中级培训第一模块之一：无线网络基础知识

A
相位变化因材料而异
去偏极
衍射
锲型模型 刀刃模型 多刀刃模型
A - 5..30 dB
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常用单位辨析
日常表征功率常用w、mw等单位，但是在实际工作当中不方便，于是引 入了dBm，dB，dBi，dBd等单位
定义：发射功率P为1mw时，折算为dBm后为0dBm 公式为：10*log（P/1mw） 1w=30dBm 5w=37dBm 2w=33dBm 10w=40dBm
0
-10
-20
-30 012
920 MHz v = 20 km/h
34
5m
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power +20 dB
mean value
- 20 dB
信号衰落
瑞利衰落 正态衰落
2 sec
4 sec
6 sec time
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电波传播
自由空间信号传播
• 信令信道 : 51 个帧序列 • 物理信道 : 26 个帧序列
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Downlink CCCH
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TCH
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常用的信道配置
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COMBINED 信道组合
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传播预测模型
1,Okumura- Hata（奥村模型）
经验公式 适用于大范围的传播预测（5-20Km） 一般不用于小范围传播预测（ < 1km）
2,Walfish- Ikegami Model
适用于小范围传播预测（ < 1km）
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Walfish- Ikegami模型
适用于市区复杂情况下微蜂窝传播预测 假设市区建筑规则分布 总的信号传播损耗包括3大部分：
直线传播损耗 LLOS 屋顶到街道信号损耗 LRTS 手机周为环境损耗 LMS
d
h w b
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GSM系统的分集技术
时间分集
t
编码, 交织
空闲状态 侦听寻呼消息 发送接入脉冲 信令信道分配 呼叫建立
专用模式 话音信道分配 通话 呼叫释放
空闲状态
FCCH SCH BCCH
PCH RACH AGCH SDCCH FACCH TCH FACCH
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物理信道同逻辑信道映射关系
逻辑信道到物理信道的映射关系
TCH/F TCH/H
DCCH
专用
信道
TCH
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空中接口逻辑信道
GSM900 and GSM1800 的逻辑信道划分是一样 的
逻辑信道
通用信道 (CCH)
专用信道 (DCH)
广播信道 (BCH)
通用控制信道 (CCCH)
专用控制信道 （DCCH）
话音信道 (TCH)
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移动通信技术的演进
第一代
模拟技术
例如: TACS, AMPS
第二代
数字技术
例如: GSM, CDMA (IS-
95)
第三代
数字技术
IMT-2000 (ITU)
UMTS
(WCDMA, TD-SCDMA),
CDMA 2000
1990
2000
全球移动通信系统
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GSM系统结构
其他 MSC
VLR
HLR EIR
AuC
OMC
other BTS´s
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GSM系统频率资源
GSM 900 :
890
915
935
960
双工距离 : 45 MHz
GSM 1800 : 1710
1785
1805
1880
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地物地貌类型
市区
小区半径小,信号衰减很大
森林
信号被强烈阻挡或吸收影响随季节不同而变化
开阔田地
信号传播容易，接近自由传播
水面
信号传播非常容易，应特别注意信号的水面反射 !
大山体
信号被反射
冰川
信号被强烈反射，容易引起严重干扰
山丘
可以有效用于小区分界，降低干扰
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双工距离 : 95 MHz
信道间隔： 200kHz
暂未分配
运营商 A
运营商 B
A
B
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GSM900/1800 异同比较
GSM 900 and GSM 1800 就像一对孪生兄弟
频率带宽 信道数 信道间隔 接入技术 手机功率
GSM 900 890...960 MHz
逻辑信道
通用信道 (CCH)
专用信道 (DCH)
广播信道 (BCH)
通用控制信道 (CCCH)
专用控制信道 （ DCCH）
FCCH
SCH
BCCH
PCH AGCH RACH
(系统消息)
SDCCH FACCH SACCH
话音信道 (TCH)
TCH/F TCH/H
TCH/9.6F TCH/ 4.8F, H TCH/ 2.4F, H
带宽一定 信道编码等占用额外频率资源 频率需要被重复利用 ==> 产生同频干扰
用户行为的不确定性
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多径传播
无线信道特点
阴影效应
地形、地貌
反射
信号的相互干扰
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反射
强烈的信号反射会带来无法容忍的信号时延
反射信号落在接收机均衡器时间窗口内，可以容忍 否则，就会产生信号交叠自干扰
直射信号弱， 反射信号强
信号强度
长距离反射，反射信号落在均衡器窗口外: ==> 干扰效应
均衡器时间窗口 16 s
延迟时间
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信号衰落
慢衰落(正态衰落)
传播路径上大的阻挡物引起的 阴影效应
快衰落 (瑞利衰落)
几路信号破坏性的叠加 “衰落谷点”, “信号黑洞”
电平 (dB) +10
频率分集 空间分集 极化分集 多径分集
中级培训第一模块之一 ：无线网络基础知识
读万卷书，行万里路。 工欲善其事，必先利其器 少说多做，句句都会得到别人的重视；多说少做，句句都会受到
别人的忽视。
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无线网络基础知识
• 内容介绍
• 移动通信技术的演进 • GSM移动通信系统 • 简单呼叫流程 • GSM移动通信系统接口
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移动通信技术的演进
我国陆地蜂窝数字移动通信 网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段: GSM900MHz频段为：890~915(移动台发,基站收),935~960(基站发,移动台收); DCS1800MHz频段为：1710~1785(移动台发,基站收),1805~1880(基站发,移动台
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系统下行信道结构
通用
BCH
信道 CCCH
FCCH SCH BCCH
PCH AGCH
专用
DCCH
信道
TCH
SDCCH SACCH FACCH
TCH/F TCH/H
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系统上行信道结构
通用
RACH
CCCH
信道
SDCCH SACCH FACCH
奥村模型
L A B log f 13.82 log hb a(hm) (44.9 6.55log hb ) log d Lmorpho
不同地貌的衰减因子
其中 f 频率，单位为 MHz 150--2000 h 基站天线高度 [米] 30--200 a(h) 手机天线高度的函数 d 手机和基站之间的距离 [公里] L 路径损耗 dB A= 69.55, B = 26.16 (150 .. 1000 MHz) A= 46.3 , B = 33.9 (1000 ..2000MHz)
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NON-COMBINED 信道组合
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课程进度
无线链路传播
2.1 电波传播 2.2 传播模型 2.3 天线系统 2.4 GSM系统分集技术 2.5 干扰 2.6 抗干扰措施 2.7 无线链路平衡
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FCCH
SCH BCCH
PCH
(系统消息)
下行信道
AGCH RACH SDCCH
上行 信道
FACCH
TCH/F TCH/H
SACCH
TCH/9.6F TCH/ 4.8F, H TCH/ 2.4F, H
上、下行信道
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各逻辑信道作用示意
关机状态
搜寻频率校正脉冲 搜寻同步脉冲 解读系统消息
信号强度随距离指数倍衰减
反射
镜面反射
信号强度: A --> *A ( < 1)
相位 :
--> -
材料的偏振性决定相位的变化
漫反射
信号强度: A --> *A ( << 1)
相位 :
--> 随机相位
偏振性影响 : 随机
D
镜面反射 漫反射
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电波传播
吸收效应
深度信号衰减
dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值， 但参考 基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子， 所以两者略有不同。 dBi= dBd+2.15 常用于天线增益
dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个 dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）
收);
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移动通信技术的演进
第三代移动通信系统是数字移动通信系统，主要以欧洲的WCDMA、美国的 CDMA2000以及我国的TDS-CDMA为主。 特点： 1、每一用户由不同的码来区分，所有用户分享同样的频谱资源，频 普利用率更高。 2、系统有很高的抗干扰性、抗衰落性、保密性 3、采用软切换及更软切换技术，减少掉话 4、采用Rake多径分集接收技术，有效利用多径传输来的信号，提高 系统的接收性能 5、采用快速功率控制，快速准确的闭环功率控制有效地降低近-远效 效应， 提高系统容量 6、数据传送速率大
第一代移动通信系统是模拟移动通信系统，主要以英国的TACS和美国的 AMPS(Advanced Mobile Phone System)为主。它们都是双频、双工 模拟移 动通信系统，采用频分多址技术（FDMA） 特点： 1、系统容量小。 2、频谱利用率低。 3、保密性能差。 4、不同的国家采用不同的频段等原因造成国际漫游受阻。 5、各系统之间没有公共接口，很难开展数据承载业务。
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移动通信技术的演进
第二代移动通信系统是数字移动通信系统，主要以欧洲的GSM和美国的 CDMA(IS-95)为主。 GSM采用时分多址技术（FDMA+TDMA）； CDMA(IS95)采用码分多址技术（CDMA）。 特点： 1、具有开放的接口和统一标准，容易扩容功能和开发新业务。 2、频谱利用率相对较高，系统抗干扰性较强。 3、通过语音加密，保密性能强。 4、在采用GSM的国家之间能够实现国际漫游。 5、可以获得更好的通话质量。 目前们采用的频段为：890~915和935~960 ，双工间隔45MHz，
移动通信技术的演进
在开始下面的课程之前，我们首先了解一下多址接入的概念，常用的多址接入 根据不同的特点可分为：FDMA、TDMA、CDMA。
FDMA:频分多址技术，即不同的用户占用不同的频率，通过不同的频率来区分 不同的用户。
TDMA:时分多址技术，即不同的用户占用不同的时间，通过不同的时间段来 区分不同的用户
124 200 kHz TDMA 2W
GSM 1800 1710...1880 MHz
374 200 kHz TDMA 1W
GSM900 和 GSM1800没有很大区别，通信机制完全一 样
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空中接口逻辑信道
GSM900 and GSM1800 的逻辑信道划分是一样 的
无线电波传播理论
电波传播理论是一门严谨的科学
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移动通信环境
问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢 ?
多径无线传播
无线路径是一个很复杂的传播媒介
手机发射功率有限
手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围 手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小
频率资源有限
CDMA:码分多址技术，所有的用户都占用同样的时间和频率，但之间有不同 的特征。这个特征为不同的编码
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移动通信技术的演进
多址接入技术
FDMATDຫໍສະໝຸດ A功率功率CDMA
功率
Code 1 Code 2
Code N
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移动通信技术的演进