企业培训_无线网络基础知识培训讲义

无线网络基础知识 中国移动通信集团河南有限公司网优专家小组 中级培训第一模块之一 内容介绍移动通信技术的演进GSM移动通信系统简单呼叫流程GSM移动通信系统接口 无线网络基础知识 数字技术IMT 2000 ITU UMTS WCDMA TD SCDMA CDMA2000 第二代 1990 2000 第一代 第三代 数字技术例如 GSM CDMA IS 95 模拟技术例如 TACS AMPS 移动通信技术的演进 全球移动通信系统 移动通信技术的演进 在开始下面的课程之前 我们首先了解一下多址接入的概念 常用的多址接入根据不同的特点可分为 FDMA TDMA CDMA FDMA 频分多址技术 即不同的用户占用不同的频率 通过不同的频率来区分不同的用户 TDMA 时分多址技术 即不同的用户占用不同的时间 通过不同的时间段来区分不同的用户CDMA 码分多址技术 所有的用户都占用同样的时间和频率 但之间有不同的特征 这个特征为不同的编码 移动通信技术的演进 第一代移动通信系统是模拟移动通信系统 主要以英国的TACS和美国的AMPS AdvancedMobilePhoneSystem 为主 它们都是双频 双工模拟移动通信系统 采用频分多址技术 FDMA 特点 1 系统容量小 2 频谱利用率低 3 保密性能差 4 不同的国家采用不同的频段等原因造成国际漫游受阻 5 各系统之间没有公共接口 很难开展数据承载业务 移动通信技术的演进 第二代移动通信系统是数字移动通信系统 主要以欧洲的GSM和美国的CDMA IS 95 为主 GSM采用时分多址技术 TDMA CDMA IS 95 采用码分多址技术 CDMA 特点 1 具有开放的接口和统一标准 容易扩容功能和开发新业务 2 频谱利用率相对较高 系统抗干扰性较强 3 通过语音加密 保密性能强 4 在采用GSM的国家之间能够实现国际漫游 5 可以获得更好的通话质量 目前们采用的频段为 890 915和935 960 双工间隔45MHz 移动通信技术的演进 我国陆地蜂窝数字移动通信网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段 GSM900MHz频段为 890 915 移动台发 基站收 935 960 基站发 移动台收 DCS1800MHz频段为 1710 1785 移动台发 基站收 1805 1880 基站发 移动台收 移动通信技术的演进 第三代移动通信系统是数字移动通信系统 主要以欧洲的WCDMA 美国的CDMA2000以及我国的TDS CDMA为主 特点 1 每一用户由不同的码来区分 所有用户分享同样的频谱资源 频普利用率更高 2 系统有很高的抗干扰性 抗衰落性 保密性3 采用软切换及更软切换技术 减少掉话4 采用Rake多径分集接收技术 有效利用多径传输来的信号 提高系统的接收性能5 采用快速功率控制 快速准确的闭环功率控制有效地降低近 远效效应 提高系统容量6 数据传送速率大 其他MSC otherBTS s OMC GSM系统结构 GSM900 GSM1800 信道间隔 200kHz 1710 1785 1805 1880 双工距离 95MHz 890 915 935 960 双工距离 45MHz 运营商A 运营商B B A 暂未分配 GSM系统频率资源 GSM900andGSM1800就像一对孪生兄弟GSM900GSM1800频率带宽890 960MHz1710 1880MHz信道数124372信道间隔200kHz200kHz接入技术TDMATDMA手机功率2W1W GSM900和GSM1800没有很大区别 通信机制完全一样 GSM900 1800异同比较 GSM900andGSM1800的逻辑信道划分是一样的 空中接口逻辑信道 BCCH CCCH 通用信道 DCCH TCH 专用信道 系统下行信道结构 RACH CCCH 通用信道 DCCH TCH 专用信道 系统上行信道结构 搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放 FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHFACCHTCHFACCH拆线 各逻辑信道作用示意 逻辑信道到物理信道的映射关系信令信道 51个帧序列物理信道 26个帧序列 物理信道同逻辑信道映射关系 DownlinkCCCH TCH 常用的信道配置 COMBINED信道组合 NON COMBINED信道组合 2 1电波传播2 2传播模型2 3天线系统2 4GSM系统分集技术2 5干扰2 6抗干扰措施2 7无线链路平衡 无线链路传播 电波传播理论是一门严谨的科学 无线电波传播理论 问题 移动通信比较固定通信有那些特殊性呢 多径无线传播无线路径是一个很复杂的传播媒介手机发射功率有限手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小频率资源有限带宽一定信道编码等占用额外频率资源频率需要被重复利用 产生同频干扰用户行为的不确定性 移动通信环境 多径传播阴影效应地形 地貌反射信号的相互干扰 无线信道特点 强烈的信号反射会带来无法容忍的信号时延反射信号落在接收机均衡器时间窗口内 可以容忍否则 就会产生信号交叠自干扰 直射信号弱 反射信号强 反射 慢衰落 正态衰落 传播路径上大的阻挡物引起的阴影效应快衰落 瑞利衰落 几路信号破坏性的叠加 衰落谷点 信号黑洞 信号衰落 信号衰落 自由空间信号传播信号强度随距离指数倍衰减 反射镜面反射信号强度 A A 材料的偏振性决定相位的变化漫反射信号强度 A A 随机相位偏振性影响 随机 D 电波传播 吸收效应深度信号衰减相位变化因材料而异去偏极 衍射锲型模型刀刃模型多刀刃模型 A A 5 30dB 电波传播 常用单位辨析 日常表征功率常用w mw等单位 但是在实际工作当中不方便 于是引入了dBm dB dBi dBd等单位定义 发射功率P为1mw时 折算为dBm后为0dBm公式为 10 log P 1mw 1w 30dBm5w 37dBm2w 33dBm10w 40dBmdBi和dBd是考征增益的值 功率增益 两者都是一个相对值 但参考基准不一样 dBi的参考基准为全方向性天线 dBd的参考基准为偶极子 所以两者略有不同 dBi dBd 2 15常用于天线增益dB是一个表征相对值的值 当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时 按下面计算公式 10lg 甲功率 乙功率 1 Okumura Hata 奥村模型 经验公式适用于大范围的传播预测 5 20Km 一般不用于小范围传播预测 1km 2 Walfish IkegamiModel适用于小范围传播预测 1km 传播预测模型 其中f频率 单位为MHz150 2000h基站天线高度 米 30 200a h 手机天线高度的函数d手机和基站之间的距离 公里 L路径损耗dBA 69 55 B 26 16 150 1000MHz A 46 3 B 33 9 1000 2000MHz 不同地貌的衰减因子 奥村模型 BTS高度 市区小区半径小 信号衰减很大森林信号被强烈阻挡或吸收影响随季节不同而变化开阔田地信号传播容易 接近自由传播水面信号传播非常容易 应特别注意信号的水面反射 大山体信号被反射冰川信号被强烈反射 容易引起严重干扰山丘可以有效用于小区分界 降低干扰 地物地貌类型 适用于市区复杂情况下微蜂窝传播预测假设市区建筑规则分布总的信号传播损耗包括3大部分 直线传播损耗LLOS屋顶到街道信号损耗LRTS手机周为环境损耗LMS h w b d Walfish Ikegami模型 时间分集频率分集空间分集极化分集多径分集 编码 交织跳频多单极化天线双极化天线均衡器 f GSM系统的分集技术 分集增益取决于环境分集增益能增加覆盖吗 天线分集可以获得3 5dB信号增益相当于可以容忍更大的路径损耗获得更大的有效覆盖范围 以上估算基于传播环境平坦而言 分集带来的好处 信号 所有有用信号carrier所有无用信号interference GSM标准 C I 9dB 工程上 C I 12dB 有用信号 环境噪声 其他信号 干扰 信号质量下降比特误码可修复 信道编码 纠错不可修复 相位失真 干扰的影响 接收质量 RXQUALparameter 接收质量等级 0 7 RXQUALMeanBERBERrangeclass from to00 1412 8 较好 不可容忍 好 可以接受 GSM系统信号质量 多径信号 回声效应 频率复用的同邻频干扰外部干扰 网络质量的提高更要注意网络干扰的有效控制 尽可能降低网络的干扰 干扰源 科学的频率分配方案合理的站点布局天线下倾和方位角合理调整合理的天线型号非法干扰源的排除 goodlocation 降低干扰的方法 FH 跳频 一种分集技术 副作用 就是降低了网络干扰效果 更少的衰落谷点解码增益干扰分集DPC 自动功率控制 原理 评估信号电平和质量DTX 不连续发射 语音间隙关闭发射机 降低干扰的方法 一种分集技术对抗快衰落对静止和慢速移动用户效果明显基带跳频 BB跳频 min 3TRX射频跳频 RF 分周期和随即跳频宽带合路器支持第一个TRX除外 BCCH 频率分集本来是针对静止用户抗快衰落的 由此却产生了抗干扰效果 跳频 延长电池寿命降低网络干扰可变步长和固定步长包括上行功控和下行功控电平和质量驱动BSC是总判决者 时间 信号电平 目标电平值 e g 85dm BCCH载频不参加功率控制 功率控制 DTX 不连续发射在语音间歇期关闭发射仅发射SIDframes接收端码变换器产生舒适燥声DTX 下行没有使用 上行在使用 延长电池寿命降低干扰 不连续发射 2 1电波传播2 2传播模型2 3天线系统2 4GSM系统分集技术2 5干扰2 6抗干扰措施2 7无线链路平衡 无线传播链路 什么是链路平衡 双向通信系统中需要考虑链路平衡不同于电台或电视台等单向通信系统原则上下行传播损耗相同 downlink uplink 上下行链路必须平衡 传播链路平衡 链路预算 第一步 根据手机的发射功率计算最大路径损耗 第二步 计算基站的最大发射功率 第三步 设定信号门限 第四步 计算小区半径 链路预算 举例 假如墙体损耗22db 人体损耗4db 慢衰落冗余8 8db 那么 覆盖门限可以定义为 102 22 8 5 4 67 5dbm根据上面计算 天线出口功率为50dbm