移动通信主要技术(岗前培训)

1、企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 1顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 1 移动通信主要技术移动通信主要技术 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 2顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 2 多址技术多址技术2 2 编码及交织技术编码及交织技术3 3 4 4 分集技术分集技术5 5 数字调制技术数字调制技术 1 1 蜂窝技术蜂窝技术 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 3顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱

2、进与时俱进 3 1 1 蜂窝技术蜂窝技术 1.1 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 1.2 1.2 切换切换 1.3 1.3 频率复用频率复用 移动通信移动通信主要技术主要技术 4 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 蜂窝的概念是蜂窝的概念是2020世纪世纪60607070年代首先由年代首先由BellBell实验实验 室提出的，室提出的，19781978年年BellBell实验室研制成功了采用蜂窝进实验室研制成功了采用蜂窝进 行网络覆盖的行网络覆盖的AMPSAMPS系统，该系统于系统，该系统于19831983年首先在美国年首先在美国 芝加哥

3、商用，随后同属于芝加哥商用，随后同属于1G1G系统的系统的TACSTACS，以及，以及2G2G、3G3G 系统均采用了蜂窝结构进行网络覆盖，我们将其称为系统均采用了蜂窝结构进行网络覆盖，我们将其称为 蜂窝移动通信系统。蜂窝移动通信系统。 蜂窝技术的提出对移动通信的发展具有划时代蜂窝技术的提出对移动通信的发展具有划时代 的意义。采用蜂窝结构组网，极大的提高了系统容量，的意义。采用蜂窝结构组网，极大的提高了系统容量， 使得移动通信应用于个人领域成为可能。使得移动通信应用于个人领域成为可能。 移动通信移动通信主要技术主要技术 5 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 蜂窝的

4、概念蜂窝的概念 1 1区域覆盖的发展区域覆盖的发展 在蜂窝概念出现之前的移动通信系统的网络覆盖在蜂窝概念出现之前的移动通信系统的网络覆盖 方式采用的是大区制，蜂窝小区就是相对于大区制而言方式采用的是大区制，蜂窝小区就是相对于大区制而言 的，大区制移动通信系统通过使用大功率发射机（的，大区制移动通信系统通过使用大功率发射机（5050 200W200W）、架设很高的天线（）、架设很高的天线（30m30m）而获得一个大面积的）而获得一个大面积的 覆盖范围。大区制具有覆盖面积大、网络结构简单且无覆盖范围。大区制具有覆盖面积大、网络结构简单且无 需移动交换机等优点，但也有服务性能较差、频谱利用需移动交换

5、机等优点，但也有服务性能较差、频谱利用 率低及用户容量有限等缺点。因此，调整移动通信系统率低及用户容量有限等缺点。因此，调整移动通信系统 结构，以使其既能用有限的频率获得大容量，同时又能结构，以使其既能用有限的频率获得大容量，同时又能 覆盖大面积范围，已迫在眉睫。覆盖大面积范围，已迫在眉睫。 移动通信移动通信主要技术主要技术 6 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 解决频谱利用率低和用户容量问题的有效方法是解决频谱利用率低和用户容量问题的有效方法是 采用小区制。其思想是用许多小功率的发射机（小覆盖采用小区制。其思想是用许多小功率的发射机（小覆盖

6、 区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），每个小区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），每个小 功率发射机只提供服务范围内的一小部分覆盖。功率发射机只提供服务范围内的一小部分覆盖。 针对不同的服务区，小区制在覆盖方式上可分为带针对不同的服务区，小区制在覆盖方式上可分为带 状服务覆盖区和面状服务覆盖区。带状服务覆盖区主要状服务覆盖区和面状服务覆盖区。带状服务覆盖区主要 用于覆盖公路、铁路、海岸等。面状服务覆盖区主要用用于覆盖公路、铁路、海岸等。面状服务覆盖区主要用 于覆盖较大区域的平面，在平面区域内划分小区，组成于覆盖较大区域的平面，在平面区域内划分小区，组成 的网络称为蜂窝网。的网络称为蜂

7、窝网。 移动通信移动通信主要技术主要技术 7 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 2 2蜂窝小区的形状蜂窝小区的形状 一个蜂窝小区就是一个基站所覆盖的有效面积。一个蜂窝小区就是一个基站所覆盖的有效面积。 蜂窝小区就形状而言，由于无线电波传播受地形地物蜂窝小区就形状而言，由于无线电波传播受地形地物 的影响，它的形状是不规则的，如的影响，它的形状是不规则的，如图图1a1a。如果不考虑。如果不考虑 地形地物的影响且采用全向天线，那么蜂窝小区的形地形地物的影响且采用全向天线，那么蜂窝小区的形 状就是一个圆，如状就是一个圆，如图图1b1b。为了避免在服务

8、区出现盲区，。为了避免在服务区出现盲区， 我们必须用小区进行不留空隙地覆盖，这样一个个圆我们必须用小区进行不留空隙地覆盖，这样一个个圆 形小区之间一定含有很多的交叠。不考虑了交叠，实形小区之间一定含有很多的交叠。不考虑了交叠，实 际上每个小区的有效覆盖区域是一个多边形。际上每个小区的有效覆盖区域是一个多边形。 移动通信移动通信主要技术主要技术 8 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 c. 理论化理论化 b. 理想化理想化 a. 实际化实际化 图图 1 蜂窝小区形状示意图蜂窝小区形状示意图 可以证明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面可以证

9、明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面 区域，可取的形状只能是三种，即正三角形、正方形和正六边区域，可取的形状只能是三种，即正三角形、正方形和正六边 形。比较三种多边形，正六边形的小区面积最大，交叠面积最形。比较三种多边形，正六边形的小区面积最大，交叠面积最 小，这就意味着在服务区面积一定的情况下，正六边形的覆盖小，这就意味着在服务区面积一定的情况下，正六边形的覆盖 需要最少的小区数目，即最少基站，费用也是最少，如图需要最少的小区数目，即最少基站，费用也是最少，如图3-1c3-1c 所示。所示。 移动通信移动通信主要技术主要技术 9 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二

10、 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 当用正六边形作为蜂窝小区的理论模型时，基站如果当用正六边形作为蜂窝小区的理论模型时，基站如果 安装在小区的中心，称之为中心激励，如安装在小区的中心，称之为中心激励，如图图2-12-1所所示。基站示。基站 如果安装在正六边形相同的三个顶点上，称之为顶点激励，如果安装在正六边形相同的三个顶点上，称之为顶点激励， 如如图图2-22-2所所示。示。 图图2-1 中心激励方式中心激励方式 图图2-2 顶点顶点激励方式激励方式 移动通信移动通信主要技术主要技术 10 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 3 3蜂窝小区的分类蜂窝小区的分类 1.1 蜂窝的概

11、念蜂窝的概念 一般根据蜂窝小区覆盖半径的不同可将其划分为：宏一般根据蜂窝小区覆盖半径的不同可将其划分为：宏 蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝。蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝。 （1）宏蜂窝）宏蜂窝 传统的蜂窝网络由宏蜂窝小区构成，每小区的覆盖半传统的蜂窝网络由宏蜂窝小区构成，每小区的覆盖半 径大多为径大多为1km1km20km20km。由于覆盖半径较大，所以基站的发射。由于覆盖半径较大，所以基站的发射 功率较强，一般在功率较强，一般在10W10W以上，天线架设也较高。每个小区分以上，天线架设也较高。每个小区分 别设有一个基站，它与处于其服务区内的移动台建立无线别设有一个基站，它与处于其服务区内的移动台建立无线

12、通信链路。通信链路。 移动通信移动通信主要技术主要技术 11 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 （2）微蜂窝）微蜂窝 微蜂窝小区是在宏蜂窝小区的基础上发展起来的技术，微蜂窝小区是在宏蜂窝小区的基础上发展起来的技术， 它的覆盖半径大约为它的覆盖半径大约为0.1km0.1km1km1km；发射功率较小，一般为；发射功率较小，一般为 1 12W2W；基站天线置于相对低的地方，如屋顶下方，高于地；基站天线置于相对低的地方，如屋顶下方，高于地 面面5 510m10m，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的 泄

13、漏小。因此，微蜂窝最初被用来加大无线电覆盖，消除泄漏小。因此，微蜂窝最初被用来加大无线电覆盖，消除 宏蜂窝中的宏蜂窝中的“盲点盲点”。同时由于低发射功率的微蜂窝基站。同时由于低发射功率的微蜂窝基站 允许较小的频率复用距离，因此业务密度得到了巨大的增允许较小的频率复用距离，因此业务密度得到了巨大的增 长，且无线干扰很低，将它安置在宏蜂窝的长，且无线干扰很低，将它安置在宏蜂窝的“热点热点”上，上， 可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。 移动通信移动通信主要技术主要技术 12 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.1 蜂窝的概念蜂窝的

14、概念 （3）微微蜂窝）微微蜂窝 随着容量需求进一步增长，运营者可按同一规随着容量需求进一步增长，运营者可按同一规 则安装第三或第四层网络，即微微蜂窝小区。微微蜂则安装第三或第四层网络，即微微蜂窝小区。微微蜂 窝实质微蜂窝的一种，只是它的覆盖半径更小，一般窝实质微蜂窝的一种，只是它的覆盖半径更小，一般 只有几十米；基站发射功率更小，大约在几十到几百只有几十米；基站发射功率更小，大约在几十到几百 毫瓦左右；其天线一般装于建筑物内业务集中地点。毫瓦左右；其天线一般装于建筑物内业务集中地点。 微微蜂窝也是作为网络覆盖的一种补充形式而存在的，微微蜂窝也是作为网络覆盖的一种补充形式而存在的， 它主要用来解

15、决商业中心、会议中心等室内覆盖的通它主要用来解决商业中心、会议中心等室内覆盖的通 信问题。信问题。 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 13顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 13 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1 1 蜂窝技术蜂窝技术 1.1 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 1.2 1.2 切换切换 1.3 1.3 频率复用频率复用 移动通信移动通信主要技术主要技术 14 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 1.2 切换切换 1 1定义定义 切换也称越区切换，是指将当前正在

16、进行的移动台切换也称越区切换，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过程。该过程也称为自动链路转移(ALT, Automatic (ALT, Automatic Link Transfer)Link Transfer)。 2.2.越区切换包括以下三个方面的问题越区切换包括以下三个方面的问题 (1) 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； (2) 越区切换如何控制，它包括同一类型小区切换如何越区切换如何控制，它包括同一类型小区切换

17、如何 控制和不同类型小区之间切换如何控制；控制和不同类型小区之间切换如何控制； (3)越区切换时信道分配。越区切换时信道分配。 移动通信移动通信主要技术主要技术 15 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 3 3越区切换的准则越区切换的准则 在决定何时需要进行越区切换时，通常是根据移动台处接收的平在决定何时需要进行越区切换时，通常是根据移动台处接收的平 均信号强度来确定，也可以根据移动台处的信噪比均信号强度来确定，也可以根据移动台处的信噪比( (或信号干扰比或信号干扰比) )、误比、误比 特率等参数来确定。特率等参数来确定。 假定移动台从基站假定移动台从基站

18、1 1向基站向基站2 2运动，其信号强度的变化如图运动，其信号强度的变化如图3 3所所示。判示。判 定何时需要越区切换的准则如下。定何时需要越区切换的准则如下。 图图3 越区切换示意图越区切换示意图 切换三部曲的控制原理如下： 1 1 测量测量：包括测量控制、测量 报告等 2 2 判决判决：以系统收集来的测量 信息为基础，进行判决，当需 要实施越区切换时，就发出相 应指令。 3 3 切换切换：根据指令，执行切 换，或失败回退等。 移动通信移动通信主要技术主要技术 16 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 （1）相对信号强度准则（准则）相对信号强度准则（准则

19、1） 在任何时间都选择具有最强接收信号的基站，如图在任何时间都选择具有最强接收信号的基站，如图3 3 中中的的A A处将要发生越区这种准则的缺点是，在原基站的处将要发生越区这种准则的缺点是，在原基站的 信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越 区切换。区切换。 （2）具有门限规定的相对信号强度准则（准则）具有门限规定的相对信号强度准则（准则2） 仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱( (低于某低于某 一门限一门限) )，且新基站的信号强于本基站的信号情况下，且新基站的信号强于本基站的信号情况下， 才可以

20、进行越区切换。如图才可以进行越区切换。如图3 3中中，在门限为，在门限为Th2Th2时，在时，在B B 点将会发生越区切换。点将会发生越区切换。 移动通信移动通信主要技术主要技术 17 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 （3）具有滞后余量的相对信号强度准则（准则）具有滞后余量的相对信号强度准则（准则3） 仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强仅允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强 度强很多（即大于滞后余量）的情况下进行越区切换。例度强很多（即大于滞后余量）的情况下进行越区切换。例 如图如图3 3中中的的C C点。该技术可以防止由于信号波动

21、引起的移动点。该技术可以防止由于信号波动引起的移动 台在两个基站之间的来回重复切换，即台在两个基站之间的来回重复切换，即“乒乓效应乒乓效应”。 （4）具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则）具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则（准则4） 仅允许移动用户在当前基站的信号电子低于规定门仅允许移动用户在当前基站的信号电子低于规定门 限，并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后限，并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后 余量时进行越区切换。余量时进行越区切换。 移动通信移动通信主要技术主要技术 18 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 4 4

22、越区切换的控制策略越区切换的控制策略 越区切换控制包括两个方面越区切换控制包括两个方面: :一方面是越区切换的参数一方面是越区切换的参数 控制，另一方面是越区切换的过程控制。参数控制在上面控制，另一方面是越区切换的过程控制。参数控制在上面 已经提到，这里主要讨论过程控制。在移动通信系统中，已经提到，这里主要讨论过程控制。在移动通信系统中， 过程控制的方式主要有以下三种。过程控制的方式主要有以下三种。 (1) 移动台控制的越区切换移动台控制的越区切换 在该方式中，移动台连续监测当前基站和几个越区时在该方式中，移动台连续监测当前基站和几个越区时 的候选基站的信号强度和质量。当满足某种越区切换准则的

23、候选基站的信号强度和质量。当满足某种越区切换准则 后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发后，移动台选择具有可用业务信道的最佳候选基站，并发 送越区切换请求。送越区切换请求。 移动通信移动通信主要技术主要技术 19 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 (2) 网络控制的越区切换网络控制的越区切换 在该方式中，基站监测来自移动台的信号强度和质量，在该方式中，基站监测来自移动台的信号强度和质量， 当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区当信号低于某个门限后，网络开始安排向另一个基站的越区 切换。网络要求移动台周围的所有基站都监测该移动台的

24、信切换。网络要求移动台周围的所有基站都监测该移动台的信 号，并把测量结果报告给网络。网络从这些基站中选择一个号，并把测量结果报告给网络。网络从这些基站中选择一个 基站作为越区切换的新基站，把结果通过旧基站通知移动台基站作为越区切换的新基站，把结果通过旧基站通知移动台 并通知新基站。并通知新基站。 (3) 移动台辅助的越区切换移动台辅助的越区切换 在该方式中，网络要求移动台测量其周围基站的信号在该方式中，网络要求移动台测量其周围基站的信号 质量并把结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定何时质量并把结果报告给旧基站，网络根据测试结果决定何时 进行越区切换以及切换到哪一个基站。进行越区切换以及切换到

25、哪一个基站。 移动通信移动通信主要技术主要技术 20 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 5 5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新小区时，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尽量小。常用的新小区如何分配信道，使得越区失败的概率尽量小。常用的 做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。这种做做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。这种做 法的特点是：因新呼叫使可用信道数减少的，虽增加了呼损法的特点是：因新呼叫使可用信道数减少的，虽增加了呼损 率，

26、但减少了通话被中断的概率。率，但减少了通话被中断的概率。 移动通信移动通信主要技术主要技术 21 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 6 6切换切换的分类的分类 (1)(1)根据信令特点分为根据信令特点分为两大类：一类是硬切换，另一类是软切换两大类：一类是硬切换，另一类是软切换。 硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。而软切换是指既 维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新、旧链路的分集合并来 改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。在CDMA系 统中还有一种发生在同一基站不同扇区之间的软切换，称为更软切换。 (2)根据切换的源小区

27、和目标小区的属性分类，分为同频切换、异 频切换、模式间切换（FDD-TDD）、系统间切换（如UMTS- GSM/CDMA2000） (3)根据切换的目的分类，可分为基于覆盖的切换（基本功能）、基于 负载平衡的切换（可选）、基于业务分担的切换（可选）、基于速度 估计的切换（可选）。 移动通信移动通信主要技术主要技术 22 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.2 切换切换 7 7软切换和硬切换的特性对比软切换和硬切换的特性对比 异同软切换硬切换 切换后激活集 中无线链路个 数 多条一条 是否有切换中 断 无有 切换前后小区 的频率 在同频小区 之间进行 可以是同频，异频 和

28、异系统小区 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 23顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 23 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1 1 蜂窝技术蜂窝技术 1.1 1.1 蜂窝的概念蜂窝的概念 1.2 1.2 切换切换 1.3 1.3 频率复用频率复用 移动通信移动通信主要技术主要技术 24 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.3 1.3 频率复用频率复用 1 1频率复用的概念频率复用的概念 频率复用就是相同频率的重新使用。相邻小区不能使频率复用就是相同频率的重新使用。相邻小区不能使

29、 用相同的频率，但由于每个小区基站发射的功率较小，两用相同的频率，但由于每个小区基站发射的功率较小，两 个相距一定距离的小区是可以使用相同的频率的。频率复个相距一定距离的小区是可以使用相同的频率的。频率复 用技术很好的解决了频率资源和系统容量之间的矛盾。用技术很好的解决了频率资源和系统容量之间的矛盾。 2 2区群区群 为了便于讨论频率复用技术我们首先给出区群的概念，为了便于讨论频率复用技术我们首先给出区群的概念， 若干个彼此邻接的小区按一定方式排列便构成了区群。若干个彼此邻接的小区按一定方式排列便构成了区群。 移动通信移动通信主要技术主要技术 25 20212021年年6 6月月2929日星期

30、二日星期二 1.3 频率复用频率复用 （1）区群的结构）区群的结构 区群是由若干小区构成的，而且各小区要求邻接，因此区群是由若干小区构成的，而且各小区要求邻接，因此 同一区群内各小区均要求使用不同的频率组，而任一小区同一区群内各小区均要求使用不同的频率组，而任一小区 所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再次使所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再次使 用，这就是频率复用，区群是频率复用的基本单位。用，这就是频率复用，区群是频率复用的基本单位。图图5 5给给 出来出来A A、B B、C C、D D四个小区构成的区群结构。四个小区构成的区群结构。 图图5 区群结构示意图区群结构示意

31、图 移动通信移动通信主要技术主要技术 26 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.3 频率复用频率复用 （2）区群中小区的数目）区群中小区的数目 区群应彼此相邻接；区群应彼此相邻接； 相邻区群内任意两个同频复用小区中心距离应该相等。相邻区群内任意两个同频复用小区中心距离应该相等。 区群的构成应满足以下两个条件：区群的构成应满足以下两个条件： 满足以上两个条件的情况下，构成区群的小区个数满足以上两个条件的情况下，构成区群的小区个数N为为 22 Niijj 式中式中i、j是不同时为零的正整数。根据关系式，可以求出是不同时为零的正整数。根据关系式，可以求出N 可等于可等于3、4

32、、7、9、12等。等。 移动通信移动通信主要技术主要技术 27 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 1.3 频率复用频率复用 A B C D E F G A B C D E F G R 60o i j D 寻求同频小区的方法寻求同频小区的方法 同频小区之间的距离公式同频小区之间的距离公式 22 3()3iijDjRNR 可见区群内小区数可见区群内小区数N越大，同频小区的距离就越远，抗越大，同频小区的距离就越远，抗 同频干扰的性能也就越好。定义同频干扰抑制因子为同频干扰的性能也就越好。定义同频干扰抑制因子为 3 D QN R 沿着任何一条六边形边垂直移动沿着任何一条六边形边垂

33、直移动i个小区；个小区； 逆（顺）时针旋转逆（顺）时针旋转60度再移动度再移动j个小区。个小区。 （3）同频小区之间的距离）同频小区之间的距离 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 28顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 28 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 多址技术多址技术2 2 编码及交织技术编码及交织技术3 3 4 4 分集技术分集技术5 5 数字调制技术数字调制技术 1 1 蜂窝技术蜂窝技术 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 29顾客至上顾客至上 技术领先技术领先

34、 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 29 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2 2 多址技术多址技术 2.1 2.1 多址方式的概念多址方式的概念 2.2 2.2 多址多址方式方式的分类的分类 2.3 2.3 多址多址方式的比较方式的比较 移动通信移动通信主要技术主要技术 30 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.1 2.1 多址方式的概念多址方式的概念 多址技术所要解决的问题是多个用户如何共享公共通信多址技术所要解决的问题是多个用户如何共享公共通信 资源，蜂窝系统向用户提供的通信资源包括时间、频率、空资源，蜂窝系统向用户提供的通信资源包括时间、

35、频率、空 间和编码方式（码序列），它们分别属于时域、频域、空域间和编码方式（码序列），它们分别属于时域、频域、空域 和码域。为了高效地利用通信资源，需要对一部分资源进行和码域。为了高效地利用通信资源，需要对一部分资源进行 共享，而将另一部分资源进行分割，共享可以提高系统的容共享，而将另一部分资源进行分割，共享可以提高系统的容 量，而通过分割可以区分出不同的信道，提供给不同的用户量，而通过分割可以区分出不同的信道，提供给不同的用户 使用，这便形成多址。使用，这便形成多址。 通过对通信资源的不同分割方式，也就形成了不同的多通过对通信资源的不同分割方式，也就形成了不同的多 址方式，理想的分割应使信道

36、上传输的用户信号满足正交的址方式，理想的分割应使信道上传输的用户信号满足正交的 要求。要求。 移动通信移动通信主要技术主要技术 31 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.1 多址方式的概念多址方式的概念 设用户设用户i的信号波形为的信号波形为xi(t)，i=1，2，; xi(t)的傅立叶变的傅立叶变 换为换为Xi(f)； xi(t)的伪随机码波形为的伪随机码波形为ci(t)。那么，如果满足。那么，如果满足 正交的数学机理如下：正交的数学机理如下： 则用户之间是正交的。满足以上正交化过程的多址方式分别则用户之间是正交的。满足以上正交化过程的多址方式分别 是是TDMA、FD

37、MA、CDMA、SDMA。 1 ( )( ) 0 ij Kij x t x t dt 其其他他 2 ()() 0 ij Kij Xf Xf df 其其他他 或或 3 ( ) ( ) 0 ij Kij c t c t dt 其其他他 或或 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 32顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 32 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2 2 多址技术多址技术 2.1 2.1 多址方式的概念多址方式的概念 2.2 2.2 多址多址方式方式的分类的分类 2.3 2.3 多址多址方式的比较方式

38、的比较 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 33顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 多址多址技术技术- -分类分类 n频分多址频分多址 (FDMA)-(FDMA)-按频道划分用户，频带独享，时间共按频道划分用户，频带独享，时间共 享享 n时分多址时分多址 (TDMA)-(TDMA)-按时隙划分用户，时隙独享，频率共按时隙划分用户，时隙独享，频率共 享享 n码分多址码分多址 (CDMA)-(CDMA)-按码型划分用户，时隙按码型划分用户，时隙/ /频率共享频率共享 n空分多址（空分多址（SDMASDMA）-基于基于空间角度空间角

39、度分隔信道，频率、时间、分隔信道，频率、时间、 码字共享码字共享 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 34顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 频分多址（频分多址（FDMAFDMA）技术）技术 物理物理实现实现方法：方法： 将频率带宽划分为一系列不重叠的子频带（频道），让不同的用户信号使用不 同的子频带，在接收端采用带通滤波器将不同的用户信号区分开来。 含义含义：每个用户占用一个频率 用户识别：用户识别：频道号 特点：特点： 简单，容易实现，适用于模拟和数字信号 以频率复用为基础，以频带划分各种小区 需要严格的频率规划，是频率受

40、限和干扰受限系统 以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路 对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置 基站由多部不同载波频率的发射机同时工作 不适宜大容量系统使用 应用应用：无线电广播、模拟/数字蜂窝移动通信系统 Power Frequency Time FDMA 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 35顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 时分多址（时分多址（TDMATDMA）技术）技术 物理实现物理实现方法：方法：将时间段划分为一系列不重叠的时间片（时隙），通过定 时的采样门即可将不同的用户信号区分开来

41、含义含义：每个用户占用一个时隙：每个用户占用一个时隙 用户识别：时隙用户识别：时隙 特点：特点： 以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户 每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置 系统要求严格的系统定时同步系统要求严格的系统定时同步 对功控的要求不严对功控的要求不严 是时隙受限和干扰受限系统是时隙受限和干扰受限系统 TDD模式下，上下型信道信息可以共享模式下，上下型信道信息可以共享 应用：应用：GSM系统系统 Frequency PowerTime FDMA/TDMA 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设

42、计院设计院有限公司有限公司 36顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 码分多址（码分多址（CDMACDMA）技术）技术 物理实现：系统物理实现：系统中的所有用户信号可以占用相同的时间和频率，区分不同中的所有用户信号可以占用相同的时间和频率，区分不同 用户信号则是通过正交或准正交的扩频码来用户信号则是通过正交或准正交的扩频码来实现。实现。 含义含义：每个用户使用一个码型，频率：每个用户使用一个码型，频率/ /时间共享时间共享 用户识别：码型用户识别：码型 特点：特点： 每个基站只需一个射频系统每个基站只需一个射频系统 每个码传输一路数字信号每个码传输一路数字信号

43、 每个用户共享时间和频率每个用户共享时间和频率 是一个多址干扰受限系统是一个多址干扰受限系统 需要严格的功率控制需要严格的功率控制 需要定时同步需要定时同步 软容量、软切换，系统容量大软容量、软切换，系统容量大 抗衰落、抗多径能力强抗衰落、抗多径能力强 应用：应用：IS-95 IS-95 CDMACDMA、cdma2000cdma2000、WCDMAWCDMA、TD-SCDMATD-SCDMA Frequency CDMA Power Time 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 37顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 SDM

44、ASDMA（空分多址）（空分多址） nSpatial Division Multiple Access n利用空间分割构成不同的信道 n是一种信道增容方式，与其他多址方式完全兼容，从而可实现组合的多 址方式，例如空分-码分多址（SD-CDMA） n实现的关键是智能天线技术 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 38顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 38 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2 2 多址技术多址技术 2.1 2.1 多址方式的概念多址方式的概念 2.2 2.2 多址多址方式方式的分类的分类 2

45、.3 2.3 多址多址方式的比较方式的比较 移动通信移动通信主要技术主要技术 39 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 2.3 多址多址方式的比较方式的比较 这里我们对这里我们对FDMAFDMA、TDMATDMA和和CDMACDMA三种多址方式作一分析比三种多址方式作一分析比 较。较。 1. 业务支持的灵活性业务支持的灵活性 完全采用完全采用FDMA方式的系统主要是早期的模拟系方式的系统主要是早期的模拟系 统，主要用来统，主要用来支持语音业务支持语音业务。由于模拟系统很难支持。由于模拟系统很难支持 具有可变速率的数据业务，因而纯的具有可变速率的数据业务，因而纯的FD

46、MA方式在现方式在现 代通信网络中很少单独使用，新的系统逐渐向代通信网络中很少单独使用，新的系统逐渐向TDMA 方式演进。考虑到方式演进。考虑到FDMA所需的技术复杂度较低，实所需的技术复杂度较低，实 际上多数的系统采用了际上多数的系统采用了FDMA/TDMA结合的方式。结合的方式。 移动通信移动通信主要技术主要技术 40 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 TDMA是一种数字接入和传输方式，能够单独是一种数字接入和传输方式，能够单独支持语音支持语音 和数据业务和数据业务，也能为综合的语音和数据业务提供更为灵活和也能为综合的语音和数据业

47、务提供更为灵活和 方便的支持方便的支持。TDMA网络中采用同步时隙传输的方式可以支网络中采用同步时隙传输的方式可以支 持固定速率的业务，如语音等，也可以提供对数据业务的支持固定速率的业务，如语音等，也可以提供对数据业务的支 持，即为语音传输设计的时隙也可以单独或者通过组合的方持，即为语音传输设计的时隙也可以单独或者通过组合的方 式提供不同速率的数据业务传输。只是对于具有突发性质的式提供不同速率的数据业务传输。只是对于具有突发性质的 数据业务传输而言，其支持效率可能有所降低。数据业务传输而言，其支持效率可能有所降低。 CDMA也是一种数字接入和传输方式，能够单独也是一种数字接入和传输方式，能够单

48、独支持语支持语 音和数据业务，也能灵活方便地支持综合的业务音和数据业务，也能灵活方便地支持综合的业务。相对于。相对于 TDMA，CDMA的主要优点在于其时间占用和传输质量具有的主要优点在于其时间占用和传输质量具有 很大的灵活性。很大的灵活性。 移动通信移动通信主要技术主要技术 41 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 2. 传输性能传输性能 独立采用独立采用FDMA方式的系统一般是模拟系统，其传输性能受方式的系统一般是模拟系统，其传输性能受 到传输环境的影响较大，而改进其传输性能的技术手段却不多。到传输环境的影响较大，而改进其传输性能的

49、技术手段却不多。 TDMA系统通常采用了数字收发技术，可以使传输性能得系统通常采用了数字收发技术，可以使传输性能得 到很大改进，比如，采用信道编解码、交织、各种均衡技术以到很大改进，比如，采用信道编解码、交织、各种均衡技术以 及分集手段，可以有效地提高其传输性能。及分集手段，可以有效地提高其传输性能。 CDMA系统也是数字传输系统，也采用了许多先进的数字系统也是数字传输系统，也采用了许多先进的数字 信号处理技术，除了信号处理技术，除了TDMA所使用的技术之外，还有一些专用所使用的技术之外，还有一些专用 的技术，比如的技术，比如RAKE接收技术等。另外，与一般的接收技术等。另外，与一般的TDMA

50、系统系统 相比，相比，CDMA通常是宽带传输系统，因而通常是宽带传输系统，因而CDMA系统在抗干扰、系统在抗干扰、 抗多径衰落方面具有优势。抗多径衰落方面具有优势。 移动通信移动通信主要技术主要技术 42 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 3. 系统容量系统容量 从理论上看，给定的通信资源无论采用何种分配方式，从理论上看，给定的通信资源无论采用何种分配方式， 其系统容量应该是相同的，但不同的多址方式将给定通信资其系统容量应该是相同的，但不同的多址方式将给定通信资 源转化为系统可用资源的过程中，转化效率是不同的，这导源转化为系统可用资源

51、的过程中，转化效率是不同的，这导 致了实际系统中，致了实际系统中， CDMA 容量容量TDMA 容量容量 FDMA 容量。容量。 移动通信移动通信主要技术主要技术 43 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 实际系统容量计算实际系统容量计算 蜂窝系统的无线容量可定义为蜂窝系统的无线容量可定义为 t c B m B N 信道/小区 式中，式中，m是无线容量大小；是无线容量大小；Bt是分配给系统的总的频谱；是分配给系统的总的频谱；Bc 是信道带宽；是信道带宽；N是频率复用的小区数。是频率复用的小区数。 FDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量 对

52、于模拟对于模拟FDMA系统来说，如果采用频率重用的小区数系统来说，如果采用频率重用的小区数 为为N，根据对同频干扰和系统容量的讨论可知，对于小，根据对同频干扰和系统容量的讨论可知，对于小 区制蜂窝网区制蜂窝网 2 3 C N I 移动通信移动通信主要技术主要技术 44 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 即频率重用的小区数即频率重用的小区数N由所需的载干比来决定。可求得由所需的载干比来决定。可求得FDMA 的无线容量如下的无线容量如下 2 3 t c B m C B I 信道/小区 TDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量 对于数字对于数字

53、TDMA系统来说，由于数字信道所要求的载干比系统来说，由于数字信道所要求的载干比 可以比模拟制的小可以比模拟制的小45dB ，因而频率复用距离可以再近，因而频率复用距离可以再近 一些。如一些。如N=3的图案。可求得的图案。可求得TDMA的无线容量如下的无线容量如下 2 3 t c B K m C B I 其中，设载波间隔为其中，设载波间隔为Bc，每载波共有，每载波共有K个时隙。个时隙。 移动通信移动通信主要技术主要技术 45 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 CDMA蜂窝系统的容量蜂窝系统的容量 CDMA系统的容量是干扰受限的，而系统

54、的容量是干扰受限的，而FDMA和和TDMA系统的系统的 容量是带宽受限的。决定容量是带宽受限的。决定CDMA数字蜂窝系统容量的主要参数字蜂窝系统容量的主要参 数是：处理增益、数是：处理增益、Eb/N0 、 语音负载周期、频率再用效率以语音负载周期、频率再用效率以 及基站天线扇区数。及基站天线扇区数。 只考虑一般扩频通信系统，接收信号的只考虑一般扩频通信系统，接收信号的 载干比可以写成载干比可以写成 0 0 / / bbb b R EENC IN WWR 如果如果m个用户共用一个无线信道，显然每一用户的信号都受个用户共用一个无线信道，显然每一用户的信号都受 到其他到其他m1个用户信号的干扰。假设

55、到达一个接收机的信号个用户信号的干扰。假设到达一个接收机的信号 强度和各干扰强度都相等，则载干比为强度和各干扰强度都相等，则载干比为 1 1 C Im 移动通信移动通信主要技术主要技术 46 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 0 1 b b W R m E N 于是于是 信道/小区 如果考虑扩频带宽中的背景热噪声如果考虑扩频带宽中的背景热噪声则公式修正为则公式修正为 0 1 b b W R m E C N 采用话音激活技术，则须引入采用话音激活技术，则须引入d（占空比）来修正（占空比）来修正 0 1 1 b b W R m E Cd

56、N 移动通信移动通信主要技术主要技术 47 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较 采用扇区化后，还须引入因子采用扇区化后，还须引入因子G（扇区分区系数）（扇区分区系数） 0 1 1 b b W R mG E Cd N 考虑到频率复用，再引入因子考虑到频率复用，再引入因子F（信道复用效率）（信道复用效率） 0 1 1 b b W R mG F E Cd N 移动通信移动通信主要技术主要技术 48 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 2.3 多址方式的比较多址方式的比较-总结总结 FDMATDMACDMA 特点特点 按频道

57、划分用户，频带独享， 时间共享 按时隙划分用户，时隙独享， 频率共享 按码型划分用户，时隙/频率 共享 优点优点 技术比较成熟、容易实现、 覆盖范围较大等 比模拟移动通信系统有抗干 扰能力强、频率利用率高等 具有更大的通信量，容量与 质量之间存在“软”的关系， “软切换能力”，抗干扰、 抗多径衰落、保密性强等 缺点缺点 频率利用率低、保密性差、 设备复杂、维护量大等 话音失真大、手机发射功率 大等 多址干扰受限 主要主要 应用应用 无线电广播系统及 模拟、数字蜂窝系统 GSM CDMA、WCDMA、TD- SCDMA 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 49顾客

58、至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 49 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 多址技术多址技术2 2 编码及交织技术编码及交织技术3 3 4 4 分集技术分集技术5 5 数字调制技术数字调制技术 1 1 蜂窝技术蜂窝技术 企业信息化部企业信息化部 XXXXXX设计院设计院有限公司有限公司 50顾客至上顾客至上 技术领先技术领先 精心设计精心设计 与时俱进与时俱进 50 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 3 3 编码及交织技术编码及交织技术 3.1 3.1 语音编码语音编码 3.2 3.2 信道编码信道编码 3.3 3.3

59、 交织交织 移动通信移动通信主要技术主要技术 51 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 3.1 3.1 语音编码语音编码 1. 语音编码的分类语音编码的分类 通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关 性，语音编码大致分为三类。性，语音编码大致分为三类。 (1) (1) 波形编码波形编码 波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即波形编码是以精确再现语音波形为目的，并以保真度即 自然度为度量标准的编码方法。这类编码是保留语音个性自然度为度量标准的编码方法。这类编码是保留语音个性 特征为主要目标的方法，其码速较高

60、。特征为主要目标的方法，其码速较高。 常用的波形编码：常用的波形编码：PCMPCM、DPCMDPCM、ADPCM ADPCM 应用：适用于骨干（固定）通信网。应用：适用于骨干（固定）通信网。 移动通信移动通信主要技术主要技术 52 20212021年年6 6月月2929日星期二日星期二 3.1 语音编码语音编码 (2) (2) 参量编码参量编码 利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参利用人类的发声机制，仅传送反映语音波形变化主要参 量的编码方法。在接收端，可根据发声模型，由传送过来量的编码方法。在接收端，可根据发声模型，由传送过来 的变化参量激励产生人工合成的语音。参量编码的主要标的