移動(dòng)通信：第六章-FDMA模擬蜂窩網(wǎng)

第6章頻分多址(FDMA)模擬蜂窩網(wǎng)

6.1系統(tǒng)概述

6.2系統(tǒng)控制及其信令

6.3系統(tǒng)的工作過(guò)程2023/2/61信息與通信工程系6.1系統(tǒng)概述6.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.1.1發(fā)展簡(jiǎn)況2023/2/62信息與通信工程系6.1.1發(fā)展簡(jiǎn)況AMPS

AdvancedMobilePhoneService

系統(tǒng)采用7小區(qū)復(fù)用模式采用扇區(qū)化和小區(qū)分裂來(lái)提高容量頻段范圍：基站發(fā)射870-890MHz

移動(dòng)臺(tái)發(fā)射825-845MHz

頻率間隔：45MHz2023/2/63信息與通信工程系

TACS

TotalAccessCommunicationSystem

我國(guó)于1990年8月確定采用TACS制式系統(tǒng)頻段為：890-915MHz

935-960MHz

頻率間隔為:45MHz6.1.1發(fā)展簡(jiǎn)況2023/2/64信息與通信工程系6.1.1發(fā)展簡(jiǎn)況表8-1模擬蜂窩系統(tǒng)2023/2/65信息與通信工程系表8-1模擬蜂窩系統(tǒng)(續(xù)表)

由表可見(jiàn)，各種系統(tǒng)有很多相似之處，但也有很多差異互不兼容，顯然移動(dòng)用戶(hù)無(wú)法在各種系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)漫游。6.1.1發(fā)展簡(jiǎn)況2023/2/66信息與通信工程系6.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通常，在一個(gè)大型蜂窩網(wǎng)移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)中有若干個(gè)移動(dòng)電話(huà)交換局MTSO，也稱(chēng)作移動(dòng)交換中心MSC。圖8-1蜂窩網(wǎng)移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2023/2/67信息與通信工程系模擬蜂窩網(wǎng)移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)組成：

MTSO

網(wǎng)控制中心，是基站與市話(huà)網(wǎng)之間的接口，具有交換、控制功能及移動(dòng)性管理功能(移動(dòng)臺(tái)識(shí)別和登記、頻道指配、過(guò)境切換、漫游和呼叫處理等)。

BS

基站主要由基站控制器和多部信道機(jī)等組成，以FDMA/FDD方式工作。

MS

移動(dòng)臺(tái)可以是車(chē)載電話(huà)機(jī)，也可以是手持式電話(huà)機(jī)。6.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2023/2/68信息與通信工程系6.2系統(tǒng)控制及其信令6.2.1系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)6.2.2控制信號(hào)及其功能6.2.3數(shù)字信令2023/2/69信息與通信工程系6.2.1系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)信道類(lèi)型無(wú)線(xiàn)信道有線(xiàn)信道話(huà)音信道（前向、反向）控制信道（前向、反向）2023/2/610信息與通信工程系控制信道（建立信道）：主要用于傳送控制信令。6.2.1系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)話(huà)音信道(業(yè)務(wù)信道)：主要用于傳送話(huà)音。但話(huà)音信道中還會(huì)傳輸一些必要的隨路信令。如：監(jiān)測(cè)信息、功率控制、越區(qū)切換等2023/2/611信息與通信工程系1、監(jiān)測(cè)音SAT（

SupervisoryAudioTone

）

用于信道分配和對(duì)移動(dòng)用戶(hù)的通話(huà)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。6.2.2控制信號(hào)及其功能話(huà)音信道中的隨路信令當(dāng)某一話(huà)音信道要分配給某一移動(dòng)用戶(hù)時(shí)，BS就在前向話(huà)音信道上發(fā)送SAT信號(hào)。移動(dòng)臺(tái)檢測(cè)到SAT信號(hào)后，在反向話(huà)音信道上環(huán)回該SAT信號(hào)。BS在收到環(huán)回的SAT信號(hào)后，就確認(rèn)雙方話(huà)音信道已經(jīng)接通。

SAT音的配置原則：每個(gè)區(qū)群使用其中的一個(gè)監(jiān)測(cè)音，相鄰區(qū)群分別使用另外兩個(gè)監(jiān)測(cè)音。監(jiān)測(cè)音頻率：5970Hz、6000Hz、6030Hz2023/2/612信息與通信工程系上節(jié)課主要內(nèi)容信令

信令的基本功能信令的發(fā)展信令的分類(lèi)位置管理越區(qū)切換分類(lèi)(硬切換、軟切換、更軟切換)。切換準(zhǔn)則；切換控制；切換時(shí)信道分配。為什么需要位置管理？位置管理任務(wù)（位置登記、呼叫傳遞）頻分多址(FDMA)模擬蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制及其信令信道類(lèi)型管理位置數(shù)據(jù)庫(kù)（HLR、VLR）2023/2/613信息與通信工程系監(jiān)測(cè)音配置6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/614信息與通信工程系2、信令音ST

（Signalling

Tone）

在移動(dòng)臺(tái)MS至BS的反向話(huà)音信道中傳輸?shù)膯我簟?.2.2控制信號(hào)及其功能（1）MS收到BS發(fā)來(lái)的振鈴信號(hào)時(shí)，MS在反向話(huà)音信道上向BS發(fā)送ST信號(hào)，表示振鈴成功，一旦移動(dòng)用戶(hù)摘機(jī)通話(huà)，就停發(fā)ST信號(hào)；(2)移動(dòng)臺(tái)在越區(qū)切換前，在MTSO控制下，BS在原來(lái)的前向話(huà)音信道上發(fā)送一個(gè)新分配的話(huà)音信道的指令，MS收到該指令后，就發(fā)ST信號(hào)以表示確認(rèn)。（3）移動(dòng)臺(tái)通話(huà)結(jié)束時(shí)，發(fā)ST信號(hào)。信令音頻率：10kHzST音主要用途：2023/2/615信息與通信工程系

根據(jù)SAT和ST信號(hào)的有無(wú)，可以用來(lái)判斷MS處于掛機(jī)等待狀態(tài)還是還是摘機(jī)狀態(tài)。收到未收到有移動(dòng)臺(tái)掛機(jī)移動(dòng)臺(tái)處于衰落環(huán)境中或移動(dòng)臺(tái)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)無(wú)移動(dòng)臺(tái)摘機(jī)SATST6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/616信息與通信工程系

定位與越區(qū)切換

在移動(dòng)臺(tái)通話(huà)過(guò)程中，為其服務(wù)的BS定位接收機(jī)不斷監(jiān)測(cè)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)電平，當(dāng)發(fā)現(xiàn)環(huán)回的SAT音電平低于指定值SSH(SignalStrengthforHandoffRequest)，立即告知MTSO。

MTSO當(dāng)即命令鄰近的BS同時(shí)監(jiān)測(cè)該移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)電平，并即把測(cè)量結(jié)果向MTSO報(bào)告。MTSO根據(jù)這些測(cè)量結(jié)果，就可判斷移動(dòng)臺(tái)駛?cè)肓四膫€(gè)小區(qū)。

上述過(guò)程稱(chēng)為定位。1.定位6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/617信息與通信工程系移動(dòng)臺(tái)與BS1在xxx話(huà)音信道上通話(huà)，且駛離BS1。(2)

MTSO要求鄰近小區(qū)的BS測(cè)試該移動(dòng)臺(tái)信號(hào)強(qiáng)度，并將測(cè)量結(jié)果報(bào)告給MTSO，MTSO

選擇其中信號(hào)強(qiáng)度最強(qiáng)的BS2，并為BS2選擇空閑信道yyy，開(kāi)啟BS2的yyy信道發(fā)射機(jī)，發(fā)送監(jiān)測(cè)音SATY。(3)MTSO通過(guò)BS1向MS發(fā)送切換到新的話(huà)音信道yyy的指令，MS調(diào)諧到y(tǒng)yy信道，當(dāng)收到SATY后立即環(huán)回SATY，BS2收到環(huán)回的SATY后，告知MTSO越區(qū)切換成功。(4)原BS1關(guān)閉xxx信道，轉(zhuǎn)入空閑狀態(tài)。2.越區(qū)切換6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/618信息與通信工程系6.2.2控制信號(hào)及其功能越區(qū)切換過(guò)程2023/2/619信息與通信工程系

蜂窩移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)由于容量大，所以都采用專(zhuān)用控制信道來(lái)傳輸數(shù)字信令。

傳輸信道分類(lèi)：前向和反向控制信道；前向和反向語(yǔ)音信道；有線(xiàn)信道。6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/620信息與通信工程系

尋呼與接入1.尋呼(前向控制信道)

當(dāng)市話(huà)用戶(hù)呼叫某一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)時(shí)，MTSO通過(guò)某一個(gè)基站或位置區(qū)內(nèi)多個(gè)基站甚至所有基站發(fā)出呼叫信號(hào)，包括被呼用戶(hù)號(hào)碼以及話(huà)音信道指配代號(hào)等。2.接入(反向控制信道)

移動(dòng)臺(tái)主呼時(shí)，要求入網(wǎng)。在反向控制信道上傳送入網(wǎng)信息，如將自己的用戶(hù)識(shí)別號(hào)告知基站，并在前向控制信道上等候指配話(huà)音信道。6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/621信息與通信工程系

沖突退避

由于移動(dòng)臺(tái)的主呼是隨機(jī)的，因此當(dāng)一個(gè)無(wú)線(xiàn)區(qū)內(nèi)有兩個(gè)以上移動(dòng)臺(tái)同時(shí)發(fā)起主呼，就會(huì)因爭(zhēng)用控制信道而發(fā)生沖突現(xiàn)象。解決的辦法是建立一種退避原則。各種系統(tǒng)采用的辦法不一樣。在前向控制信道的信令中每隔10位發(fā)一個(gè)忙/閑標(biāo)志位，當(dāng)控制信道忙時(shí)，該比特位為0；當(dāng)該信道閑時(shí)，該比特位為1。6.2.2控制信號(hào)及其功能解決辦法：2023/2/622信息與通信工程系

移動(dòng)臺(tái)的功率等級(jí)信號(hào)1類(lèi)和2類(lèi)用于車(chē)載臺(tái)、3類(lèi)和4類(lèi)用于手持機(jī)。6.2.2控制信號(hào)及其功能2023/2/623信息與通信工程系6.2.3數(shù)字信令

傳輸信道分類(lèi)：前向和反向控制信道前向和反向語(yǔ)音信道數(shù)字信令傳輸及格式2023/2/624信息與通信工程系信息字A、B均系傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，字A和字B交替?zhèn)魉湍康氖菧p小錯(cuò)誤的相關(guān)性。

前向控制信道FOCC

(ForwardControlChannel)

信息內(nèi)容：被呼叫移動(dòng)臺(tái)號(hào)碼、語(yǔ)音信道指配代號(hào)、功率等級(jí)指令代碼等。6.2.3數(shù)字信令2023/2/625信息與通信工程系由于移動(dòng)臺(tái)是隨機(jī)接入的，為了保證收端可靠同步，因此位同步比前向控制信道要長(zhǎng)。

反向控制信道RECC

(ReverseControlChannel)

信息內(nèi)容：主呼時(shí)接入請(qǐng)求信息、被呼號(hào)碼及移動(dòng)臺(tái)本身的識(shí)別號(hào)；被呼時(shí)對(duì)基站指令的響應(yīng)。6.2.3數(shù)字信令2023/2/626信息與通信工程系

前向話(huà)音信道中的控制信令信息內(nèi)容：通話(huà)間一些必要的信令傳輸，如越區(qū)切換時(shí)指定新的話(huà)音信道，對(duì)移動(dòng)臺(tái)的功率控制。6.2.3數(shù)字信令2023/2/627信息與通信工程系上節(jié)課主要內(nèi)容位置管理越區(qū)切換分類(lèi)(硬切換、軟切換、更軟切換)。切換準(zhǔn)則；切換控制；切換時(shí)信道分配。為什么需要位置管理？位置管理任務(wù)（位置登記、呼叫傳遞）頻分多址(FDMA)模擬蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制及其信令信道類(lèi)型管理位置數(shù)據(jù)庫(kù)（HLR、VLR）數(shù)字信令傳輸及格式2023/2/628信息與通信工程系6.3

系統(tǒng)的工作過(guò)程系統(tǒng)工作過(guò)程

初始狀態(tài)移動(dòng)臺(tái)被呼移動(dòng)臺(tái)主呼話(huà)終拆線(xiàn)2023/2/629信息與通信工程系6.3.1初始狀態(tài)

移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)接通電源后，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的程序?qū)刂菩诺肋M(jìn)行掃描搜索，并鎖定在信號(hào)最強(qiáng)的信道上，然后移動(dòng)臺(tái)繼續(xù)監(jiān)視所選擇的控制信道，等候被呼或發(fā)起主呼。

由于移動(dòng)臺(tái)在不斷的移動(dòng)，所以初始過(guò)程往往需要反復(fù)進(jìn)行，亦即每隔一定時(shí)間或收到信號(hào)由強(qiáng)變?nèi)醯侥硞€(gè)規(guī)定值時(shí)，就重新搜索控制信道，從而保證移動(dòng)臺(tái)不斷地跟蹤信號(hào)最強(qiáng)的基站。2023/2/630信息與通信工程系6.3.2移動(dòng)臺(tái)被呼市話(huà)用戶(hù)主呼、移動(dòng)臺(tái)被呼工作過(guò)程：尋呼、尋呼響應(yīng)、分配話(huà)音信道、振鈴和通話(huà)等。

市話(huà)用戶(hù)直接撥該移動(dòng)用戶(hù)電話(huà)號(hào)碼，通過(guò)市話(huà)局接入移動(dòng)交換中心(MSC)。MSC收到被呼的移動(dòng)用戶(hù)號(hào)碼，將其轉(zhuǎn)換成移動(dòng)臺(tái)的識(shí)別號(hào)碼，并發(fā)出尋呼指令，讓本服務(wù)區(qū)各基站通過(guò)前向控制信道選呼該移動(dòng)用戶(hù)。

1.尋呼2023/2/631信息與通信工程系被呼移動(dòng)用戶(hù)發(fā)現(xiàn)被呼信號(hào)，監(jiān)測(cè)前向控制信道的忙/閑位。若是空閑標(biāo)志，則移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)的頻率調(diào)到相應(yīng)的反向控制信道上，并作出應(yīng)答，即在反向控制信道上發(fā)送移動(dòng)臺(tái)本身的識(shí)別號(hào)碼，表明已收到被呼信號(hào)。6.3.2移動(dòng)臺(tái)被呼

2.尋呼響應(yīng)2023/2/632信息與通信工程系

MSC收到

MS的尋呼響應(yīng)后，給正在服務(wù)的基站指配空閑話(huà)音頻道，同時(shí)給基站配置相應(yīng)的有線(xiàn)話(huà)音線(xiàn)路?；就ㄟ^(guò)前向控制信道通知移動(dòng)臺(tái)調(diào)到指配的話(huà)音頻道，基站話(huà)音信道機(jī)開(kāi)啟，發(fā)送SAT信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)在指配的話(huà)音頻道上環(huán)回SAT信號(hào)。6.3.2移動(dòng)臺(tái)被呼3.指配話(huà)音信道2023/2/633信息與通信工程系基站在前向話(huà)音頻道上發(fā)出振鈴信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)收到振鈴信號(hào)后，一方面振鈴，同時(shí)在反向話(huà)音信道上發(fā)送信令音ST，表示振鈴成功?；就ㄟ^(guò)MSC向主呼市話(huà)用戶(hù)發(fā)送回鈴聲。

移動(dòng)臺(tái)振鈴，用戶(hù)摘機(jī)，信令音ST停發(fā)，回鈴音斷，到此完成了市話(huà)用戶(hù)主呼移動(dòng)用戶(hù)的接續(xù)過(guò)程。6.3.2移動(dòng)臺(tái)被呼

4.振鈴2023/2/634信息與通信工程系

移動(dòng)臺(tái)被呼接續(xù)過(guò)程6.2.2移動(dòng)臺(tái)被呼SAT返回SAT2023/2/635信息與通信工程系

2.申請(qǐng)?jiān)捯粜诺酪苿?dòng)臺(tái)按發(fā)送鍵后，即把所撥號(hào)碼和