组网技术基础ppt课件.ppt

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1、数字移动通信数字移动通信 数字移动通信 第3章 组网技术基础 数字移动通信数字移动通信 第3章 组网技术基础 讲述内容 3 1 移动通信网的基本概念 3 2 移动通信环境下的干扰 3 3 区域覆盖和信道配置 3 4 提高蜂窝系统容量的方法 3 5 多信道共用技术 3 6 网络结构 3 7 信令 3 8 系统的移动性管理 第一次课 第二次课 第三次课 数字移动通信数字移动通信 本章解决的主要问题 通过本章学习 着重解决以下问题 n干扰是如何影响系统性能的 n如何在有限频谱资源条件下 实现大容量 广覆盖 n系统的移动性管理 基站如何找到手机 如何保证 移动 着打电话不会有问题 建立一个移 动通信网

2、的 系统级概念 数字移动通信数字移动通信 要求与重点 1 理解移动通信空中接口的分层协议模型 2 掌握移动通信网的基本概念 3 了解移动通信环境下的主要干扰形式 4 掌握蜂窝技术的基本思想 5 理解大区制与小区制的优缺点 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 n移动通信系统是为多用户提供服务的网络系 统 不同于点对点的通信 它是承载移动通 信业务的网络 主要完成移动用户之间 移 动用户与固定用户之间的信息交换 n移动通信网由两部分组成 空中网络 无线网络 完成无线通信 地面网络 有线网络 完成有线通信 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 n空中网络需要解决

3、的几大问题 多址接入 基站如何区分手机 能同时 接入多少手机受限于采取何种多址方式 频率复用 频谱资源有限 区域覆盖 蜂窝结构 广覆盖 移动性管理 基站如何找手机 动中通 数字移动通信数字移动通信 基站如何区分手机 多址接入 一个墙上的插口通常只 能对应一台电话 而基 站的一面天线要同时接 收很多手机发来的信号 如何区分哪个信号来 自哪个手机 谁是谁 空中接口的困惑 数字移动通信数字移动通信 基站如何找手机 移动性管理 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 n地面网络包括 服务区内各个基站的相互连接 基站与固定网 PSTN 数据网等 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信

4、网的基本概念 移动交换 子系统 基站 子系统 操作维护 管理子系统 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 协议 n定义描述 什么是网络协议 为进行网络中的数据交换而建立的规则 标准或约定 分层协议模型 不分层不行吗 分层的目的 功能分解 模块化 开放 性 可扩展性 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 协议 n开放系统互联 OSI 参考模型 七层协 议 分几层合适呢 n根据实际需要确定 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 协议 L3 连接层 移动管理层 无线资源管理层 L2数据链

5、路层 L1物理层 n GSM空中接口Um的协议参考模型 功能 移动台和基站之间的无线传输 三层模型 物理层 为高层信息传输提供无线信 道 数据链路层 为网络层提供必需的数 据传输结构 并对数据传输进行控制 网络层 管理链路连接 控制呼叫过 程 支持附加业务和短消息业务 以 及进行移动管理和无线资源管理 数字移动通信数字移动通信 3 1 移动通信网的基本概念 协议 n严格的分层设计有缺点吗 n非相邻层间不能交互 造成资源的浪费 无法实现网络性能的最优化 n改进方法 跨层设计 数字移动通信数字移动通信 3 2 移动通信环境下的干扰 n移动通信环境下的干扰 严重限制系统 容量的提升 n了解移动通信环

6、境下的干扰类型 可以 通过系统设计提供相应的解决措施 数字移动通信数字移动通信 3 2 移动通信环境下的干扰 n干扰是限制移动通信系统性能主要因素 n在移动通信网中 无线电干扰一般分为 同频干扰 邻道干扰 互调干扰 阻塞干 扰 近端对远端的干扰 若对移动通信网进行合理设计可削弱这些干扰 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 n同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用 信号频率相同的无用信号的干扰 亦称同信道 干扰 又称为同道干扰或共道干扰 n采用频域滤波的方法能够消除同频干扰吗 n蜂窝网中的同频干扰主要由什么引起的 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 n同频复用 在移动通信系统中 为了提

7、高频率 利用率 在相隔一定距离以外 可以使用相同 的频率 这就称为频率复用或同频复用 n同频复用带来了什么问题 n同频干扰 n同频复用的要求或者限制条件是什么 n同频干扰不能过大 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 n同频小区 在一个给定的覆盖区域内 存在许 多使用同一组频率的小区 区群 7的小区示意 A D C B G F E A D C B G F E A D C B G F E 同频复用 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 n同频干扰与距离的关系 n同频小区距离越近 同频干扰就越大 反之 同频干扰就越小 但频率利用率就会降低 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 1 射频防护比

8、 在接收输入端测得有用射频信号与同频无 用射频信号之比的最小值 也称为同频干扰保 护比 如 25dB等 与同频干扰有关的系统性能指标 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 2 同频复用距离D 当信号 同频防护比满足通信质量要求或 达到规定的载噪比 C N 指标时 两个同频小 区之间的距离称之为同频复用距离 3 同频复用系数Q 同频复用距离和小区半径之比 与同频干扰有关的系统性能指标 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 同频复用系数 同频复用距离 数字移动通信数字移动通信 1 同频干扰 例子 同频干扰信干比要求大于25dB 数字移动通信数字移动通信 2 邻道干扰 n邻道干扰 是指相邻信道或

9、邻近信道的信号相互 干扰 n产生邻道干扰的原因 由于接收 发射滤波器不理想 使得相邻频率 的信号泄漏到了传输带宽内而引起的 数字移动通信数字移动通信 2 邻道干扰 n解决邻道干扰的措施 降低发射机落入相邻频道的干扰功率 即减 小发射机带外辐射 提高接收机的邻频道选择性 在网络设计中 避免相邻频道在同一小区或 相邻小区内使用 n邻道干扰可以通过精确的滤波和信道分配而减 小到最小 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n互调干扰是由传输设备中的非线性电路产生的 n它指两个或多个信号作用在通信设备的非线性 器件上 产生同有用信号频率相近的组合频率 从而对通信系统构成干扰的现象 n互调干扰分为 发射

10、机互调干扰 接收机互调干扰 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n 线性系统 满足线性叠加的系统称为线性系统 设 和 分别是系统的输入 其输出是 和 即 叠加性 齐次性 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n非线性系统 不满足叠加性 齐次性 高频功率放大器 振荡器 混频器 n对非线性系统的分析 通常采用幂级数近似法 即 若n 3 则 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n谐波 当系统的输入为单一频率信号 则 额外产生了直流项 与基波成整数倍的谐波项 这些谐波项会对接收机与发射机造成什么影响 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n谐波对接收机的影响 由于谐波远离信号频率 可以通过

11、滤波器加 以滤除 n谐波对发射机的影响 谐波会干扰别的通信系统 必须考虑 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n 互调干扰 当系统的输入信号为多个频率信号时 即 n 作业 输出信号y t 的三次项是什么 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 n产生互调干扰的基本条件 1 几个干扰信号的频率 与受干扰信 号的频率之间满足 或 的条件 三阶互调 2 干扰信号的幅度足够大 3 干扰 信号 站和受干扰的接收机都同时工 作 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 发射机互调干扰 n一部发射机发射的信号进入了另一部发射机 并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相 互调制 产生不需要的组合干扰频率 对

12、接收 信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的 干扰 称为发射机互调干扰 n减少发射机互调干扰的措施有 加大发射机天线之间的距离 提高发射机的互调转换衰耗 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 接收机互调干扰 n当多个强干扰信号进入接收机前端电路时 在 器件的非线性作用下 干扰信号互相混频后产 生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成 的干扰称为接收机互调干扰 n思考题 减少接收机互调干扰的措施主要有哪些 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 无三阶互调 例 表3 1中七个信道1 2 8 12 21 24 26是不是无三 阶互调频道组 C1C1C2C2C8C8C12C12C21C21C24

13、C24C26C26 1 1 6 6 4 4 9 9 3 3 2 2 7 7 101013131212 5 5 1111191916161414 202022221818 23232424 2525 结论 无三阶互调结论 无三阶互调 无三阶互调频道组判据 频差有无相同 需用信道数7 最小占用信道数 26 信道利用率 27 数字移动通信数字移动通信 3 互调干扰 无三阶互调 需用信道数最小占用信道数无三阶互调信道组的信道序号最高信道利用率 341 2 4 1 3 475 471 2 5 7 1 2 4 8 1 3 6 757 512 1 2 5 10 12 1 3 8 9 12 1 3 8 11

14、12 1 4 5 10 12 41 618 1 2 5 11 16 18 1 2 5 11 13 18 1 2 9 12 14 18 1 2 9 13 15 18 1 3 8 14 17 18 1 4 6 10 17 18 1 5 7 10 17 18 1 6 8 14 17 18 33 7261 2 8 12 21 24 26 等共14组27 8351 2 5 10 16 23 33 35 1 3 13 20 26 31 34 3523 946 1 2 5 14 25 31 34 41 46 1 2 6 13 26 28 36 42 45 1 4 10 18 20 33 40 44 45 2

15、0 1056 1 2 7 11 24 27 35 42 54 56 1 3 15 22 30 33 46 50 55 56 18 表3 1 无三阶互调干扰的信道组 请验证 表3 1 信道数为9时 结果的正确性 数字移动通信数字移动通信 4 近端对远端的干扰 n近端对远端的干扰 当基站同时接收从两个距 离不同的移动台发来的信号时 距基站近的移 动台B到达基站的功率明显要大于距离基站远的 移动台A的到达功率 若二者频率相近 则距基 站近的移动台B就会造成对接收距离距基站远的 移动台A的有用信号的干扰或抑制 甚至将移动 台A的有用信号淹没 这种现象称为近端对远端 干扰 又称为远近效应 数字移动通信数

16、字移动通信 4 近端对远端的干扰 d2 d1 P1 P2 MS2 MS1 数字移动通信数字移动通信 4 近端对远端的干扰 n克服的方法有哪些呢 1 频道间隔 两个移动台所用频道拉开必要间 隔 2 移动台的自动功率控制 移动台端加自动 发射 功率控制 APC 使所有工作的移动台 到达基站功率基本一致 数字移动通信数字移动通信 干扰 小结 n 同频干扰 频率复用引起 通过网络规划降低 n 邻道干扰 发端 减小发射机带外辐射 收端 提高接收机的邻频选择性 网络规划 避免相邻频道在同一小区或相邻小区内 使用 数字移动通信数字移动通信 干扰 小结 n 互调干扰 非线性电路引起 发端 收端 频率规划 n 远近效应 频率间隔拉开 功率控制 数字移动通信数字移动通信 3 3区域覆盖 n问题提出 由于传播损耗的存在 基站和移动台之间 的通信距离是有限的 为了使得用户在某 一服务区的任一点都能接入网络 需要在 该服务区内设置多少基站 n物理本质 电波的传播损耗 数字移动通信数字移动通信 大区制 n概念 使用安装在高塔上的单个大功率发射机 而获得一个大面积覆盖 n大区制特点 天线架设高 基站大功率 公用电话