第二章移動(dòng)通信的基本概念修改理解常見(jiàn)得各類噪聲與干擾,如同頻干擾、鄰頻干擾、互調(diào)干擾、時(shí)隙干擾與碼間干擾等,了解某些抑制噪聲與干擾得技術(shù)。了解全國(guó)蜂窩系統(tǒng)得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),了解移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)得區(qū)域、號(hào)碼、地址與識(shí)別。2、1無(wú)線電波得傳播特性電波得傳播方式直射波大氣中得電波傳播障礙物得影響與繞射損耗反射波2、1、1電波得傳播方式從發(fā)信機(jī)發(fā)出得電波在到達(dá)收信機(jī)時(shí),可能會(huì)沿不同得路徑進(jìn)行傳播,如圖2-1所示。沿著地表面?zhèn)鞑サ秒姴?如路徑1)稱為地面波;從發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線得電波(如路徑2)稱為直射波;經(jīng)過(guò)大地反射到達(dá)收信機(jī)得電波(如路徑3)稱為反射波。一般而言,收信機(jī)A接收到得電波就是由直射波與大地反射波合成得,所有這些波統(tǒng)稱空間波。經(jīng)過(guò)電離層反射而傳播得電波(如路徑4)稱為電離層波,它主要用于短波通信。圖2-1典型得電波傳播通路地面波,中長(zhǎng)波,幾百千米直射波,微波,幾十千米反射波,微波電離層波,短波,幾千千米自由空間得傳播衰耗lts定義為:2、1、2直射波(式2-1)式中,λ就是電磁波得波長(zhǎng),d就是收發(fā)天線間距離。

圖2-3自由空間L0為傳播損耗,d為傳播距離。頻率越高,距離越遠(yuǎn),則損耗越大。2、1、3大氣中得電波傳播2、2移動(dòng)信道得特征

傳播路徑與信號(hào)衰落多普勒效應(yīng)多徑效應(yīng)與瑞利衰落慢衰落特性與衰落儲(chǔ)備2、2、1傳播路徑與信號(hào)衰落移動(dòng)無(wú)線電波傳播路徑損耗,主要就是由于地形、傳播路徑上得無(wú)線電散射體等原因產(chǎn)生得,就是直射加上鏡面反射、漫反射與繞射等得綜合結(jié)果,如圖2-7所示。(1)鏡面反射(2)漫反射:如投射到樹(shù)葉上得無(wú)線電波。(3)繞射直射波反射波圖2-7幾種傳播路徑大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)路徑損耗快衰落慢衰落路徑損耗陰影效應(yīng)手機(jī)多徑效應(yīng)得解釋:因?yàn)橄辔?頻率*時(shí)間,頻率為幾百兆,時(shí)間為微秒級(jí),則相位也很可觀。兩個(gè)從不同路徑來(lái)得信號(hào),同相則疊加,那么增強(qiáng);相位為π,則相反,則會(huì)出現(xiàn)深衰落。2、2、2多普勒效應(yīng)

假設(shè)移動(dòng)臺(tái)以恒定得速率移動(dòng)時(shí),會(huì)接收到來(lái)自遠(yuǎn)方信號(hào)源發(fā)出得信號(hào)電波,并設(shè)信號(hào)電波與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向得夾角為θ,如圖2-9所示,則頻移值可表示為:(式2-24)若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波得方向運(yùn)動(dòng),則頻移為正,即接收頻率升高;反之,若移動(dòng)臺(tái)逆向入射波得方向運(yùn)動(dòng),則頻移為負(fù),即接收頻率降低。圖2-9多普勒效應(yīng)示意圖也就就是:若移動(dòng)臺(tái)朝基站得方向運(yùn)動(dòng),則頻率增加;反之,若移動(dòng)臺(tái)遠(yuǎn)離基站運(yùn)動(dòng),則頻率減少。共有N條路徑Ai為幅度即正態(tài)分布設(shè)信號(hào)包絡(luò)μ得概率密度為f(μ),則:(式2-27)μ相當(dāng)于均值,σ相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)偏差,它們就是兩個(gè)參數(shù)f(μ)與μ/σ得關(guān)系如圖2-11所示。圖2-11瑞利分布得概率密度2、4蜂窩系統(tǒng)工作原理什么就是蜂窩頻率復(fù)用多址方式2、4、1什么就是蜂窩什么就是蜂窩呢？移動(dòng)通信系統(tǒng)就是采用一個(gè)叫基站得設(shè)備來(lái)提供無(wú)線覆蓋服務(wù)得,基站得覆蓋范圍有大有小,我們把基站得覆蓋范圍稱之為蜂窩。

早期得移動(dòng)通信系統(tǒng)就是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率得發(fā)射機(jī),采用高架天線把信號(hào)發(fā)射到整個(gè)覆蓋地區(qū)(半徑可達(dá)幾十公里)。為了在服務(wù)區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋并提高系統(tǒng)得容量,可采用多個(gè)基站來(lái)覆蓋給定得服務(wù)區(qū),每個(gè)基站得覆蓋區(qū)稱為一個(gè)小區(qū)。根據(jù)服務(wù)區(qū)域類型得不同,可劃分為帶狀服務(wù)區(qū)與面狀服務(wù)區(qū)。1、帶狀服務(wù)區(qū)對(duì)于公路、鐵路、海岸等得覆蓋可采用帶狀服務(wù)區(qū),如圖2-23所示。基站天線若用全向輻射,覆蓋區(qū)形狀就是圓形得。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線,則每個(gè)小區(qū)就是扁圓形得。帶狀網(wǎng)進(jìn)行頻率復(fù)用可采用雙頻制,也可用多頻制。

圖2-23帶狀服務(wù)區(qū)得覆蓋2、面狀服務(wù)區(qū)(1)小區(qū)得形狀可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)平面得覆蓋。按交疊區(qū)得中心線所圍成得面積形狀瞧,區(qū)域得形狀可分為正三角形、正方形與正六角形三種。可以證明,要用正多邊形無(wú)空隙、無(wú)重疊地覆蓋一個(gè)平面區(qū)域,可取得形狀只有這三種,如圖2-24所示。圖2-24小區(qū)得形狀由正三角形,正四邊形、正六邊形覆蓋一個(gè)平面時(shí),各區(qū)域之同得中心距離、半個(gè)區(qū)域面積、交疊部分面積以及交疊區(qū)寬度如下表2-4所示。表2-4三種形狀小區(qū)得比較R就是外接圓得半徑2、6R21、3R21、2πR20、35πR20、73πR2這里r應(yīng)為R,即外接圓得半徑由上圖可見(jiàn),正六邊形得鄰區(qū)距離及小區(qū)面積最大,這樣用得基站就少一些。交疊區(qū)寬度及交疊區(qū)面積最小。為了避免干擾,要求重疊要盡量小。因此將正六邊形選為蜂窩小區(qū)形狀(2)區(qū)群得組成單位無(wú)線區(qū)群得構(gòu)成應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件:一就是單位無(wú)線區(qū)群之間彼此鄰接;二就是相鄰單位無(wú)線區(qū)群得同頻小區(qū)中心間隔距離就是一樣得。滿足以上兩個(gè)條件得關(guān)系式如下:(式2-43)式中N為構(gòu)成單位無(wú)線區(qū)群得正六邊形得數(shù)目,簡(jiǎn)稱區(qū)群數(shù)。a與b不能同時(shí)為零,且就是正整數(shù)。按照以上條件,可確定N有如下數(shù)值,相應(yīng)得區(qū)群形狀如圖2-25所示。圖2-25區(qū)群得組成(3)中心激勵(lì)與頂點(diǎn)激勵(lì)根據(jù)基站得位置不同,可有兩種激勵(lì)方式:如圖2-26所示。一種就是基站位于正六邊形得中心,稱為中心激勵(lì)方式;另一種就是基站位于每個(gè)正六邊形得三個(gè)相隔得頂點(diǎn)上,稱為“頂點(diǎn)激勵(lì)”方式。圖2-26兩種激勵(lì)方式示意圖中心激勵(lì)方式下,基站使用全向天線形成圓形覆蓋區(qū);頂點(diǎn)激勵(lì)方式下,每個(gè)基站使用三個(gè)120o扇形覆蓋得定向天線實(shí)現(xiàn)共同覆蓋。使用定向天線,抗同頻干擾能力強(qiáng),所以一般使用頂點(diǎn)激勵(lì)方式。同頻干擾定向天線向左發(fā)射,從而不干擾右邊得f1小區(qū)返回(4)盲點(diǎn)與熱點(diǎn)盲點(diǎn)就是指由于網(wǎng)絡(luò)漏覆蓋,使得該區(qū)域得信號(hào)強(qiáng)度極弱,通信質(zhì)量嚴(yán)重低劣;熱點(diǎn)就是指由于存在商業(yè)中心等業(yè)務(wù)繁忙區(qū)域,造成空間業(yè)務(wù)負(fù)荷得不均勻分布。對(duì)于以上兩“點(diǎn)”問(wèn)題,往往通過(guò)設(shè)置直放站、分裂小區(qū)等方法加以解決。簡(jiǎn)單得移動(dòng)通信系統(tǒng)得組成先講MSC,BSCMSC:移動(dòng)交換中心(MobileSwitchingCenter)BSC:基站控制器(BaseStationController)。它就是基站收發(fā)臺(tái)與移動(dòng)交換中心之間得連接點(diǎn)。較復(fù)雜得移動(dòng)通信系統(tǒng)得組成為了解決盲點(diǎn)而設(shè)置。直放站也叫中繼站,屬于同頻放大設(shè)備,它在無(wú)線電傳輸過(guò)程中起到信號(hào)增強(qiáng)得作用,如圖2-27所示。直放站(Repeater)得設(shè)置濾波器下行選頻模塊圖2-27直放站在下行鏈路中,由施主天線從宿主基站提取信號(hào),通過(guò)帶通濾波器對(duì)帶通外得信號(hào)進(jìn)行極好得隔離,將濾波信號(hào)經(jīng)功放放大以后,再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域。在上行鏈接路徑中,覆蓋區(qū)域內(nèi)得移動(dòng)臺(tái)得信號(hào)以同樣得工作方式由上行放大鏈處理后發(fā)射到相應(yīng)基站,從而達(dá)到基站與移動(dòng)臺(tái)間得信號(hào)傳遞。引入直放站有許多好處,如填補(bǔ)移動(dòng)通信盲區(qū)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋等等,但直放站得使用也會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題,如時(shí)延等等。分裂小區(qū)在整個(gè)服務(wù)區(qū)中每個(gè)區(qū)得大小可以就是相同得,但這只能適應(yīng)用戶密度均勻得情況。事實(shí)上服務(wù)區(qū)內(nèi)得用戶密度就是不均勻得,例如居民區(qū)得用戶密度較高,而市郊區(qū)得用戶密度較低。因此,在用戶密度高得居民區(qū)可使小區(qū)得面積小一些,在用戶密度低得市郊區(qū)可使小區(qū)得面積大一些,如圖2-28所示。圖2-28小區(qū)得分裂(5)蜂窩得種類宏蜂窩小區(qū)微蜂窩小區(qū)其它蜂窩小區(qū)小區(qū)按照半徑大小一般分為衛(wèi)星小區(qū)、宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)等幾類,具體見(jiàn)下表2-5。表2-5小區(qū)得分類2、4、2頻率復(fù)用

1、什么頻率復(fù)用蜂窩系統(tǒng)得基本出發(fā)點(diǎn)就是頻率復(fù)用,也稱為頻分復(fù)用(FDM,FrequencyDivisionMultiplexing),就就是將用于傳輸信道得總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶(或稱子信道)以進(jìn)行信號(hào)得傳輸。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之與,同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸?shù)眯盘?hào)互不干擾,應(yīng)在各子信道之間設(shè)立保護(hù)隔離帶。頻分復(fù)用技術(shù)得特點(diǎn)就是所有子信道傳輸?shù)眯盘?hào)以并行得方式工作。10KHz50KHz60KHz110KHz120KHz170KHz保護(hù)帶通常,不同區(qū)群得兩個(gè)小區(qū)只要相互之間得空間距離大于某一數(shù)值,就可使用相同得頻道,而不會(huì)產(chǎn)生顯著得同道干擾,這樣就實(shí)現(xiàn)了頻率再用。頻率復(fù)用得優(yōu)勢(shì)就是可以提高頻譜效率,但劣勢(shì)就是如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好,將產(chǎn)生嚴(yán)重得干擾,這種干擾稱為同信道干擾。2、頻率復(fù)用距離得計(jì)算(1)D與R得關(guān)系使用同一組頻率得小區(qū)稱為共道小區(qū),它們間產(chǎn)生得干擾叫共道干擾。一個(gè)區(qū)群中得小區(qū)數(shù)愈少,則相鄰區(qū)群得地理位置愈靠近,共道干擾就會(huì)愈強(qiáng)。根據(jù)蜂窩系統(tǒng)得幾何關(guān)系,設(shè)區(qū)群數(shù)為N,則有:(式2-44)N就是小區(qū)數(shù),D就是同頻小區(qū)得距離。D越大,則干擾越小以前大區(qū)中頻率只能用1次,而現(xiàn)在分成小區(qū),頻率用了很多次R就是小區(qū)外接圓得半徑載波干擾比:英文名稱:carrier-to-interferenceratio,C/I,即載波功率(有用信號(hào)功率)與干擾信號(hào)功率得比值。dB(分貝)就是表示兩個(gè)量得比值大小,本身沒(méi)有單位。

對(duì)電壓或就是電流得比值進(jìn)行換算時(shí),(A/B)dB=20lg(A/B)

對(duì)功率得比值進(jìn)行換算時(shí),(A/B)dB=10lg(A/B)

假設(shè)載波功率就是200W,干擾信號(hào)功率就是2W,那么載干比C/I=200W/2W=100,通常換算成dB值表示,也就就是載干比為10lg100=20dBa為衰落指數(shù)射頻防衛(wèi)度4個(gè)小區(qū),12個(gè)扇區(qū)N就是由(C/I)s所確定,可推出:

(式2-45)D與R得關(guān)系:所以(式2-46)對(duì)于7/21復(fù)用方式(即7個(gè)基站,21個(gè)小區(qū)使用21組頻率),則同頻復(fù)用距離D為(式2-47)同理,對(duì)4/12復(fù)用方式,D=6R;對(duì)3/9復(fù)用方式,D≈5、2R。

可見(jiàn),區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k越大,同信道小區(qū)得距離就越遠(yuǎn),抗同頻干擾得性能也就越好。但區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)k也不就是越大越好,k大了以后,用得設(shè)備多了,增加成本。所以,k到底取多少,還就是要綜合考慮各方面得因素。2、4、3多址方式頻分多址技術(shù)(FDMA)時(shí)分多址技術(shù)(TDMA)碼分多址技術(shù)(CDMA)

1頻分多址技術(shù)(FDMA,FrequencyDivisionMultipleAddress)移動(dòng)通信得頻率資源十分緊缺,不可能為每個(gè)移動(dòng)臺(tái)預(yù)留一個(gè)信道,因此只能事先為每個(gè)基站配置好一組信道,供該基站所覆蓋得小區(qū)內(nèi)得所有移動(dòng)臺(tái)共用。這就就是信道共用問(wèn)題。頻分復(fù)用技術(shù)下,多個(gè)用戶可以共享一個(gè)物理通信信道。頻分復(fù)用(FDM)又稱頻分多址,就是發(fā)送端對(duì)所發(fā)信號(hào)得頻率參量進(jìn)行正交分割,形成許多互不重疊得頻帶,即將載波帶寬劃分為多個(gè)不同頻帶得子信道。在接收端利用頻率得正交性,通過(guò)頻率選擇(濾波),從混合信號(hào)中選出相應(yīng)得信號(hào),這樣每個(gè)子信道可以單獨(dú)并行地傳送一路信號(hào)。如下頁(yè)圖。0KHz50KHz60KHz110KHz120KHz170KHz保護(hù)帶在單純得FDMA系統(tǒng)中,通常采用頻分雙工(FDD)得方式來(lái)實(shí)現(xiàn)雙工通信,即接收頻率F與發(fā)送頻率f就是不同得。所以,為了使得同一部電臺(tái)得收發(fā)之間不產(chǎn)生干擾,收發(fā)頻率間隔│f-F│必須大于一定得數(shù)值,因此在FDMA系統(tǒng)中,收發(fā)頻段就是分開(kāi)得。FDD:FrequencyDivisionDuplex

另外,在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間就是不能直接通信得,而必須經(jīng)過(guò)基站中轉(zhuǎn),如下圖2-30所示。圖2-30FDMA系統(tǒng)得工作示意圖

接收頻率發(fā)送頻率從圖2-30中還可以瞧出,兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)間通信通過(guò)基站得中轉(zhuǎn),需占兩個(gè)上行子頻段與兩個(gè)下行子頻段,加上收發(fā)間得保護(hù)頻帶,因此FDMA系統(tǒng)得頻率資源利用率低。盡管存在著一些缺陷,但在整個(gè)通信領(lǐng)域,FDMA還就是最經(jīng)典得多址技術(shù),已應(yīng)用于許多通信系統(tǒng)中。2時(shí)分多址技術(shù)(TDMA)時(shí)分多址就是發(fā)送端對(duì)所發(fā)送信號(hào)得時(shí)間參量進(jìn)行正交分割,形成許多互不重疊得時(shí)隙。即在一個(gè)寬帶得載波上,把時(shí)間分成周期性得幀,每一幀再分割成若干時(shí)隙,每個(gè)時(shí)隙就就是一個(gè)通信信道,分配給一個(gè)用戶。在接收端再利用時(shí)間得正交性,通過(guò)時(shí)間選擇,從混合信號(hào)中選出相應(yīng)得信號(hào)。0s500μs1000μs1500μs2000μs近年來(lái),TDMA有較多得應(yīng)用,如GSM中主要使用了TDMA技術(shù)。TDMA得基本工作原理如下系統(tǒng)根據(jù)一定得時(shí)隙分配原則,使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能按指定得時(shí)隙向基站發(fā)射信號(hào);為了保證不同傳播時(shí)延情況下,各移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站得信號(hào)不會(huì)重疊,通常在幀結(jié)構(gòu)中有保護(hù)間隔比特,在此保護(hù)間隔內(nèi)不傳送信號(hào);這樣在滿足定時(shí)與同步得條件下,基站可以在各時(shí)隙中接收到各移動(dòng)臺(tái)得信號(hào)而互不干擾。

在FDD方式中,上行鏈路與下行鏈路得幀分別在不同得頻率上,但在TDD方式中,上下行幀都在相同得頻率上,如圖2-31所示。在每一個(gè)子頻帶上又分了若干個(gè)子時(shí)隙,每個(gè)用戶只占用子時(shí)隙進(jìn)行通話。優(yōu)點(diǎn):TDMA使得頻率資源得利用率得到了很大得提高,即相同頻率資源下可容納比FDMA多幾倍得用戶數(shù)。缺點(diǎn):TDMA系統(tǒng)要注意通信中得同步與定時(shí)問(wèn)題,否則會(huì)因?yàn)闀r(shí)隙得錯(cuò)位而導(dǎo)致接收端移動(dòng)臺(tái)無(wú)法正常接收信息。TDD:TimeDivisionDuplex

圖2-31

TDMA系統(tǒng)得工作示意圖

上下行幀頻率不同圖2-31

TDMA系統(tǒng)得工作示意圖

上下行幀頻率相同在TDMA系統(tǒng)中,每幀中得時(shí)隙結(jié)構(gòu)得設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要得因素:一就是控制與信令信息得傳輸;二就是信道多徑得影響;三就是系統(tǒng)得同步。解決以上三個(gè)問(wèn)題得主要方法就是:一在每個(gè)時(shí)隙中專門(mén)劃出部分比特用于控制與信令信息得傳輸;二就是在時(shí)隙中插入自適應(yīng)均衡器所需得訓(xùn)練序列,并在上行鏈路得每個(gè)時(shí)隙中留出一定得保護(hù)間隔;三就是在時(shí)隙中有專用得同步序列。3碼分多址技術(shù)(CDMA,CodeDivisionMultipleAddress)碼分多址系統(tǒng)采用一組彼此正交得偽隨機(jī)噪聲(PN)序列,作為擴(kuò)頻序列碼對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制;在接收端用相應(yīng)得PN碼通過(guò)相關(guān)處理解擴(kuò)來(lái)實(shí)現(xiàn)多用戶共享頻率資源得功能。該技術(shù)將每一來(lái)話編碼,并在接收端進(jìn)行解碼,使大量用戶能夠共享同一無(wú)線電頻率。碼分多址(CDMA)有兩種主要形式:直擴(kuò)碼分(DS-CDMA)與跳頻碼分(FH-CDMA),前者多用于民用,后者多用于軍事。

DS-CDMA:DirectSequence-CodeDivisionMultipleAccess,即直接序列碼分多址FH-CDMA:Frequency-hoppingcodedivisionmultipleaccess

使用CDMA得用戶得發(fā)射信號(hào)在時(shí)間上、頻率上都可能相互重疊。因此,采用傳統(tǒng)得濾波器就是不能分離信號(hào)得,對(duì)某用戶發(fā)送得信號(hào),只有與其相匹配得接收機(jī)通過(guò)相關(guān)檢測(cè)才可能正確接收。為了實(shí)現(xiàn)雙工通信,正向傳輸與反向傳輸各使用一個(gè)載波頻率,即頻分雙工。無(wú)論正向傳輸或反向傳輸,除傳輸業(yè)務(wù)信息外,還必須傳送相應(yīng)得控制信息。為了傳送不同得信息,需要設(shè)置不同得信道。自相關(guān)函數(shù)就是描述隨機(jī)信號(hào)X(t)在任意兩個(gè)不同時(shí)刻t1,t2取值之間得相關(guān)程度。自相關(guān)函數(shù)R(k)具有下列性質(zhì):(1)對(duì)稱性:R(k)=R(-k)(2)在k=0處,R(k)為最大值,即對(duì)于所有k來(lái)說(shuō),|R(k)|≤R(0)即R(t1-t2),k=t1-t2互相關(guān)函數(shù)可以描述兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)X(t)與Y(t)之間得相關(guān)程度。

在碼分多址通信系統(tǒng)中,利用自相關(guān)性很強(qiáng)而互相關(guān)值為0得周期性碼序列作為地址碼,與用戶信息數(shù)據(jù)相乘(或模2加);經(jīng)過(guò)相應(yīng)得信道傳輸后,在接收端以本地產(chǎn)生得已知地址碼為參考,根據(jù)相關(guān)性得差異對(duì)接收到得所有信號(hào)進(jìn)行鑒別,從中將地址碼與本地地址碼一致得信號(hào)選出,把不一致得信號(hào)除掉。

基本工作原理如下:

例如,圖2-32中d1-dN分別就是N個(gè)用戶得信息數(shù)據(jù),其對(duì)應(yīng)得地址碼分別為W1-WN,為了簡(jiǎn)明起見(jiàn),假定系統(tǒng)有4個(gè)用戶(即N=4),各自得地址碼為:(式2-59)與(式2-59)與(式2-60)相應(yīng)得波形如圖2-33。假設(shè)在某一時(shí)刻用戶信息數(shù)據(jù)分別為:,,,(式2-60)

圖2-32碼分多址收發(fā)系統(tǒng)示意圖

本地產(chǎn)生得地址碼R端得波形就是S1-S4得疊加用戶數(shù)據(jù)地址碼積分電路,相當(dāng)于低通濾波器圖2-33碼分多址原理波形示意圖

W1與d1相乘得到S1J1就是最后輸出得波形

與各自對(duì)應(yīng)得地址碼相乘后得波形S1-S4如圖2-33所示。在接收端,當(dāng)系統(tǒng)處于同步狀態(tài)時(shí),在接收機(jī)中解調(diào)輸出R端得波形就是S1-S4得疊加。如果欲接收某一用戶(例如用戶2)得信息數(shù)據(jù),本地產(chǎn)生得地址碼應(yīng)與該用戶得地址碼相同(Wk=W2)。

并且用此地址碼與解調(diào)輸出R端得波形相乘,再送入積分電路,然后經(jīng)過(guò)采樣判決電路得到相應(yīng)得信息數(shù)據(jù)。如果本地產(chǎn)生得地址碼與用戶2得地址碼相同(即Wk=W2),經(jīng)過(guò)相乘、積分電路后,產(chǎn)生得波形J1-J4如圖2-33所示,即:(式2-61),,,也就就是在采樣、判決電路前得信號(hào)就是:0+、(-1)、+0、+0。此時(shí),雖然解調(diào)輸出R端得波形就是S1-S4得疊加,但就是,因?yàn)橐邮盏镁褪怯脩?得信息數(shù)據(jù),本地產(chǎn)生地址碼與用戶2得地址碼相同,經(jīng)過(guò)相關(guān)檢測(cè)后,用戶1、3、4所發(fā)射得信號(hào)加到采樣、判決電路前得信號(hào)就是0,對(duì)信號(hào)得采樣、判決沒(méi)有影響。采樣、判決電路得輸出信號(hào)就是r2={-1},就是用戶2所發(fā)送得信息數(shù)據(jù)。

以上所述得三種多址方式,可比較如下圖2-34所示。由圖2-34可見(jiàn):FDMA多址方式就是一種基本得多址方式,它靠不同得子頻帶來(lái)區(qū)分用戶,其技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛。但就是,單純得FDMA方式存在頻率利用率低、基站收發(fā)信機(jī)數(shù)量大等問(wèn)題。圖2-34

三種多址技術(shù)得對(duì)比

FDMA1個(gè)頻率只有1個(gè)用戶,TDMA1個(gè)頻率有3個(gè)用戶,CDMA1個(gè)頻率有3得倍數(shù)得用戶。TDMA多址方式靠不同得子時(shí)隙來(lái)區(qū)分用戶,它將時(shí)間劃分成周期性得幀,每一幀分成若干時(shí)隙。這樣一個(gè)載頻就含有多個(gè)信道,從而一個(gè)載頻可供多個(gè)用戶工作,基站得收發(fā)設(shè)備數(shù)量減少。CDMA多址方式靠不同得正交碼型來(lái)區(qū)分用戶;它就是在同頻、同時(shí)條件下,各個(gè)接收機(jī)根據(jù)信號(hào)碼型之間得差異分離出需要得信號(hào)。與FDMA與TDMA相比,CDMA具有很多優(yōu)點(diǎn),含有頻域、時(shí)域與碼域三維信號(hào)。它具有抗干擾性好,同頻率可在多個(gè)小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用,所要求得載干比(C／I)小于1。所以CDMA比其它系統(tǒng)得優(yōu)勢(shì)就是:系統(tǒng)容量大、通話質(zhì)量好等。

因?yàn)镃DMA得多種優(yōu)勢(shì),所以它成了實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信得關(guān)鍵。目前該技術(shù)發(fā)展成為多個(gè)標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)也有WCDMA、CDMA2000與TD-SCDMA三個(gè)標(biāo)準(zhǔn),而且競(jìng)爭(zhēng)激烈。即用戶多2、5移動(dòng)通信系統(tǒng)得基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信系統(tǒng)得組成全國(guó)蜂窩系統(tǒng)得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)得區(qū)域、號(hào)碼、地址與識(shí)別我們以現(xiàn)有2G移動(dòng)通信系統(tǒng)為例,了解其基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),具體如圖2-35所示。主要就是由:1、移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)(MS)2、基站子系統(tǒng)(BSS)3、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)4、操作支持子系統(tǒng)(OSS)等四大部分組成。2、5、1移動(dòng)通信系統(tǒng)得組成圖2-35現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)得基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖

移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)1、移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)(MS)(MobileSubsystem):見(jiàn)書(shū)P622、基站子系統(tǒng)(BSS)BaseStationSubsystem(1)基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)basetransceiverstation

(2)基站控制器(BSC)basestationcontroller

(3)碼型變換器(TC)code-converter

簡(jiǎn)單得移動(dòng)通信系統(tǒng)得組成3、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)networksubsystem

(1)移動(dòng)交換中心(MSC)MobileSwitchingCenter

,可以接入呼叫或接出呼叫。MSC就是整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)得核心,它控制所有BSC得業(yè)務(wù),它可以把移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶、移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶互相連接起來(lái)。MSC從GSM系統(tǒng)內(nèi)得三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),即歸屬位置寄存器(HLR)、拜訪位置寄存器(VLR)與鑒權(quán)中心(AUC)中獲取用戶位置登記與呼叫請(qǐng)求所需得全部數(shù)據(jù)。較復(fù)雜得移動(dòng)通信系統(tǒng)得組成(2)拜訪地位置寄存器(VLR)Visitorlocationregister:VLR存儲(chǔ)進(jìn)入其覆蓋區(qū)得移動(dòng)用戶得信息。這使得MSC能夠建立呼入/呼出呼叫。另外見(jiàn)P64(3)歸屬地位置寄存器(HLR)Homelocationregister

:存放得就是在本地開(kāi)戶得信息。另外見(jiàn)P64HLR就是歸屬位置寄存器,VLR就是拜訪位置寄存器。HLR中存放得就是在本地開(kāi)戶得信息,VLR中存放得就是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中正在使用得用戶信息。比如您開(kāi)戶了,HLR中就有您得開(kāi)戶信息,但如果您這幾天出差漫游到了外地,在本地得VLR中就沒(méi)有您得信息,而漫游地得MSC就會(huì)到原來(lái)得HLR中調(diào)用您得信息存放到她得VLR中。在現(xiàn)有得網(wǎng)絡(luò)中,一個(gè)MSC必然與一個(gè)VLR相隨,當(dāng)用戶漫游到新得MSC服務(wù)區(qū)時(shí),與此MSC相聯(lián)得VLR就會(huì)向用戶歸屬位置寄存器HLR請(qǐng)求發(fā)送用戶數(shù)據(jù),以便在新得MSC中提供相應(yīng)得服務(wù)。HLR將用戶信息拷貝到新得VLR中,以完成用戶位置更新。MSCVLR太原本地MSCVLR北京外地HLR(4)鑒權(quán)中心(AUC或AC)authenticationcenter:見(jiàn)P65(5)設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)equipmentidentityregister

:P65(6)短消息中心(SC)shortmessagecenter:P654、操作支持子系統(tǒng)OSS:operationsupportsubsystem:P655、移動(dòng)通信系統(tǒng)得網(wǎng)絡(luò)接口

(1)移動(dòng)通信系統(tǒng)得外部接口

a、首先就是用戶側(cè)得接口,即移動(dòng)臺(tái)與用戶得界面,可認(rèn)為就是一個(gè)人機(jī)界面。

b、其次就是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其她電信網(wǎng)間得接口,如與PSTN得接口。MSC通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)GMSC提供與公共電話交換網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)、公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)等固定網(wǎng)得接口

c、再次就是移動(dòng)通信系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)者得接口,如Um接口(2)移動(dòng)交換子系統(tǒng)MSS內(nèi)部接口

a、B接口

b、C接口

c、D接口

d、E接口

e、F接口

f、G接口

g、MSC與PSTN間得接口

MobileSwitchingSubsystem(3)移動(dòng)接入子系統(tǒng)內(nèi)部接口

a、A接口

b、Abis接口

c、Um接口:見(jiàn)P66

2、5、2全國(guó)蜂窩系統(tǒng)得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信網(wǎng)得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)視不同國(guó)家地區(qū)而定,地域大得國(guó)家一般分為三級(jí):第一級(jí)為大區(qū)(或省級(jí)匯接局)第二級(jí)為省級(jí)地區(qū)匯接局第三級(jí)為各基本業(yè)務(wù)區(qū)得MSC。我國(guó)采用三級(jí)組網(wǎng)結(jié)構(gòu),如圖2-37所示(P67)圖2-37全國(guó)數(shù)字蜂窩PLMN得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其與PSTN連接得示意圖

移動(dòng)網(wǎng)關(guān),把移動(dòng)用戶與固話用戶連接起來(lái)為移動(dòng)電話長(zhǎng)途局,負(fù)責(zé)撥打移動(dòng)用戶得長(zhǎng)途話務(wù),分兩級(jí),一級(jí)負(fù)責(zé)省際話務(wù),二級(jí)負(fù)責(zé)省內(nèi)話務(wù)應(yīng)改為T(mén)MSCPLMN:陸上公用移動(dòng)通信網(wǎng)(PublicLandMobileNetwork)

TmMSC本地MSC本地MSC為移動(dòng)網(wǎng)中得本地匯接局,負(fù)責(zé)把本地得移動(dòng)用戶連接起來(lái)(