù)量與流入話務(wù)量的比值即為呼損務(wù)量，損失話務(wù)量與流入話務(wù)量的比值即為呼損率率由由 和和 得得000At0100%AABA0At0iB8 如果呼叫有以下性質(zhì)：如果呼叫有以下性質(zhì)： （1）每次呼叫相互獨立，互不相關(guān)（呼叫具有隨機性）；）每次呼叫相互獨立，互不相關(guān)（呼叫具有隨機性）； （2）每次呼叫在時間上都有相同的概率；并假定移動通信系）每次呼叫在時間上都有相同的概率；并假定移動通信系統(tǒng)的信道數(shù)為統(tǒng)的信道數(shù)為n； 則呼損率可用愛爾蘭呼損公式計算則呼損率可用愛爾蘭呼損

8、公式計算1!nniiA nBA i其中，其中，n為共用信道數(shù)，即系統(tǒng)容量（電路數(shù)量）。為共用信道數(shù)，即系統(tǒng)容量（電路數(shù)量）。9 根據(jù)根據(jù)Erlang B公式，知道三個參數(shù)公式，知道三個參數(shù)A、B和和n中的任何兩個，中的任何兩個，就可以從愛爾蘭呼損表查出需要的第三個參數(shù)。例如可以從下表就可以從愛爾蘭呼損表查出需要的第三個參數(shù)。例如可以從下表中找到中找到B，A，n三者。三者。1!nniiA nBA i10有一個系統(tǒng)容量有一個系統(tǒng)容量n=10=10（條線），流入的業(yè)務(wù)強度（條線），流入的業(yè)務(wù)強度A=6erlangA=6erlang，系統(tǒng)服務(wù)的用戶很多，可計算這個系統(tǒng)的，系統(tǒng)服務(wù)的用戶很多，可計算這個

9、系統(tǒng)的呼損率呼損率為：為： 在不同呼損率在不同呼損率B B的條件下，的條件下，信道利用率信道利用率也是不同的也是不同的101011!610!0.043142!6!nniiiiA nBA iin)B(AnA 1011（1 1）定義繁忙小時集中系數(shù)（又稱集中率）定義繁忙小時集中系數(shù)（又稱集中率）K： （2 2）計算每個用戶最繁忙的那個小時的統(tǒng)計平均話務(wù)）計算每個用戶最繁忙的那個小時的統(tǒng)計平均話務(wù)量，即每個用戶的忙時話務(wù)量量，即每個用戶的忙時話務(wù)量A： C C：每一用戶每天平均呼叫次數(shù)；：每一用戶每天平均呼叫次數(shù)； T T：每次呼叫平均占用信道的時間（單位為秒）：每次呼叫平均占用信道的時間（單位為秒

10、）（3 3）根據(jù)給定的呼損率）根據(jù)給定的呼損率B B和信道數(shù)和信道數(shù)n，查表得系統(tǒng)可提，查表得系統(tǒng)可提供的流入話務(wù)量供的流入話務(wù)量A A（4 4）則可求得則可求得m：1K 最忙 小時內(nèi)的話務(wù)量全日話務(wù)量3600aACTK3600aaA AA nA nmnACTK12例題例題 某移動通信系統(tǒng)，每天每個用戶平均呼叫某移動通信系統(tǒng)，每天每個用戶平均呼叫1010次，每次占用次，每次占用信道平均時間信道平均時間8080秒，要求呼損率秒，要求呼損率10%10%，忙時集中率，忙時集中率K K=0.125=0.125，問給定問給定8 8個信道可容納多少用戶？個信道可容納多少用戶？ 解：解： 1 1利用愛爾蘭損

11、失概率表，查表求得：利用愛爾蘭損失概率表，查表求得：A A=5.597Erl=5.597Erl 2 2求每個用戶忙時話務(wù)量求每個用戶忙時話務(wù)量A ： C=10,T=80C=10,T=80， 3 3每個信道能容納的用戶數(shù)每個信道能容納的用戶數(shù)m m 4 4系統(tǒng)所容納的用戶數(shù)：系統(tǒng)所容納的用戶數(shù)：/201.3/8aA Amn201.3201m n用戶10.0278Erl3600aACTK13多址接入方式多址接入方式頻分多址（頻分多址（FDMAFDMA）時分多址（時分多址（TDMATDMA）碼分多址（碼分多址（CDMACDMA）空分多址（空分多址（SDMASDMA）隨機多址隨機多址14 目前應(yīng)用的目

12、前應(yīng)用的多址方式多址方式 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA)、時分多址、時分多址(TDMA)(TDMA)、碼分多址、碼分多址(CDMA)(CDMA)及其混合方式等及其混合方式等信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式多址接入方式建立多址接入時區(qū)分信道的依據(jù)建立多址接入時區(qū)分信道的依據(jù)頻分多址方式（頻分多址方式（FDMAFDMA）傳輸信號的載波頻率不同傳輸信號的載波頻率不同時分多址方式（時分多址方式（TDMATDMA）傳輸信號存在的時間不同傳輸信號存在的時間不同碼分多址方式（碼分多址方式（CDMACDMA）傳輸信號的碼型不同傳輸信號的碼型不同信道1信道2信道3信道Nftcftc信道2信道

13、1信道3信道 N圖圖55 FDMA、TDMA、CDMA的示意圖的示意圖FDMATDMACDMA15 每個用戶分配一個信道，即一對頻譜每個用戶分配一個信道，即一對頻譜 較高的頻譜用作前向信道即基站向移動臺方向的信道 較低的頻譜用作反向信道即移動臺向基站方向的信道 必須同時占用必須同時占用2 2個信道（個信道（2 2對頻譜）才能實現(xiàn)雙工通信對頻譜）才能實現(xiàn)雙工通信 基站必須同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號 任意兩個移動用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn) 設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊 前向信道與反向信道之間設(shè)有保護(hù)頻帶 用戶頻道之

14、間，設(shè)有保護(hù)頻隙圖圖56 FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖系統(tǒng)頻譜分割示意圖16干擾方式干擾方式起起 因因解決方法解決方法互調(diào)干擾互調(diào)干擾系統(tǒng)內(nèi)非線性器件產(chǎn)生的各種組合系統(tǒng)內(nèi)非線性器件產(chǎn)生的各種組合頻率成份落入本頻道接收機通帶內(nèi)頻率成份落入本頻道接收機通帶內(nèi)選用無互調(diào)的選用無互調(diào)的頻率集頻率集鄰道干擾鄰道干擾相鄰信道信號中存在的寄生輻射落相鄰信道信號中存在的寄生輻射落入本頻道接收機帶內(nèi)入本頻道接收機帶內(nèi)加大頻道間的加大頻道間的隔離度隔離度同頻干擾同頻干擾相鄰小區(qū)群中同信道小區(qū)的信號造相鄰小區(qū)群中同信道小區(qū)的信號造成的干擾成的干擾適當(dāng)選擇頻道適當(dāng)選擇頻道干擾因子干擾因子Q Q17 每信道占用一個載頻，

15、信道的相對帶寬較窄，每信道占用一個載頻，信道的相對帶寬較窄，即通常即通常應(yīng)用于窄帶系統(tǒng)；應(yīng)用于窄帶系統(tǒng)；符號時間符號時間 平均延遲擴展平均延遲擴展（Ts ） ，所所以碼間干擾較少，以碼間干擾較少，無需自適應(yīng)均衡；無需自適應(yīng)均衡；基站復(fù)雜龐大基站復(fù)雜龐大，易產(chǎn)生信道間的，易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾互調(diào)干擾必須使用帶通濾波器必須使用帶通濾波器來限制鄰道干擾；來限制鄰道干擾；越區(qū)切換復(fù)雜越區(qū)切換復(fù)雜，必須瞬時中斷傳輸，對于數(shù)據(jù)，必須瞬時中斷傳輸，對于數(shù)據(jù)傳輸將帶來數(shù)據(jù)的丟失。傳輸將帶來數(shù)據(jù)的丟失。sT18 在一個寬帶的無線載波上，把時間分成周期性的幀，每在一個寬帶的無線載波上，把時間分成周期性的幀，每一

16、幀再分割成若干時隙，無論幀或時隙都是互不重疊的一幀再分割成若干時隙，無論幀或時隙都是互不重疊的 每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶 基站按時隙排列順序發(fā)收信號，各移動臺在指定的時隙基站按時隙排列順序發(fā)收信號，各移動臺在指定的時隙內(nèi)收發(fā)信號內(nèi)收發(fā)信號MS3MS2時隙時隙幀幀時隙時隙N時隙時隙3時隙時隙2時隙時隙1保護(hù)比特保護(hù)比特信息數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)同步比特同步比特尾比特尾比特一個一個TDMATDMA幀幀圖圖58 TDMA幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)圖圖57 TDMA系統(tǒng)工作示意圖系統(tǒng)工作示意圖19突發(fā)傳輸?shù)耐话l(fā)傳輸?shù)乃俾矢咚俾矢撸h(yuǎn)大于語音編碼速率，因而，遠(yuǎn)大于語音編碼

17、速率，因而TDMATDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中需要較高的同步開銷需要較高的同步開銷發(fā)射信號速率隨發(fā)射信號速率隨N N的增大而提高，引起碼間串?dāng)_的增大而提高，引起碼間串?dāng)_加大，所以加大，所以必須采用自適應(yīng)均衡必須采用自適應(yīng)均衡不需雙工器不需雙工器基站基站復(fù)雜度低，互調(diào)干擾小復(fù)雜度低，互調(diào)干擾小抗干擾能力強，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大抗干擾能力強，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大越區(qū)切換簡單越區(qū)切換簡單，可在無信息傳輸時進(jìn)行，可在無信息傳輸時進(jìn)行，不會丟不會丟失數(shù)據(jù)失數(shù)據(jù)20 碼分多址系統(tǒng)為每個用戶分配了各自特定的地址碼，利碼分多址系統(tǒng)為每個用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息用公共信道來傳輸信息 C

18、DMACDMA系統(tǒng)的地址碼相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，系統(tǒng)的地址碼相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，而在頻率、時間和空間上都可能重疊而在頻率、時間和空間上都可能重疊 系統(tǒng)的接收端必須有完全一致的本地地址碼，才能對接系統(tǒng)的接收端必須有完全一致的本地地址碼，才能對接收的信號進(jìn)行相關(guān)檢測收的信號進(jìn)行相關(guān)檢測1c2c1C2CNcNCMSCBS圖圖59 CDMA系統(tǒng)工作示意圖系統(tǒng)工作示意圖21 多用戶共享同一頻率多用戶共享同一頻率 通信容量大通信容量大 容量的軟特性容量的軟特性 多增加一個用戶只會使通信質(zhì)量略有下降，不會出現(xiàn)硬阻塞多增加一個用戶只會使通信質(zhì)量略有下降，不會出現(xiàn)硬阻塞現(xiàn)象現(xiàn)象 由于信號被擴展

19、在一較寬頻譜上，可以由于信號被擴展在一較寬頻譜上，可以減小多徑衰落減小多徑衰落 信道數(shù)據(jù)速率很高，但信道數(shù)據(jù)速率很高，但無需自適應(yīng)均衡無需自適應(yīng)均衡 平滑的軟切換和有效的宏分集平滑的軟切換和有效的宏分集，不會引起通信中斷不會引起通信中斷 低信號功率譜密度低信號功率譜密度的好處的好處抗窄帶干擾能力強抗窄帶干擾能力強對窄帶系統(tǒng)的干擾很小，可以與其它系統(tǒng)共用頻段對窄帶系統(tǒng)的干擾很小，可以與其它系統(tǒng)共用頻段22 每當(dāng)移動臺處于小區(qū)邊緣時，同時有兩個或兩個以上的基每當(dāng)移動臺處于小區(qū)邊緣時，同時有兩個或兩個以上的基站向該移動臺發(fā)送相同的信號，移動臺的分集接收機能同站向該移動臺發(fā)送相同的信號，移動臺的分集接

20、收機能同時接收合并這些信號，此時處于時接收合并這些信號，此時處于宏分集宏分集狀態(tài)狀態(tài) 當(dāng)某一基站的信號強于當(dāng)前基站信號且穩(wěn)定后，移動臺才當(dāng)某一基站的信號強于當(dāng)前基站信號且穩(wěn)定后，移動臺才切換到該基站的控制上去，這種切換可以在通信的過程中切換到該基站的控制上去，這種切換可以在通信的過程中平滑完成，稱為平滑完成，稱為軟切換軟切換23多址干擾多址干擾原因原因 不同用戶的擴頻序列不完全正交，擴頻碼集不同用戶的擴頻序列不完全正交，擴頻碼集的非零互相關(guān)系數(shù)會引起用戶間的相互干擾的非零互相關(guān)系數(shù)會引起用戶間的相互干擾“遠(yuǎn)遠(yuǎn)- -近近”效應(yīng)效應(yīng)原因原因 移動用戶所在的位置的變化以及深衰落的存移動用戶所在的位置

21、的變化以及深衰落的存在，會使基站接收到的各用戶信號功率相差很大，在，會使基站接收到的各用戶信號功率相差很大，強信號對弱信號有著明顯的抑制作用強信號對弱信號有著明顯的抑制作用解決方法：使用功率控制解決方法：使用功率控制24 通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶常通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶常與與FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA結(jié)合使用結(jié)合使用工作原理工作原理應(yīng)用：蜂窩系統(tǒng)中反向鏈路的困難應(yīng)用：蜂窩系統(tǒng)中反向鏈路的困難自適應(yīng)式陣列天線自適應(yīng)式陣列天線25 使用使用定向波束天線定向波束天線在不同用戶方向上形成不在不同用戶方向上形成不同的波束同的波束相同的頻率相同的頻率（在（在TDMA

22、TDMA或或CDMACDMA系統(tǒng)中）或系統(tǒng)中）或不不同的頻率同的頻率（在（在FDMAFDMA系統(tǒng)中）用來服務(wù)于被天系統(tǒng)中）用來服務(wù)于被天線波束覆蓋的這些不同區(qū)域線波束覆蓋的這些不同區(qū)域圖圖510 SCDM系統(tǒng)工作示意圖系統(tǒng)工作示意圖2627自適應(yīng)式天線提供了自適應(yīng)式天線提供了最理想最理想的的SDMA SDMA 無窮小波束寬度無窮小波束寬度無窮大快速搜索能力無窮大快速搜索能力提供在本小區(qū)內(nèi)不受其他用戶干擾的唯一提供在本小區(qū)內(nèi)不受其他用戶干擾的唯一信道信道克服多徑干擾和同信道干擾克服多徑干擾和同信道干擾28ALOHAALOHA協(xié)議是一種最簡單的數(shù)據(jù)分組傳輸協(xié)議。協(xié)議是一種最簡單的數(shù)據(jù)分組傳輸協(xié)議。

23、任何一個用戶可以隨時接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組；任何一個用戶可以隨時接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組；發(fā)送結(jié)束后，在相同的信道上或一個單獨的反饋信發(fā)送結(jié)束后，在相同的信道上或一個單獨的反饋信道上等待應(yīng)答；道上等待應(yīng)答；若在給定的時間區(qū)間內(nèi)沒有收到認(rèn)可應(yīng)答，則重發(fā)若在給定的時間區(qū)間內(nèi)沒有收到認(rèn)可應(yīng)答，則重發(fā)數(shù)據(jù)分組。數(shù)據(jù)分組。 要使當(dāng)前分組傳輸成功，必須在當(dāng)前分組到達(dá)時刻要使當(dāng)前分組傳輸成功，必須在當(dāng)前分組到達(dá)時刻的前后各一個分組長度內(nèi)沒有其它用戶的分組到達(dá)，的前后各一個分組長度內(nèi)沒有其它用戶的分組到達(dá)，即易損區(qū)間為即易損區(qū)間為2 2倍的分組長度。倍的分組長度。29ALOHA協(xié)議的性能指標(biāo)協(xié)議的性能指標(biāo)通過量：單

24、位時間內(nèi)平均成功傳輸?shù)姆纸M數(shù)；通過量：單位時間內(nèi)平均成功傳輸?shù)姆纸M數(shù)；每個分組的平均時延。每個分組的平均時延。時隙時隙ALOHA 為了改進(jìn)為了改進(jìn)ALOHAALOHA的性能，將時間軸分成時隙，時的性能，將時間軸分成時隙，時隙大小大于一個分組的長度，所有用戶都同步在時隙隙大小大于一個分組的長度，所有用戶都同步在時隙開始時刻發(fā)送，稱之為時隙開始時刻發(fā)送，稱之為時隙ALOHAALOHA協(xié)議。協(xié)議。 時隙時隙ALOHAALOHA協(xié)議的易損區(qū)間減少為一個分組長度協(xié)議的易損區(qū)間減少為一個分組長度30ALOHAALOHA協(xié)議中各節(jié)點的發(fā)射相互獨立；協(xié)議中各節(jié)點的發(fā)射相互獨立；CSMACSMA協(xié)議中，每個節(jié)點

25、在發(fā)送之前，先偵聽信道是協(xié)議中，每個節(jié)點在發(fā)送之前，先偵聽信道是否有分組在傳輸，若信道空閑，才進(jìn)行發(fā)送；若信道否有分組在傳輸，若信道空閑，才進(jìn)行發(fā)送；若信道忙，則按照設(shè)定的準(zhǔn)則推遲發(fā)送。忙，則按照設(shè)定的準(zhǔn)則推遲發(fā)送。檢測時延，指接收機判斷信道空閑與否所需時間檢測時延，指接收機判斷信道空閑與否所需時間; ;傳播時延。傳播時延。31預(yù)約隨機多址通?；跁r分復(fù)用：時間軸分為時預(yù)約隨機多址通?；跁r分復(fù)用：時間軸分為時間幀，時間幀分為若干時隙，當(dāng)用戶需發(fā)送分組時，間幀，時間幀分為若干時隙，當(dāng)用戶需發(fā)送分組時，可采用可采用ALOHAALOHA的方式在空閑時隙上進(jìn)行預(yù)約。若預(yù)的方式在空閑時隙上進(jìn)行預(yù)約。若

26、預(yù)約成功，就將無碰撞地占用每幀所預(yù)約的時隙，直至約成功，就將無碰撞地占用每幀所預(yù)約的時隙，直至所有分組傳輸完畢。所有分組傳輸完畢。 分組預(yù)約多址（分組預(yù)約多址（PRMA） 分組預(yù)約多址是對分組預(yù)約多址是對TDMATDMA的改進(jìn)：在的改進(jìn)：在TDMATDMA的幀的幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，為每一個語音突發(fā)在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，為每一個語音突發(fā)在TDMATDMA幀中預(yù)約一幀中預(yù)約一個時隙（個時隙（TDMATDMA中一路話音固定占用一個時隙）。中一路話音固定占用一個時隙）。32移動通信移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩式蜂窩式組網(wǎng)理論組網(wǎng)理論 移動通信網(wǎng)的移動通信網(wǎng)的基本組成基本組成蜂窩移動通信系統(tǒng)圖示蜂窩移動通信系統(tǒng)圖示各

27、子系統(tǒng)功能各子系統(tǒng)功能頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)33基本結(jié)構(gòu)移動用戶基站交換機固定網(wǎng)絡(luò)固定用移動用戶基站交換機基站移動用戶34 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空間間傳傳播播損損耗耗）空中網(wǎng)絡(luò)空中網(wǎng)絡(luò) fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空間間傳傳播播損損耗耗）基站與固定網(wǎng)絡(luò)基站與固定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)內(nèi)各基站的相互連接服務(wù)區(qū)內(nèi)各基站的相互連接 多多 址址 接接 入入 切換和位置更新切換和位置更新頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)地面網(wǎng)絡(luò)地面網(wǎng)絡(luò)35無線蜂窩式小區(qū)覆蓋無線

28、蜂窩式小區(qū)覆蓋 將一個移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形將一個移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域的覆蓋區(qū)域頻率復(fù)用頻率復(fù)用 由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個基由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率站可以重復(fù)使用同一組工作頻率優(yōu)點：緩解了頻率資源緊缺，增加了系統(tǒng)容量優(yōu)點：緩解了頻率資源緊缺，增加了系統(tǒng)容量缺點：同頻干擾缺點：同頻干擾多信道共用多信道共用 由若干無線信道組成的移動通信系統(tǒng)，為大量的用戶共同使用由若干無線信道組成的移動通信系統(tǒng)，為大量的用戶共同使用并且仍能滿足服務(wù)質(zhì)量的信道利用技術(shù)并

29、且仍能滿足服務(wù)質(zhì)量的信道利用技術(shù)越區(qū)切換越區(qū)切換 當(dāng)正在通話的移動臺進(jìn)入相鄰無線小區(qū)時，業(yè)務(wù)信道自動切換當(dāng)正在通話的移動臺進(jìn)入相鄰無線小區(qū)時，業(yè)務(wù)信道自動切換到相鄰小區(qū)基站，從而不中斷通信過程到相鄰小區(qū)基站，從而不中斷通信過程36 移動通信無線服務(wù)區(qū)由移動通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形許多正六邊形蜂窩小區(qū)蜂窩小區(qū)覆蓋覆蓋而成，而成，通過接口與公眾通信通過接口與公眾通信網(wǎng)（網(wǎng)（PSTNPSTN、PSDNPSDN）互聯(lián)）互聯(lián)移動通信系統(tǒng)包括移動通信系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（移動交換子系統(tǒng)（SSSS）操作維護(hù)管理子系統(tǒng)操作維護(hù)管理子系統(tǒng) (OMS)(OMS)基站子系統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSSBSS）移動臺（

30、移動臺（MSMS）是一個完整的信息傳輸實體是一個完整的信息傳輸實體基站基站基站基站SS7MSC2（訪問（訪問MSCMSC）用戶變成用戶變成 漫游者漫游者BSSBSSSSOMSPSTNMSC1（歸屬移動交換中心）（歸屬移動交換中心）SSSS37基站子系統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSSBSS）和移動交換子系統(tǒng)（）和移動交換子系統(tǒng)（SSSS）共同建共同建立呼叫立呼叫BSSBSS提供并管理移動臺和提供并管理移動臺和SSSS之間的無線傳輸通道之間的無線傳輸通道SSSS負(fù)責(zé)呼叫控制功能，所有呼叫都經(jīng)由負(fù)責(zé)呼叫控制功能，所有呼叫都經(jīng)由SSSS建立連接建立連接操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（OMSOMS）負(fù)責(zé)管

31、理控制整個移動負(fù)責(zé)管理控制整個移動網(wǎng)網(wǎng)移動臺（移動臺（MSMS）由移動終端設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成由移動終端設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成用戶識別卡（用戶識別卡（SIMSIM）與移動終端設(shè)備分離，用于存）與移動終端設(shè)備分離，用于存放用戶數(shù)據(jù)放用戶數(shù)據(jù) 38解決頻率資源有限和用戶容量問題解決頻率資源有限和用戶容量問題區(qū)域覆蓋方式區(qū)域覆蓋方式小容量的大區(qū)制小容量的大區(qū)制 一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)，發(fā)射功率要大一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)，發(fā)射功率要大 利用分集接收等技術(shù)來保證上行鏈路的通信質(zhì)量利用分集接收等技術(shù)來保證上行鏈路的通信質(zhì)量 只能適用于小容量的通信網(wǎng)只能適用于小容量的通信網(wǎng)大容量的小區(qū)制大容量的小區(qū)制

32、 頻率復(fù)用頻率復(fù)用 將覆蓋區(qū)域劃分為若干小區(qū)將覆蓋區(qū)域劃分為若干小區(qū) ，每個小區(qū)設(shè)立一個基站，每個小區(qū)設(shè)立一個基站服務(wù)于本小區(qū)，但各小區(qū)可重復(fù)使用頻率服務(wù)于本小區(qū)，但各小區(qū)可重復(fù)使用頻率 帶來同頻干擾的問題帶來同頻干擾的問題 切換和位置管理切換和位置管理39頻率復(fù)用和覆蓋方式頻率復(fù)用和覆蓋方式帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)面狀服務(wù)覆蓋區(qū)面狀服務(wù)覆蓋區(qū) 簇簇 小區(qū)的覆蓋形狀小區(qū)的覆蓋形狀 同頻干擾同頻干擾同頻相鄰小區(qū)的找法同頻相鄰小區(qū)的找法40雙頻組雙頻組頻率配置頻率配置三頻組三頻組頻率配置頻率配置 f1 f2 f1 f2 f1 f2 f1 f1 f2 f3 f1 f2 f3 f1 41共同使用全

33、部可用頻率的共同使用全部可用頻率的N N個小區(qū)叫做一個小區(qū)叫做一簇簇同一個小區(qū)簇內(nèi)，要使用不同的頻率同一個小區(qū)簇內(nèi)，要使用不同的頻率不同的小區(qū)簇間使用對應(yīng)的相同頻率不同的小區(qū)簇間使用對應(yīng)的相同頻率圖圖52 蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用和小區(qū)面狀覆蓋圖示蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用和小區(qū)面狀覆蓋圖示q=D/R=4.6N=742采用六邊形的原因采用六邊形的原因用最小的小區(qū)數(shù)就能覆蓋整個地理區(qū)域用最小的小區(qū)數(shù)就能覆蓋整個地理區(qū)域最接近于全向的基站天線和自由空間傳播的全向輻射模式最接近于全向的基站天線和自由空間傳播的全向輻射模式基站發(fā)射機位置基站發(fā)射機位置中心激勵小區(qū)：安置在小區(qū)的中心中心激勵小區(qū)：安置在小區(qū)的中心頂點激

34、勵小區(qū)：安置在六邊形頂點之中的三個上頂點激勵小區(qū)：安置在六邊形頂點之中的三個上實際形狀實際形狀 由于地形地貌、傳播環(huán)境、衰落形式的多樣性，小區(qū)的實由于地形地貌、傳播環(huán)境、衰落形式的多樣性，小區(qū)的實際無線覆蓋是一個際無線覆蓋是一個不規(guī)則的形狀不規(guī)則的形狀43小區(qū)簇的意義小區(qū)簇的意義頻率復(fù)用距離與小區(qū)簇的關(guān)系頻率復(fù)用距離與小區(qū)簇的關(guān)系載波干擾比與小區(qū)簇的關(guān)系載波干擾比與小區(qū)簇的關(guān)系44 一個共有一個共有S S個雙向信道的蜂窩系統(tǒng)，如果每簇含個雙向信道的蜂窩系統(tǒng)，如果每簇含N N個小區(qū)，每個小區(qū)分配個小區(qū)，每個小區(qū)分配K K個信道（個信道（kSkS） 那么那么 如果簇在系統(tǒng)中共同復(fù)制了如果簇在系統(tǒng)中

35、共同復(fù)制了M M次，則信道的總數(shù)次，則信道的總數(shù)C C可作為容量的一個度量可作為容量的一個度量N N叫做簇的大小，典型值為叫做簇的大小，典型值為4 4、7 7或或1212。N N的值表現(xiàn)了移動臺或基站在保證通信質(zhì)量的同時的值表現(xiàn)了移動臺或基站在保證通信質(zhì)量的同時, ,可可以承受的干擾（主要是同頻干擾）以承受的干擾（主要是同頻干擾）MSMKNC SK N45頻率復(fù)用距離（即同頻距離）頻率復(fù)用距離（即同頻距離）D D是指最近的兩個頻點小區(qū)中心之間的距離。是指最近的兩個頻點小區(qū)中心之間的距離。在小區(qū)中心作兩條與小區(qū)的邊界垂直的直線，其夾角為在小區(qū)中心作兩條與小區(qū)的邊界垂直的直線，其夾角為120120

36、 。此兩條直線。此兩條直線分別連接到最近的兩個同頻點小區(qū)中心，其長度分別為分別連接到最近的兩個同頻點小區(qū)中心，其長度分別為I I和和J J，于是，于是 （）（）令：令： I=2iH，J=2jH式中式中H H為小區(qū)中心到邊的距離為小區(qū)中心到邊的距離 其中，其中，R R是小區(qū)的半徑。這樣是小區(qū)的半徑。這樣 ， 代入（）式得代入（）式得 其中其中 N N又稱為又稱為頻率復(fù)用因子頻率復(fù)用因子可見可見頻率利用率與同頻干擾是頻率利用率與同頻干擾是一對矛盾一對矛盾6 62 21 15 53 37 76 61 15 57 76 64 41 14 4D DJ JI I222222cos120DIJIJIIJJ3

37、2HR3IiR3JjR3DNR22Niijj圖圖53 N=7 頻率復(fù)用設(shè)計示例頻率復(fù)用設(shè)計示例 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空間間傳傳播播損損耗耗） D 頻率利用率頻率利用率低低 同頻干擾小同頻干擾小 fAfAffAAtAlosDdDdDDddhdLlog4log20(4log20, 自自由由空空間間傳傳播播損損耗耗） D 頻率利用率頻率利用率高高 同頻干擾大同頻干擾大 46假定小區(qū)的大小相同，移動臺的接收功率門限按小區(qū)的大小調(diào)節(jié)。假定小區(qū)的大小相同，移動臺的接收功率門限按小區(qū)的大小調(diào)節(jié)。若設(shè)若設(shè)L為同頻干擾小區(qū)數(shù)，則移動臺的接

38、收載波干擾比可表示為為同頻干擾小區(qū)數(shù)，則移動臺的接收載波干擾比可表示為C為最小載波強度為最小載波強度； 為第為第l個同頻干擾小區(qū)所在基站引起的干擾功率個同頻干擾小區(qū)所在基站引起的干擾功率 移動無線信道的傳播特性表明移動無線信道的傳播特性表明小區(qū)中移動臺接收到的小區(qū)中移動臺接收到的最小載波強度最小載波強度C與小區(qū)半徑的與小區(qū)半徑的 成正比成正比設(shè)設(shè) 是第是第l個干擾源與移動臺的間距，則移動臺接收到的來自第個干擾源與移動臺的間距，則移動臺接收到的來自第l個干個干擾小區(qū)的載波功率與擾小區(qū)的載波功率與 成正比。成正比。n為衰落指數(shù)，一般取為衰落指數(shù)，一般取4 如果每個基站的發(fā)射功率相等，整個覆蓋區(qū)域內(nèi)

39、的路徑衰落指數(shù)相如果每個基站的發(fā)射功率相等，整個覆蓋區(qū)域內(nèi)的路徑衰落指數(shù)相同，則移動臺的載干比可近似表示為同，則移動臺的載干比可近似表示為1nLnllCRID1LllCCIIlInRlD()nlD47通常在被干擾小區(qū)周圍，干擾小區(qū)是多層，一般第一通常在被干擾小區(qū)周圍，干擾小區(qū)是多層，一般第一層起主要作用層起主要作用。 現(xiàn)僅考慮第一層干擾小區(qū)，且假定所有干擾基站與現(xiàn)僅考慮第一層干擾小區(qū)，且假定所有干擾基站與預(yù)設(shè)被干擾基站的間距相等，即預(yù)設(shè)被干擾基站的間距相等，即 ，則載干比可簡，則載干比可簡化為化為式中式中 稱為同頻復(fù)用比例（也稱同頻干擾因子），稱為同頻復(fù)用比例（也稱同頻干擾因子），一般用一般用

40、Q Q表示，即表示，即3QDRN1366nnnLnllND RCRIDlDD3D RN48 式式 表明了載干比和小區(qū)簇的關(guān)系表明了載干比和小區(qū)簇的關(guān)系一般一般模擬移動通信系統(tǒng)要求模擬移動通信系統(tǒng)要求 ，假設(shè)，假設(shè)n n取取值為值為4 4，根據(jù)上式可得出，簇，根據(jù)上式可得出，簇N N最小為最小為6.496.49，故一般，故一般取簇取簇N N的最小值為的最小值為7 7數(shù)字移動通信系統(tǒng)中數(shù)字移動通信系統(tǒng)中 ，所以可以采，所以可以采用較小的用較小的N N值。值。18C IdB366nnND RCI710C IdB49i=3j=2N=19圖圖54 在蜂窩小區(qū)中定位同頻小區(qū)的方法在蜂窩小區(qū)中定位同頻小區(qū)的

41、方法50 三種多址接入方式的三種多址接入方式的理論容量理論容量三種多址接入方式的三種多址接入方式的實際容量實際容量NBBmct 蜂窩系統(tǒng)的無線容量定義為每個小區(qū)可提供的信蜂窩系統(tǒng)的無線容量定義為每個小區(qū)可提供的信道數(shù)：道數(shù)： 信道信道/小區(qū)小區(qū) 其中其中 m無線容量大?。杭纯商峁┑男诺罃?shù)無線容量大?。杭纯商峁┑男诺罃?shù) Bt 分配給系統(tǒng)的總的頻譜分配給系統(tǒng)的總的頻譜 Bc 信道帶寬信道帶寬 N 頻率重用的小區(qū)數(shù)（簇尺寸）頻率重用的小區(qū)數(shù)（簇尺寸）51 假設(shè)三種多址系統(tǒng)均有假設(shè)三種多址系統(tǒng)均有W MHzMHz的帶寬；每個用戶的帶寬；每個用戶未編碼比特率都為未編碼比特率都為R Rb b，每種多址系統(tǒng)

42、均使用正交信號每種多址系統(tǒng)均使用正交信號波形，則最大用戶數(shù)波形，則最大用戶數(shù) 假定任何多址系統(tǒng)每個用戶接收到的能量是假定任何多址系統(tǒng)每個用戶接收到的能量是S Sr r，則，則接收到的總能量接收到的總能量 。假設(shè)所需的信噪比（。假設(shè)所需的信噪比（SNRSNR）與實際值相等，即與實際值相等，即由此得出：由此得出：所以從理論上說，各種多址技術(shù)具有相同的容量所以從理論上說，各種多址技術(shù)具有相同的容量000/()()bbrbtolreqactualobEESRSMNNNN R00(/)(/)tolbbreqSNMR EN00(/)(/)tolFDMATDMACDMAbbreqSNMMMRENtolrSM

43、SbbMW RWT容量 52對于模擬對于模擬FDMA系統(tǒng)系統(tǒng) 頻率重用的小區(qū)數(shù)頻率重用的小區(qū)數(shù)N N由所需的載干比決定，即由所需的載干比決定，即 則則FDMAFDMA的無線容量的無線容量對于數(shù)字對于數(shù)字TDMA系統(tǒng)系統(tǒng) 數(shù)字信道所要求的載干比可以比模擬制的小數(shù)字信道所要求的載干比可以比模擬制的小45dB45dB（因數(shù)字系統(tǒng)有糾錯措施），因而頻率復(fù)（因數(shù)字系統(tǒng)有糾錯措施），因而頻率復(fù)用距離可以再近一些用距離可以再近一些 則則TDMA的無線容量的無線容量 ICN32 ICBBmct3223tcBmCBI 53 決定系統(tǒng)容量的決定系統(tǒng)容量的主要參數(shù)主要參數(shù)處理增益處理增益E Eb b/N/N0 0、

44、話音負(fù)載周期、話音負(fù)載周期、頻率再用效率、頻率再用效率、基站天線扇區(qū)數(shù)基站天線扇區(qū)數(shù) 54 接收信號的接收信號的載干比載干比可寫成可寫成式中式中Eb 信息的比特能量；信息的比特能量； Rb 信息的比特速率；信息的比特速率；N0干擾功率譜密度干擾功率譜密度 W / Rb 系統(tǒng)的處理增益。系統(tǒng)的處理增益。若若m個用戶共用一個無線頻道，假設(shè)到達(dá)一個接收機的信號強個用戶共用一個無線頻道，假設(shè)到達(dá)一個接收機的信號強度和各干擾強度都相等，則度和各干擾強度都相等，則載干比載干比為：為：如果如果考慮背景熱噪聲考慮背景熱噪聲，則能夠接入此系統(tǒng)的用戶數(shù)可表示為：，則能夠接入此系統(tǒng)的用戶數(shù)可表示為： 結(jié)果表明結(jié)果表

45、明 在誤比特率一定的條件下，在誤比特率一定的條件下，降低熱噪聲功率降低熱噪聲功率，減小歸一化信噪減小歸一化信噪比比，增大系統(tǒng)的處理增益增大系統(tǒng)的處理增益都將有利于提高系統(tǒng)的容量。都將有利于提高系統(tǒng)的容量。11 mIC bbbbRWNEWNERIC00CNERWmbb 01 55 考慮反向功率控制和考慮反向功率控制和CDMACDMA蜂窩通信系統(tǒng)的特點，蜂窩通信系統(tǒng)的特點，對一般公式進(jìn)行修正對一般公式進(jìn)行修正采用采用話音激活技術(shù)話音激活技術(shù)提高系統(tǒng)容量提高系統(tǒng)容量利用利用扇區(qū)劃分扇區(qū)劃分提高系統(tǒng)容量提高系統(tǒng)容量 56在典型的全雙工通話中，話音的激活期（占空比）在典型的全雙工通話中，話音的激活期（占

46、空比）d d 通常小于通常小于35%35%，如果如果CDMACDMA系統(tǒng)系統(tǒng)在話音停頓時停止信號發(fā)射在話音停頓時停止信號發(fā)射，其他用戶受到的干擾會，其他用戶受到的干擾會相應(yīng)地平均減少相應(yīng)地平均減少65%65%，從而使系統(tǒng)容量提高到原來的，從而使系統(tǒng)容量提高到原來的1/d=2.861/d=2.86倍倍 CDMACDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為系統(tǒng)的容量公式被修正為 信道信道/ /小區(qū)小區(qū)當(dāng)當(dāng)用戶數(shù)目龐大用戶數(shù)目龐大并且系統(tǒng)是并且系統(tǒng)是干擾受限干擾受限而不是噪聲受限時，用戶數(shù)可而不是噪聲受限時，用戶數(shù)可表示為表示為 信道信道/ /小區(qū)小區(qū)dCNERWmbb110 dNERWmbb110 57 如利用

47、如利用120120o o扇形覆蓋的定向天線把一個蜂窩小區(qū)扇形覆蓋的定向天線把一個蜂窩小區(qū)劃分成劃分成3 3個扇區(qū)時，處于每個扇區(qū)中的移動用戶是該個扇區(qū)時，處于每個扇區(qū)中的移動用戶是該蜂窩的三分之一，相應(yīng)的各用戶之間的多址干擾分量蜂窩的三分之一，相應(yīng)的各用戶之間的多址干擾分量也就減少為原來的三分之一，從而系統(tǒng)的容量將增加也就減少為原來的三分之一，從而系統(tǒng)的容量將增加近近3 3倍。倍。 CDMACDMA系統(tǒng)的容量公式被修正為系統(tǒng)的容量公式被修正為 信道信道/ /小區(qū)小區(qū)GdNERWmbb 110 58理論理論可得：在總頻帶寬度為可得：在總頻帶寬度為1.25MHz1.25MHz時，三種時，三種體制的

48、系統(tǒng)容量的比較結(jié)果為：體制的系統(tǒng)容量的比較結(jié)果為： 實際實際的的CDMACDMA系統(tǒng)的容量比理論值有所下降，系統(tǒng)的容量比理論值有所下降，其下降多少將隨著其功率控制精度和某些參數(shù)其下降多少將隨著其功率控制精度和某些參數(shù)的選取而變化的選取而變化當(dāng)前比較當(dāng)前比較普遍的看法普遍的看法是是CDMACDMA數(shù)字蜂窩移動通信數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量是模擬系統(tǒng)的容量是模擬FDMAFDMA系統(tǒng)的系統(tǒng)的810810倍倍GSMTACSCDMAmmm916 59信道切換原理信道切換原理位 置 管 理位 置 管 理60切換切換 將處于通話狀態(tài)的將處于通話狀態(tài)的MSMS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上（新的小區(qū)）轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道

49、上（新的小區(qū)）的過程的過程 目的目的 實現(xiàn)蜂窩移動通信的實現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙無縫隙”覆蓋覆蓋，即當(dāng)移動臺從一個，即當(dāng)移動臺從一個小區(qū)進(jìn)入另一個小區(qū)時，保證通信的連續(xù)性小區(qū)進(jìn)入另一個小區(qū)時，保證通信的連續(xù)性操作操作識別識別新的小區(qū)新的小區(qū)分配分配給移動臺在新小區(qū)的話音信道和控制信道給移動臺在新小區(qū)的話音信道和控制信道61原因原因信號的信號的強度或質(zhì)量強度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)。由移動臺發(fā)時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)。由移動臺發(fā)起。起。由于某小區(qū)業(yè)務(wù)由于某小區(qū)業(yè)務(wù)信道容量信道容量全被占用或幾乎

50、全被占用，這時全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務(wù)信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。由上級移動臺被切換到業(yè)務(wù)信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。由上級實體發(fā)起。實體發(fā)起。要求要求 切換必須順利完成，并且盡可能少地出現(xiàn)，同時要使用戶切換必須順利完成，并且盡可能少地出現(xiàn)，同時要使用戶覺察不到覺察不到切換門限要恰當(dāng)切換門限要恰當(dāng)切換前對信號的監(jiān)視切換前對信號的監(jiān)視62檢測檢測 方法方法信道監(jiān)視方法信道監(jiān)視方法 目的：使切換請求優(yōu)先于初始呼叫請求目的：使切換請求優(yōu)先于初始呼叫請求 原理：保留小區(qū)中所有可用信道的一小部分，專門為那些原理：保留小區(qū)中所有可用信道的一小部分，專門為那些可能要切換到該小區(qū)的通話所發(fā)出

51、的切換請求服務(wù)可能要切換到該小區(qū)的通話所發(fā)出的切換請求服務(wù)對切換請求進(jìn)行排隊對切換請求進(jìn)行排隊 目的：減小中斷的發(fā)生概率目的：減小中斷的發(fā)生概率 原理：信號強度下降到切換門限以下和因信號太弱而通話原理：信號強度下降到切換門限以下和因信號太弱而通話中斷之間的時間間隔是有限的中斷之間的時間間隔是有限的第一代模擬蜂窩系統(tǒng)第一代模擬蜂窩系統(tǒng)由基站完成，由由基站完成，由MSCMSC管理管理數(shù)字?jǐn)?shù)字TDMATDMA第二代系統(tǒng)第二代系統(tǒng)移動臺輔助切換移動臺輔助切換(MAHO)(MAHO)63641. 越區(qū)切換的準(zhǔn)則越區(qū)切換的準(zhǔn)則相對信號強度準(zhǔn)則；相對信號強度準(zhǔn)則；具有門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則；具有門限規(guī)定

52、的相對信號強度準(zhǔn)則；具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則；具有滯后余量的相對信號強度準(zhǔn)則；具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則。具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準(zhǔn)則。2. 越區(qū)切換的控制策略越區(qū)切換的控制策略移動臺控制的越區(qū)切換；移動臺控制的越區(qū)切換；網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換；網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換；移動臺輔助的越區(qū)切換。移動臺輔助的越區(qū)切換。3. 越區(qū)切換時的信道分配越區(qū)切換時的信道分配 在每個小區(qū)余出部分信道專門用于越區(qū)切換在每個小區(qū)余出部分信道專門用于越區(qū)切換65目的：目的：把一個呼叫傳送到隨機移動的用戶把一個呼叫傳送到隨機移動的用戶 主要任務(wù)主要任務(wù)位置登記位置登記 已知移動臺的實時位置信息時

53、，更新位置數(shù)據(jù)庫和認(rèn)證移動臺已知移動臺的實時位置信息時，更新位置數(shù)據(jù)庫和認(rèn)證移動臺呼叫傳遞呼叫傳遞 在對移動臺進(jìn)行呼叫的情況下，根據(jù)在對移動臺進(jìn)行呼叫的情況下，根據(jù)HLRHLR（Home Location Home Location Register Register 歸屬寄存器）和歸屬寄存器）和VLRVLR（Visitor Location RegisterVisitor Location Register訪問訪問寄存器）中可用的位置信息來定位移動臺寄存器）中可用的位置信息來定位移動臺涉及問題涉及問題位置更新位置更新（Location UpdateLocation Update） 解決移動臺

54、如何發(fā)現(xiàn)位置變化以及何時報告當(dāng)前位置的問題解決移動臺如何發(fā)現(xiàn)位置變化以及何時報告當(dāng)前位置的問題位置尋呼位置尋呼（ Location PagingLocation Paging） 解決如何有效地確定移動臺當(dāng)前處于哪一個小區(qū)的問題解決如何有效地確定移動臺當(dāng)前處于哪一個小區(qū)的問題66 位置管理通常采用兩層數(shù)據(jù)庫：即位置管理通常采用兩層數(shù)據(jù)庫：即原籍位置寄原籍位置寄存器（存器（HLR）和和訪問位置寄存器（訪問位置寄存器（VLR）。 通常一個通常一個公共陸地移動網(wǎng)（公共陸地移動網(wǎng)（PLMN：Public Land Mobile Network )包括包括一個一個HLR和若干個和若干個VLR，VLR管理若

55、干個位置區(qū)內(nèi)的移動用戶。管理若干個位置區(qū)內(nèi)的移動用戶。6768歸屬區(qū)MSCA(LAA)MSCA將MS的信息送入HLR進(jìn)行登記新區(qū)MSCB(LAB)MS移動1（1）MS自動向MSCB的 VLRB登記（2）將VLRB的信息反饋給MSCA的HLR新區(qū)MSCc(LAC)（4）將VLRc的信息反饋給MSCA的HLR（3）MS自動向MSCc的 VLRc登記（5）MSCA 收到VLRC信息后注銷VLRB中MS的信息MS 移動269（1）主叫）主叫MT通過基站向其通過基站向其MSC發(fā)出呼叫初始化信號；發(fā)出呼叫初始化信號；（2）MSC通過地址翻譯過程確定被呼叫通過地址翻譯過程確定被呼叫MT的的HLR地址，并向地

56、址，并向該該HLR發(fā)送位置請求消息；發(fā)送位置請求消息；（3）HLR確定出為被呼叫確定出為被呼叫MT服務(wù)的服務(wù)的VLR，并向該，并向該VLR發(fā)送路發(fā)送路由請求消息；該由請求消息；該VLR將該消息中轉(zhuǎn)給為被叫將該消息中轉(zhuǎn)給為被叫MT服務(wù)的服務(wù)的MSC；（4）被叫）被叫MSC給被叫的給被叫的MT分配一個稱為臨時本地號碼（分配一個稱為臨時本地號碼（TLDN）的臨時標(biāo)識，并向的臨時標(biāo)識，并向HLR發(fā)送一個含有發(fā)送一個含有TLDN的應(yīng)答信息；的應(yīng)答信息；（5）HLR將上述消息中轉(zhuǎn)給為主叫將上述消息中轉(zhuǎn)給為主叫MT服務(wù)的服務(wù)的MSC；（6）主叫）主叫MSC根據(jù)上述信息便可通過網(wǎng)絡(luò)向被叫根據(jù)上述信息便可通過網(wǎng)

57、絡(luò)向被叫MSC請求呼叫請求呼叫建立。建立。7071當(dāng)用戶進(jìn)入新的登記區(qū)（當(dāng)用戶進(jìn)入新的登記區(qū)（RA）時，將進(jìn)行位置更新。）時，將進(jìn)行位置更新。 位置更新和尋呼信息均在無線接口中的控制信道中傳輸；位置更新和尋呼信息均在無線接口中的控制信道中傳輸； 動態(tài)位置更新策略：動態(tài)位置更新策略：基于時間的位置更新策略：每個用戶每隔基于時間的位置更新策略：每個用戶每隔T秒周期性地更秒周期性地更新其位置；新其位置；基于運動的基于運動的位置更新策略：移動臺跨越一定數(shù)量的小區(qū)邊界位置更新策略：移動臺跨越一定數(shù)量的小區(qū)邊界后，就進(jìn)行一次位置更新；后，就進(jìn)行一次位置更新；基于距離的位置更新策略：移動臺離開上次位置更新后

58、所在基于距離的位置更新策略：移動臺離開上次位置更新后所在小區(qū)的距離超過一定值時，就進(jìn)行一次位置更新。小區(qū)的距離超過一定值時，就進(jìn)行一次位置更新。72概述概述信令的任務(wù)和作用信令的任務(wù)和作用信令的發(fā)展信令的發(fā)展移動通信中的移動通信中的信令系統(tǒng)信令系統(tǒng)73信令信令是與通信有關(guān)的一系列控制信號作用作用 信令是用戶以及通信網(wǎng)中各個節(jié)點相互交換信息的共同語言，是整個通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)?；竟δ芑竟δ芙⒑艚斜O(jiān)控呼叫清除呼叫操作過程操作過程（右圖）構(gòu)成構(gòu)成 信令由一系列信令消息集組成消息類型單元一些強制或可選擇的消息單元圖圖514 信令的操作過程信令的操作過程74隨路信令隨路信令（模擬電話網(wǎng)或早期的數(shù)字電

59、話網(wǎng)中）（模擬電話網(wǎng)或早期的數(shù)字電話網(wǎng)中）信令與話音在同一鏈路內(nèi)傳送信令與話音在同一鏈路內(nèi)傳送信令傳送速度低，信息容量及處理能力有限信令傳送速度低，信息容量及處理能力有限只適應(yīng)于基本的呼叫處理只適應(yīng)于基本的呼叫處理公共信道信令（公共信道信令（CCSCCS）信令與語音分離信令與語音分離鏈路的利用率高鏈路的利用率高實際速度低于理論速度實際速度低于理論速度 為了保證信令的可靠，移動通信中，完成一次接續(xù)需傳的為了保證信令的可靠，移動通信中，完成一次接續(xù)需傳的信令消息比電話網(wǎng)中多很多信令消息比電話網(wǎng)中多很多75u按對象接入信令： 用戶到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的信令，在移動通信中是指移動臺到基站之間的信令；網(wǎng)絡(luò)信令：

60、 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的信令，在移動通信中網(wǎng)絡(luò)信令稱7號信令(SS7)。u按信號形式 信令按信號形式可分為數(shù)字信令和音頻信令(模擬信令)。76主要用于模擬系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)制后，在無線信道上傳輸。PSWA或DSP典型的數(shù)字信令格式 P：前置碼，提供同步信息。 SW：字同步碼，提供位同步信息。 A或D：地址或數(shù)據(jù)碼，包括控制、選呼、撥號等信令 SP：糾錯碼，又稱監(jiān)督碼77音頻信令是由不同音頻信號組成的。分單音頻信令、雙音頻信令和多音頻信令。帶內(nèi)單音頻信令帶內(nèi)單音頻信令 帶內(nèi)單音頻信令：用0.33kHz范圍內(nèi)不同的單音作為信令。78帶外亞音頻信令帶外亞音頻信令 采用低于0.3kHz的單音作為信令。撥號信令撥號信令