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1、第四部分第四部分 组网技术组网技术 一、移动通信对组网的要求：一、移动通信对组网的要求： 1、各通信系统如何共享频率资源：、各通信系统如何共享频率资源： 例如蜂窝系统采用例如蜂窝系统采用 2、在存在传播损耗的通信环境下，、在存在传播损耗的通信环境下， 系统服务区内应设定多少基站？对系统服务区内应设定多少基站？对 于给定的频率资源，如何在基站之于给定的频率资源，如何在基站之 间分配以满足用户容量的要求？即间分配以满足用户容量的要求？即 区域覆盖技术。区域覆盖技术。 小区制小区制 和和 频率复用频率复用 3、系统服务区网络如何连接？即移动、系统服务区网络如何连接？即移动 通信应采用什么样的网络结构
2、。通信应采用什么样的网络结构。 基站基站 基站基站 MSC PSTN ISDN 4、移动性管理问题？、移动性管理问题？ MSC A MSC B 漫游漫游 小区小区1 小区小区2 越区切换越区切换 5、采用何种网络控制信令？、采用何种网络控制信令？ 如何在用户和移动网络之间，如何在用户和移动网络之间， 移动网络和固定网络之间交换移动网络和固定网络之间交换 控制信息，对呼叫过程、移动控制信息，对呼叫过程、移动 性管理过程和网络互连过程进性管理过程和网络互连过程进 行控制，保证网络有序的运行。行控制，保证网络有序的运行。 移动通信系统的发展：移动通信系统的发展： 1、第一代模拟移动通信系统：、第一代
3、模拟移动通信系统： AMPS、TACS、NMT 2、第二代数字移动通信系统：、第二代数字移动通信系统： GSM、DAMPS、PDC、IS-95 3、第三代数字移动通信系统：、第三代数字移动通信系统： CDMA2000、 TD-SCDMA、WCDMA 5.2 ( Multiple Access Technique ) 多址接入技术，是解决在无线通信网多址接入技术，是解决在无线通信网 中，使许多移动用户同时中，使许多移动用户同时共共享有限频谱享有限频谱 的技术的技术。 频分多址频分多址 时分多址时分多址 码分多址码分多址 FDMA TDMA CDMA 三种主要接入方式三种主要接入方式: 信 道 1
4、 信 道2 信 道N 信 道1 信 道2 信 道N 时间时间 频率频率 频率间隔频率间隔 . 在频分多址在频分多址(FDMA)系统系统中不同信道占用不同带宽中不同信道占用不同带宽 代码代码 FDMA示意图示意图 在时分多址中不同信道占用一个周期性重复的时隙在时分多址中不同信道占用一个周期性重复的时隙 频率 TDMA示意图示意图 在码分多址在码分多址(CDMA)中中, 指定给每个用户一个指定给每个用户一个 唯一的唯一的PN代码，而且与其他用户代码正交代码，而且与其他用户代码正交 CDMA示意图示意图 FDMA是将给定的频谱资源划分为不是将给定的频谱资源划分为不 同频道分配给每一个用户使用；同频道
5、分配给每一个用户使用； TDMA将无线频谱按时隙划分，分配将无线频谱按时隙划分，分配 给不同用户；给不同用户； 以信号波形（代码序列）不同区分不以信号波形（代码序列）不同区分不 同用户称作同用户称作CDMA连接。连接。 通常是将双工技术（通常是将双工技术（FDD 和和 TDD） 与特定的与特定的 FDMA，TDMA 和和 CDMA 多多 址方式共同使用。址方式共同使用。 反向信道 前向信道 频率 时间 反向信道 前向信道 频率分隔 时间分隔 (a) FDD在同一时间提供两个单工信道在同一时间提供两个单工信道 (b) TDD在同一频率提供两个单工时隙在同一频率提供两个单工时隙 例如，例如， FD
6、MA/FDD系统系统 TDMA/FDD系统系统 分配给用户一对频道分配给用户一对频道: 而在而在TDMA/TDD系统中，分配给系统中，分配给 用户一个信道，在帧信息中，时隙的用户一个信道，在帧信息中，时隙的 一半用于前向链路，另一半用于反向一半用于前向链路，另一半用于反向 链路，收发使用相同的频率。链路，收发使用相同的频率。 前向信道前向信道和和后向信道后向信道 除了除了FDMA，TDMA和和CDMA，还有，还有 两种多址模式：两种多址模式： 空分多址（空分多址（SDMA） 随机多址随机多址 CSMA 空分多址：空分多址： 是通过空间的分割来区分是通过空间的分割来区分 不同用户。采用阵列天线不
7、同用户。采用阵列天线 在不同用户方向上形成不在不同用户方向上形成不 同的波束来实现。同的波束来实现。 本章主要介绍前面三种多址接入技术。本章主要介绍前面三种多址接入技术。 下表下表列出各种无线通信系统中正在列出各种无线通信系统中正在 使用的不同的多址接入技术使用的不同的多址接入技术： CDMA/FDD 美国窄带扩频（美国窄带扩频（IS-95) FDMA/TDD 欧洲数字无绳电话（欧洲数字无绳电话（DECT)） FDMA/TDD CT2（无绳电话）（无绳电话） TDMA/FDD 日本数字蜂窝日本数字蜂窝(JDC) TDMA/FDD 美国数字蜂窝美国数字蜂窝(USDC) TDMA/FDD 全球移动
8、电话系统全球移动电话系统 (GSM) FDMA/FDD 高级移动电话系统高级移动电话系统 (AMPS) 多址技术多址技术 移动电话系统移动电话系统 无线电信号可以表示为：无线电信号可以表示为： 即要求各信号特征彼此独立即要求各信号特征彼此独立(或者或者 正交正交), 也即任意两个信号之间互相关也即任意两个信号之间互相关 函数为函数为 0 (或接近于或接近于0）。）。 S（c , f, t） 是码型，频率和时间的函数。是码型，频率和时间的函数。 多址技术是利用信号参量的正交性多址技术是利用信号参量的正交性 来区分无线电信号的来区分无线电信号的。 1.FDMA： （物理意义：频域里频道相互不重叠）
9、（物理意义：频域里频道相互不重叠） 2. TDMA: jiji, 0, 1dttfstfsji),(),(iTfdtfstfsj Fii),(),( jiji ,0, 1 Tjidttctc)()( jiji , 0, 1（ 时域里时隙相互不重叠）时域里时隙相互不重叠） 3. CDMA: （码型轴上码型（码型轴上码型Ci 相互不重叠）相互不重叠） (5.1) FDMA系统按不同频道区分用户。系统按不同频道区分用户。 收发双方各使用一个信道，收发频率收发双方各使用一个信道，收发频率 间隔必须大于一定数值。通常采用频间隔必须大于一定数值。通常采用频 分双工（分双工（FDD）实现双工通信。）实现双工
10、通信。 5.2.1 频分多址（频分多址（ FDMA）：）： 图51 FDMA频道划分方法 FDMA/FDD系统工作示意图系统工作示意图 F1 f1 F2 f2 F3 f3 FDMA特点： FDMA每个频道只传送一路电话；每个频道只传送一路电话； 连续传输连续传输, 一旦给移动台分配了频道，一旦给移动台分配了频道， 移动台和基站同时连续不断发射；移动台和基站同时连续不断发射； 信道带宽较窄（信道带宽较窄（25kHz或或30kHz），即），即 FDMA通常使用窄带系统；通常使用窄带系统； 传输速率低。码元持续时间较长传输速率低。码元持续时间较长, 与与 平平 均延迟扩展均延迟扩展相比相比很大很大
11、, 这意味着码间干这意味着码间干 扰低，不需要均衡；扰低，不需要均衡； 与与TDMA相比相比, FDMA系统简单的多系统简单的多， （例如不需要同步和组帧比特）；（例如不需要同步和组帧比特）； 基站共用设备成本高，因为每路载波基站共用设备成本高，因为每路载波 单路设计，例如单路设计，例如100个频道，需要个频道，需要100套套 收发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰收发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰; 移动台需要双工器，增加了费用；移动台需要双工器，增加了费用； 需要精确的需要精确的RF滤波器消除邻频干扰。滤波器消除邻频干扰。 如何实现如何实现信道共用信道共用是是FDMA系统设系统设 计应考虑的。
12、计应考虑的。 假如一个基站有假如一个基站有 n个信道个信道, 信道复信道复 用后，有可能发生所有信道均被占用，用后，有可能发生所有信道均被占用， 而新的呼叫不能接通的情况，而新的呼叫不能接通的情况， 发生这种情况的概率有多大？发生这种情况的概率有多大？ 信道的选取信道的选取 : 移动通信网中移动通信网中, 每个用户发起呼叫时每个用户发起呼叫时, 从从 n 个共用信道中选取一个空闲信道，个共用信道中选取一个空闲信道， 一般有两种方式一般有两种方式 : 专用呼叫信道方式；专用呼叫信道方式； 标明空闲信道方式标明空闲信道方式 。 系统中设置专用呼叫信道系统中设置专用呼叫信道, 用于处理用于处理 呼叫
13、请求。呼叫请求。移动台不通话时在呼叫信道移动台不通话时在呼叫信道 上守候，发起呼叫时：上守候，发起呼叫时： 上行专用呼叫信道上行专用呼叫信道发起呼叫发起呼叫 下行专用呼叫信道下行专用呼叫信道指定空闲信道指定空闲信道 移动台移动台 基站基站 ( 移动台通话结束后自动返回专用信道守候移动台通话结束后自动返回专用信道守候) 专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式 : 专用呼叫信道方式优点专用呼叫信道方式优点: 处理呼叫速度快处理呼叫速度快, 但占用专门呼叫但占用专门呼叫 信道信道, 信道利用率低信道利用率低, 适合大容量系统。适合大容量系统。 900MHz蜂窝移动电话采用此种方式。蜂窝移动电话采用此种方式
14、。 2) 标明空闲信道方式标明空闲信道方式 : 分为分为: 循环定位循环定位 循环不定位方式循环不定位方式 等。等。 1. 循环定位循环定位: 不设置专门呼叫信道不设置专门呼叫信道, 所有信道呼叫所有信道呼叫 和通话同时进行；和通话同时进行； 基站发出空闲信号基站发出空闲信号, 所有移动台自动扫描信道所有移动台自动扫描信道, 移动台一旦移动台一旦 在某信道收到空闲信号在某信道收到空闲信号, 就定位在该信就定位在该信 道通话。道通话。 优点优点: 所有信道都可用于通话所有信道都可用于通话, 信道利用率信道利用率 高高, 主呼、被呼在同一信道主呼、被呼在同一信道, 处理呼叫快。但处理呼叫快。但 多
15、个用户发起同时呼叫的同抢概率大。适合多个用户发起同时呼叫的同抢概率大。适合 小容量系统。小容量系统。 2.循环不定位循环不定位: 为减少同抢概率为减少同抢概率 , 循环扫描不定位循环扫描不定位, 由于移动台对信道扫描顺序不同由于移动台对信道扫描顺序不同, 避免避免 了同抢呼叫。了同抢呼叫。但移动台主叫时先搜索空但移动台主叫时先搜索空 闲信道闲信道, 循环扫描时不能接收信号循环扫描时不能接收信号, 处处 理呼叫速度稍慢。理呼叫速度稍慢。 移动台移动台: 基站基站: 基站必须在空闲信道上先发出保持信基站必须在空闲信道上先发出保持信 号号, 等待移动台搜寻并锁定。等待移动台搜寻并锁定。 把时间分割成周期性的帧，每一帧再把时间分割成周期性的帧，每一帧再 分割成若干个时隙。在时分双工分割成若干个时隙。在时分双工TDD方式方式 中，上下行帧都在相同的频率上。中，上下行帧都在相同的频率上。 为避免时延扩展造成的各移动台到达为避免时延扩展造成的各移动台到达 基站的信号不会重叠，上行时隙必须有保基站
