移动通信组网技术

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1、授课班级通信技术、无线电0801第7次课授课时间9月15日星期三授课地点知行楼105课题内容：课题内容：课题内容：课题内容：教学目的：教学目的：教学目的：教学目的：教学方法：教学方法：教学方法：教学方法：重重重重 点：点：点：点：难难难难 点：点：点：点：能力培养：能力培养：能力培养：能力培养：课堂类型：课堂类型：课堂类型：课堂类型：教教教教 具：具：具：具：区群的构成、移动通信网络结构区群的构成、移动通信网络结构区群内小区数的计算、同频道小区距离的计算区群内小区数的计算、同频道小区距离的计算新授法、演示法新授法、演示法第四章第四章 移动通信网组网技术移动通信网组网技术区域覆盖区域覆盖 区群的

2、构建区群的构建 移动通信的网络结构移动通信的网络结构让学生让学生掌握移动通信的体制、区群的构成、移动通信掌握移动通信的体制、区群的构成、移动通信网络的结构网络的结构培养学生掌握移动通信的网络结构及如何构建区群培养学生掌握移动通信的网络结构及如何构建区群讲授课、演示课讲授课、演示课多媒体设备多媒体设备1组织教学组织教学复习提问：复习提问：导入新课：导入新课：授授 新新 课：课：5分钟分钟70分钟分钟5分钟分钟1.分集技术：空间分集、时间分集、频率分集分集技术：空间分集、时间分集、频率分集2.合并方式：选择性合并、最大比值合并、等增益合并合并方式：选择性合并、最大比值合并、等增益合并3.干扰：邻道

3、干扰、同频干扰、互调干扰干扰：邻道干扰、同频干扰、互调干扰2第四章第四章移动通信网组网技术移动通信网组网技术4.1区域覆盖区域覆盖4.2区群的的构建区群的的构建4.3移动通信的网络结构移动通信的网络结构4.4 信令信令4.5蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划4.6多信道共用技术多信道共用技术4.7移动通信的交换技术移动通信的交换技术4.8信道自动选择方式信道自动选择方式3 随着移动通信用户数量的不断增加，业务范围的不断扩大，频率资源和可用频道数之间的矛盾日益突出。采用蜂窝组网方式的目的在于解决常规移动通信系统频谱匮乏、容量小、效劳质量差和频谱利用率低等问题，以实现移动通信系统

4、在大范围内有序的通信。 而组网过程中必须要解决移动通信的体制、效劳区域的划分、区群的构成、移动网的组成、信道的结构、接入方式、信令、路由、接续和多信道共用等一系列问题，才能使网络正常运行。 44.1 区域覆盖区域覆盖 根据效劳区域覆盖方式的不同可将移动通信网划分为大区制和小区制。4.1.1 大区制移动通信网 大区制就是在一个效劳区域(如一个城市)内只有一个或几个基站Base Station，BS，并由它负责移动通信的联络和控制， 如图4-1所示。 通常为了扩大效劳区域的范围， 基站天线架设得都很高， 发射机输出功率也较大(一般在200 W左右)， 其覆盖半径大约为3050 km。 5图4-1

5、大区制移动通信示意图 64.1.2 4.1.2 小区制蜂窝移动通信网小区制蜂窝移动通信网小小区区制制就就是是把把整整个个效效劳劳区区域域划划分分为为假假设设干干个个无无线线小小区区CellCell， 每每个个小小区区分分别别设设置置一一个个基基站站， 负负责责本本区区移移动动通通信信的的联联络络和和控控制制。 同同时时， 又又可可在在移移动动业业务务交交换换中中心心MSCMSC的的统统一一控控制制下下， 实实现现小小区区之之间间移移动动用用户户通通信信的的转转接接，以以及及移移动动用用户户与与市市话话用用户户的的联联系系。比比方方，可可以以把把图图4-14-1中中的的效效劳劳区区域域一一分分为

6、为七七， 如如图图4-24-2所所示示。 每每个个小小区区半半径径为为2 220 20 kmkm， 目目前前小小的的有有1 13 3 kmkm，有有的的城城市市为为500 500 m m各各设设一一个个小小功功率率基基站站(BS1(BS1BS7)BS7)，发发射射功功率率一一般般为为5 520W20W， 以以满足各无线小区移动通信的需要。满足各无线小区移动通信的需要。 7图图4-2 小区制小区制(蜂窝蜂窝)移动通信网移动通信网 8随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区Microcell和微微小区Picrocell， 以不断适应用户数增长的需要。 在实际中， 用小区分裂Cell S

7、plitting、 小区扇形化Sectoring和覆盖区域逼近Coverage Zone Approaches等技术来增大蜂窝系统容量。 小区分裂是将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线高度和减小发射机功率。 由于小区分裂提高了信道的复用次数， 因而使系统容量有了明显提高。 假设系统中所有小区都按小区半径的一半来分裂， 如图4-3所示，理论上，系统容量增长接近4倍。 小区扇形化依靠基站的方向性天线来减少同频干扰以提高系统容量， 通常一个小区划分为3个120的扇区或是6个60的扇区。 9图图4-3 按小区半径的一半进行小区分裂示意图按小区半径的一半进行小区分裂示意图

8、10采用小区制不仅提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了。此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定，具有组网的灵活性。采用小区制最大的优点是有效地解决了频道数量有限和用户数增大之间的矛盾。所以，公用移动 网均采用这种体制。但是这种体制在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中切换频道的次数就越多，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的本钱就提高了，所以无线小区的范围也不宜过小。通常需根据用户密度或业务量的大小来确定无线小区半径，目前，宏小区半径一般为15km左右。 11带

9、状网带状网带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸线等，带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸线等，其效劳区内的用户的分布呈带状分布，如图其效劳区内的用户的分布呈带状分布，如图4-4所示。所示。图图4-4带状网有向天线辐射带状网有向天线辐射铁路、河道ABAB12a.小区形状：正六边形小区形状：正六边形b.区群由不同信道的区群由不同信道的N个小区组成个小区组成组成模式：满足组成模式：满足c.基站设置方式：中心鼓励、顶点鼓励基站设置方式：中心鼓励、顶点鼓励13N=3, j=1i=1N=4, j=2i=0N=7, j=2i=1 4.2 区群的构成与鼓励方式 4.2.1 区群的组成 区群组成要求： 无空隙覆盖全

10、部效劳区。 相邻同信道小区距离相等，那么同频道再用距离最大。 可以证明，满足以上要求的区群组成应满足下式 式中，N为区群内小区数；i、j 为正整数。由此式得出的各种区群形状如图4-5所示：144.2.2 同频道小区的距离同频道小区的距离 同频道同频道(信道信道)小区距离小区距离 D以以 N=19, j3, i2 为例为例来推导图来推导图4-6所示所示ji15中心鼓励顶点鼓励4.2.3 中心鼓励与顶点鼓励中心鼓励与顶点鼓励 图图4-7 两种鼓励方式示两种鼓励方式示意图意图164.3移动通信的网络结构移动通信的网络结构4.3.1根本网络结构根本网络结构基站通过网络结构传输链路和交换基站通过网络结构

11、传输链路和交换机相连，交换机再与固定的电信网络相机相连，交换机再与固定的电信网络相连，形成移动用户连，形成移动用户基站基站交换机交换机固定网络固定网络固定用户固定用户或移动或移动用户用户基站基站交换机交换机基站基站移动用户等通信链路。见图移动用户等通信链路。见图4-817固定网络交换机交换机基站移动台图 4-8根本网络结构示意图184.3.2实例：实例：GSM网络结构网络结构BTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCMSCMSCVLRHLRAUCEIRVLROMCPSTNUm接口A-bis接口A接口B接口D接口C接口E接口F接口MSTRAUG接口19移动台移动台MS移动台包括车载台、便携

12、式移动台和。其主要差异是功率大小不同。GSM900系统的移动台功率等级有5级：20W,8W,5W,2W,0.8W。DCS1800系统的移动台功率等级有2级:1W,0.25W。一个GSM移动台可以分成两局部：一局部包括与无线接口有关的硬件和软件；另一局部包括用户特有的数据：用户识别模块SIM卡。它存储有用户识别号、位置信息和有关保密数据如密钥等。各组成局部功能简介各组成局部功能简介20基站收发信机基站收发信机BTSBTS是移动台到网络的接口。一个BTS由无线收发信机及多块用于无线电接口的信号处理模块组成。基站控制器BSCBSC的主要任务是实现频率管理以及BTS的控制和交换功能。BSC通过BTS和

13、MS的远程命令对无线电接口进行管理，如无线信道安排和释放，切换的安排。21发送编码器和速率适配器单元发送编码器和速率适配器单元TRAUTRAU网络单元负责对16kb/s到64kb/s的用户数据进行发送编码及速率适配。移动业务交换中心MSCMSC的主要功能是协调去GSM或来自GSM用户的呼叫。它由交换机及支持呼叫建立所需的几个数据库组成。22归属位置存放器归属位置存放器HLR)HLR是用于移动用户管理的数据库，用于用户数据的存储、检索、提供移动用户漫游号，支持鉴权、位置登记等。访问者位置存放器VLRVLR包含所有当前在效劳MSC中的移动用户的有关数据。鉴权中心AUCAUC认证移动用户的身份及产生

14、相应认证参数。23设备识别存放器设备识别存放器EIREIR是存储有关移动台设备参数的数据库。操作和维护中心OMCOMC是网络操作维护人员对全网进行监控和操作的功能实体。244.3.3移动通信空中接口协议模型移动通信空中接口协议模型移动通信网络是由假设干个根本局部组成，为了便移动通信网络是由假设干个根本局部组成，为了便于各局部之间的相互交换信息，各局部之间都要用接口于各局部之间的相互交换信息，各局部之间都要用接口进行连接，同一通信网络的接口，必须符合统一的接口进行连接，同一通信网络的接口，必须符合统一的接口标准。标准。移动通信的空中接口无线接入局部的协议和信移动通信的空中接口无线接入局部的协议和

15、信令是按照分层的概念来设计的，空中接口包括无线物理令是按照分层的概念来设计的，空中接口包括无线物理层、链路层和网络层。链路层可进一步分为介质接入控层、链路层和网络层。链路层可进一步分为介质接入控制层和数据链路控制层。物理层是最底层。如图制层和数据链路控制层。物理层是最底层。如图4-9所所示。示。25图4-9移动通信的空中接口协议模型26物理层物理层PHL：确定无线电参数，如：频率、定时、功：确定无线电参数，如：频率、定时、功率、码片、比特或时隙同步、调制解调、收发信机性能率、码片、比特或时隙同步、调制解调、收发信机性能等。物理层在介质接入控制的控制下，负责数据或数据等。物理层在介质接入控制的控

16、制下，负责数据或数据分组的收发。分组的收发。介质接入控制层介质接入控制层MAC：主要功能有介质访问管理和：主要功能有介质访问管理和数据封装等。数据封装等。数据链路控制层数据链路控制层DLC：主要功能是为网络层提供非常：主要功能是为网络层提供非常可靠的数据链路。可靠的数据链路。网络层网络层NWL：确定了用于链路控制、无线电资源管：确定了用于链路控制、无线电资源管理、各种业务、面向连接的消息业务和移动性能管理的理、各种业务、面向连接的消息业务和移动性能管理的各种功能。各种功能。274.3.4 移动通信的信道结构移动通信的信道结构 4.3.4.1 话音信道话音信道(VC) 1. 检测音检测音(SAT

17、) 在模拟蜂窝系统(AMPS和TACS)中，检测音(SAT)是指在话音传输期间连续发送的带外单音。MSC通过对SAT的检测，可以了解话音信道的传输质量。当话音信道单元发射机启动后， 就会不断在带外(话音频带为3003400 Hz)发出检测音(5970 Hz或6000 Hz或6030 Hz)。SAT由BS的话音信道单元发出，经移动台MS环回。 28 2. 数据数据 在在一一定定情情况况下下，在在话话音音信信道道上上还还可可传传递递数数据据。 例例如如， 在在越越区区切切换换时时，通通话话将将暂暂时时中中断断(模模拟拟蜂蜂窝窝系系统统中中一一般般要要求求限限定定在在800 ms之之内内)，可可利利

18、用用这这段段时时间间在在话话音音信信道道中中，以以数数据据形形式式传传递必要的指令或交换数据。递必要的指令或交换数据。 3. 信号音信号音(ST) 信信号号音音为为线线路路信信号号。它它是是由由移移动动台台发发出出的的单单向向信信号号。例例如如，在在BS寻寻呼呼MS过过程程中中，如如果果BS收收到到MS发发来来的的ST，就就表表示示振振铃铃成成功功。在在切切换换过过程程中中，原原BS收收到到MS发发来来的的ST信信号号，那那么么表表示示MS对切换认可。对切换认可。 ST是带内信号，是带内信号， 一般在一般在0300 Hz之间。之间。 294.3.4.2 控制信道控制信道(CC) 1. 寻呼寻呼

19、 当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道(PC)。 2. 接入接入 当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号， 所以将该信道称为接入信道(AC)。 在控制信道中，不仅传递寻呼和接入信号，还传递大量的其他数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试(重新试呼)等信号。 30课后小结：课后小结：1.移动通信的体制移动通信的体制2.区群的构成和鼓励方式区群的构成和鼓励方式:区群内小区数的计区群内小区数的计算，同频道小区距离的计算算，同频道小区距离的计算3.移动通信的网络结构：组成局部和各局部的移动通信的网络结构：组成局部和各局部的功能功能31授

20、课班级通信技术、无线电0801第8次课授课时间9月17日星期五授课地点知行楼105课题内容：课题内容：课题内容：课题内容：教学目的：教学目的：教学目的：教学目的：教学方法：教学方法：教学方法：教学方法：重重重重 点：点：点：点：难难难难 点：点：点：点：能力培养：能力培养：能力培养：能力培养：课堂类型：课堂类型：课堂类型：课堂类型：教教教教 具：具：具：具：数字信令、信道分配数字信令、信道分配信道配置信道配置新授法、演示法新授法、演示法4.4 信令信令4.5 蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划让学生让学生掌握信令的应用、移动通信系统信道分配掌握信令的应用、移动通信系统信道分配

21、培养学生掌握信令及如何进行信道配置培养学生掌握信令及如何进行信道配置讲授课讲授课多媒体设备多媒体设备32组织教学组织教学复习提问：复习提问：导入新课：导入新课：授授 新新 课：课：5分钟分钟70分钟分钟5分钟分钟1.移动通信的体制移动通信的体制2.区群的构成和鼓励方式区群的构成和鼓励方式:区群内小区数的计算，同频道小区距离的计算区群内小区数的计算，同频道小区距离的计算3.移动通信的网络结构：组成局部和各局部的功能移动通信的网络结构：组成局部和各局部的功能334.4信令信令4.4.1信令的概念信令的概念在移动通信网中，除传输用户信息之外，为使整个网络有序地工作，还必须在正常的通话的前后和过程中传

22、输很多其他的控制信号，如摘机、挂机和忙音等以及移动通信网中所需的信道分配、用户登记和管理、呼叫与应答、越区切换和发射机功率控制等等信号。这些与通信有关的一系列控制信号称为信令。信令是移动通信系统内部实现自动控制的关键。其作用是保证用户信息有效且可靠地进行传输。344.4.2信令分类信令分类信令主要有以下两种分类方式：信令主要有以下两种分类方式：1.按信令功能可分为控制信令、选呼信令、拨号信令三种；2.按信令形式分类，可分为模拟信令和数字信令两大类。351控制信令控制信令 控制信令用来控制基地台与移动台之间信道的连接、断开以及移动台无线信道的转换。此 外，还用来作为监控和状态显示。它包括各种状态

23、监视信号、空闲信号、分配信道、拆线、强插、强拆、限时、位置登记、遥毙、报警信令等。 信令可以利用专用信令信道传输，也可以通过话音信道传输。 362选呼信令选呼信令选呼信令用来控制移动台按自己的身份码接入系统，选呼信令用来控制移动台按自己的身份码接入系统，它包括单呼、组呼、群呼信令等。一个集群通信系统拥它包括单呼、组呼、群呼信令等。一个集群通信系统拥有许多移动用户，为了在众多用户中呼出其中某一用户有许多移动用户，为了在众多用户中呼出其中某一用户而不至造成一呼百应而不至造成一呼百应的状态，给每个移动台规定一个确的状态，给每个移动台规定一个确定的地址码，其他控制台按照地址码选呼，这样就可建定的地址码

24、，其他控制台按照地址码选呼，这样就可建立与立与该移动用户的通信。对选呼信令的要求是，既组成该移动用户的通信。对选呼信令的要求是，既组成简单又能获得尽量多的号码数，同时又要求简单又能获得尽量多的号码数，同时又要求可靠性高，可靠性高，抗干扰性能好。抗干扰性能好。3拨号信令拨号信令拨号信令是移动用户通过基地台呼叫另一移动用户拨号信令是移动用户通过基地台呼叫另一移动用户或市话网用户而使用的信令。因此要求拨号信令与市话或市话网用户而使用的信令。因此要求拨号信令与市话网具有兼容性，并适于在无线信道中传输。网具有兼容性，并适于在无线信道中传输。374.4.3数字信令数字信令数字信令是随着计算机技术的开展而飞

25、速开展起来数字信令是随着计算机技术的开展而飞速开展起来的，数字信令由于传输速度快、组码数的，数字信令由于传输速度快、组码数量大，便于集成量大，便于集成化，可以使设备小型化，近几年在集群通信系统中被广化，可以使设备小型化，近几年在集群通信系统中被广泛应用。泛应用。数字信令大体可分为低速和高速两类。低速数字信数字信令大体可分为低速和高速两类。低速数字信令要进行两次调制，第一次调制在一个令要进行两次调制，第一次调制在一个或几个音频频率或几个音频频率上，在无线信道中仍以模拟方式进行第二次调制。高速上，在无线信道中仍以模拟方式进行第二次调制。高速信令一般是直接调制在信令一般是直接调制在无线信道上，由于速

26、度较高，通无线信道上，由于速度较高，通常采取屡次重发和较复杂的纠错编码方法，以解决传输常采取屡次重发和较复杂的纠错编码方法，以解决传输中出现中出现的过失问题。的过失问题。384.4.3.1数字信令的格式数字信令的格式在传输数字信令时，为了便于收端解码，通常要求数字信令按一定格式编码。常用的数字传令格式有两种，如图2.4(a)、(b)所示。图4-10数字信令的格式39第一种格式，每发送一组地址或数据信息时都要发送同步码和纠错码。第二种格式每发送一次同步码和纠错码时，可以发送几组信息码。位同步码位同步码(P)：又叫码头、前置码或同步码。它是将收发两端的时钟对齐，以便给出每个码元的判决时刻。字同步码

27、字同步码(SW)：又叫帧同步码。它表示信息的开始，相当于时分多路通信中的帧同步。常选用相关性好的不归零巴克码来做字同步码。信息码信息码(A和和D)：传输数字信令的具体内容包括地址码和控制、寻呼、分配信道、拔号等数据信息，它是数字信令的核心。纠错码：纠错码：又称监督码，是为了防止信令在传输中出错而加的冗余码。一般情况采用BCH码，它不仅可以发现错误，还可以实现前向纠错。404.4.3.2数字信令的传输数字信令的传输基带数字信令是二进制的数据流，只有通过调制才基带数字信令是二进制的数据流，只有通过调制才能发射出去。考虑到与现有模拟系统的能发射出去。考虑到与现有模拟系统的兼容性，数字兼容性，数字信令

28、要适应信令要适应25kHz的信道间隔要求，能够在的信道间隔要求，能够在16kHz带宽带宽的信道内可靠传输，用于数字信令的调制方式有的信道内可靠传输，用于数字信令的调制方式有ASK、FSK、PSK三大类。三大类。ASK体制抗干扰和抗衰落性能体制抗干扰和抗衰落性能差，在移动通信中根本不予以采用。差，在移动通信中根本不予以采用。FSK和和PSK方式方式具有较好的适应性。具有较好的适应性。在选择调度方式时，主要从信令速率、调制带宽和抗在选择调度方式时，主要从信令速率、调制带宽和抗干扰能力干扰能力(即误码率即误码率)上来考虑。通常使用的调制方法有上来考虑。通常使用的调制方法有两种：一种是基带调制，它适用

29、于高速率；另一种是两种：一种是基带调制，它适用于高速率；另一种是副载波二次调制，造用于较低速率。副载波二次调制，造用于较低速率。414.4.3.3过失控制编码过失控制编码数字信号或信令在传输过程中，由于受到噪声和干扰数字信号或信令在传输过程中，由于受到噪声和干扰的影响，信号码元波形变坏，传输到接收端后可能发生的影响，信号码元波形变坏，传输到接收端后可能发生错误判决，即把错误判决，即把“0误判为误判为“1，或把，或把“1误判成误判成“0。有时由于突发的脉冲干扰，错码会成串出现。为此，在有时由于突发的脉冲干扰，错码会成串出现。为此，在传送数字信号时，往往要进行各种编码。通常把在信息传送数字信号时，

30、往往要进行各种编码。通常把在信息码元序列中，参加监督码元的方法称为过失控制编码。码元序列中，参加监督码元的方法称为过失控制编码。424.4.4七号信令七号信令7号信令：又称为公共信道信令。即以时分方式在一号信令：又称为公共信道信令。即以时分方式在一条高速数据链路上传送一群话路信令的信令方式，通常条高速数据链路上传送一群话路信令的信令方式，通常用于局间。在我国使用的用于局间。在我国使用的7号信令系统称为中国号信令系统称为中国7号信令号信令系统。系统。SS7网是一个带外数据通信网，它叠加在运营者网是一个带外数据通信网，它叠加在运营者的交换网之上，是支撑网的重要组成局部。在固定的交换网之上，是支撑网

31、的重要组成局部。在固定网网或或ISDN网局间，完本钱地、长途和国际的自动、半自动网局间，完本钱地、长途和国际的自动、半自动接续；在移动网内的交换局间提供本地、长途和国际接续；在移动网内的交换局间提供本地、长途和国际呼叫业务，以及相关的移动业务，如短信等业务；为固呼叫业务，以及相关的移动业务，如短信等业务；为固定网和移动网提供智能网业务和其他增值业务；提供对定网和移动网提供智能网业务和其他增值业务；提供对运行管理和维护信息的传递和采集。运行管理和维护信息的传递和采集。431、根本特点、根本特点1，最适合由数字程控交换机和数字传输设备所组成的综合，最适合由数字程控交换机和数字传输设备所组成的综合数

32、字网。数字网。2，能满足现在和将来传送呼叫控制、遥控、维护管理信令，能满足现在和将来传送呼叫控制、遥控、维护管理信令及处理机之间事务处理信息的要求。及处理机之间事务处理信息的要求。3，信令传送相当可靠。，信令传送相当可靠。442应用类别应用类别号信令能满足多种通信业务的要求，当前应用的主要有：号信令能满足多种通信业务的要求，当前应用的主要有：1，局与局之间的，局与局之间的网通信。网通信。2，局与局之间的数据网通信。，局与局之间的数据网通信。3，局与局之间综合业务数字网。，局与局之间综合业务数字网。(例如：例如：ISDNPRI)4，可以传送移动通信网中的各种信息。，可以传送移动通信网中的各种信息

33、。5，支持各种类型的智能业务。，支持各种类型的智能业务。6，局端到用户端之间的，局端到用户端之间的网以及数据网的通信。网以及数据网的通信。454.5 蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划 4.5.1 等频距分配法等频距分配法 在蜂窝移动通信网络中，同信道干扰问题已在分群时考虑， 保证有足够的防护比，而邻道干扰的问题那么在信道分配时应加以考虑。 等频距分配法按频率等间隔分配信道，这样可以有效地防止邻道干扰。假设需要M个信道，将其分为N个信道组，那么每个信道组中有M/N个信道，而N个信道组的信道序列可以确定如下： K+jN K=1，2，3， ， N； J=0， 1， 2， ， (M

34、/N)-1式中， K为信道组的序列号，最大为K=N，j为信道序号的取值。 46 我国GSM网和TACS网均采用了这种方法。如果基站采用了无方向性鼓励时，通常以12个无线小区基地区作为一个簇cluster， 其信道组配置如图2-5所示。按K+jN的规律，可以确定各信道组的信道序列如下：第一信道组， K=1， j=012， 故有1，13，25， 第二信道组， K=2， j=012， 故有2，14，26， 第三信道组， K=3， j=012，故有3，15，27， 第四信道组， K=4， j=012， 故有4， 16， 28， 47第五信道组， K=5， j=012， 故有 (5，17， 29， )第

35、六信道组， K=6， j=012， 故有6，18，30， 第七信道组， K=7， j=012， 故有7，19，31， 第八信道组， K=8， j=012， 故有(8，20，32， )第九信道组， K=9， j=012， 故有(9，21，33， )第十信道组， K=10， j=012， 故有(10，22，34， )第十一信道组，K=11， j=012， 故有(11，23，35， )第十二信道组， K=12， j=012， 故有(12，24，36， )这样同一信道内的最小间隔为12， 保证了对邻道干扰的抑制。 48图4-11 12个无线小区为一个簇的信道组配置 49图4-12 4个基站24个扇形无

36、线小区为一个簇的信道组配置 50由图可见，它采用4个基站、6个顶点为60的扇形定向天线，那么每个基站应有6组信道，每个簇有24个信道组，共96个频点，其信道分配为：BS1选用的六个信道组为1，25，49，73；5，29，53，77；(21，45，69，93)；BS2选用的六个信道组为2，26，50，74；6，30，54，78；(22，46，70，94)；BS3选用的六个信道组为3，27，51，75；7，31，55，79；(23，47，71，95)；BS4选用的六个信道组为4，28，52，76；8，32，56，80；(24，48，72，96)。 51图4-13 7个基站、21个扇形无线小区为一个

37、簇的信道组配置 524.5.2 信道分配策略信道分配策略 信道分配策略可分为两类：固定的信道分配策略和动态的信道分配策略。在固定的信道分配策略中，每个小区分配给一组预先确定好的话音信道。前面介绍的等频距分配法采用将某一组信道固定分配给某一基站，即基站的频点是固定不变的，就属固定信道分配法。它具有控制方便，投资少的特点。但信道的利用率较低。在各个覆盖区话务量不均匀的情况下，当一个基站的信道全忙时，邻近的信道即使空闲也不能使用。 53为了进一步提高频谱的利用率，使信道的配置方法能够随移动通信网的地理分布及业务量大小的变化而变化，目前在移动通信系统中采用了一种动态信道分配方法。它不是将信道固定地分配

38、给某个基站，而是实现信道动态分配，其频谱的利用率大约可提高20%。动态信道分配需要智能控制，以便于及时收集和处理大量的数据，并实时给出结果并进行控制。动态信道分配可以做到按业务量的大小，合理地在不同基站之间按需分配信道，防止了小区忙闲不均的情况。其比较突出的缺点是会在此时造成的干扰同频干扰和邻道干扰比较严重，必须要有一个既可充分利用无线频谱以增加用户容量而又能减少干扰的综合考虑方案。为此，人们提出许多不同的信道分配策略。 54表表4-1 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率 系统或使用部门上行频率/MHz下行频率/MHz中国联通中国联通CDM

39、A825835870880中国移动中国移动GSM室内分布系统室内分布系统885890930935中国移动中国移动GSM900890909935954中国联通中国联通GSM900909915954960中国移动中国移动DCS18001710172018051815中国联通中国联通DCS1800174517551840185055课后小结：课后小结：1.信令的分类：按功能分成控制信令、选呼信令、和信令的分类：按功能分成控制信令、选呼信令、和拨号信令，按形式分为模拟信令和数字信令。拨号信令，按形式分为模拟信令和数字信令。2.信道分配：在一个区群内，按照信道分配：在一个区群内，按照N=K+jM进行分配

40、信进行分配信道，才能防止邻道干扰。道，才能防止邻道干扰。56授课班级通信技术、无线电0801第9次课授课时间9月21日星期三授课地点知行楼105课题内容：课题内容：课题内容：课题内容：教学目的：教学目的：教学目的：教学目的：教学方法：教学方法：教学方法：教学方法：重重重重 点：点：点：点：难难难难 点：点：点：点：能力培养：能力培养：能力培养：能力培养：课堂类型：课堂类型：课堂类型：课堂类型：教教教教 具：具：具：具：话务量、呼损率及信道容纳用户量的计算话务量、呼损率及信道容纳用户量的计算同一信道中能容纳用户量的计算同一信道中能容纳用户量的计算新授法、演示法新授法、演示法第四章第四章 移动通信

41、网组网技术移动通信网组网技术4.6 信道共用技术信道共用技术让学生让学生掌握移话务量、呼损率的计算及一个信道能容掌握移话务量、呼损率的计算及一个信道能容纳的用户数的计算纳的用户数的计算培养学生掌握信道公用技术中的各种计算方法培养学生掌握信道公用技术中的各种计算方法讲授课、演示课讲授课、演示课多媒体设备多媒体设备57组织教学组织教学复习提问：复习提问：导入新课：导入新课：授授 新新 课：课：5分钟分钟70分钟分钟5分钟分钟1.信令的两种分类方式及信令的功能信令的两种分类方式及信令的功能2.2.信道分配：如何进行信道分配，才能防止邻道干扰。信道分配：如何进行信道分配，才能防止邻道干扰。584.6

42、多信道共用技术多信道共用技术 4.6.1 话务量与呼损话务量与呼损 1. 呼叫话务量呼叫话务量 话话务务量量是是度度量量通通信信系系统统业业务务量量或或繁繁忙忙程程度度的的指指标标。所所谓谓呼呼叫叫话话务务量量A，是是指指单单位位时时间间内内1小小时时进进行行的的平平均均 交交换换量量。 它可用下面公式来表示：它可用下面公式来表示： 59式中： C每小时平均呼叫次数包括呼叫成功和呼叫失败的次数； t0每次呼叫平均占用信道的时间包括接续时间和通话时间。 如果t0以小时为单位，那么话务量A的单位是厄兰(Erlang，占线小时，简称Erl)。如果在一个小时内不断地占用一个信道，那么其呼叫话务量为1

43、Erl。 它是一个信道具有的最大话务量。 例如，设在100个信道上，平均每小时有2100次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，那么这些信道上的呼叫话务量： 60 2. 呼损率呼损率 当当多多个个用用户户共共用用时时，通通常常总总是是用用户户数数大大于于信信道道数数。因因此此，会会出出现现许许多多用用户户同同时时要要求求通通话话而而信信道道数数不不能能满满足足要要求求的的情情况况。这这时时只只能能先先让让一一局局部部用用户户通通话话， 而而让让另另一一局局部部用用户户等等待待，直直到到有有空空闲闲信信道道时时再再通通话话。这这后后一一局局部部用用户户虽虽然然发发出出呼呼叫叫， 但但因因无无信信道道而

44、而不不能能通通话话称称做做呼呼叫叫失失败败。在在一一个个通通信信系系统统中中，造造成成呼呼叫叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率B。 设设A为呼叫成功而接通为呼叫成功而接通 的话务量，简称为完成话务量；的话务量，简称为完成话务量； C为为总总呼呼叫叫的的次次数数；C0为为一一小小时时内内呼呼叫叫成成功功而而通通话话的的次次数数; t 为每次通话的平均占用信道时间，为每次通话的平均占用信道时间， 那么那么 61完成话务量A为 呼损率B为 式中，A-A为损失话务量。 所以呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。 62 显然，呼损率B愈小，

45、成功呼叫的概率越大，用户就越满意。因此，呼损率也称为系统的效劳等级GOSthe Grade Of Service。例如，某系统的呼损率为10%，即说明该系统内的用户每呼叫100次，其中有10次因信道被占用而打不通 ， 其余90次那么能找到空闲信道而实现通话。但是，对于一个通信网来说，要想使呼损减少，只有让呼叫流入的话务量减少，即容纳的用户数少一些，这是不希望的。可见呼损率和话务量是一对矛盾，即效劳等级和信道利用率是矛盾的。 63 如果呼叫有以下性质： (1) 每次呼叫相互独立， 互不相关呼叫具有随机性； (2) 每次呼叫在时间上都有相同的概率； 并假定移动 通信效劳系统的信道数为n；那么呼损率

46、B可计算如下： 64表表4-2 Erl损失概率表损失概率表 65表表4-3 Erl损失概率表损失概率表 66表表4-4 Erl损失概率表损失概率表 67表表4-5 Erl损失概率表损失概率表 683. 繁忙小时集中度繁忙小时集中度(K) 繁忙小时集中度繁忙小时集中度K一般为一般为8%14%。 69 4. 每个用户忙时话务量每个用户忙时话务量Aa 假假设设每每一一用用户户每每天天平平均均呼呼叫叫次次数数为为C，每每次次呼呼叫叫平平均均占占用用信信道道的的时时间间为为T单单位位为为秒秒，忙忙时时集集中中率率为为K，那那么么每每个个用用户户忙忙时话务量为时话务量为 可可以以看看出出，Aa为为最最忙忙

47、时时间间的的那那个个小小时时的的话话务务量量，它它是是统统计计平平均均值值。例例如如，每每天天平平均均呼呼叫叫3次次，每每次次的的呼呼叫叫平平均均占占用用时时间间为为120秒秒， 忙忙时时集集中中度度为为10%(K=0.1)，那那么么每每个个用用户户忙忙时时话话务务量量为为0.01 Erl/用户。用户。 70一些移动 通信网的统计数值说明，对于公用移动通信网， 每个用户忙时话务量可按0.01 Erl计算；对于专用移动通信网， 由于业务的不同，每个用户忙时话务量也不一样。一般可按0.06 Erl计算。 715信道利用率信道利用率每个波道平均完成的话务量。每个波道平均完成的话务量。假设一个信道在全

48、部时间内都被利用，没有空闲，那假设一个信道在全部时间内都被利用，没有空闲，那么该信道一小时的话务量，这是一个新的最大的能力。么该信道一小时的话务量，这是一个新的最大的能力。信道利用率信道利用率=每小时平均传输的爱尔兰数每小时平均传输的爱尔兰数/信道数信道数X100%724.6.2 每个信道能容纳的用户数每个信道能容纳的用户数 当每个用户忙时的话务量确定后， 每个信道所能容纳的用户数m可由下式决定： 每个信道的m与在一定呼损条件下的信道平均话务量成正比，而与每个用户忙时话务量成反比。 例1，某移动通信系统一个无线小区有 8 个信道(1 个控制信道， 7个话音信道)，每天每个用户平均呼叫10次，每

49、次占用信道平均时间为80秒，呼损率要求10%，忙时集中率为。 问该无线小区能容纳多少用户？ 2-773 (1) 根据呼损的要求及信道数(n=7)，求总话务量A： 可以利用公式，也可查表。求得A=4.666 Erl。 (2) 求每个用户的忙时话务量Aa： (3) 求每个信道能容纳的用户数m： (4) 系统所容纳的用户数： 74例2，某一移动通信系统中，平均每天有1000次，平均每次通话时间为3分钟，忙时集中率为30%，现要求在忙时提供的效劳等级为，问应该设多少信道。75解：解：全系统每天话务量为全系统每天话务量为50erl，集中在满是，集中在满是的话务量为的话务量为15erl，因要求，故从爱尔兰

50、表上，因要求，故从爱尔兰表上查出，当查出，当C=18时，可得时，可得Aa的业务量效劳，的业务量效劳，故需要故需要18个信道，个信道，18个信道时时，可提供，个信道时时，可提供，因此，实际完成的话务量为：因此，实际完成的话务量为：a=1-Bxa=15.48x0.9=13.99erl所以平均每信道利用率为：所以平均每信道利用率为：76课后小结：课后小结：1.话务量、呼损率的概念及计算公式话务量、呼损率的概念及计算公式2.系统单个信道能容纳的平均用户数系统单个信道能容纳的平均用户数77授课班级通信技术、无线电0801第10次课授课时间9月26日星期三授课地点知行楼105课题内容：课题内容：课题内容：

51、课题内容：教学目的：教学目的：教学目的：教学目的：教学方法：教学方法：教学方法：教学方法：重重重重 点：点：点：点：难难难难 点：点：点：点：能力培养：能力培养：能力培养：能力培养：课堂类型：课堂类型：课堂类型：课堂类型：教教教教 具：具：具：具：呼叫过程和信道的四种自动选择方式呼叫过程和信道的四种自动选择方式对呼叫过程的理解对呼叫过程的理解新授法、演示法新授法、演示法第四章第四章 移动通信网组网技术移动通信网组网技术4.7 移动通信的交换技术移动通信的交换技术 4.8 信道自动选择方式信道自动选择方式让学生让学生掌握计算移动通信系统中的呼叫过程以及了解掌握计算移动通信系统中的呼叫过程以及了解

52、信道的自动选择方式信道的自动选择方式培养学生掌握移动通信中的呼叫过程及如何选择信道培养学生掌握移动通信中的呼叫过程及如何选择信道讲授课、演示课讲授课、演示课多媒体设备多媒体设备78组织教学组织教学复习提问：复习提问：导入新课：导入新课：授授 新新 课：课：5分钟分钟70分钟分钟5分钟分钟1.话务量、呼损率的概念及计算公式话务量、呼损率的概念及计算公式2.系统单个信道能容纳的平均用户数系统单个信道能容纳的平均用户数794.7 移动通信的交换技术移动通信的交换技术 4.7.1 无线信道上的通话监视无线信道上的通话监视 信杂比信杂比SATSAT信信杂杂比比是是指指当当基基站站开开始始工工作作时时，由

53、由话话音音信信道道单单元元连连续续发发送送的的检检测测音音SATSAT，经经移移动动台台接接收收并并环环回回到到基基站站后后，与无线信道上的杂音的比照。与无线信道上的杂音的比照。在在与与MSCMSC初初始始化化规规定定的的门门限限值值( (见见图图4-14)4-14)比比较较后后，话话音音信信道道控控制制单单元元判判断断传传输输质质量量是是否否可可以以接接受受。如如果果信信杂杂比比低低于于要要求求越越区区频频道道转转换换的的信信杂杂比比门门限限值值SNHSNH，就就发发出出越越区区切切换换请请求求。有有时时由由于于某某些些原原因因，没没有有执执行行越越区区切切换换，通通话话质质量量将将持持续续

54、恶恶化化，结结果果迟迟早早会会到到达达呼呼叫叫释释放放门门限限值值SNRSNR，呼呼叫叫就就被被释释放。放。 80图4-14 储存在话音信道控制单元中 的信杂比门限值 812.2.射频射频(RF)(RF)信号强度信号强度每每个个话话音音信信道道接接收收机机连连续续地地对对它它自自己己的的无无线线频频率率进进行行信信号号强强度度测测试试。控控制制单单元元还还将将测测量量结结果果和和图图4-154-15中中所所示示的的信信号号强度门限值进行比较。强度门限值进行比较。为为了了防防止止产产生生邻邻道道干干扰扰，通通常常不不希希望望移移动动台台输输出出功功率率过过高高，如如果果信信号号强强度度测测量量的

55、的结结果果高高于于请请求求降降低低功功率率的的信信号号强强度度值值SSDSSD时时，BSBS的的控控制制单单元元就就自自动动命命令令移移动动台台由由话话音音信信道道单单元元命命令令降降低低它它的的功功率率。如如果果信信号号强强度度低低于于请请求求提提高高功功率率的的信信号号强强度度值值SSISSI时时，BSBS的的控控制制单单元元就就发发出出增增加加功功率率命命令令。当当移移动动台台输输出出功功率率已已到到达达最最高高，测测量量结结果果仍仍低低于于SSHSSH时时，BSBS的的控控制制单单元元就就向向MSCMSC发发出出越越区区切切换换请请求求，其其过过程程将将在在后后面面表表达达。阻阻塞塞的

56、的信号强度值信号强度值SSBSSB只在话音信道空闲时当前没有通话使用。只在话音信道空闲时当前没有通话使用。 82图4-15 储存在话音信道控制单元中 83位置登记与一齐呼叫位置登记与一齐呼叫在在蜂蜂窝窝移移动动通通信信系系统统中中，要要寻寻呼呼某某个个移移动动台台，如如果果事事先先不不知知道道它它所所处处的的小小区区位位置置，就就得得对对所所有有的的小小区区依依次次进进行行寻寻呼呼，或或对对所所有有区区域域进进行行一一齐齐呼呼叫叫，这这样样就就有有可可能能使使得得呼呼叫叫接接续续时时间间比比通通话话时时间间还长，时间效率和线路利用率都极低。还长，时间效率和线路利用率都极低。为为此此，通通常常以

57、以一一个个MSCMSC效效劳劳小小区区为为位位置置区区，假假设设干干个个MSCMSC分分为为假假设设干干个个位位置置区区，如如图图4-164-16所所示示。或或者者在在一一个个MSCMSC效效劳劳区区，人人为为地地把把它它所所管管辖辖的的无无线线小区划分为假设干个位置区，如图小区划分为假设干个位置区，如图4-174-17所示。所示。 84图4-16 一种位置登记示意图 85图4-17 另一种位置登记示意图 86 现举例说明位置登记的过程，如图4-16所示。假定MS在BSB4小区，这时的位置登记过程如下； (1) MS通过BSB4向MSCB报告即进行位置登记。 (2) 被访MSCB根据MS的原籍

58、区号及用户识别码等， 通过数据线， 找到原籍MSCA的原籍位置存放器进行咨询，查出该用户识别码， 并把给MS的新区位置号存入原籍位置存放器在原籍MSCA中。 (3) 与此同时，位置信息也在被访问MSCB的被访问位置存放器中存入，以备MS被呼时使用。 (4) 由于移动台中有动态存储器，可存储新接收的区域号AID，即使移动台在一段时间内关机不得超过24个小时， 存储器也不会失去记忆：一旦移动台开机时，将立即进行区域位置登记。 87 有时在一个MSC系统中，当移动台到达一定数量时，大约为40 000到50 000数量级时，为便于寻呼某一移动台，人为地把MSC所管辖的无线小区划分为假设干位置区域，如图

59、4-17所示。在跨越位置区域时，也要重新进行位置登记，以便在寻呼MS时好查找。例如，MS由BSA6小区向BSA1小区行进时的位置登记过程如下： (1) MS通过BSA1向原籍MSCA报告即进行位置登记。 (2) 原籍MSCA中的原籍位置存放器存入变更后的新区域号， 以备市话用户寻呼时，能在位置区内一齐呼叫。 (3) 使MS的动态存储器中区域号变为新号。 884.7.3 4.7.3 呼叫过程呼叫过程市市话话用用户户先先拨拨被被叫叫移移动动台台号号码码，信信令令进进入入MSCMSC在在原原籍籍用用户户位位置置存存放放器器HLRHLR进进行行鉴鉴权权，如如鉴鉴权权成成功功，MSCMSC通通过过数数据

60、据信信道道将将寻寻呼呼信信号号送送至至该该用用户户所所在在位位置置登登记记区区。由由该该位位置置区区内内所所有有BSBS通通过过寻寻呼呼信信道道，向向MSMS一一起起呼呼叫叫移移动动台台识识别别码码，移移动动用用户户被被呼呼过程示意图如图过程示意图如图4-184-18所示。所示。 89图4-18 移动用户被呼过程示意图 90平时移动台停靠在信号最强的控制信道上收听。当发起呼叫时，先拨被叫用户号码，然后按发送摘机键。在控制信道中发出移动台系列号、识别码及被叫用户号码等，移动用户主呼过程示意图如图4-19所示。 91图4-19 移动用户主呼过程示意图923.呼叫释放通话完毕，MS挂机后的控制过程称

61、为呼叫释放。MS挂机可通过按压挂机键或合上 翻盖完成，移动用户呼叫释放过程示意图如图4-20所示。 93图4-20移动用户呼叫释放过程示意图 944.7.4 定位和越区切换定位和越区切换 1. 定位定位 在模拟蜂窝系统中，对移动台的信号能量检测是由BS完成，由MSC来管理的。通常每个BS都装有信号强度接收机SSR监视其系统内所有的反向话音信道的信道能量，以确定在相邻无线小区内有切换可能的移动台的位置。因此，SSR也称为定位单元。SSR由接收机和控制单元组成，其设计和信道单元相同，只是只有接收机单元，其结构如图4-21所示。 95图4-21 信号强度接收机 962. 越区切换和越局切换越区切换和

62、越局切换1) 越区切换 为保证通话的连续性，当正在通话的移动台进入相邻的无线小区时，话音信道必须能够自动切换到相邻小区的基站的新信道上，此时无线通信的频率发生了改变，越区信道切换过程示意图如图4-22所示。 97图4-22 越区信道切换过程示意图 982) 越局切换 图4-23 越局信道切换过程示意图 994.8 信道自动选择方式信道自动选择方式 专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫，该专用呼叫信道有两个作用：一是处理呼叫，可分成下行信道(BSMS)和上行信道(MSBS)，该下行信道又称寻呼信 道 (PageChannel)， 该 上 行 信 道 又 称

63、 接 入 信 道(AccessChannel)；二是指配话音信道。 1004.8.2 循环定位方式循环定位方式 没有专用的呼叫信道，由BS临时指定一个信道做呼叫信道，并在该临时呼叫信道上发空闲信号。平时所有为通话的移动台都自动对全部信道进行扫描搜索，一旦在那个信道上收到空闲信号，就停留在该信道上。因此在平时，所有移动台都集中守候在临时呼叫信道上，当某个用户叫通后，就在此信道上通话。此时，基站要另选一个空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，于是所有未通话的移动台接收机都自动转到新的临时呼叫信道上守候(定位)。 1014.8.3 循环不定位方式循环不定位方式 循环不定位方式中的基站在所有不通话的空闲

64、信道上都发出空闲信号，网内移动台自动扫描空闲信道，并随机地停靠在就近的空闲信道上(不定位)。 防止了像循环定位方式那样，所有不通话的移动台都在一个临时呼叫信道主叫抢占情况。 当基站呼叫移动台时，必须选择一个空闲信道先发出时间足够长的召集信号(其他空闲信道停发空闲信号)， 而后再发出选呼信号。 网内移动台由于收不到空闲信号重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就停在该信道上等候被呼。一旦发现自己未被呼中， 重新处于不停的信道扫描状态。 1024.8.4 循环分散定位方式循环分散定位方式 为为克克服服循循环环不不定定位位方方式式时时移移动动台台被被呼呼的的接接续续时时间间比比较较长长的的缺缺点点，人人

65、们们提提出出一一种种循循环环分分散散定定位位方方式式。在在循循环环分分散散定定位位方方式式中中，基基站站在在全全部部不不通通话话的的空空闲闲信信道道上上都都发发空空闲闲信信号号，网网内内移移动动台台分分散散停停靠靠在在各各个个空空闲闲信信道道上上。移移动动台台主主呼呼是是在在各各自自停停靠靠的的空空闲闲信信道道上上进进行行的的，保保存存了了循循环环不不定定位位方方式式的的优优点点。基基站站呼呼叫叫移移动动台台时时， 其其呼呼叫叫信信号号在在所所有有的的空空闲闲信信道道上上发发出出，并并等等待待应应答答信信号。从而提高了接续的速度。号。从而提高了接续的速度。 这这种种方方式式接接续续快快,效效率率高高,同同抢抢概概率率小小。但但当当基基站站呼呼叫叫移移动动台台时时，这这种种方方式式必必须须在在所所有有空空闲闲信信道道上上同同时时发发出出选选呼呼信信号号，因因而而互调干扰比较严重。互调干扰比较严重。 这种方式同样只适合小容量系统。这种方式同样只适合小容量系统。 103课后小结：课后小结：1.无线信道上的通话监视：无线信道上的通话监视：SAT检测比和检测比和RF强度比强度比2.移动台主动呼叫和被呼叫过程移动台主动呼叫和被呼叫过程3.越区切换越区切换4.信道自动选择方式信道自动选择方式104