《移动通信课件：第五章 组网技术（Networking Technology）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信课件：第五章 组网技术（Networking Technology）（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 组网技术（Networking Technology）移移 动动 通通 信信Mobile CommunicationsMobile Communications5.2 Access Methods5.2 Access Methods5.2.1 5.2.1 频分多址频分多址(FDMA)(FDMA) 频频分分多多址址是是将将给给定定的的频频谱谱资资源源划划分分为为若若干干个个等等间间隔隔的的频道频道( (或称信道或称信道) )供不同的用户使用供不同的用户使用 在在单单纯纯的的FDMAFDMA系系统统，通通常常采采用用频频分分双双工工(frequency (frequency divisio
2、n division duplex: duplex: FDD)FDD)的的方方式式来来实实现现双双工工通通信信，即即接接收收频频率率f1f1和和发发送送频频率率f2f2是是不不同同的的。为为了了使使得得同同一一部部电电台台的的收收发发之之间间不不产产生生干干扰扰， 收收发发频频率率间间隔隔| |f1-f2f1-f2| |必必须须大大于于一一定定的数值。的数值。图 5 1 FDMA+FDD的频道划分方法 5.2.1 frequency division multiple access (FDMA) FDMA/FDDFDMA/FDD频谱分割原理频谱分割原理每个用户分配一对频谱每个用户分配一对频谱T
3、he higher spectrum used in downlinkThe higher spectrum used in downlinkThe lower spectrum used in uplinkThe lower spectrum used in uplink必须同时占用必须同时占用2 2个信道（个信道（1 1对频谱）才能实现双工通信对频谱）才能实现双工通信（duplex communicationduplex communication）基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转任意两个移动用
4、户之间进行通信都必须经过基站的中转5.2.1 frequency division multiple access (FDMA) FDMAFDMA频谱分割原理频谱分割原理设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠前向信道与反向信道之间设有保护频带（前向信道与反向信道之间设有保护频带（guard bandguard band）用户频道之间设有保护频隙（用户频道之间设有保护频隙（guard frequency gapguard frequency gap）图图56 FDMA系统频谱分割示意图系统频谱分割示意图 5.2.1 frequency d
5、ivision multiple access(FDMA) Main interference of FDMA干扰方式干扰方式起起 因因解决方法解决方法互调干扰互调干扰(intermodulat(intermodulation ion interference)interference)系统内非线性器件产生的各种组合频率成份落入本频道接收机通带内选用无互调的频率集邻道干扰邻道干扰(adjacent (adjacent channelchannelinterference)interference)相邻波道信号中存在的寄生辐射落相邻波道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内入本频道接收机带内加
6、大频道间的加大频道间的隔离度隔离度同频干扰同频干扰(co-channel(co-channelinterference)interference)相邻区群中同信道小区的信号造成相邻区群中同信道小区的信号造成的干扰的干扰适当选择同频适当选择同频干扰因子干扰因子Q Q5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) 互互调干干扰产生条件生条件几个干扰信号与受干扰信号的频率之间存在：2fa-fb=fs2fa-fb=fs或或fa+fb-fc=fsfa+fb-fc=fs关系，其中fs为受干扰频率。干扰信号的幅度足够大干扰基站和受干扰基站同时工作发射机互射机互调
7、干干扰克服克服加大发射天线之间的距离采用单向隔离器件和采用高Q值谐振腔接收机的互接收机的互调干干扰克服克服提高接收机输入级的线性度在接收机前插入滤波器，提高其选择性。在接收机前插入衰减器，以降低干扰信号电平选用无三阶互调一相容频道组工作选用无三阶互调一相容频道组工作5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) FDMA系统的特点 每信道占用一个频道，信道的相对带宽较窄，即通常每信道占用一个频道，信道的相对带宽较窄，即通常在窄在窄带系统中实现带系统中实现符号时间符号时间 平均延迟扩展（平均延迟扩展（ ），），所以码所以码间干扰较少，间干扰较少，无需
8、自适应均衡无需自适应均衡基站复杂庞大基站复杂庞大，易产生信道间的，易产生信道间的互调干扰互调干扰必须使用必须使用带通滤波器带通滤波器来限制邻道干扰来限制邻道干扰越区切换复杂越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于数据传输将带来，必须瞬时中断传输，对于数据传输将带来数据的丢失数据的丢失5.2.1 frequency division multiple access(FDMA) 图 5 2 TDMA/TDD示意图 5.2.2 Time division multiple access(TDMA) TDMA工作原理在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧（在一个宽带的无线载波上，把时间分成周期性的帧
9、（frame）,每一帧再分割成若干时隙（每一帧再分割成若干时隙（slot）每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用户基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙内收发基站按时隙排列顺序发收信号，各移动台在指定的时隙内收发信号信号MS3MSMS1 1MS2BSBS时隙时隙帧帧时隙时隙N时隙时隙3时隙时隙2时隙时隙1保护比特保护比特信息数据信息数据同步比特同步比特尾比特尾比特一个一个TDMATDMA帧帧图：图： TDMA帧结构帧结构图：图：TDMA系统工作示意图系统工作示意图 5.2.2 time division multiple access(TDMA
10、) TDMA系统的特点突发（突发（burstburst）传输的速率高，远大于语音编码速率，）传输的速率高，远大于语音编码速率，因此因此TDMATDMA系统中需要较高的系统中需要较高的同步开销同步开销(synchronization payoff(synchronization payoff）发射信号速率随每帧时隙数量发射信号速率随每帧时隙数量N N的增大而提高，引起码的增大而提高，引起码间串扰间串扰(ISI)(ISI)加大，所以必须采用加大，所以必须采用自适应均衡自适应均衡（adaptive equalizationadaptive equalization）No duplexerNo dup
11、lexerLow complexity of base station and Low complexity of base station and low low intermodulation interferenceintermodulation interferenceHigh spectral efficiencyHigh spectral efficiency越区切换简单越区切换简单，可在无信息传输时进行，不会丢失数，可在无信息传输时进行，不会丢失数据据5.2.2 time division multiple access(TDMA) 图 5 3 典型的时隙结构 5.2.2 tim
12、e division multiple access(TDMA) combined FDMA/TDMA: divide spectrum in frequency channels, divide each channel into time slotsfrequencybandstime slots5.2.2 time division multiple access(TDMA) 通过空间的分割来区别不同的用户通过空间的分割来区别不同的用户 常与常与FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA结合使用结合使用使用使用定向天线定向天线(directional antenna)(dire
13、ctional antenna)在不同用户方向在不同用户方向上形成不同的上形成不同的波束波束(beam)(beam)图图 :SDMA系统工作示意图系统工作示意图5.2.4 space division multiple access（SDMA）5.3.1 5.3.1 区域覆盖（区域覆盖（coveragecoverage）v-“大区制大区制”系统系统 - -一个基站覆盖整个服务区（一个基站覆盖整个服务区（service areaservice area） 。 - - 特特点点：基基站站天天线线架架设设高高、功功率率大大, , 覆覆盖盖半半径径也也大大, , 适适用用于于小小容容量量的的通通信信网
14、网（用用户户数数在在10001000以以下下，小小城城市市、工矿工矿 以及专有移动通信网，集群通信）以及专有移动通信网，集群通信） - - 问问题题：频频率率利利用用率率低低, , 扩扩容容困困难难, , 不不能能漫漫游游（roamingroaming）；）； 5.3 coverage and channel configuration5.3 coverage and channel configurationv 蜂窝系统蜂窝系统-“小区制小区制”系统系统( (cell structures) ) - - 将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半
15、径度在的半径度在1-10km1-10km左右左右, ,在每个小区设立一个基站。在每个小区设立一个基站。 - - 频率复用（频率复用（frequency reusefrequency reuse） ：每个基站分配：每个基站分配整个系统可用信道中的一部分，相邻基站则分配另外整个系统可用信道中的一部分，相邻基站则分配另外一些一些不同不同的信道，使相邻基站天线覆盖区不相同。相的信道，使相邻基站天线覆盖区不相同。相隔距离足够远的小区可以使用隔距离足够远的小区可以使用相同相同的信道组。的信道组。 - - 特特点点：用用户户容容量量大大，服服务务性性能能较较好好，频频谱谱利利用用率率较高，用户终端小巧且电池
16、使用时间长，辐射小等较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等 - - 问问题题：系系统统复复杂杂，越越区区切切换换，漫漫游游，位位置置登登记记更更新和管理以及系统鉴权等新和管理以及系统鉴权等5.3 coverage and channel configuration5.3 coverage and channel configurationGlobal coverageGlobal coverage蜂窝分类蜂窝分类 - - 宏蜂窝宏蜂窝 (Macro-cell): (Macro-cell): 1-20km1-20km - - 微蜂窝微蜂窝 (Micro-cell): (Micro-cell
17、): 0.10.11 km1 km - - 微微蜂窝微微蜂窝 (Pico-(Pico-cell): 100mcell): 100m - - 分层蜂（分层蜂（hierarchical cell ）: :由多种蜂窝组成由多种蜂窝组成5.3.1 5.3.1 coveragecoveragepossible radio coverage of the cellidealized shape of the cellcellsegmentation of the area into cellsuse of several carrier frequenciesnot the same frequency
18、in adjoining cellscell sizes vary from some 100 m up to 35 km depending on user density, geography, transceiver power etc.hexagonal shape of cells is idealized (cells overlap, shapes depend on geography)if a mobile user changes cells handover of the connection to the neighbor cell5.3.1 5.3.1 coverag
19、ecoverageAdvantages of cell structures:higher capacity, higher number of usersless transmission power neededmore robust, decentralizedbase station deals with interference, transmission area etc. locallyProblems:fixed network needed for the base stationshandover (changing from one cell to another) ne
20、cessaryinterference with other cellsCell sizes from some 100 m in cities to, e.g., 35 km on the country side (GSM) - even less for higher frequencies5.3.1 5.3.1 coveragecoverage小区制的划分：带状服务区小区制的划分：带状服务区 f1 f2 f1 f2 f1 f2 f1 f1 f2 f3 f1 f2 f3 f1 双频组频率配置双频组频率配置三频组频率配置三频组频率配置5.3.1 5.3.1 coveragecoverage
21、小区制的划分：带状服务区小区制的划分：带状服务区 带状划分的同频干扰带状划分的同频干扰 5.3.1 5.3.1 coveragecoverage小区的覆盖形状小区的覆盖形状-相邻小区距离 5.3.1 5.3.1 coveragecoverageWhy is honeycomb？ 小区的覆盖形状小区的覆盖形状-所需最小频率个数 5.3.1 5.3.1 coveragecoverageWhy is honeycomb？表表 5 5 三种形状小区的比较三种形状小区的比较 采用六边形的原因采用六边形的原因用最小的小区数就能覆盖整个地理区域用最小的小区数就能覆盖整个地理区域最接近于全向的基站天线和自由空
22、间传播的全向辐射模式最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区的实际无线覆盖是一个实际无线覆盖是一个不规则的形状5.3.1 5.3.1 coveragecoverageWhy is honeycomb？Why is honeycomb？5.3.1 5.3.1 coveragecoverage面状服务覆盖区簇（cluster）A cluster is a group of cells, no channels are A cluster is a group of cells, no chann
23、els are A cluster is a group of cells, no channels are A cluster is a group of cells, no channels are reused within a cluster.reused within a cluster.reused within a cluster.reused within a cluster.同一个同一个同一个同一个小区簇内小区簇内小区簇内小区簇内，要使用不同的频率，要使用不同的频率，要使用不同的频率，要使用不同的频率不同的不同的不同的不同的小区簇间小区簇间小区簇间小区簇间使用对应的相同频率使
24、用对应的相同频率使用对应的相同频率使用对应的相同频率图：图： 蜂窝系统的频率复用和小区面状覆盖图示蜂窝系统的频率复用和小区面状覆盖图示q=D/R=4.6N=7D DR R2 21 31 32 4 22 4 21 3 1 31 3 1 34 2 44 2 41 31 34 45.3.1 5.3.1 coveragecoverage小区簇的意义如果每簇含如果每簇含N N个小区，每个小区分配个小区，每个小区分配K K个信道（个信道（kSkS）, ,则则该簇共有该簇共有S S个信道个信道如果簇在系统中共同复制了如果簇在系统中共同复制了M M次，则信道的总数次，则信道的总数C C可作为可作为容量的一个度
25、量容量的一个度量N N叫做簇的大小，典型值为叫做簇的大小，典型值为4 4、7 7或或1212。N N的值表现了移动台或基站在保证通信质量的同时，可以的值表现了移动台或基站在保证通信质量的同时，可以承受的干扰（主要是同频干扰）承受的干扰（主要是同频干扰） 5.3.1 5.3.1 coveragecoverage 为为了了保保证证同同信信道道小小区区之之间间有有足足够够的的距距离离，附附近近的的若若干干小小区都不能用相同的信道。这些不同信道的小区组成一个区群。区都不能用相同的信道。这些不同信道的小区组成一个区群。 区群的组成应满足区群的组成应满足两个条件两个条件： 一是区群之间无空隙无重叠地邻接和
26、覆盖；一是区群之间无空隙无重叠地邻接和覆盖； 二是满足相邻区群中同频小区的中心间距相等。二是满足相邻区群中同频小区的中心间距相等。满满足足上上述述条条件件的的区区群群形形状状和和区区群群内内的的小小区区数数不不是是任任意意的的，应应满满足下式：足下式： 2. 2. 簇簇/ /区群的组成区群的组成5.3.1 5.3.1 coveragecoverage表表 5 6 群区小区数群区小区数N的取值的取值 5.3.1 5.3.1 coveragecoverage3. 3. 同频（信道）小区的距离同频（信道）小区的距离 5.3.1 5.3.1 coveragecoverage步骤：步骤： (1)(1)沿
27、着任何一条六边形沿着任何一条六边形边的垂直方向移动边的垂直方向移动i i个小区；个小区； (2)(2)逆时针旋转逆时针旋转6060度再移度再移动动j j个小区。个小区。图图5 513 13 ： i=3, j=2, N=19i=3, j=2, N=195.3.1 5.3.1 coveragecoverage 设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r，则可以算出同信道小区中心之间的距离为 可见可见可见可见频率利用率（频率利用率（频率利用率（频率利用率（spectral efficiencyspectral efficiencyspectral efficiencyspectral effic
28、iency）与与与与同频干扰（同频干扰（同频干扰（同频干扰（co-co-co-co-channel interferencechannel interferencechannel interferencechannel interference）是一对矛盾是一对矛盾是一对矛盾是一对矛盾N N D 频率利用率频率利用率低低 同频干扰小同频干扰小 N N D 频率利用率频率利用率高高 同频干扰大同频干扰大 5.3.1 5.3.1 coveragecoverage注意注意：CDMA系统的频率复用系数是系统的频率复用系数是1frequency reuse of FDMA1111111111362622
29、1457frequency reuse of CDMA5.3.1 5.3.1 coveragecoverage4 .4 .中心激励与顶点激励中心激励与顶点激励 图 5 14 两种激励方式 基站发射机位置中心激励中心激励小区：安置在小区的中心小区：安置在小区的中心顶点激励顶点激励小区：安置在六边形顶点之中的三个顶点上小区：安置在六边形顶点之中的三个顶点上5.3.1 5.3.1 coveragecoverageDirectional antenna5.3.1 coverage5.3.1 coverageomnidirectional antenna5. 5. 小区分裂（小区分裂（小区分裂（小区分裂
30、（cell splittingcell splitting） 小小区区分分裂裂是是将将拥拥塞塞的的小小区区分分成成半半径径更更小小的的微微小小区区，并并相相应应的的降降低低微微小小区区天天线线高高度度和和减小发射机功率。减小发射机功率。 通通过过小小区区数数的的增增加加，增增加了加了信道的再用数信道的再用数 小小区区分分裂裂只只是是按按比比例例缩缩小小簇的几何形状簇的几何形状 小小区区面面积积的的减减少少会会造造成成越越区切换的增加区切换的增加5.3.1 5.3.1 coveragecoverage5.3.1 5.3.1 coveragecoverage图 5 15 用户密度不等时的小区结构
31、5.3.1 5.3.1 coveragecoverage 信信道道（频频率率）配配置置：在在FDMA系系统统中中，将将给给定定的的信信道道（频率）分配给一个区群的各个小区。（频率）分配给一个区群的各个小区。 1. 分区分组配置法分区分组配置法 分分区区分分组组配配置置法法所所遵遵循循的的原原则则是是：同同一一区区群群内内不不能能使使用用相相同同的的信信道道，以以避避免免同同频频干干扰扰；小小区区内内采采用用无无三三阶阶互互调调的的相相容容信信道道组组，以以避避免免互互调调干干扰扰（intermodulation intermodulation interferenceinterference）
32、。 互调干扰的产生原因：互调干扰的产生原因： 1 1、发射机功率放大器的工作非线性、发射机功率放大器的工作非线性 2 2、接收机高频放大器或混频器的非线性、接收机高频放大器或混频器的非线性5.3.2 5.3.2 channel configurationchannel configuration 1.分区分组配置法分区分组配置法 若每个区群有7个小区，每个小区需6个信道，按上述原则进行分配，可得到：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
33、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 5.3.2 5.3.2 channel configurationchannel configuration1.1.分区分组配置法分区分组配置法出出发点：避免三点：避免三阶互互调（third order intermodulation）缺点：缺点： -未考未考虑到到邻道干道干扰（adjacent channel interference） -当小区需要的信道数很多当小区需要的信道数很多时，满足无三足无三阶互互调的要求的要求困困难，因此只适用于小容
34、量无，因此只适用于小容量无线通信系通信系统（low capacity system） 5.3.2 5.3.2 channel configurationchannel configuration2.等频距配置法等频距配置法 等等频频距距配配置置时时可可根根据据群群内内的的小小区区数数N N来来确确定定同同一一信信道道组组内内各各信信道道之之间间的的频频率率间间隔隔，例例如如，第第一一组组用用(1(1，1+1+N N, , 1+21+2N N, , 1+31+3N N, , ) )，第第二二组组用用(2, (2, 2+2+N N, , 2+2+2N,2N, 2+32+3N N, , ) )等等。
35、例例如如N N=7=7，则信道的配置为：，则信道的配置为：第一组第一组 1 1、 8 8、 1515、 2222、 2929、 第二组第二组 2 2、 9 9、 1616、 2323、 3030、 第三组第三组 3 3、 1010、 1717、 2424、 3131、 第四组第四组 4 4、 1111、 1818、 2525、 3232、 第五组第五组 5 5、 1212、 1919、 2626、 3333、 第六组第六组 6 6、 1313、 2020、 2727、 3434、 第七组第七组 7 7、 1414、 2121、 2828、 3535、 5.3.2 5.3.2 channel c
36、onfigurationchannel configuration 这这样样同同一一信信道道组组内内的的信信道道最最小小频频率率间间隔隔为为7 7个个信信道道间间隔隔，若若信信道道间间隔隔为为25 25 kHzkHz，则则其其最最小小频频率率间间隔隔可可达达175 175 kHzkHz， 这这样样，接接收收机机的的输输入入滤滤波波器器便便可可有有效效地地抑抑制制邻邻道道干扰和互调干扰。干扰和互调干扰。 上上述述的的信信道道固固定定配配置置法法导导致致频频率率利利用用率率不不高高，随随着着移移动动台台业业务务分分布布的的变变化化，可可以以采采用用动动态态信信道道配配置置法法（ Dynamic C
37、hannel Assignment ）来进行信道配置。来进行信道配置。 5.3.2 5.3.2 channel configurationchannel configuration图 5 17 三顶点激励的信道配置如果是定向天线(directional antenna)进行顶点激励的小区制，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(cluster)就需有21个信道组。5.3.2 5.3.2 channel configurationchannel configuration5.6 越区切换和位置管理 (handover and location manage)5.6.1 5
38、.6.1 越区切换越区切换 (handover) 越区(过区)切换(Handover或Handoff)是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。该过程也称为自动链路转移ALT(Automatic Link Transfer)。 handoff5.6 越区切换和位置管理 (handover and location manage) 越区切换包括越区切换包括三个方面三个方面的问题：的问题： 越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换；越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换； 越区切换如何控制；越区切换如何控制； 越区切换时信道分配。越区切换时信道分配。 研
39、研究究越越区区切切换换算算法法所所关关心心的的主主要要性性能能指指标标包包括括：越越区区切切换换的的失失败败概概率率、因因越越区区失失败败而而使使通通信信中中断断的的概概率率、越越区区切切换换的的速速率率、越越区区切切换换引引起起的的通通信信中中断断的的时时间间间间隔隔以及越区切换发生的时延等。以及越区切换发生的时延等。 5.6.1 越区切换(handover) 越越区区切切换换分分为为两两大大类类：一一类类是是硬硬切切换换，另另一一类类是是软软切切换换。硬硬切切换换是是指指在在新新的的连连接接建建立立以以前前，先先中中断断旧旧的的连连接接。而而软软切切换换是是指指既既维维持持旧旧的的连连接接
40、，又又同同时时建建立立新新的的连连接接，并并利利用用新新旧旧链链路路的的分分集集合合并并来来改改善善通通信信质质量量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。 在在越越区区切切换换时时，可可以以仅仅以以某某个个方方向向( (上上行行或或下下行行) )的的链链路路质质量量为为准准，也也可可以以同同时时考考虑虑双双向向链链路路的的通通信信质质量。量。 5.6.1 越区切换(handover) 1. 1. 越区切换的准则越区切换的准则 图 5 27 越区切换示意图 5.6.1 越区切换(handover) 相对信号强度准则相对信号强度准则( (准则准则1)1)
41、：选择具有最强接收信号的基站：选择具有最强接收信号的基站 具有门限规定的相对信号强度准则具有门限规定的相对信号强度准则( (准则准则2)2)：当前基站的信号低于：当前基站的信号低于某一门限，且新基站的信号强于原基站时某一门限，且新基站的信号强于原基站时 具有滞后余量的相对信号强度准则具有滞后余量的相对信号强度准则( (准则准则3)3)：新基站的信号强度比：新基站的信号强度比原基站强很多原基站强很多 具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则( (准则准则4)4)： 原基站原基站的信号电平低于规定门限并且新基站的信号强度高于当前基站一个给的信号电平低于规定门
42、限并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时定滞后余量时5.6.1 越区切换(handover) 2 2. . 越区切换的控制策略越区切换的控制策略 (1)(1)移动台控制的越区切换：移动台连续检测当移动台控制的越区切换：移动台连续检测当前基站和几个候选基站的信号强度和质量前基站和几个候选基站的信号强度和质量 (2) (2) 网络控制的越区切换：基站监测来自移动网络控制的越区切换：基站监测来自移动台的信号强度和质量台的信号强度和质量 (3) (3) 移动台辅助的越区切换：移动台测量周围移动台辅助的越区切换：移动台测量周围基站的信号质量，把结果报告给旧基站，由基站的信号质量，把结果报告给
43、旧基站，由网络进行切换控制网络进行切换控制 5.6.1 越区切换(handover) 3. 3. 越区切换时的信道分配越区切换时的信道分配 越区切换时的信道分配是解决当呼叫要转换到越区切换时的信道分配是解决当呼叫要转换到新小区时，新小区如何分配信道，使得越区失败的概率新小区时，新小区如何分配信道，使得越区失败的概率尽量小。尽量小。 常用的做法是在每个小区常用的做法是在每个小区预留部分信道专门预留部分信道专门用于越区切换（用于越区切换（ reserves some channels for hand reserves some channels for hand off calls off ca
44、lls ）。）。 这这种种做做法法的的特特点点是是：使使可可用用信信道道数数的的减减少少，要要增增加加呼呼损损率率，但但减减少少了了通通话话被被中中断断的的概概率率，从从而而符符合合人人们的使用习惯。们的使用习惯。 5.6.1 越区切换(handover) 位置管理包括两个主要任务：位置管理包括两个主要任务：位置登记位置登记和和呼叫传递呼叫传递。位置登记的步骤是在移动台的实时位置信息已知的情况下，位置登记的步骤是在移动台的实时位置信息已知的情况下，更新位置数据库和认证移动台。呼叫传递的步骤是在有呼更新位置数据库和认证移动台。呼叫传递的步骤是在有呼叫给移动台的情况下，根据叫给移动台的情况下，根据
45、HLRHLR和和VLRVLR中可用的位置信息来中可用的位置信息来定位移动台。定位移动台。 与上述两个问题紧密相关的两个问题是：与上述两个问题紧密相关的两个问题是：位置更新位置更新（Location UpdateLocation Update）和）和寻呼寻呼（PagingPaging）。位置更新解决问）。位置更新解决问题是移动台如何发现位置变化以及何时报告它的当前位置。题是移动台如何发现位置变化以及何时报告它的当前位置。寻呼解决的问题是如何有效地确定移动台当前处于哪一个寻呼解决的问题是如何有效地确定移动台当前处于哪一个小区。小区。5.6.2 location manage 组成：移动台组成：移动
46、台 基站子系统（基站子系统（BSS） 网络子系统网络子系统 (NSS)基站子系统：基站子系统：基站收发信机（基站收发信机（BTS)基站控制器（基站控制器（BSC)网络子系统：网络子系统：移动交换中心（移动交换中心（MSC)归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR) 访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR） 移动设备识别寄存器移动设备识别寄存器（EIR)鉴权中心（鉴权中心（AuC)AuC)操作维护中心（操作维护中心（OMC）VLRMSCMSCVLRMSCMSCGMSCGMSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSAbisBSSBSSAUCAUCHLRHLREIREIRPSTNEDCFHAPSTNPS
47、TNBSCBSCBTSBTSBTSBTSAbisBSSBSSA5.6.2 location manage 位置登记示意图位置登记示意图5.6.2 location manage 位置区是什么？位置区是什么？1. 1. 位置登记和呼叫传递位置登记和呼叫传递 BSCMSCVLRHLRBSCMSCVLR123456位置更新请求位置更新请求请求位置更新接受位置更新证实位置删除位置删除接受位置区2位置区15.6.2 location manage 位置登记过程位置登记过程 寻呼（paging）是这样吗？5.6.2 location manage5.6.2 location manage 图 5 29 呼
48、叫传递过程 5.6.2 location manage 主叫主叫MTMT通过基站向其通过基站向其MSCMSC发出呼叫初始化信号；发出呼叫初始化信号； MSCMSC通通过过地地址址翻翻译译过过程程确确定定被被呼呼MTMT的的HLRHLR地地址址， 并并向该向该HLRHLR发送位置请求消息；发送位置请求消息； HLRHLR确确定定出出为为被被叫叫MTMT服服务务的的VLRVLR，并并向向该该VLRVLR发发送送路路由请求消息；该由请求消息；该VLRVLR将该消息中转给为被叫将该消息中转给为被叫MTMT服务的服务的MSCMSC； 被被叫叫MSCMSC给给被被叫叫的的MTMT分分配配一一个个称称为为临
49、临时时本本地地号号码码TLDNTLDN(Temporary (Temporary Local Local Directory Directory Number)Number)的的临临时时标标识识，并并向向HLRHLR发送一个含有发送一个含有TLDNTLDN的应答消息；的应答消息； HLRHLR将上述消息中转给为主呼将上述消息中转给为主呼MTMT服务的服务的MSCMSC； 主叫主叫MSCMSC根据上述信息便可通过根据上述信息便可通过SS7SS7网络向被叫网络向被叫MSCMSC请请求呼叫建立。求呼叫建立。 5.6.2 location manage Mobile Terminated CallPS
50、TNcallingstationGMSCHLRVLRBSSBSSBSSMSCMS1234567891011121316101011111114 15171: calling a GSM subscriber2: forwarding call to GMSC3: signal call setup to HLR4, 5: request MSRN from VLR6: forward responsible MSC to GMSC7: forward call to current MSC8, 9: get current status of MS10, 11: paging of MS12,
51、 13: MS answers14, 15: security checks16, 17: set up connection5.6.2 location manage FDMAThe total system bandwidth is divided into channels which are allocated to the different usersCode SpaceTimeFrequencyMain Points Review TDMATime is divided into slots which are allocated to the different users.C
52、ode SpaceTimeFrequencyMain Points Review CDMATime and bandwidth are used simultaneously by different users, modulated by orthogonal or semi- orthogonal codes (e.g. spread spectrum).Code SpaceTimeFrequency Frequency Division Time Division Code Division Complexity Main Points Review Advantages of cell
53、 structures:higher capacity, higher number of usersless transmission power neededmore robust, decentralizedFrequency reuseCell splitting to increase call capacityProblems:handover (changing from one cell to another) necessaryinterference with other cellsCharacteristics of cellular systemMain Points
54、Review BASE STATION Frequencies (or time slots or codes) are reused at spatially-separated locations. Introduces interference system capacity is interference-limited.FREQUENCY REUSEMain Points Review Reuse Distance (D) distance between cells using the same frequency smaller reuse distance increase s
55、pectral efficiency but also increases co-channel interference Cell Radius decreasing the cell size increases system capacity, but complicates the network functions of handoff and routing 8C32810.44-Cimini-7/98DESIGN CONSIDERATIONSFREQUENCY REUSEMain Points Review Cell splitting is to subdivide a con
56、gested cell into smaller cells, each with its own base station : Reduction in antenna height and transmit power Cell splitting increases the capacity of a cellular system, and reduces the call blocking probability in the area Increases the frequency with which mobile handoff from cell to cellMain Po
57、ints Review In FCA, each cell is allocated a predetermined set of channels.Any call within the cell can only be served by the unused channels in the particular cellA borrowing option may be considered, if all of a cells own channels are already occupied and the neighboring cell has spare channels.Main Points Review In DCA, channels are not allocated to different cells on a permanent basis.Each time a call request is made, the serving base station requests a channel from the MSC.Main Points
