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1、第2章 移 动 通 信 网 2.1 引言引言 2.2 移动通信体制移动通信体制 2.3 移动通信的信道结构移动通信的信道结构 2.4 移动通信网的频率配置移动通信网的频率配置 2.5 移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰 2.6 蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划 2.7 多信道共用技术多信道共用技术 2.8 移动通信的交换技术移动通信的交换技术 2.9 信道自动选择方式信道自动选择方式 2.1 引引 言言 移动通信网就是承接移动通信业务的网络，主要完成移动用户之间、移动用户与固定用户之间的信息交换。这里的“信息交换”不仅仅指双方的通话业务，还包括数据、传真和图像等通信业
2、务。一些移动通信网，直接向社会公众提供移动通信业务，与公共交换电话网（PSTN）联系密切，并经专门的线路进入公共交换电话网，我们称之为公用移动电话网。也有的移动通信网是一些专用网，并不对公众开放，不进入电话网，或与PSTN的互连较少。例如，工业企业中的无线电调度网、公安指挥、交通管理、海关缉私、医疗救护等部门使用的无线电话网，通常称为专用的移动通信网。2.2 移动通信体制移动通信体制2.2.1 2.2.1 大区制移动通信网大区制移动通信网 大区制就是在一个服务区域(如一个城市)内只有一个或几个基站（Base Station，BS），并由它负责移动通信的联络和控制，如图2-1所示。通常为了扩大服
3、务区域的范围，基站天线架设得都很高，发射机输出功率也较大(一般在200 W左右)，其覆盖半径大约为3050 km。图图2-1 大区制移动通信示意图大区制移动通信示意图 2.2.2 2.2.2 小区制（蜂窝）移动通信网小区制（蜂窝）移动通信网小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区（Cell），每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时，又可在移动业务交换中心（MSC）的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。比如，可以把图2-1中的服务区域一分为七，如图2-2所示。每个小区（半径为220 km，目前小的有13 km，有的城市为500 m）
4、各设一个小功率基站(BS1BS7)，发射功率一般为520W，以满足各无线小区移动通信的需要。随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区（Microcell）和微微小区（Picrocell），以不断适应用户数增长的需要。在实际中，用小区分裂（Cell Splitting）、小区扇形化（Sectoring）和覆盖区域逼近（Coverage Zone Approaches）等技术来增大蜂窝系统容量。小区分裂是将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线高度和减小发射机功率。由于小区分裂提高了信道的复用次数，因而使系统容量有了明显提高。假设系统中所有小区都按小区半径的一
5、半来分裂，如图2-3所示，理论上，系统容量增长接近4倍。小区扇形化依靠基站的方向性天线来减少同频干扰以提高系统容量，通常一个小区划分为3个120的扇区或是6个60的扇区。图图2-2 小区制小区制(蜂窝蜂窝)移动通信网移动通信网 采用小区制不仅提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了。此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定，具有组网的灵活性。采用小区制最大的优点是有效地解决了频道数量有限和用户数增大之间的矛盾。所以，公用移动电话网均采用这种体制。但是这种体制在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话
6、中切换频道的次数就越多，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了，所以无线小区的范围也不宜过小。通常需根据用户密度或业务量的大小来确定无线小区半径，目前，宏小区半径一般为15km左右。图图2-3 按小区半径的一半进行小区分裂示意图按小区半径的一半进行小区分裂示意图 2.3 移动通信的信道结构移动通信的信道结构 2.3.1 话音信道话音信道(VC)1.检测音检测音(SAT)在模拟蜂窝系统(AMPS和TACS)中，检测音(SAT)是指在话音传输期间连续发送的带外单音。MSC通过对SAT的检测，可以了解话音信道的传输质量。当话音信道单元发射机启动后，就会不断在带外(
7、话音频带为3003400 Hz)发出检测音(5970 Hz或6000 Hz或6030 Hz)。SAT由BS的话音信道单元发出，经移动台MS环回。2.数据数据 在一定情况下，在话音信道上还可传递数据。例如，在越区切换时，通话将暂时中断(模拟蜂窝系统中一般要求限定在800 ms之内)，可利用这段时间在话音信道中，以数据形式传递必要的指令或交换数据。3.信号音信号音(ST)信号音为线路信号。它是由移动台发出的单向信号。例如，在BS寻呼MS过程中，如果BS收到MS发来的ST，就表示振铃成功。在切换过程中，原BS收到MS发来的ST信号，则表示MS对切换认可。ST是带内信号，一般在0300 Hz之间。2.
8、3.2 控制信道控制信道(CC)1.寻呼寻呼 当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道(PC)。2.接入接入 当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号，所以将该信道称为接入信道(AC)。在控制信道中，不仅传递寻呼和接入信号，还传递大量的其他数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试(重新试呼)等信号。2.4 移动通信网的频率配置移动通信网的频率配置 表表2-1 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率 系统或使用部门系统或使用部门系统或使用部门系统或使用部门 上行频率上行频率上行频率上行频率
9、/MHz/MHz 下行频率下行频率下行频率下行频率/MHz/MHz 中国联通中国联通CDMA CDMA 825835 825835 870880 870880 中国移动中国移动GSMGSM室内分布系统室内分布系统885890 885890 930935 930935 中国移动中国移动GSM900 GSM900 890909 890909 935954 935954 中国联通中国联通GSM900GSM900909915 909915 954960 954960 中国移动中国移动DCS1800 DCS1800 17101720 17101720 18051815 18051815 中国联通中国联通
10、DCS1800 DCS1800 17451755 17451755 18401850 18401850 2.5 移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰 2.5.1 同频道干扰同频道干扰 1.同频道干扰保护比指标同频道干扰保护比指标 接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，称为同频道干扰保护比。对于模拟蜂窝移动通信网，其同频道干扰保护比指标规定如下：（1）静态同频道干扰保护比。对于三级话音质量其下限信噪比为14 dB。对应的有用信号与干扰信号之比为8 dB。所以，为了维持三级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求大于等于8 dB。
11、对于四级话音质量其下限信噪比约为25 dB。为了维持四级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求大于等于12 dB。（2）同频道干扰概率。同频道干扰概率规定为10%。（3）考虑衰落影响、干扰概率和静态射频保护比后的同频道干扰保护比。当有快衰落和慢衰落时，通常的做法是在静态同频道干扰保护比（P）上加上同频道干扰余量（ZP），即P+ZP（dB）。表2-2列出干扰概率为10%时的P+ZP值。表表2-2 干扰概率为干扰概率为10%时的时的P+ZP话音等级话音等级 P P/dB/dB Z ZP P/dB/dB P P+Z ZP P/dB/dB L L=6 dB=6 dB L L=12dB=12dB L L
12、=6 dB=6 dB L L=12 dB=12 dB三级话音质量三级话音质量 8 814.514.522.822.822.522.530.830.8四级话音质量四级话音质量 121214.514.522.822.826.526.534.834.82.2.同频道复用保护距离系数同频道复用保护距离系数D D/r r在蜂窝网中，使两个同频小区保持必要的距离是保证同频道干扰保护比达到指标要求的主要办法。在全向基站区中，同频道复用保护距离系数由图2-4定义。为了满足表22的同频道干扰保护比指标，所需要的系数可由式（2-1）计算，其结果列于表23。式中，D/r为同频道复用保护距离系数。图2-4 同频道复用
13、保护距离系数 表表2-3 同频道复用保护距离系数同频道复用保护距离系数D/r P+ZP+ZP P/dB/dB 22.522.530.830.826.526.534.834.8D/rD/r4.74.77.37.35.65.68.98.92.5.2 邻频道干扰邻频道干扰 工作在k频道的接收机受到工作于k1频道的信号的干扰，即邻道（k1频道）信号功率落入k频道的接收机通带内造成的干扰称为邻频道干扰。解决邻频道干扰的措施包括：（1）降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射；（2）提高接收机的邻频道选择性；（3）在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用，以增加同频道防护比。问题
14、一个波长范围为一个波长范围为150600m的无线电波段内，为避的无线电波段内，为避免邻台干扰，两个相邻电台频率至少应相差免邻台干扰，两个相邻电台频率至少应相差10kHz，则在此波段内，最多能容纳多少个电台？，则在此波段内，最多能容纳多少个电台？先分别求出先分别求出150600m的波的频率范围，根据的波的频率范围，根据C=入入*f，将，将150，600分别代入得频率范围分别代入得频率范围500kHz-2000kHz，相差，相差1500kHz，所以容纳，所以容纳150个个。新闻插播2009年年2月月20日下午，我局（日下午，我局（赣州无管局）收到市赣州无管局）收到市移动公司投诉，称在瑞金市扶贫大楼
15、的基站连续半个移动公司投诉，称在瑞金市扶贫大楼的基站连续半个月受到不明信号干扰，该站位于瑞金城区中心城区，月受到不明信号干扰，该站位于瑞金城区中心城区，用户掉话率高，用户投诉激增，初步估计是赣州市电用户掉话率高，用户投诉激增，初步估计是赣州市电信公司新设信公司新设CDMA基站所造成的，请求我局协助排基站所造成的，请求我局协助排查。查。在干扰现场发现，新设在干扰现场发现，新设CDMA基站天线安装在市移动基站天线安装在市移动和联通公司基站天线之间，基站天线之间水平间距不足和联通公司基站天线之间，基站天线之间水平间距不足6米，且新设米，且新设CDMA基站的第一、二扇区天线，与移动基站的第一、二扇区天
16、线，与移动的基站的基站47904和和47903扇区较为接近，彼此交叉发射，扇区较为接近，彼此交叉发射，致使致使47904、47903两扇区上行频段受到干扰，干扰等两扇区上行频段受到干扰，干扰等级达四级。在我局协调下，电信有关负责人按顺序对这级达四级。在我局协调下，电信有关负责人按顺序对这两个扇区进行了开关机试验，证实了该干扰是由于电信两个扇区进行了开关机试验，证实了该干扰是由于电信公司新安装的基站天线所造成的。公司新安装的基站天线所造成的。通过现场协商，我局责成电信公司将第一、二扇区天线通过现场协商，我局责成电信公司将第一、二扇区天线进行调整，确保天线间距大于进行调整，确保天线间距大于10米，
17、第二扇区天线提米，第二扇区天线提高高3米，如仍未能解决干扰问题，电信公司须加装滤波米，如仍未能解决干扰问题，电信公司须加装滤波器方能进行实效发射。器方能进行实效发射。2.5.3 互调干扰互调干扰当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。由此形成的干扰，称为互调干扰。2.5.3 互调干扰互调干扰在专用网和小容量网中，互调干扰可能成为设台组网较关心的问题。产生互调干扰的基本条件是：（1）几个干扰信号（A、B、C）与受干扰信号的频率（S）之间满足2A-B=S或A+B-C=S 的条件；（2）干扰信号
18、的幅度足够大；（3）干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类。1.发射机互调干扰发射机互调干扰 一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰。减少发射机互调干扰的措施有：（1）加大发射机天线之间的距离；（2）采用单向隔离器件和采用高Q谐振腔；（3）提高发射机的互调转换衰耗。2.接收机互调干扰接收机互调干扰 当多个强干扰信号进入接收机前端电路时，在器件的非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内
19、的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰。减少接收机互调干扰的措施有：（1）提高接收机前端电路的线性度；（2）在接收机前端插入滤波器，提高其选择性；（3）选用无三阶互调的频道组工作。3.在设台组网中对抗互调干扰的措施在设台组网中对抗互调干扰的措施 （1）蜂窝移动通信网。由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器，只有采用互调最小的等间隔频道配置方式，并依靠设备优良的互调抑制指标来抑制互调干扰。（2）专用的小容量移动通信网。主要采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法来避免发生互调干扰。表2-4列出无三阶互调的频道序号。由表2-4可见，当需要的频道数较多时，频道利用率很低，故不适用于蜂窝网。表表2-
20、4 无三阶互调干扰的信道组无三阶互调干扰的信道组 互调干扰对系统的影响：当一个运营商当一个运营商(移动或联通移动或联通)开通了一台开通了一台杂散杂散和和互调互调较较高的直放站时，互调和杂散信号落在本运营商的频带高的直放站时，互调和杂散信号落在本运营商的频带外，会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。外，会对附近另一个运营商的下行信号造成同频干扰。互调干扰对系统的影响：如：运营商如：运营商A欲在一四层楼上安装一台直放站，杂散欲在一四层楼上安装一台直放站，杂散和互调为和互调为-36dBm(满足无委指标满足无委指标)，杂散和互调信号，杂散和互调信号和有用信号一起通过和有用信号一起通过17dBi的
21、业务天线发射，那么杂的业务天线发射，那么杂散和互调信号在天线正面的输出强度为散和互调信号在天线正面的输出强度为-18dBm，可，可以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。以算出对其它运营商的下行信号带来的同频干扰。根据自由空间无线信号传播公式可知，相距根据自由空间无线信号传播公式可知，相距10米衰米衰减大约减大约50dB，相距，相距100米衰减大约米衰减大约70dB，相距，相距1公公里大约衰减里大约衰减90dB；在无阻挡环境下天线正前方；在无阻挡环境下天线正前方100米以内同频干扰大于米以内同频干扰大于-88dBm，这时如果另一运营商，这时如果另一运营商的信号强度低于的信号强度低于-79d
22、Bm，使得载波干扰比低于，使得载波干扰比低于9，就会造成无法接通的情况发生。就会造成无法接通的情况发生。因此，在做室内或室外直放站工程时，控制各运营商因此，在做室内或室外直放站工程时，控制各运营商的设备及天线的距离，对避免干扰非常重要。的设备及天线的距离，对避免干扰非常重要。2.5.4 阻塞干扰阻塞干扰 当外界存在一个离接收机工作频率较远,但能进入接收机并作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。这种干扰与干扰信号的幅度有关，幅度越大，干扰越严重。当干扰电压幅度非常强时，可导致接收机收不到有用信号而使通信
23、中断。2.5.5 近端对远端的干扰近端对远端的干扰 当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B（距离d2）到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A（距离，1）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离距基站远的移动台A的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台A的有用信号淹没。这种现象称为近端对远端干扰。克服近端对远端干扰的措施主要有两个：一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔；二是移动台端加自动（发射）功率控制（APC），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。由于频率资源紧张，几乎所有的移动通信系统对基站和移动终端都采用APC工作方式。2.6
24、蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划 2.6.1 等频距分配法等频距分配法 在蜂窝移动通信网络中，同信道干扰问题已在分群时考虑，保证有足够的防护比，而邻道干扰的问题则在信道分配时应加以考虑。等频距分配法按频率等间隔分配信道，这样可以有效地避免邻道干扰。若需要M个信道，将其分为N个信道组，则每个信道组中有M/N个信道，而N个信道组的信道序列可以确定如下：K+jN K=1，2，3，N；J=0，1，2，(M/N)-1式中，K为信道组的序列号，最大为K=N，j为信道序号的取值。我国GSM网和TACS网均采用了这种方法。如果基站采用了无方向性激励时，通常以12个无线小区（基地区）作为一个
25、簇（cluster），其信道组配置如图2-5所示。按K+jN的规律，可以确定各信道组的信道序列如下：第一信道组，K=1，j=012，故有（1，13，25，）第二信道组，K=2，j=012，故有（2，14，26，）第三信道组，K=3，j=012，故有（3，15，27，）第四信道组，K=4，j=012，故有（4，16，28，）第五信道组，K=5，j=012，故有(5，17，29，)第六信道组，K=6，j=012，故有（6，18，30，）第七信道组，K=7，j=012，故有（7，19，31，）第八信道组，K=8，j=012，故有(8，20，32，)第九信道组，K=9，j=012，故有(9，21，33
26、，)第十信道组，K=10，j=012，故有(10，22，34，)第十一信道组，K=11，j=012，故有(11，23，35，)第十二信道组，K=12，j=012，故有(12，24，36，)这样同一信道内的最小间隔为12，保证了对邻道干扰的抑制。图2-5 12个无线小区为一个簇的信道组配置 图2-6 4个基站24个扇形无线小区为一个簇的信道组配置 由图可见，它采用4个基站、6个顶点为60的扇形定向天线，则每个基站应有6组信道，每个簇有24个信道组，共96个频点，其信道分配为：BS1选用的六个信道组为（1，25，49，73）；（5，29，53，77）；(21，45，69，93)；BS2选用的六个信
27、道组为（2，26，50，74）；（6，30，54，78）；(22，46，70，94)；BS3选用的六个信道组为（3，27，51，75）；（7，31，55，79）；(23，47，71，95)；BS4选用的六个信道组为（4，28，52，76）；（8，32，56，80）；(24，48，72，96)。图2-7 7个基站、21个扇形无线小区为一个簇的信道组配置 2.6.2 信道分配策略信道分配策略 信道分配策略可分为两类：固定的信道分配策略和动态的信道分配策略。在固定的信道分配策略中，每个小区分配给一组预先确定好的话音信道。前面介绍的等频距分配法采用将某一组信道固定分配给某一基站，即基站的频点是固定不变
28、的，就属固定信道分配法。它具有控制方便，投资少的特点。但信道的利用率较低。在各个覆盖区话务量不均匀的情况下，当一个基站的信道全忙时，邻近的信道即使空闲也不能使用。为了进一步提高频谱的利用率，使信道的配置方法能够随移动通信网的地理分布及业务量大小的变化而变化，目前在移动通信系统中采用了一种动态信道分配方法。它不是将信道固定地分配给某个基站，而是实现信道动态分配，其频谱的利用率大约可提高20%。动态信道分配需要智能控制，以便于及时收集和处理大量的数据，并实时给出结果并进行控制。动态信道分配可以做到按业务量的大小，合理地在不同基站之间按需分配信道，避免了小区忙闲不均的情况。其比较突出的缺点是会在此时
29、造成的干扰（同频干扰和邻道干扰）比较严重，必须要有一个既可充分利用无线频谱以增加用户容量而又能减少干扰的综合考虑方案。为此，人们提出许多不同的信道分配策略。2.7 多信道共用技术多信道共用技术 2.7.1 话务量与呼损话务量与呼损 1.呼叫话务量呼叫话务量 话务量是度量通信系统业务量或繁忙程度的指标。所谓呼叫话务量A，是指单位时间内（1小时）进行的平均电话交换量。它可用下面公式来表示：式式中中：C每每小小时时平平均均呼呼叫叫次次数数（包包括括呼呼叫叫成成功功和和呼呼叫叫失失败败的的次次数）；数）；t0每每次次呼呼叫叫平平均均占占用用信信道道的的时时间间（包包括括接接续续时时间间和和通通话话时时
30、间）。间）。如如果果t0以以小小时时为为单单位位，则则话话务务量量A的的单单位位是是爱爱尔尔兰兰(Erlang，占占线线小小时时，简简称称Erl)。如如果果在在一一个个小小时时内内不不断断地地占占用用一一个个信信道道，则则其呼叫话务量为其呼叫话务量为1 Erl。它是一个信道具有的最大话务量。它是一个信道具有的最大话务量。例例如如，设设在在100个个信信道道上上，平平均均每每小小时时有有2100次次呼呼叫叫，平平均均每每次呼叫时间为次呼叫时间为2分钟，则这些信道上的呼叫话务量：分钟，则这些信道上的呼叫话务量：一个城市由农村和市区组成，市区面积为一个城市由农村和市区组成，市区面积为400平方公里，
31、平方公里，1000个人个人/平方公里，每小时每个用户平方公里，每小时每个用户2个电话，每个电个电话，每个电话平均通话时长为话平均通话时长为50秒；农村面积秒；农村面积500平方公里，平方公里，100个个人人/平方公里，每小时每个用户平方公里，每小时每个用户1个电话，每个电话平均通个电话，每个电话平均通话时长为话时长为40秒。秒。请计算在该城市（包括农村和市区）请计算在该城市（包括农村和市区）1个小时内总共产生个小时内总共产生多少话务量；多少话务量；如果市区采用如果市区采用4/4/4配置，每个小区配置配置，每个小区配置16个个SDCCH/8信道；农村采用信道；农村采用2/2/2配置，每个小区配置
32、配置，每个小区配置8个个SDCCH/8信道，请计算在这个城市总共需要多少个基站才能满足上信道，请计算在这个城市总共需要多少个基站才能满足上述话务量？（市区拥塞率为述话务量？（市区拥塞率为1，农村为，农村为2)市区话务量：市区话务量：（4001000250）360011111.11ERL农村话务量：农村话务量：（500100140）3600555.5556ERL该城市总的话务量：该城市总的话务量：11666.67ERL相关知识一个小区必须定义一个一个小区必须定义一个BCCH广播控制信道广播控制信道 独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH）：是基站和移动台间）：是基站和移动台间的双向信道，
33、用于在分配的双向信道，用于在分配 TCH（业务信道）之前，在（业务信道）之前，在呼叫建立过程中传送系统信令，是上行下行控制信道，呼叫建立过程中传送系统信令，是上行下行控制信道，点对点。点对点。SDCCH信道占用一个独立物理信道，一个物理信道可信道占用一个独立物理信道，一个物理信道可以分成以分成8个个SDCCH信道。一个小区最多可以定义信道。一个小区最多可以定义16个个SDCCH信道。信道。（1）市区每个站能够支持的话务量市区每个站能够支持的话务量 市区每个扇区的市区每个扇区的TCH信道数：信道数：481（BCCH）-2(SDCCH)=29TCH 根据根据ERLB可以知道每个扇区支持的话务量为可
34、以知道每个扇区支持的话务量为19.49ERL（1呼损）。呼损）。所以市区每个站的能够支持的话务量：所以市区每个站的能够支持的话务量：19.49358.47ERL（2）市区需要的站：市区需要的站：11111.1158.47=190.031=190个站个站农村每个扇区的农村每个扇区的TCH信道数：信道数：281（BCCH）-1(SDCCH)=14TCH 根据根据ERLB可以知道每个扇区支持的话务量：可以知道每个扇区支持的话务量：8.2ERL（2呼损）。呼损）。网络查询网络查询所以市区每个站的能够支持的话务量：所以市区每个站的能够支持的话务量：8.2324.6ERL（3）市区需要的站：市区需要的站：
35、555.555624.6=22.58=23个站个站 该城市需要站的总数为该城市需要站的总数为23190213个个上次课内容频率规划频率规划等频距分配法等频距分配法 K+jN K+jN K=1，2，3，N；J=0，1，2，(M/N)-1信道分配策略信道分配策略话务量话务量 2.呼损率呼损率 当当多多个个用用户户共共用用时时，通通常常总总是是用用户户数数大大于于信信道道数数。因因此此，会会出出现现许许多多用用户户同同时时要要求求通通话话而而信信道道数数不不能能满满足足要要求求的的情情况况。这这时时只只能能先先让让一一部部分分用用户户通通话话，而而让让另另一一部部分分用用户户等等待待，直直到到有有空
36、空闲闲信信道道时时再再通通话话。这这后后一一部部分分用用户户虽虽然然发发出出呼呼叫叫，但但因因无无信信道道而而不不能能通通话话称称做做呼呼叫叫失失败败。在在一一个个通通信信系系统统中中，造造成成呼呼叫叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（B）。）。设设A为呼叫成功而接通电话的话务量，简称为完成话务量；为呼叫成功而接通电话的话务量，简称为完成话务量；C为为总总呼呼叫叫的的次次数数；C0为为一一小小时时内内呼呼叫叫成成功功而而通通话话的的次次数数;t 为每次通话的平均占用信道时间，为每次通话的平均占用信道时间，则则 完成话务量A为 呼损率B为 式中，
37、（A-A）为损失话务量。所以呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。所以呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。显显然然，呼呼损损率率B愈愈小小，成成功功呼呼叫叫的的概概率率越越大大，用用户户就就越越满满意意。因因此此，呼呼损损率率也也称称为为系系统统的的服服务务等等级级GOS（the Grade Of Service）。例例如如，某某系系统统的的呼呼损损率率为为10%，即即说说明明该该系系统统内内的的用用户户每每呼呼叫叫100次次，其其中中有有10次次因因信信道道被被占占用用而而打打不不通通电电话话，其其余余90次次则则能能找找到到空空闲闲信信道道而而实实现现通通
38、话话。但但是是，对对于于一一个个通通信信网网来来说说，要要想想使使呼呼损损减减少少，只只有有让让呼呼叫叫流流入入的的话话务务量量减减少少，即即容容纳纳的的用用户户数数少少一一些些，这这是是不不希希望望的的。可可见见呼呼损损率率和和话话务务量量是是一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。如果呼叫有以下性质：(1)每次呼叫相互独立，互不相关（呼叫具有随机性）；(2)每次呼叫在时间上都有相同的概率；并假定移动电话通信服务系统的信道数为n；则呼损率B可计算如下：表表2-5 Erl损失概率表损失概率表 表表2-5 Erl损失概率表损失概率表 表表2-5 Erl
39、损失概率表损失概率表 表表2-5 Erl损失概率表损失概率表 3.繁忙小时集中度繁忙小时集中度(K)繁忙小时集中度繁忙小时集中度K一般为一般为8%14%。中国人重视春节、中秋佳节居家团圆中国人重视春节、中秋佳节居家团圆忙时话务量 4.每个用户忙时话务量（每个用户忙时话务量（Aa）假假设设每每一一用用户户每每天天平平均均呼呼叫叫次次数数为为C，每每次次呼呼叫叫平平均均占占用用信信道道的的时时间间为为T（单单位位为为秒秒），忙忙时时集集中中率率为为K，则则每每个个用用户户忙忙时时话话务量为务量为 可可以以看看出出，Aa为为最最忙忙时时间间的的那那个个小小时时的的话话务务量量，它它是是统统计计平平均
40、均值值。例例如如，每每天天平平均均呼呼叫叫3次次，每每次次的的呼呼叫叫平平均均占占用用时时间间为为120秒秒，忙忙时时集集中中度度为为10%(K=0.1)，则则每每个个用用户户忙忙时时话话务务量量为为0.01 Erl/用户。用户。一一些些移移动动电电话话通通信信网网的的统统计计数数值值表表明明，对对于于公公用用移移动动通通信信网网，每每个个用用户户忙忙时时话话务务量量可可按按0.01 Erl计计算算；对对于于专专用用移移动动通通信信网网，由由于于业业务务的的不不同同，每每个个用用户户忙忙时时话话务务量量也不一样。一般可按也不一样。一般可按0.06 Erl计算。计算。中国移动集团试题 一个用户在
41、一个小时所能产生的最大话务量？一个用户在一个小时所能产生的最大话务量？1Erl一个用户在忙时的一小时内先后进行了一个用户在忙时的一小时内先后进行了2分钟和分钟和4分分钟的通话，那么这个用户产生的话务量？钟的通话，那么这个用户产生的话务量？区分几个概念区分几个概念:爱尔兰爱尔兰 Erlang公式公式 爱尔兰呼损表爱尔兰呼损表2.7.2 每个信道能容纳的用户数每个信道能容纳的用户数 当每个用户忙时的话务量确定后，每个信道所能容纳的用户数m可由下式决定：每个信道的m与在一定呼损条件下的信道平均话务量成正比，而与每个用户忙时话务量成反比。例如，某移动通信系统一个无线小区有 8 个信道(1 个控制信道，
42、7个话音信道)，每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道平均时间为80秒，呼损率要求10%，忙时集中率为0.125。问该无线小区能容纳多少用户？（2-7）(1)根据呼损的要求及信道数(n=7)，求总话务量A：可以利用公式，也可查表。求得A=4.666 Erl。(2)求每个用户的忙时话务量Aa：(3)求每个信道能容纳的用户数m：(4)系统所容纳的用户数：上次课内容最早从事话务量研究的是丹麦的学者最早从事话务量研究的是丹麦的学者A.K.爱尔兰爱尔兰(A.K.Erlang)。他在。他在1909年发表的有关话务量的理论年发表的有关话务量的理论著作著作,至今仍然被认为是话务理论的经典。至今仍然被认为是话
43、务理论的经典。话务量公式为：话务量公式为：A=Ct。A是话务量，单位为是话务量，单位为erl（爱尔（爱尔兰），兰），C是呼叫次数，单位是个，是呼叫次数，单位是个，t是每次呼叫平均占是每次呼叫平均占用时长，单位是小时。一般话务量又称小时呼，统计的用时长，单位是小时。一般话务量又称小时呼，统计的时间范围是时间范围是1个小时。个小时。通俗的讲，话务量就是一条电话线一个小时内被占用的通俗的讲，话务量就是一条电话线一个小时内被占用的时长。如果一条电话线被占用一个小时，话务量就是时长。如果一条电话线被占用一个小时，话务量就是1爱尔兰。爱尔兰。作业1、通信工程专业就业情况调研报告2、无手机日用户体验3、p4
44、5思考题6-92.8 移动通信的交换技术移动通信的交换技术 2.8.1 无线信道上的通话监视无线信道上的通话监视 1.SAT 1.SAT信杂比信杂比SAT信杂比是指当基站开始工作时，由话音信道单元连续发送的SAT，经移动台接收并环回到基站后，与无线信道上的杂音的对比。在与MSC初始化规定的门限值(见图2-8)比较后，话音信道控制单元判断传输质量是否可以接受。如果信杂比低于要求越区频道转换的信杂比门限值SNH，就发出越区切换请求。有时由于某些原因，没有执行越区切换，通话质量将持续恶化，结果迟早会达到呼叫释放门限值SNR，呼叫就被释放。图2-8 储存在话音信道控制单元中 的信杂比门限值 2.2.射
45、频射频(RF)(RF)信号强度信号强度每个话音信道接收机连续地对它自己的无线频率进行信号强度测试。控制单元还将测量结果和图2-9中所示的信号强度门限值进行比较。为了避免产生邻道干扰，通常不希望移动台输出功率过高，如果信号强度测量的结果高于请求降低功率的信号强度值SSD时，BS的控制单元就自动命令移动台（由话音信道单元命令）降低它的功率。如果信号强度低于请求提高功率的信号强度值SSI时，BS的控制单元就发出增加功率命令。当移动台输出功率已达到最高，测量结果仍低于SSH时，BS的控制单元就向MSC发出越区切换请求，其过程将在后面叙述。阻塞的信号强度值SSB只在话音信道空闲时（当前没有通话）使用。图
46、2-9 储存在话音信道控制单元中 2.8.22.8.2位置登记与一齐呼叫位置登记与一齐呼叫在蜂窝移动通信系统中，要寻呼某个移动台，如果事先不知道它所处的小区位置，就得对所有的小区依次进行寻呼，或对所有区域进行一齐呼叫，这样就有可能使得呼叫接续时间比通话时间还长，时间效率和线路利用率都极低。为此，通常以一个MSC服务小区为位置区，若干个MSC分为若干个位置区，如图2-10所示。或者在一个MSC服务区，人为地把它所管辖的无线小区划分为若干个位置区，如图2-11所示。图2-10 一种位置登记示意图 图2-11 另一种位置登记示意图 现举例说明位置登记的过程，如图2-10所示。假定MS在BSB4小区，
47、这时的位置登记过程如下；(1)MS通过BSB4向MSCB报告（即进行位置登记）。(2)被访MSCB根据MS的原籍区号及用户识别码等，通过数据线，找到原籍MSCA的原籍位置寄存器进行咨询，查出该用户识别码，并把给MS的新区位置号存入原籍位置寄存器（在原籍MSCA中）。(3)与此同时，位置信息也在被访问MSCB的被访问位置寄存器中存入，以备MS被呼时使用。(4)由于移动台中有动态存储器，可存储新接收的区域号（AID），即使移动台在一段时间内关机（不得超过24个小时），存储器也不会失去记忆：一旦移动台开机时，将立即进行区域位置登记。有时在一个MSC系统中，当移动台达到一定数量时，大约为40 000到
48、50 000数量级时，为便于寻呼某一移动台，人为地把MSC所管辖的无线小区划分为若干位置区域，如图2-11所示。在跨越位置区域时，也要重新进行位置登记，以便在寻呼MS时好查找。例如，MS由BSA6小区向BSA1小区行进时的位置登记过程如下：(1)MS通过BSA1向原籍MSCA报告（即进行位置登记）。(2)原籍MSCA中的原籍位置寄存器存入变更后的新区域号，以备市话用户寻呼时，能在位置区内一齐呼叫。(3)使MS的动态存储器中区域号变为新号。2.8.32.8.3呼叫过程呼叫过程1.1.移动台被呼移动台被呼市话用户先拨被叫移动台号码，信令进入MSC在HLR进行鉴权，如鉴权成功，MSC通过数据信道将寻
49、呼信号送至该用户所在位置登记区。由该位置区内所有BS通过寻呼信道，向MS一起呼叫移动台识别码，移动用户被呼过程示意图如图2-12所示。图2-12 移动用户被呼过程示意图 2.2.移动台主呼移动台主呼平时移动台停靠在信号最强的控制信道上收听。当发起呼叫时，先拨被叫用户号码，然后按发送（摘机）键。在控制信道中发出移动台系列号、识别码及被叫用户号码等，移动用户主呼过程示意图如图2-13所示。图2-13 移动用户主呼过程示意图3.3.呼叫释放呼叫释放通话完毕，MS挂机后的控制过程称为呼叫释放。MS挂机可通过按压挂机键或合上手机翻盖完成，移动用户呼叫释放过程示意图如图2-14所示。图图2-14 移动用户
50、呼叫释放过程示意图移动用户呼叫释放过程示意图 问题在某一用户主呼或被呼时，如何从多个信道中选择一在某一用户主呼或被呼时，如何从多个信道中选择一个空闲信道分配给该用户使用呢？个空闲信道分配给该用户使用呢？2.9 信道自动选择方式信道自动选择方式 2.9.12.9.1专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫，该专用呼叫信道有两个作用：一是处理呼叫，可分成下行信道(BSMS)和上行信道(MSBS)，该下行信道又称寻呼信 道(PageChannel)，该 上 行 信 道 又 称 接 入 信 道(AccessChannel)；二是指配话音信道。2.9.2 循环定位方式