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1、1移动通信技术(第4版)第1章移动通信概念2第1章 移动通信概念l内容 移动通信的基本概念、特点、工作方式、编号计划移动通信系统中的信号基本处理过程移动通信系统提供的业务3l重点移动通信的概念、特点移动通信系统中的信号的基本处理过程l难点移动通信系统中的信号的基本处理过程l目的和要求掌握移动通信概念、特点理解移动通信系统中的信号的基本处理过程41.1 移动通信的基本概念l移动通信概念l移动通信的特点l移动通信的发展概述l移动通信的工作方式5l个人通信(5W)whoever，whenever，wherever，whomever，whatever移动通信为其的实现提供了条件和可能性6l移动通信的概
2、念通信双方或至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式如：移动体（车辆、船舶、飞机）与固定点之间的通信、或活动的人与固定点、人与人及人与移动体之间的通信等可以双向或单向工作多种信息形式1.移动通信概念7l移动通信的类型按使用对象分按用途和区域分按经营方式分按信号性质分按无线频段工作方式分按网络形式分按多址方式分82.移动通信的特点l移动通信是有线、无线相结合的通信方式无线接入有线或无线传输计算机控制9l（1）电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落多径传播l条件：地形、地物（建筑物）多径衰落l传播的途径不同，到达接收点时的幅度和相位都不一样，移动台在行进途中接收信号的电平起伏不定 可能严重地影响通话
3、质量 要求：在移动通信系统设计时，必须具有一定的抗衰落能力和储备10l（2）强干扰条件下工作强干扰：噪声、干扰主要噪声l人为噪声-汽车点火噪声l要求选择抗干扰性强的调制方式（调频或调相）移动通信设备须有足够的抗人为噪声的能力及储备主要干扰l互调干扰l邻道干扰l同频干扰11互调干扰l由设备的非线性引起多信号同时进入非线性设备产生大量的互调产物进入接收机带宽，并有一定的幅度l要求：移动通信设备必须具有良好的选择性同频干扰l相同载频电台之间的干扰蜂窝系统、小区制：同频复用l要求：在组网时予以充分重视频率配置 12邻道干扰l相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰远近效应：离BS近的MS的强信号干扰邻道上
4、离BS远的MS的弱信号l要求：移动设备中使用自动功率控制电路（APC）13l（3）具有多普勒效应相对速度-相对频移要求：采用锁相技术（VCO）l（4）存在阴影（盲区）信号被吸收或反射要求：在网络规划设置基站时必须予以充分的考虑l（5）用户经常移动，与BS无固定联系要求：采用跟踪交换技术位置登记、越区切换、漫游143.移动通信的发展概述l移动通信的发展l我国移动通信通信系统的发展15（1）移动通信的发展l军用民用；低频高频；窄带宽带；单一业务多业务l1G2G3G4G 5G16（2）我国移动通信通信系统的发展l1989年：TACSl1994年：GSMl2001年：GPRS、IS-95CDMA模拟网
5、关闭l2008年：3G（WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA）l2013年：4G（TD-LTE、LTEFDD）l2019年：5G4.移动通信的工作方式l工作方式l双工方式1718（1）工作方式l单工轮流收、发（按-讲）同频单工、异频单工例：对讲机19l双工通信双方同时收发例：移动电话准双工-双工方式的一种特殊形式l接收机常开，发射机只在有信号需发射时才开l优点：移动台省电减少空中干扰电平20l半双工一方轮流收发(单工)，另一方同时收发(双工)双工侧采用天线共用器例：集群调度（2）双工方式lFDD、TDDl同时同频全双工21221.2 移动通信系统的组成l组成：MSC、BS、MS与其他
6、网络相连的中继线lMS、BS均有一套收发信机和天馈系统l无线小区：BS天线覆盖范围影响无线小区大小的因素l发射功率（传播衰耗）l基站天线高度（视距传播特性）l小区和扇区2G中“扇区”是物理概念，表示一根定向天线小瓣的覆盖范围；“小区”是逻辑概念，表示能够接入用户的最小的范围。在3G/4G/5G中“扇区”是由一组相同覆盖的射频天线组成的无线覆盖区域；“小区”是指能提供无线通信服务的某一区域，通常是一个扇区下的一个频点对应的覆盖区域。23241.3 移动通信中的编号计划lGSM与CDMA系统中的编号lGPRS中的编号lSAE/LTE中的编号251.3.1GSM与CDMA系统中的编号lGSM中的编号
7、lCDMA中的编号261.GSM中的编号l（1）MSISDN移动用户的ISDN号(13S，15S，18S)呼叫号码结构：CC+MDC+SN8613SH0H1H2H313S：网络接入号S S为为9-49-4移动用户；移动用户；0-20-2联通用户；联通用户；3 3电信用户电信用户H0H1H2H3：HLR号（确定用户归属，精确到地市）前三位国家统一分配；后一位各省自行分配27 H2H1 01234567891北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3广东河北河北河北山西山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁5福建江苏江苏山
8、东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西8四川四川四川四川湖南贵州湖北云南云南西藏9四川陕西广东甘肃甘肃宁夏安徽青海辽宁新疆以“1390”为例：28l（2）IMSI国际移动用户识别号15位长，需保密作用：在国际上惟一识别一个移动用户结构：MCC+MNC+MSIN460与NDC+SN对应29l（3）TMSI临时移动用户识别码作用：为对IMSI保密，IMSI仅在空中传送一次，即用由VLR临时分配的TMSI代替TMSI仅在本地有效，由VLR分配可随时改变30l（4）MSRN移动用户漫游号码作用：为漫游的移动用户选路MSRN仅在本地
9、有效，由VLR分配临时，在漫游用户有呼叫时分配31l（5）IMEI国际移动设备识别码15位长，在出厂时设置作用：在国际上惟一识别一个移动设备结构：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)可识别生产厂家、产地*#06#读取32l（6）区域和设备识别位置区识别号LAIl作用：在网中的位置区识别l结构：MCC+MNC+LAC46000(移动)位置区号码全球小区识别码GCIl作用：在全球范围内小区识别l结构：LAI+CI小区识别号33基站识别码BSICl作用：相邻国家、地区、运营商的相邻BTS的识别l结构：NCC+BCC网络色码基站色码MSC/VLR号、HLR号：NO.7中使用HON号：l
10、由目标MSC临时分配给移动用户的一个号码lMSRN的一部分，在切换通话中使用342.CDMA中的编号l与GSM中的编号基本一致移动用户号码薄号码MDN移动用户识别号MIN/IMSI设备电子序列号ESN/MEID临时本地用户号TLDN系统标识SID/NIDMSC标识MSCID发送者识别码SIN351.3.2 GPRS中的编号l与GSM相同的编号：MSISDN、IMSI、IMEI、TMSI、LAI、CGI、l新编号路由寻址区标识RAI分组临时移动用户标识符P-TMSIPDP地址网络层服务接入点标识NSAPI临时逻辑链路标识TLLI隧道标识符TIDGSN地址和GSN号码36l（1）路由寻址区标识RA
11、I路由寻址区RA：一些小区的集合，比LA小LARAcell用于选路、接续结构：RAI=LAI+RACl（2）分组临时移动用户标识符P-TMSI类似于TMSI区分：TMSI：00、01、10P-TMSI：1137l（3）PDP地址用户网络层地址，用于在网络层识别用户可以有一个或多个PDP地址的分配l临时或永久分配l可以是IPV4、IPV6或X.121地址l传输时用PDP分组数据协议lPDP地址的激活、失效对应PDP报文激活、修改和清除38l（4）网络层服务接入点标识NSAPI和临时逻辑链路标识TLLINSAPIl用于在一个路由区内标识MS和SGSN间的逻辑链路-端点l形式：标识PDP报文（和MS
12、相关）TLLIl用于标识MS和SGSN间的逻辑链路-链路l形式：定义一个RA内，MS和SGSN间的对应关系即：只对MS和SGSN有效39l（5）隧道标识符TID隧道技术：将不同的地点的两个同类型网络相连，节点对信息内容不作任何处理用于在SGSN与GGSN间标识PDP报文结构：IMSI和NSAPI的组合-唯一标识匿名接入时为AA-TID由TLLI和NSAPI组成，结构与TID相同40l（6）GSN地址与GSN号码GSN地址l每个GSN(包括SGSN、GGSN)一个lIP地址，用于骨干网间通信lIPV4或IPV6型l内部地址：GGSN分配形成专用内网，公众互联网不能接入GSN号码l与GSM设备通信
13、的需要lNo.7信令系统中的号码411.3.3 SAE/LTE中的编号lSAE/LTE的编号计划仍包括MSISDN、IMSI、MSRN、HOT（HON）等号码，由于HSS/HLR与3G/2G网络的NO.7互通时使用外，其他场景均使用IP协议，因此与NO.7有关的信令点逐渐消失。42l（1）EPC承载标识EBI唯一标识UE接入E-UTRAN的一个EPC承载由MME负责分配l（2）隧道端点标识符TEID基于GTP通信的两个节点使用GTP隧道时，每个GTP隧道在一个节点的标识同时使用IP地址、UDP端口和TEIDl（3）全球唯一MME标识GUMMEI由“MCC+MNC+MMEI”组成43l（4）全球
14、唯一临时标识GUTI在网络中对用户作唯一标识，提供UE标识符的保密性由MME分配给UEl（5）SAE临时移动用户标识S-TMSIEPC寻呼时使用S-TMSI对IMSI保密由“MMEC+M-TMSI”组成l（6）接入点编号APN用于选择P-GW/GGSN由APN网络标识APN-NI（必选）和APN运营商标识APN-OI（可选）组成44l（7）跟踪区标识符TAI用于标识跟踪区域，表示用户的位置信息，进行移动性管理跟踪区列表TAList由一组TA组成TAList可以在附着、TAU或GUTI重分配过程中，由MME分配给UEl（8）IMS中的地址和相关标识SIP统一资源标识SIPURIIP多媒体私有标识
15、IMPIl用于用户接入IMS网络的注册、鉴权、认证和计费，私有用户标识不用于呼叫的寻址和路由网络接入标识NAI和IP多媒体公有标识IMPUl用于请求与其他用户通信时用的身份，可以被公布，公共用户标识用于SIP消息的路由45l（9）网元地址和标识网络节点标识l用于处理SIP路由的网络节点公共服务标识PSIl标识AS所拥有的服务，在AS中创建，标识的格式为SIPURI或TELURI。46l（10）VoLTE中的标识关联的MSISDN号C-MSISDNl用于ATCF匹配用户当前待切换的会话SRVCC会话转移号码STN-SRl用于SRVCC互联功能寻址ATCF接入切换会话更新标识ATU-STIl用于A
16、TCF寻址SCCAS。47481.4 移动通信中信号的基本处理过程l数字移动通信系统中，需把模拟信号转换成适合在空中无线信道中传输的数字信号l数字语音信号处理移动通信系统模型GSM系统中的数字信号处理过程CDMA系统中的数字信号处理过程1.4.1 移动通信系统模型l各移动制式通信模型49（1）信源编码：把要传递的信息（语音、图象）变成数字信号，该功能在终端和业务提供商（ISP）处实现；（2）信道编码：提高信号的抗干扰能力，通过一些算法在信源数据里增加一些冗余码、校验码；（3）加扰：在同频组网的情况下，需要采用扰码来区分小区；（4）调制：把基频（基带）信号送到射频信道的技术，是无线接口宽带化的首
17、选技术；（5）发射和接收：在天线上收发射频信号。50511.信源编码l语音编码l作用：使信号适合在信道中传输不同的数字移动通信系统采用不同的话音编码方式如：GSM：RPE-LTPIS-95CDMA：QCELPNR：AMRl类型波形编码：低速信号质量差（如PCM）参量编码：可低速，质量中等（模拟信号发生过程）混合编码：低速，且质量较好兼有波形编码和参量编码的优点522.信道编码l作用：纠错（前向纠错FEC）l误码类型随机性误码：单个码元错误，随机发生主要由噪声引起突发性误码：连续数个码元错误，群误码主要由衰落或阴影造成l原理：发端：信息发送前增加冗余码元收端：根据冗余码元及信道模型检出或纠正误码
18、53l方法卷积码（特殊的分组码）Turbo码GSM中的信道编码与解码电路 543.交织l作用：把可能存在的连续差错比特分散，以便于信道解码时纠错。纠正突发差错l原理：分散连续比特55l方法：横向写入交织矩阵，然后纵向读出GSM中20ms编码话音交织（一次交织）4.加扰l扰码用于区分不同小区，相邻小区需要分配不同的扰码l扰码不但要关注码间互相关特性，还要考虑码本身的自相关特性56575.调制l作用：将数字信号调制成模拟信号在模拟无线信道中传输，以提高抗干扰、抗衰落能力l数字调制方式：ASK、FSK、PSK(DPSK)lGSM系统采用GMSK调制（特殊的FSK）；IS-95CDMA中采用了QPSK
19、；TD-SCDMA采用QPSK、16QAM技术；LTE采用QPSK/16QAM/64QAM技术；5GNR采用QPSK/16QAM/64QAM/256QAM技术586.变频l调制后的信号进入射频电路进行信号处理，首先上变频到发射频率l在接收端，接收下来的高频信号也须下变频（混频）到中频才能实现解调。597.均衡l作用：产生信道模型，供信道解码中检错、纠错l原因：多径衰落码间干扰误码码间干扰示意图 多径时延引起的误码率 60l原理：输出端已知正确的发射序列，与收到的序列比较得到信道传输模型可根据收到序列推测出正确的发送序列（有限误码个数）611.4.2 GSM系统中的信号处理过程l1.发射信号处理
20、MS中，话筒接收下来的信号，需先进行模/数转换，根据抽样定理转换成速率为8KHz的13bit的均匀量化数字信号，再按20ms分段，每20ms段160个采样。分段后按有声段和无声段对信号进行分开处理62l2.接收信号处理自天线接收下来的微弱信号先经高频放大后，在混频电路中下变频为中频信号，中频放大后用与发送端调制方式相同的方法将模拟信号恢复成数字基带信号，再送入数字信号处理部分进行接收数字信号处理，包括均衡、解密、去交织、信道解码、话音解码和数/模转换等631.4.3 CDMA系统中信号处理过程lIS-95CDMA系统中，前向业务信道在完成与GSM系统相同的模数变换、分段后，按图1-17所示完成
21、语音信号处理，再通过合路器、双工器送往天线发射。l相比GSM系统增加了如“帧质量指示、加尾比特、码元重复”等处理过程。l为了提供码分多址技术的用户、信道、基站识别，增加了用户地址调制（扰码）、信道地址调制和基站地址调制（扩频），在地址调制时均采用相应的地址码与信息相乘的方法实现。l为适应系统的功率控制技术的应用，还增加了功率控制比特复用过程。641.4.3 CDMA系统中信号处理过程lIS-95CDMA相比GSM系统增加处理过程为了提高系统的抗干扰能力，了如“帧质量指示、加尾比特、码元重复”等处理过程为了提供码分多址技术的用户、信道、基站识别，增加了用户地址调制（扰码）、信道地址调制和基站地址
22、调制（扩频），在地址调制时均采用相应的地址码与信息相乘的方法实现为适应系统的功率控制技术的应用，还增加了功率控制比特复用过程。1.4.4 5G中信号处理过程l5G中信号处理流程和LTE保持一致，但在编码、调制和资源映射等具体过程存在差别65661.5 移动通信系统的业务l类型按信息类型分l话音业务l数据业务按业务的提供方式分l基本业务l补充业务l增值业务不同的运营商所提供的业务分类会有所区别671.基本业务l电话业务l紧急呼叫业务l短消息业务l语音信箱业务l传真和数据通信业务l682.补充业务l不单独向用户提供，须与基本业务一起提供，同一补充业务可应用到若干个基本业务l用户操作归属局申请激活、
23、删除、查询l类型号码识别类呼叫提供类（遇忙、无应答、无条件、不可及呼叫转移）呼叫限制类（呼入、呼出）呼叫完成类（等待、保持、至忙用户呼叫完成）多方通信（三方、会议电话）集团用户（VPN）计费类693.增值业务l手机银行l手机证券l手机邮箱l推送l家庭监控l70小结l移动通信系统中，由于用户能在移动中进行通信，具有与有线通信不同的特点，需一定措施以解决所存在问题l移动通信系统中的编号计划直接影响到系统的性能和容量，非常重要。GSM和CDMA系统中使用的编号基本相同。GPRS中由于采用分组交换和IP传输技术而采用了新的编号，SAE/LTE也作了适应IP协议的编号的调整71l移动通信系统中数字语音信
24、号处理时，发射端要经过A/D转换、语音编码、信道编码、交织编码、加密、信号格式形成、调制、上变频、功率放大；在接收端，信号收天线接收下来后，必须经过低噪声放大、混频、解调、均衡、解密、去交织、信道解码、语音解码、D/A转换才能回复出原始的语音信号。而在CDMA系统发射端还需实现用户地址调制（扰码）、信道地址调制、基站地址调制（扩频）等处理过程。5G中信号处理流程和LTE保持一致。l移动通信系统可提供的业务包括基本业务、补充业务和增值业务三大类72移动通信技术(第4版)第2章移动通信主要技术73第2章 移动通信主要技术l无线区域覆盖结构l频率利用l移动通信中的控制与交换l路由及接续l移动通信系统
25、中的安全措施l移动网络的抗衰落、抗干扰技术74l重点移动通信中的跟踪交换技术、选路与接续过程、抗衰落抗干扰技术l难点移动通信中的组网技术、安全技术、抗衰落抗干扰技术l目的和要求了解移动通信系统的组网制式、无线区群结构、信道选择方法理解多信道共用、频率复用概念掌握移动通信中的跟踪交换技术技术理解移动通信中的选路与接续过程了解移动通信中的安全技术掌握移动通信系统中常用的抗衰落抗干扰技术752.1无线区域覆盖结构l区域覆盖结构l组网制式l正六边形无线区群结构l移动通信网络结构和信道76区域覆盖结构l根据其接续、覆盖方式分成多重结构无线小区基站区位置区MSC区PLMN区GSM服务区77l小区：一个基站
26、或基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区域。l基站区域：一个基站的所有小区所覆盖的区域。l位置区：MS可任意移动不需要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区组成。lMSC区：一个MSC所管辖的所有小区共同覆盖的区域。一个MSC可由一个或若干个位置区组成。lPLMN服务区：若干个MSC区组成。l系统服务区：MS可获得服务的区域，无须知道MS实际位置而可马上通信的区域。可由若干个同标准公用移动电话网组成。782.1.1 组网制式l按服务区覆盖方式可分为大区制小区制l大区制l小区制l小区形状的选择791.大区制l概念整个服务区内只设一个基站，负责区内联络与控制R为分集接收台80l要求为增大服务区
27、：天线架设要高；发射功率要大解决上行信号弱的问题：采用分集接收台l优点：设备简单，技术上易实现缺点：频谱利用率低，用户容量小（所有MS采用不同频率）l适用：小城市或业务量不大的城市812.小区制l概念整个服务区划分为若干个小区，每个小区设一个基站，负责本小区的联络与控制，并在MSC的统一控制下，实现小区间转接与其他网络的联系适用：大容量移动通信系统82l优点服务区域缩小，同频复用距离减小，提高了频率利用率区域内用户数可灵活确定，小区的大小也可根据用户数灵活确定小区中用户数增大到一定程度，可实现“小区分裂”MS和BS发射功率减小，减小了相互间的干扰l缺点切换概率增加控制交换复杂建网成本提高小区数
28、增加，BS数增加833.小区形状的选择l服务区形状：线状、面状（无缝覆盖）l相同地形地物、全向天线圆形小区l规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内接正多边形代替圆(正三角形、正方形、正六边形)84三种圆内接正多边形的比较小区形状小区形状正三角形正三角形正方形正方形正六边形正六边形比较比较相邻小区的中心距离r大：BS间干扰小单位小区面积大：所需小区数少交叠区域距离r小：便于跟踪交换交叠区域面积小：同频干扰小最少频率个数643少：频率利用率高正六边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构852.1.2 正六边形无线区群结构l无线区群的构成l激励方式861.无线区群的构成l无线区群（频率分配）从覆盖角
29、度：无线小区无线区群服务区由若干个无线小区构成，区群内使用不同频率，不同的区群可使用相同的频率87l构成条件能彼此邻接，同频小区中心间隔距离相等N=a2+ab+b2(a、b均为正整数或0，但不能同时为0，或一个为0一个为1)例：a=1,b=1N=3a=2,b=0N=4a=2,b=1N=7a=3,b=1N=988图2-5 各种单位无线区群的图形89l同频小区中心间隔距离距离同频复用保护距离D不产生同频干扰的最小距离同频复用时不产生同频干扰的条件dgD90思考：如何选择无线区群的小区数N？（1）N=a2+ab+b2（2）（3）在满足上述两个条件的情况下，选N最小，频率利用率最高。91（2）激励方式
30、l类型中心激励-全向天线顶点激励-定向天线l三叶草形l120扇形l60扇形92定向天线的方向性提供了一定的隔离度，允许以较小的同频复用距离工作单位无线区群的N数减小；全向天线改定向天线可减小同频干扰93l无线区大小的确定（根据用户数灵活确定）设服务区容量密度均匀无线区大小相同，每个无线区分配的信道数相同实际容量密度不同市区用户密度高无线区小些，分配的信道数多些；郊区用户密度低无线区大些，分配的信道数少些94容量密度不等时区域划分95l小区分裂：一分三、一分四96l无线区域的划分依据（综合考虑）地形地物情况容量密度通信容量有效利用频谱972.1.3 移动通信网络结构和信道l无线区域覆盖结构l网络
31、结构l信道981.无线区域覆盖结构l从频率配置、覆盖角度：无线小区无线区群服务区l从控制角度：无线小区基站小区位置区MSC区PLMN服务区GSM业务区l目前主要网络结构：三级集中交换式网络结构（MSC、BS、MS）992.网络结构l移动本地网的网络结构l移动通信网络和其他网络互联的原则l移动通信话路网与NO.7信令网的关系100l小规模、中规模、大规模本地网l本地网含义：具有相同长途区号网络结构中设备间连接关系Pl移动侧：TMSC1、TMSC2-一、二级汇接中心TMm、Tm-本地汇接局GWm-移动网关PSTN侧：GWp-固网网关lHLR：一般设一个，可增设MSC：可一个或多个lGMSC、TMS
32、C可兼作MSC，与路由方式相关lGWm和GMSC（1）移动本地网的网络结构101l与其他网络的互连PSTN、PSPDN、CHINANETl原则：与其他网络之间应设接口局，接口局的数量应尽量少，可独立设置，也可兼设 (GWp、GWm)为澄清网络结构，与其他网络间应逐步采用来去话汇接方式，接口局作为网间结算的计费点对来去话进行计费（2）移动通信网络和其他网络互联的原则102l与NO.7的关系一般：TMSC1设HSTPTMSC2设LSTPMSC设SPGSM与NO.7的互联（3）移动通信话路网与NO.7信令网的关系1033.信道l传输信息的通道（双向）有线信道、无线信道（根据媒介不同分）l无线信道：M
33、S与BS间的一条双向传输通道FDD方式时双向使用分开的两个无线频率上行：MSBS下行：BSMSl双工间隔：上下行频率的差值l信道的含义模拟系统：信道=频道（波道）-FDMA数字GSM：信道=时隙-TDMACDMA：信道=地址码-CDMA1042.2 频率利用l频率资源l频谱管理l同频复用l多信道共用l多址技术l信道自动选择方式105频率资源l特殊资源不会用尽、不能储存不用与使用不当都是浪费l具有时间、空间、频率三维特性同一时间、同一地点不能重复使用不同时间或不同地点可重复使用l同频复用lTDMA（不同时间的频率重复使用）1062.2.1 频谱管理l1.频谱管理管理机构l国际：ITUl国内：无线
34、电管理委员会日常管理工作：审核频率使用的合法性；检查有害干扰；检查设备与系统的技术条件；考核操作人员的技术条件，登记业务种类，电台使用日期等。107频率分配的基本原则l频道间隔要求l公共边界的频率协调原则l多频道共用、频率复用原则l共同遵守一些主要规则：双工间隔、频率分配、辐射功率、有效天线高度等108影响频谱利用率的因素：l网路结构、频道带宽、用户密度、每用户话务量、呼损率、共用频道数等频谱利用率的定量评价：l在相同传输质量和相同呼损（阻塞）率前提下的频率利用率：Erl/(单位带宽3KHz.km2)或Erl/(Hz.m2)1092.我国移动通信频谱使用频率（频率（MHz）用途用途频率（频率（
35、MHz）用途用途825840（上行）870885（下行）CDMA（2G、3G）FDD19201935（上行）21102125（下行）CDMA2000（3G）FDD885915（上行）930960（下行）EGSM900（2G）FDD19401955（上行）21302145（下行）WCDMA(3G)FDD17101785（上行）18051880（下行）GSM（DCS1800）（2G）FDD1880192020102025TD-SCDMA（3G）TDD110我国4G的TDLTE主要使用23002400MHz、25002690MHz频段l中国移动使用18801900MHz（原TD-SCDMA频段）、2
36、3202370MHz、25752635MHz；l中国联通使用23002320MHz、25552575MHz；l中国电信使用23702390MHz、26352655MHz。l5G最大带宽将会达到1GHz，考虑到目前频率占用情况，5G将不得不使用高频进行通信l5G目标频谱：Sub3G，C-band到毫米波FR1对应频率范围为450MHz6000MHz；FR2对应频率范围为2425052600MHz1111123.载波干扰保护比l同频干扰保护比C/I同频复用保护距离调整l邻道干扰保护比C/AAPCl载波偏离400KHz时的干扰保护比锁相环稳定载频l保护频带系统内：FDD双工间系统间不同系统间1132
37、.2.2 同频复用l解决频率拥挤的方法开发新频段（频段有限）有效利用频率，提高频率利用率l同频复用l多信道共用114l同频复用同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域（相当于频率资源再生）即：小区制中间隔一定距离重复使用相同频率蜂窝移动通信网络由若干个无线小区构成，区群内使用不同频率，不同的区群可使用相同的频率假设每个群N个小区，则需N组频率同频复用须考虑同频干扰问题115l同频复用方式：43、33、26、13方式43方式指4个基站组成一个无线区群，每个基站3个扇区即至少需12个载频构成一个区群覆盖的频道组因此，43方式也可表示为4/12方式复用越紧密，频率利用率越高但需考虑同频干扰问
38、题选择复用方式需考虑网络具体情况116l频率紧密复用需注意的问题跳频方式、功控、DTX等抗干扰措施跳频点数频率加载率网络优化1172.2.3 多信道共用l多信道共用的概念l话务理论l每频道容纳的用户数的估算1181.多信道共用的概念l占用信道方式独立信道方式多信道方式l多信道共用：多个用户共同享用多个信道1192.话务理论l（1）呼叫话务量A度量通话业务量或繁忙程度单位时间内呼叫次数与每次呼叫平均占时的乘积A=Ct(Erl)1Erl：一个信道被连续占用1小时的话务量一个信道的最大话务量多个信道或中继线上的话务量可能大于1Erl120类型l完成话务量A0l损失话务量AL(AL=A-A0)呼损：多
39、信道共用时，由于用户数大于信道数，多个用户同时需要通话时可能由于信道数不够而使一部分用户不能通话，导致呼叫失败l损失话务量：呼叫失败损失的话务量121l（2）呼损率B多信道共用时呼叫失败的概率B=(AL/A)100%=(CL/C)100%A、B在需求上是一对矛盾服务质量、用户需要B减小需减小流入话务量需减小用户数122呼损率的计算l爱尔兰公式条件：呼叫的随机性、同时间概率l爱尔兰呼损表：A、B、n的关系n：共用信道数123A B n 1%2%3%5%7%10%20%40.8691.0921.2591.5251.7482.0452.94551.3611.6571.8752.2182.5042.8
40、814.01061.9092.2762.5432.9603.3053.7585.10972.5012.9353.2503.7384.1394.6666.23083.1283.6273.9874.5434.9995.5977.369l93.7834.3454.7485.3705.8796.5468.522104.4615.0845.5296.2166.7767.5119.685124l（3）繁忙小时集中率K忙时：一天中最繁忙的一小时非忙时：K=忙时话务量/全日话务量125l（4）每用户忙时话务量A用户A用户=CTK/3600(Erl/用户)C：每天平均呼叫的次数T(秒)：每次呼叫平均占用信道时间
41、CK：可视为忙时呼叫次数专用系统：0.06Erl/用户公用系统：0.01Erl/用户126l每信道容纳的用户数：A/n表示一定呼损条件下，每信道平均话务量n个信道容纳的总用户数：mn=A/A用户3.每信道容纳的用户数1272.2.4 多址技术l多路复用发端：用专门的合路设备将多用户信号合在一条路径上传输收端：用分路设备将各用户的信号分开适用于有线传输提高中继线路的利用率128l多址技术发端：给用户信息赋予不同的特征，然后向空中发射，自然合路收端：根据不同的特征，从空中提取自己的信号适用于无线传输提高频率利用率类型（不同特征）lFDMA（频率）lTDMA（时间）lCDMA（编码）lSDMA（空间
42、方向）1291301.FDMAl概念：以频率区分不同的用户信号每个用户占用一个频道传输信息区别于FDD（频分双工）FDM（频分复用）l原理：发端：每个用户的信息调制到不同载频上传输收端：接收解调获取自己的信息131l特点：频率利用率低，系统容量有限每个频道一对频率，只可送一路话音信息连续传输。FDMA不需要复杂的成帧、同步和突发脉冲序列的传输，MS设备相对简单。技术成熟，易实现，但系统中多个频率信号易相互干扰，且保密性差BS的共用设备成本高且数量大每个信道需要一套收发信机越区切换时，只能在话音信道中传输数字指令，要抹掉一部分话音而传输突发脉冲序列l独立应用于模拟系统1322.TDMAl概念：以
43、传输时间区分不同的用户信号每个用户占用一个频道的不同时间段传输信息区别于TDD（时分双工）TDM（时分复用）l原理：发端：每个用户的信息调制到一个载频上在规定的时间段传输收端：在规定的时间段接收解调获取自己的信息133l同步位同步(比特同步)帧同步系统定时l定时提前量TA为避免与下一时隙的信息重叠，根据估算的传播时延确定发射的提前时间。与突发中的保护间隔有相同功能TA根据MS与BTS间距离而定，在MS与BTS间不断传送134l特点少量发射机可避免多发射机同时工作而产生互调干扰，抗干扰能力强，保密性好不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配简单而经济。对时隙动态分配，有利于提高容量，系统容量较FD
44、MA大空闲时隙可用来检测信号强度或控制信息，有利于加强网络的控制功能和保证MS的越区切换需要严格定时与同步，以免信号重叠或混淆因为信道时延不固定可提高频谱利用率，减少BS工作频道数，从而降低BS造价，方便非话业务的传输lGSM中采用FDMA/TDMA方式1353.CDMAl概念：以不同编码特征区分不同的用户信号每个用户、信息、基站用不同的编码调制（地址调制）136（1）CDMA系统原理l发端：不同用户信息用不同的地址码调制后传输收端：用与发送端相同的地址码解调获取自己的信息137l频率利用率高使用相同频率，占用相同带宽，同时收发信号l容量大容量：CDMATDMAFDMACDMA约是TDMA的4
45、6倍约是FDMA的20倍（2）CDMA特点138l软容量特性高负荷时，适当降低通信质量提高系统容量；小区呼吸：高负荷小区可适当降低导频信号强度，使周边用户切换到相邻低负荷小区l软切换特性MS在切换时先不中断与原基站的连接，在与目标基站建立可靠通信后，再中断与原基站的通信一个MS可有多个BTS同时提供通信连接139l上下行功率控制GSM中利用APC对MS进行功率控制（上行）CDMA可对MS进行上行信号功率控制，也可对BTS进行下行信号功率控制l抗干扰、抗衰落、保密性好地址码调制（地址码的正交性）扩频技术的应用140（3）码同步lCDMA中特有收端地址解调时须用与发端完全相同的地址码l作用：实现本
46、地地址码与接收信号地址码的同步频率上相同，相位上一致141l原理两个阶段l捕获阶段：搜索发端信号，把发来的PN与本地PN在相位上纳入可保持同步的范围l跟踪阶段：PN的频率或相位有较小偏移时，系统都能自动调整，保持精确同步当收发端PN失步时，需重新捕获和跟踪142l实现过程：载频捕获伪码捕获伪码跟踪载频跟踪伪码捕获以载频捕获为前提：若载频偏差较大，则会导致解扩后输出辐度过小，无法判断收发PN的偏差；载频跟踪建立在伪码跟踪基础上：若PN码不同步，解扩后输出载噪比太低，导致锁相环无法锁定1434.SDMAl定向天线多波束天线l概念：以不同空间方向性区分不同的用户信号每个用户占用不同的空间波束l原理：
47、（波束赋形）根据来波方向角估算确定定向发射方向自适应阵列天线144l类型多波束天线自适应阵列天线l应用TDD方式易实现（上下行空间传播特性接近）FDD方式较难（上下行空间传播特性差异大）一般不单独使用例：TD-SCDMA5.多址技术的应用l在1G模拟蜂窝系统中：FDMAl2G的GSM：FDMA、TDMAl3G：CDMA、TDMA、FDMATD-SCDMA还使用了SDMAl4G：下行：OFDMA上行：SC-FDMAl5G：F-OFDM、SCMA1451462.2.5信道自动选择方式l专用呼叫信道方式专用呼叫信道l指定的专门用于呼叫的信道l作用：处理呼叫；指定话音信道优点：呼叫处理时间短适用大容量
48、系统缺点：若在小容量系统中使用信道利用率低适用大容量系统147l循环定位方式l循环不定位方式l循环分散定位方式1482.3移动通信中的控制与交换l移动交换系统的特殊要求l移动通信中主要的控制交换技术lIP多媒体子系统IMS1492.3.1 移动交换系统的特殊要求l设备：数字程控交换机（特殊要求）l程控交换软交换电路交换分组交换150l对移动交换机的特殊要求用户数据存储：鉴权、位置信息、漫游用户位置登记：有效寻呼和接入寻呼用户的信令系统识别及处理：有效寻呼和接入越区切换：通话不中断过荷控制：用户流动性、通信质量保证远距离档案存取：漫游、位置登记、鉴权、寻址路由控制：选路、切换2.3.2移动通信中
49、主要的控制交换技术l位置登记l越区切换l漫游1511521.位置登记（位置更新）l概念：MS向BS发送报文表明自己所处位置的过程归属用户位置寄存器HLR、访问用户位置寄存器VLR中存储l位置区家区(归属区)-HLR被访区-VLR153l类型强制登记-开机或进入新的位置区周期性登记-表明MS仍处于工作状态l一齐呼叫概念：在有某MS的呼叫时，根据位置信息表明被呼用户在某个位置区，但不知其所处的具体小区时，则位置区内所有基站一齐发出被呼移动台识别码MS在收到被呼信息后自动应答，其他由应答小区提供接续服务l延迟拨发：MS主叫时先拨号再按发射键发射1542.越区切换l概念通常：通话过程中，MS由一个小区
50、进入另一个小区时，为保持通话不断，进行的频道转换空闲状态下的切换（控制信道）l类型根据控制区域划分l同一BSC下小区间的切换l同一MSC，不同BSC下小区间的切换l不同MSC小区间的切换155根据切换实现过程分l硬切换：在切换时先中断与原基站的通信，再建立与新基站的通信l软切换：在切换时先不中断与原基站的通信，与目标基站取得可靠通信后再中断与原基站的通信l接力切换：在切换过程中首先将上行链路转移到目标小区，而下行链路仍与原小区保持通信，经短暂时间的分别收发过程后，再将下行链路转移到目标小区156l硬切换信号有短时中断（GSM中要求B（100倍以上）占用频带宽度W；原始信号带宽B扩频系统的频带宽