頻分多址FDMA模擬蜂窩網(wǎng)(1)

1、第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 第第6章章 頻分多址頻分多址(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 6.1 概述概述6.2 系統(tǒng)控制及其信令系統(tǒng)控制及其信令 思考題與習題思考題與習題 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 6.1 概概 述述 6.1.1 發(fā)展簡況 模擬蜂窩網(wǎng)是在20世紀 80 年代迅速發(fā)展并得到廣泛應用的一種移動通信系統(tǒng)。 其代表性的系統(tǒng)如表 6 - 1 所示。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 表 6 - 1 模擬蜂窩系統(tǒng)一覽表第第6 6章章 頻分

2、多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 6.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 通常， 在一個大型蜂窩網(wǎng)移動電話系統(tǒng)中有若干個移動電話交換局(MTSO)， 也稱作移動交換中心(MSC)。 圖 6 - 1 示出由兩個移動電話交換局構(gòu)成的蜂窩網(wǎng)移動電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 這種類型的網(wǎng)絡系統(tǒng)常稱作公共陸地移動網(wǎng)(PLMN)。 每一個MTSO均與公用電話交換網(wǎng)(PSTN)和所屬基站(BS)連接， 其連接方式通常有電纜、 光纖或數(shù)字微波線路等， 它們之間都有相應的接口標準。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 每個移動用戶在其常駐地的MTSO經(jīng)過登記注冊即可入網(wǎng)，

3、此移動電話交換局稱作歸屬(或原籍)移動電話交換局(如MTSOA)， 經(jīng)它所登記的移動用戶稱為本地用戶。 當移動臺進入另一個移動電話交換局所管轄區(qū)時， 該移動電話交換局(如MTSOB)稱為被訪問移動電話交換局， 來訪的移動用戶稱為漫游用戶。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 圖 6 - 1 蜂窩網(wǎng)移動電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 由圖 6 - 1 可見， 蜂窩網(wǎng)移動電話系統(tǒng)本身由三大部分組成， 即移動電話交換局(MTSO)、 基站(BS)和移動臺(MS)。 其中， MTSO(或MSC)是基

4、站與市話網(wǎng)之間的接口， 是蜂窩網(wǎng)控制中心， 它不僅具有一般程控交換機所具有的交換、 控制功能， 還具有適應移動通信特點的移動性管理功能， 以完成移動用戶主呼或被呼所必需的控制。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 每個基站主要由基站控制器和多部信道機等組成， 信道機的數(shù)量取決于基站同時與移動臺通話的數(shù)目， 它們以頻分多址方式工作， 對每個用戶使用一對不同的雙工頻率進行發(fā)射和接收信號。 基站信道機主要由發(fā)射機、 接收機組成， 控制器用于與移動電話局、 移動臺進行信令交換和控制。 每個基站還配有定位接收機， 監(jiān)測移動臺位置， 以便為越區(qū)切換服務。第第6

5、6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 6.1.3 主要功能 表 6 - 1 所列的各種蜂窩網(wǎng)移動通信系統(tǒng)均具有下列主要功能： 具有與公用電話網(wǎng)進行自動交換的能力。 雙工通信， 話音質(zhì)量接近市話網(wǎng)標準。 雙向自動撥號， 包括移動用戶與市話用戶間的直接撥號以及移動臺之間的直接撥號。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 用戶容量大， 一個系統(tǒng)一般能為幾萬個用戶提供服務， 還能適應業(yè)務增加需要， 通過小區(qū)分裂以擴充容量。 采用小區(qū)制頻率再用技術(shù)， 當基站采用全向天線時， 一個區(qū)群由 12 個小區(qū)組成， 頻率再用率為 1/12

6、， 其頻道分配方法是等頻距法， 以盡可能減少鄰道干擾。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 具有自動過境切換頻道技術(shù)， 切換時間小于 20 ms。 設備通用性較強， 通?；尽?移動臺等設備在網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)可以通用。 各地之間可以連網(wǎng)， 具有自動漫游功能。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 6.2 系統(tǒng)控制及其信令系統(tǒng)控制及其信令 6.2.1 系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu) 無論是AMPS系統(tǒng)還是TACS系統(tǒng)， 其系統(tǒng)控制都涉及公用市話網(wǎng)、 移動電話局、 基站和移動臺之間的話音和信令的傳輸與交換。 蜂窩系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)如圖

7、6 - 2 所示。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 圖 6 - 2 蜂窩系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu) 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 由圖 6 - 2 可見， 系統(tǒng)中既有無線信道， 又有有線信道， 而且都有話音信道和控制信道之分。 話音信道主要用于傳送話音， 而控制信道專用于傳送控制信令。 因為控制信道是為建立話音信道服務的， 所以也把控制信道稱作建立信道。 通常， 從基站(BS)至移動臺(MS)的傳輸信道稱為前向(或下行)信道， 包括前向話音信道和前向控制信道； 反之， 從MS至BS傳輸?shù)男诺婪Q為反向(或上行)信

8、道， 它也包括反向話音信道和反向控制信道。 基站與移動電話交換局之間可分為有線數(shù)據(jù)線路和有線話音線路。 上述信道的分類示于圖 6 - 3。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 圖 6 - 3 蜂窩系統(tǒng)的信道類型 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 6.2.2 控制信號及其功能 1. 監(jiān)測音SAT(Supervisory Audio Tone) 監(jiān)測音用于信道分配和對移動用戶的通話質(zhì)量進行監(jiān)測。 當某一話音信道要分配給某一移動用戶時， BS就在前向話音信道上發(fā)送SAT信號。 移動臺檢測到SAT信號后， 就在反向

9、話音信道上環(huán)回該SAT信號。 BS收到返回的SAT信號后， 就確認此雙向話音信道已經(jīng)接通， 即可通話。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 為了提高監(jiān)測音的可靠性， 避免與話音信號相互間干擾， AMPS系統(tǒng)和TACS系統(tǒng)均采用話音頻帶外的 5970、 6000 和 6030 Hz三個單音作為監(jiān)測音。 每個區(qū)群使用其中一個監(jiān)測音， 相鄰區(qū)群分別使用另外兩個監(jiān)測音。 例如， 由 7 個小區(qū)組成的區(qū)群， 其監(jiān)測音的分配如圖 6 - 4 所示。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 圖 6 - 4 監(jiān)測音的配置 第第

10、6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 2. 信令音ST(Signalling Tone) 信令音在移動臺至基站的反向話音信道中傳輸， 它是 10 kHz的音頻信號。 信令音的主要用途如下： 第一， 當MS收到BS發(fā)來的振鈴信號時， MS在反向話音信道上向BS發(fā)送ST信號， 表示振鈴成功， 一旦移動用戶摘機通話， 就停發(fā)ST信號； 第二， 移動臺在過境切換頻道前， 在MTSO控制下， BS在原來的前向話音信道上發(fā)送一個新分配的話音信道的指令，MS收到該指令后， 就發(fā)送ST信號以表示確認。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模

11、擬蜂窩網(wǎng) 根據(jù)上述SAT和ST信號的有無， 可以判斷MS處于摘機還是掛機狀態(tài)， 如表 6 - 2 所示。 例如， 當基站收到移動臺環(huán)回的SAT信號時， 同時又收到ST， 則表示移動臺處于掛機狀態(tài)； 若只收到環(huán)回的SAT信號， 而未收到ST， 則表明此時移動臺已摘機。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 表 6 - 2 移動臺摘機/掛機信號表 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 3. 定位與過境切換 在移動臺通話過程中， 為其服務的基站定位接收機不斷監(jiān)測來自移動臺的信號電平， 當發(fā)現(xiàn)環(huán)回的監(jiān)測音SAT的電平低

12、于某一指定值SSH(Signal Strength for Handoff Request), 即信號電平降至請求過境切換的強度時， 立即告知MTSO， MTSO當即命令鄰近的BS同時監(jiān)測該移動臺的信號電平， 并立即把測量結(jié)果向MTSO報告。 MTSO根據(jù)這些測量結(jié)果， 就可判斷移動臺駛?cè)肓四膫€小區(qū)， 上述過程就稱為定位。 通過定位， 就能確定是否需要以及如何進行過境切換。 過境切換的過程如圖 6 - 5 所示。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 圖 6 - 5 過境切換過程 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂

13、窩網(wǎng) 4. 尋呼與接入 所謂“尋呼”， 是指當市話用戶呼叫某一個移動用戶時， MTSO通過某一個基站或位置區(qū)內(nèi)的多個基站甚至所有基站發(fā)出呼叫信號， 包括被呼用戶號碼以及話音信道指配代號等。 這些尋呼信號是在前向控制信道上發(fā)送的。第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 5. 沖突退避 由于移動臺的主呼是隨機的， 因此若一個無線區(qū)內(nèi)有兩個以上移動臺同時發(fā)起主呼， 就會因爭用控制信道而發(fā)生沖突現(xiàn)象。 為此， 系統(tǒng)需要為減少沖突而建立一種退避規(guī)則。 AMPS和TACS系統(tǒng)采用的辦法是： 在前向控制信道的信令中每隔 10 位發(fā)一個忙/閑標志位。 當控制信道“忙”時

14、， 該比特位為“0”； 當控制信道“閑”時， 該比特位為“1”。 移動臺在反向控制信道中發(fā)出預告信息， 表示要占用控制信道后， 繼續(xù)觀察前向控制信道的忙/閑位。 如果基站同意它占用， 就將忙/閑位從“閑”改置為“忙”， 同時也告訴了其它移動臺此控制信道已被占用。 第第6 6章章 頻分多址頻分多址(FDMA)(FDMA) 模擬蜂窩網(wǎng)模擬蜂窩網(wǎng) 思考題與習題思考題與習題 1. 表 6 - 1 所列的各種模擬蜂窩系統(tǒng)的主要區(qū)別有哪些? 各種系統(tǒng)之間能否實現(xiàn)漫游? 2. TACS系統(tǒng)中話音頻偏為 9.5 kHz， 能否采用AMPS系統(tǒng)的 12 kHz話音頻偏? 試定量分析其原因。 3. 蜂窩網(wǎng)移動通信系統(tǒng)有哪些主要功能? 其中的預撥號方式(或