移動通信多址接入技術(shù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 移動通信多址接入技術(shù)移動通信多址接入技術(shù) 信 道 1 信 道 2 信 道 N 信 道 1 信 道 2 信 道 N 時間時間 頻率頻率 頻率間隔頻率間隔 . 在頻分多址在頻分多址(FDMA)系統(tǒng)系統(tǒng)中不同信道占用不同帶寬中不同信道占用不同帶寬 代碼代碼 FDMA示意圖示意圖 第1頁/共84頁 在時分多址中不同信道占用一個周期性重復(fù)的時隙在時分多址中不同信道占用一個周期性重復(fù)的時隙 頻率 TDMA示意圖示意圖 第2頁/共84頁 在碼分多址在碼分多址(CDMA)中中, 指定給每個用戶一個指定給每個用戶一個 唯一的唯一的PN代碼，而且與其他用戶代碼正交代碼，而且與其他用戶代碼正交 CDMA示

2、意圖示意圖 第3頁/共84頁 FDMA是將給定的頻譜資源劃分為不是將給定的頻譜資源劃分為不 同頻道分配給每一個用戶使用；同頻道分配給每一個用戶使用； TDMA將無線頻譜按時隙劃分，分配將無線頻譜按時隙劃分，分配 給不同用戶；給不同用戶； 以信號波形（代碼序列）不同區(qū)分不同以信號波形（代碼序列）不同區(qū)分不同 用戶稱作用戶稱作CDMA連接。連接。 通常是將雙工技術(shù)（通常是將雙工技術(shù)（FDD 和和 TDD）與特定的）與特定的 FDMA，TDMA 和和 CDMA 多址方式共同使用。多址方式共同使用。 第4頁/共84頁 反向信道前向信道 頻 率 時間 反向信道 前向信道 頻率分隔 時間分隔 (a) FD

3、D在同一時間提供兩個單工信道在同一時間提供兩個單工信道 (b) TDD在同一頻率提供兩個單工時隙在同一頻率提供兩個單工時隙 第5頁/共84頁 例如，例如， FDMA/FDD系統(tǒng)系統(tǒng)TDMA/FDD系統(tǒng)系統(tǒng) 分配給用戶一對頻道分配給用戶一對頻道: 而在而在TDMA/TDD系統(tǒng)中，分配給系統(tǒng)中，分配給 用戶一個信道，在幀信息中，時隙的用戶一個信道，在幀信息中，時隙的 一半用于前向鏈路，另一半用于反向一半用于前向鏈路，另一半用于反向 鏈路，收發(fā)使用相同的頻率。鏈路，收發(fā)使用相同的頻率。 如如P131圖圖5-2所示。所示。 前向信道前向信道和和后向信道后向信道 圖 5 2 TDMA示意圖 第6頁/共8

4、4頁 P131圖圖5-2 TDMA示意圖 第7頁/共84頁 除了除了FDMA，TDMA和和CDMA，還有兩，還有兩 種多址模式：種多址模式： 空分多址（空分多址（SDMA ） 分組無線電（分組無線電（ PR） 空分多址空分多址 ： 是通過空間的分割來區(qū)分是通過空間的分割來區(qū)分 不同用戶。采用陣列天線不同用戶。采用陣列天線 在不同用戶方向上形成不在不同用戶方向上形成不 同的波束來實(shí)現(xiàn)。同的波束來實(shí)現(xiàn)。 第8頁/共84頁 圖圖 5 6 空分多址示意圖空分多址示意圖1 第9頁/共84頁 空分多址示意圖空分多址示意圖2 第10頁/共84頁 分組無線電（分組無線電（Packet Radio）：）： 分組

5、無線電（分組無線電（PR）接入技術(shù)，使許多用戶用一種分散的的方式接入信道。）接入技術(shù)，使許多用戶用一種分散的的方式接入信道。 基站一旦檢測出由于多個發(fā)射機(jī)同時發(fā)射而產(chǎn)生碰撞，就會發(fā)射：基站一旦檢測出由于多個發(fā)射機(jī)同時發(fā)射而產(chǎn)生碰撞，就會發(fā)射： ACK (確認(rèn)確認(rèn))或或 NACK（否定確認(rèn)）（否定確認(rèn)） 正在發(fā)射的移動用戶監(jiān)聽確認(rèn)反饋來判定發(fā)射是否成功，如果發(fā)生碰撞，稍后再重發(fā)。正在發(fā)射的移動用戶監(jiān)聽確認(rèn)反饋來判定發(fā)射是否成功，如果發(fā)生碰撞，稍后再重發(fā)。 第11頁/共84頁 分組無線多址容易實(shí)現(xiàn)，用戶使用分組無線多址容易實(shí)現(xiàn)，用戶使用 競爭技術(shù)在一共用信道上發(fā)射。其競爭技術(shù)在一共用信道上發(fā)射。其

6、 優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)大量用戶數(shù)時，開銷很優(yōu)點(diǎn)是服務(wù)大量用戶數(shù)時，開銷很 少，缺點(diǎn)是效率較低并且可能導(dǎo)致少，缺點(diǎn)是效率較低并且可能導(dǎo)致 延遲。延遲。 本章主要介紹前面三種多址接入技術(shù)本章主要介紹前面三種多址接入技術(shù) 。 下表下表列出各種無線通信系統(tǒng)中正列出各種無線通信系統(tǒng)中正 在使用的不同的多址接入技術(shù)在使用的不同的多址接入技術(shù)： 第12頁/共84頁 CDMA/FDD美國窄帶擴(kuò)頻（美國窄帶擴(kuò)頻（IS-95) FDMA/TDD歐洲數(shù)字無繩電話（歐洲數(shù)字無繩電話（DECT) ） FDMA/TDD CT2（無繩電話）（無繩電話） TDMA/FDD 日本數(shù)字蜂窩日本數(shù)字蜂窩(JDC) TDMA/FDD 美國數(shù)字

7、蜂窩美國數(shù)字蜂窩(USDC) TDMA/FDD 全球移動電話系統(tǒng)全球移動電話系統(tǒng) (GSM) FDMA/FDD 高級移動電話系統(tǒng)高級移動電話系統(tǒng) (AMPS) 多址技術(shù)多址技術(shù) 移動電話系統(tǒng)移動電話系統(tǒng) 第13頁/共84頁 無線電信號可以表示為：無線電信號可以表示為： 即要求各信號特征彼此獨(dú)立即要求各信號特征彼此獨(dú)立(或者正或者正 交交), 也即任意兩個信號之間互相關(guān)函也即任意兩個信號之間互相關(guān)函 數(shù)為數(shù)為 0 (或接近于或接近于0）。）。 S（c , f, t） 是碼型，頻率和時間的函數(shù)。是碼型，頻率和時間的函數(shù)。 多址技術(shù)是利用信號參量的正交性來多址技術(shù)是利用信號參量的正交性來 區(qū)分無線電

8、信號的區(qū)分無線電信號的。 第14頁/共84頁 1.FDMA： （物理意義：頻域里頻道相互不重疊）（物理意義：頻域里頻道相互不重疊） 2. TDMA: ji ji , 0 , 1 dttfstfs ji ),(),( i T fdtfstfs j F i i ),(),( ji ji ,0 , 1 T ji dttctc)()( ji ji , 0 , 1 （ 時域里時隙相互不重疊）時域里時隙相互不重疊） 3. CDMA: （碼型軸上碼型（碼型軸上碼型Ci 相互不重疊）相互不重疊） 第15頁/共84頁 FDMA系統(tǒng)按不同頻道區(qū)分用戶系統(tǒng)按不同頻道區(qū)分用戶 。收發(fā)雙方各使用一個信道，收發(fā)頻。收發(fā)雙

9、方各使用一個信道，收發(fā)頻 率間隔必須大于一定數(shù)值。通常采用率間隔必須大于一定數(shù)值。通常采用 頻分雙工（頻分雙工（FDD）實(shí)現(xiàn)雙工通信。）實(shí)現(xiàn)雙工通信。 5.2.1 頻分多址（頻分多址（ FDMA） ： 第16頁/共84頁 f1 f2 f3fnF1 F2 Fn B保護(hù) FDMA頻道劃分頻道劃分 第17頁/共84頁 FDMA/FDD系統(tǒng)工作示意圖系統(tǒng)工作示意圖 F1 f1 F2 f2 F3 f3 第18頁/共84頁 FDMA特點(diǎn)： FDMA每個頻道只傳送一路電話；每個頻道只傳送一路電話； 連續(xù)傳輸連續(xù)傳輸, 一旦給移動臺分配了頻道一旦給移動臺分配了頻道 ，移動臺和基站同時連續(xù)不斷發(fā)射；，移動臺和基

10、站同時連續(xù)不斷發(fā)射； 信道帶寬較窄（信道帶寬較窄（30kHz），即），即FDMA通通 常使用窄帶系統(tǒng)；常使用窄帶系統(tǒng)； 傳輸速率低。碼元持續(xù)時間傳輸速率低。碼元持續(xù)時間 較長較長, 與與 平均延遲擴(kuò)展平均延遲擴(kuò)展相比相比很大很大 , 這意味著碼間這意味著碼間 干擾低，不需要均衡；干擾低，不需要均衡； 第19頁/共84頁 與與TDMA相比相比, FDMA系統(tǒng)簡單的多系統(tǒng)簡單的多，（例如不需要同步和組幀比特）；，（例如不需要同步和組幀比特）； 基站共用設(shè)備成本高，因為每路載波基站共用設(shè)備成本高，因為每路載波 單路設(shè)計，例如單路設(shè)計，例如100個頻道，需要個頻道，需要100套套 收發(fā)設(shè)備以及帶通濾波

11、器濾除雜波干擾收發(fā)設(shè)備以及帶通濾波器濾除雜波干擾; 移動臺需要雙工器，增加了費(fèi)用；移動臺需要雙工器，增加了費(fèi)用； 需要精確的需要精確的RF濾波器消除鄰頻干擾。濾波器消除鄰頻干擾。 第20頁/共84頁 如何實(shí)現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)信道共用信道共用是是FDMA系統(tǒng)設(shè)系統(tǒng)設(shè) 計應(yīng)考慮的。計應(yīng)考慮的。 假如一個基站有假如一個基站有 n個信道個信道, 信道信道 復(fù)用后，有可能發(fā)生所有信道均被占復(fù)用后，有可能發(fā)生所有信道均被占 用，而新的呼叫不能接通的情況，用，而新的呼叫不能接通的情況， 發(fā)生這種情況的概率有多大？發(fā)生這種情況的概率有多大？ 第21頁/共84頁 指允許大量用戶在一個小區(qū)內(nèi)指允許大量用戶在一個小區(qū)內(nèi) 共

12、享有限的信道，即共享有限的信道，即從可用信道中從可用信道中 按需給用戶分配信道。按需給用戶分配信道。 1）中繼的概念）中繼的概念 ： 中繼理論中繼理論的基本原理是的基本原理是19世紀(jì)世紀(jì) 末丹麥數(shù)學(xué)家愛爾蘭（末丹麥數(shù)學(xué)家愛爾蘭（Erlang） 提出來的，他致力于研究怎樣由有提出來的，他致力于研究怎樣由有 限的能力為大量的用戶服務(wù)。現(xiàn)在限的能力為大量的用戶服務(wù)?，F(xiàn)在 以他的名字作為話務(wù)量強(qiáng)度單位。以他的名字作為話務(wù)量強(qiáng)度單位。 第22頁/共84頁 一個愛爾蘭（一個愛爾蘭（Erlang）表示一個完全）表示一個完全 被占用的信道的話務(wù)量強(qiáng)度，即被占用的信道的話務(wù)量強(qiáng)度，即 ： 單位小時的呼叫小時單位

13、小時的呼叫小時（呼叫小時（呼叫小時/小時小時 ） 0.5 Erlang (1 Erlang) 或或單位分鐘的呼叫分鐘單位分鐘的呼叫分鐘（呼叫分鐘（呼叫分鐘/分鐘分鐘 ） 例如：一個在一小時內(nèi)被占用了例如：一個在一小時內(nèi)被占用了30分鐘分鐘 （60分鐘）分鐘）的信道的話務(wù)量為的信道的話務(wù)量為 ： 第23頁/共84頁 2)話務(wù)量話務(wù)量 A ： AS c. 有有n個信道的系統(tǒng)個信道的系統(tǒng) , 每個信道平均產(chǎn)生的話務(wù)量：每個信道平均產(chǎn)生的話務(wù)量： / n AU A n b. 有有U個用戶的系統(tǒng)產(chǎn)生的總話務(wù)量：個用戶的系統(tǒng)產(chǎn)生的總話務(wù)量： a . 每個用戶的話務(wù)量強(qiáng)度等于呼叫請求速率乘以保持時間：每個用

14、戶的話務(wù)量強(qiáng)度等于呼叫請求速率乘以保持時間： AuU A 第24頁/共84頁 例例5.1：某系統(tǒng)有某系統(tǒng)有50個用戶，每個用戶個用戶，每個用戶 平均每小時發(fā)出平均每小時發(fā)出2次呼叫，每次呼叫平次呼叫，每次呼叫平 均保持均保持3分鐘，則每個用戶的話務(wù)量：分鐘，則每個用戶的話務(wù)量： 3 20.1 60 ASErland 它表示系統(tǒng)中平均每個用戶每小時占用信道的時間為它表示系統(tǒng)中平均每個用戶每小時占用信道的時間為0.1小時。小時。 系統(tǒng)總話務(wù)量系統(tǒng)總話務(wù)量： 50 0.15AuU AErland 表示表示50個用戶在系統(tǒng)中產(chǎn)生的話務(wù)量為個用戶在系統(tǒng)中產(chǎn)生的話務(wù)量為5愛爾蘭。愛爾蘭。 第25頁/共84

15、頁 3 3）. . 完成話務(wù)量的性質(zhì)與計算完成話務(wù)量的性質(zhì)與計算 設(shè)在觀察時間設(shè)在觀察時間T T小時內(nèi)，全網(wǎng)共完成小時內(nèi)，全網(wǎng)共完成C C1 1次通話次通話 ，則每小時完成的呼叫次數(shù)為，則每小時完成的呼叫次數(shù)為 T C1 0 SC T SA 100 1 完成話務(wù)量即為完成話務(wù)量即為 C1S為觀察時間為觀察時間T小時內(nèi)的實(shí)際通話時間。若總的信道數(shù)小時內(nèi)的實(shí)際通話時間。若總的信道數(shù) 為為n， 而在觀察時間而在觀察時間T內(nèi)有內(nèi)有i(in)個信道同時被占用的時個信道同時被占用的時 間為間為ti(tiT)，那么可以算出實(shí)際通話時間為，那么可以算出實(shí)際通話時間為 (5 - 7) 第26頁/共84頁 SCt

16、ntttti n n i i 132 1 1 321 n i i n i i T t iti T SC T A 11 10 11 n i i PiA 1 0 當(dāng)觀察時間當(dāng)觀察時間T足夠長，足夠長，ti/T就表示在總的就表示在總的n個信道中，有個信道中，有i個個 信道同時被占用的概率，可用信道同時被占用的概率，可用Pi表示，式表示，式(5 - 7)就可改寫為就可改寫為 第27頁/共84頁 例如，某通信網(wǎng)共有例如，某通信網(wǎng)共有 8 個信道，從上午個信道，從上午8時至?xí)r至10時時 共兩個小時的觀察時間內(nèi)，統(tǒng)計出共兩個小時的觀察時間內(nèi)，統(tǒng)計出i個信道同時被占用的個信道同時被占用的 時間時間(小時數(shù)小時

17、數(shù))如表如表 5 - 1 所示。所示。 表表 5 - 1 利用利用(5 - 7)式，有式，有 5 . 3) 1 . 081 . 07 1 . 062 . 054 . 045 . 033 . 022 . 01 ( 2 1 0 A (愛爾蘭) I012345678 ti0.10.20.30.40.20.10.10.10.1 第28頁/共84頁 這說明在總共8個信道中，在2小時的觀察時間內(nèi)平均有3.5個信道同時被占用。每信道每小時的平均被占用時間為3.5/8=0.437 5小時。因為一個信道的最大可容納的話務(wù)量是1愛爾蘭，因此它的平均信道利用率就是43.75%。 第29頁/共84頁 其中其中 為完成

18、話務(wù)量。式中看出：為完成話務(wù)量。式中看出： 呼損率呼損率 B ，呼叫成功率，呼叫成功率 ，用戶越滿意。用戶越滿意。 4）呼損率）呼損率 B： 損失話務(wù)量占流入話務(wù)量的比率：損失話務(wù)量占流入話務(wù)量的比率： A AA B 0 0 A B也稱作也稱作服務(wù)等級服務(wù)等級GOS（Grade of Service). 但若但若B ，系統(tǒng)流入話務(wù)量，系統(tǒng)流入話務(wù)量A ，系統(tǒng)容量（用戶數(shù)），系統(tǒng)容量（用戶數(shù)）U 。 第30頁/共84頁 呼損率的計算：呼損率的計算： 對于有對于有N個信道的共用系統(tǒng)個信道的共用系統(tǒng) , 愛爾愛爾 蘭呼損公式為蘭呼損公式為: n i i n iA nA B 0 !/ !/ （5- 9

19、） (5-9)式工程上非常實(shí)用式工程上非常實(shí)用, 公式推導(dǎo)雖公式推導(dǎo)雖 然復(fù)雜然復(fù)雜, 但但 Erlang B 公式以公式以下圖下圖的形式給的形式給 出。出。(系統(tǒng)話務(wù)量系統(tǒng)話務(wù)量A標(biāo)在底部標(biāo)在底部, 呼損率呼損率B為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo), 由由A和和B很容易求出第三個參數(shù)很容易求出第三個參數(shù).) 第31頁/共84頁 第32頁/共84頁 在給定呼損率在給定呼損率 B 情況下情況下, 用式用式(5-9) 可算出可算出 n 個信道的流入話務(wù)量個信道的流入話務(wù)量 A . 在給定流入話務(wù)量在給定流入話務(wù)量 A 情況下情況下, 由式由式 (5-9)可算出為達(dá)到服務(wù)等級可算出為達(dá)到服務(wù)等級 B，小區(qū)，小區(qū) 應(yīng)取

20、的共用信道數(shù)應(yīng)取的共用信道數(shù) n . 第33頁/共84頁 n BA n A)1 ( 0 呼損率不同情況下，信道的利用率也是不同的。信道利用率呼損率不同情況下，信道的利用率也是不同的。信道利用率可用每小時每信道的完成話務(wù)量來計算，即可用每小時每信道的完成話務(wù)量來計算，即 第34頁/共84頁 表表 52 呼損率和話務(wù)量與信道數(shù)及信道利用率的關(guān)系呼損率和話務(wù)量與信道數(shù)及信道利用率的關(guān)系 第35頁/共84頁 表表 52 呼損率和話務(wù)量與信道數(shù)及信道利用率的關(guān)系（續(xù)）呼損率和話務(wù)量與信道數(shù)及信道利用率的關(guān)系（續(xù)） 第36頁/共84頁 5）. 用戶忙時的話務(wù)量與用戶數(shù)用戶忙時的話務(wù)量與用戶數(shù) 每個用戶在2

21、4小時內(nèi)的話務(wù)量分布是不均勻的， 網(wǎng) 絡(luò)設(shè)計應(yīng)按最忙時的話務(wù)量來進(jìn)行計算。最忙1小時內(nèi)的 話務(wù)量與全天話務(wù)量之比稱為集中系數(shù)，用k表示，一般 k=10%15%。每個用戶的忙時話務(wù)量需用統(tǒng)計的辦法確 定。設(shè)通信網(wǎng)中每一用戶每天平均呼叫次數(shù)為C(次/天)， 每次呼叫的平均占用信道時間為T(秒/次)，集中系數(shù)為k ， 則每用戶的忙時話務(wù)量為 6003 1 kTCa 第37頁/共84頁 例如，C=3(次/天)，T=120(秒/次)，k=10%，則用上式 可算得a=0.01(愛爾蘭/用戶)。國外資料表明，公用移動通信 網(wǎng)可按a=0.01設(shè)計，專業(yè)移動通信網(wǎng)可按a=0.05設(shè)計。由于 電話使用的習(xí)慣不同，

22、國內(nèi)的用戶忙時話務(wù)量一般會超過上 述數(shù)據(jù)不少，建議公用移動通信網(wǎng)按a=0.020.03設(shè)計，專 業(yè)移動通信網(wǎng)按a=0.08設(shè)計。 kTC n A a nA m 6003 / 全網(wǎng)的用戶數(shù)為mn。 第38頁/共84頁 表表 5 3 用戶數(shù)的計算用戶數(shù)的計算 以a=0.01(愛爾蘭/用戶)計算出每信道的用戶數(shù)如表 5 - 3 所示(在a值不同時，則需另行計算)。 第39頁/共84頁 例例 5.2 有有200萬人口的市區(qū)，三個相互萬人口的市區(qū)，三個相互 競爭的系統(tǒng)競爭的系統(tǒng) A，B，C 提供蜂窩服務(wù)。提供蜂窩服務(wù)。 系統(tǒng)系統(tǒng) A中有中有19個信道的小區(qū)個信道的小區(qū)394個個 ； 系統(tǒng)系統(tǒng) B中有中有

23、57個信道的小區(qū)個信道的小區(qū) 98； 系統(tǒng)系統(tǒng) C中有中有100個信道個信道 的小區(qū)的小區(qū)49個個. 阻塞概率為阻塞概率為2%. 每個用戶每小時平均打每個用戶每小時平均打 2個電話個電話, 每個電話平均通話時間為每個電話平均通話時間為3分分 鐘鐘.求求: 系統(tǒng)所能支持的用戶數(shù)系統(tǒng)所能支持的用戶數(shù) 。假設(shè)所假設(shè)所 有三個系統(tǒng)都以最大容量工作有三個系統(tǒng)都以最大容量工作, 計算每計算每 個系統(tǒng)的市場占有百分比。個系統(tǒng)的市場占有百分比。 第40頁/共84頁 解 系統(tǒng)A， 已知： 阻塞概率：2%0.02 系統(tǒng)中每個小區(qū)所用的信道數(shù)，C=19 每個用戶的話務(wù)量強(qiáng)度 對于GOS=0.02，C=19，從圖可得

24、所承載的總話 務(wù)量為12E rlang. 因此，每個小區(qū)所能支持的用戶數(shù)為： 因為共有394個小區(qū)，系統(tǒng)A所能支持目 120 x 39447280個。 2 (3/60)0.1AS /12/0.1120 u UAA 第41頁/共84頁 系統(tǒng)B， 已知： 阻塞概率：2%0.02 系統(tǒng)中每個小區(qū)所用的信道數(shù)，C=57 每個用戶的話務(wù)量強(qiáng)度 對于GOS=0.02，C=57，從圖可得所承載的總話 務(wù)量為45E rlang. 因此，每個小區(qū)所能支持的用戶數(shù)為： 因為共有98個小區(qū)，系統(tǒng)B所能支持目 450 x 9844100個。 2 (3/60)0.1AS /45/0.1450 u UAA 第42頁/共8

25、4頁 系統(tǒng)C， 已知： 阻塞概率：2%0.02 系統(tǒng)中每個小區(qū)所用的信道數(shù)，C=100 每個用戶的話務(wù)量強(qiáng)度 對于GOS=0.02，C=100，從圖可得所承載的總話 務(wù)量為88E rlang. 因此，每個小區(qū)所能支持的用戶數(shù)為： 因為共有49個小區(qū)，系統(tǒng)C所能支持目 880 x 4944100個。 2 (3/60)0.1AS /88/0.1880 u UAA 第43頁/共84頁 因此，這三個系統(tǒng)所能支持的蜂窩用戶總數(shù)為 47280+44100+43120=134500個。 因為在這市區(qū)內(nèi)共有200萬住戶，系統(tǒng)A的蜂窩用 戶總數(shù)為47280個，市場百分比為： 4728020000002.36 類

26、似的，系統(tǒng)B的市場百分比為： 441002000000：2205 系統(tǒng)C的市場百分比為： 43120200000D2156 這三個系統(tǒng)綜合的市場百分比為： 1345002000000=6725 第44頁/共84頁 例例5.3 某個城市面積為某個城市面積為1300平方公里平方公里, 由一由一 個使用個使用7小區(qū)復(fù)用模式的蜂窩系統(tǒng)覆蓋小區(qū)復(fù)用模式的蜂窩系統(tǒng)覆蓋 。每個小區(qū)的半徑為。每個小區(qū)的半徑為 4 公里公里, 該城市共該城市共 有有40MHz的頻譜的頻譜, 使用帶寬為使用帶寬為60kHz的雙向信的雙向信 道。假設(shè)系統(tǒng)的道。假設(shè)系統(tǒng)的GOS (呼損率呼損率B ) 為為2%. 如每個用戶提供的話務(wù)

27、量為如每個用戶提供的話務(wù)量為 0.03Erlang , 計算計算 : 第45頁/共84頁 (a)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的小區(qū)數(shù)服務(wù)區(qū)域內(nèi)的小區(qū)數(shù) Nc ; (b)每個小區(qū)的信道數(shù)每個小區(qū)的信道數(shù) n; (c)每個小區(qū)的話務(wù)量強(qiáng)度每個小區(qū)的話務(wù)量強(qiáng)度Ac; (d)所承載的所承載的 最大話務(wù)量最大話務(wù)量AM; (e)所能所能 服務(wù)的用戶總數(shù)服務(wù)的用戶總數(shù)U; (f) 每個信道的移動臺數(shù)每個信道的移動臺數(shù)M; (g)理論上系統(tǒng)能服務(wù)的最大用戶數(shù)理論上系統(tǒng)能服務(wù)的最大用戶數(shù)UM. 解解： 已知：城市面積已知：城市面積1300平方公里，平方公里，7小區(qū)模式，小區(qū)半徑小區(qū)模式，小區(qū)半徑 R=4公里，總帶寬公里，總帶寬

28、40MHz, 每個用戶產(chǎn)生的話務(wù)量每個用戶產(chǎn)生的話務(wù)量 Au=0.03Erlang. 第46頁/共84頁 (a)已知： 一個小區(qū)(六邊形)的面積為2.5981R2，因此每個 小區(qū)覆蓋 215981 x42=41.57平方英里 因此，小區(qū)總數(shù)為130041057=31個 (b)每個小區(qū)的信道總數(shù)n =總頻帶寬(信道帶寬x頻率復(fù)用因子) =40 OOOOOO(60000 x7)=95信道/小區(qū) (c)已知： n=95，GOS=O.02第47頁/共84頁 從圖可得,每小區(qū)的話務(wù)量強(qiáng)度=84 Erlang/小區(qū) (d）所承載的最大活務(wù)量=小區(qū)數(shù)x每小區(qū)的話務(wù)量強(qiáng)度 =3l x 84=2604 Erla

29、ng (e)已知每小區(qū)話務(wù)量=0.03Erlang 總用戶數(shù)=總活務(wù)量/每個用戶的話務(wù)量 =2604O.03=86800個 (f)每個信道的移動臺數(shù)=用戶數(shù)信道數(shù) =86800666=130栘動臺信道 (p)理論上所能服務(wù)的最大移動臺數(shù)為系統(tǒng)中的可用信 道數(shù)(所有信道都占用) =nxNc=95x3l=2945個，占顧客數(shù)的34. 第48頁/共84頁 6）. 空閑信道的選取空閑信道的選取 : 移動通信網(wǎng)中移動通信網(wǎng)中, 每個用戶發(fā)起呼叫時每個用戶發(fā)起呼叫時 , 從從 n 個共用信道中選取一個空閑信個共用信道中選取一個空閑信 道，道， 一般有兩種方式一般有兩種方式 : 專用呼叫信道方式專用呼叫信道

30、方式 ； 標(biāo)明空閑信道方式標(biāo)明空閑信道方式 。 第49頁/共84頁 系統(tǒng)中設(shè)置專用呼叫信道系統(tǒng)中設(shè)置專用呼叫信道, 用于處理呼用于處理呼 叫請求。叫請求。移動臺不通話時在呼叫信道上移動臺不通話時在呼叫信道上 守候，發(fā)起呼叫時：守候，發(fā)起呼叫時： 通過通過RCC發(fā)起呼叫發(fā)起呼叫 通過通過FCC指定空閑信道指定空閑信道 移動臺移動臺 基站基站 ( 移動臺通話結(jié)束后自動返回專用信道守候移動臺通話結(jié)束后自動返回專用信道守候) 專用呼叫信道方式專用呼叫信道方式 : 第50頁/共84頁 專用呼叫信道方式優(yōu)點(diǎn)專用呼叫信道方式優(yōu)點(diǎn): 處理呼叫速度快處理呼叫速度快, 但占用專門呼叫信但占用專門呼叫信 道道, 信

31、道利用率低信道利用率低, 適合大容量系統(tǒng)適合大容量系統(tǒng) 。900MHz蜂窩移動電話采用此種方式。蜂窩移動電話采用此種方式。 分為分為: 循環(huán)定位方式循環(huán)定位方式 循環(huán)不定位方式循環(huán)不定位方式 循環(huán)分散定位方式循環(huán)分散定位方式 標(biāo)明空閑信道方式標(biāo)明空閑信道方式 : 第51頁/共84頁 A. 循環(huán)定位循環(huán)定位: 不設(shè)置專門呼叫信道不設(shè)置專門呼叫信道, 所有信道呼所有信道呼 叫和通話同時進(jìn)行；叫和通話同時進(jìn)行； 基站發(fā)出空閑信基站發(fā)出空閑信 號號, 所有移動臺自動掃描信道所有移動臺自動掃描信道, 移動臺移動臺 一旦在某信道收到空閑信號一旦在某信道收到空閑信號, 就定位在就定位在 該信道通話。該信道通

32、話。有空閑標(biāo)志的信道只有有空閑標(biāo)志的信道只有 一個一個。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 所有信道都可用于通話所有信道都可用于通話, 信道利用率高信道利用率高, 主呼、被呼在同一信道主呼、被呼在同一信道, 處理呼叫快。但多個用戶發(fā)起同時呼叫的同搶概率大。適合小容量系統(tǒng)。處理呼叫快。但多個用戶發(fā)起同時呼叫的同搶概率大。適合小容量系統(tǒng)。 第52頁/共84頁 由BS臨時指定一個信道做呼叫信道，并在 該臨時呼叫信道上發(fā)空閑信號。 平時所有未通話的移動臺都自動對全部信道 進(jìn)行掃描搜索，一旦在某個信道上收到空閑 信號，就停留在該信道上。 因此在平時，所有移動臺都集中守候在臨時 呼叫信道上. 當(dāng)某個用戶叫通后，就在此信道上通話

33、。 此時，基站要另選一個空閑信道作為臨時呼 叫信道發(fā)空閑信號，于是所有未通話的移動 臺接收機(jī)都自動轉(zhuǎn)到新的臨時呼叫信道上守 候(定位)。只適合小容量系統(tǒng) 第53頁/共84頁 B.循環(huán)不定位循環(huán)不定位 : 為減少同搶概率為減少同搶概率 , 循環(huán)掃描不定位循環(huán)掃描不定位 , 由于移動臺對信道掃描順序不同由于移動臺對信道掃描順序不同, 避避 免了同搶呼叫。免了同搶呼叫。但移動臺主叫時先搜但移動臺主叫時先搜 索空閑信道索空閑信道, 循環(huán)掃描時不能接收信號循環(huán)掃描時不能接收信號 , 處理呼叫速度稍慢。處理呼叫速度稍慢。 移動臺移動臺: 基站基站: 基站必須在空閑信道上先發(fā)出保持信基站必須在空閑信道上先發(fā)

34、出保持信 號號, 等待移動臺搜尋并鎖定，等待移動臺搜尋并鎖定，所有空閑所有空閑 信道都有空閑標(biāo)志信道都有空閑標(biāo)志。 第54頁/共84頁 基站在所有不通話的空閑信道上都發(fā)出空閑信號， 網(wǎng)內(nèi)移動臺自動掃描空閑信道，并隨機(jī)地?？吭诰?近的空閑信道上(不定位)。 當(dāng)基站呼叫移動臺時，必須選擇一個空閑信道先發(fā) 出時間足夠長的召集信號(其他空閑信道停發(fā)空閑信 號)， 而后再發(fā)出選呼信號。 網(wǎng)內(nèi)移動臺由于收不到空閑信號重新進(jìn)入掃描狀態(tài) ，一旦掃到召集信號就停在該信道上等候被呼。一 旦發(fā)現(xiàn)自己未被呼中， 重新處于不停的信道掃描狀 態(tài)。 缺點(diǎn):移動臺被呼的接續(xù)時間比較長. 只適合小容量系統(tǒng) 第55頁/共84頁

35、C：循環(huán)分散定位方式：循環(huán)分散定位方式 網(wǎng)內(nèi)移動臺分散停靠在各個空閑信道上。 移動臺主呼是在各自?？康目臻e信道上進(jìn)行的，保 留了循環(huán)不定位方式的優(yōu)點(diǎn)。 基站在全部不通話的空閑信道上都發(fā)空閑信號， 基站呼叫移動臺時，其呼叫信號在所有的空閑信道 上發(fā)出，并等待應(yīng)答信號。從而提高了接續(xù)的速度 。 優(yōu)點(diǎn):接續(xù)快,效率高,同搶概率小。 缺點(diǎn):當(dāng)基站呼叫移動臺時，必須在所有空閑信道上 同時發(fā)出 選呼信號，因而互調(diào)干擾比較嚴(yán)重。 只適合小容量系統(tǒng)只適合小容量系統(tǒng) 第56頁/共84頁 ( Time Division Multiple Access ) 如圖如圖P187圖圖5-2所示所示. 把時間分割成周期性的

36、幀，每一幀再分割成若干個時隙。把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙。 5.2.2 時分多址（時分多址（ FDMA） v TDMA/FDD系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理 第57頁/共84頁 圖 5 2 TDMA示意圖 TDMA中不同信道占用一個周期性重復(fù)的時隙中不同信道占用一個周期性重復(fù)的時隙 第58頁/共84頁 工作方式：工作方式： 頻分雙工頻分雙工 FDD 上行鏈路和下行鏈路的幀分別在上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率不同的頻率上。上。 時分雙工時分雙工 TDD（Time Division Duplex) 上行鏈路和下行鏈路的幀分別在上行鏈路和下行鏈路的幀分別在相同的頻率相同的頻率

37、上。上。 第59頁/共84頁 v TDD方式的方式的TDMA 信道1 信道2 信 道 N 移動臺發(fā) 基站收 Uplink 基站發(fā) 移動臺收 Downlink 時隙 時間 功率 頻率 信 道 1 信 道 2 信 道 N 第60頁/共84頁 圖 5 3 典型的時隙結(jié)構(gòu) 第61頁/共84頁 v TDMA時隙結(jié)構(gòu)時隙結(jié)構(gòu)(時幀結(jié)構(gòu)時幀結(jié)構(gòu))： 時隙 1 23N 同步控制信息保護(hù) 信息訓(xùn)練信息保護(hù) 典型結(jié)構(gòu)1 典型結(jié)構(gòu)2 一幀 時分多址系統(tǒng)把無線頻譜按時隙時分多址系統(tǒng)把無線頻譜按時隙(Slot)劃分，每個劃分，每個 時隙允許一個用戶發(fā)射或接收，若干時隙再構(gòu)成一個時隙允許一個用戶發(fā)射或接收，若干時隙再構(gòu)成

38、一個 時幀時幀(Frame)。 第62頁/共84頁 特超幀(HF)=2048超幀=2715648幀 （3h28min53s.760ms) 1超幀(SF)=51復(fù)幀(MF)=26控制幀(CF) ( 6.12s =1326幀 ) 1業(yè)務(wù)復(fù)幀=26幀 (120ms) 1控制復(fù)幀=51幀 (235.4ms) 1幀=8時隙 （4.615ms) v GSM蜂窩窄帶系統(tǒng)各類幀格式蜂窩窄帶系統(tǒng)各類幀格式 第63頁/共84頁 移動臺：移動臺： 基站基站 ： 在每幀內(nèi)只在指定的時隙向基站在每幀內(nèi)只在指定的時隙向基站 發(fā)送信號，在定時和同步條件下，發(fā)送信號，在定時和同步條件下， 基站接收到各移動臺的信號而互不基站接

39、收到各移動臺的信號而互不 干擾。干擾。 發(fā)向各移動臺的信號都按順序發(fā)向各移動臺的信號都按順序 在預(yù)定的時隙中傳輸，各移動臺只在預(yù)定的時隙中傳輸，各移動臺只 要在指定的時隙內(nèi)接收，就能區(qū)分要在指定的時隙內(nèi)接收，就能區(qū)分 各路信號。各路信號。 第64頁/共84頁 控制信令的傳輸控制信令的傳輸 同步同步 抗多徑干擾抗多徑干擾 v TDMA系統(tǒng)涉及主要應(yīng)考慮的問題系統(tǒng)涉及主要應(yīng)考慮的問題 第65頁/共84頁 v措施措施 在每個時隙中專門劃出部分比特用于控制和信令在每個時隙中專門劃出部分比特用于控制和信令 信息的傳輸。信息的傳輸。 在時隙中插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列。在時隙中插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)

40、練序列。 在每個時隙中留出一定的保護(hù)間隔。在每個時隙中留出一定的保護(hù)間隔。 在每個時隙中傳輸同步序列。同步序列在每個時隙中傳輸同步序列。同步序列 和訓(xùn)練和訓(xùn)練 序列可分開傳輸，也可合二為一。序列可分開傳輸，也可合二為一。 第66頁/共84頁 例例5.4 如果如果GSM使用每幀包含使用每幀包含8個時隙的幀結(jié)個時隙的幀結(jié) 構(gòu)，每時隙構(gòu)，每時隙(slot)含有含有156.25比特，信比特，信 道中數(shù)據(jù)率為道中數(shù)據(jù)率為270.833kbps. 求：求： （a）一比特的時長；一比特的時長； （b）一時隙長；一時隙長； （c）幀長；幀長； （d）占用一個時隙的用戶在兩次發(fā)射）占用一個時隙的用戶在兩次發(fā)射

41、之間必須等待的時間。之間必須等待的時間。 第67頁/共84頁 解：解： （a）一比特時長：）一比特時長： （b）一時隙長：）一時隙長： （c）幀長：）幀長： （d）用戶必須等待）用戶必須等待4.615ms在新一幀到來之后才可進(jìn)行下一次發(fā)射。在新一幀到來之后才可進(jìn)行下一次發(fā)射。 msTT bslot 577. 025.156 msTT slotf 615.48 s kbps Tb692. 3 833.270 1 第68頁/共84頁 TDMA 使幾個用戶共享一個載波頻率使幾個用戶共享一個載波頻率, 每個用戶利用不同時隙。每個用戶利用不同時隙。 數(shù)據(jù)傳送不連續(xù)，采用分組發(fā)送。因而電池消耗低，切換容易

42、；數(shù)據(jù)傳送不連續(xù)，采用分組發(fā)送。因而電池消耗低，切換容易； TDMA系統(tǒng)必須有精確的定時和同步。系統(tǒng)必須有精確的定時和同步。 TDMA系統(tǒng)可動態(tài)分配時隙系統(tǒng)可動態(tài)分配時隙 ( 因為每個人的講話時間不足因為每個人的講話時間不足40%), 有話音時分配時隙，無話音時不分配時隙，有利于提高系統(tǒng)容量。有話音時分配時隙，無話音時不分配時隙，有利于提高系統(tǒng)容量。 vTDMA的特點(diǎn)的特點(diǎn) 第69頁/共84頁 5.2.3 碼分多址（碼分多址（CDMA） : (Code Division Multiple Access) 在碼分多址通信系統(tǒng)中，不同用在碼分多址通信系統(tǒng)中，不同用 戶傳輸信息是用不同的編碼序列來戶

43、傳輸信息是用不同的編碼序列來 區(qū)分，或者說靠信號的不同波形來區(qū)分，或者說靠信號的不同波形來 區(qū)分。如果從頻域或時域來觀察，區(qū)分。如果從頻域或時域來觀察， 多個信號是相互重疊的。多個信號是相互重疊的。 第70頁/共84頁 接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個信接收機(jī)用相關(guān)器可以在多個信 號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號號中選出其中使用預(yù)定碼型的信號 ，其他不同碼型，其他不同碼型 (波形波形)的信號不能的信號不能 被解調(diào)，接收機(jī)將它們視為噪聲處被解調(diào)，接收機(jī)將它們視為噪聲處 理。理。 CDMA以擴(kuò)頻信號為基礎(chǔ)，擴(kuò)以擴(kuò)頻信號為基礎(chǔ)，擴(kuò) 頻信號是一種用偽隨機(jī)序列調(diào)制的頻信號是一種用偽隨機(jī)序列調(diào)制的 寬帶信號，常用的

44、有兩種：寬帶信號，常用的有兩種： 跳頻跳頻 ( Frequency Hopping ，F(xiàn)H)信號信號 直接擴(kuò)頻序列直接擴(kuò)頻序列（Direct Sequence，DS） 第71頁/共84頁 CDMA采用頻分雙工（采用頻分雙工（FDD）模）模 式，即正向傳輸和反向傳輸各使用式，即正向傳輸和反向傳輸各使用 一個頻率。一個頻率。 1. FH-CDMA : 各用戶調(diào)制信號的中心頻率隨所各用戶調(diào)制信號的中心頻率隨所 使用的偽隨機(jī)（使用的偽隨機(jī)（PN）序列跳變。各）序列跳變。各 頻率序列要求相互正交，并且在任頻率序列要求相互正交，并且在任 一時刻都不相同。如一時刻都不相同。如 P189圖圖 5-4(a) 所示：所示： 第72頁/共84頁 頻率頻率 時間時間 各用戶中心頻率隨機(jī)改變各用戶中心頻率隨機(jī)改變, 但在任一時刻都不相同但在任一時刻都不相同 。 FH-CDMA示意圖示意圖 注：注：圖中不同顏色代表不同用戶使用的頻率圖中不同顏色代表不同用戶使用的頻率， f0 f1 B fn 第73頁/共84頁 2. DS-CDMA : 各用戶工作在相同的中心頻率上各