中級培訓(xùn)第一模塊之一無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識NSNGANSU網(wǎng)優(yōu)專家小組中級培訓(xùn)第一模塊之一內(nèi)容介紹移動通信技術(shù)的演進GSM移動通信系統(tǒng)

簡單呼叫流程GSM移動通信系統(tǒng)接口無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識數(shù)字技術(shù)IMT-2000(ITU)UMTS(WCDMA,TD-SCDMA),CDMA2000第二代19902000第一代第三代數(shù)字技術(shù)例如:GSM,CDMA(IS-95)模擬技術(shù)例如:TACS,AMPS移動通信技術(shù)的演進全球移動通信系統(tǒng)移動通信技術(shù)的演進在開始下面的課程之前，我們首先了解一下多址接入的概念，常用的多址接入根據(jù)不同的特點可分為：FDMA、TDMA、CDMA。FDMA:頻分多址技術(shù)，即不同的用戶占用不同的頻率，通過不同的頻率來區(qū)分不同的用戶。

TDMA:時分多址技術(shù)，即不同的用戶占用不同的時間，通過不同的時間段來區(qū)分不同的用戶CDMA:碼分多址技術(shù)，所有的用戶都占用同樣的時間和頻率，但之間有不同的特征。這個特征為不同的編碼頻率時間功率TDMA多址接入技術(shù)FDMA頻率時間功率CDMA時間頻率功率Code1Code2CodeN移動通信技術(shù)的演進移動通信技術(shù)的演進第一代移動通信系統(tǒng)是模擬移動通信系統(tǒng)，主要以英國的TACS和美國的AMPS(AdvancedMobilePhoneSystem)為主。它們都是雙頻、雙工

模擬移動通信系統(tǒng)，采用頻分多址技術(shù)（FDMA）

特點：

1、系統(tǒng)容量小。

2、頻譜利用率低。

3、保密性能差。

4、不同的國家采用不同的頻段等原因造成國際漫游受阻。

5、各系統(tǒng)之間沒有公共接口，很難開展數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。移動通信技術(shù)的演進第二代移動通信系統(tǒng)是數(shù)字移動通信系統(tǒng)，主要以歐洲的GSM和美國的CDMA(IS-95)為主。GSM采用時分多址技術(shù)（FDMA+TDMA）；CDMA(IS-95)采用碼分多址技術(shù)（CDMA）。

特點：

1、具有開放的接口和統(tǒng)一標準，容易擴容功能和開發(fā)新業(yè)務(wù)。

2、頻譜利用率相對較高，系統(tǒng)抗干擾性較強。

3、通過語音加密，保密性能強。

4、在采用GSM的國家之間能夠?qū)崿F(xiàn)國際漫游。

5、可以獲得更好的通話質(zhì)量。 目前們采用的頻段為：890~915和935~960，雙工間隔45MHz，移動通信技術(shù)的演進我國陸地蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz與1800MHz頻段:GSM900MHz頻段為：890~915(移動臺發(fā),基站收),935~960(基站發(fā),移動臺收);DCS1800MHz頻段為：1710~1785(移動臺發(fā),基站收),1805~1880(基站發(fā),移動臺收);移動通信技術(shù)的演進第三代移動通信系統(tǒng)是數(shù)字移動通信系統(tǒng)，主要以歐洲的WCDMA、美國的CDMA2000以及我國的TDS-CDMA為主。

特點：

1、每一用戶由不同的碼來區(qū)分，所有用戶分享同樣的頻譜資源，頻 普利用率更高。

2、系統(tǒng)有很高的抗干擾性、抗衰落性、保密性3、采用軟切換及更軟切換技術(shù)，減少掉話4、采用Rake多徑分集接收技術(shù)，有效利用多徑傳輸來的信號，提高系統(tǒng)的接收性能5、采用快速功率控制，快速準確的閉環(huán)功率控制有效地降低近-遠效

效應(yīng)，提高系統(tǒng)容量

6、數(shù)據(jù)傳送速率大其他MSCotherBTS′sVLREIRAuCOMCGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLRGSM900:GSM1800:

信道間隔：200kHz

1710178518051880雙工距離:95MHz890915935960雙工距離:45MHz運營商A運營商B

B

A暫未分配GSM系統(tǒng)頻率資源GSM900andGSM1800就像一對孿生兄弟

GSM900GSM1800頻率帶寬

890...960MHz1710...1880MHz信道數(shù)

124 374信道間隔

200kHz 200kHz接入技術(shù)

TDMA TDMA手機功率

2W 1WGSM900和GSM1800沒有很大區(qū)別，通信機制完全一樣GSM900/1800異同比較

GSM900andGSM1800的邏輯信道劃分是一樣的廣播信道

(BCH)專用控制信道

（DCCH）通用控制信道

(CCCH)話音信道

(TCH)FCCHSCHBCCH(系統(tǒng)消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)專用信道

(DCH)邏輯信道空中接口邏輯信道FCCHSCHBCCHPCHAGCHBCHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用信道系統(tǒng)下行信道結(jié)構(gòu)RACHCCCH通用信道SDCCHSACCHFACCHTCH/FTCH/HDCCHTCH專用信道系統(tǒng)上行信道結(jié)構(gòu)

GSM900andGSM1800的邏輯信道劃分是一樣的廣播信道

(BCH)專用控制信道

（DCCH）通用控制信道

(CCCH)話音信道

(TCH)FCCHSCHBCCH(系統(tǒng)消息)TCH/FAGCHRACHSDCCHFACCHSACCHTCH/HTCH/9.6F

TCH/4.8F,H

TCH/2.4F,HPCH通用信道

(CCH)專用信道

(DCH)邏輯信道空中接口邏輯信道下行信道上、下行信道上行信道

搜尋頻率校正脈沖搜尋同步脈沖解讀系統(tǒng)消息偵聽尋呼消息發(fā)送接入脈沖信令信道分配呼叫建立話音信道分配通話呼叫釋放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHFACCHTCHFACCH空閑狀態(tài)關(guān)機狀態(tài)專用模式空閑狀態(tài)各邏輯信道作用示意邏輯信道到物理信道的映射關(guān)系信令信道: 51個幀序列物理信道: 26個幀序列物理信道同邏輯信道映射關(guān)系DownlinkCCCHTCH常用的信道配置COMBINED信道組合BINED信道組合課程進度2.1電波傳播2.2傳播模型2.3天線系統(tǒng)2.4GSM系統(tǒng)分集技術(shù)2.5干擾2.6抗干擾措施2.7無線鏈路平衡無線鏈路傳播電波傳播理論是一門嚴謹?shù)目茖W(xué)

無線電波傳播理論問題：移動通信比較固定通信有那些特殊性呢?多徑無線傳播無線路徑是一個很復(fù)雜的傳播媒介手機發(fā)射功率有限手機的發(fā)射功率客觀限制了蜂窩小區(qū)的服務(wù)范圍手機電池壽命和對人體危害決定了發(fā)射功率大小頻率資源有限帶寬一定信道編碼等占用額外頻率資源頻率需要被重復(fù)利用==>產(chǎn)生同頻干擾用戶行為的不確定性移動通信環(huán)境多徑傳播陰影效應(yīng)地形、地貌反射信號的相互干擾無線信道特點強烈的信號反射會帶來無法容忍的信號時延反射信號落在接收機均衡器時間窗口內(nèi)，可以容忍否則，就會產(chǎn)生信號交疊自干擾直射信號弱，反射信號強均衡器時間窗口16s信號強度延遲時間長距離反射，反射信號落在均衡器窗口外:==>干擾效應(yīng)反射慢衰落(正態(tài)衰落)傳播路徑上大的阻擋物引起的陰影效應(yīng)快衰落(瑞利衰落)幾路信號破壞性的疊加“衰落谷點”,“信號黑洞”+100-10-20-30012345m電平(dB)920MHz

v=20km/h信號衰落timepower2sec4sec6sec+20dBmean

value-20dB正態(tài)衰落瑞利衰落信號衰落自由空間信號傳播

信號強度隨距離指數(shù)倍衰減鏡面反射漫反射

反射

鏡面反射信號強度:A-->*A(<1)相位:

-->-材料的偏振性決定相位的變化

漫反射信號強度:A-->*A(<<1)相位:

-->隨機相位偏振性影響:隨機

D電波傳播

吸收效應(yīng)

深度信號衰減相位變化因材料而異去偏極衍射

鍥型模型刀刃模型多刀刃模型AA-5..30dB電波傳播常用單位辨析日常表征功率常用w、mw等單位，但是在實際工作當(dāng)中不方便，于是引入了dBm，dB，dBi，dBd等單位定義：發(fā)射功率P為1mw時，折算為dBm后為0dBm公式為：10*log（P/1mw）

1w=30dBm5w=37dBm

2w=33dBm10w=40dBmdBi和dBd是考征增益的值（功率增益），兩者都是一個相對值，但參考基準不一樣。dBi的參考基準為全方向性天線，dBd的參考基準為偶極子，所以兩者略有不同。dBi=dBd+2.15常用于天線增益dB是一個表征相對值的值，當(dāng)考慮甲的功率相比于乙功率大或小多少個dB時，按下面計算公式：10lg（甲功率/乙功率）1,Okumura-Hata（奧村模型）經(jīng)驗公式適用于大范圍的傳播預(yù)測（5-20Km）一般不用于小范圍傳播預(yù)測（<1km）2,Walfish-IkegamiModel適用于小范圍傳播預(yù)測（<1km）傳播預(yù)測模型其中f 頻率，單位為MHz150--2000h 基站天線高度[米]30--200a(h) 手機天線高度的函數(shù)d 手機和基站之間的距離[公里]L路徑損耗dBA=69.55,B=26.16(150..1000MHz)A=46.3,B=33.9(1000..2000MHz)不同地貌的衰減因子奧村模型市區(qū) 小區(qū)半徑小,信號衰減很大森林 信號被強烈阻擋或吸收影響隨季節(jié)不同而變化開闊田地 信號傳播容易，接近自由傳播水面 信號傳播非常容易，應(yīng)特別注意信號的水面反射!大山體 信號被反射冰川信號被強烈反射，容易引起嚴重干擾山丘 可以有效用于小區(qū)分界，降低干擾地物地貌類型適用于市區(qū)復(fù)雜情況下微蜂窩傳播預(yù)測假設(shè)市區(qū)建筑規(guī)則分布總的信號傳播損耗包括3大部分：直線傳播損耗LLOS屋頂?shù)浇值佬盘枔p耗LRTS手機周為環(huán)境損耗LMShwbdWalfish-Ikegami模型時間分集頻率分集空間分集極化分集多徑分集編碼,交織跳頻多單極化天線雙極化天線均衡器tfGSM系統(tǒng)的分集技術(shù)分集增益取決于環(huán)境分集增益能增加覆蓋嗎?天線分集

可以獲得3-5dB信號增益 相當(dāng)于可以容忍更大的路徑損耗 獲得更大的有效覆蓋范圍RR(div)~1,3RA 1.7A覆蓋面積擴大70%

以上估算基于傳播環(huán)境平坦而言分集帶來的好處信號=

所有有用信號 carrier

所有無用信號 interference=GSM標準:同頻：C/I>=9dB，工程上:C/I>=12dB

鄰頻：C/I>=-9dB

，工程上：C/I>=-6dB

400K鄰頻：C/I>=-41dB，工程上：C/I>=-38dB有用信號環(huán)境噪聲其他信號干擾信號質(zhì)量下降比特誤碼可修復(fù): 信道編碼,糾錯不可修復(fù): 相位失真干擾的影響接收質(zhì)量（RXQUALparameter）接收質(zhì)量等級（0...7）RXQUAL MeanBER BERrangeclass (%) from...to0 0,14 <0,2%1 0,28 0,2...0,4%2 0,57 0,4...0,8%3 1,13 0,8...1,6%4 2,26 1,6...3,2%5 4,53 3,2...6,4%6 9,05 6,4...12,8%7 18,1 >12,8%較好

不可容忍好可以接受GSM系統(tǒng)信號質(zhì)量多徑信號(回聲效應(yīng))頻率復(fù)用的同鄰頻干擾外部干擾

網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提高更要注意網(wǎng)絡(luò)干擾的有效控制

盡可能降低網(wǎng)絡(luò)的干擾干擾源科學(xué)的頻率分配方案合理的站點布局天線下傾和方位角合理調(diào)整合理的天線型號非法干擾源的排除降低干擾的方法good

locationbad

locationFH（跳頻）一種分集技術(shù),“副作用”就是分擔(dān)了網(wǎng)絡(luò)干擾效果

==>更少的衰落谷點 解碼增益 干擾分集DPC（自動功率控制）原理：評估信號電平和質(zhì)量DTX（不連續(xù)發(fā)射）語音間隙關(guān)閉發(fā)射機。。。。。。。。。降低干擾的方法一種分集技術(shù)對抗快衰落對靜止和慢速移動用戶效果明顯基帶跳頻min.=3TRX射頻跳頻分周期和隨即跳頻寬帶合路器支持第一個TRX除外（BCCH）頻率分集本來是針對靜止用戶抗快衰落的，由此卻產(chǎn)生了抗干擾效果跳頻延長電池壽命降低網(wǎng)絡(luò)干擾可變步長和固定步長包括上行功控和下行功控電平和質(zhì)量驅(qū)動BSC是總判決者時間信號電平目標電平值：

e.g.-85dmBCCH載頻不參加功率控制功率控制DTX:不連續(xù)發(fā)射在語音間歇期關(guān)閉發(fā)射僅發(fā)射SIDframes接收端碼變換器產(chǎn)生舒適