移动通信移动通信网.pptx
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1、移动通信系统移动通信系统第第2 2章章 移动通信网移动通信网易宏杰易宏杰青岛理工大学通信与电子工程学院青岛理工大学通信与电子工程学院内容移动通信体制移动通信的信道结构移动通信的信道结构移动通信的频率配置移动通信环境下的干扰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多信道共用技术多信道共用技术移动通信的交换技术移动通信的交换技术信道自动选择方式公网 vs 专网共网直接面向社会公众提供移动通信业务与PSTN密切合作专网不对公众开放,不进入电话网包括工业企业的无线调度公安指挥交通管理海关缉私医疗救护移动通信体制可分为两类大区制小区制(蜂窝系统)大区制一个服务区域内只有一个或几个基站基站负责
2、移动通信的联络和控制天线高(30m)、功率大(200W)覆盖半径约为3050km两个方向通信不一致分集接收站服务区内所有频道的频率都不能重复频率利用率低;通信容量受限大区制移动通信示意图小区制(蜂窝系统)服务区域划分为若干无线小区(cell)每小区设置一个基站(520W)在MSC的统一控制下,实现小区之间转接蜂窝的分类宏小区:2km20km(目前一般为15km)微小区:400m2km微微小区(皮小区):400m分层蜂窝(由多种蜂窝组成)多维小区小区制(蜂窝)移动通信网小区制的优点和问题优点有效解决了频道数量有限和用户增多的矛盾频率利用率高相互间干扰小(功率降低)组网灵活:可根据实际用户数灵活确
3、定用户终端小巧、好点少、辐射小需解决的问题(蜂窝不宜过小)移动管理功能位置登记、漫游、越区切换容易掉话基站数量增加、建网成本提高蜂窝的基本形状基站覆盖区大致是一个圆基站采用全向天线时可用圆的内接正多边形来近似正六边形中心间隔和覆盖面积最大重叠区域宽度和重叠区域面积最小同样大小的服务区所需小区最小所需频率组最少基站间同频干扰最小蜂窝区域覆盖方法比较增大蜂窝系统容量的方法小区分裂将拥塞小区分成更小的小区每小区有自己的基站并相应降低天线高度和减小发射机功率小区扇形化(方向性天线)依靠基站方向性天线减少同频干扰以提高系统容量通常分成3个120度的扇区或是6个60度的扇区覆盖区域逼近通过合理的布设基站来
4、增加覆盖面积,相应地增加系统容量按小区半径的一半进行小区分割示意图按小区半径的一半进行小区分割示意图容量增长近4倍用户密度不等小区和扇区化微小区的概念基本概念基本概念多个区域站点与一个基站相连,共享无线设备多个区域站点与一个基站相连,共享无线设备多个微小区和一个基站组成一个小区多个微小区和一个基站组成一个小区移动台在小区内变换微小区时,使用同样的信道,不移动台在小区内变换微小区时,使用同样的信道,不需要需要MSCMSC进行切换进行切换移动台在小区内始终由信号最强的微小区服务移动台在小区内始终由信号最强的微小区服务小区内信道根据时间和空间在多个微小区之间分配,小区内信道根据时间和空间在多个微小区
5、之间分配,也可以进行同频复用也可以进行同频复用微小区的技术的优点微小区的技术的优点小区可保证覆盖半径,又可减小蜂窝系统的同频干扰小区可保证覆盖半径,又可减小蜂窝系统的同频干扰一个大的中心基站已由多个在小区边缘的小功率发射一个大的中心基站已由多个在小区边缘的小功率发射机(微小区发射机)来代替机(微小区发射机)来代替微小区的使用不会使系统的中继效率下降微小区的使用不会使系统的中继效率下降移动通信的信道结构信道通信网中传递信息的通道移动通信网中包括无线信道业务信道(TC)话音信道(VC)控制信道(CC)有线信道话音信道MSC控制和管理VC的占用和空闲状态空闲忙阻塞话音信道还传递其它信息检测音(SAT
6、)数据信号音(ST)检测音(SAT)在话音传输期间连续发送的带外单音在话音传输期间连续发送的带外单音话音频带为话音频带为300300 3400Hz3400Hz带外单音为带外单音为5970Hz5970Hz、6000Hz6000Hz或或6030Hz6030Hz反映话音信道的传输质量反映话音信道的传输质量SATSAT由由BSBS的话音信道单元发出,经移动的话音信道单元发出,经移动台台MSMS环回环回BSMSSAT话音信道话音信道SATSAT数据与信号音(ST)数据数据如越区切换时通话暂时中断,可利用这段如越区切换时通话暂时中断,可利用这段时间在话音信道中,以数据形式传递必要的时间在话音信道中,以数据
7、形式传递必要的指令或交换数据指令或交换数据信号音信号音(ST)(ST)信号音为线路信号信号音为线路信号由移动台发出的单向信号由移动台发出的单向信号带内信号,一般在带内信号,一般在0 0 300Hz300Hz之间之间BSMSST表示振铃成功或表示振铃成功或切换认可切换认可控制信道一个小区通常只有一个控制信道顶点激励基站应配备三套控制信道单元覆盖三个扇区小区寻呼信道(下行)移动台被呼,发呼叫移动台信号接入信道(上行)移动台主呼,发主呼信号还传递大量其它数据报文、指定通话信道、重试等信号移动通信网的频率配置移动通信网的频率配置系统或使用部门系统或使用部门 上行频率上行频率(MHz)(MHz)下行频率
8、下行频率(MHz)(MHz)中国联通中国联通CDMACDMA825825835835870870880880中国移动中国移动GSMGSM室室内分布系统内分布系统885885890890930930935935中国移动中国移动GSM900GSM900890890909909935935954954中国联通中国联通GSM900GSM900909909915915954954960960中国移动中国移动DCS1800DCS1800 17101720171017201805181518051815中国联通中国联通DCS1800DCS1800 174517551745175518401850184018
9、50蜂窝移动通信系统的收发频差蜂窝移动通信系统的收发频差系统频率(系统频率(MHzMHz)收发频差(收发频差(MHzMHz)90090045451800180095951501505.75.74504501010带宽载波频点间隔(信道间隔)频点数保护频点每信道时隙数收发频差移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰移动通信无线网设计两大难题移动通信无线网设计两大难题无线覆盖区无线覆盖区无线电干扰无线电干扰微蜂窝结构无线网无线电干扰更难解决微蜂窝结构无线网无线电干扰更难解决移动通信网内无线电干扰一般包括移动通信网内无线电干扰一般包括1.1.同频道干扰同频道干扰2.2.邻频道干扰邻频道干扰3.3.互
10、调干扰互调干扰4.4.阻塞干扰阻塞干扰5.5.近端对远端的干扰近端对远端的干扰同频道干扰同频道干扰同频道干扰同频道干扰在收信机通带内、与有用信号频率相同在收信机通带内、与有用信号频率相同/近的干扰近的干扰设台组网中防止同频道干扰的设台组网中防止同频道干扰的基本措施基本措施基站站址布局(即保持同频复用距离)基站站址布局(即保持同频复用距离)合理的覆盖区设计及频道配置合理的覆盖区设计及频道配置同频道干扰保护比指标同频道干扰保护比指标接收机输出达到规定质量,在接收机输入端测得有接收机输出达到规定质量,在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值
11、指标规定如下指标规定如下静态同频道干扰保护比静态同频道干扰保护比同频道干扰概率同频道干扰概率考虑衰落影响、干扰概率及静态射频保护比后的同频道干考虑衰落影响、干扰概率及静态射频保护比后的同频道干扰保护比(查表)扰保护比(查表)同频道复用保护距离系数同频道复用保护距离系数D/RD/R使同频小区保持必要的距离蜂窝网中保证同频道干扰保护比的主要办法全向基站中同频复用保护距离系数的定义图为满足干扰概率10%的P+Zp值所需系数为:邻频道干扰邻频道干扰邻频道干扰邻频道干扰工作在工作在k k频道的接收机受到频道的接收机受到k1k1频道的信号频道的信号的干扰的干扰解决邻频道干扰的措施解决邻频道干扰的措施 减小
12、发射机带外辐射:降低落入邻频的减小发射机带外辐射:降低落入邻频的干扰功率干扰功率 提高接收机邻频道选择性提高接收机邻频道选择性 网络设计中避免相邻频道在同一网络设计中避免相邻频道在同一/相邻相邻小区使用小区使用互调干扰互调干扰产生互调干扰的产生互调干扰的基本条件基本条件几个干扰信号(几个干扰信号(A A、B B、C C)与受干扰信)与受干扰信号的频率(号的频率(S S)之间满足)之间满足2 2 A A B B=S S或或 A A+B B C C=S S条件条件干扰信号的幅度足够大干扰信号的幅度足够大干扰站和受干扰的接收机都同时工作干扰站和受干扰的接收机都同时工作分为两类分为两类发射机互调干扰发
13、射机互调干扰接收机互调干扰接收机互调干扰(1 1)蜂窝移动通信网)蜂窝移动通信网由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器只有采用互调最小的等间隔频道配置方式只有采用互调最小的等间隔频道配置方式并依靠设备优良的互调抑制指标来解决互调干扰并依靠设备优良的互调抑制指标来解决互调干扰(2 2)专用的小容量移动通信网)专用的小容量移动通信网采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法设台组网中对抗互调干扰的措施设台组网中对抗互调干扰的措施阻塞干扰阻塞干扰 阻塞干扰阻塞干扰外界存在一个远离接收机工作频率但能进入接收外界存在一个远离接收
14、机工作频率但能进入接收机作用于其前端电路的强干扰信号机作用于其前端电路的强干扰信号接收机前端电路的非线性造成对有用信号增益降接收机前端电路的非线性造成对有用信号增益降低或噪声增高,使接收机灵敏度下降低或噪声增高,使接收机灵敏度下降干扰与干扰信号的幅度有关干扰与干扰信号的幅度有关幅度越大,干扰越严重幅度越大,干扰越严重当干扰电压幅度非常强时,可致使接收机收不到当干扰电压幅度非常强时,可致使接收机收不到有用信号而使通信中断有用信号而使通信中断近端对远端的干扰近端对远端的干扰近端对远端的干扰近端对远端的干扰移动台移动台B B(d2d2)到达基站的功率明显要大于)到达基站的功率明显要大于移动台移动台A
15、 A(d1,d2d1d1,d2d1)的到达功率)的到达功率若二者频率相近,则若二者频率相近,则B B会造成对会造成对A A有用信号的有用信号的干扰或仰制,甚至将干扰或仰制,甚至将A A的有用信号淹没的有用信号淹没解决措施解决措施使两个移动台所用频道拉开必要间隔使两个移动台所用频道拉开必要间隔移动台端加移动台端加APCAPC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一一 等频距分配法等频距分配法 原理原理:按频率等间隔分配信道:按频率等间隔分配信道 。若需要。若需要MM个信道,个信道,将其分为将其分为N N个信道组,则每个信道组中有个信道组,则每个信道组中有M/NM/N个信个信道,而道
16、,而N N个信道组的信道序列可以由以下确定:个信道组的信道序列可以由以下确定:K+jNK+jN,K=1K=1,2 2,NN;j=0j=0,1 1,M/N-1 KM/N-1 K为信道组序列号,最大为为信道组序列号,最大为K=NK=N,j j为信道序号取值为信道序号取值 如果基站采用了无方向性激励时,通常以如果基站采用了无方向性激励时,通常以1212个无线个无线小区(基地区)作为一个区群小区(基地区)作为一个区群 如果采用扇形方向的天线激励,通常采用如果采用扇形方向的天线激励,通常采用4 4个基站、个基站、2424个扇形无线小区为一个区群个扇形无线小区为一个区群1212个无线小区为一个簇的信道组配
17、置个无线小区为一个簇的信道组配置4 4个基站个基站2424个扇形无线小区为一个簇的信道组配置个扇形无线小区为一个簇的信道组配置信道分配策略信道分配策略信道分配策略可分为两类信道分配策略可分为两类固定固定的信道分配策略的信道分配策略动态动态的信道分配策略。的信道分配策略。固定信道分配法固定信道分配法将某组信道固定分配给一基站,基站频点固将某组信道固定分配给一基站,基站频点固定不变定不变小区内呼叫只能使用该小区中的空闲信道小区内呼叫只能使用该小区中的空闲信道如果该小区的所有信道都已被占用,则呼叫如果该小区的所有信道都已被占用,则呼叫阻塞,用户得不到服务阻塞,用户得不到服务特点特点控制方便,投资少控
18、制方便,投资少信道的利用率下降信道的利用率下降动态信道分配法动态信道分配法多个基站均可使用同一信道多个基站均可使用同一信道为呼叫请求服务的基站向为呼叫请求服务的基站向MSCMSC请求一个信道请求一个信道交换机根据某种算法给该小区分配一个信道交换机根据某种算法给该小区分配一个信道提高频谱利用率,使信道配置能够随移动通信系统提高频谱利用率,使信道配置能够随移动通信系统的地理分布变化而变化的地理分布变化而变化特点特点频谱利用率大约可提高频谱利用率大约可提高20%20%需智能控制,避免忙闲不均情况,减小阻塞可能性,需智能控制,避免忙闲不均情况,减小阻塞可能性,提高系统中继能力提高系统中继能力邻近信道干
19、扰比较突出邻近信道干扰比较突出增加系统存储和计算量,预测和控制系统比较复杂增加系统存储和计算量,预测和控制系统比较复杂多信道共用技术多信道共用技术假设一个无线区内有假设一个无线区内有n n个信道,个信道,m m个用户,个用户,m m个用户对这个用户对这n n个信道的使用有两种方式个信道的使用有两种方式独立信道方式独立信道方式多信道共用方式多信道共用方式。独立信道方式独立信道方式设一个无线区内有设一个无线区内有n n个信道,对区域内的每个信道,对区域内的每个用户分别指定一个信道,不同信道内的用个用户分别指定一个信道,不同信道内的用户不能互换信道户不能互换信道独立信道方式示意图独立信道方式示意图
20、信道信道1 1用户用户1 2 3 4 5 6 7 81 2 3 4 5 6 7 8信道信道2 2用户用户 9 10 11 12 13 14 15 169 10 11 12 13 14 15 16.信道信道n用户用户m-7 m-6 m-5 m-4 m-3 m-2 m-1 mm-7 m-6 m-5 m-4 m-3 m-2 m-1 m 信道信道1 1用户用户2 3 4 5 6 7 82 3 4 5 6 7 8阻塞阻塞信道信道2 2用户用户 9 10 11 12 13 14 15 169 10 11 12 13 14 15 16.信道信道n用户用户m-7 m-6 m-5 m-4 m-7 m-6 m-5
21、 m-4 m-3 m-2 m-1 m-3 m-2 m-1 阻塞阻塞用户用户1 1接入接入用户用户m m接入接入无用户无用户接入接入多信道共用方式多信道共用方式在一个无线小区内的在一个无线小区内的n n个信道,为个信道,为该区内的该区内的m m个用户所共用,则当个用户所共用,则当k k(k k n n)个信道被占用时,其他)个信道被占用时,其他需要通话的用户可以选择剩下的需要通话的用户可以选择剩下的任一空闲信道通话任一空闲信道通话 信道信道1 1用户用户1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1610 11 12 13 14 1
22、5 16 m-1 m m-1 m信道信道2 2.信道信道n共用信道方式示意图共用信道方式示意图 信道信道空闲空闲信道信道占用占用信道信道1 1用户用户2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1510 11 12 13 14 15 m-1 m-1信道信道2 2信道信道n用户用户1 1接入接入用户用户m m接入接入信道信道k两种方式的比较两种方式的比较独立信道方式独立信道方式信道分配原则简单信道分配原则简单信道不能充分利用,即信道不能充分利用,即信道利用率低信道利用率低多共用信道方式多共用信道方式使用户通话的阻塞概率明显下降,即可明显使用户通话
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- 关 键 词:
- 移动 通信 通信网
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