移动通信4

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干扰
信号质量=
GSM 要求 : 对于额定性能，C / I >= 9 dB
wanted signal
atmospheric noise
other signals
载波
干扰
干扰影响
降低信号质量 引入误码 “可修复”错误 : 信道编码, 误码校正 不可修复错误 : 相位扭曲,随机 FM 干扰情况 非互易 uplink If. =/= downlink If. 非对称 不同情况 at MS and BS C/I
f5
f6
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f3
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f6
f7
邻频干扰
定义：相邻或邻近波道之间的干扰。 调制边带扩展 边带噪声辐射
折中
在 C/I与频率利用率和系统容量之间折中 低 C/I : 更紧密的复用 ==> 高效，大容量 高 C/I : 信号质量好，低效
f
f
GMSK Spectrum
Modulation in GSM
Compromise : GMSK-Modulation with B*T = 0,3 rapid modulation at acceptable bandwidth Constant envelope class-C amplifiers possible low power consumption, saves battery life-time Continuous phase limited bandwidth
电波传播的衰落特性
快衰落－－瑞利分布 多径传播 慢衰落－－对数正态分布 阴影衰落：与工作频率无关，取决于地形、地物的分布，高度和移动台的运动速度。 大气折射：气候条件－－折射率变化－－时间的函数。
总的传播损耗
传播损耗 自由空间 反射 折射 绕射 吸收 耦合损耗：天线后最近的几米内损失了大部分能量。
使用dB的原因
大范围到小范围：使用线性，范围从 6 * 10-14 W 到 20W (= 6*10-11 mW 到 20.000 mW) ，dB仅从 –102 dBm 到 43 dBm 容易计算：乘->加, 除 -> 减, 乘方 -> 乘
应用举例
发射功率 – (dBW), dBm 电缆 /路径损耗 – dB MS/BTS 灵敏度级别 – dBm 天线增益 – dBi, dBd (=2,15+dBi) 场强 – dBmV/m
1.7运行商的规划过程
1.8网络规划组的工作过程
2无线链路
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2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算
基本单位--dB
dB的含义 使用dB的原因 应用举例 换算关系
dB的含义
按功率比以10为底的对数来表示 相对值.
2无线链路
2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算
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传播模型
理论模型 实测统计模型
实测模型
传播模型 模型使用条件 修正模型
无线传播预测模型
2无线链路
2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算
1.2网络规划目标
设计一个能够提供足够的覆盖和容量，达到完善的服务质量并将网络长期发展因素考虑在内的蜂窝系统。 获得需要的无线覆盖 利用有效的频谱资源，尽可能增加网络容量 (Erl/km2) 提高服务质量 (QOS). 减少网络设备的数量和总的花费 所有目标的实现依赖于有限的网络资源和有限的频率资源。
内容
3 网络容量 3.1 话务量与话务模型 3.2 尺度 3.3 信令容量 4 网络规划 4.1 信号测试 4.2 覆盖规划 4.3 传输规划 4.4 站址选取 4.5 频率规划
内容
5 高级网络规划 5.1. 网络扩展 5.2. 室内覆盖 5.3. 隧道覆盖 5.4. IUO 5.5 双频网络 5.5. 参数规划 5.6. 网络优化
direct path
nearby scatterers
1 sec 时延 = 300m 16 sec 时延 = 4800m max. 超额距离
同频干扰
在网络中使用同一频率引起 为主要的干扰源 举例: 7×3复用 载波 : R ^ - 干扰: (D^ - ) *6
R
D
f2
f3
f4
垂直方向图 (Side View)
天线增益
定义：有向天线与全向天线的比值。天线方向性与天线效率的乘积。依赖于天线的机械尺寸、有效孔面积、频带和天线形状。在同样的机械尺寸下，GSM1800增益比GSM900高5－－6dB 衡量天线的效率
概念
天线半功率点 天线下倾角
2无线链路
2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算
内容
6 规划工具
1网络规划概述
1.1网络规划意义 1.2网络规划目标 1.3进行网络规划之前需要考虑的诸多因素 1.4主要内容 1.5主要技术指标 1.6运行商的规划过程 1.7网络规划组的工作过程
1.1网络规划意义
网络性能的最佳体现是建立在完善的网络规划基础上的，可以说，一个GSM网络的成功四分之三依赖于前期规划，只有四分之一依赖于后期网络优化，当然网络中期建设也是至关重要的一个环节。因此网络规划是第一位的。
6
9
12
15
18
C/ I (dB)
质量
analog systems
digital systems
噪声
噪声源 物理: 热噪声 N = k * T * B 技术 放大器 振荡器 滤波器 接收端噪声大小作为衡量质量的一个准则
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天线
天线类型 天线方向图 天线增益 天线半功率点 天线下倾角
天线类型
全向天线和定向天线 全向天线：农村, 用户少，覆盖大 定向天线：减少干扰－－大容量 dipoles、arrays、yagi antenna、parabolic antenna
天线方向图
水平、垂直方向图
水平方向图 (Top View)
I
Q
I
Q
Fourier Transformation
Duality of time and frequency rapid phase shifts cause high instantaneous frequency high data rates need high bandwidth bandwidth is limited ==> inter-symbol interference
1.6主要技术指标
通话质量：各小区通话质量的好坏，直接影响用户对网络的看法，是用户对网络的最直接的感受。 接通率、拥塞率与掉话率。 网络覆盖情况：网络覆盖良好，并不只是保证无线信号覆盖全网，而且要使各个地区的信道覆盖数与当地的用户数相符合，全网各基站、小区之间互相补充合作，提高全网的设备利用率。 全网话务量与每线话务量。 单位频点与设备所服务的用户数。
usable signal
unusable signal
good
acceptable
干扰源
回声干扰 同频干扰 邻频干扰 外部干扰
网络性能为干扰受限，而非覆盖受限
尽可能降低干扰
回声干扰
由多径下大的时延引起
均衡窗 16 s
幅值
时延 (sec)
long echos, out of equaliser window: ==> interference contributions
多径传播对数字信号传输的影响
多径的路径损耗一般遵循距离的4次方规律。 多径时延扩展－－符号间干扰－－均衡 幅度深衰落的影响：持续时间长的深度衰落－－质量－－分集技术，扩频技术，均衡技术，差错控制等。 选择性信道： 频率选择性：波形失真，甚至信号重叠－－符号间干扰。 其它：幅度按瑞利分布变化；相位按均匀分布变化。
1.3进行网络规划之前需要考虑的诸多因素
服务范围（地理上和业务上） 用户使用习惯 话务可能的分布情况 用户的增长速度 漫游用户数量
1.4主要内容
覆盖预测 干扰分析 频率规划 容量预算 无线网络参数定义 天线技术
1.5网络规划中要考虑因素
考虑因素 覆盖 Coverage 容量 Capacity 质量 Quality 费用 Cost
-3
-2
-1
0
1
2
3
k/a
w(x)
-3
-2
-1
0
1
2
3
k/a
w(x)
2
3
4
-2
-3
-4
kx/a
W(kx)
2
3
4
-2
-3
-4
kx/a
W(kx)
B * T = constant
RF engineer´s dilemma: Bandwidth x timeperiod = constant ==> EITHER fast modulation OR narrow bandwidth ==> what to do??
在 GSM中的信号质量
主观：质量等级 0 ... 5 客观： 质量等级 0 ... 7－－－在解码和校正之前的误码率
质量等级 平均 BER BER范围 (%) 0 0,14 < 0,2% 1 0,28 0,2 ... 0,4 % 2 0,57 0,4 ... 0,8 % 3 1,13 0,8 ... 1,6 % 4 2,26 1,6 ... 3,2 % 5 4,53 3,2 ... 6,4 % 6 9,05 6,4 ... 12,8 % 7 18,1 > 12,8 %
2无线链路
2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算
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无线信道
电波传播特性 信道分类 多径传播 电波传播的衰落特性 总的传播损耗
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电波传播特性
自由空间传播损耗 阴影效应 多径效应 多普勒效应
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分集技术
思想：将接收到的多径信号分离成不相关的多路信号，然后按一定规则合并，使误码率最小。 空间分集 时间分集 频率分集 极化分集 合并技术
2无线链路
2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算
无线信道
电波传播特性 信道分类 多径传播 电波传播的衰落特性 总的传播损耗
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信道分类
恒参信道和变参信道 平衰落信道、频率选择性衰落信道、时间选择性衰落信道以及频率和时间选择性衰落信道
多径传播
多径传播的概念 多径传播对数字信号传输的影响
多径传播的概念
在移动通信中，移动台主要工作在城市建筑群或其它地形地物较为复杂的环境中。移动台不仅天线低，而且其运动速度和方向是任意的。信号是通过重重障碍、多次反射或散射的传播线路进行连接的，在任一点上的接收场强是多径信号的矢量合成结果。接收场强会出现随机起伏变化。
换算关系
线性到dB 100W -> dBW: 100W -> dBm:
调制类型
低频信号加载到射频上，实现距离传输 幅度调制 频率调制 相位调制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Complex Signals
“ Two-dimensional signals ” phase angle is decisive amplitude is unimportant “pie pieces”- principle Multi-level signals : QAM used e.g. on microwave links here : 64-QAM, 64 = 26 signal points ==> 6 bit Information per symbol
本课程目的
描述了网络规划的流程和内容 从网络规划的观点解释了无线链路的主要特征 解释了传输网的主要概貌, 优势及折中
内容
1 网络规划概述 2 无线链路 2.1 调制 2.2 无线信道 2.3 无线传播 2.4 天线 2.5 分集技术 2.6 干扰 2.7 抗干扰措施 2.8 链路预算