移動通信第5章

第5章組網(wǎng)技術(shù)5.1概述

5.2多址技術(shù)5.3區(qū)域覆蓋和信道配置5.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5.5信令5.6越區(qū)切換和位置管理

25.1概述1、移動通信空中接口分層協(xié)議模型無線物理層確定無線電參數(shù)，如頻率、定時(shí)、功率、碼片、比特、同步、調(diào)制解調(diào)、收發(fā)信技術(shù)等；將無線電頻譜劃分成若干個(gè)物理信道，劃分信道的方式即多址方式；在介質(zhì)接入控制層（MAC）的控制下，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)分組的收發(fā)。介質(zhì)接入控制層（MAC）：介質(zhì)訪問管理和數(shù)據(jù)封裝。通過形成多種邏輯信道為高層提供不同的業(yè)務(wù)選擇物理信道，在選擇的信道上建立、釋放連接；將控制信息、高層信息、差錯控制信息復(fù)接成適合物理信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組。31、移動通信空中接口分層協(xié)議模型數(shù)據(jù)鏈路控制（DLC）層：為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)絡(luò)層：信令層，主要功能是管理鏈路連接，控制呼叫過程，支持附加業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，以及進(jìn)行移動管理和無線資源管理等。

在每一層中，完成一個(gè)特定功能的單元稱為一個(gè)功能實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中，每一層利用低層提供的服務(wù)，通過適當(dāng)邏輯控制步驟為高層提供更完善的服務(wù)。42、原語網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中不同層之間的對話稱為原語；不同層之間通過原語來實(shí)現(xiàn)信息交換。請求型原語：用于高層向低層請求某種業(yè)務(wù)指示型原語：用于提供業(yè)務(wù)的層向高層報(bào)告一個(gè)與特定業(yè)務(wù)相關(guān)的動作。證實(shí)性原語：用于提供業(yè)務(wù)的層證實(shí)某個(gè)動作已完成響應(yīng)型原語：用于應(yīng)答，表示來自高層的指示原語已收到。53、話務(wù)量與呼損率話務(wù)量是指單位時(shí)間（1小時(shí)）內(nèi)進(jìn)行的平均電話交換量。是度量通信系統(tǒng)通話業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。流入話務(wù)量：單位時(shí)間內(nèi)平均發(fā)生的呼叫次數(shù)λ和每次呼叫平均占用信道的時(shí)間S的乘積。如果在一個(gè)小時(shí)內(nèi)連續(xù)不斷地占用一個(gè)信道，則其呼叫話務(wù)量為1Erl(愛爾蘭)完成話務(wù)量：單位時(shí)間內(nèi)全網(wǎng)成功呼叫次數(shù)λ0和每次呼叫平均占用信道的時(shí)間S的乘積。完成話務(wù)量的性質(zhì)與計(jì)算設(shè)在觀察時(shí)間T小時(shí)內(nèi)，全網(wǎng)共完成C1次通話，則每小時(shí)完成的呼叫次數(shù)為完成話務(wù)量即為式中，C1S即為觀察時(shí)間T小時(shí)內(nèi)的實(shí)際通話時(shí)間。若總的信道數(shù)為n，而在觀察時(shí)間T內(nèi)有i(i＜n)個(gè)信道同時(shí)被占用的時(shí)間為ti(ti＜T)，那么可以算出實(shí)際通話時(shí)間為當(dāng)觀察時(shí)間T足夠長時(shí)，ti/T就表示在總的n個(gè)信道中，有i個(gè)信道同時(shí)被占用的概率，可用Pi表示，上式就可改寫為

例如，某通信網(wǎng)共有8個(gè)信道，從上午8時(shí)至10時(shí)共兩個(gè)小時(shí)的觀察時(shí)間內(nèi)，統(tǒng)計(jì)出i個(gè)信道同時(shí)被占用的時(shí)間(小時(shí)數(shù))如表5-1所示。表5-1完成話務(wù)量為(愛爾蘭)I012345678ti0.10.20.30.40.20.10.10.10.1這說明在總共8個(gè)信道中，在2小時(shí)的觀察時(shí)間內(nèi)平均有3.5個(gè)信道同時(shí)被占用。每信道每小時(shí)的平均被占用時(shí)間為3.5/8=0.4375小時(shí)。因?yàn)橐粋€(gè)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%。信道利用率是指單位時(shí)間（1小時(shí)）單位信道的完成話務(wù)量。

其中n為共用信道數(shù)。10呼損：在信道共用的情況下，系統(tǒng)無法保證每個(gè)用戶所有的呼叫都成功，少量的呼叫會失敗，稱之為呼損。呼損率：在一個(gè)通信系統(tǒng)中，呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率，簡稱呼損率,也稱為系統(tǒng)的服務(wù)等級(或業(yè)務(wù)等級)呼損率的計(jì)算方法利用完成話務(wù)量ErlangB公式（愛爾蘭呼損公式）11

利用完成話務(wù)量的計(jì)算方法流入話務(wù)量A與完成話務(wù)量A0之差即為損失話務(wù)量，損失話務(wù)量與流入話務(wù)量的比值即為呼損率

由和得12

利用ErlangB公式的計(jì)算方法

對于多信道共用的移動通信網(wǎng)，如果呼叫有以下性質(zhì)：（1）每次呼叫相互獨(dú)立，互不相關(guān)（呼叫具有隨機(jī)性）；（2）每次呼叫在時(shí)間上都有相同的概率；并假定移動通信系統(tǒng)的共用信道數(shù)為n；則呼損率可用愛爾蘭呼損公式計(jì)算

13B1%2%5%10%20%nAAAAA10.01010.0200.0530.1110.2551.3601.6572.2192.8814.010104.4605.0926.2167.5119.6852012.03113.18115.24917.16321.635

根據(jù)ErlangB公式，知道三個(gè)參數(shù)A、B和n中的任何兩個(gè)，就可以從愛爾蘭呼損表查出需要的第三個(gè)參數(shù)。例如可以從下表中找到B，A，n三者。14有一個(gè)系統(tǒng)共用信道數(shù)n=10（條線），流入的業(yè)務(wù)強(qiáng)度A=6愛爾蘭，系統(tǒng)服務(wù)的用戶很多，可計(jì)算這個(gè)系統(tǒng)的呼損率為：

在不同呼損率B的條件下，信道利用率也是不同的15利用ErlangB公式計(jì)算每個(gè)信道容納用戶數(shù)m（1）定義繁忙小時(shí)集中系數(shù)（又稱集中率）K：

（2）計(jì)算每個(gè)用戶最繁忙的那個(gè)小時(shí)的統(tǒng)計(jì)平均話務(wù)量，即每個(gè)用戶的忙時(shí)話務(wù)量Aα：

C：每一用戶每天平均呼叫次數(shù)；

T：每次呼叫平均占用信道的時(shí)間（單位為秒）（3）根據(jù)給定的呼損率B和信道數(shù)n，查表得系統(tǒng)可提供的流入話務(wù)量A（4）則可求得m：16例題

某移動通信系統(tǒng)，每天每個(gè)用戶平均呼叫10次，每次占用信道平均時(shí)間80秒，要求呼損率10%，忙時(shí)集中率K=0.125，問給定8個(gè)信道可容納多少用戶？解：1．利用愛爾蘭損失概率表，查表求得：A=5.597Erl2．求每個(gè)用戶忙時(shí)話務(wù)量Aα

：

C=10,T=80，

3．每個(gè)信道能容納的用戶數(shù)m4．系統(tǒng)所容納的用戶數(shù)：5.2多址技術(shù)問題描述：移動通信系統(tǒng)中基站的多路工作和移動臺單路工作形成了移動通信的一大特點(diǎn)?；疽栽鯓拥男盘杺鬏敺绞桨l(fā)送信號，使各移動臺能從中識別發(fā)送給本移動臺的信號？（下行）基站如何識別來自各個(gè)不同移動臺的信號？（上行）多址方式是移動通信網(wǎng)體制范疇，關(guān)系到系統(tǒng)容量，小區(qū)構(gòu)成，頻譜和信道利用效率以及系統(tǒng)復(fù)雜性。分類頻分多址（FDMA）時(shí)分多址（TDMA）碼分多址（CDMA）空分多址（SDMA）隨機(jī)多址基本概念實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)、不同用戶接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)19每個(gè)用戶分配一個(gè)信道，即一對頻譜較高的頻譜用作前向信道即基站向移動臺方向的信道較低的頻譜用作反向信道即移動臺向基站方向的信道設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊前向信道與反向信道之間設(shè)有保護(hù)頻帶用戶頻道之間，設(shè)有保護(hù)頻隙FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖

5.2.1頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess-FDMA)：頻道劃分，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享思考：在FDMA中，兩個(gè)用戶之間要實(shí)現(xiàn)通話，需占用幾個(gè)頻道？BSFDMA系統(tǒng)工作示意圖必須同時(shí)占用2個(gè)信道（2對頻譜）才能實(shí)現(xiàn)雙工

通信基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號任意兩個(gè)移動用戶之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)21每信道占用一個(gè)載頻，信道的相對帶寬較窄，即通常應(yīng)用于窄帶系統(tǒng)；符號時(shí)間>>平均延遲擴(kuò)展（Ts>>），所以碼間干擾較少，無需自適應(yīng)均衡；基站復(fù)雜龐大，需要多個(gè)收發(fā)信道設(shè)施頻率利用率低，容量??；越區(qū)切換復(fù)雜，必須瞬時(shí)中斷傳輸，對于數(shù)據(jù)傳輸將帶來數(shù)據(jù)的丟失。FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)空閑信道的選取

空閑信道的選取方式主要可以分為兩類：一類是專用呼叫信道方式(或稱“共用信令信道”方式)；另一類是標(biāo)明空閑信道方式。

(1)專用呼叫信道方式。這種方式是在網(wǎng)中設(shè)置專門的呼叫信道，專用于處理用戶的呼叫。移動用戶只要不在通話時(shí)就停在這呼叫信道上守候。

(2)標(biāo)明空閑信道方式。標(biāo)明空閑信道方式可分為“循環(huán)定位”、“循環(huán)不定位”.5.2.2時(shí)分多址(TimeDivisionMultipleAccess-TDMA)：時(shí)隙劃分，時(shí)隙獨(dú)享，頻率共享TDMA示意圖在一個(gè)寬帶的無線載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙，無論幀或時(shí)隙都是互不重疊的。每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶?；景磿r(shí)隙排列順序發(fā)收信號，各移動臺在指定的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)信號。在TDMA系統(tǒng)中，每幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)(或稱為突發(fā)結(jié)構(gòu))的設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要問題：一是控制和信令信息的傳輸；二是信道多徑的影響；三是系統(tǒng)的同步。圖5–3典型的時(shí)隙結(jié)構(gòu)26TDMA系統(tǒng)必須有精確的定時(shí)和同步功能，保證各移動臺發(fā)送的信號不會在基站發(fā)生重疊或混淆。發(fā)射信號速率隨時(shí)隙數(shù)的增大而提高，引起碼間串?dāng)_加大，所以必須采用自適應(yīng)均衡。基站復(fù)雜度低，互調(diào)干擾小?？垢蓴_能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大。越區(qū)切換簡單，可在無信息傳輸時(shí)進(jìn)行，不會丟失數(shù)據(jù)。TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)5.2.3碼分多址(CodeDivisionMultipleAccess–CDMA)：碼型劃分，時(shí)隙、頻率共享跳頻-碼分多址FH-CDMA直擴(kuò)碼分多址DS-CDMA28多用戶共享同一頻率通信容量大容量的軟特性多增加一個(gè)用戶只會使通信質(zhì)量略有下降，不會出現(xiàn)硬阻塞現(xiàn)象由于信號被擴(kuò)展在一較寬頻譜上，可以減小多徑衰落信道數(shù)據(jù)速率很高，但無需自適應(yīng)均衡平滑的軟切換和有效的宏分集，不會引起通信中斷CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)29CDMA系統(tǒng)存在的問題多址干擾原因

不同用戶的擴(kuò)頻序列不完全正交，擴(kuò)頻碼集的非零互相關(guān)系數(shù)會引起用戶間的相互干擾“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)原因

移動用戶所在的位置的變化以及深衰落的存在，會使基站接收到的各用戶信號功率相差很大，強(qiáng)信號對弱信號有著明顯的抑制作用解決方法：使用功率控制3.混合碼分多址混合碼分多址的形式有多種多樣，如FDMA和DS-CDMA混合，TDMA與DS-CDMA混合(TD/CDMA)，TDMA與跳頻混合(TDMA/FH),FH[CD*2]CDMA與DS-CDMA混合(DS/FH-CDMA)等等。5.2.4空分多址(SDMA)圖5–6空分多址示意圖5.2.5隨機(jī)多址1.ALOHA協(xié)議和時(shí)隙ALOHAALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是一種最簡單的數(shù)據(jù)分組傳輸協(xié)議。任何一個(gè)用戶可以隨時(shí)接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組；發(fā)送結(jié)束后，在相同的信道上或一個(gè)單獨(dú)的反饋信道上等待應(yīng)答；若在給定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)沒有收到認(rèn)可應(yīng)答，則重發(fā)數(shù)據(jù)分組。要使當(dāng)前分組傳輸成功，必須在當(dāng)前分組到達(dá)時(shí)刻的前后各一個(gè)分組長度內(nèi)沒有其它用戶的分組到達(dá)，即易損區(qū)間為2倍的分組長度。5.2.5隨機(jī)多址1.ALOHA協(xié)議和時(shí)隙ALOHAALOHA協(xié)議的性能指標(biāo)通過量：單位時(shí)間內(nèi)平均成功傳輸?shù)姆纸M數(shù)；每個(gè)分組的平均時(shí)延。時(shí)隙ALOHA

為了改進(jìn)ALOHA的性能，將時(shí)間軸分成時(shí)隙，時(shí)隙大小大于一個(gè)分組的長度，所有用戶都同步在時(shí)隙開始時(shí)刻發(fā)送，稱之為時(shí)隙ALOHA協(xié)議。時(shí)隙ALOHA協(xié)議的易損區(qū)間減少為一個(gè)分組長度。圖5–7ALOHA和時(shí)隙ALOHA協(xié)議示意圖(a)ALOHA協(xié)議；(b)時(shí)隙ALOHA協(xié)議2.載波偵聽多址(CSMA)

CSMA協(xié)議

ALOHA協(xié)議中各節(jié)點(diǎn)的發(fā)射相互獨(dú)立；

CSMA協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送之前，先偵聽信道是否有分組在傳輸，若信道空閑，才進(jìn)行發(fā)送；若信道忙，則按照設(shè)定的準(zhǔn)則推遲發(fā)送。CSMA協(xié)議的性能指標(biāo)檢測時(shí)延，指接收機(jī)判斷信道空閑與否所需時(shí)間;傳播時(shí)延。當(dāng)檢測到信道忙時(shí)，有幾種處理辦法：隨機(jī)時(shí)延一段時(shí)間，然后重新檢測信道，直至檢測到空閑信道，該協(xié)議稱為非堅(jiān)持CSMA；繼續(xù)檢測信道直至信道空閑，一旦信道空閑則以概率1發(fā)送分組，該協(xié)議稱為1-堅(jiān)持CSMA；繼續(xù)檢測信道直至信道空閑，此時(shí)以概率p發(fā)送分組，以1-p推遲發(fā)送，該協(xié)議稱為p-堅(jiān)持CSMA。3.預(yù)約隨機(jī)多址

預(yù)約隨機(jī)多址通常基于時(shí)分復(fù)用：時(shí)間軸分為時(shí)間幀，時(shí)間幀分為若干時(shí)隙，當(dāng)用戶需發(fā)送分組時(shí)，可采用ALOHA的方式在空閑時(shí)隙上進(jìn)行預(yù)約。若預(yù)約成功，就將無碰撞地占用每幀所預(yù)約的時(shí)隙，直至所有分組傳輸完畢。分組預(yù)約多址（PRMA）分組預(yù)約多址是對TDMA的改進(jìn)：在TDMA的幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，為每一個(gè)語音突發(fā)在TDMA幀中預(yù)約一個(gè)時(shí)隙（TDMA中一路話音固定占用一個(gè)時(shí)隙）。38目前應(yīng)用的多址方式頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)及其混合方式等信道3信道1信道N信道2ftc多址接入方式建立多址接入時(shí)區(qū)分信道的依據(jù)頻分多址方式（FDMA）頻道劃分，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享時(shí)分多址方式（TDMA）時(shí)隙劃分，時(shí)隙獨(dú)占，頻率共享碼分多址方式（CDMA）碼型劃分，時(shí)隙、頻率共享信道1信道2信道3信道Nftcftc信道2信道1信道3信道NFDMA、TDMA、CDMA的示意圖FDMA

TDMA

CDMA

5.3區(qū)域覆蓋和信道配置根據(jù)服務(wù)對象、地形的分布及干擾等因素，可以將小區(qū)制移動通信網(wǎng)劃分為：帶狀網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)(面狀網(wǎng))。1、帶狀網(wǎng)帶狀網(wǎng)主要覆蓋公路、鐵路、海岸等，其服務(wù)區(qū)的用戶分布呈帶狀?；咎炀€若為定向(有向)天線輻射，服務(wù)覆蓋區(qū)為扁圓形?；咎炀€若為全向天線輻射，服務(wù)覆蓋區(qū)為圓形。帶狀網(wǎng)可進(jìn)行頻率復(fù)用。如果采用兩個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群稱為雙頻制，如果采用三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群稱為三頻制。從成本和資源利用率而言，雙頻群最好；但從抗頻干擾而言，雙頻群最差，還應(yīng)考慮多頻制。

BA

A

B雙頻制示意圖圖5–10帶狀網(wǎng)的同頻道干擾表5–4帶狀網(wǎng)的同頻干擾2、

蜂窩網(wǎng)(1)小區(qū)的形狀假設(shè)整個(gè)服務(wù)區(qū)的地形平坦、地物相同，且基站采用全向天線使基站輻射區(qū)域大體是一個(gè)圓形。在這些正多邊形中，能夠全面無空隙、重疊的覆蓋整個(gè)區(qū)域的就只有：三種小區(qū)形狀的比較(2)區(qū)群的組成。蜂窩式移動通信網(wǎng)通常是由若干鄰接的無線小區(qū)組成一個(gè)無線區(qū)群，再由若干無線區(qū)群構(gòu)成整個(gè)服務(wù)區(qū)。防止同頻干擾，同一區(qū)群的小區(qū)不得使用同一頻率。只有在不同的區(qū)群中，才可以使用相同的頻率。構(gòu)成單元無線區(qū)群的基本條件是：①區(qū)群之間彼此鄰接，且無空隙無重疊地覆蓋；②鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等，且為最大。區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N應(yīng)滿足下式：N=i2+ij+j2式中，i,

j為非負(fù)整數(shù)，（i>=0,j>=0,i+j>0）。

N越大，則意味著同頻小區(qū)間距離越遠(yuǎn)，同頻干擾越小。N越小，則意味著一個(gè)系統(tǒng)中可有更多的區(qū)群，頻譜利用率高，有更多的容量表5–6群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值正六邊形區(qū)群的構(gòu)成A(3)同頻(信道)小區(qū)的距離。(4)中心激勵與頂點(diǎn)激勵。圖5–14兩種激勵方式(5)小區(qū)的分裂。圖5–15用戶密度不等時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu)圖5–16小區(qū)分裂區(qū)域覆蓋大區(qū)制小區(qū)制服務(wù)區(qū)域激勵方式小區(qū)分裂帶狀服務(wù)區(qū)域面狀服務(wù)區(qū)域三角形正方形六邊形蜂窩小區(qū)

小區(qū)形狀區(qū)群構(gòu)成宏蜂窩微蜂窩

智能蜂窩

中心激勵頂點(diǎn)激勵重新劃分小區(qū)小區(qū)扇形化三角形正方形六邊形蜂窩小區(qū)宏蜂窩微蜂窩

智能蜂窩5.3.2信道(頻率)配置在CDMA系統(tǒng)中，用戶使用相同的頻率因而無需進(jìn)行頻率配置。頻率配置主要針對的是FDMA和TDMA系統(tǒng)。信道(頻率)配置解決的是將給定的信道(頻率)如何分配給一個(gè)區(qū)群的各個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)分配的幾個(gè)信道稱為一個(gè)信道組。信道(頻率)配置方式有兩種：分區(qū)分組配置法和等頻距分配法。1.分區(qū)分組配置法分區(qū)分組配置法所遵循的原則是：國家規(guī)定選擇雙工通信方式，載頻、頻道間隔以及收發(fā)間隔要協(xié)調(diào)，盡量占用較小帶寬，提高頻帶利用率；同一區(qū)群內(nèi)不能使用相同的信道，以避免同頻干擾；小區(qū)內(nèi)采用無三階互調(diào)的相容信道組，以避免互調(diào)干擾。設(shè)給定的頻段以等間隔劃分為信道，按順序分別標(biāo)明各信道的號碼為：1，2，3，…。下列哪一信道組屬于無三階互調(diào)干擾組？（）

A、1，2，4，7B、1，4，6，12C、1，3，6，11D、1，2，7，12補(bǔ)充：無三階互調(diào)干擾三階互調(diào)是指當(dāng)兩個(gè)信號在一個(gè)線性系統(tǒng)中，由于非線性因素存在使一個(gè)信號的二次諧波與另一個(gè)信號的基波產(chǎn)生差拍（混頻）后所產(chǎn)生的寄生信號。比如F1的二次諧波是2F1，他與F2產(chǎn)生了寄生信號2F1-F2=F3。即對F3形成了干擾。例子：若每個(gè)區(qū)群有7個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)需6個(gè)信道，按上述原則進(jìn)行分配，可得到：第一組1、5、14、20、34、36第二組2、9、13、18、21、31第三組3、8、19、25、33、40第四組4、12、16、22、37、39第五組6、10、27、30、32、41第六組7、11、24、26、29、35第七組15、17、23、28、38、422.等頻距配置法

等距離配置法是按等頻率間隔來配置信道的，只要頻率選得足夠大，就可以有效的避免鄰道干擾。這樣的頻率配置可能正好滿足產(chǎn)生互調(diào)的頻率關(guān)系，但正因?yàn)轭l距大，干擾易于被接收機(jī)輸入濾波器濾除而不易作用到非線性器件，這也就避免了互調(diào)的產(chǎn)生。例如，區(qū)群內(nèi)共有N個(gè)小區(qū)，可以把一個(gè)區(qū)群分成N個(gè)組，每組內(nèi)擁有的信道：第一組用(1，1+N,1+2N,1+3N,…)，第二組用(2,2+N,2+2N,2+3N,…)，.......第N組用(N,N+N,N+2N,N+3N,…)。例如N=7，則信道的配置為：第一組1、8、15、22、29、…第二組2、9、16、23、30、…第三組3、10、17、24、31、…第四組4、11、18、25、32、…第五組5、12、19、26、33、…第六組6、13、20、27、34、…第七組7、14、21、28、35、…這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為7個(gè)信道間隔。若信道間隔為25kHz，則其最小頻率間隔可達(dá)175kHz。這樣接收機(jī)的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道干擾和互調(diào)干擾。

如果是定向天線進(jìn)行頂點(diǎn)激勵的小區(qū)制，每個(gè)基站應(yīng)配置三組信道，向三個(gè)方向輻射。例如N=7，每個(gè)區(qū)群就需有21個(gè)信道組。整個(gè)區(qū)群內(nèi)各基站信道組的分布如圖5-17。圖5–17三頂點(diǎn)激勵的信道配置為了進(jìn)一步提高頻譜利用率，使信道的配置能隨意動通信業(yè)務(wù)量地理分布的變化而變化，通常采取兩種措施：動態(tài)配置法：隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道。如果這種理想的方法能夠?qū)崿F(xiàn)，頻譜利用率可提高20%-50%，但要及時(shí)算出新的配置方案，且能避免各類干擾，這是十分困難的。柔性配置法：準(zhǔn)備若干個(gè)信道，需要時(shí)提供給某一個(gè)小區(qū)使用。這種控制較簡單，只要預(yù)留若干個(gè)信道使各個(gè)基站都能夠使用，可應(yīng)付局部業(yè)務(wù)量變化的情況，是一種較適用的方法。

5.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)空中網(wǎng)絡(luò)基站與固定網(wǎng)絡(luò)

服務(wù)區(qū)內(nèi)各基站的相互連接

多址接入

頻率配置和蜂窩小區(qū)

地面網(wǎng)絡(luò)移動用戶基站交換機(jī)固定網(wǎng)絡(luò)固定用戶移動用戶基站交換機(jī)基站移動用戶5.4.1基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基站與交換機(jī)之間、交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間可采用有線鏈路（如光纖、同軸電纜、雙絞線等），也可采用無線鏈路（如微波鏈路）。這些鏈路上傳輸?shù)臄?shù)字信號形式通常為PCM數(shù)字多路復(fù)用信號。通常每個(gè)基站要同時(shí)支持50路語音呼叫，每個(gè)交換機(jī)可以支持近100個(gè)基站，交換機(jī)到固定網(wǎng)絡(luò)之間需要5000個(gè)話路的傳輸容量。交換機(jī)的組成和基本原理

(a)交換機(jī)的組成；(b)交換機(jī)的基本原理多個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)OMC:操作和維護(hù)中心數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)MSC為移動業(yè)務(wù)交換中心，它是無線電系統(tǒng)與公眾電話交換網(wǎng)之間的接口設(shè)備，成全部必須的信令功能以建立與移動臺的往來呼叫。其主要責(zé)任是：①路由選擇管理；②計(jì)費(fèi)和費(fèi)率管理；③業(yè)務(wù)量管理；④向原籍位置登記器(HLR)發(fā)送有關(guān)業(yè)務(wù)量信息和計(jì)費(fèi)信息。HLR為原籍位置登記器，負(fù)責(zé)移動臺數(shù)據(jù)庫管理。其主要責(zé)任是：①對在HLR中登記的移動臺(MS)的所有用戶參數(shù)的管理、修改等；②計(jì)費(fèi)管理；③VLR的更新。VLR為訪問者位置登記器，是動態(tài)數(shù)據(jù)庫。其主要責(zé)任是：①移動臺漫游號管理；②臨時(shí)移動臺標(biāo)識管理；③訪問的移動臺用戶管理；④HLR的更新；⑤管理MSC區(qū)，位置區(qū)及基臺區(qū)；⑥管理無線信道(如信道分配表、動態(tài)信道分配管理、信道阻塞狀態(tài))。2.網(wǎng)絡(luò)接口圖1-17蜂窩系統(tǒng)所用的接口信令的導(dǎo)出信令到底是什么？你摘機(jī)之后，會聽到“嘟------”的聲音，這種聲音從何而來？難道會是專門有人在那里發(fā)出這種聲音嗎？當(dāng)你撥號的時(shí)候，交換機(jī)內(nèi)部會發(fā)生什么事情？當(dāng)你掛掉電話的時(shí)候，你會不會認(rèn)為計(jì)費(fèi)系統(tǒng)依然還在給你計(jì)費(fèi)，你有過這種擔(dān)心嗎？當(dāng)你對著電話按鍵亂按一氣的時(shí)候，你會聽到什么聲音？這又是誰在作怪？781信令的作用和構(gòu)成信令是與通信有關(guān)的一系列控制信號。作用信令是用戶以及通信網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交換信息的共同語言，是整個(gè)通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)?；竟δ芙⒑艚斜O(jiān)控呼叫清除呼叫操作過程（右圖）構(gòu)成信令由一系列信令消息集組成消息類型單元一些強(qiáng)制或可選擇的消息單元

信令的操作過程

5.5信令792信令的分類（1）按發(fā)展過程分類隨路信令（模擬電話網(wǎng)或早期的數(shù)字電話網(wǎng)中）信令與話音在同一鏈路內(nèi)傳送信令傳送速度低，信息容量及處理能力有限只適應(yīng)于基本的呼叫處理公共信道信令（CCS）信令與語音分離鏈路的利用率高實(shí)際速度低于理論速度80按對象接入信令：用戶到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令，在移動通信中是指移動臺到基站之間的信令；網(wǎng)絡(luò)信令：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信令，在移動通信中網(wǎng)絡(luò)信令稱7號信令(SS7)。按信號形式信令按信號形式可分為數(shù)字信令和音頻信令(模擬信令)。2信令的分類（2）按對象和信號形式分類81PSWA或DSP典型的數(shù)字信令格式2信令的分類：（3）數(shù)字信令P：前置碼，提供同步信息。

SW：字同步碼，提供位同步信息。

A或D：地址或數(shù)據(jù)碼，包括控制、選呼、撥號等信令

SP：糾錯碼，又稱監(jiān)督碼82

音頻信令是由不同音頻信號組成的。分單音頻信令、雙音頻信令和多音頻信令。帶內(nèi)單音頻信令帶內(nèi)單音頻信令：用0.3~3kHz范圍內(nèi)不同的單音作為信令。2信令的分類：（4）音頻信令83帶外亞音頻信令采用低于0.3kHz的單音作為信令。撥號信令撥號信令是移動臺主叫時(shí)發(fā)往基站的信令。單音頻脈沖方式：用撥號盤使2.3kHz的單音按脈沖方式發(fā)送。雙音頻脈沖方式：采用兩個(gè)不同頻率范圍的單音頻脈沖組合。2信令的分類：（4）音頻信令84撥號信令十取一：用話帶內(nèi)的10個(gè)單音，每一個(gè)單一音代表一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)。五取二：用話帶內(nèi)的5個(gè)單音，每次同時(shí)選播兩個(gè)單音。共有C52=10種組合，每一組合代表一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。43方式(雙音多頻DTMF方式)：用話帶內(nèi)的7個(gè)單音，把它們分為高音群和低音群，用高音群的一個(gè)單音和低音群的一個(gè)單音來代表一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，進(jìn)行發(fā)送。2信令的分類：（4）音頻信令表5–84×3方式的頻率組成86數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)鏈路層信息幀格式3信令傳輸協(xié)議：（1）幀格式873信令傳輸協(xié)議：（2）GSM鏈路層信息幀控制字段構(gòu)成5.5.2網(wǎng)絡(luò)信令圖5–247號信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)891.七號信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)目前,七號信令按功能可劃分成六部分：MTP、SCCP、TCAP、OMAP、ISUP和MAP。

①M(fèi)TP(MessageTransferPart)：消息傳遞部分

第一層SDL的功能對應(yīng)于OSI模型的物理層。第二級SLF的功能對應(yīng)于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層,它規(guī)定了信令數(shù)據(jù)鏈路上傳送信令消息的功能及相應(yīng)程序。

第三層SNF的主要功能是消息的識別和分配，消息的路由，信令網(wǎng)的業(yè)務(wù)量管理、路由管理以及鏈路管理。

901.七號信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)

②SCCP(SignalingConnectionControlPart)：信令連接控制部分目的：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接傳送控制消息，無需經(jīng)過呼叫鏈路SCCP的協(xié)議功能分為四等：Class0、Class1、Class2、Class3。Class0和Class1執(zhí)行無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，Class2和Class3執(zhí)行有連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。除連接控制外,SCCP還執(zhí)行全稱地址的翻譯和端一端路由。

③TCAP(TransactionCapabilitiesApplicationPart)：事務(wù)處理能力應(yīng)用部分

提供使與電路無關(guān)的信令應(yīng)用之間交換信息的能力。它對應(yīng)于OSI模型的應(yīng)用層。

911.七號信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)④OMAP(OperationMaintenanceandAdministrationPart)：操作維護(hù)應(yīng)用部份主要功能是網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)。

⑤MAP(MobileApplecationPart)：移動應(yīng)用部份

主要功能是應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)各接口的通信。其功能是：支持用戶的位置登記與刪除；用戶業(yè)務(wù)管理；用戶參數(shù)管理；漫游于越區(qū)切換；鑒權(quán)與保密數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。⑥ISUP(ISDNUserPart)：ISDN用戶部分

是七號信令中最復(fù)雜的一部分，它的主要功能是在兩個(gè)程控交換機(jī)(ISDN交換機(jī))之間為主叫用戶和被叫用戶建立語音通路(呼叫建立)、話音通路的釋放(呼叫釋放)、線路監(jiān)視、補(bǔ)充業(yè)務(wù)處理等。92NO.7信令系統(tǒng)被劃分為一個(gè)公共的消息傳遞部分（MessageTransferPart–MTP）功能：負(fù)責(zé)消息的傳遞若干用戶部分（UserPart–UP）功能：負(fù)責(zé)信令消息的生成、分析和過程控制7號信令系統(tǒng)功能劃分原理93SCP:數(shù)據(jù)庫

STP:電話交換機(jī)與SCP之間中轉(zhuǎn)SS7消息的交換機(jī)

SSP(MSC):電話交換機(jī)2.七號信令系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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信令應(yīng)用舉例(呼叫控制）955.6越區(qū)切換和位置管理

5.6.1越區(qū)切換概念越區(qū)(過區(qū))切換(Handover或Handoff)是指將當(dāng)前正在進(jìn)行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基過程，也稱為自動鏈路轉(zhuǎn)移。目的實(shí)現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙”覆蓋，即當(dāng)移動臺從一個(gè)小區(qū)進(jìn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，保證通信的連續(xù)性。

越區(qū)切換分為兩大類：一類是硬切換。指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。另一類是軟切換。指既維持舊的連接，又同時(shí)建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。越區(qū)切換包括三個(gè)方面的問題：①越區(qū)切換的準(zhǔn)則，也就是何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換②越區(qū)切換如何控制；③越區(qū)切換時(shí)信道分配。①相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)：②具有門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則2)：③具有滯后余量的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則