通信技术(总结)

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1、1移动通信技术移动通信技术 ( (第第2 2版版) )2第第1 1章章 移动通信概念移动通信概念l内容 移动通信的基本概念移动通信系统的组成31.1 1.1 移动通信的基本概念移动通信的基本概念l移动通信概念l移动通信的特点l移动通信的工作方式4l移动通信的概念通信双方或至少有一方在移动中进行信息交 换的通信方式 如：移动体（车辆、船舶、飞机）与固定点 之间的通信、或活动的人与固定点、人与人 及人与移动体之间的通信等可以双向或单向工作多种信息形式1.1.11.1.1移动通信概念移动通信概念5l移动通信的类型按使用对象分按用途和区域分 按经营方式分 按信号性质分 按无线频段工作方式分 按网络形式

2、分 按多址方式分 1.1.11.1.1移动通信概念移动通信概念61.1.2 1.1.2 移动通信的特点移动通信的特点l移动通信是有线、无线相结合的通信方 式l电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰 落 l强干扰条件下工作l具有多普勒效应l存在阴影（盲区）l用户经常移动，与BS无固定联系71.1.3 1.1.3 移动通信的工作方式移动通信的工作方式l单工轮流收、发（按-讲）同频单工、异频单工 例：对讲机l双工通信双方同时收发 例：移动电话8l半双工 一方轮流收发(单工)， 另一方同时收发(双工)双工侧采用天线共用器 例：集群调度l准双工-双工方式的一种特殊形式接收机常开，发射机只在有信号需发射时才开

3、 优点：移动台省电减少空中干扰电平1.1.4 1.1.4 移动通信的工作方式移动通信的工作方式91.2 1.2 移动通信系统的组成移动通信系统的组成l组成：lMSC（Mobile service switching center）lBS（Base station）lMS（Mobile station）lPSTN（Public switched telephone network ）l与其他网络相连的中继线101.31.3 移动通信中信号的移动通信中信号的 基本处理过程基本处理过程数字移动通信系统中，需把模拟信号转换成适合在 空中无线信道中传输的数字信号l发射信号处理l接收信号处理 以GSM信号

4、处理为例：11本章小结本章小结l移动通信概念l移动通信的特点l移动通信的工作方式l移动通信系统的组成12第第2 2章章 移动通信主要技术移动通信主要技术l无线区域覆盖结构l频率利用l移动通信中的控制与交换l路由及接续l移动网络的抗衰落、抗干扰技术132.12.1无线区域覆盖结构无线区域覆盖结构l区域覆盖结构l组网制式l正六边形无线区群结构l移动通信网络结构和信道14区域覆盖结构区域覆盖结构l根据其接续、覆盖方式分成多重结构 无线小区基站区位置区MSC区 PLMN区GSM服务区15l小区：一个基站或基站的一部分（扇形天线）所 覆盖的区域。l基站区域：一个基站的所有小区所覆盖的区域。 l位置区：M

5、S（Mobile station，移动台）可任意移 动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个 或若干个小区组成。 lMSC区（Mobile Service Switching Center ，移动 业务交换中心 ）：一个MSC所管辖的所有小区共 同覆盖的区域。一个MSC可由一个或若干个位置 区组成。 lPLMN服务区：若干个MSC区组成。（Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络 ）l系统服务区：MS可获得服务的区域，无须知道 MS实际位置而可马上通信的区域。可由若干个同 标准公用移动电话网组成。162.1.12.1.1组网制式组网制式l按服务区覆盖方式可分为大

6、区制小区制l大区制l小区制l小区形状的选择171.1.大区制大区制l概念整个服务区内只设一个基站，负责区内联络 与控制R为分集接收台182.2.小区制小区制l概念整个服务区划分为 若干个小区，每个 小区设一个基站， 负责本小区的联络 与控制，并在MSC 的统一控制下，实 现小区间转接与其 他网络的联系 适用：大容量移动 通信系统193.3.小区形状的选择小区形状的选择l服务区形状：线状、面状（无缝覆盖）l相同地形地物、全向天线圆形小区l规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内 接正多边形代替圆 (正三角形、正方形、正六边形)202.1.22.1.2正六边形无线区群结构正六边形无线区群结构l无线区群的

7、构成l激励方式212.1.3.2.1.3.信道信道l传输信息的通道（双向） 有线信道、无线信道（根据媒介不同分） l无线信道：MS与BS间的一条双向传输通道 FDD方式时双向使用分开的两个无线频率 上行：MS BS 下行：BS MSl双工间隔：上下行频率的差值l信道的含义 模拟系统：信道=频道（波道）-FDMA 数字GSM：信道=时隙 -TDMA CDMA： 信道=地址码 -CDMA222.22.2频率利用频率利用l频率资源l同频复用l多信道共用l多址技术232.2.22.2.2同频复用同频复用l同频复用概念l同频复用方式24l同频复用同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离 的不同区域（相当于

8、频率资源再生） 即：小区制中间隔一定距离重复使用相同频 率蜂窝移动通信网络由若干个无线小区构成， 区群内使用不同频率，不同的区群可使用相 同的频率 假设每个群N个小区，则需N组频率同频复用须考虑同频干扰问题252.2.同频复用方式同频复用方式l43 、33、26、13方式 43方式指4个基站组成一个无线区群，每 个基站3个扇区 即至少需12个载频构成一个区群覆盖的频道组复用越紧密，频率利用率越高 但需考虑同频干扰问题选择复用方式需考虑网络具体情况262.2.32.2.3多信道共用多信道共用l占用信道方式独立信道方式多信道方式l多信道共用：多个用户共同享用多个信道思考：多少用户共用多少信道最佳？

9、271.1.话务理论话务理论l呼叫话务量A度量通话业务量或繁忙程度单位时间内呼叫次数与每次呼叫平均占时的 乘积 A=Ct (Erl)1Erl：一个信道被连续占用1小时的话务量 一个信道的最大话务量 多个信道或中继线上的话务量可能大于1Erl28类型l完成话务量A0l损失话务量AL ( AL=A-A0 ) 呼损：多信道共用时，由于用户数大于信道数，多个用户同时需要通话时可能由于信道数不够而使一部分用户不能通话，导致呼叫失败l损失话务量：呼叫失败损失的话务量29l呼损率B多信道共用时呼叫失败的概率B=(AL/A)100% =(CL/C)100% A、B在需求上是一对矛盾 服务质量、用户需要B减小

10、需减小流入话务量 需减小用户数运营商不愿意30呼损率的计算l爱尔兰公式 条件：呼叫的随机性、同时间概率l爱尔兰呼损表：A、B、n的关系n：共用信道数 工程上使用31A B n 1%2%3%5%7%10% 20%40.8691.0921.2591.5251.7482.0452.94551.3611.6571.8752.2182.5042.8814.01061.9092.2762.5432.9603.3053.7585.10972.5012.9353.2503.7384.1394.6666.23083.1283.6273.9874.5434.9995.5977.36993.7834.3454.74

11、85.3705.8796.5468.522104.4615.0845.5296.2166.7767.5119.68532l繁忙小时集中率K忙时：一天中最繁忙的一小时 非忙时：K=忙时话务量/全日话务量 33l每用户忙时话务量A用户A用户=CTK/3600 (Erl/用户) C：每天平均呼叫的次数 T(秒)：每次呼叫平均占用信道时间 CK：可视为忙时呼叫次数专用系统：0.06 Erl/用户 公用系统：0.01 Erl/用户例2-1342.2.42.2.4多址技术多址技术l多路复用发端：用专门的合路设备将多用户信号合在一条路径上传输 收端：用分路设备将各用户的信号分开适用于有线传输 提高中继线路的

12、利用率35l多址技术发端：给用户信息赋予不同的特征，然后向空中发射，自然合路 收端：根据不同的特征，从空中提取自己的信号适用于无线传输 提高频率利用率类型（不同特征）lFDMA（频率）lTDMA（时间）lCDMA（编码）lSDMA（空间方向）36371. FDMA1. FDMAl概念：以频率区分不同的用户信号每个用户占用一个频道传输信息区别于FDD（频分双工）FDM（频分复用）l原理：发端：每个用户的信息调制到不同载频上传输 收端：接收解调获取自己的信息3839l特点：频率利用率低，系统容量有限 每个频道一对频率，只可送一路话音信息连续传输。402.TDMA2.TDMAl概念：以传输时间区分不

13、同的用户信号每个用户占用一个频道的不同时间段传输信息 区别于TDD（时分双工）TDM（时分复用）l原理：发端：每个用户的信息调制到一个载频上在规定的时间段传输 收端：在规定的时间段接收解调获取自己的信息41l特点抗干扰能力强，保密性好 不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配 简单而经济。对时隙动态分配，有利于提高 容量，系统容量较FDMA大 需要严格定时与同步，以免信号重叠或混淆 因为信道时延不固定 可提高频谱利用率，减少BS工作频道数， 从而降低BS造价，方便非话业务的传输 lGSM中采用FDMA/TDMA方式423. CDMA3. CDMAl概念：以不同编码特征区分不同的用户信号每个用户、

14、信息、基站用不同的编码调制 （地址调制）43(1)(1)原理原理l发端：不同用户信息用不同的地址码调 制后传输 收端：用与发送端相同的地址码 解调获取自己的信息44l频率利用率高使用相同频率，占用相同带宽，同时收发信 号l容量大容量：CDMATDMAFDMACDMA约是TDMA的46倍约是FDMA的20倍(2)(2)特点特点45(3)CDMA(3)CDMA系统容量系统容量l容量：CDMATDMAFDMAlCDMA与GSM的容量比较lCDMA的容量不固定（软容量）464. SDMA4. SDMAl定向天线多波束天线l概念：以不同空间方向性区分不同的用户信号每个用户占用不同的空间波束l原理：（波束

15、赋形）根据来波方向角估算确定定向发射方向自适应阵列天线47l类型多波束天线（2G）自适应阵列天线（3G）l应用TDD方式易实现（上下行空间传播特性接近）FDD方式较难（上下行空间传播特性差异大）一般不单独使用 例：TD-SCDMA482.32.3移动通信中的控制与交换移动通信中的控制与交换l移动交换系统的特殊要求l位置登记l越区切换l漫游492.3.12.3.1移动交换系统的特殊要求移动交换系统的特殊要求l设备：数字程控交换机（特殊要求）（软交换设备）l对移动交换机的特殊要求用户数据存储用户位置登记寻呼用户的信令系统识别及处理越区切换过荷控制远距离档案存取路由控制502.3.22.3.2位置登

16、记（位置更新）位置登记（位置更新）l概念：MS向BS发送报文表明自己所处 位置的过程 归属用户位置寄存器HLR、访问用户位置寄存 器VLR中存储l位置区 家区(归属区)-HLR 被访区-VLR51l类型强制登记-开机或进入新的位置区周期性登记-表明MS仍处于工作状态l一齐呼叫概念：在有某MS的呼叫时，根据位置信息表明被呼 用户在某个位置区，但不知其所处的具体小区时，则 位置区内所有基站一齐发出被呼移动台识别码 位置区小区 MS在收到被呼信息后自动应答，其他由应答小区提 供接续服务l延迟拨发：MS主叫时先拨号再按发射键发射节省占用信道的时间522.3.32.3.3越区切换越区切换l概念通常：通话过程中，MS由一个小区进入另一个 小区时，为保持通话不