移動通信-1概述-李兆玉

2013.3《移動通信》李兆玉1-1移動通信通信學(xué)院·通信理論教研中心2013.3《移動通信》李兆玉1-2MOVINGwrongRightWhereareyou?Here,comeon!移動通信視頻應(yīng)用流媒體業(yè)務(wù)電話、短信LIVETV課程背景移動通信與我們有何聯(lián)系？2013.3《移動通信》李兆玉1-3工作電子電路通信原理C語言交換原理移動通信具體、多變的各種實際技術(shù)電路分析信號系統(tǒng)傳輸原理高等數(shù)學(xué)線性代數(shù)微機原理統(tǒng)計與概率隨機過程單片機數(shù)學(xué)電子基礎(chǔ)通信基礎(chǔ)工具外語、計算機通信工程專業(yè)支撐數(shù)字電路素養(yǎng)通信網(wǎng)課程體系2013.3《移動通信》李兆玉1-4通過考試，拿到學(xué)分（最終目標）能應(yīng)付即將找工作面試時可能遇到的專業(yè)知識（目標中的附加值）網(wǎng)絡(luò)如何找到移動中的“我”（好奇）短信如何實現(xiàn)收發(fā)？（興趣）……如何達到不同層次的目標？課程目標2013.3《移動通信》李兆玉1-5課程結(jié)構(gòu)GSM移動通信系統(tǒng)WCDMA移動通信系統(tǒng)cdma2000移動通信系統(tǒng)概論移動信道特性抗衰落技術(shù)LTE移動通信系統(tǒng)2013.3《移動通信》李兆玉1-6

學(xué)時：

56學(xué)時理論選用教材：自編講義參考教材：《移動通信》，李建東等，西安電子科技大學(xué)出版社作業(yè)上交：每章一次作業(yè)（上課之前交）課堂紀律：認真聽課，積極響應(yīng)?？荚嚪绞剑洪]卷/半開卷（平時成績占30%，期末70%。60分及格）。關(guān)于答疑：電話、短信、e-Mail、預(yù)約等方式關(guān)于課程2013.3《移動通信》李兆玉1-7第一章 概論1.1移動通信的特點1.2常用移動通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動通信的發(fā)展路程1.4移動通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動通信基本技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-81.1移動通信特點移動通信？“動中通”移動通信就是通信雙方至少有一方是處于運動中進行信息交換的通信方式。終端的移動性（特定的“終端號碼”、手持機、車載臺）個人的移動性（特定的“個人號碼”，SIM卡方式支持的業(yè)務(wù)）2013.3《移動通信》李兆玉1-91.移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸彌散損耗陰影效應(yīng)多徑效應(yīng)多卜勒效應(yīng)2013.3《移動通信》李兆玉1-102.移動通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行的。外部干擾。天電干擾、工業(yè)干擾和信道噪聲系統(tǒng)間的干擾。鄰道干擾、互調(diào)干擾、共道干擾、多址干擾和遠近效應(yīng)抗干擾技術(shù)。擴頻技術(shù)、信道編碼與交織技術(shù)、信道均衡技術(shù)、分集技術(shù)、信道估計技術(shù)、信號檢測技術(shù)和智能天線技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-113.移動通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增，而頻率資源非常有限。移動通信業(yè)務(wù)一般只能工作在3GHz以下的頻段。全球移動用戶數(shù)已達到60億，還在高速增長。豐富多彩的移動通信業(yè)務(wù)需要更大的帶寬。為了解決這一矛盾，除了開辟新的頻段、縮小頻道間隔之外，研究各種有效利用頻率技術(shù)和新的體制。2013.3《移動通信》李兆玉1-124.移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，網(wǎng)絡(luò)管理和控制必須有效。網(wǎng)絡(luò)：小容量大區(qū)制和大容量小區(qū)制控制：用戶過境切換和漫游2013.3《移動通信》李兆玉1-135.移動通信設(shè)備必須適于在移動環(huán)境中滿足多種應(yīng)用要求。

體積小、重量輕、省電、操作簡單、攜帶方便WindowsmobileiPhoneOSOPhoneOSSymbian（塞班）android（安卓）Linux黑莓操作系統(tǒng)2013.3《移動通信》李兆玉1-14第一章 概論1.1移動通信的特點1.2常用移動通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動通信的發(fā)展路程1.4移動通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動通信基本技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-15公共陸地移動通信網(wǎng)絡(luò)（PLMN）公共陸地移動通信系統(tǒng)是移動通信中最大和最主要的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，世界各國都建立了PLMN，PLMN可實現(xiàn)不同容量、質(zhì)量、數(shù)據(jù)速率和業(yè)務(wù)等要求的語音、數(shù)據(jù)和移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可實現(xiàn)跨區(qū)、跨國乃至全球的漫游業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理。1.2 常用移動通信系統(tǒng)2013.3《移動通信》李兆玉1-161.2 常用移動通信系統(tǒng)IPPSTNBSBSBSBSBSBSCBSCMSMSCVLR/HLRNMMC2013.3《移動通信》李兆玉1-171.2 常用移動通信系統(tǒng)2013.3《移動通信》李兆玉1-181.2 常用移動通信系統(tǒng)2013.3《移動通信》李兆玉1-19集群系統(tǒng)（專網(wǎng)）集群系統(tǒng)是一種專用高級移動調(diào)度系統(tǒng)，由控制中心、基站、調(diào)度臺、移動臺組成。集群通信應(yīng)用方向：公安系統(tǒng)----公安指揮調(diào)度水利系統(tǒng)----汛期專用交通系統(tǒng)----運輸管理、出租車調(diào)度電力系統(tǒng)----數(shù)傳、指揮系統(tǒng)鐵路系統(tǒng)----鐵道移動調(diào)度、售票網(wǎng)等1.2 常用移動通信系統(tǒng)2013.3《移動通信》李兆玉1-201.2 常用移動通信系統(tǒng)3.無繩電話系統(tǒng)無繩電話是指用無線信道代替普通電話線，在限定的業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)自由移動的無線電話系統(tǒng)。4.無線尋呼系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)1984年進入我國，現(xiàn)已被淘汰特點：便宜2013.3《移動通信》李兆玉1-211.2 常用移動通信系統(tǒng)5.衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)覆蓋廣、通信距離遠手機笨重，手機價格與通話費用高6.分組無線網(wǎng)分組無線網(wǎng)是一種利用無線信道進行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)無線局域網(wǎng)(WirelessLAN)是90年代計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。2013.3《移動通信》李兆玉1-22第一章 概論1.1移動通信的特點1.2常用移動通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動通信的發(fā)展路程1.4移動通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動通信基本技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-231864年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在1897年M.G.馬可尼在固定站與一艘拖船之間完成了一項無線通信試驗，揭開了移動通信歷史的序幕。1928年，美國警用車輛的車載無線電系統(tǒng)，標志移動通信開始。1946年，Bell實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車電話網(wǎng)。1960s，實現(xiàn)無線頻道自動選擇并能自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)。2013.3《移動通信》李兆玉1-24關(guān)鍵性的突破:1946年AT&T第一個推出移動電話。1970s，高度可靠的、小型化的晶體電路的發(fā)展。1973年，馬丁庫帕發(fā)明了手機，俗稱“大哥大”。1974年，美國Bell實驗室提出蜂窩移動通信的概念，使移動通信走向商用。2013.3《移動通信》李兆玉1-251G(1980s)AMPSTACSNMSOthers2G(1992-2000)CDMAIS95GSMPDC2.5G(2000-2004)CDMA20001xGPRSEGPRS3G/3.5G(2004-至今)TD-SCDMAWCDMAHSDPAHSUPACDMA20001XEVDORev.0EVDORev.AWimax語音業(yè)務(wù)語音業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-26第一代移動通信特點模擬（蜂窩）僅限語音通信僅為宏小區(qū)主要用于戶外覆蓋無法長途漫游保密性差、通話質(zhì)量差主要接入技術(shù)：FDMA以企業(yè)用戶為中心主要代表：AMPS(美國)、TACS(歐洲)2013.3《移動通信》李兆玉1-27第二代移動通信特點數(shù)字（雙模、雙頻）語音和數(shù)據(jù)通信宏/微小區(qū)戶內(nèi)/戶外覆蓋保密性好、容量大主要接入技術(shù)：TDMA數(shù)據(jù)速率：9.6k~32Kbps主要標準：GSM(歐洲)，IS-95(Qualcom)2013.3《移動通信》李兆玉1-282.5代移動通信第二代提供的以話音為主的業(yè)務(wù)無法滿足人們的需求。在第二代移動通信基礎(chǔ)上，通過增加網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的協(xié)議，研發(fā)出來適用于數(shù)據(jù)通信的移動系統(tǒng)。典型：GPRS，CDMA20001x缺點：基于第二代系統(tǒng)，先天不足，無法從根本上提高系統(tǒng)容量和頻譜效率。2013.3《移動通信》李兆玉1-29第三代移動通信，IMT-2000InternationalMobileTelecommunication2000IMT-2000的名稱為第三代移動通信系統(tǒng)制定了總目標：工作在2000MHz頻段在2000年左右商用2013.3《移動通信》李兆玉1-30第三代移動通信系統(tǒng)3大標準WCDMA(歐洲、日本)

cdma2000(北美)TD-SCDMA(中國)2013.3《移動通信》李兆玉1-312013.3《移動通信》李兆玉1-32第三代移動通信特點頻譜利用率高服務(wù)質(zhì)量好高速傳輸支持多媒體業(yè)務(wù)室內(nèi)環(huán)境至少2Mbps步行環(huán)境至少384kbps車速環(huán)境至少144kbps傳輸速率按需分配支持上、下行鏈路的不對稱需求易于從第二代系統(tǒng)過渡支持全球無縫漫游1-33移動通信原理-1通信網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)教研中心李兆玉2024/1/26圖1-4WCDMA和TD-SCDMA增強和演進的路線示意圖

圖1-5cdma2000增強和演進的路線示意圖2013.3《移動通信》李兆玉1-343G新演進3G技術(shù)面臨市場的壓力來自WiMAX技術(shù)的競爭延長3G生命期，保證3G許可證費用的回收增強型3G技術(shù)、S3G、3.9G、E3G引入先進的、全新的無線技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率提高一個數(shù)量級3GPP/3GPP2全面啟動了新一代3G技術(shù)的研究2007年中完成標準的制定2010年左右商用2013.3《移動通信》李兆玉1-353GPPLTE3GPPLTE（LongTermEvolution），可認為是3.9G，面對WiMax等的競爭壓力，LTE計劃確保十年以上的持續(xù)的競爭能力。LTE的主要系統(tǒng)目標如下：明顯提高峰值速率:在20MHz下行頻譜內(nèi)瞬時下行峰值速率可達100Mbit/s(即5bit/s/Hz)在20MHz上行頻譜內(nèi)瞬時上行峰值速率可達50Mbit/s(即2.5bit/s/Hz)2013.3《移動通信》李兆玉1-364G名稱：IMT-Advanced2006年，ITU-R正式將B3G/4G技術(shù)命名為IMT-Advanced技術(shù)。實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率和更大的系統(tǒng)容量，其目標峰值速率為：低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbit/s以上；高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbit/s以上。采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)、智能天線技術(shù)、發(fā)射分集技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)相結(jié)合的方式來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?013.3《移動通信》李兆玉1-37第一章 概論1.1移動通信的特點1.2常用移動通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動通信的發(fā)展路程1.4移動通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動通信基本技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-38頻率是寶貴的資源，為了有效使用有限頻率資源，對頻率的分配和使用必須服從國際標準化組織和國內(nèi)有關(guān)部門的統(tǒng)一管理，否則將會造成互相干擾或頻率資源的浪費。確定移動通信工作頻段主要考慮幾個因素：①電波的傳播特性；②環(huán)境噪聲及干擾情況；③服務(wù)區(qū)域范圍、地形和障礙物尺寸；④設(shè)備小型化；⑤與已開發(fā)頻段的協(xié)調(diào)和兼容性。1.4移動通信系統(tǒng)頻段的使用2013.3《移動通信》李兆玉1-391.2.3 工作頻率（續(xù)）移動通信頻段移動臺發(fā)和基站收基站發(fā)和移動臺收160MHz頻段138MHz～149.9MHz150.05MHz～167MHz450MHz頻段403MHz～420MHz450MHz～470MHz900MHz頻段（GSM系統(tǒng)）890MHz~915MHz935MHz~960MHz1800MHz頻段（GSM系統(tǒng)）1710MHz~1755MHz1805MHz~1850MHz1900MHz頻段1945MHz～1960MHz1865MHz～1880MHz800MHz（CDMAIS-95系統(tǒng)）870MHz~880MHz825MHz~835MHz我國陸地移動通信的主要頻率范圍2013.3《移動通信》李兆玉1-401.2.3 工作頻率（續(xù)）我國大陸陸地移動通信2G頻譜使用和3G新增頻譜情況2013.3《移動通信》李兆玉1-41第一章 概論1.1移動通信的特點1.2常用移動通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動通信的發(fā)展路程1.4移動通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動通信基本技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-42一、調(diào)制的概念調(diào)制：使信息載體的某些特征（振幅、頻率、相位）隨信息變化的過程。目的：使要傳輸?shù)男畔⑦m合于信道特征，達到有效、可靠的傳輸二進制數(shù)字調(diào)制方式：振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）1.5.1 調(diào)制技術(shù)2013.3《移動通信》李兆玉1-43移動通信對調(diào)制方式的要求：窄的功率譜高的頻率效率優(yōu)良的誤碼性能

已調(diào)信號的包絡(luò)恒定能接受差分檢測功率效率高2013.3《移動通信》李兆玉1-44二、數(shù)字移動通信系統(tǒng)中廣泛使用的調(diào)制技術(shù)：連續(xù)相位調(diào)制：也稱為恒包絡(luò)調(diào)制，最小移頻鍵控(MSK)、最小高斯預(yù)濾波移頻鍵控(GMSK)優(yōu)點：頻譜旁瓣分量低、頻譜利用率高、誤碼性能好例：歐洲GSM系統(tǒng)采用GMSK調(diào)制。線性調(diào)制：PSK、QPSK、DQPSK、O-QPSK、π/4-DQPSK和多電平PSK等調(diào)制方式。特點：頻譜利用率高、但對調(diào)制器和功率放大器的線性要求高例：美國N-CDMA系統(tǒng)采用QPSK調(diào)制。2013.3《移動通信》李兆玉1-45振幅和相位聯(lián)合調(diào)制（QAM）技術(shù)根據(jù)移動信道特性的狀況可自適應(yīng)地改變QAM的進制數(shù)，即改變信道傳輸速率，從而構(gòu)成變速率QAM（VR-QAM）

為減少碼間干擾和時延擴展的影響，把將要傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流劃分成若干個子數(shù)據(jù)流，并用這些子數(shù)據(jù)流去調(diào)制若干個載波，從而形成多載波QAM（MC-QAM）

2013.3《移動通信》李兆玉1-46關(guān)注CDMA通信系統(tǒng)中采用的擴頻調(diào)制方式為克服碼間干擾而將正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)用于CDMA調(diào)制（OFDM-CDMA）；為提高CDMA系統(tǒng)的傳輸速率和自適應(yīng)功能，根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供不同傳輸速率，從而提出的多載波碼分多址（MC-CDMA）和可變擴頻增益的碼分多址（VSG-CDMA）等

2013.3《移動通信》李兆玉1-471.5.2移動信道中電波傳播特性的研究移動通信的傳播特性對移動通信技術(shù)的研究、規(guī)劃和設(shè)計十分重要。多徑衰落、擴散損耗和慢衰落，影響信號的傳輸質(zhì)量。弄清移動信道的傳播規(guī)律和各種物理現(xiàn)象的機理以及這些現(xiàn)象對信號傳輸所產(chǎn)生的不良影響，進而研究消除各種不良影響的對策。2013.3《移動通信》李兆玉1-481.5.2移動信道中電波傳播特性的研究為了給通信系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計提供依據(jù)，人們通常通過理論分析或根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(或二者結(jié)合)，來總結(jié)和建立有普遍性的數(shù)學(xué)模型，利用這些模型，可以估算一些傳播環(huán)境中的傳播損耗和其它有關(guān)的傳播參數(shù)。2013.3《移動通信》李兆玉1-491.5.3抗干擾技術(shù)利用信道編碼進行檢錯和糾錯(包括前向糾錯FEC和自動請求重傳ARQ)是降低通信傳輸?shù)牟铄e率，保證通信質(zhì)量和可靠性的有效手段；為克服由多徑干擾所引起的多徑衰落，廣泛采用分集技術(shù)(包括空間分集、頻率分集、時間分集以及RAKE接收技術(shù)等)、自適應(yīng)均衡技術(shù)和選用具有抗碼間干擾和時延擴展能力的調(diào)制技術(shù)(如多電平調(diào)制、多載波調(diào)制等)；2013.3《移動通信》李兆玉1-50為提高通信系統(tǒng)的綜合抗干擾能力而采用擴頻和跳頻技術(shù)；為減少蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的共道干擾而采用扇區(qū)天線、多波束天線和自適應(yīng)天線陣列等；在CDMA通信系統(tǒng)中，為了減少多址干擾而使用干擾抵消和多用戶信號檢測器技術(shù)。2013.3《移動通信》李兆玉1-511.5.4組網(wǎng)技術(shù)對于基站給定的無線資源多個移動臺如何共享使用，即多址接入方式基站和移動臺之間交互信息的方式如何將呼叫接續(xù)到被叫移動臺用戶在通信狀態(tài)下跨越小區(qū)移動，如何保持通信的連續(xù)不中斷對于一個基站，應(yīng)該設(shè)置多少個共用信道如何實現(xiàn)移動通信網(wǎng)中各功能實體協(xié)同有效地工作2013.3《移動通信》李兆玉1-52多址接入在移動通信中，用戶如何從播發(fā)的信號中，辨別出發(fā)送給本用戶的信號。解決這一問題的方法，就稱為多址技術(shù)“復(fù)用”和“多址”的理論基礎(chǔ)是信號的正交分割原理。當復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于“點到點”的通信方式時，通常叫做“多路復(fù)用”；例如微波通信、電話數(shù)字中繼（PCM一次群）當復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于“點到多點”的通信方式時，通常叫做“多址接入”。例如多個手機同時與基站進行的通信2012.3《移動通信原理》李兆玉4-53多址接入技術(shù)FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術(shù)

業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同的用戶。如TACS、AMPS。時分多址技術(shù)

業(yè)務(wù)信道在不同的時間分配給不同的用戶。如GSM、DAMPS。碼分多址技術(shù)

所有用戶在同一時間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。IS-95CDMA、WCDMA…2012.3《移動通信原理》李兆玉4-54多址接入技術(shù)——FDMA信道一次只能傳遞一個電話。如果某一信道空閑，也不能夠被其他用戶使用。符號時間比平均時延擴展大很多，故平均時延擴展造成的符號間干擾低。FDMA比TDMA簡單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷小。FDMA需要精確的RF濾波器。許多信道共享一個天線，功率放大器的非線性會產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。FrequencyTimePower2012.3《移動通信原理》李兆玉4-55多址接入技術(shù)——TDMA多個用戶共享一個載波頻率，分享不同時隙?？梢詫崿F(xiàn)不連續(xù)發(fā)送，利用空閑時隙監(jiān)聽其他基站，實現(xiàn)切換處理。需要自適應(yīng)均衡；需要保護時隙。分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開銷，如保護數(shù)據(jù)同步。按照不同的用戶提供不同的帶寬。質(zhì)量控制通過頻率規(guī)劃來實現(xiàn)FrequencyTimePower2012.3《移動通信原理》李兆玉4-56多址接入技術(shù)——CDMA多用戶同時共享同一頻段無線資源。系統(tǒng)容量大，無線頻譜效率率高。自干擾性，遠近效應(yīng)。不相關(guān)碼的選擇和功率控制非常重要。易于實現(xiàn)寬帶可變速率通信。支持多用戶檢測、軟件無線電等新技術(shù)。FrequencyTimePower2012.3《移動通信原理》李兆玉4-57多址接入技術(shù)——CDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢采用RAKE接收機，有效利用了信道相干時間形成的時間分集效應(yīng)；寬帶傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果信號在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性擴頻因子靈活變換，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM支持軟切換和更軟切換支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測2013.3《移動通信》李兆玉1-58單工制：通信雙方電臺交替地進行收信和發(fā)信。

分為：同頻單工和異頻單工Play工作方式2013.3《移動通信》李兆玉1-59雙工制：是指通信雙方收發(fā)信機均同時工作。收信和發(fā)信必須采用不同的工作頻率play2013.3《移動通信》李兆玉1-60半雙工制：是指通信雙方中，一方使用雙頻雙工方式，即收發(fā)信機同時工作；另一方使用雙頻單工方式，即收發(fā)信機交替工作。Play2013.3《移動通信》李兆玉1-61雙向傳輸·上行鏈路（uplink）·下行鏈路（downlink）雙工模式·頻分雙工（FDD）·時分雙工（TDD）單向傳輸：廣播式雙向傳輸：應(yīng)答式2013.3《移動通信》李兆玉1-62FDD和TDD的概念：FDD：利用兩個不同的頻率進行區(qū)分。由于收發(fā)頻帶和接收頻帶有一定間隔，可以提高抗干擾能力，技術(shù)簡單TDD：利用同一頻率，但不同的時間槽進行區(qū)分2013.3《移動通信》李兆玉1-63TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢在于:便于頻譜分配電波傳播特性具有對稱性設(shè)備成本較低適于不對稱業(yè)務(wù)TDD系統(tǒng)的主要缺陷:終端的移動速度終端的移動速度和覆蓋距離大面積覆蓋時采用FDD;TDD進行熱點區(qū)域的小面積覆蓋。2012.3《移動通信原理》李兆玉4-64在平面區(qū)域內(nèi)劃分小區(qū)，通常組成蜂窩式網(wǎng)絡(luò)。（１）小區(qū)形狀全向天線的覆蓋區(qū)是圓形。為不留空隙地覆蓋整個服務(wù)區(qū)，各覆蓋區(qū)之間一定要交疊。考慮交疊后，實際上每個覆蓋區(qū)的有效覆蓋區(qū)是一個多邊形。小區(qū)相間120°，有效覆蓋區(qū)為正三角形；小區(qū)相間90°，有效覆蓋區(qū)為正方形；小區(qū)相間60°，有效覆蓋區(qū)為正六邊形。蜂窩網(wǎng)2012.3《移動通信原理》李兆玉4-65小區(qū)的形狀圖2012.3《移動通信原理》李兆玉4-66

可以證明，用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個平面的區(qū)域，可取的形狀只有這三種。問題：這三種形狀中哪種最好呢？小區(qū)形狀正三角形正方形正六邊形鄰區(qū)距離rrr小區(qū)面積1.3r22r22.6r2交疊區(qū)寬度r20.59r20.27r2交疊區(qū)面積1.2πr20.73πr20.35πr22012.3《移動通信原理》李兆玉4-67小區(qū)形狀（b)理想形狀(c)實際形狀（a）理論形狀2012.3《移動通信原理》李兆玉4-68（２）區(qū)群的組成相鄰小區(qū)顯然不能用相同的信道。這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進行信道再用。區(qū)群組成應(yīng)滿足兩個條件：區(qū)群之間能鄰接，且無空隙無重疊地進行覆蓋；鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。能夠構(gòu)成區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)應(yīng)滿足下式：

N=i2+ij+j2

，i、j為正整數(shù)2012.3《移動通信原理》李兆玉4-69群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值表2012.3《移動通信原理》李兆玉4-70區(qū)群的組成2012.3《移動通信原理》李兆玉4-71區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)不同的情況下，可用下面的方法來確定同頻(信道)小區(qū)的位置和距離。自某一小區(qū)A出發(fā)，先沿邊的垂線方向跨j個小區(qū)；再向左(或向右)轉(zhuǎn)60°；再跨i個小區(qū)，這樣就到達同信道小區(qū)A。在正六邊形的六個方向上，可以找到六個相鄰?fù)诺佬^(qū)，所有A小區(qū)之間的距離都相等。(3)同頻(信道)小區(qū)的距離

2012.3《移動通信原理》李兆玉4-72同信道小區(qū)的確定圖2012.3《移動通信原理》李兆玉4-73

設(shè)小區(qū)的輻射半徑(即正六邊形外接圓的半徑)為r，則從圖中可以算出同信道小區(qū)中心之間的距離為：2013.3《移動通信》李兆玉1-74移動通信系統(tǒng)容量分析第一代的TACS模擬移動通信系統(tǒng)，采用FDMA多址方式，頻道寬度25kHz，由于采用FDD雙工方式，一個用戶通話需占用上下行共50kHz的帶寬。模擬系統(tǒng)對載干比（C/I）要求較高，同頻道再用距離較大，小區(qū)區(qū)群最少為7小區(qū)構(gòu)成，因此，每MHz帶寬能容納的用戶數(shù)為：2013.3《移動通信》李兆玉1-75移動通信系統(tǒng)容量分析第二代移動通信系統(tǒng)的典型代表有GSM和IS-95，皆為數(shù)字系統(tǒng)。GSM采用TDMA多址方式，每載波8個時隙（全速率信道），頻道寬度200kHz，采用FDD雙工方式。數(shù)字通信系統(tǒng)對載干比要求的降低，以及間斷傳輸、更先進的信源和信道編碼技術(shù)的采用，使得ＧＳＭ系統(tǒng)在不采用跳頻技術(shù)的情況下，區(qū)群小區(qū)數(shù)可以減小到4，每ＭＨｚ所能容納的用戶數(shù)為：2013.3《移動通信》李兆玉1-76移動通信系統(tǒng)容量分析IS-95系統(tǒng)采用CDMA多址方式，頻道寬度1.23MHz，采用FDD雙工方式，頻率復(fù)用系數(shù)為1。理論上，IS-95系統(tǒng)在一個載波上可以提共最多64個信道（下行采用64階的walsh碼作為信道碼），實際工程中，由于多址干擾的影響，IS-95系統(tǒng)一個載波一般只能容納20個用戶同時進行通話。因此，每MHz帶寬能容納的用戶數(shù)為：2013.3《移動通信》李兆玉1-77移動通信系統(tǒng)容量分析在CDMA2000系統(tǒng)中，由于復(fù)擴頻碼等先進技術(shù)的采用，每載波的用戶數(shù)提高到30個左右，每MHz所能容納的用戶數(shù)為：WCDMA系統(tǒng)每MHz帶寬所能容納的用戶數(shù)為：TD-SCMA采用TDD雙工方式，上下行頻率相同，非對稱頻點組網(wǎng)，在上下行時隙對稱分配的情形下，每MHz帶寬所能容納的用戶數(shù)為2013.3《移動通信》李兆玉1-78話務(wù)量信道控制信道：傳輸信令數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道：傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基站系統(tǒng)中，控制信道數(shù)較業(yè)務(wù)信道數(shù)少很多，主要原因是信令數(shù)據(jù)量較業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量少很多。一個基站應(yīng)該設(shè)計多少個業(yè)務(wù)信道呢？在語音通信中，業(yè)務(wù)信道數(shù)和話務(wù)量之間存在緊密的聯(lián)系。2012.3《移動通信原理》李兆玉4-79話務(wù)理論的經(jīng)典——愛爾蘭呼損公式信道利用率公式2012.3《移動通信原理》李兆玉4-80話務(wù)量與共用信道數(shù)的三部曲：用戶忙時話務(wù)量：每個共用信道所能容納的用戶數(shù)：n個共用信道所能容納的總用戶數(shù)：2012.3《移動通信原理》李兆玉4-81計算信道：根據(jù)電磁場傳播模型理論，選擇合適的BS位置，決定了BS的覆蓋半徑；再估算該地區(qū)一共有多少本網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)（本小區(qū)總用戶數(shù)N）；計算出BS的流入話務(wù)量A，按照一定的呼損率B指標，查愛爾蘭表得到BS需要的最少共用信道數(shù)n（業(yè)務(wù)信道（TCH）數(shù)）。最后根據(jù)不同的系統(tǒng)，決定設(shè)置多少個載波或是碼道資源。計算用戶：已知BS的共用信道數(shù)n，設(shè)定的呼損率指標，查愛爾蘭表可以得到該BS的流入話務(wù)量，最終計算出該BS所能容納的總用戶數(shù)。

2013.3《移動通信》李兆玉1-82

數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BTS：基站收發(fā)信機，處理網(wǎng)絡(luò)側(cè)的無線信號收發(fā)。BSC：基站控制器。一個BSC控制1~255個BTS，是連接無線網(wǎng)和地面核心網(wǎng)之間的重要橋梁

《移動通信原理》李兆玉2013.47-83MSC：移動交換中心，需配置一個VLR。路由管理業(yè)務(wù)量管理。比如用戶呼叫限制、短信量限制等。計費和費率管理。為用戶通信事件生成詳細話單記錄。向HLR發(fā)送有關(guān)業(yè)務(wù)量和計費信息?！兑苿油ㄐ旁怼防钫子?013.47-84VLR：訪問位置寄存器。其主要功能有：MS漫游號碼和TMSI分配與管理用戶參數(shù)管理和用戶鑒權(quán)HLR更新管理MSC區(qū)、位置區(qū)及基站區(qū)無線資源管理《移動通信原理》李兆玉2013.47-85HLR：歸屬位置寄存器。其主要功能有：管理和維護在HLR中等級注冊的所有用戶的參數(shù)。用戶的MSISDN號碼；用戶定制的業(yè)務(wù)信息；智能業(yè)務(wù)（VPN組網(wǎng)等）；IMSI號碼。計費管理。計費信息、通話時長、收發(fā)短信數(shù)量等。VLR更新。更新數(shù)據(jù)庫中用戶當前所在VLR的地址，并向該VLR發(fā)送用戶相關(guān)參數(shù)，比如用戶地址的業(yè)務(wù)信息。《移動通信原理》李兆玉2013.47-86AuC：鑒權(quán)認證中心。管理用戶的IMSI、密鑰、加解密參數(shù)、鑒權(quán)參數(shù)等。

GMSC：關(guān)口移動交換中心，完成網(wǎng)間互聯(lián)互通，通常無需配置VLR

短消息業(yè)務(wù)互通移動交換中心，處理網(wǎng)絡(luò)中短信業(yè)務(wù)的路由。

短消息中心，對本地網(wǎng)絡(luò)中用戶短信進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)。

《移動通信原理》李兆玉2013.47-872013.3《移動通信》李兆玉1-88 Um接口協(xié)議模型L3連接管理(CM)移動管理(MM)無線資源管理(RRM)L2數(shù)據(jù)鏈路層L1物理層2013.3《移動通信》李兆玉1-89當某一移動用戶發(fā)起呼叫時，移動通信網(wǎng)絡(luò)就要按照預(yù)定的程序開始運轉(zhuǎn)，這一過程會涉及：網(wǎng)絡(luò)的各個功能部件以及網(wǎng)絡(luò)的各個接口等；為用戶呼叫配置所需的控制信道和業(yè)務(wù)信道；指定和控制發(fā)射機的功率；進行設(shè)備和用戶的識別和鑒權(quán)；完成無線鏈路和地面線路的連接和交換。最終在主/被呼用戶之間建立起通信鏈路，提供通信服務(wù)。這一過程稱為呼叫接續(xù)過程，是移動通信系統(tǒng)的連接控制(或管理)功能。

網(wǎng)絡(luò)的控制與管理2013.3《移動通信》李兆玉1-90當移動用戶從一個位置區(qū)漫游到另一個位置區(qū)時，網(wǎng)絡(luò)中的有關(guān)位置寄存器要隨之對移動臺的位置信息進行登記、修改或刪除。移動臺是在通信過程中越區(qū)，網(wǎng)絡(luò)要在不影響用戶通信的情況下，控制該移動臺進行越區(qū)切換，其中包括判定新的服務(wù)基臺、指配新的頻率或信道以及更換原有地面線路等程序。這種功能是移動通信系統(tǒng)的移動管理功能。2013.3《移動通信》李兆玉1-91無線資源管理的目標是在保證通信質(zhì)量的條件下，盡可能提高通信系統(tǒng)的頻譜利用率和通信容量。為了適應(yīng)傳播環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信路由的變化，有效的辦法是采用動態(tài)信道分配(DCA)法，即根據(jù)當前用戶周圍的業(yè)務(wù)分布和干擾狀態(tài)，選擇最佳的(無沖突或干擾最小)信道，分配給通信用戶使用。2013.3《移動通信》李兆玉1-92越區(qū)切換定義：指在通話狀態(tài)下，MS從一個BTS服務(wù)區(qū)進入另一個BTS服務(wù)區(qū)，MS與原BTS之間的無線鏈路轉(zhuǎn)移到MS與新BTS之間的無線鏈路上來，保持正常通話的過程。分類：在無線鏈路轉(zhuǎn)移的過程中，硬切換：先斷開和原BTS的連接，再建立和新BTS的連接。GSM軟切換：先建立和新BTS的連接，再斷開和原BTS的連接；CDMA接力切換：斷開和原BTS的連接和建立和新BTS的連接象接力比賽交接棒。TD-SCDMA2024/1/265-93《移動通信原理》李兆玉越區(qū)切換包括三個方面的問題：①越區(qū)切換的準則（何時需要進行越區(qū)切換）；②越區(qū)切換如何控制；③越區(qū)切換時的信道分配。越區(qū)切換的主要性能指標包括：越區(qū)切換的失敗概率越區(qū)失敗而使通信中斷的概率越區(qū)切換的速率越區(qū)切換發(fā)生的時延2024/1/265-94《移動通信原理》李兆玉1.越區(qū)切換的準則在決定何時需要進行越區(qū)切換時，通常根據(jù)移動臺處接收的平均信號強度來確定，也可以根據(jù)移動臺處的信噪比(或信號干擾比)、誤比特率等參數(shù)來確定。假定移動臺從基站1向基站2運動，其信號強度的變化如下圖所示。判定何時需要越區(qū)切換的準則如下：2024/1/265-95《移動通信原理》李兆玉

越區(qū)切換示意圖相對信號強度準則(準則1)具有門限規(guī)定的相對信號強度準則(準則2)具有滯后余量的相對信號強度準則(準則3)具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強度準則(準則4)2024/1/265-96《移動通信原理》李兆玉2024/1/265-97《移動通信原理》李兆玉2.越區(qū)切換的控制策略移動控制。測量和判定過程全部由MS完成；PHS網(wǎng)絡(luò)控制。測量和判定過程全部由網(wǎng)絡(luò)完成；AMPS移動臺輔助控制。測量由移動臺來完成，判決由網(wǎng)絡(luò)來完成，越區(qū)切換的工作量由網(wǎng)絡(luò)和移動臺分擔，避免了前兩種方式過分依賴一方的情況，體現(xiàn)了分布運算的思想。3.越區(qū)切換時的信道分配為了使得越區(qū)失敗的概率盡量小，常用的做法是在每個小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。特點：因新呼叫使可用的信道數(shù)減少，要增加呼損率，但減少了通話被中