《移动通信技术与网络优化 教学课件 ppt 刘建成 第1章 移动通信基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术与网络优化 教学课件 ppt 刘建成 第1章 移动通信基础知识（125页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019/5/25,1,第1章 移动通信 基础知识,2019/5/25,2,第1章 移动通信基础知识,1.1 移动通信的分类 1.2 移动通信的工作频段 1.3 蜂窝移动通信系统的组成 1.4 移动通信中的多址技术 1.5 蜂窝移动通信的交换技术 1.6 蜂窝移动通信的信令技术 1.7 移动通信发展概况和发展方向,2019/5/25,3,什么是移动通信？ 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。 移动通信可以是双向的，也可以是单向的。 移动通信的特点就是有线、无线相结合的通信方式。,第1章 移动通信基础知识,2019/5/25,4,第1章 移动通信基础知识,1.1 移动通
2、信的分类 按使用对象分军用、民用； 按用途和区域分可分为陆上、海上、空中； 按经营方式分可分为专用、公用； 按信号性质分可分为模拟、数字； 按工作方式分可分为单工、半双工、双工制； 按网络形式分可分为单区制、多区制、蜂窝制； 按多址方式分可分为FDMA、TDMA、CDMA。,2019/5/25,5,第1章 移动通信基础知识,1.2 移动通信的工作频段 频率的分配和使用需在全球范围内制定统一的规则。 目前，大容量移动通信系统均使用800MHz频段（CDMA），900MHz频段（AMPS、TACS、GSM），并开始使用1800MHz频段（GSM1800/DCS1800），该频段用于微蜂窝（Micr
3、ocell）系统。第三代移动通信使用2.4GHz频段。,2019/5/25,6,第1章 移动通信基础知识,1.3 蜂窝移动通信系统的组成 移动通信包括无线传输、有线传输，信息的收集、处理和存储等，使用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备。,2019/5/25,7,第1章 移动通信基础知识,1.3.1蜂窝移动通信网的概念 移动通信网的基本结构包括：移动台（Mobile Station，MS）、基站（Base Station，BS）和构成网络节点的移动交换中心（Mobile Service Switching Center，MSC）及与市话网PSTN相连接的中继线等。,2019
4、/5/25,8,第1章 移动通信基础知识,图1.1 移动通信系统的组成,2019/5/25,9,第1章 移动通信基础知识,1.3.2 大区制小容量 1、大区制的定义 大区制是指一个基站覆盖整个服务区。 2、适用范围 为了增大通信用户量，大区制通信网只有增多基站的信道数，但这总是有限的。因此，大区制只能适用于小容量的通信网，例如用户数在1000以下。这种制式的控制方式简单，设备成本低，适用于中小城市、工矿区以及专业部门，是发展专用移动通信网可选用的制式。,2019/5/25,10,第1章 移动通信基础知识,图1.2大区制示意图,2019/5/25,11,第1章 移动通信基础知识,1.3.3 蜂窝
5、小区制的概念和区域的频率覆盖 1、什么是频率复用或频率规划 频率复用或频率规划是为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程。 2、小区制移动通信系统的频率复用和覆盖的分类 带状服务覆盖区 面状区域服务覆盖,2019/5/25,12,第1章 移动通信基础知识,（1）带状服务覆盖区 用于覆盖公路、铁路、海岸等。基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的。带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形。 图1.3 带状小区示意图,2019/5/25,13,第1章 移动通信基础知识,（2）面状区域服务覆盖 无线移动通信系统广泛使用六边形研究系统覆盖和业务需求。 (a)理论形状 (b)理想形状 (c)实际
6、形状 图1.4 面状区域覆盖示意图,2019/5/25,14,第1章 移动通信基础知识,一、 蜂窝小区的概念 小区形状的选择，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。 图1.5 三种面状区域覆盖组成,2019/5/25,15,第1章 移动通信基础知识,蜂窝式组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，称为蜂窝小区。,2019/5/25,16,第1章 移动通信基础知识,（1）小区的分类 根据不同制式系统和不同用户密度挑选不同类型的小区。 超小区：小区半径r 20km，适于人
7、口稀少的农村地区。 宏小区：小区半径r = 1km20km，适于高速公路和人口稠密的地区。 微小区：小区半径r = 0.1km1km，适于城市繁华区段。 微微小区：小区半径r 0.1km，适于办公室、家庭等移动应用环境。,2019/5/25,17,第1章 移动通信基础知识,（2）、无线区域的划分和组成的考虑因素 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。,图1.6 容量密度区域划分,2019/5/25,18,第1章 移动通信基础知识,1.7 实际的无线区划和组成的实际例图,2019/5/25,19,第1章 移动通信基础知识,二、频率覆盖 蜂窝系统的基站工作频率，由于传播
8、损耗提供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称为频率复用。 优点 采用频率复用大大地缓解了频率资源紧缺的矛盾，提高频率利用率，增加了用户数目或系统容量。 缺点 同频干扰,2019/5/25,20,第1章 移动通信基础知识,1、区群的概念与构成 （1）区群的定义 一组彼此邻接，共同使用全部可用频率的N个区块称为一个区群。 图1.8 3频制（N=3）无线区群,2019/5/25,21,第1章 移动通信基础知识,（2）同频相邻小区选择原则 自某一小区出发，沿小区垂直移动j 个小区；再向左（或右）转600移动 i个小区，就到达同信道小区A。,2019/5/25,22,第
9、1章 移动通信基础知识,（3）同频小区中心之间的距离 其中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。,2019/5/25,23,第1章 移动通信基础知识,图1.9 蜂窝系统中同频相邻小区的定位,2019/5/25,24,第1章 移动通信基础知识,单位无线区群的构成条件是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，即可表示为： N = i2 + ij + j2 则不同的N值得到各不相同的无线区群形状。,2019/5/25,25,第1章 移动通信基础知识,图1.10 不同的N值区群组成的示意图,2019/5/25,
10、26,第1章 移动通信基础知识,2、区群基站激励方式 （1）中心激励 基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。,图1.11 中心激励示意图,2019/5/25,27,第1章 移动通信基础知识,（2）顶点激励 基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副1200扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。,图1.12 顶点激励示意图,2019/5/25,28,第1章 移动通信基础知识,3、服务小区“扇区化” 扇区化即是将一个基站分成多个小区，每个小区都有自己的发射和接收天线，相当于一个独立的小区。扇区化的小区使用特制的定向天线，使该小区定向天线辐射某一特定的扇区。,图
11、1.13 扇区划分示意图,2019/5/25,29,第1章 移动通信基础知识,4、小区分裂 小区分裂就是一种将拥塞的小区分成更小的小区的方法。,图1.14 小区分裂的图例,图1.15 一分三方式、一分四方式示意图,2019/5/25,30,第1章 移动通信基础知识,分裂后的每个小区都有自己的基站并相应地降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂能够提高信道的复用次数，因而能提高系统容量。即通过设定比原小区半径更小的新小区和在原有小区间安置这些小区（叫做微小区），使得单位面积内的信道数目增加，从而增加系统容量。,2019/5/25,31,第1章 移动通信基础知识,三、信道(频率)配置 1、信道的
12、定义 通信网络中一条双向的信息传输通道称为信道。 2、信道的分类 话音信道、控制信道； 有线信道、无线信道。,2019/5/25,32,第1章 移动通信基础知识,3、什么是无线信道、下行信道和上行信道？ （1）无线信道指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。 （2）上行信道指由移动台发射，基站接收。 （3）下行信道指由基站发射，移动台接收。,2019/5/25,33,第1章 移动通信基础知识,4、什么是信道(频率)配置？ 信道(频率)配置是指导将给定的信道(频率)分配给一个区群内的各个小区。在CDMA系统中所有用户使用相同的工作频率，因此无
13、需要进行频率配置。频率配置针对FDMA和TDMA系统。,2019/5/25,34,第1章 移动通信基础知识,5、信道(频率)配置的方式 动态配置法 柔性配置法,2019/5/25,35,第1章 移动通信基础知识,等频距配置法配置时根据区群内的小区数N来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔，如第一组用（1，1+N，1+2N，1+3N，），第二组用（2，2+N，2+2N，2+2N，）等。 第一组 1、8、15、22、29、 第二组 2、9、16、23、30、 第三组 3、10、17、24、31、 第四组 4、11、18、25、32、 第五组 5、12、19、26、33、 第六组 6、13、20、2
14、7、34、 第七组 7、14、21、28、35、 ,2019/5/25,36,第1章 移动通信基础知识,若每个区群有7个小区，每个小区需要6个信道，按分区分组配置。 第一组 1、5、14、20、34、36 第二组 2、9、13、18、21、31 第三组 3、8、19、25、33、40 第四组 4、12、16、22、37、39 第五组 6、10、27、30、32、41 第六组 7、11、24、26、29、35 第七组 15、17、23、28、38、42,2019/5/25,37,第1章 移动通信基础知识,如果是顶点激励，每个基站应配置三组信道，向三个方向辐射，例如N=7，每个区群就需要有21个信
15、道组。,图1.16 三个方向辐射，N=7的信道组成示意图,2019/5/25,38,第1章 移动通信基础知识,四、多信道共用技术 用户一般占用信道方式有独立信道方式和多信道共用方式。,图1.17 信道应用方式,2019/5/25,39,第1章 移动通信基础知识,什么是共用呼叫频道方式？ 共用呼叫频道方式是在系统中专门设立一个共用呼叫频道，它不作通话使用，仅处理呼叫和传送转频指令。系统内所有不通话的用户都停留在该频道上，处于守候状态。当用户需要通话而摘机时，通过该频道向基站发出呼叫请求，如系统有空闲频道，基站就通过该共用频道发出转频指令，使用户转入指定的空闲频道。当频道全部被占用时，则向用户示忙
16、。当移动用户被叫时，基站也从共用呼叫频道发出选呼号码。被叫用户应答后，基站发出转频指令，使用户按指令转入指定的通话频道。,2019/5/25,40,第1章 移动通信基础知识,1.3.4 干扰 1、同频干扰 同频干扰（也叫同道干扰）是指同频小区之间的信号干扰。为了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。,2019/5/25,41,第1章 移动通信基础知识,如果每个小区的大小都差不多，基站也都发射相同的功率，则同频干扰比例与发射功率无关，而变为小区半径（R）和相距最近的同频小区中心间距离（D）的函数。增加D/R的值，相对于小区的覆盖距离同频小区间的空间距离就会增加，从而来自同频小区的射频能量减小而使干扰减小。参数Q叫做同频复用比例（也叫同频干扰抑制因子），与区群的大小有关。对于六边形系统来说，Q可表示为：,2019/5/25,42,第1章 移动通信基础知识,Q的值越小则容量越大；而Q值大可以提高传播质量，因为同
