移动通信主要技术

中国移动使用1880~1900MHz（原TD-SCDMA频 段）、2320~2370MHz、2575~2635MHz； 中国联通使用2300~2320MHz、2555~2575MHz； 中国电信使用2370~2390MHz、2635~2655MHz。
38
– 频道分配方法 小型专用网：分区分组的无三阶互调频道组的分 配方法 大型公用网：等频距的频道分配方法

5
2.1.1 组网制式

按服务区覆盖方式可分为
– 大区制 – 小区制
大区制 小区制 小区形状的选择

6
1.大区制

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
7

要求
– 为增大服务区：
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

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
率，不同的区群可使用相同的频率
14

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=3 a=2,b=0N=4 a=2,b=1N=7 a=3,b=1N=9 ……
15
图2-5 各种单位无线区群的图形
36
2.我国移动通信频谱使用
频率（MHz） 825~840（上行） 870~885（下行） 用途 频率（MHz） 用途
CDMA（2G、3G） 1920~1935（上行） CDMA2000 FDD 2110~2125（下行） （3G） FDD
885~915（上行） 930~960（下行） 1710~1785（上行） 1805~1880（下行）
EGSM900（2G） FDD
1940~1955（上行） WCDMA(3G) 2130~2145（下行） FDD TD-SCDMA （3G） TDD
37
GSM（DCS1800） 1880~1920 2010~2025 （2G） FDD
– 我国4G的TD－LTE主要使用2300~2400MHz、
2500~2690MHz频段
29
（3）移动通信话路网与NO.7信令网的关系

与NO.7的关系
– 一般：TMSC1设HSTP
TMSC2设LSTP MSC设SP – GSM与NO.7的互联
30
3.信道
传输信息的通道（双向） 有线信道、无线信道（根据媒介不同分） 无线信道：MS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
16

同频小区中心间隔距离
– 距离 d g r 3N – 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 dg≥ D
17
思考：如何选择无线区群的小区数N？ （1）N= a2 +ab +b2 （2） d g r 3N D （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。
– 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
21
容量密度不等时区域划分
22

小区分裂：一分三、一分四
23

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……
区域覆盖结构

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
4
小区：一个基站或基站的一部分（扇形天线）所覆盖的区 域。 基站区域：一个基站的所有小区所覆盖的区域。 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。 MSC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。 PLMN服务区：若干个MSC区组成。 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。
– – – – –
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
2
2.1无线区域覆盖结构
区域覆盖结构 组网制式 正六边形无线区群结构 移动通信网络结构和信道

3
48

（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
49
– 呼损率的计算 爱尔兰公式

26
2.网络结构
移动本地网的网络结构 移动通信网络和其他网络互联的原则 移动通信话路网与NO.7信令网的关系

27
（1）移动本地网的网络结构
小规模、中规模、大规模本地网 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 P 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 HLR：一般设一个，可增设 MSC：可一个或多个 GMSC、TMSC可兼作MSC，与路由方式相关 GWm和GMSC
同频复用方式：4×3 、3×3、2×6、1×3方式…
– 4×3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，4×3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题 – 选择复用方式需考虑网络具体情况
43

频率紧密复用需注意的问题
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

缺点
– 切换概率增加
– 控制交换复杂
– 建网成本提高
小区数增加，BS数增加
10
3.小区形状的选择
服务区形状：线状、面状（无缝覆盖） 相同地形地物、全向天线圆形小区 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)
18
Βιβλιοθήκη Baidu
（2）激励方式

类型
– 中心激励----全向天线 – 顶点激励----定向天线 三叶草形 120°扇形 60°扇形
19
– 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
20

无线区大小的确定（根据用户数灵活确定）
移动通信主要技术
无线区域覆盖结构 频率利用 移动通信中的控制与交换 路由及接续 移动通信系统中的安全措施 移动网络的抗衰落、抗干扰技术

1

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

难点
– 移动通信中的组网技术、安全技术、抗衰落抗干扰技
术

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
– 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
– ……
44
2.2.3 多信道共用
多信道共用的概念 话务理论 每频道容纳的用户数的估算

45
1.多信道共用的概念

占用信道方式
– 独立信道方式
– 多信道方式

多信道共用：多个用户共同享用多个信道
46
2.话务理论
（所有MS采用不同频率）

适用：小城市或业务量不大的城市
8
2.小区制

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
9

优点
– 服务区域缩小，同频复用距离减小，提高了频率利

（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=C×t (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1Erl
47
– 类型 完成话务量A0 损失话务量AL ( AL=A-A0 ) 呼损：多信道共用时，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 损失话务量：呼叫失败损失的话务量
28
（2）移动通信网络和其他网络互联的原则

与其他网络的互连
– PSTN、PSPDN、CHINANET…
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
4 3
1.3r 2 2r 2 2.6r 2
6
正六边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构
12
2.1.2 正六边形无线区群结构
无线区群的构成 激励方式

13
1.无线区群的构成

无线区群（频率分配）
– 从覆盖角度：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
24
2.1.3 移动通信网络结构和信道
无线区域覆盖结构 网络结构 信道

25
1.无线区域覆盖结构
从频率配置、覆盖角度： 无线小区无线区群服务区 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 目前主要网络结构： 三级集中交换式网络结构 （MSC、BS、MS）

32
频率资源

特殊资源
– 不会用尽、不能储存 – 不用与使用不当都是浪费

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 同频复用 TDMA（不同时间的频率重复使用）
33
2.2.1 频谱管理

1.频谱管理 – 管理机构
国际：ITU 国内：无线电管理委员会 –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。
上行：MS BS 下行：BS MS

双工间隔：上下行频率的差值 信道的含义
– 模拟系统：信道=频道（波道）----FDMA – 数字GSM：信道=时隙 ----TDMA – CDMA： 信道=地址码 ----CDMA
31
2.2 频率利用
频率资源 频谱管理 同频复用 多信道共用 多址技术 信道自动选择方式
41

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
42


11
三种圆内接正多边形的比较
小区形状 正三角形
相邻小区的 中心距离 单位小区 面积 交叠区域 距离 交叠区域 面积 最少频率 个数
正方形
正六边形
比较
大：BS间干扰小
r
3 3r 2 4
2r
3r
3 3r 2 2
2r 2
大：所需小区数少 小：便于跟踪交换 小：同频干扰小 少：频率利用率高
r
2 2 r 2 3r
39
3.载波干扰保护比
同频干扰保护比C/I 同频复用保护距离调整 邻道干扰保护比C/A APC 载波偏离400KHz时的干扰保护比 锁相环稳定载频 保护频带

– 系统内：FDD双工间 – 系统间 – 不同系统间
40
2.2.2 同频复用

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 同频复用 多信道共用

34
– 频率分配的基本原则 频道间隔要求 公共边界的频率协调原则 多频道共用、频率复用原则 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
35
– 影响频谱利用率的因素： 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： 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)