通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第4章無(wú)線通信技術(shù)課件

1、4.1 移動(dòng)通信概述4.2 無(wú)線傳播環(huán)境及其特性4.3 無(wú)線傳輸技術(shù)4.4 GSM系統(tǒng)4.5 IS-95 CDMA系統(tǒng)第4章 移動(dòng)通信技術(shù)參考書(shū)目：移動(dòng)通信原理與應(yīng)用啜鋼 王文博 常永宇編著北京郵電大學(xué)出版社 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)祁玉生、邵世祥編著人民郵電出版社 參考書(shū)目：4.1.1 移動(dòng)通信的發(fā)展歷程4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成4.1.3 移動(dòng)通信的特點(diǎn)4.1 移動(dòng)通信概述馬可尼（18741937）意大利人 1894年 在父親的莊園試驗(yàn) 1896年 去倫敦 1897年 建立無(wú)線電報(bào)公司 1899年 首次實(shí)現(xiàn)英法無(wú)線通信 1916年 實(shí)現(xiàn)短波無(wú)線電通信 1929年 建立世界性無(wú)線通信網(wǎng)

2、曾獲諾貝爾獎(jiǎng)金無(wú)線電的發(fā)明者馬可尼4.1.1 移動(dòng)通信的發(fā)展歷程1. 第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng) 是以FDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，如AMPS、TACS、NMT等缺點(diǎn)：頻譜利用率低、容量有限制式太多，互不兼容不能傳送數(shù)據(jù)信息容易竊聽(tīng)4.1.1 無(wú)線通信的發(fā)展歷程1. 第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)2. 第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 以數(shù)字傳輸、時(shí)分多址、碼分多址為主體技術(shù)，如GSM、D-AMPS、PDC、CDMA等4.1.1 無(wú)線通信的發(fā)展歷程1. 第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)2. 第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)3. 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng) 真正實(shí)現(xiàn)“任何人在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間可以同任何對(duì)方進(jìn)行任何形式的通信”的這樣一個(gè)

3、目標(biāo) 第三代移動(dòng)通信的無(wú)線傳輸技術(shù)方案序號(hào)提交技術(shù)雙工方式應(yīng)用環(huán)境多址技術(shù)提交者1J:WCDMAFDD、TDD所有環(huán)境CDMA日本：ARTB2ETSI-UTRA-UMTSFDD、TDD所有環(huán)境CDMA歐洲：ETSI3WIMS WCDMAFDD所有環(huán)境CDMA美國(guó)：TIA4WCDMA/NAFDD所有環(huán)境CDMA美國(guó)：T1P15Global CDMA FDD所有環(huán)境CDMA韓國(guó)：TTA6TD-SCDMATDD所有環(huán)境CDMA中國(guó)：CATI7CDMA2000FDD、TDD所有環(huán)境CDMA美國(guó)：TIA8Global CDMA FDD所有環(huán)境CDMA韓國(guó)：TTA9UWC-136FDD所有環(huán)境CDMA美國(guó)

4、：TIA10EP-DECTTDD所有環(huán)境CDMA歐洲：ETSIIMT-2000標(biāo)準(zhǔn)4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)是基于“蜂窩”的概念建立的移動(dòng)通信系統(tǒng)如：GSM系統(tǒng)、IS-95 CDMA系統(tǒng)、第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)公眾蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)組成示意圖BSMSBSMSBSMSBSMSMSC1MSC2P S T N移動(dòng)通信網(wǎng)公用通信網(wǎng)Internet PSTN: 公用電話網(wǎng) MSC：移動(dòng)交換中心BS：基站 MS：移動(dòng)終端是具有單呼、組呼、全呼、緊急告警/呼叫、多級(jí)優(yōu)先及私密電話等適合調(diào)度業(yè)務(wù)專用的功能。如TETRA系統(tǒng)、IDEN系統(tǒng)等。4.1.2

5、 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)PABX電話接口中央控制器基地臺(tái)總調(diào)度臺(tái)控制中心用戶交換機(jī)4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)（3）無(wú)繩電話系統(tǒng)座機(jī)市話局用戶線最初的無(wú)繩電話系統(tǒng)應(yīng)用于家庭CT2基站第二代無(wú)繩電話系統(tǒng)手持機(jī)市話程控交換機(jī)市話網(wǎng)是一種單向通信系統(tǒng)，隨著手機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，尋呼事業(yè)基本完結(jié) 4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)（

6、3）無(wú)繩電話系統(tǒng)（4）無(wú)線尋呼系統(tǒng)無(wú)線尋呼系統(tǒng)組成示意圖尋呼控制中心P S T NBSBSBSBP機(jī)BP機(jī)BP機(jī)4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)（3）無(wú)繩電話系統(tǒng)（4）無(wú)線尋呼系統(tǒng)（5）衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)（3）無(wú)繩電話系統(tǒng)（4）無(wú)線尋呼系統(tǒng)（5）衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（6）短波、超短波通信 短波電離層通信特點(diǎn)：超遠(yuǎn)距離、靈活機(jī)動(dòng)；容量小、質(zhì)量差用途：海外使館遠(yuǎn)洋船隊(duì)邊防哨所應(yīng)急通信 短波/超短波地面通

7、信特點(diǎn)：繞射能力、靈活機(jī)動(dòng)、隱蔽性好；容量較小、質(zhì)量較差用途：陸軍電臺(tái)對(duì)空電臺(tái)特種通信(武警、公安)無(wú)繩電話4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類（1）蜂窩公用陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（2）集群調(diào)度移動(dòng)通信系統(tǒng)（3）無(wú)繩電話系統(tǒng)（4）無(wú)線尋呼系統(tǒng)（5）衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（6）短波、超短波通信（7）微波通信 微波接力特點(diǎn)：容量大、質(zhì)量好、視距傳播條件用途：中小容量微波SDH大容量微波擴(kuò)頻微波高頻段微波點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波用途：無(wú)線集中器 無(wú)線用戶環(huán)散射微波通信衰落時(shí)變信道，距離遠(yuǎn)，頻帶較窄，質(zhì)量較差用途 軍用 民用網(wǎng)絡(luò)基地站圖10.27 移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)臺(tái)4.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分

8、類與基本構(gòu)成1. 移動(dòng)通信系統(tǒng)分類2. 移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本組成1. 無(wú)線電傳播復(fù)雜4.1.3 移動(dòng)通信的特點(diǎn)1. 無(wú)線電傳播復(fù)雜2. 無(wú)線頻譜范圍有限4.1.3 移動(dòng)通信的特點(diǎn)無(wú)線電微波紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波 調(diào)幅無(wú)線電 調(diào)頻無(wú)線電 海事無(wú)線電光纖電視(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移動(dòng)無(wú)線電

9、電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜1. 無(wú)線電傳播復(fù)雜2. 無(wú)線頻譜范圍有限3. 用戶和網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜4.1.3 移動(dòng)通信的特點(diǎn)4.2 無(wú)線傳播環(huán)境及其特性4.2.1 電波的自由空間傳播4.2.2 電波傳播的幾何模型4.2.3 電波的多徑傳播和衰落4.2.1 電波的自由空間傳播1. 自由空間 是指在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，電波不發(fā)生反射、折射、繞射、散射和吸收現(xiàn)象，只存在由電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗 實(shí)質(zhì)是因電波擴(kuò)散損失的能量，其基本特點(diǎn)是接收電平與距離的平方以及頻率的平方均成反比。4.2.1 電波的自由空間傳播1. 自由空間2. 自由空間損耗TRdT：發(fā)射天線，無(wú)方向性天線R：接收天

10、線，無(wú)方向性天線D：T、R之間距離Pt：發(fā)送端的發(fā)送功率圖10.1 自由空間傳播在接收天線的位置上，每單位面積上的功率為：接收天線的有效面積：接收到的功率：TRdT：發(fā)射天線，無(wú)方向性天線R：接收天線，無(wú)方向性天線D：T、R之間距離Pt：發(fā)送端的發(fā)送功率圖10.1 自由空間傳播接收到的功率：路徑損耗：4.2.2 電波傳播的幾何模型1. 大氣折射與等效地球半徑（1）大氣折射對(duì)電波傳輸?shù)挠绊懲ǔ？捎玫厍虻刃О霃絹?lái)表征（2）k=re/rok稱為地球等效半徑系數(shù)，r0=6370km為地球?qū)嶋H半徑re為地球等效半徑。（3）在標(biāo)準(zhǔn)大氣折射情況下， 地球等效半徑系數(shù)k=4/34.2.2 電波傳播的幾何模型1

11、. 大氣折射與等效地球半徑2. 電波的反射dr1r2h1h2TR圖10.2 電波的反射直射波的行程：反射波的行程：行程差：A直射波的行程：反射波的行程：行程差：假設(shè)dh1,h2則有所以設(shè)地面反射波的反射系數(shù)為，行程差引起的相位差為：接收到的合成電場(chǎng)的強(qiáng)度為：因?yàn)閞1r2d，所以：總的損耗為：假設(shè)行程差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，進(jìn)一步化簡(jiǎn)上式，得：0時(shí)：1時(shí)：自由空間模型平面大地模型L(dB)=120+40lgd(km)-20lgh1(m)-20lgh2(m)4.2.2 電波傳播的幾何模型1. 大氣折射與等效地球半徑2. 電波的反射3. 刃型遮擋的影響TRhcH0=0.577F1hc：余隙，障礙物頂點(diǎn)至TR

12、連線的垂直距離h0：自由空間余隙圖10.3 電波傳播的刃型阻擋TR圖10.5 電波傳播的菲涅爾區(qū)dd2d1PQFn第n菲涅爾區(qū)：滿足（TQ+QR)-TR n/2（n為整數(shù)）的所有Q點(diǎn)的集合第n費(fèi)涅爾區(qū)半徑Fn：第n菲涅爾區(qū)邊界上的某個(gè)點(diǎn)P到TR連線的距離當(dāng)P處于橢圓的正中位置時(shí)，F(xiàn)n達(dá)到最大值Fmax，叫做第n菲涅爾區(qū)的最大半徑菲涅爾橢球體圖10.4 路徑余隙造成的阻擋效應(yīng)4.2.2 電波傳播的幾何模型1. 大氣折射與等效地球半徑2. 電波的反射3. 刃型遮擋的影響4. 電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)（1）Okumura-Hata模型系統(tǒng)工作頻率，單位：MHz基站天線高度，單位：m移動(dòng)臺(tái)天線高度，單位

13、：m移動(dòng)天線修正因子4.2.2 電波傳播的幾何模型1. 大氣折射與等效地球半徑2. 電波的反射3. 刃型遮擋的影響4. 電波傳播的路徑損耗預(yù)測(cè)（1）Okumura-Hata模型（2）COST-231 Hata模型4.2.3 電波的多徑傳播與衰落1. 衰落的基本概念（1）什么是衰落？ 在無(wú)線通信的傳輸過(guò)程中，由于大氣及地面的影響而發(fā)生傳播損耗及傳播延時(shí)隨時(shí)間、空間、頻率變化的現(xiàn)象叫做衰落慢衰落快衰落空間選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落頻率選擇性衰落4.2.3 電波的多徑傳播與衰落1. 衰落的基本概念（1）什么是衰落？（2）衰落的分類 接收電平降低 接收波形畸變 傳播延時(shí)變化4.2.3 電波的多徑傳播與衰

14、落1. 衰落的基本概念（1）什么是衰落？（2）衰落的分類（3）衰落會(huì)造成什么影響？4.2.3 電波的多徑傳播與衰落1. 衰落的基本概念（1）什么是衰落？（2）衰落的分類（3）衰落會(huì)造成什么影響？（4）如何對(duì)抗衰落？減少通信距離；增加發(fā)送功率；調(diào)整天線高度；選擇合適路由在移動(dòng)通信中采用微蜂窩、直放站采用分集技術(shù)、均衡技術(shù)、瑞克技術(shù)、糾錯(cuò)技術(shù)等4.2.3 電波的多徑傳播與衰落（1）引起長(zhǎng)期慢衰落的原因由傳播路徑上的固定障礙物的陰影引起的，也稱為陰影衰落1. 衰落的基本概念2. 電波傳播的長(zhǎng)期慢衰落4.2.3 電波的多徑傳播與衰落（2）長(zhǎng)期慢衰落的特點(diǎn)衰落變化率緩慢衰落速率與頻率無(wú)關(guān)反映接收信號(hào)的長(zhǎng)

15、期變化衰落深度服從正態(tài)分布2. 電波傳播的長(zhǎng)期慢衰落距離因素造成的電波損耗滿足正態(tài)分布的隨機(jī)變量4.2.3 電波的多徑傳播與衰落1. 衰落的基本概念2. 電波傳播的長(zhǎng)期慢衰落3. 電波傳播的短期快衰落（1）引起短期快衰落的原因無(wú)線電波的多徑傳播4.2.3 電波的多徑傳播與衰落3. 電波傳播的短期快衰落（1）引起短期快衰落的原因（2）短期快衰落的特點(diǎn)衰落變化率快反映接收信號(hào)的短期變化衰落深度服從瑞利分布或萊斯分布空間選擇性衰落多徑信號(hào)到達(dá)天線陣列的到達(dá)角度的展寬稱為角度擴(kuò)展，角度展寬產(chǎn)生空間選擇性衰落；空間選擇性衰落用相干距離R（兩根天線上的信道響應(yīng)保持強(qiáng)相關(guān)時(shí)的最大空間距離）描述；接收天線距離

16、若大于相干距離，信道呈空間選擇性衰落可采用分集技術(shù)對(duì)抗空間選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落由于移動(dòng)用戶與基站的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)多徑波都會(huì)有一個(gè)明顯的頻率移動(dòng)，引起衰落過(guò)程的頻率擴(kuò)展，稱時(shí)間選擇性衰落信道的條件隨著時(shí)間而變化；時(shí)間選擇性衰落可用多普勒頻移fd或相干時(shí)間td來(lái)表示；取樣時(shí)間間隔若大于相干時(shí)間，信道呈時(shí)間選擇性衰落；可采用信道編碼交織技術(shù)來(lái)對(duì)抗時(shí)間選擇性衰落多普勒效應(yīng)：聲波頻率在聲源移向觀察者時(shí)會(huì)變高，在遠(yuǎn)離觀察者時(shí)會(huì)變低當(dāng)移動(dòng)體在x軸上以速度v移動(dòng)時(shí)引起多普勒頻率漂移第n個(gè)入射波多普勒效應(yīng)引起的多普勒頻移可表示為：圖10.7 入射波和移動(dòng)方向xOy多普勒頻移fd：相干時(shí)間T：兩個(gè)瞬時(shí)時(shí)間的信

17、道沖激響應(yīng)保持強(qiáng)相關(guān)時(shí)的最大時(shí)間間隔。最大多普勒頻移頻率選擇性衰落由于各多徑信道的時(shí)延不同，使得接收信號(hào)的波形比原脈沖展寬了時(shí)延擴(kuò)展，產(chǎn)生頻率選擇性衰落；頻率選擇性衰落用相干帶寬F（信道在兩個(gè)頻移處的頻率響應(yīng)應(yīng)保持強(qiáng)相關(guān)時(shí)的最大頻率差）描述；傳輸帶寬若大于相干帶寬，信道呈頻率選擇性衰落；可采用OFDM或rake接收技術(shù)對(duì)抗頻率選擇性衰落4.3 無(wú)線傳輸技術(shù)4.3.1 天線基本知識(shí)4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)4.3.3 多址技術(shù)4.3.1 天線基本知識(shí)1. 天線方向性半波振子天線方向圖（a）立體方向圖（b）垂直面方向圖（c）水平面方向圖無(wú)方向性無(wú)方向性有方向性4.3.1 天線基本知識(shí)1. 天線

18、方向性（1）波瓣寬度定義為在主瓣最大輻射方向兩側(cè)，輻射強(qiáng)度降低3dB的兩點(diǎn)間的夾角（2）波瓣寬度越窄，方向性越好，作用距離越遠(yuǎn)，抗干擾能力越強(qiáng)4.3.1 天線基本知識(shí)1. 天線方向性2. 波瓣寬度4.3.1 天線基本知識(shí)1. 天線方向性2. 波瓣寬度3. 天線增益 增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)的功率密度之比4.3.1 天線基本知識(shí)2. 波瓣寬度3. 天線增益4. 天線的極化天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向4.3.1 天線基本知識(shí)1. 天線方向性2. 波瓣寬度3. 天線增益4. 天線的極化天線輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向5. 幾種常見(jiàn)的天線板狀天

19、線高增益柵狀拋物面天線 八木定向天線室內(nèi)吸頂天線室內(nèi)壁掛天線4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)（1）什么是分集？分散傳輸，使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào)集中處理，即接收機(jī)把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并，以降低衰落的影響 分集就是指通過(guò)兩條或兩條以上途徑傳輸同一信息，以減輕衰落影響的一種技術(shù)措施4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)（1）什么是分集？（2）分集的目的？補(bǔ)償信道衰落的影響4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)（1）什么是分集？（2）分集的目的？（3）采用什么途徑來(lái)接收分集信號(hào)？空間分集：不同天線的接收信號(hào)相互獨(dú)立；極化分集：水平極

20、化和垂直極化的信號(hào)相互獨(dú)立；頻率分集：不同頻率的接收信號(hào)相互獨(dú)立；時(shí)間分集：不同時(shí)間的接收信號(hào)相互獨(dú)立4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)（1）什么是分集？（2）分集的目的？（3）采用什么途徑來(lái)接收分集信號(hào)？（4）從分集信號(hào)中以什么方式作為輸出？選擇式合并：選擇最好的支路作為輸出，其它支路丟棄最大比合并：調(diào)整各個(gè)支路的相位，使之同相，然后按照各個(gè)支路的信噪比數(shù)值進(jìn)行加權(quán)相加等增益合并：在接收端將收到的多個(gè)分集支路信號(hào)經(jīng)過(guò)相位調(diào)整后，直接進(jìn)行同相相加 三種分集合并的性能比較4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)（5）顯分集和隱分集顯分集：構(gòu)成明顯分集信號(hào)的傳輸方式，如：極化分集、角

21、度分集、時(shí)間分集、空間分集、頻率分集 隱分集：分集作用含在傳輸信號(hào)中的方式，在接收端利用信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)分集 ，如：交織編碼技術(shù)、跳頻技術(shù)、直接擴(kuò)頻技術(shù)等 4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)（5）顯分集和隱分集（6）宏分集和微分集宏分集：減少慢衰落影響微分集：減少快衰落影響的分集技術(shù)4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)（1）信道編碼信道編碼的目的？保證信息傳輸?shù)目煽啃?、提高傳輸質(zhì)量 在信息碼中增加一定數(shù)量的多余碼元，使它們滿足一定的約束關(guān)系，則由信息碼元和監(jiān)督碼元共同組成一個(gè)由信道傳輸?shù)拇a字，這樣碼字具有一定的抗干擾能力4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1

22、. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)（1）信道編碼信道編碼的目的？信道編碼的基本原理 分組碼 卷積碼4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)（1）信道編碼信道編碼的目的？信道編碼的基本原理信道編碼分類交織編碼的目的？ 把一個(gè)由衰落造成的較長(zhǎng)的突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò)，再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼技術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò)4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)（1）信道編碼（2）交織編碼 將FEC碼字序列按行寫(xiě)入而按列讀出交織編碼的目的？交織編碼的基本原理4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)（1）信道編碼（2）交織編碼行數(shù)1

23、23M讀出寫(xiě)入圖10.9 交織矩陣（1）什么是跳頻？ 所謂跳頻是指發(fā)送信號(hào)的載波按照某一隨機(jī)跳變圖樣在跳變，如載波頻率受一組高速變化的偽隨機(jī)碼（碼）控制而快速變化4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)3. 跳頻技術(shù)NbbN：信道數(shù)b：信道間隔 ：時(shí)刻時(shí)使用的信道頻率圖10.11 跳頻信號(hào)頻譜f慢跳頻跳頻速率低于信息比特率，即連續(xù)幾個(gè)信息比特跳頻一次 （1）什么是跳頻？（2）跳頻分類4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)3. 跳頻技術(shù) 跳頻速率高于或等于信息比特率，即每個(gè)信息比特跳頻一次以上 慢跳頻快跳頻（1）什么是跳頻？（2）跳頻分類

24、4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)3. 跳頻技術(shù)抗多徑 接收機(jī)在收到最先到達(dá)的信號(hào)之后立即將載波頻率跳變到另一頻率上，可避開(kāi)多徑干擾 （1）什么是跳頻？（2）跳頻分類（3）跳頻作用4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)3. 跳頻技術(shù) 跳頻圖案的正交性組成的正交跳頻網(wǎng)，可避免同頻干擾 抗多徑抗同頻干擾（1）什么是跳頻？（2）跳頻分類（3）跳頻作用4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)1. 分集技術(shù)2. 信道編碼和交織技術(shù)3. 跳頻技術(shù) 當(dāng)跳頻的頻率間隔大于信道相關(guān)帶寬時(shí)，可使各個(gè)跳頻駐留時(shí)間內(nèi)的信號(hào)相互獨(dú)立 抗多徑抗同頻干擾抗衰落（1）什么

25、是跳頻？（2）跳頻分類（3）跳頻作用4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)（1）什么是跳頻？（2）跳頻分類（3）跳頻作用（4）跳頻系統(tǒng)原理框圖4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)調(diào)制器混頻器頻率合成器偽碼解調(diào)器混頻器頻率合成器偽碼信碼信碼圖10.10 跳頻系統(tǒng)原理框圖（1）什么是直接序列擴(kuò)頻？擴(kuò)頻的概念 擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的碼序列來(lái)完成，用編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù) 4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4

26、. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)Why 擴(kuò)頻？ 在給定的信道容量C不變的條件下，信號(hào)寬度B和信噪比SN是可以互換的 所謂直接序列擴(kuò)頻，就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜。而在收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息 （1）什么是直接序列擴(kuò)頻？擴(kuò)頻的概念直接序列擴(kuò)頻4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（1）什么是直接序列擴(kuò)頻？（2）直接序列擴(kuò)頻原理框圖4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)擴(kuò)頻調(diào)制振蕩偽碼解擴(kuò)混頻本振偽碼窄帶信號(hào)窄帶信號(hào)圖10.12 直接擴(kuò)頻系統(tǒng)原理框圖擴(kuò)頻信號(hào)擴(kuò)頻解擴(kuò)處理過(guò)程為什么能獲

27、得提高信噪比的好處呢？（1）智能天線的概念 采用空分多址（SDMA）技術(shù)，利用信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，最大限度地利用有限的信道資源 4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)5. 智能天線技術(shù)（1）智能天線的概念（2）開(kāi)關(guān)多波束天線4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)5. 智能天線技術(shù)開(kāi)關(guān)多波束天線的波束模式頂視圖（1）智能天線的概念（2）開(kāi)關(guān)多波束天線（3）自適應(yīng)陣天線4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)5. 智能天線技術(shù)自適應(yīng)陣列天線基本原理圖 抗衰落，減少多徑效應(yīng)抗

28、干擾增加系統(tǒng)容量增加基站覆蓋面積提高頻譜利用率（4）智能天線的作用4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)5. 智能天線技術(shù)用于補(bǔ)償信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾 4.3.2 抗衰落及抗干擾技術(shù)3. 跳頻技術(shù)4. 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)5. 智能天線技術(shù)6. 均衡技術(shù)發(fā)送濾波器信道接收濾波器時(shí)間域均衡器x(t)y(t)q(t)x(t)y(t)(t)圖10.16 信道均衡示意圖4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理（1）多址方式指區(qū)分不同共享無(wú)線媒體的用戶的方式4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理（1）多址方式指區(qū)分不同共享無(wú)線媒體的用戶的方式（2）多址接入方式的基

29、礎(chǔ)是正交分割原理4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理（1）多址方式指區(qū)分不同共享無(wú)線媒體的用戶的方式（2）多址接入方式的接入方式是正交分割原理（3）分類：FDMA、TDMA、CDMA等t信道N信道2信道1信道3信道Nfc信道1ftc信道2信道3信道N信道1ftc信道N信道2信道3(a) FDMA(b) TDMA(c) CDMA圖10.19 FDMA，TDMA和CDMA示意圖（1）FDMA基本原理保護(hù)頻帶反向信道前向信道圖10.20 FDMA系統(tǒng)的工作示意圖4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)互調(diào)干擾：指系統(tǒng)內(nèi)由于非線性器件產(chǎn)生的各種組合頻率成分落入本頻道接收機(jī)通帶內(nèi)造

30、成對(duì)有用信號(hào)的干擾（1）FDMA基本原理（2）FDMA系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)互調(diào)干擾鄰道干擾：指相鄰波道信號(hào)中存在的寄生輻射落入本頻道接收機(jī)帶內(nèi)造成對(duì)有用信號(hào)的干擾（1）FDMA基本原理（2）FDMA系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)互調(diào)干擾鄰道干擾同頻干擾：指凡載波頻率與有用信號(hào)的載波頻率相同，并以相同的方式進(jìn)入收信機(jī)中頻通帶的非有用信號(hào)所造成的干擾（1）FDMA基本原理（2）FDMA系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)每信道占用一個(gè)載頻，相鄰載頻之間的間隔應(yīng)滿足

31、傳輸信號(hào)帶寬的要求符號(hào)時(shí)間與平均延遲擴(kuò)展相比是很大的，無(wú)需自適應(yīng)均衡基站復(fù)雜龐大，重復(fù)設(shè)置收發(fā)信設(shè)備接收設(shè)備中需使用帶通濾波器越區(qū)切換較為復(fù)雜和困難 （1）FDMA基本原理（2）FDMA系統(tǒng)中的干擾問(wèn)題（3）FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)（1）TDMA系統(tǒng)原理4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)3. TDMA技術(shù)MS1MS2MSKBS幀時(shí)隙圖10.21 TDMA系統(tǒng)的工作原理（1）TDMA系統(tǒng)原理（2）TDMA的幀結(jié)構(gòu)4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)3. TDMA技術(shù)圖10.22 TDMA幀結(jié)構(gòu)頭比特

32、信息尾比特時(shí)隙1時(shí)隙2時(shí)隙3時(shí)隙N尾比特同步比特信息數(shù)據(jù)保護(hù)比特1個(gè)TDMA幀同步技術(shù)是TDMA系統(tǒng)正常工作的重要保證需要自適應(yīng)均衡技術(shù)不需雙工器基站復(fù)雜性小相比FDMA，抗干擾能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大越區(qū)切換簡(jiǎn)單可和FDMA結(jié)合提供較大的系統(tǒng)容量 （1）TDMA系統(tǒng)原理（2）TDMA的幀結(jié)構(gòu)（3）TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)4.3.3 多址技術(shù)3. TDMA技術(shù)（1）CDMA系統(tǒng)原理4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)3. TDMA技術(shù)4. CDMA技術(shù)用戶1用戶2用戶3C0C1C2系統(tǒng)圖10.23 CDMA通信系統(tǒng)的工作示意圖碼分多址原理： 每個(gè)站點(diǎn)被指定一個(gè)唯一的m位

33、碼片序列，當(dāng)發(fā)送比特1時(shí)，站點(diǎn)就發(fā)送其碼片序列，發(fā)送比特0時(shí)，站點(diǎn)就發(fā)送其碼片序列的反碼。比如站點(diǎn)A的碼片序列被指定為00011011，發(fā)送00011011就表示發(fā)送比特1，發(fā)送11100100就表示發(fā)送比特0。 采用雙極型的形式，二進(jìn)制0用“1”代替，二進(jìn)制1用“1”代替。書(shū)寫(xiě)時(shí)，將碼片序列用括號(hào)括起來(lái)，比如站點(diǎn)A的碼片序列為 （-1 1 1 +1 +1 1 +1 +1） 任意兩個(gè)不同的碼片序列S和T的內(nèi)積（記為ST）均為0（即： 任何碼片序列與自己的內(nèi)積均為1即：接收端可根據(jù)自己接收到的信號(hào)和某站的碼片向量進(jìn)行內(nèi)積運(yùn)算來(lái)確定該站是否發(fā)送過(guò)信號(hào)S 站的碼片序列 S110tttttm 個(gè)碼片t

34、S 站發(fā)送的信號(hào) SxT 站發(fā)送的信號(hào) Tx總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx規(guī)格化內(nèi)積 S （Sx + Tx)數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端CDMA例：則接收端接收到的信號(hào)：若系統(tǒng)中各站發(fā)送的信號(hào)分別為：a、bz，各站的碼片序列分別為：A、BZ例：共有4站進(jìn)行碼分多址通信，4個(gè)站的碼片序列為A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)B:(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列：(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)，問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)

35、的站發(fā)送的1還是0？解：設(shè)系統(tǒng)中各站發(fā)送的信號(hào)分別為：a、b、c、d，則接收端接收到的信號(hào)為：RaAbBcCdD例：共有4站進(jìn)行碼分多址通信，4個(gè)站的碼片序列為A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)B:(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列：(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)，問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是0？解：設(shè)系統(tǒng)中各站發(fā)送的信號(hào)分別為：a、b、c、d，則接收端接收到的信號(hào)為：RaAbBcCdD例：共有4

36、站進(jìn)行碼分多址通信，4個(gè)站的碼片序列為A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)B:(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列：(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)，問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是0？解：設(shè)系統(tǒng)中各站發(fā)送的信號(hào)分別為：a、b、c、d，則接收端接收到的信號(hào)為：RaAbBcCdD例：共有4站進(jìn)行碼分多址通信，4個(gè)站的碼片序列為A:(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1)B:(-1 -1 +1 -1

37、+1 +1 +1 -1)C:(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1)D:(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)現(xiàn)收到這樣的碼片序列：(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)，問(wèn)哪個(gè)站發(fā)送數(shù)據(jù)了？發(fā)送數(shù)據(jù)的站發(fā)送的1還是0？解：設(shè)系統(tǒng)中各站發(fā)送的信號(hào)分別為：a、b、c、d，則接收端接收到的信號(hào)為：RaAbBcCdD多個(gè)用戶共享同一頻率通信容量大容量的軟特性抗衰落能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)，頻譜利用率高 （1）CDMA系統(tǒng)原理（2）CDMA系統(tǒng)特點(diǎn)4.3.3 多址技術(shù)4. CDMA技術(shù)存在多址干擾-多用戶檢測(cè)技術(shù)“遠(yuǎn)近”效應(yīng)問(wèn)題-功率控制技術(shù) （1）CDMA系統(tǒng)原理（2）C

38、DMA系統(tǒng)特點(diǎn)（3）CDMA系統(tǒng)中存在的問(wèn)題4.3.3 多址技術(shù)4. CDMA技術(shù)4.3.3 多址技術(shù)1. 多址的基本原理2. FDMA技術(shù)3. TDMA技術(shù)4. CDMA技術(shù)5. SDMA技術(shù) SDMA技術(shù)是利用用戶的地理位置不同，在與用戶通信過(guò)程中采用天線的波束成形技術(shù)，使不同的波束方向?qū)?zhǔn)不同的用戶，達(dá)到多用戶共享頻率資源、時(shí)間資源和碼資源 每個(gè)用戶可以隨意發(fā)送信息，如果發(fā)現(xiàn)碰撞，則采用相應(yīng)的退避算法重發(fā)，直至發(fā)送成功4.3.3 多址技術(shù)5. SDMA技術(shù)6. 隨機(jī)接入多址技術(shù)（1）純ALOHA方式工作原理：站點(diǎn)只要產(chǎn)生幀，就立即發(fā)送到信道上；規(guī)定時(shí)間內(nèi)若收到應(yīng)答，表示發(fā)送成功；否則重發(fā)

39、重發(fā)策略：等待一段隨機(jī)的時(shí)間，然后重發(fā)；如再次沖突，則再等待一段隨機(jī)的時(shí)間，直到重發(fā)成功為止缺點(diǎn)：極容易沖突4.3.3 多址技術(shù)6. 隨機(jī)接入多址技術(shù)純ALOHA系統(tǒng)的工作原理圖A1幀產(chǎn)生B1A2A2B1沖突隨機(jī)時(shí)間t1t2B2A2t3B2t4B3A3 站A站B信道上的總效應(yīng)A1B1A2B2工作原理：將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)隙，規(guī)定幀不論何時(shí)產(chǎn)生，只能在每個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)發(fā)送到信道上重發(fā)策略：同純ALOHA代價(jià)：需要全網(wǎng)同步；可設(shè)置一個(gè)特殊站點(diǎn)，由該站點(diǎn)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)（1）純ALOHA方式（2）時(shí)隙ALOHA方式4.3.3 多址技術(shù)6. 隨機(jī)接入多址技術(shù)時(shí)隙ALOHA系統(tǒng)的工作原理圖A1幀產(chǎn)生B3

40、A2A2B1沖突隨機(jī)時(shí)間t1t2B2B2B3A3 站A站B信道上的總效應(yīng)A1B1A2B2A3 對(duì)短報(bào)文采取非預(yù)約時(shí)隙ALOHA方式傳輸，對(duì)長(zhǎng)報(bào)文先申請(qǐng)預(yù)約占用一段時(shí)隙，讓其一次性發(fā)送一批數(shù)據(jù)（1）純ALOHA方式（2）時(shí)隙ALOHA方式（3）預(yù)約ALOHA方式4.3.3 多址技術(shù)6. 隨機(jī)接入多址技術(shù)ABEGFEECAGFEDCB爭(zhēng)用時(shí)隙第 i 幀ABEGFE第 i+1 幀ABEEDB第 i+2 幀ABEEEC第 i+3 幀預(yù)約ALOHA之Binder方案 N個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)復(fù)用幀，每站點(diǎn)分配一個(gè)時(shí)隙，其余時(shí)隙由各站點(diǎn)爭(zhēng)用；若某站點(diǎn)暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，則讓自己的時(shí)隙空閑，其他站點(diǎn)檢測(cè)到后，按ALOH

41、A方式共享此時(shí)隙。預(yù)約ALOHA之Crowther方案AFEDBGC第 i 幀AEDB第 i+1 幀AGA第 i+2 幀ADGA第 i+3 幀DD 對(duì)任何時(shí)隙，所有站點(diǎn)均可爭(zhēng)用。爭(zhēng)用成功后，可以一直占用。使用完畢后，再由其他站點(diǎn)重新?tīng)?zhēng)用。預(yù)約ALOHA之Roberts方案AFDBGC第 i 幀ADG第 i+1 幀ACA第 i+2 幀AGA第 i+3 幀BDD FABC 每個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須進(jìn)行預(yù)約。每個(gè)復(fù)用幀前面的各時(shí)隙用于發(fā)送時(shí)隙，最后一個(gè)時(shí)隙再分成子時(shí)隙，專門用于預(yù)約。請(qǐng)求按時(shí)隙ALOHA方式進(jìn)行4.3.3 多址技術(shù)6. 隨機(jī)接入多址技術(shù)7. 雙工技術(shù)（1）頻分雙工FDD（2）時(shí)分雙工

42、TDD4.4 GSM系統(tǒng)4.4.1 蜂窩的概念4.4.2 GSM系統(tǒng)的小區(qū)結(jié)構(gòu)和載頻復(fù)用4.4.3 GSM的信道4.4.4 GSM的呼叫處理原移動(dòng)通信系統(tǒng)：大區(qū)制采用大區(qū)制的場(chǎng)強(qiáng)覆蓋，一個(gè)基站覆蓋一個(gè)較大的服務(wù)區(qū)，半徑在幾十公里范圍內(nèi)。4.4.1 蜂窩的概念TRXTX:1025WMS覆蓋半徑 2030km30200mTX:50100WTRXBS原移動(dòng)通信系統(tǒng)：大區(qū)制4.4.1 蜂窩的概念 系統(tǒng)及控制簡(jiǎn)單 容量小例：設(shè)大區(qū)制系統(tǒng)共有12個(gè)頻道（信道ch：channel），每信道可容納10個(gè)移動(dòng)用戶，求系統(tǒng)用戶容量。解： 系統(tǒng)容量=12(ch)10(用戶/ch) =120個(gè)用戶為提高系信容量人們研

43、究出小區(qū)制即蜂窩網(wǎng)1. 什么是蜂窩？（1）思路： 將一個(gè)移動(dòng)服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，稱為蜂窩小區(qū)，一個(gè)較低功率的發(fā)射機(jī)服務(wù)一個(gè)蜂窩小區(qū)，在較小的區(qū)域內(nèi)設(shè)置相當(dāng)數(shù)量的用戶4.4.1 蜂窩的概念1324124314231212345612345761234576123457612345761234576673457N=4N=7圖10.28 正六角形小區(qū)覆蓋RD 例：設(shè)信道總數(shù)為12個(gè)（同大區(qū)制），3個(gè)小區(qū)為1區(qū)群，共100個(gè)區(qū)群，求系統(tǒng)用戶容量。 解： 每組信道數(shù)12ch/34ch 小區(qū)容量4ch8用戶/ch32用戶 每區(qū)群容量33296用戶（原大區(qū)制容量120用戶）

44、總?cè)萘?00969600用戶低功率的發(fā)射機(jī)和小的覆蓋范圍頻率再用切換和中央控制小區(qū)分裂可用于增強(qiáng)容量1. 什么是蜂窩？（1）思路（2）特征：4.4.1 蜂窩的概念（1）巨區(qū)：小區(qū)半徑20km（2）宏區(qū)：小區(qū)半徑120km（3）微區(qū)：小區(qū)半徑0.11km（4）微微區(qū)：小區(qū)半徑切換前對(duì)信號(hào)有一段時(shí)間的監(jiān)視保證切換請(qǐng)求優(yōu)先于呼叫請(qǐng)求具體過(guò)程：切換請(qǐng)求定位準(zhǔn)備新話音頻道指配新話音頻道頻道轉(zhuǎn)接（1）什么是切換？（2）引起切換的原因（3）如何進(jìn)行切換？5. 切換4.4.1 蜂窩的概念軟切換 指當(dāng)移動(dòng)終端的通信被連到另一個(gè)小區(qū)的業(yè)務(wù)信道時(shí)，不需要中斷當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的業(yè)務(wù)信道 是“先通后斷”模式（3）如何進(jìn)行切

45、換？（4）切換的種類5. 切換4.4.1 蜂窩的概念 指移動(dòng)終端被連接到不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)、不同的頻率分配或不同的空中接口特性時(shí)，必需斷掉原來(lái)小區(qū)的無(wú)線信道，才能使用新小區(qū)的無(wú)線信道進(jìn)行通信 是“先斷后通”模式軟切換硬切換（3）如何進(jìn)行切換？（4）切換的種類5. 切換4.4.1 蜂窩的概念5. 切換6. 數(shù)字蜂窩系統(tǒng)構(gòu)成4.4.1 蜂窩的概念MSBTSBSCMSCEIRHLRAUCVLROMCMSCPSTNPDNISDN圖10.30 數(shù)字蜂窩系統(tǒng)構(gòu)成MSBSSNSS移動(dòng)臺(tái)（MS）移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備。僅以無(wú)線接口與基站系統(tǒng)相連。移動(dòng)臺(tái)類型有車載臺(tái)、便攜機(jī)、手機(jī)等移動(dòng)臺(tái)的正常工作由國(guó)際移動(dòng)

46、設(shè)備識(shí)別碼（IMEI）提供保障基站子系統(tǒng)（BSS） 基站子系統(tǒng)包括：基站控制器BSC、基站收發(fā)信機(jī)BTS 基站子系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線接口與移動(dòng)臺(tái)相連，負(fù)責(zé)無(wú)線發(fā)送、接收和無(wú)線資源管理。 通過(guò)有線接口與移動(dòng)交換中心相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息 還要實(shí)現(xiàn)無(wú)線系統(tǒng)的操作維護(hù)管理。BTS：基站收發(fā)信機(jī) 由基站控制器（BSC）控制，服務(wù)于某個(gè)小區(qū)，完成BSC與無(wú)線信道之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)BTS與移動(dòng)臺(tái)之間通過(guò)空中無(wú)線接口的傳輸及相關(guān)的控制功能。BSC：基站控制器 是基站子系統(tǒng)的控制部分，承擔(dān)各種接口的管理、無(wú)線資源管理、無(wú)線參數(shù)管理。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS NSS包含

47、移動(dòng)系統(tǒng)交換功能，實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、安全管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理 管理移動(dòng)用戶之間、移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信數(shù)據(jù)及信息 包括：移動(dòng)交換中心（MSC）訪問(wèn)位置寄存器（VLR）歸屬位置寄存器（HLR）鑒權(quán)中心（AUC）設(shè)備識(shí)別寄存器（EIR）操作維護(hù)中心（OMC）MSC：移動(dòng)交換中心 是無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)與另一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)的接口設(shè)備 是無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)與固定的地面公眾網(wǎng)的接口設(shè)備 主要功能有：路由選擇管理計(jì)費(fèi)和費(fèi)率管理業(yè)務(wù)量管理向歸屬位置寄存器HLR發(fā)送有關(guān)計(jì)費(fèi)和業(yè)務(wù)量信息VLR：訪問(wèn)位置寄存器 是漫游用戶的定位和管理的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) 主要功能有： 移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)的管理 臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別管理 訪問(wèn)移

48、動(dòng)臺(tái)用戶管理 HLR的更新 通信覆蓋區(qū)域的管理 無(wú)線信道的管理HLR：歸屬位置寄存器 用于對(duì)移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理 主要功能有：對(duì)HLR中登記的移動(dòng)臺(tái)的所有用戶參數(shù)的管理和修改計(jì)費(fèi)管理VLR的更新AUC：鑒權(quán)中心 存儲(chǔ)用戶的鑒權(quán)信息和加密密鑰，用于防止無(wú)權(quán)用戶進(jìn)入系統(tǒng)EIR：設(shè)備識(shí)別寄存器 EIR是存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視與閉鎖等功能。只有登記過(guò)設(shè)備識(shí)別號(hào)（即有權(quán)用戶），才能得到通話服務(wù)OMC：操作維護(hù)中心 OMC的作用是完成BSS和NSS的網(wǎng)絡(luò)允許和維護(hù)管理4.4.2 GSM系統(tǒng)的小區(qū)結(jié)構(gòu)和載頻復(fù)用1. GSM系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)的小區(qū)和扇區(qū)是靠頻率來(lái)劃分的2.

49、頻率復(fù)用的概念 使同一頻率覆蓋不同的區(qū)域，這些使用同一頻率的區(qū)域彼此需要相隔一定的距離（稱為同頻復(fù)用距離），以滿足將同頻干擾抑制到允許的指標(biāo)以內(nèi) 常規(guī)的43頻率復(fù)用技術(shù)1941258210311671941258210311671941258210311671941258210311671. 物理信道 GSM系統(tǒng)采用的是FDMA和TDMA混合接入技術(shù) 上行頻帶：890MHz915MHz 下行頻帶：935MHz960MHz 各載頻間間隔：200kHz，雙工間隔：45MHz 每個(gè)載頻上按時(shí)間分為8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙物理信道4.4.3 GSM的信道物理信道中所傳輸?shù)膬?nèi)容4.4.3 GSM的信道1. 物

50、理信道2. 邏輯信道GSM邏輯信道示意圖邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道頻率校正信道（FCCH）：給用戶傳送校正移動(dòng)臺(tái)頻率的信息 邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道同步信道（SYCH）：用于傳送幀同步（TDMA幀號(hào)）信息和BTS識(shí)別碼信息給移動(dòng)臺(tái)邏輯信道公共信道專用

51、信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道廣播控制信道（BCCH）：向每個(gè)BTS廣播通用信息 邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道尋呼信道（PCH）：用于廣播基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的尋呼消息 邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控

52、制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道隨機(jī)接入信道(RACH)：移動(dòng)臺(tái)隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)用此信道向基站發(fā)送尋呼應(yīng)答信息等邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道接入允許信道（AGCH）：用于基站向隨機(jī)接入成功的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指配了的專用獨(dú)立控制信道 邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信

53、道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）：用于傳送基站和移動(dòng)臺(tái)間的指令與信道指配信息 邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道隨路信道(ACCH)：與獨(dú)立專用控制信道或者業(yè)務(wù)信道公用在一個(gè)物理信道上傳遞信令消息邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)信道獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增

54、強(qiáng)型全速率信道業(yè)務(wù)信道（TCH）：用于傳送用戶的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道邏輯信道公共信道專用信道廣播信道公共控制信道頻率校正信道同步信道廣播控制信道尋呼信道隨機(jī)接入信道接入允許信道專用控制信道業(yè)務(wù)信道獨(dú)立專用控制信道慢速隨路信道快速隨路信道全速率信道半速率信道增強(qiáng)型全速率信道（1）問(wèn)題的提出： GSM系統(tǒng)的邏輯信道數(shù)超過(guò)了GSM一個(gè)載頻所提供的8個(gè)物理信道在一個(gè)物理信道上復(fù)用公共控制信道4.4.3 GSM的信道1. 物理信道2. 邏輯信道3. 物理信道與邏輯信道的配置（1）問(wèn)題的提出：（2）邏輯信道與物理信道的映射4.4.3 GSM的信道1. 物理信道2. 邏輯信道3. 物理信道與邏輯信道的配置

55、一個(gè)基站有N個(gè)載頻，每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙，將載波定義為f0，f1，f2 對(duì)于下行鏈路，從f0的TS0時(shí)隙用于映射控制信道中的BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH，f0的TS1時(shí)隙用來(lái)映射專用控制信道邏輯信道與物理信道的映射01270127012TDMA幀F(xiàn)SBCFSCCFSCCFSCCFSCCIBCCHCCCH下行鏈路F（FCCH）：移動(dòng)臺(tái)據(jù)此同步頻率S（SCH）：移動(dòng)臺(tái)據(jù)此讀TDMA幀號(hào)和基站識(shí)別碼B（BCCH）：移動(dòng)臺(tái)據(jù)此讀有關(guān)小區(qū)的通用信息I：空閑幀，不包括任何信息，僅作為復(fù)幀的結(jié)束標(biāo)志BCCH與CCCH在TS0上的復(fù)用（下行）01270127012TDMA幀D0ISDCCHSAC

56、CH下行鏈路SDCCH與SACCH在TS1上的復(fù)用（下行）D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3IID0ID1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7II 一個(gè)基站有N個(gè)載頻，每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙，將載波定義為f0，f1，f2 對(duì)于下行鏈路，從f0的TS0時(shí)隙用于映射控制信道中的BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH，f0的TS1時(shí)隙用來(lái)映射專用控制信道對(duì)上行鏈路，f0的TS0時(shí)隙用于映射RACH信道，f0的TS1信道用來(lái)映射專用控制信道邏輯信道與物理信道的映射01270127012TDMA幀RACH上行鏈路TS0上RACH的復(fù)用（上行）RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR

57、RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR01270127012TDMA幀D0ISDCCHSACCH下行鏈路SDCCH與SACCH在TS1上的復(fù)用（上行）D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3IID0ID1D2D3D4D5D6D7A4A5A6A7II 一個(gè)基站有N個(gè)載頻，每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙，將載波定義為f0，f1，f2 對(duì)于下行鏈路，從f0的TS0時(shí)隙用于映射控制信道中的BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH，f0的TS1時(shí)隙用來(lái)映射專用控制信道對(duì)上行鏈路，f0的TS0時(shí)隙用于映射RACH信道，f0的TS1信道用來(lái)映射專用控制信道載頻f0的其他6個(gè)物理信道用來(lái)映射業(yè)務(wù)信道邏輯信道與物理信道的映射01270127012TDMA幀