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1、会计学1第第 组网技术组网技术(jsh)第一页，共154页。n n (2)由于传播损耗的存在，基站和移动台之间的通信距离总是(zn sh)有限的。n n (3)如何将服务区内的各个基站互连起来，并且要与固定网络(如PSTN、ISDN、BISDN等)互连，从而实现移动用户与固定用户、移动用户与移动用户之间的互连互通?也就是说，移动通信应采用什么样的网络结构?第1页/共154页第二页，共154页。n n (4)移动通信的基本特点是用户在网络覆盖的范围(fnwi)内可任意移动。这就要解决下面两个问题：一是当移动用户从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区时，如何保证用户通信过程的连续性，即如何实现
2、有效的越区切换?二是用户在移动网络中任意移动，网络如何管理这些用户，使网络在任何时刻都知道，该用户当前在哪一个地区的哪一个基站覆盖的范围(fnwi)内，即如何解决移动性管理的问题?第2页/共154页第三页，共154页。n n (5)如何在用户和移动网络之间，移动网络和固定网络之间交换控制(kngzh)信息，从而对呼叫过程、移动性管理过程和网络互连过程进行控制(kngzh)，以保证网络有序运行，即在移动通信网中应采用什么样的信令系统?第3页/共154页第四页，共154页。n n 移动通信系统发展经历了第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统和第三代移动通信系统(IMT-2000)。第一代移
3、动通信系统包括AMPS、TACS和NMT等体制。第二代数字移动通信系统包括GSM、IS-136(DAMPS)、PDC、IS-95等体制。一个典型的数字蜂窝移动通信系统由下列主要功能实体组成(如图 1-16 所示)：移动台(MS)、基站分系统(BSS)(包括基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)、移动交换中心(MSC)、原籍(归属)位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、设备标识寄存器(EIR)、认证(rnzhng)中心(AUC)和操作维护中心(OMC)。第4页/共154页第五页，共154页。n n 为了能够明确表示控制和信令的有关概念，这里简要阐述一下分层协议(xiy)模型的概念
4、。移动通信的空中接口(或称无线接入部分)的协议(xiy)和信令是按照分层的概念来设计的。空中接口包括无线物理层、链路层和网络层，链路层还进一步分为介质接入控制层和数据链路层，物理层是最低层，参见图 1-18。第5页/共154页第六页，共154页。n n 物理(wl)层(PHL)确定无线电参数，如：频率、定时、功率、码片、比特或时隙同步、调制解调、收发信机性能等。物理(wl)层将无线电频谱分成若干个物理(wl)信道，划分的方法可以按频率、时隙或码字或它们的组合进行，如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等。物理(wl)层 在 介 质 接 入 控 制 层(MAC)的控制
5、下，负责数据或数据分组的收发。第6页/共154页第七页，共154页。5.2 多址技术多址技术(jsh)n n频分多址(FDMA)n n 频分多址是指将给定的频谱资源划分(hu fn)为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用。在模拟移动通信系统中，信道带宽通常等于传输一路模拟话音所需的带宽，如25 kHz 或30 kHz。第7页/共154页第八页，共154页。n n 在单纯的FDMA系统中，通常 采 用 频 分 双 工(shun n)(FDD)的方式来实现双工(shun n)通信，即接收频率f和发送频率F是不同的。为了使得同一部电台的收发之间不产生干扰，收发频率间隔|f-F|必须大于一定
6、的数值。例如，在800 MHz频段，收发频率间隔通常为45 MHz。一个典型的FDMA频道划分方法如图 5-1 所示。第8页/共154页第九页，共154页。n n图 5-1 FDMA的频道(pndo)划分方法 第9页/共154页第十页，共154页。n n 在FDMA系统中，收发的频段是分开的，由于所有移动台均使用相同的接收和发送频段，因而移动台到移动台之间不能直接通信，而必须经过基站中转。n n 移动通信的频率资源(zyun)十分紧缺，不可能为每一个移动台预留一个信道，只可能为每个基站配置好一组信道，供该基站所覆盖的区域(称为小区)内的所有移动台共用。这就是多信道共用问题。第10页/共154页
7、第十一页，共154页。n n 1.话务量与呼损率的定义n n 在话音通信中，业务量的大小用话务量来量度。话务量又分为流入话务量和完成话务量。n n 流入话务量的大小取决于单位时间(shjin)(1小时)内平均发生的呼叫次数和每次呼 叫 平 均 占 用 信 道 时 间(shjin)(含通话时间(shjin)S。显然和S的加大都会使业务量加大，因而可定义流入话务量A为n n A=S (5-1)第11页/共154页第十二页，共154页。n n 式中：的单位是(次/小时)；S的单位是(小时/次)；两者相乘而得到A应是一个无量纲的量，专门(zhunmn)命 名 它 的 单 位 为“爱 尔 兰”(Erla
8、ng)。n n 根据式(5-1)的定义，可以这样来理解“爱尔兰”的含意：已知 1 小时内平均发生呼叫的次数为(次)，用式(5-1)可求得n n A(爱尔兰)=S(小时/次)(次/小时)第12页/共154页第十三页，共154页。n n 在信道共用的情况下，通信网无法保证每个用户的所有呼叫都能成功，必然(brn)有少量的呼叫会失败，即发生“呼损”。已知全网用户在单位时间内的平均呼叫次数为，其中有的呼叫成功了，有的呼叫失败了。设单位时间内成功呼叫的次数为0(0)，就可算出完成话务量n n A0=0S (5-2)第13页/共154页第十四页，共154页。n n 流入话务量A与完成话务量A0之差，即为损
9、失话务量。损失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率，称为(chn wi)“呼损率”，用符号B表示，即(5-3)第14页/共154页第十五页，共154页。n n 2.完成话务量的性质与计算 n n 设 在 观 察 时 间 T小 时(xiosh)内，全网共完成C1次通话，则每小时(xiosh)完成的呼叫次数为(5-4)完成(wn chng)话务量即为 (5-5)第15页/共154页第十六页，共154页。n n 式中，C1S即为观察时间T小时(xiosh)内的实际通话时间。这个时间可以从另外一个角度来进行统计。若总的信道数为n，而在观察时间T内有i(in)个信道同时被占用的时间为ti(tiT)
10、，那么可以算出实际通话时间为(5-6)将式(5-6)代入式(5-5)，可得完成(wn chng)话务量 (5-7)第16页/共154页第十七页，共154页。n n 当观察时间T足够长时，ti/T就表示在总的n个信道中，有i个信道同时被占用(zhn yn)的概率，可用Pi表示，式(5-7)就可改写为(5-8)第17页/共154页第十八页，共154页。n n 由此可见，完成话务量是同时被占用信道(xn do)数(是随机量)的数学期望。因此可以说，完成话务量就是通信网同时被占用信道(xn do)数的统计平均值，表示了通信网的繁忙程度。n n 例如，某通信网共有 8 个信道(xn do)，从上午8时至
11、10时共两个小时的观察时间内，统计出i个信道(xn do)同时被占用的时间(小时数)如表 5-1 所示。第18页/共154页第十九页，共154页。n n表 5-1 第19页/共154页第二十页，共154页。n n 3.呼损率的计算 n n 于多信道共用的移动通信网，根据话务理论，呼损率B、共用信道数n和流入话务量A的定量(dngling)关系可用爱尔兰呼损公式表示。爱尔兰呼损公式为(5-9)第20页/共154页第二十一页，共154页。n n 呼 损 率 不 同 的 情 况(qngkung)下，信道利用率也是不同的。信道利用率可用每小时每信道的完成话务量来计算，即(5-10)用数表列出B、n、A
12、和的关系(gun x)如表 5 2(略)所示。第21页/共154页第二十二页，共154页。n n 4.用户忙时的话务量与用户数 n n 以上都是以全网的流入话务量A来计算的，那么究竟这些流入话务量可以容纳多少用户的通信业务呢?这就要看每个用户的话务量多少才能(cinng)决定。每个用户在24小时内的话务量分布是不均匀的，网络设计应按最忙时的话务量来进行计算。最忙1小时内的话务量与全天话务量之比称为集中系数，用k表示，一般k=10%15%。每个用户的忙时话务量需用统计的办法确定。第22页/共154页第二十三页，共154页。n n 设通信网中每一用户每天平均呼叫(h jio)次数为C(次/天)，每
13、次呼叫(h jio)的平均占用信道时间为T(秒/次)，集中系数为k，则每用户的忙时话务量为(5-11)第23页/共154页第二十四页，共154页。n n 在用户(yngh)的忙时话务量a确定之后，每个信道所能容纳的用户(yngh)数m就不难计算：(5-12)第24页/共154页第二十五页，共154页。n n表 5-3 用户数的计算(j sun)(a=0.01)第25页/共154页第二十六页，共154页。n n 5.空闲信道的选取 n n 在移动通信网中，在基站控制的小区内有n个无线信道提供给nm个移动用户共同使用。n n 那么，当某一用户需要通信而发出呼叫(h jio)时，怎样从这n个信道中选
14、取一个空闲信道呢?n n 空闲信道的选取方式主要可以分为两类：一类是专用呼叫(h jio)信道方式(或称“共用信令信道”方式)；另一类是标明空闲信道方式。第26页/共154页第二十七页，共154页。n n (1)专用呼叫信道方式。这种方式是指在网中设置专门的呼叫信道，专用于处理(chl)用户的呼叫。n n (2)标明空闲信道方式。标明空闲信道方式可分为“循环定位”、“循环不定位”、“标明多个空闲信道的循环分散定位”和“标明多个空闲信道的循环不定位”等多种方法。n n 循环定位。n n 循环不定位方式。第27页/共154页第二十八页，共154页。n n时分多址(TDMA)n n 时分多址是指把时
15、间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的)。在频分双工(FDD)方式中，上行(shngxng)链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。在时分双工(TDD)方式中，上下行帧都在相同的频率上。TDD的方式如图 5-2 所示。第28页/共154页第二十九页，共154页。n n图 5-2 TDMA示意图 第29页/共154页第三十页，共154页。n n 不同通信系统的帧长度和帧结构是不一样的。典型的帧长在几毫秒到几十毫秒之间。例如：GSM系统的帧长为 4.6 ms(每 帧 8个 时 隙)，DECT系统的帧长为10 ms(每帧24个时隙)，PACS系统的帧长为2.5 ms(
16、每帧8个时隙)。TDMA系统既可以采用频分双工(shun n)(FDD)方式，也可以采用时分双工(shun n)(TDD)方式。在FDD方式中，上行链路和下行链路的帧结构既可以相同，也可以不同。在TDD方式中，通常将在某频率上一帧中一半的时隙用于移动台发，另一半的时隙用于移动台接收；收发工作在相同频率上。第30页/共154页第三十一页，共154页。n n 在TDMA系统中，每帧中的时隙结构(或称为突发结构)的设计通常要考虑三个主要问题(wnt)：一是控制和信令信息的传输；二是信道多径的影响；三是系统的同步。第31页/共154页第三十二页，共154页。n n 为了解决上述问题，采取以下四方面的主
17、要措施：一是在每个时隙中，专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。二是为了便于接收端利用均衡器来克服多径引起的码间干扰，在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列。训练序列对接收端来说是确知的，接收端根据训练序列的解调结果，就可以(ky)估计出信道的冲击响应，根据该响应就可以(ky)预置均衡器的抽头系数，从而可消除码间干扰对整个时隙的影响。三是在上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔(即不传输任何信号)，即每个时隙中传输信号的时间要小于时隙长度。第32页/共154页第三十三页，共154页。n n 这样可以克服因移动台至基站距离的随机变化，而引起移动台发出的信号到达(dod)基站接收机时刻的随
18、机变化，从而保证不同移动台发出的信号，在基站处都能落在规定的时隙内，而不会出现相互重叠的现象。四是为了便于接收端的同步，在每个时隙中还要传输同步序列。同步序列和训练序列可以分开传输，也可以合二为一。两种典型的时隙结构如图 5-3 所示。第33页/共154页第三十四页，共154页。n n图 5-3 典型的 时 隙(sh x)结构第34页/共154页第三十五页，共154页。n n 码分多址(CDMA)n n 1.FH-CDMA n n 在FH-CDMA系统中，每个用户根据各自的伪随机(PN)序列，动态改变其已调信号的中心频率。各用户的中心频率可在给定(i dn)的系统带宽内随机改变，该系统带宽通常
19、要比各用户已调信号(如FM、FSK、BPSK等)的带宽宽得多。FH-CDMA类似于FDMA，但使用的频道是动态变化的。FH-CDMA中各用户使用的频率序列要求相互正交(或准正交)，即在一个PN序列周期对应的时间区间内，各用户使用的频率，在任一时刻都不相同(或相同的概率非常小)，如图 5-4(a)所示。第35页/共154页第三十六页，共154页。n n图 5-4 FH-CDMA和DS-CDMA示意图n n (a)FH-CDMA;(b)DS-CDMA 第36页/共154页第三十七页，共154页。n n 2.DS-CDMA n n 在DS-CDMA系统中，所有用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列
20、与PN序列相乘得到宽带信号。不同的用户(或信道(xn do)使用不同的PN序列。这些PN序列(或码字)相互正交，从而可像FDMA和TDMA系统中利用频率和时隙区分不同用户一样，利用PN序列(或码字)来区分不同的用户，如图 5-4(b)所示。第37页/共154页第三十八页，共154页。n n 图 5-5 DS-CDMA系统逻辑信道示意图n n(a)基站到移动(ydng)台的下行链路；(b)基站到移动(ydng)台的上行链路第38页/共154页第三十九页，共154页。n n 3.混合码分多址 n n 混合码分多址的形式有种(yu zhn)多样，如FDMA和DS-CDMA混合，TDMA与DS-CDM
21、A 混 合(TD/CDMA)，TDMA与 跳 频 混 合(TDMA/FH),FH-CDMA与DS-CDMA混合(DS/FH-CDMA)等等。第39页/共154页第四十页，共154页。n n 空分多址(SDMA)n n 空分多址是通过空间的分割来区别不同的用户。在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线(tinxin)，在不同的用户方向上形成不同的波束，如图 5-6 所示。第40页/共154页第四十一页，共154页。n n图 5-6 空分多址示意图 第41页/共154页第四十二页，共154页。n n随机多址n n 1.ALOHA协议和时隙ALOHA n n ALOHA协议是一种
22、最简单的数据分组传输协议。任何一个用户随时(sush)有数据分组要发送，就立刻接入信道进行发送。发送结束后，在相同的信道上或一个单独的反馈信道上等待应答。如果在一个给定的时间区间内，没有收到对方的认可应答，则重发刚发的数据分组。由于在同一信道上，多个用户独立随机地发送分组，就会出现多个分组发生碰撞的情况，碰撞的分组经过随机时延后重传。ALOHA协议的示意图如图 5-7(a)所示。第42页/共154页第四十三页，共154页。n n 从图中可以看出，要使当前分组传输成功，必须在当前分组到达时刻的前后各一个分组长度内没有其他用户的分组到达，即易损区间为2倍的分组长度。n n 对于随机多址协议而言，其
23、主要(zhyo)性能指标有两个：一是通过量(S)(指单位时间内平均成功传输的分组数)；二是每个分组的平均时延(D)。n n 假定分组的长度固定，信道传输速率恒定，到达信道的分组服从Poisson分布的情况，则ALOHA协议的最大通过量Smax=1/2e=0.1839。第43页/共154页第四十四页，共154页。n n 为了改进ALOHA的性能，将时间轴分成时隙，时隙大小大于等于一个分组的长度，所有用户都同步在时隙开始时刻进行发送。该协议就称为时隙ALOHA协议，如图 5-7(b)所示。时隙ALOHA与ALOHA协议相比，将易损区间从2倍的分组长度减少(jinsho)到一个时隙，从而提高了系统的
24、通过量。在到达分组服从Poisson分布的情况下，时隙ALOHA协议的最大通过量Smax=1/e=0.3679。第44页/共154页第四十五页，共154页。n n图图 5 5-7 7 ALOHAALOHA和和时时隙隙(sh(sh x)ALOHAx)ALOHA协协议议示示意图意图n n (a)(a)ALOHAALOHA协协议议；(b)(b)时时隙隙(sh(sh x)ALOHAx)ALOHA协议协议第45页/共154页第四十六页，共154页。n n 2.载 波 侦 听 多 址(CSMA)n n 在ALOHA协议中，各个节点的发射是相互独立的，即各节点的发送与否与信道状态(zhungti)无关。为了
25、提高信道的通过量，减少碰撞概率，在CSMA协议中，每个节点在发送前，首先要侦听信道是否有分组在传输。若信道空闲(没有检测到载波)，才可以发送；若信道忙，则按照设定的准则推迟发送。第46页/共154页第四十七页，共154页。n n 在CSMA协议中，影响系统的两个主要参数是检测时延和传播时延。检测时延是指接收机判断(pndun)信道空闲与否所需的时间。假定检测时延和传播时延之和为，如果某节点在t时刻开始发送一个分组，则在t+时刻以后所有节点都会检测到信道忙。因此只要在t,t+内没有其他用户发送，则该节点发送的分组将会成功传输，如图 5-8 所示。第47页/共154页第四十八页，共154页。n n
26、图 5-8 CSMA协议(xiy)示意图 第48页/共154页第四十九页，共154页。n n 3.预约随机多址 n n 预约随机多址通常基于时分复用，即将时间轴分为重复的帧，每一帧分为若干时隙。当某用户有分组要发送时，可采用ALOHA的方式在空闲时隙上进行预约。如果预约成功，它将无碰撞地占用每一帧所预约的时隙，直至所有分组传输(chun sh)完毕。用于预约的时隙可以是一帧中固定的时隙，也可以是不固定的。预约时隙的大小可与信息传输(chun sh)时隙相同，也可以将一个时隙再分为若干个小时隙，每个小时隙供一个用户发送预约分组。第49页/共154页第五十页，共154页。5.3 区域覆盖和信道区域
27、覆盖和信道(xn do)配置配置 n n 1.带状网 n n 带状网主要用于覆盖公路(gngl)、铁路、海岸等，如图 5-9 所示。基站天线若用全向辐射，覆盖区形状是圆形的(图 5-9(b)。带状网宜采用有向天线，使每个小区呈扁圆形(图 5-9(a)。第50页/共154页第五十一页，共154页。n n图 5-9 带状网第51页/共154页第五十二页，共154页。n n 带状网可进行(jnxng)频率再用。若以采用不同信道的两个小区组成一个区群(在一个区群内各小区使用不同的频率，不同的区群可使用相同的频率)，如图 5-9(a)所示，称为双频制。若以采用不同信道的三个小区组成一个区群，如图 5-9
28、(b)所示，称为三频制。从造价和频率资源的利用而言，当然双频制最好；但从抗同频道干扰而言，双频制最差，还应考虑多频制。第52页/共154页第五十三页，共154页。n n 设 n频制的带状网如图 5-10 所示。每一个小区的半径为r，相邻小区的交叠宽度为a,第n+1区与第1区为同频道小区。据此，可算出信号传输距离dS和同频道干扰传输距离dI之比。若认为传输损耗近似与传输距离的四次方成正比，则在最不利的情况下可得到相应的干扰信号比见表 5-4。由表可见，双频制最多只能获得(hud)19 dB 的同频干扰抑制比，这通常是不够的。第53页/共154页第五十四页，共154页。n n图 5-10 带状网的
29、同频道(pndo)干扰 第54页/共154页第五十五页，共154页。n n表 5-4 带状网的同频干扰(gnro)第55页/共154页第五十六页，共154页。n n 2.蜂窝网 n n 在平面区域内划分小区，通常组成蜂窝式的网络。在带状网中，小区呈线状排列，区群的组成和同频道小区距离的计算都比较方便；而在平面分布的蜂窝网中，这是一个比较复杂的问题。n n (1)小 区 的 形 状(xngzhun)。n n 全向天线辐射的覆盖区是个圆形。为了不留空隙地覆盖整个平面的服务区，一个个圆形辐射区之间一定含有很多的交叠。第56页/共154页第五十七页，共154页。n n 在考虑了交叠之后，实际上每个辐射
30、区的有效覆盖区是一个多边形。根据交叠情况不同，有效覆盖区可为正三角形、正方形或正六边形，小区形状如图 5-11 所示。可以证明，要用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面的区域，可取的形状只有这三种。那么这三种形状中哪一种最好呢?在辐射半径r相同的条件(tiojin)下，计算出三种形状小区的邻区距离、小区面积、交叠区宽度和交叠区面积如表 5-5所示。第57页/共154页第五十八页，共154页。n n图 5-11 小区(xio q)的形状 第58页/共154页第五十九页，共154页。n n表 5-5 三种形状(xngzhun)小区的比较 第59页/共154页第六十页，共154页。n n (2)区群
31、的组成。n n 相邻小区(xio q)显然不能用相同的信道。为了保证同信道小区(xio q)之间有足够的距离，附近的若干小区(xio q)都不能用相同的信道。这些不同信道的小区(xio q)组成一个区群，只有不同区群的小区(xio q)才能进行信道再用。第60页/共154页第六十一页，共154页。n n 区群的组成应满足两个条件：一是区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖；二是邻接之后的区群应保证(bozhng)各个相邻同信道小区之间的距离相等。满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的。可以证明，区群内的小区数应满足下式：n n N=i2+ij+j2 (5-13)n n 式中，i,
32、j为正整数。由此可算出N的可能取值见表 5-6，相应的区群形状如图 5-12 所示。第61页/共154页第六十二页，共154页。n n表 5-6 群区小区(xio q)数N的取值 第62页/共154页第六十三页，共154页。n n图 5 12 区群的组成(z chn)第63页/共154页第六十四页，共154页。n n (3)同频(信道)小区的距离。n n 区群内小区数不同的情况下，可用下面的方法来确定同频(信道)小区的位置和距离。如图5-13 所示，自某一小区A出发，先沿边的垂线方向跨j个小区，再向左(或向右)转60，再跨i个小区，这样(zhyng)就到达同信道小区A。在正六边形的六个方向上，
33、可以找到六个相邻同信道小区，所有A小区之间的距离都相等。第64页/共154页第六十五页，共154页。n n 设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r，则从图 5-13 可以(ky)算出同信道小区中心之间的距离为(5-14)第65页/共154页第六十六页，共154页。n n图 5 13 同信道(xn do)小区的确定第66页/共154页第六十七页，共154页。n n (4)中心激励与顶点激励。在每个小区中，基站可设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区，这就是所谓“中心激励”方式，如图 5-14(a)所示。也可以将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120扇形辐射的定向天
34、线，分别(fnbi)覆盖三个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由三副120扇形天线共同覆盖，这就是所谓“顶点激励”方式，如图 5-14(b)所示。第67页/共154页第六十八页，共154页。n n 图 5 14 两种激励的方式n n（a）中心(zhngxn)激励 （b）顶点激励第68页/共154页第六十九页，共154页。n n (5)小区的分裂。在整个服务区中，每个小区的大小(dxio)可以是相同的，这只能适应用户密度均匀的情况。事实上服务区内的用户密度是不均匀的，例如城市中心商业区的用户密度高，居民区和市郊区的用户密度低。为了适应这种情况，在用户密度高的市中心区可使小区的面积小一些，在用户密
35、度低的市郊区可使小区的面积大一些，如图 5-15 所示。第69页/共154页第七十页，共154页。n n图 5-15 用户(yngh)密度不等时的小区结构 第70页/共154页第七十一页，共154页。n n图 5-16 小区(xio q)分裂 第71页/共154页第七十二页，共154页。n n 信道(频率)配置n n 1.分区分组配置法 n n 分区分组配置法所遵循的原则是：尽量(jnling)减小占用的总频段，以提高频段的利用率；同一区群内不能使用相同的信道，以避免同频干扰；小区内采用无三阶互调的相容信道组，以避免互调干扰。现举例说明如下。n n 设给定的频段以等间隔划分为信道，按顺序分别标
36、明各信道的号码为1,2,3,。若每个区群有7个小区，每个小区需6个信道，按上述原则进行分配，可得到：第72页/共154页第七十三页，共154页。n n 第一组 1，5，14，20，34，36n n 第二组 2，9，13，18，21，31n n 第三组 3，8，19，25，33，40n n 第四组 4，12，16，22，37，39n n 第五组 6，10，27，30，32，41n n 第六组 7，11，24，26，29，35n n 第七组 15，17，23，28，38，42第73页/共154页第七十四页，共154页。n n 2.等频距配置法 n n 等频距配置法是按等频率间隔来配置信道的，只要频
37、距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰。这样的频率配置可能正好(zhngho)满足产生互调的频率关系，但正因为频距大，干扰易于被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器件，所以也就避免了互调的产生。第74页/共154页第七十五页，共154页。n n 等频距配置时可根据群内的小区数 N来确定同一(tngy)信道组内各信道之间的频率间隔，例如，第一组用(1，1+N,1+2N,1+3N,)，第二组用(2,2+N,2+2N,2+3N,)等。例如N=7，则信道的配置为：第75页/共154页第七十六页，共154页。n n 第一组 1，8，15，22，29，n n 第二组 2，9，16，23，30，n n
38、第三组 3，10，17，24，31，n n 第四组 4，11，18，25，32，n n 第五组 5，12，19，26，33，n n 第六组 6，13，20，27，34，n n 第七组 7，14，21，28，35，第76页/共154页第七十七页，共154页。n n 这样同一信道组内的信道最小频率间隔为7个信道间隔，若信道间隔为25 kHz，则其最小频率间隔可达175 kHz，这样，接收机的输入滤波器便可有效地抑制邻道干扰和互调干扰。n n 如果是定向天线进行顶点激励的小区制，每个基站应配置三组信道，向三个方向辐射。例如(lr)N=7，每个区群就需有21个信道组，整个区群内各基站信道组的分布如图5
39、-17所示。第77页/共154页第七十八页，共154页。n n图 5-17 三顶点激励的信道(xn do)配置 第78页/共154页第七十九页，共154页。5.4 网络结构网络结构 n n 基本(jbn)网络结构n n 移动通信的基本(jbn)网络结构如图 5-18 所示。基站通过传输链路和交换机相连，交换机再与固定的电信网络相连，这样就可形成移动用户基站交换机固定网络固定用户或移动用户基站交换机基站移动用户等不同情况的通信链路。第79页/共154页第八十页，共154页。n n图 5-18 基本(jbn)网络结构 第80页/共154页第八十一页，共154页。n n 交换机的组成和基本原理如图
40、5-19 所示。交换机通常由交换网络(或称接续网络)、接口和控制系统组成。交换网络的作用是在控制系统的控制下，将任一输入(shr)线与输出线接通。它可以看成有 M条入线和N条出线的网络，它有MN个交点，每个交点都可在控制系统的控制下连通和断开，如图 5-19(b)所示，接口单元把来自用户线或中继线的各种不同的输入(shr)信令和消息转成统一的机内信令，以便控制单元或交换网络进行处理或接续。控制系统主要负责话路的接续控制，另外还负责通信网络的运行、管理和维护功能。第81页/共154页第八十二页，共154页。n n 图 5-19 交换机的组成(z chn)和基本原理n n(a)交换机的组成(z c
41、hn)；(b)交换机的基本原理第82页/共154页第八十三页，共154页。n n 移动通信(tng xn)网络中使用的交换机通常称为移动交换中心(MSC)。它与常规交换机的不同之处是：MSC除了要完成常规交换机的所有功能外，它还负责移动性管理和无线资源管理(包括越区切换、漫游、用户位置登记管理等)。第83页/共154页第八十四页，共154页。n n 在蜂窝移动网络中，为便于网络组织，将一个移动通信网分为若干个服务区，每个服务区又分为若干个MSC区，每个MSC区又分为若干个位置区，每个位置区由若干个基站小区组成。一个移动通信网由多少个服务区或多少个MSC区组成，这取决于移动通信网所覆盖地域的用户
42、密度和地形地貌(dmo)等。多个服务区的网络结构如图 5-20 所示。每个MSC(包括移动电话端局和移动汇接局)要与本地的市话汇接局、本地长途电话交换中心相连。MSC之间需互连互通才可以构成一个功能完善的网络。第84页/共154页第八十五页，共154页。n n图 5-20 多服务区的网络结构 第85页/共154页第八十六页，共154页。n n数字蜂窝移动通信网的网络结构n n 在模拟蜂窝移动通信系统中，移动性管理和用户鉴权及认证都包括在MSC中。在数字移动通信系统中，将移动性管理、用户鉴权及认证从MSC中分离出来，设置原 籍 位 置(wi zhi)寄 存 器(HLR)和访问位置(wi zhi)
43、寄存器(VLR)来进行移动性管理，如图 1-16 所示。第86页/共154页第八十七页，共154页。n n 图中MSC为移动交换中心，它是无线电系统与公众电话交换网之间的接口设备，完成全部必须的信令功能以建立与移动台的往来呼叫。其主要责任是：n n 路由选择管理；n n 计费和费率管理；n n 业务量管理；n n 向归属位置寄存器(HLR)发送(f sn)有关业务量信息和计费信息。第87页/共154页第八十八页，共154页。n n HLR为归属位置寄存器，负责(fz)移动台数据库管理。其主要责任是：n n 对在HLR中登记的移动台(MS)的所有用户参数的管理、修改等；n n 计费管理；n n
44、VLR的更新。第88页/共154页第八十九页，共154页。n n VLR为访问位置寄存器，是动态数据库。其主要责任是：n n 移动台漫游号管理(gunl)；n n 临时移动台标识管理(gunl)；n n 访问的移动台用户管理(gunl)；n n HLR的更新；n n 管理(gunl)MSC区、位置区及基站区；n n 管理(gunl)无线信道(如信道分配表、动态信道分配管理(gunl)、信道阻塞状态)。第89页/共154页第九十页，共154页。n n 图 1-17 中各接口的主要功能是：n n (1)人机接口(Sm接口)。Sm是用户与移动网之间的接口，在移动设备中包括键盘(jinpn)、液晶显示
45、以及实现用户身份卡识别功能的部件。n n (2)移动台与基站之间的接口(Um接口)。Um是移动台与基站收发信机之间的无线接口，是移动通信网的主要接口。第90页/共154页第九十一页，共154页。n n (3)基站与移动交换中心之间的接口(A接口)。A接口是网络中的重要接口，因为它连接着系统的两个重要组成部分：基站和移动交换中心。此接口所传递的信息主要有：基站管理、呼叫处理与移动特性管理等。n n (4)基站控制器(BSC)与基站收发信(f xn)台(BTS)之间的接口(Abis接口)。基站系统(BSS)包括BSC与BTS两部分，它们之间的接口称为Abis接口。第91页/共154页第九十二页，共
46、154页。n n (5)移动交换(jiohun)中心(MSC)与访问位置寄存器(VLR)之间的接口(B接口)。n n (6)移动交换(jiohun)中心(MSC)与归属位置寄存器(HLR)之间的接口(C接口)。C接口用于传递管理与路由选择的信息。n n (7)归属位置寄存器(HLR)与访问位置寄存器(VLR)之间的接口(D接口)。n n (8)移动交换(jiohun)中心之间的接口(E接口)。E接口主要用于MSC之间交换(jiohun)有关越区切换的信息。第92页/共154页第九十三页，共154页。n n (9)移动交换中心(MSC)与设备标志寄存器(EIR)之间的接口(F接口)。F接口用于在
47、MSC与EIR之间交换有关移动设备管理的信息，例如国际(guj)移动设备识别码等。n n (10)访问位置寄存器VLR之间的接口(G接口)。当某个移动台使用临时移动台标识号(TMSI)在新的VLR中登记时，G接口用于在VLR之间交换有关信息。第93页/共154页第九十四页，共154页。5.5 信信 令令n n 接入信令(移动台至基站之间的信令)n n 在第1章图 1-18 中，我们可以看到：第三层包括三个模块：连接管理、移动管理和无线资源管理。它们产生的信令，经过数据链路层和物理层进行(jnxng)传输。根据空中接口标准的不同，物理信道中传输信令的方式有多种形式。第94页/共154页第九十五页
48、，共154页。n n 1.数字信令 n n 随着移动通信网容量的扩大以及微电子技术的发展，从需求和可能两方面都促进了数字信令的发展，有逐步取代模拟(mn)音频信令的趋势。特别在大容量的移动通信网中，目前已广泛使用了数字信令。数字信令传输速度快，组码数量大，电路便于集成化,可以促进设备小型化且降低成本。第95页/共154页第九十六页，共154页。n n 需要注意的是，在移动信道中传输数字信令，除需要窄带(zhi di)调制和同步之外，还必须解决可靠传输的问题。因为在信道中遇到干扰之后，数字信号会发生错码，必须采用各种差错控制技术，如检错和纠错等，才能保证可靠的传输。在传输数字信令时，为便于收端解
49、码，要求数字信令按一定的格式编排。信令格式是多种多样的，不同通信系统的信令格式也各不相同。常用的信令格式如图 5-21 所示，它包括前置码(P)、字同步(SW)、地址或数据(A或D)、纠错码(SP)等四部分。第96页/共154页第九十七页，共154页。n n图 5-21 典型(dinxng)的数字信令格式 第97页/共154页第九十八页，共154页。n n 前置码(P)：前置码提供(tgng)位同步信息，以确定每一码位的起始和终止时刻，以便接收端进行积分和判决。为便于提取位同步信息，前置码一般采用1010的交替码。接收端用锁相环路即可提取出位同步信息。n n 字同步码(SW)：字同步码用于确定
50、信息(报文)的开始位，相当于时分制多路通信中的帧同步，因此也称为帧同步。第98页/共154页第九十九页，共154页。n n 地址或数据码(A或D)：通常包括控制、选呼、拨号等信令，各种系统都有其独特的规定。n n 纠错码(SP)：有时还称作监督码。不同(b tn)的纠错编码有不同(b tn)的检错和纠错能力。第99页/共154页第一百页，共154页。n n 上述数字信令主要用于模拟移动通信系统。一个典型的用于TACS系统反向信道的信令格式如图 5-22 所示。图中由若干个字组成一条消息，每个字采用BCH(48，36，5)进行(jnxng)纠错编码，然后重复5次，以提高消息传输的可靠性。第100