第二章移動通信的基本概念修改演示文稿

第二章移動通信的基本概念修改演示文稿目前一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點優(yōu)選第二章移動通信的基本概念修改目前二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點理解常見的各類噪聲與干擾，如同頻干擾、鄰頻干擾、互調(diào)干擾、時隙干擾和碼間干擾等，了解某些抑制噪聲和干擾的技術(shù)。了解全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，了解移動通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域、號碼、地址與識別。目前三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.1無線電波的傳播特性電波的傳播方式直射波大氣中的電波傳播障礙物的影響與繞射損耗反射波目前四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.1.1電波的傳播方式從發(fā)信機發(fā)出的電波在到達收信機時，可能會沿不同的路徑進行傳播，如圖2-1所示。沿著地表面?zhèn)鞑サ碾姴ǎㄈ缏窂?）稱為地面波；從發(fā)射天線直接到達接收天線的電波（如路徑2）稱為直射波；經(jīng)過大地反射到達收信機的電波（如路徑3）稱為反射波。目前五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點一般而言，收信機A接收到的電波是由直射波和大地反射波合成的，所有這些波統(tǒng)稱空間波。經(jīng)過電離層反射而傳播的電波（如路徑4）稱為電離層波，它主要用于短波通信。目前六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-1典型的電波傳播通路地面波，中長波，幾百千米直射波，微波，幾十千米反射波，微波電離層波，短波，幾千千米目前七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點自由空間的傳播衰耗lts定義為：2.1.2直射波(式2-1)式中，λ是電磁波的波長，d是收發(fā)天線間距離。

目前八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-3自由空間L0為傳播損耗，d為傳播距離。頻率越高，距離越遠，則損耗越大。2.1.3大氣中的電波傳播目前九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.2移動信道的特征

傳播路徑與信號衰落多普勒效應(yīng)多徑效應(yīng)與瑞利衰落慢衰落特性和衰落儲備目前十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點傳播路徑與信號衰落移動無線電波傳播路徑損耗，主要是由于地形、傳播路徑上的無線電散射體等原因產(chǎn)生的，是直射加上鏡面反射、漫反射和繞射等的綜合結(jié)果，如圖2-7所示。（1）鏡面反射（2）漫反射：如投射到樹葉上的無線電波。（3）繞射目前十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點直射波反射波圖2-7幾種傳播路徑目前十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點路徑損耗快衰落慢衰落目前十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點路徑損耗目前十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點陰影效應(yīng)手機目前十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點多徑效應(yīng)的解釋：因為相位=頻率*時間，頻率為幾百兆，時間為微秒級，則相位也很可觀。兩個從不同路徑來的信號，同相則疊加，那么增強；相位為π，則相反，則會出現(xiàn)深衰落。目前十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.2.2多普勒效應(yīng)

假設(shè)移動臺以恒定的速率移動時，會接收到來自遠方信號源發(fā)出的信號電波，并設(shè)信號電波與移動臺運動方向的夾角為θ，如圖2-9所示，則頻移值可表示為：（式2-24）若移動臺朝向入射波的方向運動，則頻移為正，即接收頻率升高；反之，若移動臺逆向入射波的方向運動，則頻移為負(fù)，即接收頻率降低。目前十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-9多普勒效應(yīng)示意圖目前十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點也就是：若移動臺朝基站的方向運動，則頻率增加；反之，若移動臺遠離基站運動，則頻率減少。目前二十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前二十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點共有N條路徑Ai為幅度目前二十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前二十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點即正態(tài)分布目前二十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點設(shè)信號包絡(luò)μ的概率密度為f（μ），則：（式2-27）μ相當(dāng)于均值，σ相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)偏差，它們是兩個參數(shù)目前二十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點f（μ）與μ/σ的關(guān)系如圖2-11所示。圖2-11瑞利分布的概率密度目前二十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.4蜂窩系統(tǒng)工作原理什么是蜂窩頻率復(fù)用多址方式目前二十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.4.1什么是蜂窩什么是蜂窩呢？移動通信系統(tǒng)是采用一個叫基站的設(shè)備來提供無線覆蓋服務(wù)的，基站的覆蓋范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩。

早期的移動通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率的發(fā)射機，采用高架天線把信號發(fā)射到整個覆蓋地區(qū)（半徑可達幾十公里）。目前二十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點為了在服務(wù)區(qū)實現(xiàn)無縫覆蓋并提高系統(tǒng)的容量，可采用多個基站來覆蓋給定的服務(wù)區(qū)，每個基站的覆蓋區(qū)稱為一個小區(qū)。根據(jù)服務(wù)區(qū)域類型的不同，可劃分為帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。目前二十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點1．帶狀服務(wù)區(qū)對于公路、鐵路、海岸等的覆蓋可采用帶狀服務(wù)區(qū)，如圖2-23所示?；咎炀€若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，則每個小區(qū)是扁圓形的。帶狀網(wǎng)進行頻率復(fù)用可采用雙頻制，也可用多頻制。目前三十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

圖2-23帶狀服務(wù)區(qū)的覆蓋目前三十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2．面狀服務(wù)區(qū)（1）小區(qū)的形狀可以實現(xiàn)一個平面的覆蓋。按交疊區(qū)的中心線所圍成的面積形狀看，區(qū)域的形狀可分為正三角形、正方形和正六角形三種?？梢宰C明，要用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個平面區(qū)域，可取的形狀只有這三種，如圖2-24所示。目前三十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-24小區(qū)的形狀目前三十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點由正三角形，正四邊形、正六邊形覆蓋一個平面時，各區(qū)域之同的中心距離、半個區(qū)域面積、交疊部分面積以及交疊區(qū)寬度如下表2-4所示。表2-4三種形狀小區(qū)的比較R是外接圓的半徑2.6R21.3R21.2πR20.35πR20.73πR2目前三十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點這里r應(yīng)為R，即外接圓的半徑目前三十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點由上圖可見，正六邊形的鄰區(qū)距離及小區(qū)面積最大，這樣用的基站就少一些。交疊區(qū)寬度及交疊區(qū)面積最小。為了避免干擾，要求重疊要盡量小。因此將正六邊形選為蜂窩小區(qū)形狀目前三十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（2）區(qū)群的組成單位無線區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿足以下兩個條件：一是單位無線區(qū)群之間彼此鄰接；二是相鄰單位無線區(qū)群的同頻小區(qū)中心間隔距離是一樣的。滿足以上兩個條件的關(guān)系式如下：（式2-43）式中N為構(gòu)成單位無線區(qū)群的正六邊形的數(shù)目，簡稱區(qū)群數(shù)。a和b不能同時為零，且是正整數(shù)。按照以上條件，可確定N有如下數(shù)值，相應(yīng)的區(qū)群形狀如圖2-25所示。目前三十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-25區(qū)群的組成目前三十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前三十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（3）中心激勵和頂點激勵根據(jù)基站的位置不同，可有兩種激勵方式：如圖2-26所示。一種是基站位于正六邊形的中心，稱為中心激勵方式；另一種是基站位于每個正六邊形的三個相隔的頂點上，稱為“頂點激勵”方式。目前四十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-26兩種激勵方式示意圖目前四十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點中心激勵方式下，基站使用全向天線形成圓形覆蓋區(qū)；頂點激勵方式下，每個基站使用三個120o扇形覆蓋的定向天線實現(xiàn)共同覆蓋。使用定向天線，抗同頻干擾能力強，所以一般使用頂點激勵方式。目前四十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點同頻干擾定向天線向左發(fā)射，從而不干擾右邊的f1小區(qū)目前四十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點返回目前四十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（4）盲點與熱點盲點是指由于網(wǎng)絡(luò)漏覆蓋，使得該區(qū)域的信號強度極弱，通信質(zhì)量嚴(yán)重低劣；熱點是指由于存在商業(yè)中心等業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域，造成空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布。對于以上兩“點”問題，往往通過設(shè)置直放站、分裂小區(qū)等方法加以解決。目前四十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點簡單的移動通信系統(tǒng)的組成先講MSC，BSC目前四十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點MSC：移動交換中心（MobileSwitchingCenter）BSC：基站控制器（BaseStationController）。它是基站收發(fā)臺和移動交換中心之間的連接點。目前四十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點較復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)的組成目前四十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點為了解決盲點而設(shè)置。直放站也叫中繼站，屬于同頻放大設(shè)備，它在無線電傳輸過程中起到信號增強的作用，如圖2-27所示。直放站（Repeater）的設(shè)置目前四十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點濾波器下行選頻模塊圖2-27目前五十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點直放站在下行鏈路中，由施主天線從宿主基站提取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進行極好的隔離，將濾波信號經(jīng)功放放大以后，再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺的信號以同樣的工作方式由上行放大鏈處理后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而達到基站與移動臺間的信號傳遞。引入直放站有許多好處，如填補移動通信盲區(qū)以實現(xiàn)連續(xù)覆蓋等等，但直放站的使用也會帶來新問題，如時延等等。目前五十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點分裂小區(qū)在整個服務(wù)區(qū)中每個區(qū)的大小可以是相同的，但這只能適應(yīng)用戶密度均勻的情況。事實上服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶密度是不均勻的，例如居民區(qū)的用戶密度較高，而市郊區(qū)的用戶密度較低。因此，在用戶密度高的居民區(qū)可使小區(qū)的面積小一些，在用戶密度低的市郊區(qū)可使小區(qū)的面積大一些，如圖2-28所示。目前五十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-28小區(qū)的分裂目前五十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（5）蜂窩的種類宏蜂窩小區(qū)微蜂窩小區(qū)其它蜂窩小區(qū)目前五十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點小區(qū)按照半徑大小一般分為衛(wèi)星小區(qū)、宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)等幾類，具體見下表2-5。目前五十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點表2-5小區(qū)的分類目前五十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.4.2頻率復(fù)用

1．什么頻率復(fù)用蜂窩系統(tǒng)的基本出發(fā)點是頻率復(fù)用，也稱為頻分復(fù)用（FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing），就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶（或稱子信道）以進行信號的傳輸。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘柣ゲ桓蓴_，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立保護隔離帶。頻分復(fù)用技術(shù)的特點是所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ?。目前五十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點10KHz50KHz60KHz110KHz120KHz170KHz保護帶目前五十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點通常，不同區(qū)群的兩個小區(qū)只要相互之間的空間距離大于某一數(shù)值，就可使用相同的頻道，而不會產(chǎn)生顯著的同道干擾，這樣就實現(xiàn)了頻率再用。頻率復(fù)用的優(yōu)勢是可以提高頻譜效率，但劣勢是如果系統(tǒng)設(shè)計得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，這種干擾稱為同信道干擾。目前五十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2．頻率復(fù)用距離的計算（1）D與R的關(guān)系使用同一組頻率的小區(qū)稱為共道小區(qū)，它們間產(chǎn)生的干擾叫共道干擾。一個區(qū)群中的小區(qū)數(shù)愈少，則相鄰區(qū)群的地理位置愈靠近，共道干擾就會愈強。目前六十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前六十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點根據(jù)蜂窩系統(tǒng)的幾何關(guān)系，設(shè)區(qū)群數(shù)為N，則有：（式2-44）目前六十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點N是小區(qū)數(shù)，D是同頻小區(qū)的距離。D越大，則干擾越小以前大區(qū)中頻率只能用1次，而現(xiàn)在分成小區(qū)，頻率用了很多次R是小區(qū)外接圓的半徑目前六十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前六十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前六十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點載波干擾比：英文名稱：carrier-to-interferenceratio，C/I，即載波功率（有用信號功率）與干擾信號功率的比值。dB（分貝）是表示兩個量的比值大小，本身沒有單位。

對電壓或是電流的比值進行換算時，(A/B)dB=20lg(A/B)

對功率的比值進行換算時，(A/B)dB=10lg(A/B)

假設(shè)載波功率是200W，干擾信號功率是2W，那么載干比C/I=200W/2W=100，通常換算成dB值表示，也就是載干比為10lg100=20dB目前六十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前六十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點a為衰落指數(shù)目前六十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點射頻防衛(wèi)度目前六十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前七十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點4個小區(qū)，12個扇區(qū)目前七十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前七十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點N是由（C/I）s所確定，可推出：

（式2-45）D與R的關(guān)系：所以（式2-46）目前七十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前七十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點對于7/21復(fù)用方式（即7個基站，21個小區(qū)使用21組頻率），則同頻復(fù)用距離D為（式2-47）同理，對4/12復(fù)用方式，D=6R；對3/9復(fù)用方式，D≈5.2R。目前七十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

可見，區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k越大，同信道小區(qū)的距離就越遠，抗同頻干擾的性能也就越好。目前七十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點但區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k也不是越大越好，k大了以后，用得設(shè)備多了，增加成本。所以，k到底取多少，還是要綜合考慮各方面的因素。目前七十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.4.3多址方式頻分多址技術(shù)（FDMA）時分多址技術(shù)（TDMA）碼分多址技術(shù)(CDMA)

目前七十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點1頻分多址技術(shù)（FDMA,FrequencyDivisionMultipleAddress)移動通信的頻率資源十分緊缺，不可能為每個移動臺預(yù)留一個信道，因此只能事先為每個基站配置好一組信道，供該基站所覆蓋的小區(qū)內(nèi)的所有移動臺共用。這就是信道共用問題。頻分復(fù)用技術(shù)下，多個用戶可以共享一個物理通信信道。目前七十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點頻分復(fù)用（FDM）又稱頻分多址，是發(fā)送端對所發(fā)信號的頻率參量進行正交分割，形成許多互不重疊的頻帶，即將載波帶寬劃分為多個不同頻帶的子信道。在接收端利用頻率的正交性，通過頻率選擇(濾波)，從混合信號中選出相應(yīng)的信號，這樣每個子信道可以單獨并行地傳送一路信號。如下頁圖。目前八十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點0KHz50KHz60KHz110KHz120KHz170KHz保護帶目前八十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點在單純的FDMA系統(tǒng)中，通常采用頻分雙工（FDD）的方式來實現(xiàn)雙工通信，即接收頻率F和發(fā)送頻率f是不同的。所以，為了使得同一部電臺的收發(fā)之間不產(chǎn)生干擾，收發(fā)頻率間隔│f-F│必須大于一定的數(shù)值，因此在FDMA系統(tǒng)中，收發(fā)頻段是分開的。FDD:FrequencyDivisionDuplex

目前八十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點另外，在移動通信系統(tǒng)中，移動臺與移動臺之間是不能直接通信的，而必須經(jīng)過基站中轉(zhuǎn)，如下圖2-30所示。目前八十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-30FDMA系統(tǒng)的工作示意圖

接收頻率發(fā)送頻率目前八十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點從圖2-30中還可以看出，兩個移動臺間通信通過基站的中轉(zhuǎn)，需占兩個上行子頻段和兩個下行子頻段，加上收發(fā)間的保護頻帶，因此FDMA系統(tǒng)的頻率資源利用率低。盡管存在著一些缺陷，但在整個通信領(lǐng)域，F(xiàn)DMA還是最經(jīng)典的多址技術(shù)，已應(yīng)用于許多通信系統(tǒng)中。目前八十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2時分多址技術(shù)（TDMA）時分多址是發(fā)送端對所發(fā)送信號的時間參量進行正交分割，形成許多互不重疊的時隙。即在一個寬帶的載波上，把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶。在接收端再利用時間的正交性，通過時間選擇，從混合信號中選出相應(yīng)的信號。目前八十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點0s500μs1000μs1500μs2000μs目前八十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點近年來，TDMA有較多的應(yīng)用，如GSM中主要使用了TDMA技術(shù)。目前八十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點TDMA的基本工作原理如下系統(tǒng)根據(jù)一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射信號；為了保證不同傳播時延情況下，各移動臺到達基站的信號不會重疊，通常在幀結(jié)構(gòu)中有保護間隔比特，在此保護間隔內(nèi)不傳送信號；這樣在滿足定時和同步的條件下，基站可以在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。

目前八十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點在FDD方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上，但在TDD方式中，上下行幀都在相同的頻率上，如圖2-31所示。在每一個子頻帶上又分了若干個子時隙，每個用戶只占用子時隙進行通話。優(yōu)點：TDMA使得頻率資源的利用率得到了很大的提高，即相同頻率資源下可容納比FDMA多幾倍的用戶數(shù)。缺點：TDMA系統(tǒng)要注意通信中的同步和定時問題，否則會因為時隙的錯位而導(dǎo)致接收端移動臺無法正常接收信息。TDD:TimeDivisionDuplex

目前九十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-31

TDMA系統(tǒng)的工作示意圖

上下行幀頻率不同目前九十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-31

TDMA系統(tǒng)的工作示意圖

上下行幀頻率相同目前九十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點在TDMA系統(tǒng)中，每幀中的時隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計通常要考慮三個主要的因素：一是控制和信令信息的傳輸；二是信道多徑的影響；三是系統(tǒng)的同步。目前九十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點解決以上三個問題的主要方法是：一在每個時隙中專門劃出部分比特用于控制和信令信息的傳輸；二是在時隙中插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列，并在上行鏈路的每個時隙中留出一定的保護間隔；三是在時隙中有專用的同步序列。目前九十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點3碼分多址技術(shù)(CDMA,CodeDivisionMultipleAddress)碼分多址系統(tǒng)采用一組彼此正交的偽隨機噪聲(PN)序列，作為擴頻序列碼對傳輸信號進行擴頻調(diào)制；在接收端用相應(yīng)的PN碼通過相關(guān)處理解擴來實現(xiàn)多用戶共享頻率資源的功能。該技術(shù)將每一來話編碼，并在接收端進行解碼，使大量用戶能夠共享同一無線電頻率。碼分多址(CDMA)有兩種主要形式：直擴碼分(DS-CDMA)與跳頻碼分（FH-CDMA），前者多用于民用，后者多用于軍事。

目前九十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點DS-CDMA:DirectSequence-CodeDivisionMultipleAccess,即直接序列碼分多址FH-CDMA:Frequency-hoppingcodedivisionmultipleaccess

目前九十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點使用CDMA的用戶的發(fā)射信號在時間上、頻率上都可能相互重疊。因此，采用傳統(tǒng)的濾波器是不能分離信號的，對某用戶發(fā)送的信號，只有與其相匹配的接收機通過相關(guān)檢測才可能正確接收。目前九十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點目前九十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點為了實現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個載波頻率，即頻分雙工。無論正向傳輸或反向傳輸，除傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。為了傳送不同的信息，需要設(shè)置不同的信道。目前九十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點自相關(guān)函數(shù)是描述隨機信號X(t)在任意兩個不同時刻t1,t2取值之間的相關(guān)程度。目前一百頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點自相關(guān)函數(shù)R(k)具有下列性質(zhì)：(1)對稱性：R(k)=R(-k)(2)在k=0處，R(k)為最大值，即對于所有k來說，|R(k)|≤R(0)即R(t1-t2),k=t1-t2目前一百零一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點互相關(guān)函數(shù)可以描述兩個隨機信號X(t)和Y(t)之間的相關(guān)程度。目前一百零二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

在碼分多址通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性很強而互相關(guān)值為0的周期性碼序列作為地址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模2加）；經(jīng)過相應(yīng)的信道傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對接收到的所有信號進行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼一致的信號選出，把不一致的信號除掉。

基本工作原理如下：目前一百零三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

例如，圖2-32中d1-dN分別是N個用戶的信息數(shù)據(jù)，其對應(yīng)的地址碼分別為W1-WN，為了簡明起見，假定系統(tǒng)有4個用戶（即N=4），各自的地址碼為：（式2-59）目前一百零四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點與（式2-59）和（式2-60）相應(yīng)的波形如圖2-33。假設(shè)在某一時刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為：，，，（式2-60）目前一百零五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

圖2-32碼分多址收發(fā)系統(tǒng)示意圖

本地產(chǎn)生的地址碼R端的波形是S1-S4的疊加用戶數(shù)據(jù)地址碼積分電路，相當(dāng)于低通濾波器目前一百零六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-33碼分多址原理波形示意圖

W1與d1相乘得到S1J1是最后輸出的波形目前一百零七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

與各自對應(yīng)的地址碼相乘后的波形S1-S4如圖2-33所示。在接收端，當(dāng)系統(tǒng)處于同步狀態(tài)時，在接收機中解調(diào)輸出R端的波形是S1-S4的疊加。如果欲接收某一用戶（例如用戶2）的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生的地址碼應(yīng)與該用戶的地址碼相同（Wk=W2）。

目前一百零八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

并且用此地址碼與解調(diào)輸出R端的波形相乘，再送入積分電路，然后經(jīng)過采樣判決電路得到相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。如果本地產(chǎn)生的地址碼與用戶2的地址碼相同（即Wk=W2），經(jīng)過相乘、積分電路后，產(chǎn)生的波形J1-J4如圖2-33所示，即：（式2-61），，，目前一百零九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點也就是在采樣、判決電路前的信號是：0+、（-1）、+0、+0。此時，雖然解調(diào)輸出R端的波形是S1-S4的疊加，但是，因為要接收的是用戶2的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生地址碼與用戶2的地址碼相同，經(jīng)過相關(guān)檢測后，用戶1、3、4所發(fā)射的信號加到采樣、判決電路前的信號是0，對信號的采樣、判決沒有影響。采樣、判決電路的輸出信號是r2={-1}，是用戶2所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。

目前一百一十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點

以上所述的三種多址方式，可比較如下圖2-34所示。由圖2-34可見：FDMA多址方式是一種基本的多址方式，它靠不同的子頻帶來區(qū)分用戶，其技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛。但是，單純的FDMA方式存在頻率利用率低、基站收發(fā)信機數(shù)量大等問題。目前一百一十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-34

三種多址技術(shù)的對比

FDMA1個頻率只有1個用戶，TDMA1個頻率有3個用戶，CDMA1個頻率有3的倍數(shù)的用戶。目前一百一十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點TDMA多址方式靠不同的子時隙來區(qū)分用戶，它將時間劃分成周期性的幀，每一幀分成若干時隙。這樣一個載頻就含有多個信道，從而一個載頻可供多個用戶工作，基站的收發(fā)設(shè)備數(shù)量減少。目前一百一十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點CDMA多址方式靠不同的正交碼型來區(qū)分用戶；它是在同頻、同時條件下，各個接收機根據(jù)信號碼型之間的差異分離出需要的信號。目前一百一十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點與FDMA和TDMA相比，CDMA具有很多優(yōu)點，含有頻域、時域和碼域三維信號。它具有抗干擾性好，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所要求的載干比(C／I)小于1。所以CDMA比其它系統(tǒng)的優(yōu)勢是：系統(tǒng)容量大、通話質(zhì)量好等。

因為CDMA的多種優(yōu)勢，所以它成了實現(xiàn)第三代移動通信的關(guān)鍵。目前該技術(shù)發(fā)展成為多個標(biāo)準(zhǔn)，我國也有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三個標(biāo)準(zhǔn)，而且競爭激烈。即用戶多目前一百一十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.5移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動通信系統(tǒng)的組成全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動通信網(wǎng)的區(qū)域、號碼、地址與識別目前一百一十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點我們以現(xiàn)有2G移動通信系統(tǒng)為例，了解其基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體如圖2-35所示。主要是由：1、移動臺子系統(tǒng)（MS）2、基站子系統(tǒng)（BSS）3、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）4、操作支持子系統(tǒng)（OSS）等四大部分組成。2．5．1移動通信系統(tǒng)的組成目前一百一十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-35現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖

移動臺子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)目前一百一十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點1.移動臺子系統(tǒng)（MS）(MobileSubsystem)：見書P622.基站子系統(tǒng)（BSS）BaseStationSubsystem（1）基站收發(fā)信臺（BTS）basetransceiverstation

（2）基站控制器（BSC）basestationcontroller

（3）碼型變換器（TC）code-converter

目前一百一十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點簡單的移動通信系統(tǒng)的組成目前一百二十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）networksubsystem

（1）移動交換中心（MSC）MobileSwitchingCenter

，可以接入呼叫或接出呼叫。MSC是整個GSM網(wǎng)絡(luò)的核心，它控制所有BSC的業(yè)務(wù)，它可以把移動用戶與移動用戶、移動用戶和固定網(wǎng)用戶互相連接起來。目前一百二十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點MSC從GSM系統(tǒng)內(nèi)的三個數(shù)據(jù)庫，即歸屬位置寄存器（HLR）、拜訪位置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（AUC）中獲取用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。目前一百二十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點較復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)的組成目前一百二十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（2）拜訪地位置寄存器（VLR）Visitorlocationregister：VLR存儲進入其覆蓋區(qū)的移動用戶的信息。這使得MSC能夠建立呼入/呼出呼叫。另外見P64（3）歸屬地位置寄存器（HLR）Homelocationregister

：存放的是在本地開戶的信息。另外見P64目前一百二十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點HLR是歸屬位置寄存器，VLR是拜訪位置寄存器。HLR中存放的是在本地開戶的信息，VLR中存放的是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中正在使用的用戶信息。比如你開戶了，HLR中就有你的開戶信息，但如果你這幾天出差漫游到了外地，在本地的VLR中就沒有你的信息，而漫游地的MSC就會到原來的HLR中調(diào)用你的信息存放到他的VLR中。目前一百二十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中，一個MSC必然與一個VLR相隨，當(dāng)用戶漫游到新的MSC服務(wù)區(qū)時，與此MSC相聯(lián)的VLR就會向用戶歸屬位置寄存器HLR請求發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，以便在新的MSC中提供相應(yīng)的服務(wù)。HLR將用戶信息拷貝到新的VLR中，以完成用戶位置更新。目前一百二十六頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點MSCVLR太原本地MSCVLR北京外地HLR目前一百二十七頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（4）鑒權(quán)中心（AUC或AC）authenticationcenter：見P65（5）設(shè)備識別寄存器（EIR）equipmentidentityregister

：P65（6）短消息中心（SC）shortmessagecenter：P654.操作支持子系統(tǒng)OSS:operationsupportsubsystem：P65目前一百二十八頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點5.移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口

(1)移動通信系統(tǒng)的外部接口

a.首先是用戶側(cè)的接口，即移動臺和用戶的界面，可認(rèn)為是一個人機界面。

b.其次是移動通信系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)間的接口，如與PSTN的接口。MSC通過移動網(wǎng)關(guān)GMSC提供和公共電話交換網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）等固定網(wǎng)的接口

c.再次是移動通信系統(tǒng)與運營者的接口，如Um接口目前一百二十九頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點(2)移動交換子系統(tǒng)MSS內(nèi)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

MobileSwitchingSubsystem目前一百三十頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點(3)移動接入子系統(tǒng)內(nèi)部接口

a.A接口

b.Abis接口

c.Um接口：見P66

目前一百三十一頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點2.5.2全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)視不同國家地區(qū)而定，地域大的國家一般分為三級：第一級為大區(qū)（或省級匯接局）第二級為省級地區(qū)匯接局第三級為各基本業(yè)務(wù)區(qū)的MSC。我國采用三級組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖2-37所示(P67)目前一百三十二頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點圖2-37全國數(shù)字蜂窩PLMN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其與PSTN連接的示意圖

移動網(wǎng)關(guān)，把移動用戶和固話用戶連接起來為移動電話長途局，負(fù)責(zé)撥打移動用戶的長途話務(wù)，分兩級，一級負(fù)責(zé)省際話務(wù)，二級負(fù)責(zé)省內(nèi)話務(wù)應(yīng)改為TMSC目前一百三十三頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點PLMN:陸上公用移動通信網(wǎng)（PublicLandMobileNetwork）

目前一百三十四頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點TmMSC本地MSC本地MSC為移動網(wǎng)中的本地匯接局，負(fù)責(zé)把本地的移動用戶連接起來目前一百三十五頁\總數(shù)一百四十九頁\編于七點（1）在各省或大區(qū)設(shè)有兩個一級移動匯接中心，通常為單獨設(shè)置的移動業(yè)務(wù)匯接中心。目前一百三十六頁\總數(shù)一百四十九