移动通信主要技术.ppt

内容 无线区域覆盖结构频率利用移动通信中的控制与交换路由及接续移动网络的抗衰落 抗干扰技术 第2章移动通信主要技术 2 2 1无线区域覆盖结构 区域覆盖结构组网制式正六边形无线区群结构移动通信网络结构和信道 3 区域覆盖结构 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 2 1无线区域覆盖结构 4 小区 一个基站或基站的一部分 扇形天线 所覆盖的区域 基站区域 一个基站的所有小区所覆盖的区域 位置区 MS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 MSC区 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 PLMN服务区 若干个MSC区组成 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 2 1无线区域覆盖结构 5 组网制式 按服务区覆盖方式可分为大区制小区制 2 1无线区域覆盖结构 6 1 大区制 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 2 1无线区域覆盖结构 7 要求为增大服务区 天线架设要高 发射功率要大解决上行信号弱的问题 采用分集接收台优点 设备简单 技术上易实现缺点 频谱利用率低 用户容量小 所有MS采用不同频率 适用 小城市或业务量不大的城市 2 1无线区域覆盖结构 8 2 小区制 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 2 1无线区域覆盖结构 9 优点服务区域缩小 同频复用距离减小 提高了频率利用率区域内用户数可灵活确定 小区的大小也可根据用户数灵活确定小区中用户数增大到一定程度 可实现 小区分裂 MS和BS发射功率减小 减小了相互间的干扰缺点切换概率增加控制交换复杂建网成本提高 思考 为什么小区制能解决频道数有限而用户数不断增加的矛盾 2 1无线区域覆盖结构 10 3 小区形状的选择 服务区形状 线状 面状 无缝覆盖 相同地形地物 全向天线 圆形小区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 2 1无线区域覆盖结构 11 三种圆内接正多边形的比较 正六边形小区形状最佳 相互邻接构成蜂窝状网络结构 12 1 无线区群的构成 无线区群 频率分配 从覆盖角度 无线小区 无线区群 服务区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 2 1无线区域覆盖结构 13 构成条件能彼此邻接 同频小区中心间隔距离相等N a2 ab b2 a b均为正整数或0 但不能同时为0 或一个为0一个为1 例 a 1 b 1 N 3a 2 b 0 N 4a 2 b 1 N 7a 3 b 1 N 9 2 1无线区域覆盖结构 14 图2 5各种单位无线区群的图形 2 1无线区域覆盖结构 15 2 1无线区域覆盖结构 16 a 1 b 2 N 7时的区域覆盖同频小区根据a b值确定 2 1无线区域覆盖结构 17 同频复用保护距离D 不产生同频干扰的最小距离同频小区中心间隔距离同频复用时不产生同频干扰的条件dg D 2 1无线区域覆盖结构 18 思考 如何选择无线区群的小区数N 1 N a2 ab b2 2 3 在满足上述两个条件的情况下 选N最小 频率利用率最高 2 1无线区域覆盖结构 19 2 激励方式 类型中心激励 全向天线顶点激励 定向天线三叶草形120 扇形60 扇形 20 顶点激励 频率利用率高 定向天线的方向性提供了一定的隔离度 允许以较小的同频复用距离工作 单位无线区群的N数减小 信号强干扰小容量大 2 1无线区域覆盖结构 21 无线区大小的确定 根据用户数灵活确定 市区用户密度高 无线区小些 分配的信道数多些郊区用户密度低 无线区大些 分配的信道数少些 2 1无线区域覆盖结构 22 容量密度不等时区域划分 2 1无线区域覆盖结构 23 小区分裂 一分三 一分四 2 1无线区域覆盖结构 24 无线区域的划分依据 综合考虑 地形地物情况容量密度通信容量有效利用频谱 2 1无线区域覆盖结构 25 移动通信网基本结构 26 从频率配置 覆盖角度 无线小区 无线区群 服务区从控制角度 无线小区 基站小区 位置区 MSC区 PLMN服务区 GSM业务区目前主要网络结构 三级集中交换式网络结构 MSC BS MS 2 1无线区域覆盖结构 27 小规模 中规模 大规模本地网本地网含义 具有相同长途区号网络结构中设备间连接关系移动侧 TMSC1 TMSC2 一 二级汇接中心TMm Tm 本地汇接局GWm 移动网关PSTN侧 GWp 固网网关HLR 一般设一个 可增设MSC 可一个或多个GMSC TMSC可兼作MSC 与路由方式相关GWm和GMSC 移动本地网的网络结构 28 小规模 未建接口局 已建接口局 29 中规模 大规模 30 与其他网络的互连PSTN PSPDN CHINANET 原则 与其他网络之间应设接口局 接口局的数量应尽量少 可独立设置 也可兼设 GWp GWm 为澄清网络结构 与其他网络间应逐步采用来去话汇接方式 接口局作为网间结算的计费点对来去话进行计费 移动通信网络和其他网络互联的原则 31 与NO 7的关系每个节点均设信令点一般 TMSC1设HSTPTMSC2设LSTPMSC设SPGSM与NO 7的互联 移动通信话路网与NO 7信令网的关系 32 3 信道 传输信息的通道 双向 有线信道 无线信道 根据媒介不同分 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 MS双工间隔 上下行频率的差值信道的含义模拟系统 信道 频道 波道 FDMA数字GSM 信道 时隙 TDMACDMA 信道 地址码 CDMA 33 2 2频率利用 频率资源频谱管理同频复用多信道共用多址技术信道自动选择方式载波干扰保护比 34 频率资源 特殊资源不会用尽 不能储存不用与使用不当都是浪费具有时间 空间 频率三维特性同一时间 同一地点不能重复使用不同时间或不同地点可重复使用同频复用TDMA 不同时间的频率重复使用 2 2频率利用 35 频谱分配的基本原则影响频率选择的因素 36 无线电频谱资源是国家和国际的一种公共资源 还须考虑国际 国内及各地区之间的频率协调问题 有效利用 管理机构国际 ITU国内 无线电管理委员会日常管理工作 审核频率使用的合法性 检查有害干扰 检查设备与系统的技术条件 考核操作人员的技术条件 登记业务种类 电台使用日期等 频谱管理的任务 频率使用的授权 建立频率使用登记表 无线电监测业务 控制人为噪声等 2 2 1频谱管理 37 频谱利用率的评价影响因素网路结构频道带宽用户密度每用户话务量呼损率共用频道数 定量评价 在相同传输质量和相同呼损 阻塞 率前提下的频率利用率 Erl 单位带宽3KHz km2 或Erl Hz m2 38 影响频率选择的因素 传播环境的影响不同频段 应用于不同系统不同环境 有不同的适用频段有关组网的影响容量频率利用率多频道共用频道间隔设备共用 天线等 互调的影响多频道共用 多系统同时工作 39 频道的分配方法 无三阶互调信道组分配法无三阶互调频率利用率低分区分组信道分配法无三阶互调频率利用率高运算量大 适用于需要信道数较少的系统等频距频道分配法有三阶互调 可抑制适用大型公网 第9章中详细介绍 40 1 同频复用概念 解决频率拥挤的方法开发新频段 频段有限 有效利用频率 提高频率利用率同频复用多信道共用 2 2 2同频复用 41 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 2 2 2同频复用 42 2 同频复用方式 4 3 3 3 2 6 1 3方式 4 3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 2 2 2同频复用 43 2 2 3多信道共用 占用信道方式独立信道方式多信道方式多信道共用 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 44 1 话务理论 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 C t 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1Erl 45 类型完成话务量A0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 导致呼叫失败损失话务量 呼叫失败损失的话务量 1 话务理论 46 1 话务理论 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 C t 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1Erl 47 1 话务理论 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 C t 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1Erl 48 1 话务理论 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 C t 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1Erl 49 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 需减小流入话务量 需减小用户数 运营商不愿意 1 话务理论 50 呼损率的计算爱尔兰公式条件 呼叫的随机性 同时间概率爱尔兰呼损表 A B n的关系n 共用信道数工程上使用 1 话务理论 51 爱尔兰呼损表 52 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 1 话务理论 53 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C K 可视为忙时呼叫次数专用移动通信系统 0 06Erl 用户公用移动通信系统 0 01Erl 用户 1 话务理论 54 每信道容纳的用户数A n表示一定呼损条件下 每信道平均话务量n个信道容纳的总用户数m n A A用户 1 话务理论 55 例 每天每户平均呼叫10次 每次呼叫占时100s 呼损率为10 繁忙小时集中率为10 求 1 给定20个信道 能容纳多少个用户 2 若区域内有500个用户 需要分配多少个信道 解 A用户 CTK 3600 0 028 Erl 用户 1 根据B 10 n 20查爱尔兰呼损表得 A 17 613Erlm n A A用户 17 613 0 028 629个所以 给定20个信道可容纳约629个用户 2 A m n A用户 14 Erl 根据A及B 10 查爱尔兰呼损表得 n 17个所以 500个用户需共用约17个信道 56 2 2 4多址技术 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利用率 57 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 FDMA 频率 TDMA 时间 CDMA 编码 SDMA 空间方向 2 2 4多址技术 采用时分的多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户GSM DAMPS CDMA是采用扩频的码分多址技术 所有用户在同一时间 同一频段上 根据不同的编码获得业务信道 自从电话技术和无线电技术问世以来 人们就在试图通过单条电路传送尽可能多的业务 多址技术的概念 多址技术 传输介质类型举例 双绞线同轴电缆光缆空中接口 无线电信号 信道的含义 物理传输介质是一种可以根据所采用的不同技术进一步划分为单个信道的资源 多址技术 61 2 2 4多址技术 62 1 FDMA 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 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 2 2 4多址技术 63 2 2 4多址技术 2 2 4多址技术 64 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 FDMA不需要复杂的成帧 同步和突发脉冲序列的传输 MS设备相对简单 技术成熟 易实现 但系统中多个频率信号易相互干扰 且保密性差BS的共用设备成本高且数量大 每个信道需要一套收发信机越区切换时 只能在话音信道中传输数字指令 要抹掉一部分话音而传输突发脉冲序列独立应用于模拟系统 2 2 4多址技术 65 2 TDMA 概念 以传输时间区分不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 2 2 4多址技术 66 同步位同步 比特同步 帧同步系统定时 全网同步 主从同步方式定时提前量TA 为避免与下一时隙的信息重叠 根据估算的传播时延确定发射的提前时间 与突发中的保护间隔有相同功能TA根据MS与BTS间距离而定 在MS与BTS间不断传送 2 2 4多址技术 67 例 若小区半径为R 电波传播速率为c 则传播时延为 R c若R 10km 则 33 3 s令保护时间Tg 甚至略小一些如 GSM中 NB的保护间隔为30 46 s 8 25 270 833k 若R 35km 则 166 66 s令保护时间Tg 166 66 s如 GSM中 接入突发AB的保护间隔为252 s 这是因为系统对接入突发不能提供定时提前量信息 68 25 270 833k 30 46 33 3不满足 时间提前 252 166 66满足 不需时间提前 68 特点少量发射机可避免多发射机同时工作而产生互调干扰 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大空闲时隙可用来检测信号强度或控制信息 有利于加强网络的控制功能和保证MS的越区切换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GSM中采用FDMA TDMA方式 69 3 CDMA 概念 以不同编码特征区分不同的用户信号每个用户 信息 基站用不同的编码调制 地址调制 70 1 原理 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 3 CDMA 71 1 频率利用率高使用相同频率 占用相同带宽 同时收发信号2 容量大容量 CDMA TDMA FDMACDMA约是TDMA的4 6倍约是FDMA的20倍 2 特点 3 CDMA 72 3 软容量特性高负荷时 适当降低通信质量提高系统容量 小区呼吸 高负荷小区可适当降低导频信号强度 使周边用户切换到相邻低负荷小区 导频信号强度 73 4 软切换特性MS在切换时先不中断与原基站的连接 在与目标基站建立可靠通信后 再中断与原基站的通信一个MS可有多个BTS同时提供通信连接5 上下行功率控制GSM中利用APC对MS进行功率控制 上行 CDMA可对MS进行上行信号功率控制 也可对BTS进行下行信号功率控制6 抗干扰 抗衰落 保密性好地址码调制 地址码的正交性 扩频技术的应用 74 容量 CDMA TDMA FDMACDMA与GSM的容量比较CDMA的容量不固定 软容量 75 GSM中系统容量N的计算 W为频带宽度 B为信道间隔 m为小区频率复用系数 M为信道总数例 4 3复用方式 W 1 25MHz m 4 B 25KHz则 N 12 5个信道 76 CDMA中系统容量的计算 W为频带宽度 Rb为信息速率 Eb No为信噪比 G为扇形分区系数 F为信道复用系数 d为语音占空比例 W 1 2288MHz Rb 9 6kbit s Eb No 9dB G 2 55 F 0 6 d 0 35则 N 74 8个信道 77 4 码同步 CDMA中特有收端地址解调时须用与发端完全相同的地址码作用 实现本地地址码与接收信号地址码的同步频率上相同 相位上一致 78 4 SDMA 定向天线 多波束天线概念 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原理 波束赋形 根据来波方向角估算确定定向发射方向自适应阵列天线 79 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 SCDMA 80 2 2 5信道自动选择方式 专用呼叫信道方式 大容量系统循环定位方式循环不定位方式 小容量系统循环分散定位方式 81 专用呼叫信道方式 专用呼叫信道指定的专门用于呼叫的信道作用处理呼叫指定话音信道 82 专用呼叫信道方式优点 呼叫处理时间短适用大容量系统缺点 若在小容量系统中使用信道利用率低适用大容量系统 83 工作过程 MS在专用呼叫信道上守听 MS被叫 主叫呼叫信道处理 并分配话音信道 MS转入指定话音信道通话 呼叫一方挂机MS话终 返回专用呼叫信道守听 84 循环定位方式 设临时呼叫信道 所有MS信道留守听临时呼叫信道用空闲信号指示有呼叫时在呼叫处理后变成话音信道其他不呼叫MS转换到新的临时呼叫信道充分利用信道 但同抢概率大空闲信道全被占满时 不再发空闲信号 MS不停扫描 若有呼叫 即为呼损 85 循环不定位方式 MS随机停靠 主叫时随机接入 被叫时系统临时指定呼叫信道所有未通话MS全部转入临时呼叫信道 基站选呼被呼MS占用该信道通话其余MS重新随机停靠接续时间长 互调干扰严重 同抢概率低 86 循环分散定位方式 所有空闲信道均可作临时呼叫信道MS主叫可随机接入MS被叫时 基站在所有临时呼叫信道上发呼叫信号 MS占用接入接续快 效率高 争抢少接续控制较复杂 干扰严重 87 2 2 6载波干扰保护比 同频干扰保护比C I同频复用保护距离调整邻道干扰保护比C AAPC载波偏离400KHz时的干扰保护比锁相环稳定载频保护频带系统内 FDD双工间系统间不同系统间 88 2 3移动通信中的控制与交换 移动交换系统的特殊要求位置登记越区切换漫游 89 2 3 1移动交换系统的特殊要求 设备 数字程控交换机 特殊要求 软交换设备 对移动交换机的特殊要求用户数据存储 鉴权 位置信息 漫游用户位置登记 有效寻呼和接入寻呼用户的信令系统识别及处理 有效寻呼和接入越区切换 通话不中断过荷控制 用户流动性 通信质量保证远距离档案存取 漫游 位置登记 鉴权 寻址路由控制 选路 切换 90 2 3 2位置登记 位置更新 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中存储位置区家区 归属区 HLR被访区 VLR 91 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 92 2 3 3越区切换 概念通常 通话过程中 MS由一个小区进入另一个小区时 为保持通话不断 进行的频道转换空闲状态下的切换 控制信道 类型根据控制区域划分同一BSC下小区间的切换同一MSC 不同BSC下小区间的切换不同MSC小区间的切换 93 根据切换实现过程分硬切换 在切换时先中断与原基站的通信 再建立与新基站的通信软切换 在切换时先不中断与原基站的通信 与目标基站取得可靠通信后再中断与原基站的通信 94 硬切换 信号有短时中断 GSM中要求 800ms 易发生乒乓效应 产生掉话软切换 信号不中断 同时有多个基站为一个MS提供接续服务不易产生乒乓效应 不易掉话CDMA中在相同MSC的同频小区间进行 95 切换依据MS测试报告 工作信道的信号强度RSSI 邻小区控制信道RSSIBS测试报告 MS的RSSI 比特误码率BER 传输质量 切换时间 BS计算确定何时切换 切换到哪 96 2 3 4漫游 概念 MS离开注册入网的服务区域仍能获得入网通话服务的功能实现过程 位置登记 呼叫转移 呼叫建立归属区 归属局 本局用户被访区 被访局 漫游用户 97 2 4路由及接续 电路群的设置路由选择用户的激活与分离呼叫接续 98 2 4 1电路群的设置 电路群的类型低呼损电路群 高效 直达电路群迂回路由注 不是同一分类依据电路群的设置一般设低呼损电路群业务量较大时设高效直达电路群 99 2 4 2路由选择 原则 尽快接入被叫所在的网络被叫为PSTN用户 尽快接入PSTN被叫为PLMN用户 尽快接入PLMN加快选路接续速率先选直达路由 再选迂回路由 100 1 国内呼叫接续 MS呼叫PSTN用户PSTN用户呼叫MS 101 GSM用户呼叫GSM用户VMSC 被访MSC 102 2 国际呼叫接续 MS主叫始发MSC分析为国际接入码00后 则立即从始发地通过接口局进入PSTN网MS被叫由国外一直接续到北京 上海 广州PSTN的国际局 就近接入移动本地的接口局 在当地GMSC进行路由查询 并建立接续 103 3 位置更新 MS由小区1 小区2位置区不变 不需位置更新 104 MS由小区3 小区2由LA2 LA1 需位置更新 由同一个MSC控制MS由小区3 小区5由LA2 LA3 需位置更新 由不同的MSC控制 105 同一MSC下的位置更新 106 不同MSC下的位置更新 107 4 越区切换 概念目的定位 依据 内容 108 类型BSC内切换BSC仅在切换完成后向MSC发送报文告知 109 同一MSC BSC下切换需MSC协调若发生位置变化 需在呼叫完成后进行位置登记 110 不同MSC下切换MSC间协调需在呼叫完成后进行位置登记 111 112 2 4 3用户的激活与分离 用户开机MS 入网位置登记系统 MS激活 对其IMSI作 附着 标记用户关机MS 关机前发关机信息系统 对该MS的IMSI作 分离 标记 113 周期性位置登记 概念 每隔一定时间进行一次位置登记 表明MS仍处于工作状态原因 为避免MS关机信息未被系统正确解调 误以为MS仍开机 有呼叫时盲目寻呼 浪费资源方法 每次登记须连续发送报文 直到收到系统的响应 114 2 4 4呼叫接续 移动用户主呼移动用户被呼 115 移动用户主呼拨号 按发射键 BTS BSC MSC鉴权 HLR AUC 设备识别 EIR号码识别 接续 被叫为PSTN用户 经GMSC GWp PSTN被叫为PLMN用户 经TMSC VMSCMS主叫时 同时发送三个号码 IMSI IMEI 被叫号码 延迟拨发 116 MS被叫 GMSC向HLR询问被叫MS的漫游号码 HLR要求被访VLR分配MSRN VLR分配存储后通知HLR HLR收到后转发MSRN给GMSC GMSC收到后对MSRN号码分析 并将呼叫转接到MS所在的MSC MS所在的MSC根据位置信息发起一齐呼叫 117 2 5移动网络的抗衰落 抗干扰技术 跳频间断传输分集功率控制扩频 118 2 5 1跳频 概念原因作用类型原理实现 119 跳频的概念通话期间 工作载频在几个频点上跳变工作时隙不变 2 5 1跳频 120 采用跳频技术的原因多径衰落与频率有关不同频率 其衰落谷点位置不同利用跳频技术尽可能作用 改善由衰落造成的误码特性提高系统的抗衰落性能 2 5 1跳频 121 跳频的类型快跳频FFH 跳频速率高于比特传输速率一个比特跳几次慢跳频SFH 跳频速率低于比特传输速率几个比特一跳GSM中采用SFH 跳频速率为217跳 秒每个时隙一跳 即传156 25bit一跳速率为 1 4 62ms 217 CDMA中利用跳频实现扩频 2 5 1跳频 122 跳频原理MS与BTS经运算得到相同的跳频序列BTS把跳频算法发送给MS跳频序列在小区内正交MS和BTS同步跳变支持BCH的物理信道不跳GSM中每个时隙一跳 2 5 1跳频 123 跳频的实现基带跳频 基带信号按跳频序列传送到各个不同载频的发射机上进行调制适用于多发射机系统只能用于基站 2 5 1跳频 124 频率合成器跳频 射频跳频 频率合成器根据跳频序列合成不同的载频供发射机进行信号调制可单发射机工作GSM系统中跳频的实现BTS设备可能支持两种跳频方式 但只能选一种实现MS只能采用频率合成器跳频方式 2 5 1跳频 125 2 5 2间断传输 MS数字信号处理中 A D 分段 有声段 无声段 准双工概念作用原理 126 概念 仅在有信息需发送时才打开发射机 而在无声段关闭发射机关发射机时信道不分配给其他用户使用作用 为MS省电减少空中干扰电平间接提高频率利用率 2 5 2间断传输 127 DTX原理发端话音检测 有声段 开发射机无声段 发SID后关发射机噪声估计 关发射机关进行噪声估计 产生SID收端噪声发生 在无声期间根据收到的SID产生舒适的背景噪声语音帧置换 用前语音帧替代受干扰的语音坏帧 2 5 2间断传输 128 DSI原理发端话音识别器检测是否有话音 决定是否分配信道CDMA中 相对来说 更便于利用话音插空技术 即将DSI与可变速率话音编码结合起来 从而获得通信容量的增加DTX与DSI的区别DTX不能将收回的信道重新分配 只关发射机DSI可将收回的信道重新分配 2 5 2间断传输 129 1 分集技术的作用 移动通信中的衰落问题 30dB 40dB 利用分集技术增强抗衰落能力 不能增大发射功率 会造成对其他用户的干扰 2 5 3分集 130 2 分集的概念 分集接收 接收端对收到的多个衰落特性相互独立的信号 携带同一信息数据流 进行特定处理 以降低信号电平起伏 含义 分散传输集中合并处理 2 5 3分集 131 3 分集的类型 宏分集 减小慢衰落影响又称多基站分集 把多个基站设置在不同的地理位置上和不同方向上 同时和一个MS通信 MS选用其中信号最好的一个基站通信 微分集 减小快衰落影响 2 5 3分集 132 1 微分集类型 空间分集场分量分集极化分集频率分集角度分集时间分集 2 5 3分集 133 空间分集 依据 任意两个不同位置上接收同一个信号 在位置距离大到一定程度时 衰落特性不相关实现 两副相隔距离d的天线 d越大 相关性越弱 d与 地物及天线高度有关 通常取值 市区 d 0 5 郊区 d 0 8 应用 BTS d取几个波长 MS 车载台 900MHz频段 两副天线间隔约0 27m 134 频率分集 依据 频率间隔大于相关带宽的两个信号的衰落是不相关的 相关带宽 Bc 1 2 延时扩展例 市区 3 s Bc约为53KHz实现 频率间隔大于53KHz的两部发射机应用 BTS设备复杂 频率利用不经济 135 极化分集 依据 不同极化的电磁波有独立的衰落特性实现 用两个极化方式不同的天线分别收发 可视为空间分集的一种特殊情况 二重分集也需两副天线 但天线间距离可减小 发射功率损失一半 因为射频功率分给两个不同极化的天线 136 3 天线的极化天线的极化 是指天线辐射时形成的电场强度方向 当电场强度方向垂直于地面时 此电波就称为垂直极化波 当电场强度方向平行于地面时 此电波就称为水平极化波 由于电波的特性 决定了 水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流 极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减 而垂直极化方式则不易产生极化电流 从而避免了能量的大幅衰减 保证了信号的有效传播 在移动通信系统中 一般均采用垂直极化的传播方式 137 a 垂直极化 b 水平极化 a 45 的倾斜极化 b 45 的倾斜极化 138 场分量分集 依据 电磁波Ez Hx Hy分量互不相关 实现 不要求天线间的实体间隔应用 适用较低频段 较高频段用空间分集较易实现 场分量分集和空间分集优于极化分集 139 角度分集 依据 不同方向传送的信号衰落特性不同实现 使电波通过几个不同的路径 并以不同角度到达接收端 接收端利用税方向性接收天线分离出不同方向的信号 应用 高频段易实现 140 时间分集 依据 时间间隔足够大的同一信号衰落特性互不相关 实现 同一信号间隔一定的时间多次重发 交织 应用 衰落信道中传输数字信号 也可克服多普勒效应引起的信号衰落 注意 时间分集对处于静止状态的MS 不能改善由多普勒效应引起的信号衰落 141 2 合并的类型 概念 接收机对收到的多个具有不同衰落特性的信号 合并处理 减小衰落的影响 选择不同的加权系数 构成不同的合并方式类型 选择式合并最大比值合并等增益合并三种合并类型的性能比较信噪比的改善误码率的改善 2 5 3分集 142 选择式 开关式 合并 实现 检测所有分集支路的信号作为合并器输出加权系数 一项为 1 其余为 0 特点 简单易实现 但未选支路信号不用 其抗衰落性能不佳 例 二重分集选择式合并 2 5 3分集 143 最大比值合并 实现 每路信号的加权系数与包络成正比 与噪声功率成反比 合并器对加权后的各路信号求和 加权系数 合并器输出信号包络 特点 复杂 但抗衰落性能最好 2 5 3分集 144 等增益合并 实现 各支路信号等增益相加 加权系数 均为 1 合并器输出信号包络 特点 实现简单 抗衰落性能接近于最大比值合并 2 5 3分集 145 三种合并类型性能比较 信噪比的改善假设 每一支路均为白噪声 信号包络的衰落速率远低于信号最低调制频率 各支路信号的衰落互不相关不同分集重数其平均信噪比改善程度不同相同分集重数下 最大比值合并改善信噪比最多 等增益合并接近最大比值合并 选择式合并改善最少 2 5 3分集 146 误码率的改善数字系统中衡量分集效果的指标是误码率从误码率角度比较 最佳比值合并 最好等增益合并 其次选择式合并 最差 2 5 3分集 147 2 5 4功率控制 概念 对MS BTS的发射功率值按需要进行控制 使系统获得最佳的通信质量和最大的通信容量 主要执行对MS的功率控制 148 功控原因 采用功率控制的必要性 MS信号功率太低 误码率太大 无法保证通信质量MS信号功率太大 对其他MS干扰增加 导致通信质量恶化 容量减小在CDMA中解决远近效应 同时避免对其他用户的过大干扰 必须严格功率控制 2 5 4功率控制 CDMA功率控制分类 功率控制分类 前向功率控制定义 受控对象是基站的发射功率 移动台起辅助作用 反向功率控制定义 受控对象是移动台的发射功率 基站起辅助作用分类 开环功率控制闭环功率控制 2 5 4功率控制 1 反向功控反向功控是指反向链路的功率控制 是分布式的功控 反向功控用来控制各移动台的发射功率的大小 使基站接收到的所有移动台发射到基站的信号功率或SIR 信干比 基本相等 反向功控使各用户之间的相互干扰最小 并能达到克服 远近效应 的目的 反向功控使系统达到最大容量反向功控可使每个移动台发射功率最合理 以节省能量 延长移动台电池使用寿命 2 5 4功率控制 反向开环功率控制 反向开环功率控制 反向闭环功率控制 每秒发射800次 即每1 25ms更新一次 每条指令要求移动台增加或减少发射功率一个步进值 控制机制 由基站检测来自移动台的信号强度或信噪比 根据测