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1、2023/3/30,移动通信概述(1),移动通信概述(1),移动通信概述(1),2,1.1移动通信的基本概念,什么是移动通信移动通信是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式。至少有一方能移动；一种有线和无线相结合的通信方式；区域内可随时随地进行；为个人通信（5W通信）打下基础；移动通信可以是双向的，也可以是单向的。,移动通信概述(1),3,1.1移动通信的基本概念,移动通信的类型按使用对象分：军用、民用；按用途和区域分：陆上、海上、空中；按经营方式分：专用、公用；按信号性质分：模拟、数字；按工作方式分：单工、半双工、双工制；按网络形式分：单区制、多区制、蜂窝制；按多址方式分：FDM
2、A、TDMA、CDMA,移动通信概述(1),4,1.1移动通信的基本概念,移动通信的特点移动通信是有线、无线相结合的通信方式。电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落。原因：接收信号由直射波和反射波叠加而成，各信号到达接收点时幅度和相位都不一样，使接收信号电平起伏不定。多径现象-多径衰落要求：在进行移动通信系统的设计时，必须具有一定的抗衰落的能力和储备。,移动通信概述(1),5,1.1移动通信的基本概念,强干扰条件下工作。通信质量的好坏不仅取于设备性能，还和外部噪声与干扰有关。主要噪声：人为噪声，如汽车点火噪声主要干扰：互调干扰，设备中器件的非线性引起，要求设备必须具有良好的选择性；邻道干扰，离基
3、站近的移动台的强信号干扰离基站远的邻道上的移动台的弱信号，要求移动台采用自动功率控制电路。同频干扰是相同载频电台间的干扰，主要由同频复用引起，要求系统在组网时，给予充分的重视要求：选择抗干扰性强的调制方式；设备具有足够的抗人为噪声能力。,移动通信概述(1),6,1.1移动通信的基本概念,-具有多卜勒效应。多卜勒效应：相对速度引起频移。频移与速度和入射波方向有关。要求：采用锁相技术（频率跟踪和低门限性能）存在阴影区（盲区）。盲区：某些特定区域中，电波被吸收或被反射而使移动台接收不到信息 要求：在网络规划、设置基站时必须予以充分的考虑。用户经常移动，与基站间无固定联系。要求采用跟踪交换技术：如位置
4、登记、越区切换、漫游,移动通信概述(1),7,1.1移动通信的基本概念,移动通信的发展1G（模拟系统）代表：美国的AMPS、英国的TACS等2G（数字系统）代表：泛欧的GSM、美国的DAMPS、IS-95CDMA等3G标准：基于GSM的WCDMA、基于IS-95CDMA的cdma2000、TD-SCDMA等 4G、5G为使2G系统能平滑过渡到3G，采用2.5G、2.75G技术代表：GPRS（GSM向WCDMA过渡）,移动通信概述(1),8,1.1移动通信的基本概念,我国移动通信的发展1989年，模拟TACS；1994年，GSM系统；2001年，模拟网关闭，IS-95CDMA启用，GPRS开通；
5、目前，3G的商用发展，,移动通信概述(1),9,1.1移动通信的基本概念,移动通信的工作方式单工方式：同时只能单方向工作，发信时需“按-讲”操作同频单工异频单工半双工方式：只有一方可收发同时进行；另一方同时只能单方向工作双工方式：通信双方均可同时收发工作准双工方式：移动台仅在发信时开启发射机，而接收机常开。,移动通信概述(1),10,1.1移动通信的基本概念,移动通信系统的组成 组成：移动台MS、基站BS、移动业务交换中心MSC及与市话网PSTN相连接的中继线等,移动通信概述(1),11,1.2移动通信的组网技术,组网制式大区制-小容量概念：在一个服务区内只有一个基站负责移动通信的联络和控制
6、基站天线架设高，发射功率大上行采用分集接收区域内所有频率不能重复,移动通信概述(1),12,1.2移动通信的组网技术,小区制-大容量概念：将整个服务区划分为若干个小无线区，每个小无线区分别设置一个基站负责本区的移动通信的联络和控制，同时又可在MSC的 统一控制下，实现 小区间移动通信的 转接及与公众电话 网的联系。,移动通信概述(1),13,1.2移动通信的组网技术,优点：同频复用距离减小，提高了频率利用率；移动台和基站的发射功率减小，同时也减小了相互干扰；小区范围可根据用户数灵活确定，容量增大；当小区内用户数增加到一定程度，可进行“小区分裂”缺点：移动台切换概率增加，控制交换功能复杂，要求提
7、高；基站数增加，建网成本提高,移动通信概述(1),14,1.2移动通信的组网技术,小区形状的选择采用全向天线对平面服务区作无缝覆盖，常用圆内接正多边形代替圆表示无线小区形状。能彼此邻接构成平面的圆内接正多边形有正三角形、正方形和正六边形。,移动通信概述(1),15,1.2移动通信的组网技术,比较三种圆内接正多边形：正六边形小区的中心间隔最大，各基站间的干扰最小；交叠区面积最小，同频干扰最小；交叠距离最小，便于实现跟踪交换；覆盖面积最大，对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区制所需的小区数最少，即所需基站数少，最经济；所需的频率个数最少，频率利用率高。一般采用正六边形小区形状。,移动通信概
8、述(1),16,1.2移动通信的组网技术,正六边形无线区群的构成正六边形小区 单位无线区群平面服务区 单位无线区群的构成构成条件：若干个无线区群能彼此邻接；相邻单位无线区群中的同频小区中心间隔距离相等。构成条件可表示为：N=a2+ab+b2。N为无线区群中的小区数；a、b为0或正整数，但不能同时为0不同的N值得到各不相同的无线区群形状。,移动通信概述(1),17,1.2移动通信的组网技术,单位无线区群的选择考虑通信质量，不能产生严重的同频干扰；考虑频率利用率，即同频复用距离。频率分配时，每个无线小区一个信道组；每个无线区群一组信道组，不同无线区群可采用相同信道组。同频无线小区中心间隔距离dg大
9、于或等于同频复用保护距离D；N为无线区群中的小区数，r为小区半径在满足所需同频复用距离前提下，N取最小值，使频率利用率最高。,移动通信概述(1),18,1.2移动通信的组网技术,例：三频制、四频制、七频制无线区群,移动通信概述(1),19,1.2移动通信的组网技术,激励方式中心激励：全向天线实现顶点激励：定向天线实现,移动通信概述(1),20,1.2移动通信的组网技术,无线小区的划分服务区内用户密度均匀，采用的无线小区大小相同，每个小区分配的信道数相同；实际通信网络中，用户密度分布不均高用户密度区域，无线小区应小些或分配的信道数多些；低用户密度区域，无线小区可大些或分配的信道数少些；当原小区用
10、户密度增至一定程度，可实现小区分裂。,移动通信概述(1),21,1.2移动通信的组网技术,小区分裂增大系统容量、降低用户密度，适应用户增长一分三方式、一分四方式,移动通信概述(1),22,1.2移动通信的组网技术,无线区域的划分和组成，应根据地形地物情况、容量密度、通信容量、频谱利用率等因素综合考虑；例：容量密度不等时的区域划分,移动通信概述(1),23,1.2移动通信的组网技术,移动通信网络结构大容量小区制的区域结构组成：无线小区基站区位置区MSC区PLMN业务区 移动通信网络结构：二级网络、三级网络、四级网络集中交换方式、分散交换方式常用三级集中交换式网络结构,移动通信概述(1),24,1
11、.2移动通信的组网技术,移动通信系统的信道结构信道概念：通信网络中一条双向的信息传输通道；类型：话音信道、控制信道；有线信道、无线信道无线信道移动台与基站间的一条双向传输通道，使用两个分开的无线频率，上下行信道间的载频间隔为双工间隔。上行信道：由移动台发射，基站接收下行信道：由基站发射，移动台接收,移动通信概述(1),25,1.2移动通信的组网技术,信道不同系统中信道的含义：模拟系统中：信道=频道GSM系统中：信道=某载频上的一个时隙CDMA系统中：信道=一个正交的地址码,移动通信概述(1),26,1.2移动通信的组网技术,多信道共用提高频率利用率的方法同频复用：间隔一定距离的两个无线小区使用
12、相同频道组多信道共用：网内大量用户共同享有若干个无线信道用户占用信道方式独立信道方式多信道共用方式,移动通信概述(1),27,1.2移动通信的组网技术,话务理论呼叫话务量A呼损率B繁忙小时集中率K每用户忙时话务量A用户,移动通信概述(1),28,1.2移动通信的组网技术,每信道容纳的用户数mm=(A/n)/A用户 A/n为每信道平均话务量，A可由爱尔兰呼损表查得。每个信道所容纳的用户数与在一定呼损条件下系统所能负载的话务量成正比，与每用户忙时话务量成反比。,移动通信概述(1),29,1.2移动通信的组网技术,例：某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次，每次平均占用信道时间为80s，呼损率要
13、求为10%，忙时集中率K=0.125，问给定8个信道能容纳多少用户？解：根据呼损率要求及信道数，查表得总话务量A=5.579Erl 每个用户忙时话务量A用户=CTK/3600=0.027(Erl/用户)每个信道容纳的用户数m=(A/n)/A用户=25.7（用户/信道）系统所容纳的用户数mn=25.78205（用户）,移动通信概述(1),30,1.2移动通信的组网技术,当无线区共用信道数一定时，呼损率B越大，话务量A越大，信道利用率越高，服务质量越低 多信道共用时，信道利用率提高，但接续速率下降，设备复杂，互调产物增多 用户数不仅与话务量有关，而且与通话占用信道时间有关 在系统设计时，既要保持一
14、定的服务质量，又要尽量提高信道的利用率，而且要求在经济技术上合理 在系统设计时，必须选择合理的呼损率，正确确定每用户忙时话务量，采用多信道共用方式工作，根据用户数计算信道数，或者给定信道数计算能容纳用户数,移动通信概述(1),31,1.2移动通信的组网技术,信道的自动选择方式移动台需占用信道进行通话时，大多采用自动选择空闲信道方式 自动选择空闲信道方式：专用呼叫信道方式 循环定位方式 循环不定位方式循环分散定位方式,移动通信概述(1),32,1.2移动通信的组网技术,专用呼叫信道方式在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫 专用呼叫信道作用：处理呼叫（包括MS主叫或被叫）；指定话音信道,移
15、动通信概述(1),33,1.2移动通信的组网技术,循环定位方式：集中在一个空闲信道上（由基站决定）循环不定位方式：平时随机分散在所有的空闲信道，被叫再统一停留在基站指派的信道；循环分散定位方式：随机分散在所有的空闲信道，被叫也在原来的空闲信道上完成。,移动通信概述(1),34,1.2移动通信的组网技术,专用呼叫信道方式适用：大容量移动电话系统循环定位方式循环不定位方式 循环分散定位方式适用：小容量系统,移动通信概述(1),35,1.2移动通信的组网技术,频率利用移动通信工作频段频段：超短波、微波传播特点：直线视距传播；绕射能力弱，反射能力强,移动通信概述(1),36,1.2移动通信的组网技术,
16、频率资源资源特点：同一地区同时，频率数量有限，不能无限使用，尤其不能重复使用，不能储藏不同地区或不同时刻，频率可重复使用频率是永不枯竭的有限资源，具有时间、空间、频率的三维特性使用：各地区间应注意协调，不使用或使用不当均为浪费频率易被污染频率资源严重短缺，在技术上要提高频率利用率；在行政上要科学管理。,移动通信概述(1),37,1.2移动通信的组网技术,频谱管理国际上国内日常管理频谱分配的基本原则频道间隔公共边界的频率协调多频道共用 频率复用必须共同遵守的规则频率利用率的评价,移动通信概述(1),38,1.2移动通信的组网技术,影响频率选择的因素传播环境的影响 有关组网因素的影响 多频道共用的
17、影响 互调的影响,移动通信概述(1),39,1.3移动通信的控制与交换,移动交换系统移动交换设备功能：完成无线用户之间、无线用户与市话用户之间建立通话时的接续和交换移动交换设备多为程控电话交换机。移动交换设备与程控电话交换机相比需要有一些特殊功能。因为移动用户可在一定区域内任意移动，完成移动用户间或移动用户与固定用户间的一个接续，须经固定的地面网和不固定的无线信道的链接，而且移动台位置的变动使整个服务区内话务分布状态随时发生剧烈的变化。,移动通信概述(1),40,1.3移动通信的控制与交换,移动交换系统的特殊要求：用户数据的存储；用户位置的登记；寻呼用户的信令系统识别及处理；越区频道转换的处理
18、；过荷控制；远距离档案存取；路由的控制,移动通信概述(1),41,1.3移动通信的控制与交换,移动通信中的控制技术位置登记概念：移动台向基站发送报文，表明自己所处的位置的过程。几个相关名词：位置区、家区、被访区、归属位置寄存器、访问位置寄存器位置更新位置区的划分,移动通信概述(1),42,1.3移动通信的控制与交换,一齐呼叫概念：位置信息表明被呼移动用户在某个位置区，但不知其所处的具体小区，因此位置区内所有基站一齐发出被呼移动用户识别码，被叫移动用户应答后，即由应答小区提供接续服务,移动通信概述(1),43,1.3移动通信的控制与交换,越区切换概念：为了保证通信的连续性，正在通话的移动台从一个
19、小区进入相邻的另一小区时，工作频道从一个无线频道上转换到另一个无线频道上，而通话不中断 按切换小区的控制区域分类：在同一基站控制器BSC下的小区间的越区切换；在同一MSC，不同的BSC下的小区间进行的越区切换；在不同MSC下的小区间的越区切换（也称为越局切换）,移动通信概述(1),44,1.3移动通信的控制与交换,切换时刻：根据基站接收到移动台的信号强度测试报告或误码率报告确定硬切换与软切换硬切换：移动台越区过界时进行的切换，在切换时，移动台要先中断与原通信基站的联系，再建立与目标基站间的通信；软切换：移动台在切换时，先不中断与原通信基站的联系，而与目标基站先建立通信，两个基站可同时为一个用户提供服务，当与目标基站取得可靠通信后，再切断与原基站间的通信。,移动通信概述(1),45,1.3移动通信的控制与交换,硬切换与软切换 GSM中支持硬切换；CDMA中支持软切换，也支持硬切换,
