1、 通信概論通信概論第六章第六章 移動通信移動通信通信工程系第六章第六章 移動通信移動通信6.1 移動通信概述6.2 移動通信的基本技術6.3 數字蜂窩移動通信系統6.4 第三代移動通信系統 移動通信移動通信“動中通動中通” 通 信 雙 方 或 至 少 其 中 一 方 在 移 動 環 境 下 進 行通 信 雙 方 或 至 少 其 中 一 方 在 移 動 環 境 下 進 行 信 息 傳 遞 的 通 信 方 式 ， 包 括 移 動 體 之 間 或 移 動信 息 傳 遞 的 通 信 方 式 ， 包 括 移 動 體 之 間 或 移 動 體與固定體之間的通信。體與固定體之間的通信。1、什么是移動通信、什么

2、是移動通信6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 無論任何人無論任何人（Whoever)Whoever) 在任何時間在任何時間（WheneverWhenever） 在任何地點在任何地點（WhereverWherever） 與任何一個人與任何一個人（WhomeverWhomever） 進行任何類型的通信進行任何類型的通信（WhateverWhatever） 2、目標：實現個人通信系統、目標：實現個人通信系統26.1 6.1 移動通信概述移動通信概述模擬移動通信系統，接續工作由人工操作完成，采模擬移動通信系統，接續工作由人工操作完成，采 用用電子管，體積龐大、笨重且昂貴，使用短波段。電子管，體積

3、龐大、笨重且昂貴，使用短波段。第一階段第一階段交換系統為自動交換，接續效率高，采用晶體管，體交換系統為自動交換，接續效率高，采用晶體管，體 積大為減小，使用甚高頻。積大為減小，使用甚高頻。第二階段第二階段 第一代移動通信系統（蜂窩系統）第一代移動通信系統（蜂窩系統） 第三階段第三階段 第二代移動通信系統廣泛應用和第三代移動通信系統第二代移動通信系統廣泛應用和第三代移動通信系統的具體的設計、規劃和實施階段。的具體的設計、規劃和實施階段。第四階段第四階段 3、移動通信的發展歷程、移動通信的發展歷程6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 18871887年，馬可尼在陸地和一艘輪船上完成無線通信試驗

4、，年，馬可尼在陸地和一艘輪船上完成無線通信試驗，標志無線通信的開始。標志無線通信的開始。 19281928年，美國警用車輛的車載無線電系統，標志移動通信年，美國警用車輛的車載無線電系統，標志移動通信的開始。的開始。 19461946年，年，BellBell實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車電話實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車電話網，網，19601960年，實現無線頻道自動選擇域公用電話網自動撥號年，實現無線頻道自動選擇域公用電話網自動撥號連接。連接。 19741974年，美國年，美國BellBell實驗室提出蜂窩移動通信的概念。實驗室提出蜂窩移動通信的概念。3、移動通信的發展歷程、移動通信的

5、發展歷程6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 1980s1980s，第一代移動通信系統，第一代移動通信系統，19831983年美國的年美國的AMPSAMPS，19801980年北歐的年北歐的NMTNMT，19791979年日本的年日本的NAMTS,1985NAMTS,1985年英國年英國TACSTACS系統系統 1990s1990s，第二代移動通信系統，第二代移動通信系統，19921992年商用的年商用的GSMGSM，19911991年年北美的北美的IS-54IS-54，19931993年日本的年日本的PDC,1993PDC,1993年美國提出的年美國提出的IS-95IS-95（N-N-C

6、DMACDMA） 2000s2000s，第三代移動通信系統，第三代移動通信系統，歐洲、日本歐洲、日本的的WCDMAWCDMA ，北美北美的的CDMA-CDMA-20002000 ，中國中國的的TD-SCDMATD-SCDMA6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發展歷程、移動通信的發展歷程 系統間沒有公共接口。系統間沒有公共接口。 無法與固定網迅速向數字化推進相適應，數字承載無法與固定網迅速向數字化推進相適應，數字承載業務很難開展。業務很難開展。 頻率利用率低，無法適應大容量的要求。頻率利用率低，無法適應大容量的要求。 安全性差，易于被竊聽，易做安全性差，易于被竊聽，易做“假機

7、假機”。第一代移動通信系統特點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發展歷程、移動通信的發展歷程 頻譜利用率，系統容量大。頻譜利用率，系統容量大。 用戶能獲得多種服務（以話音業務為主，并提供低速率用戶能獲得多種服務（以話音業務為主，并提供低速率以電路型為主的數據業務）。以電路型為主的數據業務）。 能自動漫游。能自動漫游。 話音質量比第一代好。話音質量比第一代好。 保密性好。保密性好。 可以與可以與ISDNISDN、PSTNPSTN等網絡互連。等網絡互連。第二代移動通信系統優點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發展歷程、移動通信的發展歷程 數據功能差，不能支持

8、多媒體業務。如使用數據功能差，不能支持多媒體業務。如使用GSMGSM手機上手機上網，理論上只能達到網，理論上只能達到9.6k9.6k的上網速度。的上網速度。 全球不同的第二代移動通信系統彼此間不能兼容，使用全球不同的第二代移動通信系統彼此間不能兼容，使用的頻率也不一樣，全球漫游比較困難。的頻率也不一樣，全球漫游比較困難。第二代移動通信系統缺點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發展歷程、移動通信的發展歷程具有全球標準具有全球標準使用全球公共頻帶使用全球公共頻帶具有全球使用的小型終端具有全球使用的小型終端具有全球漫游能力具有全球漫游能力 從媒體（從媒體（MediaMedia）多

9、媒體（多媒體（Multi-mediaMulti-media）微蜂窩結構微蜂窩結構提高改良的頻率使用效率提高改良的頻率使用效率具有易于向下一代系統發展的靈活性具有易于向下一代系統發展的靈活性具有高速的分級數據速率具有高速的分級數據速率在固定位置環境下能達到在固定位置環境下能達到2Mbps2Mbps對步行用戶能達到對步行用戶能達到384kbps384kbps對車載用戶能達到對車載用戶能達到144kbps144kbps 第三代移動通信系統特點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 信道傳輸條件惡劣 移動臺使用無線信道，在電波傳播的過程中，由于多徑衰多徑衰落落、建筑物阻擋造成的陰影效應陰影效應、移動

10、臺運動引起的多普勒頻多普勒頻移移等，使接收信號極不穩定。 信號起伏幅度可達30dB以上。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述4、移動通信的特點、移動通信的特點強干擾情況下工作 移動通信除受到汽車發動機的火花干擾及工業干擾以外，主要的干擾有互調干擾、鄰道干擾及同頻干擾互調干擾、鄰道干擾及同頻干擾。互調干擾互調干擾：由于部件的非線性引起；非線性部件的輸出信號中，會包含輸入信號所沒有的新的頻率成分，如果這些新的頻率成分落入其他信號的頻率范圍之內，就會對該信道造成干擾，稱為互調干擾；鄰道干擾鄰道干擾：相鄰或鄰近信道之間，由于信道隔離度不夠造成的干擾； 同頻干擾同頻干擾：相同頻率的無用信號造成的干擾

11、。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 可供使用的頻率資源有限 移動通信的可用頻率范圍有限，而移動通信的用戶數卻在猛增，故有效地利用頻率資源是移動通信系統的一個重要研究課題。 建網技術復雜 由于移動臺在通信區域內隨時運動，需要隨機選用無線通道，同時需支持位置登記、越區切換及漫游存取的跟蹤技術，這使其信令種類比固定網要復雜得多。此外，在入網和計費方式也有其特殊的要求。所以移動通信系統相當的復雜。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述移動通信工作方式移動通信工作方式 單向通信方式單向通信方式 雙向通信方式雙向通信方式 單工通信方式單工通信方式 雙工通信雙工通信 方式方式半雙工通信方式半雙工通

12、信方式 6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式通信雙方中的一方只能接收信號，而另一方只能發送信通信雙方中的一方只能接收信號，而另一方只能發送信號，不能互逆。收信號方不能對發信號方直接進行信息號，不能互逆。收信號方不能對發信號方直接進行信息反饋。反饋。陸地移動通信中的無線尋呼系統就采用這種工作方式。陸地移動通信中的無線尋呼系統就采用這種工作方式。BP機只能收信而不能發信，反饋信息只能通過機只能收信而不能發信，反饋信息只能通過“打電話打電話”間接地來完成。間接地來完成。 6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式所

13、謂雙向通信方式就是通信雙方都可以接收信號和發所謂雙向通信方式就是通信雙方都可以接收信號和發送信號。送信號。 日常生活中的電話機、手機、對講機等都是雙向通信日常生活中的電話機、手機、對講機等都是雙向通信方式。方式。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式 移動通信的雙方只能交替地進行發信和收信，而移動通信的雙方只能交替地進行發信和收信，而 不能同時進行發信和收信。不能同時進行發信和收信。 常用的對講機就是采用的這通信方式。平時天線常用的對講機就是采用的這通信方式。平時天線 與接收機相連接，發信機不工作。當一方用戶需與接收機相連接，發信機不工作。當一方用戶

14、需 要講話時，按下要講話時，按下“按按-講講”開關（開關（PTT），天線與），天線與發發 信機相連（發信機開始工作）。另一方的天線接信機相連（發信機開始工作）。另一方的天線接 至接收機，因而可收到對方發來的信號。至接收機，因而可收到對方發來的信號。 根據收、發頻率的異同，又可以分為同頻單工和根據收、發頻率的異同，又可以分為同頻單工和 異頻單工。異頻單工。單工通信方式單工通信方式6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述同頻單工通信方式同頻單工通信方式通信雙方使用相同的頻率通信雙方使用相同的頻率 工作，發送時不接收接工作，發送時不接收接收時不發送。只占用一個頻點。收時不發送。只占用一個頻點。6.1

15、 6.1 移動通信概述移動通信概述異頻單工通信方式異頻單工通信方式 發信機和收信機分別使用兩個不同的頻率進行發送和接收發信機和收信機分別使用兩個不同的頻率進行發送和接收。如甲的發射頻率和乙的接收頻率為。如甲的發射頻率和乙的接收頻率為f1，乙的發射頻率和，乙的發射頻率和甲的接收頻率為甲的接收頻率為f2。同一部電臺的發射機和接收機是輪換。同一部電臺的發射機和接收機是輪換工作的。工作的。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述雙工通信方式雙工通信方式通信雙方在通話時收發信機同時工作，即任意一方在發話的通信雙方在通話時收發信機同時工作，即任意一方在發話的同時，也能收聽到對方的信息，與普通有線電話的使用

16、情況同時，也能收聽到對方的信息，與普通有線電話的使用情況類似；類似；通信雙方通過雙工器來完成雙工通信；通信雙方通過雙工器來完成雙工通信；分為分為頻分雙工（頻分雙工（FDDFDD）和和時分雙工（時分雙工（TDDTDD）。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式信道間隔：信道間隔： 200kHz1710178518051880雙工距離雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離雙工距離 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式頻分雙工通信方式（頻分

17、雙工通信方式（FDD）收、發信機所用頻率不同，一般雙工頻差為幾收、發信機所用頻率不同，一般雙工頻差為幾MHZ 到幾十到幾十MHZ，即從頻率上來區分收發信道。，即從頻率上來區分收發信道。優點：使用方便，收發信機自身的干擾較小。優點：使用方便，收發信機自身的干擾較小。缺點：需占用兩個頻段才能工作，占用頻譜資源多，缺點：需占用兩個頻段才能工作，占用頻譜資源多， MS在通信中發射機經常處于發射狀態，耗電大。在通信中發射機經常處于發射狀態，耗電大。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述時分雙工通信方式（時分雙工通信方式（TDD）信號的接收和傳送在同一頻率的信道即載波的不同信號的接收和傳送在同一頻率的信

18、道即載波的不同 時隙，用保證時間來分離接收與傳輸信道。時隙，用保證時間來分離接收與傳輸信道。我國的我國的3G技術標準技術標準TD-SCDMA中就采用了此技術。中就采用了此技術。與與FDD模式相比具有以下五個方面優勢模式相比具有以下五個方面優勢： 頻譜靈活性高頻譜靈活性高 頻譜利用率高頻譜利用率高 支持不對稱數據業務支持不對稱數據業務 有利于采用新技術有利于采用新技術 成本低成本低6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述半雙工通信方式半雙工通信方式 指通信雙方的一方使用頻分雙工方式，收發信機同指通信雙方的一方使用頻分雙工方式，收發信機同時工作，另一方則采用異頻單工方式，收發信機交替工時工作，另一

19、方則采用異頻單工方式，收發信機交替工作，也稱為雙向異頻半雙工工方式。作，也稱為雙向異頻半雙工工方式。 主要用于專用移動通信中，如汽車調度。主要用于專用移動通信中，如汽車調度。 基地臺是雙工方式，即收發信機同時工基地臺是雙工方式，即收發信機同時工 作，而移動作，而移動臺是按鍵講話的異頻單工方式。臺是按鍵講話的異頻單工方式。 6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述F蜂窩移動通信系統蜂窩移動通信系統F無線尋呼系統無線尋呼系統F無繩電話系統無繩電話系統 6 6、常見的移動通信系統、常見的移動通信系統 F集群移動通信系統集群移動通信系統 6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述F蜂窩移動通信系統蜂窩移

20、動通信系統 把整個服務區劃把整個服務區劃分成若干個較小的區分成若干個較小的區域（小區），各小區域（小區），各小區均用小功率的基站發均用小功率的基站發射機覆蓋，許多小區射機覆蓋，許多小區像蜂窩一樣覆蓋任意像蜂窩一樣覆蓋任意形狀的服務地區。形狀的服務地區。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述通信塔通信塔通信塔公用電話網無線電尋呼控制中心及主發射臺用戶回路市話中心要呼叫某一市話中心要呼叫某一“袖珍玲袖珍玲”用戶，可撥尋呼中心的專用戶，可撥尋呼中心的專用號碼，尋呼中心的話務員記錄所要尋找的用戶號碼及要用號碼，尋呼中心的話務員記錄所要尋找的用戶號碼及要代傳的號碼及要代傳的消息，并自動在無線信道上發出

21、呼代傳的號碼及要代傳的消息，并自動在無線信道上發出呼叫叫.被呼用戶的袖珍接收機發出呼叫聲，并在液晶屏上顯示主被呼用戶的袖珍接收機發出呼叫聲，并在液晶屏上顯示主呼用戶的電話號碼及簡單消息。呼用戶的電話號碼及簡單消息。袖珍玲用戶利用鄰近市話電話機與主呼用戶通話。袖珍玲用戶利用鄰近市話電話機與主呼用戶通話。F無線尋呼系統無線尋呼系統6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述普通話機座機市話局用戶線F無繩電話系統無繩電話系統 普通的電話單機分成座機普通的電話單機分成座機和手機兩部分和手機兩部分 座機與有線電話網連接，座機與有線電話網連接，手機與座機間用無線電連接。手機與座機間用無線電連接。 因手機與座機

22、間不用電線因手機與座機間不用電線相連，故稱為相連，故稱為“無繩無繩”電話。電話。 以有線電話網為依托的通信方式，是有線電話網的無線延伸以有線電話網為依托的通信方式，是有線電話網的無線延伸 普通的電話單機分成座機普通的電話單機分成座機和手機兩部分和手機兩部分 座機與有線電話網連接，座機與有線電話網連接，手機與座機間用無線電連接。手機與座機間用無線電連接。 因手機與座機間不用電線因手機與座機間不用電線相連，故稱為相連，故稱為“無繩無繩”電話。電話。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述F集群移動通信系統集群移動通信系統用于集團調度指揮；用于集團調度指揮；可用信道為系統的全可用信道為系統的全體用戶

23、共用，具有自體用戶共用，具有自動選擇信道功能，是動選擇信道功能，是共享資源、分擔費用、共享資源、分擔費用、共用信道設備及服務共用信道設備及服務的多用途、高效能的的多用途、高效能的無線調度通信系統。無線調度通信系統。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 7、移動通信的發展趨勢、移動通信的發展趨勢寬帶化、分組化、智能化、綜合化、個人化寬帶化、分組化、智能化、綜合化、個人化 寬帶化是通信信息技術發展的重要方向之一； IP協議將成為電信網的主導通信協議；核心網絡綜合化，接入網絡多樣化；移動智能網技術與IP技術的組合將進一步推動全球個人通信的發展；網絡將從以技術為中心轉向以應用為中心； IP技術將成

24、為未來網絡的核心技術。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述第六章第六章 移動通信移動通信6.1 移動通信概述6.2 移動通信的基本技術6.3 數字蜂窩移動通信系統6.4 第三代移動通信系統6.2.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法6.2 移動通信的基本技術移動通信的基本技術 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法 移動信道電波傳播原理 移動信道特征 抗衰落方法蜂窩無線移動通信系統中，電磁波傳播機理多種多樣，但總體上可歸結為：反射、繞射和散射。 在城區，發射機和接收機之間一般無直射路徑，而高層建筑產生強

25、烈的繞射損耗。 另外，由于不同物體的多路徑反射，經過不同長度路徑的電磁波相互作用引起多徑損耗。 同時，隨著發射機和接收機之間距離的不斷增加，引起電磁波強度的衰減。 移動信道電波傳播原理（1）電磁波的自由空間傳輸 自由空間傳播是指在理想的、均勻的、各向同性的介質中傳播，不發生反射、折射、散射和吸收現象，只存在電磁波能量擴散而引起的傳播損耗的空間。 衛星通信和微波視距通信屬于典型的自由空間傳播。 自由空間傳播損耗：kmdMHzfdfLdBfs:,:lg20lg2044.32 移動信道電波傳播原理（2 2）反射：電磁波在不同介質交接處，則一部分能量進入新介質繼續）反射：電磁波在不同介質交接處，則一部

26、分能量進入新介質繼續傳播，另一部分能量在原介質中發生了反射。若電磁波傳輸到理想反射傳播，另一部分能量在原介質中發生了反射。若電磁波傳輸到理想反射體的表面，則所有能量都將被反射。體的表面，則所有能量都將被反射。 移動信道電波傳播原理（3 3）繞射：由于處于障礙物前方的各點可作為新的波源產生球面次級波）繞射：由于處于障礙物前方的各點可作為新的波源產生球面次級波，次級波在障礙物的后方形成場強，即繞射場強。繞射能使無線電波穿，次級波在障礙物的后方形成場強，即繞射場強。繞射能使無線電波穿過障礙物。過障礙物。 移動信道電波傳播原理（4 4）散射：當電磁波在粗糙表面上發生反射時，反射能量散布于各個方）散射：

27、當電磁波在粗糙表面上發生反射時，反射能量散布于各個方向，即發生了散射。一些圓柱形的散射體，如樹木等，可以在所有方向向，即發生了散射。一些圓柱形的散射體，如樹木等，可以在所有方向上散射能量，從而增加了接收信號的能量。上散射能量，從而增加了接收信號的能量。 移動信道電波傳播原理接收信道統計分析曲線（5）移動環境的場強特性 移動通信環境下場強變化劇烈 場強變化的平均值隨距離增加而衰減 場強特性曲線的中值呈慢速變化（慢衰落） 場強特性曲線的瞬時值呈快速變化（快衰落） 移動信道電波傳播原理 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法 移動信道電波傳播原理 移動信道特征 抗衰落方法 空間

28、傳播損耗-路徑損耗 陰影效應-由地形結構引起，表現為慢衰落 多徑效應-由移動體周圍的局部散射體引起的多徑傳播，表現為快衰落 多普勒效應-由于移動體的運動速度和方向引起，多徑條件下將引起多普勒頻譜展寬 移動信道特征（1）陰影效應產生原因：由于發射端與接收端存在障礙物阻擋造成場強中值變化；由此產生的衰落稱為陰影衰落。統計特性：陰影衰落為慢衰落，服從對數正態分布。特點：衰落速率與頻率無關；此衰落取決于地形、地物的分布、建筑物高度以及移動體的運動速度。解決方案：信道設計中留有一定的衰落儲備。 移動信道特征（2）多徑效應產生原因：由于接收端周圍多個散射體反射電磁波，在接收端口形成駐波變化的情況。由此產生

29、的衰落稱為多徑衰落。統計特性：多徑衰落為快衰落，服從瑞利分布。特點：時域存在“時延擴展”；頻域存在“頻率選擇性衰落”-相關帶寬；解決方案：采用分集接收技術。 移動信道特征（3）多普勒效應當移動臺在運動中通信時，接收信號頻率會發生變化，稱為多普勒效應。多普勒頻移：稱為最大多普勒頻移。其中：動方向的夾角；：入射電波與移動臺運：波長；移動臺運動速度；/:cosvfvvfmd 移動信道特征 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法 移動信道電波傳播原理 移動信道特征 抗衰落方法 分集接收技術：接收端對它收到的多個衰落特性互相獨立（攜帶同一信息）的信號進行待定的處理，以降低信號的電平

30、起伏。 抗衰落方法空間分集技術-用2個以上的天線接收同一個信號頻率分集技術-用2個以上的載波頻率傳輸時間分集技術-在不同時間接收同一個信號極化分集技術-接收垂直和水平極化信號 抗衰落方法6.2.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法6.2 移動通信的基本技術移動通信的基本技術 6.2.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 區域覆蓋技術 多址技術蜂窩系統-“小區制”系統 將所要覆蓋的地區劃分為若干個小區，每個小區的半徑可視用戶的分布密度在1-10km左右,在每個小區設立一個基站為本小區范圍內的用戶服務。 - 蜂窩分類 宏蜂窩 (

31、Macro-cell) 2-20km 微蜂窩 (Micro-cell) 0.42 km 微微蜂窩 (Pico-cell) 400m 區域覆蓋技術小區小區形狀的確定小區形狀的確定小區的實際覆蓋小區的實際覆蓋 區域覆蓋技術 “頻率復用”的概念 特點：用戶容量大，服務性能較好，頻譜利用率較高，用戶終端小巧且電池使用時間長，輻射小等 問題：系統復雜，越區切換、漫游，位置登記、更新和管理以及系統鑒權等。 區域覆蓋技術頻率復用：處在不同位置(不同小區)上的用戶可以同時使用相同頻率的信道可以極大地提高頻譜利用率如果系統設計得不好，將產生嚴重的同頻干擾C C1 1C C1 1f f1 1P P0 0f f1

32、1P P0 0R RR RD DD：同頻復用距離R：小區半徑 區域覆蓋技術區群？ 通常由若干個鄰接小區構成區群，再由區群披此鄰接構成整個服務區； 為防止同頻干擾，同一區群中的小區，不得使用相同的頻率；且鄰接區群中的同頻小區中心間距相等； 區域覆蓋技術區群中小區數應滿足的關系式： N=i2+ij+j2，i、j為不同時為零的正整數。N可能的取值見下表所示。 區域覆蓋技術C C1 1C C1 1f f1 1P P0 0f f1 1P P0 0R RR RD D(D/R)(D/R)2 2=3=3N NDD頻率復用距離頻率復用距離RR小區半徑小區半徑NN頻率復用因子頻率復用因子 區域覆蓋技術 區域覆蓋技

33、術 激勵方式 中心激勵 基站位于小區中央，采用全向天線實現無線區覆蓋； 頂點激勵 在每個六邊型的三個頂角上設置基站，采用120度扇形輻射的定向天線實現無線區覆蓋。圖 激勵方式示意圖 區域覆蓋技術 小區分裂 隨著城市建設的發展，為適應新的用戶密度變化，可采用“小區分裂”的方法，即將原有的無線小區進一步細分，以增大系統的容量和密度。圖 增加新基站的分裂 區域覆蓋技術 6.2.2 移動通信的組網技術移動通信的組網技術 區域覆蓋技術 多址技術 多址技術多址技術多址技術：在移動通信系統中，有許多用戶都要同時通過同一個基站和其他用戶進行通信，因而，必須對不同用戶和基站發出的信號賦予不同特征，使基站能從眾多

34、用戶臺的信號中區分出是哪一個用戶臺發出來的信號，而各用戶臺又能識別出基站發出的信號中哪個是發給自己的信號。多址方式的類型有：即頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)。頻分多址 (FDMA)：按頻道劃分用戶，頻帶獨享，時間共享時分多址 (TDMA)：按時隙劃分用戶，時隙獨享，頻率共享碼分多址 (CDMA)：按碼型劃分用戶，時隙/頻率共享空分多址 (SDMA)：按空間角度劃分用戶，頻率/時隙/碼型共享 多址技術多址技術（1 1）頻分多址（）頻分多址（FDMAFDMA）PowerFrequencyTimeFDMA 將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻

35、道供不同的用戶使用。 多址技術多址技術（1 1）頻分多址（）頻分多址（FDMAFDMA）用戶識別：頻道號（在頻譜域實現了用戶的正交分割）；特點：簡單、容易實現，以頻道區分用戶地址，一個頻道傳輸一路模擬/數字話路；以頻率復用為基礎，需嚴格的頻率規劃，是頻率受限和干擾受限系統；對功控的要求不高，硬件設備取決于頻率規劃和頻道設置；應用：模擬/數字蜂窩移動通信系統； 多址技術多址技術（2 2）時分多址（）時分多址（TDMATDMA）FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA 把時間分成周期性的幀，每一幀再分為若干個時隙供用戶作信道使用。 多址技術多址技術（2 2）時分多址（）時分多址（TD

36、MATDMA）用戶識別：時隙（在時間域實現了用戶的正交分割）；特點：以頻率復用為基礎，小區內以時隙區分用戶；每個時隙傳輸一路數字信號，軟件對時隙動態配置；系統要求嚴格的系統定時同步；是時隙受限和干擾受限系統；應用：GSM系統（載頻間隔：200KHz，每頻道8個時隙）； 多址技術多址技術 在CDMA通信系統中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區分，而是用各自不同的編碼序列來區分，或者說，靠信號的不同波形來區分。（3 3）碼分多址（）碼分多址（CDMACDMA）FrequencyCDMAPowerTime 多址技術多址技術用戶識別：碼型（在碼域實現用戶的正交分割）；特點：每個基

37、站只需一個射頻系統；每個碼傳輸一路數字信號，每個用戶共享時間和頻率；是一個多址干擾受限系統；需要嚴格的功率控制；需要定時同步；軟容量、軟切換，系統容量大；抗衰落、抗多徑能力強；應用：IS-95 CDMA系統、cdma2000系統、WCDMA系統；（3 3）碼分多址（）碼分多址（CDMACDMA） 多址技術多址技術（4 4）空分多址（）空分多址（SDMASDMA） 通過空間的分割來區別不同的用戶，即通過控制用戶的空間輻射能量，使用定向波束天線來服務于不同的用戶。依靠智能天線實現。 多址技術多址技術第六章第六章 移動通信移動通信6.1 移動通信概述6.2 移動通信的基本技術6.3 數字蜂窩移動通信

38、系統6.4 第三代移動通信系統6.3.2 CDMA蜂窩移動通信系統蜂窩移動通信系統 6.3.1 GSM系統系統6.3 數字蜂窩移動通信系統數字蜂窩移動通信系統 GSM原意為“Group Special Mobile”移動特別小組，1991年在歐洲開通了第一個系統，工作頻率為900MHz。 同時MoU組織為該系統設計和注冊了市場商標，將GSM更名為Global System for Mobile Communication，俗稱“全球通”。 同年，移動特別小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電信業務的規范，名為DCS1800系統。 GSM900和DCS1800就是我們平常講的“雙頻網絡”

39、，兩系統功能相同，主要是工作頻率不同。 6.3.1 GSM系統系統 系統的結構與功能系統的結構與功能圖 GSM系統的網絡結構 6.3.1 GSM系統系統 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統網絡子系統(NSS) 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統（1） MSC PSTNGMSCVMSCBSS 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統（2） HLR 中央數據庫，存儲其所轄區的所有移動用戶的有關數據。用戶數據包括 靜態數據： 動態數據： 系統的結構與功能系統的結構與功

40、能 6.3.1 GSM系統系統（3） VLR 動態用戶數據庫，存儲進入其控制區域內來訪移動用戶的有關數據； 這些數據是從該移動用戶的HLR中獲取并進行暫存的，一旦移動用戶離開該VLR的控制區域， 則臨時存儲的該移動用戶的數據就會被消除； 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統（4）鑒權中心（AUC）對移動用戶鑒權，防止無權用戶接入系統；對無線鏈路上的話音、 數據和信令信息進行保密等，保證無線通信安全；AUC中存儲著鑒權信息和加密密鑰。 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統（5） 移動設備識別寄存器（EIR）存儲移動設備的國際移動設備識別碼（IMEI

41、），對移動設備進行識別、監視、閉鎖等功能；有三種表格清單白色清單：移動設備準許使用；灰色清單：可使用，但處于監測狀態下；黑色清單：失竊而不準使用； 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統操作支持子系統（OSS）操作支持子系統（OSS）需完成許多任務，包括移動用戶管理、移動設備管理以及網路操作和維護。包括網路管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用戶識別卡管理的個人化中心（PCS）、用于集中計費管理的數據后處理系統（DPPS）等功能實體。 系統的結構與功能系統的結構與功能 6.3.1 GSM系統系統（1）移動臺國際ISDN號碼（MSISDN） MSISDN =

42、 CC + NDC + SN CC：國家代號，中國為86；NDC：國內地區碼，中國移動為139、；SN：移動用戶號碼（包含HLR識別碼）； GSMGSM系統的編號計劃系統的編號計劃 6.3.1 GSM系統系統 GSMGSM系統的編號計劃系統的編號計劃（2）國際移動用戶識別碼（IMSI） IMSI = MCC + MNC + MSIN MCC：移動用戶所屬國家代號，中國為460；MNC：移動網號碼，中國移動為00；MSIN：移動用戶識別碼，由10位數字組成； 6.3.1 GSM系統系統（3）移動臺漫游號碼（MSRN） 這是針對移動用戶的移動特性而設置的號碼，其組成如下：OXYZ為被訪地的長途區號

43、；PQR為被訪地未使用的一個端局號；ABCD為臨時分配給移動用戶的漫游號碼。 當一個HLR管轄多個MSC時，它們可公用一個端局號。 GSMGSM系統的編號計劃系統的編號計劃 6.3.1 GSM系統系統（4）移動用戶臨時識別碼（TMSI） 使用TMSI代替IMSI，保證IMSI碼的安全； 不超過4個字節，格式由各運營商決定； GSMGSM系統的編號計劃系統的編號計劃 6.3.1 GSM系統系統（5）國際移動設備識別碼（IMEI） IMEI是唯一用來識別移動臺設備的號碼，稱作系列號或串號，它可防止非法移動臺設備使用移動臺業務。 GSMGSM系統的編號計劃系統的編號計劃 6.3.1 GSM系統系統（

44、6）位置區識別碼（LAI） LAI=MCC+ MNC+ LAC MCC：移動用戶所屬國家代號，中國460；MNC：移動網號碼，中國移動00；LAC：位置區碼，2字節16進制編碼； GSMGSM系統的編號計劃系統的編號計劃 6.3.1 GSM系統系統 GSMGSM系統的主要參數系統的主要參數發射頻帶(MHZ)基站935960移動臺890915雙工間隔45MHZ載頻帶寬200KHZ射頻雙工信道總數124小區半徑（KM）最小0.5最大35多址接入方式TDMA/FDMA傳輸速率（kbps）270.833全速率話音編譯碼比特率（kbps）13國際漫游能力有每載頻信道數全速率8半速率16 6.3.1 GS

45、M系統系統 時間0 1 2 3 4 5 6 7fnfn+1fn+2fn+3fn+4幀4.6 ms時隙577s200 kHZ= 物理信值頻率 多址技術：FDMA/TDMA 6.3.1 GSM系統系統 工作頻段 信道間隔：信道間隔： 200kHz1710178518051880雙工距離雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離雙工距離 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 : 6.3.1 GSM系統系統 信道分類物理信道：一個載頻上的TDMA幀的一個時隙；邏輯信道：根據在某個物理信道上傳輸信息類型不同，定義了若干邏輯信道；邏輯信道分類如下： 6.3.1 GSM系統系統

46、頻率較正信道 FCCH同步信道SCH廣播控制信道 BCCH廣播信道BCH尋呼信道PCH準許接入信道AGCH隨機接入信道RACH公用控制信道 CCCH獨立專用控制信道 SDCCH慢速輔助控制信道 SACCH快速輔助控制信道 FACCH專用控制信道 DCCH業務信道TCH控制信道CH信道分類（下行）（下行）（下行）（下行）（下行）（上行）（上/下行）（上/下行）（上/下行） 信道分類 6.3.1 GSM系統系統（1）業務信道（TCH） 用于傳送編碼后的語音或用戶數據，分上行信道和下行信道。（2）控制信道（CCH） 控制信道用于傳送控制呼叫進程的信令或同步數據。 信道分類 6.3.1 GSM系統系統

47、 控制信道（CCH） 廣播信道（BCH） “一點對多點”單向控制信道，用于BS向MS廣播公用信息； 頻率校正信道（FCCH） 同步信道（SCH） 廣播控制信道 （BCCH） 6.3.1 GSM系統系統 控制信道（CCH） 共用控制信道（CCCH） “一點對多點”雙向控制信道，用于呼叫接續階段傳輸鏈路連接所需的控制信令； 尋呼信道（PCH） 隨機接入信道（RACH） 準許接入信道（AGCH） 6.3.1 GSM系統系統 控制信道（CCH） 專用控制信道（DCCH） “點對點”雙向控制信道，傳輸在呼叫接續階段和通信進行當中所需的控制信息； 獨立專用控制信道（SDCCH） 慢速輔助控制信道（SACC

48、H） 快速輔助控制信道（FACCH） 6.3.1 GSM系統系統 GSMGSM系統的工作過程系統的工作過程 呼叫接續呼叫接續 越區切換越區切換 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統系統 位置更新位置更新 定義：移動通信網為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程； 在GSM系統中，位置信息存儲在HLR和VLR中； （1）位置區 GSM蜂窩系統把整個網絡的覆蓋區劃分為許多位置區，并以不同的LAI碼進行標識，此標識在BCCH信道中傳送。 6.3.1 GSM系統系統BTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSCV LRM SCV LRM SCH

49、LRLA1LA2LA3LA4 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統系統（2）位置登記的三個步驟： 在管理新LA的VLR中登記MT； 修改HLR中記錄服務該MT的新VLR的ID號； 在舊VLR和MSC中注銷該MT。 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統系統 GSMGSM系統的工作過程系統的工作過程 呼叫接續呼叫接續 越區切換越區切換 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統系統 越區切換越區切換（1）定義 將當前正在進行的移動臺與BS之間的通信鏈路從當前BS轉移到另一個BS的過程； 該過程也稱為自動鏈路轉移ALT（automatic link transfer）。 6.3.1 GSM系統

50、系統（2）越區切換方式 硬切換：在新連接建立以前，先中斷舊的連接。（eg，TACS、GSM系統） 越區切換越區切換 6.3.1 GSM系統系統（2）越區切換方式 軟切換：在與新BS建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。 （eg，IS-95系統） 越區切換越區切換要求：軟切換只能在同一頻率的信道間進行。 6.3.1 GSM系統系統 同一個BSC，不同小區 同一個MSC/VLR，不同BSC 不同MSC/VLR的區間切換（3）GSM系統中的越區種類 越區切換越區切換 6.3.1 GSM系統系統BSCMSCVLR新鏈路原鏈路同一BSC的越區切換BSCMSCVLR新鏈路原鏈路BSC2同一個MSC/VLR，不同B

51、SC間的越區切換BSCMSC1VLR新鏈路BSC2MSC2VLR原鏈路 不同MSC的越區切換 6.3.1 GSM系統系統 GSMGSM系統的工作過程系統的工作過程 呼叫接續呼叫接續 越區切換越區切換 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統系統 呼叫接續呼叫接續（1）移動用戶主呼 移動用戶向固定用戶發起呼叫。（2）移動用戶被呼 固定用戶向移動用戶發起呼叫。 6.3.1 GSM系統系統（1）移動用戶主呼 若MS處于激活且空閑狀態，要建立一個呼叫，只需撥被叫用戶號碼，再按“發送”鍵，MS便開始啟動呼叫程序：MS進入“初始化”過程；網絡對MS進行“鑒權”、“加密”處理；建立至被叫用戶的呼叫； 6.3

52、.1 GSM系統系統（2）移動用戶被呼首先，完成對MS的位置定位；其次，對MS進行“尋呼”；再次，MS收到尋呼后，進入“初始化”過程；最后，完成“呼叫接續”； 6.3.1 GSM系統系統6.3.2 CDMA蜂窩移動通信系統蜂窩移動通信系統 6.3.1 GSM系統系統6.3 數字蜂窩移動通信系統數字蜂窩移動通信系統 CDMACDMA蜂窩移動通信系統概述蜂窩移動通信系統概述 CDMA CDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點 CDMACDMA蜂窩通信系統的無線傳輸蜂窩通信系統的無線傳輸 6.3.2 CDMACDMA蜂窩移動通信系統蜂窩移動通信系統CDMACDMA發展歷史和現狀發展歷史和現狀9090

53、年代初，年代初，QualcommQualcomm公司首次將公司首次將CDMACDMA技術引入民用通信領技術引入民用通信領域；域；19931993年，第一個年，第一個CDMACDMA標準標準IS-95IS-95發布；發布；19961996年，年，CDMACDMA標準標準IS-95AIS-95A發布；發布；20002000年，年，CDMA2000-1XCDMA2000-1X標準標準IS-2000 Release 0 IS-2000 Release 0 、Release Release A A出臺；出臺；20002000年，年，1XEV-DO1XEV-DO、1XEV-DV1XEV-DV等寬帶等寬帶C

54、DMACDMA技術紛紛出臺，部技術紛紛出臺，部分提案已經被分提案已經被3GPP23GPP2采納；采納； CDMACDMA蜂窩移動通信系統概述蜂窩移動通信系統概述幾種流行的多址技術：幾種流行的多址技術： FDMA 頻分多址頻分多址 每個用戶使用不同的頻率每個用戶使用不同的頻率 一個信道對應一個頻率一個信道對應一個頻率TDMA 時分多址時分多址 每個用戶使用不同的時隙每個用戶使用不同的時隙 一個信道就是特定頻率的特定時隙一個信道就是特定頻率的特定時隙CDMA 碼分多址碼分多址 一個信道對應一種獨特的碼序列。一個信道對應一種獨特的碼序列。 每個用戶使用相同的頻率，但采用不同每個用戶使用相同的頻率，但

55、采用不同的碼序列。的碼序列。FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA信道：信道： 通過傳輸媒介為一個用戶傳送信息通過傳輸媒介為一個用戶傳送信息的專用通路。的專用通路。 CDMACDMA蜂窩移動通信系統概述蜂窩移動通信系統概述 CDMACDMA蜂窩移動通信系統概述蜂窩移動通信系統概述 CDMACDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點 CDMACDMA蜂窩通信系統的無線傳輸蜂窩通信系統的無線傳輸 6.3.2 CDMACDMA蜂窩移動通信系統蜂窩移動通信系統多址干擾 CDMA蜂窩移動通信系統中，所有用戶在通信

56、過程中都使用同一載波，占用相同的帶寬，即共享同一無線頻道，所以其中任一用戶的通信均會對其他用戶造成干擾，即“多址干擾”；且同時通話的用戶數越多，相互間的干擾越大。 CDMACDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點遠近效應 由于系統中的許多電臺共用一個頻率發送或接收信號，因而近地強信號壓制遠地弱信號的現象； CDMACDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點K信道K+1信道功率控制 為了獲得高質量和高的容量，所有的信號不管離基站遠近，到達基站的信號功率都應該相同，且剛達到BS所需的信噪比；反之一樣。 CDMACDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點類比: 國際性集會-同一房間（頻率）的多個交談 -

57、使用不同的語言（碼分） 背景噪聲-每一對話的音量要控制到最小(功率控制） 自干擾 CDMACDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點 CDMACDMA蜂窩移動通信系統概述蜂窩移動通信系統概述 CDMACDMA蜂窩通信系統特點蜂窩通信系統特點 CDMACDMA蜂窩通信系統的無線傳輸蜂窩通信系統的無線傳輸 6.3.2 CDMACDMA蜂窩移動通信系統蜂窩移動通信系統 在CDMA系統中，除要傳輸業務信息外，還要傳輸各種控制信息，即CDMA系統配置了各種邏輯信道，它們均是由不同的碼序列區分。 CDMACDMA蜂窩通信系統的無線傳輸蜂窩通信系統的無線傳輸1、正向邏輯信道導頻信道（Pilot channel

58、） 傳輸由BS連續發送的不包含信息數據的導頻信息；同步信道（ Sync channel ） 主要用于傳輸同步信息，MS利用它進行同步捕獲；尋呼信道（ Paging channel ） 供BS在呼叫建立階段傳輸尋呼控制信息給MS；正向業務信道（ Forward Traffic channel ） 傳輸話音編碼數據或其他業務數據和少量隨路信令； CDMACDMA蜂窩通信系統的無線傳輸蜂窩通信系統的無線傳輸2、反向邏輯信道接入信道（ Access channel ） MS通過它向BS發起呼叫、響應BS發來的尋呼信息及進行登記注冊；反向業務信道（ Reverse Traffic channel ） 與

59、正向業務信道相對應，特點與作用基本相同； CDMACDMA蜂窩通信系統的無線傳輸蜂窩通信系統的無線傳輸第六章第六章 移動通信移動通信6.1 移動通信概述6.2 移動通信的基本技術6.3 數字蜂窩移動通信系統6.4 第三代移動通信系統模擬技術數字技術技術驅動AMPSTACSNMTC450NAMTS第一代模擬蜂窩移動通信系統80年代FDMA話音DAMPS IS-95 GSMPDC第二代數字蜂窩移動通信系統90年代TDMA話言和低速數據CDMA2000 WCDMA第三代數字蜂窩移動通信系統21世紀CDMA寬帶多媒體語音業務多媒體業務業務驅動技術技術驅動驅動6.4 第三代移動通信系統（第三代移動通信系統（3G）6.4.1 概述1、個人通信的概念 所謂個人通信即為五個W：“在任何時間（Whenever）、任何地點（Wherever）、任何人（Whoever）可以同任何人（Whomever）進行任何業務（Whatever）的通信”。6.4 第三代移動通信系統（第三代移動通信系統（3G）2、IMT-20003G最早由ITU在1985年提出，稱為未來公眾陸地移動通信系統（FPLMTS）。1996年更名為國際移動通信2000即IMT2000。工作頻段2000MHz商用