移動通信基本原理第一頁，共39頁。目錄

移動通信發展移動通信網絡結構移動通信系統的工作過程基本概念電波傳播抗干擾、抗衰落技術第二頁，共39頁。移動通信發展歷程語音業務語音業務寬帶業務數據業務第三頁，共39頁。移動通信網絡結構

MSBTSBTSEIRBSCMSC/VLRHLR/AUCGMSCOMCOSSPSTNPSPDNISDNBSSNSS第四頁，共39頁。移動通信系統工作過程Interleaving信源編碼信道編碼交織加擾擴頻調制射頻發射信源解碼deinterleaving去交織信道解碼解擾解擴解調射頻接收語音信號的數模轉換對信息進行編碼，達到糾錯和抗干擾的目的對信號進行加擾加入用于識別用戶的信息，將窄帶信號拓寬將數字信號調制成模擬信號將模擬信號加到載波上進行發射第五頁，共39頁。多址技術雙工技術頻率復用位置登記切換愛爾蘭阻塞率GOS移動通信基本概念第六頁，共39頁。多址技術FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerUserUserUserUserUserUserFDMATDMACDMA同一時間同一頻段上根據不同的擴頻碼進行區分用戶.同頻段的業務信道以不同的時隙進行用戶區分.不同的用戶占用不同的頻段.第七頁，共39頁。對于移動通信而言，雙向通信可以以頻率分開（FDD），也可以以時間分開（TDD）雙工技術第八頁，共39頁。TDD特點第九頁，共39頁。FDD特點第十頁，共39頁。頻率復用FDMA頻率復用1111111111CDMA頻率復用第十一頁，共39頁。覆蓋區定義位置區MSC區扇區PLMN區服務區小區扇區第十二頁，共39頁。移動通信環境下場強變化劇烈場強變化的平均值隨距離增加而衰減場強特性曲線的中值呈慢速變化---慢衰落場強特性曲線的瞬時值呈快速變化---快衰落移動通信的場強特征第十三頁，共39頁。自由空間損耗：

PathLoss=32.4+20lgf+20lgd無線電波傳播①建筑物反射波②繞射波③直達波④地面反射波第十四頁，共39頁。多徑及衰落快衰落由合成波的振幅和相位隨移動臺的運動起伏變化很大，服從瑞利分布時間選擇性衰落空間選擇性衰落頻率選擇性衰落第十五頁，共39頁。多徑效應多徑效應是由于山丘、建筑物等的反射、散射或繞射，使得移動臺與基站之間的信號傳播途徑有多條，此時接收到的信號是發射信號經過若干次反射、繞射或散射后的疊加，影響接收端對信號的判別和提取。第十六頁，共39頁。移動臺在運動中，由于大型建筑物和其他物體對電波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區域上形成半盲區，從而形成電磁場陰影，這種隨移動臺位置的不斷變化而引起的接收點場強中值的起伏變化叫做陰影效應。陰影效應是產生慢衰落的主要原因。陰影效應第十七頁，共39頁。多普勒頻移fcfcfd-fcfd+信號功率f第十八頁，共39頁。分集技術概念分集技術接收多路不相關的信號并合并，主要目的是克服衰落空間分集技術---用2個以上的天線接收同一個信號頻率分集技術---用2個以上的載波頻率傳輸時間分集技術---在不同時間接收同一個信號極化分集技術---接收垂直和水平極化信號常用的分集技術第十九頁，共39頁。多徑的每一徑時延不同，進行多徑分離合并重發時間大于信道的相關時間---ARQ技術用信道相關時間，設計交織編碼的深度時間分集技術RAKE接收機是時間分集的典型應用tts(t)s(t)第二十頁，共39頁。多天線陣元分集多天線發射分集多天線接收分集，其中，條件d>>dc，dc為空間相關距離空間位置分集第二十一頁，共39頁。形成方向圖，在不同的到達方向上給予不同的天線增益。可以提高接收信號的信噪比，從而提高系統的容量，可以將頻率相近但空間可分離的信號分離開。智能天線(空間角度分集)第二十二頁，共39頁。兩個頻率成分具有相互獨立的衰落特性條件f2-f1>>Bc頻率分集技術第二十三頁，共39頁。合并信號的表達式分類選擇性合并(SelectiveCombining)

等增益合并(Equal-GainCombining)

最大比合并(maximalRatioCombining)分集合并技術第二十四頁，共39頁。鄰道和同頻、互調干擾鄰頻干擾：相鄰或鄰近頻道的信號相互干擾同頻干擾：由于頻率復用，也引入了同頻干擾互調干擾：當兩個或多個干擾信號同時加到接收機時，由于非線性的作用，干擾的組合頻率有時會恰好等于或接近有用信號頻率而順利通過接收機，其中三階互調最嚴重。由此形成的干擾，稱為互調干擾第二十五頁，共39頁。鄰道干擾定義及來源：指來自于相鄰或相近頻道的干擾調制邊帶擴展干擾：指話音信號經調頻后，某些邊帶頻率或邊頻分量落入鄰道接收機的通帶內，造成調制邊帶擴展而干擾鄰道。具體表現：移動臺靠近基站時，移動臺發射機的調制邊帶擴展和邊帶輻射噪聲對正在工作的基站接收機產生的干擾。解決辦法：嚴格限制調制信號帶寬降低發射機本身的邊帶噪聲功率移動臺采用自動功率控制裝置網絡設計時加大頻道間隔加大上下行頻率差。鄰道干擾第二十六頁，共39頁。同頻復用：在蜂窩系統中為提高頻率利用率將一組頻率分配給相隔一定距離的多個服務小區使用。同道干擾（也稱同頻干擾）是指所有落在接收機通帶范圍內的與有用信號頻率相同的無用信號的干擾。由于頻率相同，因而無法濾除和抑制它。射頻（RF）防護比：保證接收信號的質量，必須使接收端的有用信號電平與干擾電平之比S/I大于某個數值。同道干擾（同頻干擾）在CDMA系統中，所有用戶使用的是同一個工作頻率，因而其遠近效應更為突出！第二十七頁，共39頁。實例：MSA移動到小區的邊緣，這時BS接收到來自MSA的信號很弱。而MSB正接近于此小區的BS且工作于鄰近頻道。在這種情況下，MSB將對BS接收MSA的信號產生較強的鄰道干擾。這種干擾情況也稱作遠近效應。遠近效應減小遠近效應的有效措施如下：避免相鄰或相近的頻道在同一個小區使用。采用功率控制技術，使所有移動臺發射的信號在到達基站時的功率大致相同實例1實例2第二十八頁，共39頁。互調干擾的產生原因及條件互調干擾：當兩個或多個不同頻率的信號同時輸入到非線性電路時，由于非線性的作用，會產生許多諧波和組合頻率分量（互調產物），當互調產物與所需信號頻率相接近且電平足夠大時會順利地通過接收機而對有用信號形成干擾，即為互調干擾。互調干擾第二十九頁，共39頁。1、多信道共用

同頻復用：

提高頻率利用率

多信道共用技術：

提高信道的利用率頻道、信道利用率第三十頁，共39頁。1.呼叫話務量的計算

話務量是度量通信系統業務量或繁忙程度的指標。所謂呼叫話務量A，是指單位時間內（1小時）進行的平均電話交換量。它可用下面公式來表示：式中：C——每小時平均呼叫次數 t0——每次呼叫平均占用信道的時間如果t0以小時為單位，則話務量A的單位是愛爾蘭（Erlang，占線小時，簡稱Erl）。如果在一個小時內不斷地占用一個信道，則其呼叫話務量為1Erl。它是一個信道具有的最大話務量。服務等級和話務量（1）第三十一頁，共39頁。2.服務等級（忙時呼損率GOS）在一個通信系統中，信道數不夠多而無法承載用戶話務量造成呼叫失敗的概率稱為呼損率（B）。顯然，呼損率B愈小，用戶就越滿意。也稱為系統服務等級GOS。但同時B越小，可提供用戶數越小。則完成話務量A′為：呼損率B為：信道利用率：呼損率與話務量是一對矛盾即服務等級與信道利用率是矛盾的！服務等級和話務量（2）第三十二頁，共39頁。切換分類：空閑切換：手機處于空閑時，改變小區的連接。GSM中稱作為“小區重選”。CDMA中稱為“空閑切換”。硬切換：指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接軟切換：指既維持舊的連接，又同時建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來改善通信質量，當與新基站建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。這種切換可以在通信的過程中平滑完成。越區切換和位置管理第三十三頁，共39頁。更軟切換：在CDMA系統中，移動臺在同一小區的不同扇區之間進行的軟切換稱為更軟切換。實際上是相同信道板上的導頻之間的切換。這種切換是由BSC完成的，并不通知MSC。接力切換（TDS）：利用精確的定位技術，根據移動臺的方位和距離作為輔助信息來判斷移動臺是否移動到了可進行切換的相鄰基站臨近區域。并由RNC通知該基站做好切換的準備，從而實現快速、可靠和高效切換。垂直切換：分級小區結構（宏蜂窩+微蜂窩）越區切換和位置管理Play第三十四頁，共39頁。位置管理涉及的數據庫：采用兩層數據庫，即HLR和VLR。目的：以最快地速度來定位移動臺，使盡可能小的處理能力和附加的業務量，以求容納盡可能多的用戶。位置更新和尋呼之間的矛盾越區切換和位置管理第三十五頁，共39頁。三種動態位置更新策略：基于時間的位置更新策略基