第二章移動通信的基本概念修改

1、 第二章第二章 移動通信的基本概念移動通信的基本概念l無線電波的傳播特性無線電波的傳播特性l移動信道的特征移動信道的特征l*陸地移動信道的場強(qiáng)估算與損耗陸地移動信道的場強(qiáng)估算與損耗 l蜂窩系統(tǒng)工作原理蜂窩系統(tǒng)工作原理 l移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)l無線環(huán)境下的噪聲與干擾無線環(huán)境下的噪聲與干擾 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 理解并掌握直射波、反射波、地面波、理解并掌握直射波、反射波、地面波、自由空間傳播、多徑效應(yīng)、多普勒頻移、快衰自由空間傳播、多徑效應(yīng)、多普勒頻移、快衰落、慢衰落等概念。落、慢衰落等概念。 初步了解地形、地物的分類，以及任意地形初步了解地形、地物的分類，以及任意地形

2、地區(qū)的傳播損耗中值的估算。地區(qū)的傳播損耗中值的估算。 掌握蜂窩、小區(qū)、區(qū)群、中心激勵、頂點(diǎn)激掌握蜂窩、小區(qū)、區(qū)群、中心激勵、頂點(diǎn)激勵、移動通信系統(tǒng)的組成、多址技術(shù)等概念勵、移動通信系統(tǒng)的組成、多址技術(shù)等概念。l理解常見的各類噪聲與干擾，如同頻干擾、鄰理解常見的各類噪聲與干擾，如同頻干擾、鄰頻干擾、互調(diào)干擾、時隙干擾和碼間干擾等，頻干擾、互調(diào)干擾、時隙干擾和碼間干擾等，了解某些抑制噪聲和干擾的技術(shù)。了解某些抑制噪聲和干擾的技術(shù)。l了解全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，了解移動通信了解全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，了解移動通信網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域、號碼、地址與識別。網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域、號碼、地址與識別。2.1 無線電波的傳播特性無

3、線電波的傳播特性 電波的傳播方式電波的傳播方式 直射波直射波 大氣中的電波傳播大氣中的電波傳播 障礙物的影響與繞射損耗障礙物的影響與繞射損耗 反射波反射波 2.1.1 電波的傳播方式電波的傳播方式n 從發(fā)信機(jī)發(fā)出的電波在到達(dá)收信機(jī)時，可能會從發(fā)信機(jī)發(fā)出的電波在到達(dá)收信機(jī)時，可能會沿不同的路徑進(jìn)行傳播，如圖沿不同的路徑進(jìn)行傳播，如圖2-1所示。所示。n 沿著地表面?zhèn)鞑サ碾姴ǎㄈ缏窂窖刂乇砻鎮(zhèn)鞑サ碾姴ǎㄈ缏窂?）稱為地面）稱為地面波；波；n 從發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的電波（如路徑從發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的電波（如路徑2）稱為直射波；）稱為直射波；n 經(jīng)過大地反射到達(dá)收信機(jī)的電波（如路徑經(jīng)過大

4、地反射到達(dá)收信機(jī)的電波（如路徑3）稱為反射波。稱為反射波。n 一般而言，收信機(jī)一般而言，收信機(jī)A接收到的電波是接收到的電波是由直射波和大地反射波合成的，所有這由直射波和大地反射波合成的，所有這些波統(tǒng)稱空間波。些波統(tǒng)稱空間波。n 經(jīng)過電離層反射而傳播的電波（如路經(jīng)過電離層反射而傳播的電波（如路徑徑4）稱為電離層波，它主要用于短波通）稱為電離層波，它主要用于短波通信。信。圖圖2-1 典型的電波傳播通路典型的電波傳播通路地面波，地面波，中長波，中長波，幾百千米幾百千米直射波，直射波，微波，幾微波，幾十千米十千米反射波，反射波，微波微波電離層波，電離層波，短波，幾千短波，幾千千米千米自由空間的傳播衰耗

5、自由空間的傳播衰耗lts定義為：定義為：2.1.2 2.1.2 直射波直射波24dlts(式式2-12-1)式中，式中，是電磁波的波長，是電磁波的波長，d是收發(fā)天線間是收發(fā)天線間距離。距離。 圖圖2-3 自由空間自由空間L0為傳播損耗，為傳播損耗，d為傳播距離。頻率越高，距為傳播距離。頻率越高，距離越遠(yuǎn)，則損耗越大。離越遠(yuǎn)，則損耗越大。2.1.3 2.1.3 大氣中的電波傳播大氣中的電波傳播2.2 移動信道的特征移動信道的特征 傳播路徑與信號衰落傳播路徑與信號衰落 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 多徑效應(yīng)與瑞利衰落多徑效應(yīng)與瑞利衰落 慢衰落特性和衰落儲備慢衰落特性和衰落儲備2.2.1傳播路徑與信號衰落傳

6、播路徑與信號衰落 移動無線電波傳播路徑損耗，主要是由移動無線電波傳播路徑損耗，主要是由于地形、傳播路徑上的無線電散射體等原因于地形、傳播路徑上的無線電散射體等原因產(chǎn)生的，是直射加上鏡面反射、漫反射和繞產(chǎn)生的，是直射加上鏡面反射、漫反射和繞射等的綜合結(jié)果，如圖射等的綜合結(jié)果，如圖2-7所示。所示。（1）鏡面反射）鏡面反射（2）漫反射：如投射到樹葉上的無線電波。）漫反射：如投射到樹葉上的無線電波。（3 3）繞射）繞射直射波反射波圖圖2-7 幾種傳播路徑幾種傳播路徑路徑路徑損耗損耗快衰快衰落落慢衰慢衰落落路徑損耗路徑損耗陰影效應(yīng)陰影效應(yīng)手機(jī) 多徑效應(yīng)的解釋：多徑效應(yīng)的解釋： 因?yàn)橄辔灰驗(yàn)橄辔?頻率頻

7、率*時間，頻率為幾百兆，時間，頻率為幾百兆，時間為微秒級，則相位也很可觀。時間為微秒級，則相位也很可觀。 兩個從不同路徑來的信號，同相則疊加，兩個從不同路徑來的信號，同相則疊加，那么增強(qiáng)；相位為那么增強(qiáng)；相位為 ，則相反，則會出，則相反，則會出現(xiàn)深衰落?，F(xiàn)深衰落。2.2.2 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 假設(shè)移動臺以恒定的速率移動時，會假設(shè)移動臺以恒定的速率移動時，會接收到來自遠(yuǎn)方信號源發(fā)出的信號電波，接收到來自遠(yuǎn)方信號源發(fā)出的信號電波，并設(shè)信號電波與移動臺運(yùn)動方向的夾角為并設(shè)信號電波與移動臺運(yùn)動方向的夾角為，如圖，如圖2-9所示，則頻移值可表示為：所示，則頻移值可表示為：cosf（式2-24）若移動

8、臺朝向入射波的方向運(yùn)動，則頻移為若移動臺朝向入射波的方向運(yùn)動，則頻移為正，即接收頻率升高；反之，若移動臺逆向正，即接收頻率升高；反之，若移動臺逆向入射波的方向運(yùn)動，則頻移為負(fù)，即接收頻入射波的方向運(yùn)動，則頻移為負(fù)，即接收頻率降低。率降低。圖圖2-9 多普勒效應(yīng)示意圖多普勒效應(yīng)示意圖u 也就是：若移動臺朝基站的方向運(yùn)動，也就是：若移動臺朝基站的方向運(yùn)動，則頻率增加；則頻率增加；u 反之，若移動臺遠(yuǎn)離基站運(yùn)動，則頻反之，若移動臺遠(yuǎn)離基站運(yùn)動，則頻率減少。率減少。共有共有N條條路徑路徑Ai為為幅度幅度即正態(tài)即正態(tài)分布分布設(shè)信號包絡(luò)設(shè)信號包絡(luò)的概率密度為的概率密度為f（），則：），則：)2exp()(

9、222f)0, 0(（式（式2-27）相當(dāng)于均值，相當(dāng)于均值，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)偏差，它們是兩個參數(shù)偏差，它們是兩個參數(shù)f（）與）與/的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖2-11所示。所示。圖圖2-11 瑞利分布的概率密度瑞利分布的概率密度2.4 蜂窩系統(tǒng)工作原理蜂窩系統(tǒng)工作原理 什么是蜂窩什么是蜂窩 頻率復(fù)用頻率復(fù)用 多址方式多址方式 2.4.1 什么是蜂窩什么是蜂窩 什么是蜂窩呢？移動通信系統(tǒng)是采用一個什么是蜂窩呢？移動通信系統(tǒng)是采用一個叫基站的設(shè)備來提供無線覆蓋服務(wù)的，基站的叫基站的設(shè)備來提供無線覆蓋服務(wù)的，基站的覆蓋范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱覆蓋范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩

10、。之為蜂窩。 早期的移動通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中早期的移動通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率的發(fā)射機(jī)，采用高架天線把信心設(shè)置大功率的發(fā)射機(jī)，采用高架天線把信號發(fā)射到整個覆蓋地區(qū)（半徑可達(dá)幾十公號發(fā)射到整個覆蓋地區(qū)（半徑可達(dá)幾十公里）。里）。n 為了在服務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋并提高系統(tǒng)為了在服務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋并提高系統(tǒng)的容量，可采用多個基站來覆蓋給定的服務(wù)的容量，可采用多個基站來覆蓋給定的服務(wù)區(qū)，每個基站的覆蓋區(qū)稱為一個小區(qū)。區(qū)，每個基站的覆蓋區(qū)稱為一個小區(qū)。n 根據(jù)服務(wù)區(qū)域類型的不同，可劃分為帶根據(jù)服務(wù)區(qū)域類型的不同，可劃分為帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。1帶狀服務(wù)區(qū)帶狀服務(wù)區(qū)對于

11、公路、鐵路、海岸等的覆蓋可采用對于公路、鐵路、海岸等的覆蓋可采用帶狀服務(wù)區(qū)，如圖帶狀服務(wù)區(qū)，如圖2-23所示?；咎炀€所示?；咎炀€若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，則每個小區(qū)帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，則每個小區(qū)是扁圓形的。是扁圓形的。帶狀網(wǎng)進(jìn)行頻率復(fù)用可采用雙頻制，帶狀網(wǎng)進(jìn)行頻率復(fù)用可采用雙頻制，也可用多頻制。也可用多頻制。 圖圖2-23 帶狀服務(wù)區(qū)的覆蓋帶狀服務(wù)區(qū)的覆蓋2面狀服務(wù)區(qū)面狀服務(wù)區(qū)（1）小區(qū)的形狀）小區(qū)的形狀n 可以實(shí)現(xiàn)一個平面的覆蓋。按交疊可以實(shí)現(xiàn)一個平面的覆蓋。按交疊區(qū)的中心線所圍成的面積形狀看，區(qū)域區(qū)的中心線所圍成的面積形

12、狀看，區(qū)域的形狀可分為正三角形、正方形和正六的形狀可分為正三角形、正方形和正六角形三種。角形三種?？梢宰C明，要用正多邊形無空隙、無可以證明，要用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個平面區(qū)域，可取的形重疊地覆蓋一個平面區(qū)域，可取的形狀只有這三種，如圖狀只有這三種，如圖2-24所示所示 。圖圖2-24 小區(qū)的形狀小區(qū)的形狀 由正三角形，正四邊形、正六邊形覆蓋由正三角形，正四邊形、正六邊形覆蓋一個平面時，各區(qū)域之同的中心距離、半個一個平面時，各區(qū)域之同的中心距離、半個區(qū)域面積、交疊部分面積以及交疊區(qū)寬度如區(qū)域面積、交疊部分面積以及交疊區(qū)寬度如下表下表2-4所示。所示。 表表2-4 三種形狀小區(qū)的比較三種

13、形狀小區(qū)的比較R是外接是外接圓的半徑圓的半徑2.6R21.3R21.2R20.35R20.73R2這里這里r應(yīng)為應(yīng)為R，即，即外接圓的半徑外接圓的半徑u由上圖可見，正六邊形的鄰區(qū)距離及小由上圖可見，正六邊形的鄰區(qū)距離及小區(qū)面積最大，這樣用的基站就少一些。區(qū)面積最大，這樣用的基站就少一些。u交疊區(qū)寬度及交疊區(qū)面積最小。為了避交疊區(qū)寬度及交疊區(qū)面積最小。為了避免干擾，要求重疊要盡量小。免干擾，要求重疊要盡量小。u因此將正六邊形選為蜂窩小區(qū)形狀因此將正六邊形選為蜂窩小區(qū)形狀（2）區(qū)群的組成）區(qū)群的組成 單位無線區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿足以下兩個條單位無線區(qū)群的構(gòu)成應(yīng)滿足以下兩個條件：一是單位無線區(qū)群之間彼此鄰

14、接；二是件：一是單位無線區(qū)群之間彼此鄰接；二是相鄰單位無線區(qū)群的同頻小區(qū)中心間隔距離相鄰單位無線區(qū)群的同頻小區(qū)中心間隔距離是一樣的。滿足以上兩個條件的關(guān)系式如下：是一樣的。滿足以上兩個條件的關(guān)系式如下：22babaN（式（式2-43） 式中式中N為構(gòu)成單位無線區(qū)群的正六邊形為構(gòu)成單位無線區(qū)群的正六邊形的數(shù)目，簡稱區(qū)群數(shù)。的數(shù)目，簡稱區(qū)群數(shù)。a和和b不能同時為零，不能同時為零，且是正整數(shù)。且是正整數(shù)。按照以上條件，可確定按照以上條件，可確定N有如下數(shù)值，相應(yīng)的有如下數(shù)值，相應(yīng)的區(qū)群形狀如圖區(qū)群形狀如圖2-25所示。所示。圖圖2-25 區(qū)群的組成區(qū)群的組成（3）中心激勵和頂點(diǎn)激勵）中心激勵和頂點(diǎn)激

15、勵根據(jù)基站的位置不同，可有兩種激勵方式：根據(jù)基站的位置不同，可有兩種激勵方式：如圖如圖2-26所示。所示。u 一種是基站位于正六邊形的中心，稱為一種是基站位于正六邊形的中心，稱為中心激勵方式；中心激勵方式；u 另一種是基站位于每個正六邊形的三個另一種是基站位于每個正六邊形的三個相隔的頂點(diǎn)上，稱為相隔的頂點(diǎn)上，稱為“頂點(diǎn)激勵頂點(diǎn)激勵”方式。方式。 圖圖2-26 兩種激勵方式示意圖兩種激勵方式示意圖n中心激勵方式下，基站使用全向天線形中心激勵方式下，基站使用全向天線形成圓形覆蓋區(qū)；成圓形覆蓋區(qū)；n頂點(diǎn)激勵方式下，每個基站使用三個頂點(diǎn)激勵方式下，每個基站使用三個120扇形覆蓋的定向天線實(shí)現(xiàn)共同覆蓋。

16、扇形覆蓋的定向天線實(shí)現(xiàn)共同覆蓋。n使用定向天線，抗同頻干擾能力強(qiáng)，所使用定向天線，抗同頻干擾能力強(qiáng)，所以一般使用頂點(diǎn)激勵方式。以一般使用頂點(diǎn)激勵方式。同頻干擾同頻干擾定向天線向左發(fā)定向天線向左發(fā)射，從而不干擾射，從而不干擾右邊的右邊的f1小區(qū)小區(qū)返回（4）盲點(diǎn)與熱點(diǎn)）盲點(diǎn)與熱點(diǎn)n盲點(diǎn)是指由于網(wǎng)絡(luò)漏覆蓋，使得該區(qū)域盲點(diǎn)是指由于網(wǎng)絡(luò)漏覆蓋，使得該區(qū)域的信號強(qiáng)度極弱，通信質(zhì)量嚴(yán)重低劣；的信號強(qiáng)度極弱，通信質(zhì)量嚴(yán)重低劣；n熱點(diǎn)是指由于存在商業(yè)中心等業(yè)務(wù)繁熱點(diǎn)是指由于存在商業(yè)中心等業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域，造成空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分忙區(qū)域，造成空間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布。布。n對于以上兩對于以上兩“點(diǎn)點(diǎn)”問題，往往通

17、過設(shè)問題，往往通過設(shè)置直放站、分裂小區(qū)等方法加以解決。置直放站、分裂小區(qū)等方法加以解決。簡單的移動通信系統(tǒng)的組成簡單的移動通信系統(tǒng)的組成先講先講MSCMSC，BSCBSCnMSC：移動交換中心：移動交換中心 （Mobile Switching Center）nBSC：基站控制器（：基站控制器（Base Station Controller）。它是基站收發(fā)臺和移動交）。它是基站收發(fā)臺和移動交換中心之間的連接點(diǎn)。換中心之間的連接點(diǎn)。 較復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)的組成較復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)的組成為了解決盲點(diǎn)而設(shè)置。為了解決盲點(diǎn)而設(shè)置。直放站也叫中繼站，屬于同頻放大設(shè)備，它在直放站也叫中繼站，屬于同頻放大設(shè)備

18、，它在無線電傳輸過程中起到信號增強(qiáng)的作用，如圖無線電傳輸過程中起到信號增強(qiáng)的作用，如圖2-272-27所示。所示。 直放站（直放站（Repeater）的設(shè)置）的設(shè)置濾波器濾波器下行選頻模塊下行選頻模塊圖圖2-27直放站在下行鏈路中，由施主天線從宿主基站提直放站在下行鏈路中，由施主天線從宿主基站提取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進(jìn)行取信號，通過帶通濾波器對帶通外的信號進(jìn)行極好的隔離，將濾波信號經(jīng)功放放大以后，再極好的隔離，將濾波信號經(jīng)功放放大以后，再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺的信號在上行鏈接路徑中，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺的信號以同樣的工作方式由上

19、行放大鏈處理后發(fā)射到以同樣的工作方式由上行放大鏈處理后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而達(dá)到基站與移動臺間的信號傳相應(yīng)基站，從而達(dá)到基站與移動臺間的信號傳遞。遞。引入直放站有許多好處，如填補(bǔ)移動通信盲區(qū)以引入直放站有許多好處，如填補(bǔ)移動通信盲區(qū)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋等等，但直放站的使用也會帶來實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋等等，但直放站的使用也會帶來新問題，如時延等等。新問題，如時延等等。 分裂小區(qū)分裂小區(qū)在整個服務(wù)區(qū)中每個區(qū)的大小可以是相同在整個服務(wù)區(qū)中每個區(qū)的大小可以是相同的，但這只能適應(yīng)用戶密度均勻的情況。的，但這只能適應(yīng)用戶密度均勻的情況。事實(shí)上服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶密度是不均勻的，事實(shí)上服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶密度是不均勻的，例如居民區(qū)的用

20、戶密度較高，而市郊區(qū)例如居民區(qū)的用戶密度較高，而市郊區(qū)的用戶密度較低。的用戶密度較低。因此，在用戶密度高的居民區(qū)可使小區(qū)的因此，在用戶密度高的居民區(qū)可使小區(qū)的面積小一些，在用戶密度低的市郊區(qū)可面積小一些，在用戶密度低的市郊區(qū)可使小區(qū)的面積大一些，如圖使小區(qū)的面積大一些，如圖2-28所示。所示。圖圖2-28 小區(qū)的分裂小區(qū)的分裂（5）蜂窩的種類）蜂窩的種類 宏蜂窩小區(qū)宏蜂窩小區(qū) 微蜂窩小區(qū)微蜂窩小區(qū) 其它蜂窩小區(qū)其它蜂窩小區(qū) 小區(qū)按照半徑大小一般分為衛(wèi)星小區(qū)、小區(qū)按照半徑大小一般分為衛(wèi)星小區(qū)、宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)等幾類，具體宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)等幾類，具體見下表見下表2-5。表表2-5

21、小區(qū)的分類小區(qū)的分類2.4.2 頻率復(fù)用頻率復(fù)用1什么頻率復(fù)用什么頻率復(fù)用 蜂窩系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)是頻率復(fù)用，也蜂窩系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)是頻率復(fù)用，也稱為頻分復(fù)用（稱為頻分復(fù)用（FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing），就是將用于傳），就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶（或稱輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶（或稱子信道）以進(jìn)行信號的傳輸。子信道）以進(jìn)行信號的傳輸。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個子信道頻頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)穆手?，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘柣ゲ桓蓴_，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立保護(hù)信號互不

22、干擾，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立保護(hù)隔離帶。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道隔離帶。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ?。傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ鳌?0KHz50KHz60KHz110KHz120KHz170KHz保護(hù)帶保護(hù)帶 通常，不同區(qū)群的兩個小區(qū)只要相互之通常，不同區(qū)群的兩個小區(qū)只要相互之間的空間距離大于某一數(shù)值，就可使用間的空間距離大于某一數(shù)值，就可使用相同的頻道，而不會產(chǎn)生顯著的同道干相同的頻道，而不會產(chǎn)生顯著的同道干擾，這樣就實(shí)現(xiàn)了頻率再用。擾，這樣就實(shí)現(xiàn)了頻率再用。 頻率復(fù)用的優(yōu)勢是可以提高頻譜效率，頻率復(fù)用的優(yōu)勢是可以提高頻譜效率，但劣勢是如果系統(tǒng)設(shè)計得不好，將產(chǎn)

23、生但劣勢是如果系統(tǒng)設(shè)計得不好，將產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，這種干擾稱為同信道干擾。嚴(yán)重的干擾，這種干擾稱為同信道干擾。2頻率復(fù)用距離的計算頻率復(fù)用距離的計算（1）D與與R的關(guān)系的關(guān)系 使用同一組頻率的小區(qū)稱為共道小區(qū)，使用同一組頻率的小區(qū)稱為共道小區(qū)，它們間產(chǎn)生的干擾叫共道干擾。它們間產(chǎn)生的干擾叫共道干擾。一個區(qū)群中的小區(qū)數(shù)愈少，則相鄰區(qū)群的一個區(qū)群中的小區(qū)數(shù)愈少，則相鄰區(qū)群的地理位置愈靠近，共道干擾就會愈強(qiáng)。地理位置愈靠近，共道干擾就會愈強(qiáng)。根據(jù)蜂窩系統(tǒng)的幾何關(guān)系，設(shè)區(qū)群數(shù)為根據(jù)蜂窩系統(tǒng)的幾何關(guān)系，設(shè)區(qū)群數(shù)為N，則有：則有：3D RN（式（式2-44） N是小區(qū)數(shù)，是小區(qū)數(shù)，D是同是同頻小區(qū)的距離。頻

24、小區(qū)的距離。D越越大，則干擾越小大，則干擾越小以前大區(qū)中頻率只能用以前大區(qū)中頻率只能用1次，而現(xiàn)次，而現(xiàn)在分成小區(qū)，頻率用了很多次在分成小區(qū)，頻率用了很多次R是小區(qū)外是小區(qū)外接圓的半徑接圓的半徑 載波干擾比：英文名稱：載波干擾比：英文名稱：carrier-to-interference ratio，C/I ，即載波功率（有用信，即載波功率（有用信號功率）與干擾信號功率的比值。號功率）與干擾信號功率的比值。 dB（分貝）是表示兩個量的比值大小，本身（分貝）是表示兩個量的比值大小，本身沒有單位。沒有單位。對電壓或是電流的比值進(jìn)行換算時，對電壓或是電流的比值進(jìn)行換算時，(A/B)dB = 20lg(

25、A/B)對功率的比值進(jìn)行換算時，對功率的比值進(jìn)行換算時，(A/B)dB = 10lg(A/B)假設(shè)載波功率是假設(shè)載波功率是200W，干擾信號功率是，干擾信號功率是2W，那么載干比那么載干比C/I = 200W/2W = 100，通常換算，通常換算成成dB值表示，也就是載干比為值表示，也就是載干比為10lg100 = 20dBa為衰為衰落指數(shù)落指數(shù)射頻防射頻防衛(wèi)度衛(wèi)度4個小區(qū)，個小區(qū)，12個扇區(qū)個扇區(qū)N是由（是由（C/I）s所確定，可推出：所確定，可推出：41()()6sDC IR （式（式2-45）D與與R的關(guān)系：的關(guān)系：()3DkR所以所以 sICk)(32（式（式2-46）對于對于7/21

26、復(fù)用方式（即復(fù)用方式（即7個基站，個基站，21個個小區(qū)使用小區(qū)使用21組頻率），則同頻復(fù)用距離組頻率），則同頻復(fù)用距離D為為 （式（式2-47）同理，對同理，對4/12復(fù)用方式，復(fù)用方式，D=6R；對對3/9復(fù)用方式，復(fù)用方式，D5.2R。33*217.9DkRRR 可見，區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)可見，區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k越大，同信道越大，同信道小區(qū)的距離就越遠(yuǎn)，抗同頻干擾的性能小區(qū)的距離就越遠(yuǎn)，抗同頻干擾的性能也就越好。也就越好。但區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)但區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k也不是越大越好，也不是越大越好，k大了以大了以后，用得設(shè)備多了，增加成本。后，用得設(shè)備多了，增加成本。所以，所以，k到底取多少，還是要綜合考慮各方到底取

27、多少，還是要綜合考慮各方面的因素。面的因素。2.4.3 多址方式多址方式 頻分多址技術(shù)（頻分多址技術(shù)（FDMAFDMA） 時分多址技術(shù)（時分多址技術(shù)（TDMATDMA） 碼分多址技術(shù)碼分多址技術(shù) (CDMA) (CDMA) 1 頻分多址技術(shù)（頻分多址技術(shù)（FDMA, Frequency Division Multiple Address )n移動通信的頻率資源十分緊缺，不可能為每個移動通信的頻率資源十分緊缺，不可能為每個移動臺預(yù)留一個信道，因此只能事先為每個基移動臺預(yù)留一個信道，因此只能事先為每個基站配置好一組信道，供該基站所覆蓋的小區(qū)內(nèi)站配置好一組信道，供該基站所覆蓋的小區(qū)內(nèi)的所有移動臺共用

28、。的所有移動臺共用。n這就是信道共用問題。頻分復(fù)用技術(shù)下，多個這就是信道共用問題。頻分復(fù)用技術(shù)下，多個用戶可以共享一個物理通信信道。用戶可以共享一個物理通信信道。 頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（FDM）又稱頻分多址，是發(fā)送端對所）又稱頻分多址，是發(fā)送端對所發(fā)信號的頻率參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊發(fā)信號的頻率參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的頻帶，即將載波帶寬劃分為多個不同頻帶的子信道。的頻帶，即將載波帶寬劃分為多個不同頻帶的子信道。在接收端利用頻率的正交性，通過頻率選擇在接收端利用頻率的正交性，通過頻率選擇(濾波濾波)，從，從混合信號中選出相應(yīng)的信號，這樣每個子信道可以單混合信號中選出相應(yīng)的信號

29、，這樣每個子信道可以單獨(dú)并行地傳送一路信號。如下頁圖。獨(dú)并行地傳送一路信號。如下頁圖。0KHz50KHz60KHz110KHz120KHz170KHz保護(hù)帶保護(hù)帶n在單純的在單純的FDMA系統(tǒng)中，通常采用頻分系統(tǒng)中，通常采用頻分雙工（雙工（FDD）的方式來實(shí)現(xiàn)雙工通信，）的方式來實(shí)現(xiàn)雙工通信，即接收頻率即接收頻率F和發(fā)送頻率和發(fā)送頻率f是不同的。是不同的。n所以，為了使得同一部電臺的收發(fā)之間所以，為了使得同一部電臺的收發(fā)之間不產(chǎn)生干擾，收發(fā)頻率間隔不產(chǎn)生干擾，收發(fā)頻率間隔f-F必須必須大于一定的數(shù)值，因此在大于一定的數(shù)值，因此在FDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，收發(fā)頻段是分開的。收發(fā)頻段是分開的。FDD

30、: Frequency Division Duplex 另外，在移動通信系統(tǒng)中，移動臺與移動另外，在移動通信系統(tǒng)中，移動臺與移動臺之間是不能直接通信的，而必須經(jīng)過臺之間是不能直接通信的，而必須經(jīng)過基站中轉(zhuǎn)，如下圖基站中轉(zhuǎn)，如下圖2-30所示。所示。圖圖2-302-30 FDMA系統(tǒng)的工作示意圖系統(tǒng)的工作示意圖 接收頻率發(fā)送頻率發(fā)送頻率 從圖從圖2-30中還可以看出，兩個移動臺間通信通中還可以看出，兩個移動臺間通信通過基站的中轉(zhuǎn)，需占兩個上行子頻段和兩個下行過基站的中轉(zhuǎn)，需占兩個上行子頻段和兩個下行子頻段，加上收發(fā)間的保護(hù)頻帶，因此子頻段，加上收發(fā)間的保護(hù)頻帶，因此FDMA系系統(tǒng)的頻率資源利用率

31、低。統(tǒng)的頻率資源利用率低。 盡管存在著一些缺陷，但在整個通信領(lǐng)域，盡管存在著一些缺陷，但在整個通信領(lǐng)域，F(xiàn)DMA還是最經(jīng)典的多址技術(shù)，已應(yīng)用于許多通還是最經(jīng)典的多址技術(shù)，已應(yīng)用于許多通信系統(tǒng)中。信系統(tǒng)中。2 時分多址技術(shù)（時分多址技術(shù)（TDMA）時分多址是發(fā)送端對所發(fā)送信號的時間參時分多址是發(fā)送端對所發(fā)送信號的時間參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的時隙。時隙。即在一個寬帶的載波上，把時間分成周期即在一個寬帶的載波上，把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，每性的幀，每一幀再分割成若干時隙，每個時隙就是一個通信信道，分配給一個個時隙就是一個通信信道，分配

32、給一個用戶。用戶。在接收端再利用時間的正交性，通過時間在接收端再利用時間的正交性，通過時間選擇，從混合信號中選出相應(yīng)的信號。選擇，從混合信號中選出相應(yīng)的信號。0s500s1000s1500s2000s近年來，近年來，TDMA有較多的應(yīng)用，如有較多的應(yīng)用，如GSM中中主要使用了主要使用了TDMA技術(shù)。技術(shù)。TDMATDMA的基本工作原理如下的基本工作原理如下n 系統(tǒng)根據(jù)一定的時隙分配原則，使各個移動臺系統(tǒng)根據(jù)一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射信號；在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射信號；n 為了保證不同傳播時延情況下，各移動臺到達(dá)為了保證不同傳播時延情況下，各移動

33、臺到達(dá)基站的信號不會重疊，通常在幀結(jié)構(gòu)中有保護(hù)基站的信號不會重疊，通常在幀結(jié)構(gòu)中有保護(hù)間隔比特，在此保護(hù)間隔內(nèi)不傳送信號；間隔比特，在此保護(hù)間隔內(nèi)不傳送信號；n 這樣在滿足定時和同步的條件下，基站可以在這樣在滿足定時和同步的條件下，基站可以在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。 n 在在FDD方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上，但在在不同的頻率上，但在TDD方式中，上下行方式中，上下行幀都在相同的頻率上，如圖幀都在相同的頻率上，如圖2-31所示。所示。n 在每一個子頻帶上又分了若干個子時隙，每個在每一個

34、子頻帶上又分了若干個子時隙，每個用戶只占用子時隙進(jìn)行通話。用戶只占用子時隙進(jìn)行通話。n 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：TDMA使得頻率資源的利用率得到了很使得頻率資源的利用率得到了很大的提高，即相同頻率資源下可容納比大的提高，即相同頻率資源下可容納比FDMA多幾倍的用戶數(shù)。多幾倍的用戶數(shù)。n 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：TDMA系統(tǒng)要注意通信中的同步和定時系統(tǒng)要注意通信中的同步和定時問題，否則會因?yàn)闀r隙的錯位而導(dǎo)致接收端移問題，否則會因?yàn)闀r隙的錯位而導(dǎo)致接收端移動臺無法正常接收信息。動臺無法正常接收信息。TDD: Time Division Duplex 圖圖2-312-31 TDMA系統(tǒng)的工作示意圖系統(tǒng)的工作示意圖 上下行幀

35、上下行幀頻率不同頻率不同圖圖2-312-31 TDMA系統(tǒng)的工作示意圖系統(tǒng)的工作示意圖 上下行幀上下行幀頻率相同頻率相同n在在TDMATDMA系統(tǒng)中，每幀中的時隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計通系統(tǒng)中，每幀中的時隙結(jié)構(gòu)的設(shè)計通常要考慮三個主要的因素：常要考慮三個主要的因素：n一是控制和信令信息的傳輸；一是控制和信令信息的傳輸；n二是信道多徑的影響；二是信道多徑的影響；n三是系統(tǒng)的同步。三是系統(tǒng)的同步。n解決以上三個問題的主要方法是：解決以上三個問題的主要方法是：n一在每個時隙中專門劃出部分比特用于一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；控制和信令信息的傳輸；n二是在時隙中插入自適應(yīng)均衡器所需的二是

36、在時隙中插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列，并在上行鏈路的每個時隙中訓(xùn)練序列，并在上行鏈路的每個時隙中留出一定的保護(hù)間隔；留出一定的保護(hù)間隔；n三是在時隙中有專用的同步序列。三是在時隙中有專用的同步序列。3 碼分多址技術(shù)碼分多址技術(shù)(CDMA, Code Division Multiple Address)n 碼分多址系統(tǒng)采用一組彼此正交的偽隨機(jī)噪聲碼分多址系統(tǒng)采用一組彼此正交的偽隨機(jī)噪聲(PN)(PN)序列序列，作為擴(kuò)頻序列碼對傳輸信號進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制作為擴(kuò)頻序列碼對傳輸信號進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制；在接收端用相應(yīng)的在接收端用相應(yīng)的PNPN碼通過相關(guān)處理解擴(kuò)來實(shí)現(xiàn)多碼通過相關(guān)處理解擴(kuò)來實(shí)現(xiàn)多用戶共享頻率資源的功

37、能。用戶共享頻率資源的功能。n 該技術(shù)將每一來話編碼，并在接收端進(jìn)行解碼，使該技術(shù)將每一來話編碼，并在接收端進(jìn)行解碼，使大量用戶能夠共享同一無線電頻率。大量用戶能夠共享同一無線電頻率。n 碼分多址碼分多址(CDMA)(CDMA)有兩種主要形式：直擴(kuò)碼分有兩種主要形式：直擴(kuò)碼分(DS-(DS-CDMA)CDMA)與跳頻碼分（與跳頻碼分（FH-CDMAFH-CDMA），前者多用于民用，），前者多用于民用，后者多用于軍事。后者多用于軍事。 DS-CDMA: Direct Sequence-Code Division Multiple Access,即直接序列碼即直接序列碼分多址分多址 FH-CDMA

38、: Frequency-hopping code division multiple access n使用使用CDMACDMA的用戶的發(fā)射信號在時間上、的用戶的發(fā)射信號在時間上、頻率上都可能相互重疊。頻率上都可能相互重疊。n因此，采用傳統(tǒng)的濾波器是不能分離信因此，采用傳統(tǒng)的濾波器是不能分離信號的，對某用戶發(fā)送的信號，只有與其號的，對某用戶發(fā)送的信號，只有與其相匹配的接收機(jī)通過相關(guān)檢測才可能正相匹配的接收機(jī)通過相關(guān)檢測才可能正確接收。確接收。n為了實(shí)現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸為了實(shí)現(xiàn)雙工通信，正向傳輸和反向傳輸各使用一個載波頻率，即頻分雙工。各使用一個載波頻率，即頻分雙工。n無論正向傳輸或反

39、向傳輸，除傳輸業(yè)務(wù)信無論正向傳輸或反向傳輸，除傳輸業(yè)務(wù)信息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。息外，還必須傳送相應(yīng)的控制信息。n為了傳送不同的信息，需要設(shè)置不同的信為了傳送不同的信息，需要設(shè)置不同的信道。道。 自相關(guān)函數(shù)是描述隨機(jī)信號自相關(guān)函數(shù)是描述隨機(jī)信號X(t)在任意兩個不同時刻在任意兩個不同時刻t1,t2取值之間的相關(guān)程度。取值之間的相關(guān)程度。1212122121212( , )( )( )( ,; , )xxRt tE X t X tx x fx x t t dx dx 自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)R(k)具有下列性質(zhì)：具有下列性質(zhì)： (1)對稱性：對稱性：R(k)=R(-k) (2)在在k=0處，

40、處， R(k)為最大值，即對于所為最大值，即對于所有有k來說，來說，| R(k)| R(0)即即R(tR(t1 1-t-t2 2),k=t),k=t1 1-t-t2 2 互相關(guān)函數(shù)可以描述兩互相關(guān)函數(shù)可以描述兩個隨機(jī)信號個隨機(jī)信號X(t)和和Y(t) 之間的相關(guān)程度。之間的相關(guān)程度。1212212( ,)( ) ( )( , ; ,)xyRt tE X t Y txyfx y t tdxdy n 在碼分多址通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性在碼分多址通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性很強(qiáng)而互相關(guān)值為很強(qiáng)而互相關(guān)值為0 0的周期性碼序列作為地的周期性碼序列作為地址碼址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（

41、或模2 2加）加）；n經(jīng)過相應(yīng)的信道傳輸后，在接收端以本地經(jīng)過相應(yīng)的信道傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的產(chǎn)生的已知地址碼為參考，根據(jù)相關(guān)性的差異對接收到的所有信號進(jìn)行鑒別，從中差異對接收到的所有信號進(jìn)行鑒別，從中將地址碼與本地地址碼一致的信號選出，將地址碼與本地地址碼一致的信號選出，把不一致的信號除掉。把不一致的信號除掉。 基本工作原理如下：基本工作原理如下： 例如，圖例如，圖2-32中中d1-dN分別是分別是N個用戶的信息個用戶的信息數(shù)據(jù)，其對應(yīng)的地址碼分別為數(shù)據(jù)，其對應(yīng)的地址碼分別為W1-WN，為了，為了簡明起見，假定系統(tǒng)有簡明起見，假定系統(tǒng)有4個用戶（即個用戶（

42、即N=4），），各自的地址碼為：各自的地址碼為：1 , 1 , 1 , 11W1, 1 , 1, 12W1, 1, 1 , 13W1 , 1, 1, 14W（式（式2-59） 與（式與（式2-59）和（式）和（式2-60）相應(yīng)的波形）相應(yīng)的波形如圖如圖2-33。假設(shè)在某一時刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為：假設(shè)在某一時刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為： 11d 12d13d 14d，（式（式2-60） 圖圖2-32 2-32 碼分多址收發(fā)系統(tǒng)示意圖碼分多址收發(fā)系統(tǒng)示意圖 本地產(chǎn)生本地產(chǎn)生的地址碼的地址碼R端的波形端的波形是是S1-S4的疊的疊加加用戶數(shù)用戶數(shù)據(jù)據(jù)地址碼地址碼積分電路，積分電路，相當(dāng)于低通相當(dāng)于低通濾波

43、器濾波器圖圖2-332-33碼分多址原理波形示意圖碼分多址原理波形示意圖 W1與與d1相相乘得到乘得到S1J1是最后是最后輸出的波輸出的波形形n 與各自對應(yīng)的地址碼相乘后的波形與各自對應(yīng)的地址碼相乘后的波形S S1 1-S-S4 4如圖如圖2-332-33所示。所示。n在接收端，當(dāng)系統(tǒng)處于同步狀態(tài)時，在接在接收端，當(dāng)系統(tǒng)處于同步狀態(tài)時，在接收機(jī)中解調(diào)輸出收機(jī)中解調(diào)輸出R R端的波形是端的波形是S S1 1-S-S4 4的疊加的疊加。n如果欲接收某一用戶（例如用戶如果欲接收某一用戶（例如用戶2 2）的信息）的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生的地址碼應(yīng)與該用戶的地數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生的地址碼應(yīng)與該用戶的地址碼相同（址

44、碼相同（W Wk k=W=W2 2）。）。 n 并且用此地址碼與解調(diào)輸出并且用此地址碼與解調(diào)輸出R R端的波形相乘，端的波形相乘，再送入積分電路，然后經(jīng)過采樣判決電路得到相再送入積分電路，然后經(jīng)過采樣判決電路得到相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。應(yīng)的信息數(shù)據(jù)。n如果本地產(chǎn)生的地址碼與用戶如果本地產(chǎn)生的地址碼與用戶2 2的地址碼相同的地址碼相同（即（即W Wk k=W=W2 2），經(jīng)過相乘、積分電路后，產(chǎn)生的），經(jīng)過相乘、積分電路后，產(chǎn)生的波形波形J J1 1-J-J4 4如圖如圖2-332-33所示，即：所示，即： 01J 12J 03J 04J（式（式2-61） ，n也就是在采樣、判決電路前的信號是：也就是在

45、采樣、判決電路前的信號是：0+0+、（-1-1）、）、+0+0、+0+0。n此時，雖然解調(diào)輸出此時，雖然解調(diào)輸出R R端的波形是端的波形是S S1 1-S-S4 4的疊的疊加，但是，因?yàn)橐邮盏氖怯脩艏?，但是，因?yàn)橐邮盏氖怯脩? 2的信息數(shù)的信息數(shù)據(jù)，本地產(chǎn)生地址碼與用戶據(jù)，本地產(chǎn)生地址碼與用戶2 2的地址碼相同，的地址碼相同，經(jīng)過相關(guān)檢測后，用戶經(jīng)過相關(guān)檢測后，用戶1 1、3 3、4 4所發(fā)射的信所發(fā)射的信號加到采樣、判決電路前的信號是號加到采樣、判決電路前的信號是0 0，對信，對信號的采樣、判決沒有影響。號的采樣、判決沒有影響。n采樣、判決電路的輸出信號是采樣、判決電路的輸出信號是r r

46、2 2=-1=-1，是用，是用戶戶2 2所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。 以上所述的三種多址方式，可比較如以上所述的三種多址方式，可比較如下圖下圖2-34所示。由圖所示。由圖2-34可見：可見： FDMA多址方式是一種基本的多址方式，它靠多址方式是一種基本的多址方式，它靠不同的子頻帶來區(qū)分用戶，其技術(shù)成熟、應(yīng)用不同的子頻帶來區(qū)分用戶，其技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛。廣泛。 但是，單純的但是，單純的FDMA方式存在頻率利用率低、方式存在頻率利用率低、基站收發(fā)信機(jī)數(shù)量大等問題?；臼瞻l(fā)信機(jī)數(shù)量大等問題。圖圖2-342-34 三種多址技術(shù)的對比三種多址技術(shù)的對比 FDMA1個頻率只有個頻率只有1個用戶，個

47、用戶，TDMA1個頻率有個頻率有3個個用戶，用戶，CDMA 1個頻率有個頻率有3的倍數(shù)的用戶。的倍數(shù)的用戶。 TDMA多址方式靠不同的子時隙來區(qū)分多址方式靠不同的子時隙來區(qū)分用戶，它將時間劃分成周期性的幀，每用戶，它將時間劃分成周期性的幀，每一幀分成若干時隙。一幀分成若干時隙。 這樣一個載頻就含有多個信道，從而一這樣一個載頻就含有多個信道，從而一個載頻可供多個用戶工作，基站的收發(fā)個載頻可供多個用戶工作，基站的收發(fā)設(shè)備數(shù)量減少。設(shè)備數(shù)量減少。 CDMA多址方式靠不同的正交多址方式靠不同的正交碼型來區(qū)分用戶；碼型來區(qū)分用戶； 它是在同頻、同時條件下，各個它是在同頻、同時條件下，各個接收機(jī)根據(jù)信號碼

48、型之間的差異接收機(jī)根據(jù)信號碼型之間的差異分離出需要的信號。分離出需要的信號。 與與FDMA和和TDMA相比，相比，CDMA具有很多優(yōu)具有很多優(yōu)點(diǎn)，含有頻域、時域和碼域三維信號。它具有抗點(diǎn)，含有頻域、時域和碼域三維信號。它具有抗干擾性好，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所干擾性好，同頻率可在多個小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，所要求的載干比要求的載干比(CI)小于小于1。所以。所以CDMA比其它系比其它系統(tǒng)的優(yōu)勢是：系統(tǒng)容量大、通話質(zhì)量好等。統(tǒng)的優(yōu)勢是：系統(tǒng)容量大、通話質(zhì)量好等。 因?yàn)橐驗(yàn)镃DMA的多種優(yōu)勢，所以它成了實(shí)現(xiàn)第三代移的多種優(yōu)勢，所以它成了實(shí)現(xiàn)第三代移動通信的關(guān)鍵。目前該技術(shù)發(fā)展成為多個標(biāo)準(zhǔn)，動通信的

49、關(guān)鍵。目前該技術(shù)發(fā)展成為多個標(biāo)準(zhǔn)，我國也有我國也有WCDMA、CDMA 2000和和TD-SCDMA三個標(biāo)準(zhǔn)，而且競爭激烈。三個標(biāo)準(zhǔn)，而且競爭激烈。即用戶多2.5 移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)的組成 全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 移動通信網(wǎng)的區(qū)域、號碼、地址與識別移動通信網(wǎng)的區(qū)域、號碼、地址與識別 我們以現(xiàn)有我們以現(xiàn)有2G移動通信系統(tǒng)為例，了解移動通信系統(tǒng)為例，了解其基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體如圖其基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體如圖2-35所示。所示。主要是由：主要是由：1、移動臺子系統(tǒng)（、移動臺子系統(tǒng)（MS）2、基站子系統(tǒng)（、基站子系統(tǒng)（B

50、SS）3、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）4、操作支持子系統(tǒng)（、操作支持子系統(tǒng)（OSS）等四大部分組成。）等四大部分組成。 251 移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)的組成圖圖2-35 現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖 移動臺移動臺子系統(tǒng)子系統(tǒng)基站子基站子系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)系統(tǒng)操作支持操作支持子系統(tǒng)子系統(tǒng)1.移動臺子系統(tǒng)（移動臺子系統(tǒng)（MS）(Mobile Subsystem)：見書：見書P622.基站子系統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSS）Base Station Subsystem （1）基站收發(fā)信臺（）基站收發(fā)信臺（BTS）base transceiver s

51、tation （2）基站控制器（）基站控制器（BSC）base station controller （3）碼型變換器（）碼型變換器（TC）code-converter 簡單的移動通信系統(tǒng)的組成簡單的移動通信系統(tǒng)的組成3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）network subsystem （1）移動交換中心（）移動交換中心（MSC）Mobile Switching Center ，可以接入呼叫或接出呼可以接入呼叫或接出呼叫。叫。 MSC是整個是整個GSM網(wǎng)絡(luò)的核心，它控制所有網(wǎng)絡(luò)的核心，它控制所有BSC的業(yè)務(wù)，它可以把移動用戶與移動用戶、的業(yè)務(wù)，它可以把移動用戶與移動用戶、移動用戶和固定網(wǎng)用戶

52、互相連接起來。移動用戶和固定網(wǎng)用戶互相連接起來。 MSC從從GSM系統(tǒng)內(nèi)的三個數(shù)據(jù)庫，即歸系統(tǒng)內(nèi)的三個數(shù)據(jù)庫，即歸屬位置寄存器（屬位置寄存器（HLR）、拜訪位置寄存）、拜訪位置寄存器（器（VLR）和鑒權(quán)中心（）和鑒權(quán)中心（AUC）中獲?。┲蝎@取用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。據(jù)。較復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)的組成較復(fù)雜的移動通信系統(tǒng)的組成（2）拜訪地位置寄存器（）拜訪地位置寄存器（VLR）Visitor location register：VLR存儲進(jìn)入其覆蓋區(qū)的移動用戶的信存儲進(jìn)入其覆蓋區(qū)的移動用戶的信息。這使得息。這使得MSC能夠建立呼入能夠建立呼入/呼出呼

53、呼出呼叫。另外見叫。另外見P64（3 3）歸屬地位置寄存器（）歸屬地位置寄存器（HLRHLR）Home Home location registerlocation register ：存放的是在本地存放的是在本地開戶的信息。另外見開戶的信息。另外見P64 HLR是歸屬位置寄存器，是歸屬位置寄存器，VLR是拜訪位置寄是拜訪位置寄存器。存器。 HLR中存放的是在本地開戶的信息，中存放的是在本地開戶的信息，VLR中中存放的是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中正在使用的用戶信息。存放的是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中正在使用的用戶信息。 比如你開戶了，比如你開戶了，HLR中就有你的開戶信息，中就有你的開戶信息，但如果你這幾天出差漫游到了外地，

54、在本地的但如果你這幾天出差漫游到了外地，在本地的VLR中就沒有你的信息，而漫游地的中就沒有你的信息，而漫游地的MSC就就會到原來的會到原來的HLR中調(diào)用你的信息存放到他的中調(diào)用你的信息存放到他的VLR中。中。 在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中，一個在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中，一個MSCMSC必然與一個必然與一個VLRVLR相隨，當(dāng)用戶漫游到新的相隨，當(dāng)用戶漫游到新的MSCMSC服務(wù)區(qū)服務(wù)區(qū)時，與此時，與此MSCMSC相聯(lián)的相聯(lián)的VLRVLR就會向用戶歸屬就會向用戶歸屬位置寄存器位置寄存器HLRHLR請求發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，以便請求發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，以便在新的在新的MSCMSC中提供相應(yīng)的服務(wù)。中提供相應(yīng)的服務(wù)。 HLRHLR將用戶信

55、息拷貝到新的將用戶信息拷貝到新的VLRVLR中，以完中，以完成用戶位置更新。成用戶位置更新。MSCVLR太原太原 本地本地MSCVLR北京北京 外地外地HLR（4 4）鑒權(quán)中心（）鑒權(quán)中心（AUCAUC或或ACAC）authentication centerauthentication center：見見P65P65（5 5）設(shè)備識別寄存器（）設(shè)備識別寄存器（EIREIR）equipment equipment identity registeridentity register ：P65（6 6）短消息中心（）短消息中心（SCSC）short message short message ce

56、ntercenter：P65P654.4.操作支持子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)OSSOSS: operation : operation support subsystemsupport subsystem：P65P65 5.移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口 (1)移動通信系統(tǒng)的外部接口移動通信系統(tǒng)的外部接口 a.首先是用戶側(cè)的接口首先是用戶側(cè)的接口，即移動臺和用戶的界即移動臺和用戶的界面，可認(rèn)為是一個人機(jī)界面。面，可認(rèn)為是一個人機(jī)界面。 b.其次是移動通信系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)間的接口其次是移動通信系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)間的接口，如與如與PSTN的接口。的接口。MSC通過移動網(wǎng)關(guān)通過移動網(wǎng)關(guān)GMSC

57、提供和公共電話交換網(wǎng)提供和公共電話交換網(wǎng)（PSTN）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（）、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、公共數(shù)）、公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（據(jù)網(wǎng)（PDN）等固定網(wǎng)的接口）等固定網(wǎng)的接口 c.再次是移動通信系統(tǒng)與運(yùn)營者的接口再次是移動通信系統(tǒng)與運(yùn)營者的接口 ，如如Um接口接口(2)移動交換子系統(tǒng)移動交換子系統(tǒng)MSS內(nèi)部接口內(nèi)部接口 a. B接口接口 b. C接口接口 c. D接口接口 d. E接口接口 e. F接口接口 f. G接口接口 g. MSC與與PSTN間的接口間的接口 Mobile Switching Subsystem(3)移動接入子系統(tǒng)內(nèi)部接口移動接入子系統(tǒng)內(nèi)部接口 a. A接口接口 b. Abi

58、s 接口接口 c. Um接口接口：見見P66 2.5.2 全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)全國蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)視不同國家地移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)視不同國家地區(qū)而定，地域大的國家一般分為三級：區(qū)而定，地域大的國家一般分為三級：l第一級為大區(qū)（或省級匯接局）第一級為大區(qū)（或省級匯接局）l第二級為省級地區(qū)匯接局第二級為省級地區(qū)匯接局l第三級為各基本業(yè)務(wù)區(qū)的第三級為各基本業(yè)務(wù)區(qū)的MSC。l我國采用三級組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖我國采用三級組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖2-37所示所示(P67)圖圖2-37 全國數(shù)字蜂窩全國數(shù)字蜂窩PLMN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其與的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其與PSTN連連接的示意圖接的示意圖 移動網(wǎng)關(guān)，移動

59、網(wǎng)關(guān)，把移動用把移動用戶和固話戶和固話用戶連接用戶連接起來起來為移動電為移動電話長途局，話長途局，負(fù)責(zé)撥打負(fù)責(zé)撥打移動用戶移動用戶的長途話的長途話務(wù)，分兩務(wù)，分兩級，一級級，一級負(fù)責(zé)省際負(fù)責(zé)省際話務(wù)，二話務(wù)，二級負(fù)責(zé)省級負(fù)責(zé)省內(nèi)話務(wù)內(nèi)話務(wù)應(yīng)改為應(yīng)改為TMSC PLMN:陸上公用移動通信網(wǎng)（陸上公用移動通信網(wǎng)（Public Land Mobile Network） TmMSC本地本地MSC本地本地MSC為移動網(wǎng)中的本為移動網(wǎng)中的本地匯接局，負(fù)責(zé)地匯接局，負(fù)責(zé)把本地的移動用把本地的移動用戶連接起來戶連接起來（1 1）在各省或大區(qū)設(shè)有兩個一級移動匯接）在各省或大區(qū)設(shè)有兩個一級移動匯接中心，通常為單獨(dú)

60、設(shè)置的移動業(yè)務(wù)匯接中心，通常為單獨(dú)設(shè)置的移動業(yè)務(wù)匯接中心。中心。（2 2）每個省內(nèi)至少應(yīng)設(shè)有兩個以）每個省內(nèi)至少應(yīng)設(shè)有兩個以上的二級移動匯接中心，并把它上的二級移動匯接中心，并把它們置于省內(nèi)主要城市。們置于省內(nèi)主要城市。每個二級移動匯接中心與相應(yīng)的兩每個二級移動匯接中心與相應(yīng)的兩個一級移動匯接中心有電路連接。個一級移動匯接中心有電路連接。 （3）省內(nèi)移動通信網(wǎng)中的每一個移動端）省內(nèi)移動通信網(wǎng)中的每一個移動端局，至少應(yīng)與省內(nèi)兩個二級匯接中心相局，至少應(yīng)與省內(nèi)兩個二級匯接中心相連。連。253 移動通信網(wǎng)的區(qū)域、號碼、地移動通信網(wǎng)的區(qū)域、號碼、地址與識別址與識別 1.區(qū)域定義區(qū)域定義 移動通信中移動