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移動通信基礎(chǔ)知識

 松楓居士 2019-05-14

1 移動通信是指通信雙方至少有一方在移動中(或是臨時停留在某一非預(yù)定的位置上)進(jìn)行信息傳輸和交換,這包括移動體(車輛、船舶、飛機(jī)或行人)和移動體之間的通信,移動體和固定點(diǎn)(固定無線電臺或有線電話)之間的通信。

2 移動通信的主要特點(diǎn):1)移動通信必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸 ;2)移動通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行的;3)移動通信可以利用的頻譜資源非常有限, 而移動通信業(yè)務(wù)量的需求卻與日俱增;4)移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣, 網(wǎng)絡(luò)管理和控制必須有效;

5)移動通信設(shè)備(主要是移動臺)必須適于在移動環(huán)境中使用

3 移動通信有以下多種分類方法:

1) 按多址方式可分為頻分多址(FDMA)、 時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)等;

2) 按工作方式可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工和半雙工;

3) 按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。

4 無線通信系統(tǒng)的傳輸方式分單工傳輸(廣播式)和雙向傳輸(應(yīng)答式)。單向傳輸只用于無線電尋呼系統(tǒng)。雙向傳輸有單工、雙工和半雙工三種工作方式。

5 所謂單工通信,是指通信雙方電臺交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。根據(jù)收、發(fā)頻率的異同, 又可分為同頻單工和異頻單工。單工通信常用于點(diǎn)到點(diǎn)通信。優(yōu)點(diǎn):組網(wǎng)簡單、節(jié)省能源;缺點(diǎn):通話不連續(xù)(對講式),易受干擾。

6 所謂雙工通信,是指通信雙方可同時進(jìn)行傳輸消息的工作方式,有時亦稱全雙工通信

雙工通信一般使用一對頻道,以實(shí)施頻分雙工(FDD)工作方式,接收和發(fā)射可同時進(jìn)行。但是,在電臺的運(yùn)行過程中,不管是否發(fā)話,發(fā)射機(jī)總是工作的,故電源消耗較大。為緩解這個問題和減少對系統(tǒng)頻帶的要求,可在通信設(shè)備中采用同步的半雙工通信方式,即時分雙工(TDD)。此時, 時間軸被周期地分割成時間幀,每一幀分為兩部分,前半部分用于電臺A(或移動臺A)發(fā)送,后半部分用于電臺B(或基站)發(fā)送,這樣就可以實(shí)現(xiàn)電臺A和B(移動臺與基站)的雙向通信。

7 人們把模擬移動通信系統(tǒng)(包括模擬蜂窩網(wǎng)、模擬無繩電話與模擬集群調(diào)度系統(tǒng)等)稱作第一代移動通信系統(tǒng),而把數(shù)字化的移動通信系統(tǒng)(包括數(shù)字蜂窩網(wǎng)、數(shù)字無繩電話、移動數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)等)稱作第二代移動通信系統(tǒng)。

8 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)可歸納如下:

(1) 頻譜利用率高,有利于提高系統(tǒng)容量;(2) 能提供多種業(yè)務(wù)服務(wù),提高通信系統(tǒng)的通用性;(3) 抗噪聲、抗干擾和抗多徑衰落的能力強(qiáng);(4) 能實(shí)現(xiàn)更有效、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制;(5) 便于實(shí)現(xiàn)通信的安全保密;(6) 可降低設(shè)備成本以及減小用戶手機(jī)的體積和重量

9 移動通信基本上圍繞著兩種主干網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展,這就是基于話音業(yè)務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)和基于分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)運(yùn)行環(huán)境和市場需求的不同, 前者又分為以蜂窩網(wǎng)為代表的高功率寬(廣)域網(wǎng)和以無繩電話網(wǎng)為代表的低功率局域網(wǎng);后者又可分為寬帶LAN之類的高速局域網(wǎng)和移動數(shù)據(jù)網(wǎng)之類的低速寬(廣)域網(wǎng)

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10 常用的移動通信系統(tǒng)有哪些:無線電尋呼系統(tǒng)、蜂窩移動通信系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)、集群移動通信系統(tǒng)、移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)、分組無線網(wǎng)。

11 無線電尋呼系統(tǒng)是一種單向通信系統(tǒng)

12 蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的三大特點(diǎn):頻率再用、小區(qū)分裂、越區(qū)切換

把若干相鄰的小區(qū)按一定的數(shù)目劃分成區(qū)群 (Cluster), 并把可供使用的無線頻道分成若干個(等于區(qū)群中的小區(qū)數(shù))頻率組, 區(qū)群內(nèi)各小區(qū)均使用不同的頻率組,而任一小區(qū)所使用的頻率組, 在其它區(qū)群相應(yīng)的小區(qū)中還可以再用,這就是頻率再用

當(dāng)用戶數(shù)增多并達(dá)到小區(qū)所能服務(wù)的最大限度時,把這些小區(qū)分割成更小的蜂窩狀區(qū)域,并相應(yīng)減小新小區(qū)的發(fā)射功率和采用相同的頻率再用模式,提高系統(tǒng)單位面積可服務(wù)的用戶數(shù)以適應(yīng)持續(xù)增長的業(yè)務(wù)需求,這種過程稱為小區(qū)分裂

當(dāng)移動臺從一個小區(qū)進(jìn)入另一相鄰的小區(qū)時,其工作頻率及基站與移動交換中心所用的接續(xù)鏈路必須從它離開的小區(qū)轉(zhuǎn)換到正在進(jìn)入的小區(qū),這一過程稱為越區(qū)切換

13 只有頻率再用距離足夠大,才能保證同道干擾低于預(yù)定的門限值,這也就限制了區(qū)群中所含小區(qū)數(shù)目不能小于某種值(在模擬蜂窩網(wǎng)中不小于7,在數(shù)字蜂窩網(wǎng)中可小到4或3)

14我國模擬無繩電話系統(tǒng)采用45 MHz/48 MHz的頻段。我國使用的數(shù)字式無繩電話系統(tǒng)(低功率無線系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)是PHS

15無繩電話是一種以有線電話網(wǎng)為依托的通信方式,也可以說它是有線電話網(wǎng)的無線延伸,具有發(fā)射功率小、省電、設(shè)備簡單、價格低廉、 使用方便等優(yōu)點(diǎn)

16 集群移動通信系統(tǒng)屬于調(diào)度系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移通信網(wǎng)。

17集群移動通信系統(tǒng)采用的基本技術(shù)是頻率共用技術(shù)。 其主要做法是:

① 把一些由各部門分散建立的專用通信網(wǎng)集中起來,統(tǒng)一建網(wǎng)和管理,并動態(tài)地利用分配給它們的有限個頻道,以容納數(shù)目更多的用戶;

② 改進(jìn)頻道共用的方式,即移動用戶在通信的過程中,不是固定地占用某一個頻道,而是在按下其“按講開關(guān)”(PTT)時,才能占用一個頻道;一旦松開PTT,頻道將被釋放,變成空閑頻道,并允許其它用戶占用該頻道

18 集群系統(tǒng)的控制方式有兩種即專用控制信道的集中控制方式和隨路信令的分布控制方式

19 按通信占用頻道的方式,集群系統(tǒng)可分為消息集群、傳輸集群和準(zhǔn)傳輸集群等三種方式

(1) 消息集群(Message Trunking)。 在消息集群系統(tǒng)中, 每一次呼叫通話期間,一次性地分配一對無線頻道, 而且在通話完畢后(即松開PTT開關(guān)后),轉(zhuǎn)發(fā)器繼續(xù)在該頻道上工作6 s左右(即脫離時間約為6 s), 才算完成此次接續(xù)過程。28s

(2)傳輸集群(TransmissionTrunking)。傳輸集群通話中,并非始終占用某一個頻道,當(dāng)發(fā)話一方松開PTT時,對這一頻道的占用即告結(jié)束,對方回答或本方再發(fā)話時,都要重新分配并占用新的空閑頻道。亦即在通話中,每按一次PTT開關(guān)就重新占用頻道一次。因此,傳輸集群可以充分利用頻道的空閑時間,其頻道利用率可以明顯提高。不過,,用戶的話音略有間隙時,PTT就可能松開,使所用頻道也立即放棄而被其它用戶所占用,其后再講話時又要重新占用新的空閑頻道,從而會導(dǎo)致消息傳輸不連續(xù)或形成通話中斷現(xiàn)象。16s

(3) 準(zhǔn)傳輸集群(Quasi Transmission Trunking)。 準(zhǔn)傳輸集群是為了克服傳輸集群的缺點(diǎn)而提出的一種改進(jìn)型集群方式, 也可以看作是傳輸集群和消息集群的折中方案。 其做法是: 一方面(和消息集群相比)把脫離的時間縮短為0.5~2 s; 另一方面(和傳輸集群相比)在每次PTT松開之后增加0.5 s的保持時間, 然后釋放頻道。 18s

20 Motorola公司提出的“銥”(IRIDIUM)系統(tǒng)改用66顆衛(wèi)星,分6條軌道在地球上空運(yùn)行

21分組無線網(wǎng)是一種利用無線信道進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò),即網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息要以“分組”或稱“信包”(有時簡稱“包”)為基本單元。分組是由若干比特組成的信息段,通常包含“包頭”和“正文”兩部分。

22 分組傳輸常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有星型結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。

23 在GSM系統(tǒng)中,分組模式成為通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)

24對數(shù)字調(diào)制技術(shù)的主要要求是:已調(diào)信號的頻譜窄和帶外衰減快(即所占頻帶窄,或者說頻譜利用率高);易于采用相干或非相干解調(diào);抗噪聲和抗干擾的能力強(qiáng);以及適宜在衰落信道中傳輸。

25數(shù)字信號調(diào)制的基本類型分為振幅鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)

26 移動信道中電波傳播特性的研究

研究移動信道的傳播特性,首先要弄清移動信道的傳播規(guī)律和各種物理現(xiàn)象的機(jī)理以及這些現(xiàn)象對信號傳輸所產(chǎn)生的不良影響, 進(jìn)而研究消除各種不良影響的對策。 為了給通信系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計提供依據(jù), 人們通常通過理論分析或根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析(或二者結(jié)合), 來總結(jié)和建立有普遍性的數(shù)學(xué)模型, 利用這些模型, 可以估算一些傳播環(huán)境中的傳播損耗和其它有關(guān)的傳播參數(shù)。

理論分析方法通常用射線表示電磁波束的傳播,在確定收發(fā)天線的高度、位置和周圍環(huán)境的具體特征后,根據(jù)直射、折射、反射、散射、透射等波動現(xiàn)象,用電磁波理論計算電波傳播的路徑損耗及有關(guān)信道參數(shù)。

實(shí)測分析方法是指在典型的傳播環(huán)境中進(jìn)行現(xiàn)場測試, 并用計算機(jī)對大量實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析, 以建立預(yù)測模型(如沖擊響應(yīng)模型), 進(jìn)行傳播預(yù)測。

27多址方式的基本類型有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。實(shí)際中也常用到三種基本多址方式的混合多址方式,比如,頻分多址/時分多址(FDMA/TDMA)、頻分多址/碼分多址(FDMA/CDMA)、時分多址/碼分多址(TDMA/CDMA)

28通常認(rèn)為:TDMA系統(tǒng)的通信容量大于FDMA系統(tǒng), 而CDMA系統(tǒng)的通信容量又大于FDMA和TDMA系統(tǒng)

29移動通信系統(tǒng)中采用的抗干擾措施是多種多樣的,主要有:

1) 利用信道編碼進(jìn)行檢錯和糾錯(包括前向糾錯FEC和自動請求重傳ARQ)是降低通信傳輸?shù)牟铄e率, 保證通信質(zhì)量和可靠性的有效手段;

2) 為克服由多徑干擾所引起的多徑衰落, 廣泛采用分集技術(shù)(包括空間分集、 頻率分集、 時間分集以及RAKE接收技術(shù)等)、 自適應(yīng)均衡技術(shù)和選用具有抗碼間干擾和時延擴(kuò)展能力的調(diào)制技術(shù)(如多電平調(diào)制、 多載波調(diào)制等);

3) 為提高通信系統(tǒng)的綜合抗干擾能力而采用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù);

4) 為減少蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的共道干擾而采用扇區(qū)天線、 多波束天線和自適應(yīng)天線陣列等;

5) 在CDMA通信系統(tǒng)中, 為了減少多址干擾而使用干擾抵消和多用戶信號檢測器技術(shù)。

30 組網(wǎng)涉及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)的控制與管理等

31網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),其組成部分為:移動交換中心(MSC),基站分系統(tǒng)(BSS)(含基站控制器(BSC)、基站收發(fā)信臺(BTS)),移動臺(MS),歸屬位置寄存器(HLR),訪問位置寄存器(VLR),設(shè)備標(biāo)志寄存器(EIR),認(rèn)證中心(AUC)和操作維護(hù)中心(OMC)。網(wǎng)絡(luò)通過移動交換中心(MSC)還與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)以及公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)相連接。

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32網(wǎng)絡(luò)接口 (1) 人機(jī)接口(Sm接口)。 Sm是用戶與移動網(wǎng)之間的接口, 在移動設(shè)備中包括鍵盤、 液晶顯示以及實(shí)現(xiàn)用戶身份卡識別功能的部件。 (2) 移動臺與基站之間的接口(Um接口)。 Um是移動臺與基站收發(fā)信機(jī)之間的無線接口,是移動通信網(wǎng)的主要接口,也稱空中接口。 (3) 基站與移動交換中心之間的接口(A接口)。此接口所傳遞的信息主要有:基站管理、 呼叫處理與移動特性管理等。 (4) 基站控制器(BSC)與基站收發(fā)信臺(BTS)之間的接口(Abis接口)。 基站系統(tǒng)(BSS)包括BSC與BTS兩部分, 它們之間的接口稱為Abis接口。

33 Um接口協(xié)議模型舉例

clip_image006第一層(最低層)L1是物理層。它為高層信息傳輸提供無線信道,能支持在物理媒介上傳輸信息所需要的全部功能,如頻率配置、信道劃分、傳輸定時、比特或時隙同步、功率設(shè)定、調(diào)制和解調(diào)等等。第二層L2是數(shù)據(jù)鏈路層。它向第三層提供服務(wù), 并接受第一層的服務(wù)。其主要功能是為網(wǎng)絡(luò)層提供必需的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu),并對數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行控制。第三層L3是網(wǎng)絡(luò)層。它的主要功能是管理鏈路連接, 控制呼叫過程,支持附加業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù),以及進(jìn)行移動管理和無線資源管理等。

34 網(wǎng)絡(luò)的控制與管理 連接控制(或管理)功能、移動管理、無線資源管理。

35常用的數(shù)字調(diào)制有: 移頻鍵控(FSK)和移相鍵控(PSK)等

36移動通信信道的基本特征是: 第一,帶寬有限,它取決于使用的頻率資源和信道的傳播特性;第二,干擾和噪聲影響大, 這主要是移動通信工作的電磁環(huán)境所決定的; 第三, 存在著多徑衰落。

37擴(kuò)展頻譜(SS,Spread Spectrum)通信簡稱為擴(kuò)頻通信。擴(kuò)頻通信的定義可簡單表述如下: 擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式, 在發(fā)端采用擴(kuò)頻碼調(diào)制, 使信號所占的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的帶寬, 在收端采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)以恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。

38各種擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力大體上都與擴(kuò)頻信號帶寬B與信息帶寬Bm之比成正比。 即Gp=10lg(B/Bm)Gp稱作擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益、表示了擴(kuò)頻系統(tǒng)信噪比改善的程度

39 按照擴(kuò)展頻譜的方式不同,擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可分為:直接序列(DS)擴(kuò)頻、跳頻(FH)、跳時(TH)、線性調(diào)頻(Chirp)以及上述幾種方式的組合。

40所謂直接序列(DS, Direct Sequency)擴(kuò)頻,就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號的頻譜。而在收端,用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò),把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始的信息

41所謂跳頻,是: 用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。 也就是說, 用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制,使載波頻率不斷地跳變, 因此稱為跳頻

42與跳頻相似, 跳時(TH,Time Hopping)是指使發(fā)射信號在時間軸上跳變。

43多載波傳輸首先把一個高速的數(shù)據(jù)流分解為若干個低速的子數(shù)據(jù)流(這樣每個子數(shù)據(jù)流將具有低得多的比特速率),然后,每個子數(shù)據(jù)流經(jīng)過調(diào)制(符號匹配)和濾波(波形形成g(t)),去調(diào)制相應(yīng)的子載波,從而構(gòu)成多個并行的已調(diào)信號,經(jīng)過合成后進(jìn)行傳輸

44在多載波傳輸技術(shù)中,對每一路載波頻率(子載波)的選取可以有多種方法,它們的不同選取將決定最終已調(diào)信號的頻譜寬度和形狀。

第1種方法是:各子載波間的間隔足夠大,從而使各路子載波上的已調(diào)信號的頻譜不相重疊,如圖2-67(a)所示。該方案就是傳統(tǒng)的頻分復(fù)用方式,即將整個頻帶劃分成N個不重疊的子帶,每個子帶傳輸一路子載波信號,在接收端可用濾波器組進(jìn)行分離。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單、直接;缺點(diǎn)是頻譜的利用率低,子信道之間要留有保護(hù)頻帶,而且多個濾波器的實(shí)現(xiàn)也有不少困難

第2種方法是:各子載波間的間隔選取,使得已調(diào)信號的頻譜部分重疊,使復(fù)合譜是平坦的, 如圖2-67(b)所示。重疊的譜的交點(diǎn)在信號功率比峰值功率低3 dB處。子載波之間的正交性通過交錯同相或正交子帶的數(shù)據(jù)得到(即將數(shù)據(jù)偏移半個碼元周期)。

第3種方案是:各子載波是互相正交的,且各子載波的頻譜有1/2的重疊。如圖2-67(c)所示。該調(diào)制方式被稱為正交頻分復(fù)用(OFDM)。此時的系統(tǒng)帶寬比FDMA系統(tǒng)的帶寬可以節(jié)省一半。

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圖2-67 子載波頻率設(shè)置

(a) 傳統(tǒng)的頻分復(fù)用; (b) 3 dB頻分復(fù)用; (c)OFDM

45 信道按傳輸媒介分為有線信道和無線信道。

46 根據(jù)信道特性參數(shù)隨外界各種因素的影響而變化的快慢,通常分為“恒參信道”和“變參信道”。所謂“恒參信道”,是指其傳輸特性的變化量極微且變化速度極慢;或者說,在足夠長的時間內(nèi),其參數(shù)基本不變。“變參信道”與此相反,其傳輸特性隨時間的變化較快。

47從發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線的電波稱為直射波,它是VHF和UHF頻段的主要傳播方式;電波經(jīng)過地面反射到達(dá)接收機(jī),稱為地面反射波;電波沿地球表面?zhèn)鞑?,稱為地表面波。

48自由空間傳播損耗Lfs](dB) = 32.44+20lg d(km)+20lg f(MHz) 可見,傳輸損耗(衰減)只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān)。當(dāng)f或d增大一倍時,Lfs將分別增加6dB。Lg2=0.3010

49 信號的局部中值,是在局部時間(或地點(diǎn))中,信號電平大于或小于它的時間各為50%。

這種變化造成的衰落稱為慢衰落。

50 多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布,所以稱為瑞利分布。在移動信道中,發(fā)送到接收機(jī)的信號會受到傳播環(huán)境中地形、地物的影響而產(chǎn)生繞射、反射或散射,因而形成多徑傳播。 多徑傳播將使接收端的合成信號在幅度、相位和到達(dá)時間上發(fā)生隨機(jī)變化,嚴(yán)重地降低接收信號的傳輸質(zhì)量,這就是所謂的多徑衰落。

51 慢衰落近似服從正態(tài)分布。

52 為了防止因衰落(包括快衰落和慢衰落)引起的通信中斷,在信道設(shè)計中,必須是信號的電平留有足夠的余量,以使中斷率R小于規(guī)定指標(biāo)。這種電平余量稱為衰落儲備。

53因多徑傳播造成信號時間擴(kuò)散的現(xiàn)象, 稱為多徑時散

54為了計算移動信道中信號電場強(qiáng)度中值(或傳播損耗中值),可將地形分為兩大類,即中等起伏地形和不規(guī)則地形,并以中等起伏地形作傳播基準(zhǔn)。所謂中等起伏地形,是指在傳播路徑的地形剖面圖上,地面起伏高度不超過20m,且起伏緩慢,峰點(diǎn)與谷點(diǎn)之間的水平距離大于起伏高度。其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陸混合地形等統(tǒng)稱為不規(guī)則地形。

55不同地物環(huán)境其傳播條件不同, 按照地物的密集程度不同可分為三類地區(qū): ① 開闊地。 在電波傳播的路徑上無高大樹木、 建筑物等障礙物, 呈開闊狀地面, 如農(nóng)田、 荒野、 廣場、 沙漠和戈壁灘等。 ② 郊區(qū)。在靠近移動臺近處有些障礙物但不稠密, 例如,有少量的低層房屋或小樹林等。③ 市區(qū)。 有較密集的建筑物和高層樓房。

56 Am(f, d)是中等起伏地市區(qū)的基本損耗中值,即假定自由空間損耗為0dB,基站天線高度為200m, 移動臺天線高度為3m的情況下得到的損耗中值;Hb(hb, d)是基站天線高度增益因子,它是以基站天線高度200m為基準(zhǔn)得到的相對增益。Hm(hm, f)是移動臺天線高度增益因子, 它是以移動臺天線高度3m為基準(zhǔn)得到的相對增益。地形地物修正因子KT = Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS ,Kmr郊區(qū)修正因子; Qo、Qr開闊地或準(zhǔn)開闊地修正因子; KhKhf丘陵地修正因子及微小修正因子;Kjs——孤立山岳修正因子;Ksp——斜坡地形修正因子;KS——水陸混合路徑修正因子。任意地形地區(qū)的傳播損耗中值LA = LT-KT,LT為中等起伏地市區(qū)傳播損耗中值, 即LT = Lfs+Am(f, d)-Hb(hb, d)-Hm(hm, f)

例3.2某一移動信道,工作頻段為450MHz,基站天線高度為50m,天線增益為6dB,移動臺天線高度為3m,天線增益為 0dB;在市區(qū)工作,傳播路徑為中等起伏地,通信距離為10km。 試求:傳播路徑損耗中值

根據(jù)已知條件, KT=0, LA=LT,自由空間傳播損耗[Lfs] =32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg10 =105.5dB;市區(qū)基本損耗中值 Am(f,d) = 27dB;基站天線高度增益因子 Hb(hb, d) = -12dB;移動臺天線高度增益因子Hm(hm, f) = 0dB。由上述各項可得傳播路徑損耗中值為LA = LT = 105.5+27+12 = 144.5dB

例3-3 若上題改為郊區(qū)工作,傳播路徑是正斜坡,且θm=15mrad, 其它條件不變,再求傳播路徑損耗中值。

可知LA=LT-KT, 由上例已求得LT=144.5dB。 根據(jù)已知條件,地形地區(qū)修正因子KT只需考慮郊區(qū)修正因子Kmr和斜坡修正因子Ksp,因而 KT = Kmr+KspKmr = 12.5dB,Ksp = 3dB所以傳播路徑損耗中值為 LA = LT-KT = LT- (Kmr+Ksp) = 144.5-15.5 = 129dB

57傳播損耗預(yù)測模型

Hata模型適用于150~1500 MHz頻率范圍,在市區(qū)的中值路徑損耗的標(biāo)準(zhǔn)公式為(CCIR采納的建議)Lurban(dB)=69.55+26.16lgfc-13.82lghb-a(hb)+(44.9-6.55lghb)lgd

式中: fc是在150~1500MHz內(nèi)的工作頻率; hb是基站發(fā)射機(jī)的有效天線高度(單位為m, 適用范圍30~200 m), 其定義為天線相對海平面高度hts減去距離從3 km到15 km之間的平均地面高度hga; hre是移動臺接收機(jī)的有效天線高度(單位為m, 適用范圍1~10 m); d是收發(fā)天線之間的距離(單位為km, 適用范圍1~10km); a(hre)是移動臺接收機(jī)的有效天線高度的修正因子

COST-231/Walfish/Ikegami模型,這種模型考慮到了自由空間損耗、 沿傳播路徑的繞射損耗以及移動臺與周圍建筑屋頂之間的損耗,該模型中的主要參數(shù)有:建筑物高度、道路寬度、建筑物的間隔、相對于直達(dá)無線電路徑的道路方位。該模型適用的范圍: 頻率f: 800~2000 MHz;距離d:0.02~5 km;基站天線高度hb: 4~50m;移動臺天線高度hm:1~3 m。

58所謂分集接收,是指接收端對它收到的多個衰落特性互相獨(dú)立(攜帶同一信息)的信號進(jìn)行特定的處理,以降低信號電平起伏的辦法

59分集有兩重含義: 一是分散傳輸, 使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號; 二是集中處理, 即接收機(jī)把收到的多個統(tǒng)計獨(dú)立的衰落信號進(jìn)行合并(包括選擇與組合)以降低衰落的影響。

60在移動通信系統(tǒng)中可能用到兩類分集方式: 一類稱為“宏分集”; 另一類稱為“微分集”。

61 “宏分集”主要用于蜂窩通信系統(tǒng)中,也稱為“多基站”分集。這是一種減小慢衰落影響的分集技術(shù),其作法是把多個基站設(shè)置在不同的地理位置上(如蜂窩小區(qū)的對角上)和在不同方向上,同時和小區(qū)內(nèi)的一個移動臺進(jìn)行通信(可以選用其中信號最好的一個基站進(jìn)行通信)。

62 “微分集”是一種減小快衰落影響的分集技術(shù)。微分集又可分為下列六種:空間分集、頻率分集、極化分集、場分量分集、角度分集、時間分集。

63假設(shè)M個輸入信號電壓為r1(t), r2(t), …, rM(t), 則合并器輸出電壓r(t)為

 
 clip_image010

ak為第k個信號的加權(quán)系數(shù)

clip_image012常用的有以下三種方式:(1) 選擇式合并。選擇式合并是指檢測所有分集支路的信號, 以選擇其中信噪比最高的那一個支路的信號作為合并器的輸出。由上式可見, 在選擇式合并器中,加權(quán)系數(shù)只有一項為1, 其余均為0。

(2) 最大比值合并,最大比值合并器輸出的信號包絡(luò)為

(3) 等增益合并

等增益合并無需對信號加權(quán), 各支路的信號是等增益相加的

clip_image014等增益合并器輸出的信號包絡(luò)為

64 為便于比較三種合并方式, 假設(shè)它們都滿足下列三個條件:(1) 每一支路的噪聲均為加性噪聲且與信號不相關(guān),噪聲均值為零,具有恒定均方根值;(2) 信號幅度的衰落速率遠(yuǎn)低于信號的最低調(diào)制頻;(3) 各支路信號的衰落互不相關(guān), 彼此獨(dú)立。

65 所謂RAKE接收機(jī),就是利用多個并行相關(guān)器檢測多徑信號, 按照一定的準(zhǔn)則合成一路信號供解調(diào)用的接收機(jī)。

66 RAKE接收機(jī)利用多徑信號,提高了通信質(zhì)量。

67 糾錯編碼是以降低信息傳輸速率為代價來提高傳輸可靠性的。

68一般情況下,碼的檢、糾錯能力與最小碼距d0的關(guān)系可分為以下三種情況。

(1) 為檢測e個錯碼, 要求最小碼距d0e+1;(2) 為糾正t個錯碼,要求最小碼距d0≥2t+1;

(3) 為糾正t個錯碼,同時檢測e個錯碼,要求最小碼距d0e+t+1 (et)

69 常用的檢錯碼:奇偶校驗碼、CRC(循環(huán)冗余校驗)

70 在CDMA移動通信系統(tǒng)中采用了卷積碼和交織編碼

71 組網(wǎng)需要解決以下幾個方面的問題:(1) 對于給定的頻率資源,大家如何來共享? 即采用什么樣的多址技術(shù), 使得有限的資源能傳輸更大容量的信息? (2) 由于傳播損耗的存在,基站和移動臺之間的通信距離總是有限的。那么為了使用戶在某一服務(wù)區(qū)內(nèi)的任一點(diǎn)都能接入網(wǎng)絡(luò),需要在該服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置多少基站?另一方面,對于給定的頻率資源,如何在這些基站之間進(jìn)行分配以滿足用戶容量的要求?這些是區(qū)域覆蓋技術(shù)要解決的問題。 (3) 如何將服務(wù)區(qū)內(nèi)的各個基站互連起來,并且要與固定網(wǎng)絡(luò)(如PSTN、ISDN、BISDN等)互連,從而實(shí)現(xiàn)移動用戶與固定用戶、 移動用戶與移動用戶之間的互連互通? 也就是說, 移動通信應(yīng)采用什么樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)? (4) 移動通信的基本特點(diǎn)是用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)可任意移動。這就要解決下面兩個問題:一是當(dāng)移動用戶從一個基站的覆蓋區(qū)移動到另一個基站的覆蓋區(qū)時,如何保證用戶通信過程的連續(xù)性,即如何實(shí)現(xiàn)有效的越區(qū)切換? 二是用戶在移動網(wǎng)絡(luò)中任意移動,網(wǎng)絡(luò)如何管理這些用戶,使網(wǎng)絡(luò)在任何時刻都知道,該用戶當(dāng)前在哪一個地區(qū)的哪一個基站覆蓋的范圍內(nèi),即如何解決移動性管理的問題?

(5) 如何在用戶和移動網(wǎng)絡(luò)之間,移動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)之間交換控制信息,從而對呼叫過程、移動性管理過程和網(wǎng)絡(luò)互連過程進(jìn)行控制, 以保證網(wǎng)絡(luò)有序運(yùn)行, 即在移動通信網(wǎng)中應(yīng)采用什么樣的信令系統(tǒng)?

72 常用的多址技術(shù)有三種:頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)等

73頻分多址指將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用

clip_image01674為每個基站配置好一組信道,供該基站所覆蓋的區(qū)域(稱為小區(qū))內(nèi)的所有移動臺共用。 這就是多信道共用問題。

75 信道利用率η可用每小時每信道的完成話務(wù)量來計算

在維持B一定的條件下,隨著n的加大A不斷增長。當(dāng)n<3時,A隨n的增長接近指數(shù)規(guī)律;當(dāng)n>6時,則接近線性關(guān)系。在B一定的條件下,η隨著n的加大而增長,但在n>8之后增長已很慢。因此,同一基站的共用信道數(shù)不宜過多,一般8個。

76 如n=8,為保證呼損率B=5%,全網(wǎng)只能容納57*8=456個用戶;若將B提高到20%,全網(wǎng)就可容納92*8=736個用戶了。

77空閑信道的選取方式主要可以分為兩類: 一類是專用呼叫信道方式(或稱“共用信令信道”方式); 另一類是標(biāo)明空閑信道方式。(1) 專用呼叫信道方式。處理呼叫的速度快;但信道的利用率不高。(2) 標(biāo)明空閑信道方式??煞譃椤把h(huán)定位”、“循環(huán)不定位”、“標(biāo)明多個空閑信道的循環(huán)分散定位”和“標(biāo)明多個空閑信道的循環(huán)不定位”等① 循環(huán)定位。信道利用率高;但是同搶概率也較大,即容易發(fā)生沖突

② 循環(huán)不定位方式。減小了同搶概率,但建立呼叫慢

78時分多址是指把時間分割成周期性的幀, 每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都是互不重疊的)

79 在TDMA系統(tǒng)中, 每幀中的時隙結(jié)構(gòu)(或稱為突發(fā)結(jié)構(gòu))的設(shè)計通常要考慮三個主要問題: 一是控制和信令信息的傳輸; 二是信道多徑的影響; 三是系統(tǒng)的同步

80為了解決上述問題, 采取以下四方面的主要措施: 一是在每個時隙中,專門劃出部分比特用于控制和信令信息的傳輸。 二是為了便于接收端利用均衡器來克服多徑引起的碼間干擾,在時隙中要插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列。 訓(xùn)練序列對接收端來說是確知的, 接收端根據(jù)訓(xùn)練序列的解調(diào)結(jié)果,就可以估計出信道的沖擊響應(yīng),根據(jù)該響應(yīng)就可以預(yù)置均衡器的抽頭系數(shù),從而可消除碼間干擾對整個時隙的影響。 三是在上行鏈路的每個時隙中要留出一定的保護(hù)間隔(即不傳輸任何信號),即每個時隙中傳輸信號的時間要小于時隙長度,這樣可以克服因移動臺至基站距離的隨機(jī)變化,而引起移動臺發(fā)出的信號到達(dá)基站接收機(jī)時刻的隨機(jī)變化,從而保證不同移動臺發(fā)出的信號,在基站處都能落在規(guī)定的時隙內(nèi),而不會出現(xiàn)相互重疊的現(xiàn)象。 四是為了便于接收端的同步,在每個時隙中還要傳輸同步序列。 同步序列和訓(xùn)練序列可以分開傳輸,也可以合二為一。

81 碼分多址 是以擴(kuò)頻信號為基礎(chǔ)的,利用不同碼型實(shí)現(xiàn)不同用戶的信息傳輸。

82 常用的擴(kuò)頻信號有兩類:跳頻信號和直接序列擴(kuò)頻信號。

83為了保證同信道小區(qū)之間有足夠的距離, 附近的若干小區(qū)都不能用相同的信道。 這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群, 只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。

84 區(qū)群的組成應(yīng)滿足兩個條件: 一是區(qū)群之間可以鄰接, 且無空隙無重疊地進(jìn)行覆蓋; 二是鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。即滿足公式:N = i2+ij+j2

85 在每個小區(qū)中, 基站可設(shè)在小區(qū)的中央, 用全向天線形成圓形覆蓋區(qū), 這就是所謂中心激勵”方式;將基站設(shè)計在每個小區(qū)六邊形的三個頂點(diǎn)上,每個基站采用三副120°扇形輻射的定向天線,分別覆蓋三個相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域,每個小區(qū)由三副120°扇形天線共同覆蓋,這就是所謂頂點(diǎn)激勵”方式

采用120°的定向天線后,所接收的同頻干擾功率僅為全向天線系統(tǒng)的1/3,因此可以減少系統(tǒng)的同道干擾。另外,在不同地點(diǎn)采用多副定向天線可消除小區(qū)內(nèi)障礙物的陰影區(qū)。

86小區(qū)的分裂。在整個服務(wù)區(qū)中,每個小區(qū)的大小可以是相同的,這只能適應(yīng)用戶密度均勻的情況。事實(shí)上服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶密度是不均勻的,為了適應(yīng)這種情況,在用戶密度高的市中心區(qū)可使小區(qū)的面積小一些,在用戶密度低的市郊區(qū)可使小區(qū)的面積大一些。

87信道(頻率)配置的方式主要有兩種:一是分區(qū)分組配置法;二是等頻距配置法。

88分區(qū)分組配置法所遵循的原則是: 盡量減小占用的總頻段, 以提高頻段的利用率; 同一區(qū)群內(nèi)不能使用相同的信道, 以避免同頻干擾; 小區(qū)內(nèi)采用無三階互調(diào)的相容信道組, 以避免互調(diào)干擾。避免三階互調(diào) 。kij≠kxy

89等頻距配置法是按等頻率間隔來配置信道的,只要頻距選得足夠大,就可以有效地避免鄰道干擾

90 為了進(jìn)一步提高頻率利用率,使信道的配置能隨移動通信業(yè)務(wù)量地理分布的變化而變化,有兩種辦法:一是“動態(tài)配置法”——隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道;二是“柔性配置法”——準(zhǔn)備若干個信道,需要時提供給某個小區(qū)使用。

91在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中, 將移動性管理、 用戶鑒權(quán)及認(rèn)證從MSC中分離出來, 設(shè)置原籍位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器(VLR)來進(jìn)行移動性管理

92 MSC為移動交換中心,它是無線電系統(tǒng)與公眾電話交換網(wǎng)之間的接口設(shè)備,完成全部必須的信令功能以建立與移動臺的往來呼叫。其主要責(zé)任是:① 路由選擇管理;② 計費(fèi)和費(fèi)率管理; ③ 業(yè)務(wù)量管理;④ 向歸屬位置寄存器(HLR)發(fā)送有關(guān)業(yè)務(wù)量信息和計費(fèi)信息。

93 HLR為歸屬位置寄存器,負(fù)責(zé)移動臺數(shù)據(jù)庫管理。其主要責(zé)任是:① 對在HLR中登記的移動臺(MS)的所有用戶參數(shù)的管理、修改等;② 計費(fèi)管理;③ VLR的更新

94 VLR為訪問位置寄存器,是動態(tài)數(shù)據(jù)庫。其主要責(zé)任是:① 移動臺漫游號管理;② 臨時移動臺標(biāo)識管理;③ 訪問的移動臺用戶管理;④ HLR的更新;⑤ 管理MSC區(qū)、位置區(qū)及基站區(qū);⑥ 管理無線信道(如信道分配表、 動態(tài)信道分配管理、 信道阻塞狀態(tài))。

95原籍位置寄存器簡稱HLR。 它可以看作是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫, 存儲該HLR管轄區(qū)的所有移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。 其中,有關(guān)用戶的參數(shù)信息(靜態(tài)數(shù)據(jù))有移動用戶號碼、訪問能力、 用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等。 此外, HLR還暫存移動用戶(當(dāng)前位置的信息)漫游時的有關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。

訪問位置寄存器簡稱VLR。 它存儲進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)來訪移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù), 這些數(shù)據(jù)是從該移動用戶的原籍位置寄存器獲取并進(jìn)行暫存的,一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域, 則臨時存儲的該移動用戶的數(shù)據(jù)就會被刪除。 因此,VLR可看作是一個動態(tài)用戶的數(shù)據(jù)庫。 認(rèn)證中心AUC是認(rèn)證移動用戶的身份以及產(chǎn)生相應(yīng)認(rèn)證參數(shù)的功能實(shí)體。

GSM系統(tǒng)采取了特別的通信安全措施, 包括對移動用戶鑒權(quán),對無線鏈路上的話音、數(shù)據(jù)和信令信息進(jìn)行保密等

96 與通信有關(guān)的一系列控制信號統(tǒng)稱為信令

97 信令分為兩種:一種是用戶到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令(稱為接入信令);另一種是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信令(稱為網(wǎng)絡(luò)信令

98越區(qū)(過區(qū))切換(Handover或Handoff)是指將當(dāng)前正在進(jìn)行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個基站的過程。 該過程也稱為自動鏈路轉(zhuǎn)移ALT(Automatic Link Transfer)

99越區(qū)切換包括三個方面的問題:① 越區(qū)切換的準(zhǔn)則,也就是何時需要進(jìn)行越區(qū)切換;

②越區(qū)切換如何控制;③越區(qū)切換時的信道分配

100越區(qū)切換分為兩大類: 一類是硬切換, 另一類是軟切換。

101越區(qū)切換的準(zhǔn)則

在決定何時需要進(jìn)行越區(qū)切換時, 通常根據(jù)移動臺處接收的平均信號強(qiáng)度來確定, 也可以根據(jù)移動臺處的信噪比(或信號干擾比)、 誤比特率等參數(shù)來確定。

假定移動臺從基站1向基站2運(yùn)動,其信號強(qiáng)度的變化如圖 5 - 27 所示。判定何時需要越區(qū)切換的準(zhǔn)則如下:

(1) 相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則:在任何時間都選擇具有最強(qiáng)接收信號的基站。 如圖 5 - 27 中的 A處將要發(fā)生越區(qū)切換。這種準(zhǔn)則的缺點(diǎn)是:在原基站的信號強(qiáng)度仍滿足要求的情況下,會引發(fā)太多不必要的越區(qū)切換。

(2) 具有門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則:僅允許移動用戶在當(dāng)前基站的信號足夠弱(低于某一門限),且新基站的信號強(qiáng)于本基站的信號情況下,才可以進(jìn)行越區(qū)切換。如圖 5 - 27 所示,在門限為Th2時,在B點(diǎn)將會發(fā)生越區(qū)切換。在該方法中,門限選擇具有重要作用。

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(3) 具有滯后余量的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則:僅允許移動用戶在新基站的信號強(qiáng)度比原基站信號強(qiáng)度強(qiáng)很多(即大于滯后余量(Hysteresis Margin))的情況下進(jìn)行越區(qū)切換。

(4) 具有滯后余量和門限規(guī)定的相對信號強(qiáng)度準(zhǔn)則:僅允許移動用戶在當(dāng)前基站的信號電平低于規(guī)定門限并且新基站的信號強(qiáng)度高于當(dāng)前基站一個給定滯后余量時進(jìn)行越區(qū)切換。

102 越區(qū)切換控制包括兩個方面:一是越區(qū)切換的參數(shù)控制,二是越區(qū)切換的過程控制

103 過程控制的方式主要有三種:移動臺控制、網(wǎng)絡(luò)控制、移動臺輔助 的越區(qū)切換

104 我國于1983年規(guī)定蜂窩式移動電話系統(tǒng)頻段為870~890.975MHz與915~935.975MHz,頻道間隔為25MHz。90年采用TACS制式,雙工頻率間隔45MHz。

105蜂窩網(wǎng)移動電話系統(tǒng)本身由移動電話交換局(MTSO)、基站(BS)和移動臺(MS)組成。

106通常,從基站(BS)至移動臺(MS)的傳輸信道稱為前向(或下行)信道, 包括前向話音信道和前向控制信道; 反之, 從MS至BS傳輸?shù)男诺婪Q為反向(或上行)信道, 它也包括反向話音信道和反向控制信道。

107監(jiān)測音SAT(Supervisory Audio Tone)用于信道分配和對移動用戶的通話質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。 當(dāng)某一話音信道要分配給某一移動用戶時, BS就在前向話音信道上發(fā)送SAT信號。 移動臺檢測到SAT信號后, 就在反向話音信道上環(huán)回該SAT信號。 BS收到返回的SAT信號后, 就確認(rèn)此雙向話音信道已經(jīng)接通, 即可通話。

108信令音ST(Signalling Tone)在移動臺至基站的反向話音信道中傳輸,它是 10 kHz的音頻信號。信令音的主要用途如下:第一,當(dāng)MS收到BS發(fā)來的振鈴信號時,MS在反向話音信道上向BS發(fā)送ST信號,表示振鈴成功,一旦移動用戶摘機(jī)通話,就停發(fā)ST信號;第二,移動臺在過境切換頻道前,在MTSO控制下,BS在原來的前向話音信道上發(fā)送一個新分配的話音信道的指令,MS收到該指令后,就發(fā)送ST信號以表示確認(rèn)。

109 GSM蜂窩系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)?;咀酉到y(tǒng)(簡稱基站BS)由基站收發(fā)臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成;網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)由移動交換中心(MSC)、操作維護(hù)中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)中心(AUC)和移動設(shè)備識別寄存器(EIR)等組成。一個MSC可管理多達(dá)幾十個基站控制器,一個基站控制器最多可控制256個BTS。由MS、BS和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成公用陸地移動通信網(wǎng),該網(wǎng)絡(luò)由MSC與公用交換電話網(wǎng)(PSTN)、 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)進(jìn)行互連。

110移動臺的用戶識別模塊(SIM),亦稱SIM卡。它基本上是一張符合ISO(開放系統(tǒng)互連)標(biāo)準(zhǔn)的“智慧”磁卡,其中包含與用戶有關(guān)的無線接口的信息,也包括鑒權(quán)和加密的信息

111 GSM系統(tǒng)工作在以下射頻頻段:上行(移動臺發(fā)、基站收) 890~915 MHz;下行(基站發(fā)、 移動臺收) 935~960 MHz;收、發(fā)頻率間隔為 45 MHz。

移動臺采用較低頻段發(fā)射,傳播損耗較低,有利于補(bǔ)償上、下行功率不平衡的問題。

由于載頻間隔是 0.2 MHz,因此GSM系統(tǒng)整個工作頻段分為 124 對載頻,其頻道序號用n表示,則上、下兩頻段中序號為n的載頻可用下式計算:

下頻段 fl(n)=(890+0.2 n) MHz ;上頻段 fh(n)=(935+0.2 n) MHz

每個載頻有8個時隙,因此GSM系統(tǒng)總共有124*8=992個物理信道。

112 GSM系統(tǒng)的信道分類:業(yè)務(wù)(語音、數(shù)據(jù))與控制信道

113控制信道(CCH)用于傳送信令和同步信號, 主要分為三種:廣播信道(BCH)、 公共控制信道(CCCH)和專用控制信道(DCCH)

廣播信道是一種“一點(diǎn)對多點(diǎn)”的單方向控制信道,用于基站向移動臺廣播公用的信息,傳輸?shù)膬?nèi)容主要是移動臺入網(wǎng)和呼叫建立所需要的有關(guān)信息

公用控制信道是一種雙向控制信道,用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需要的控制信令

專用控制信道是一種“點(diǎn)對點(diǎn)”的雙向控制信道,其用途是在呼叫接續(xù)階段以及在通信進(jìn)行當(dāng)中,在移動臺和基站之間傳輸必需的控制信息

114 所謂位置登記(或稱注冊), 是通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化,而對其位置信息進(jìn)行登記、刪除和更新的過程。

115鑒權(quán)是為了確認(rèn)移動臺的合法性, 而加密是為了防止第三者竊聽

116 EIR中使用三種設(shè)備清單:白名單(合法的移動設(shè)備識別號);黑名單(禁止使用的移動設(shè)備識別號);灰名單(是否允許使用由運(yùn)營者決定,例如有故障的或未經(jīng)型號認(rèn)證的移動設(shè)備識別號)

117 IS-95的載波頻帶寬度為1.25MHz

118 碼分多址蜂窩通信系統(tǒng)的特征如下

(1) 根據(jù)理論分析,CDMA蜂窩系統(tǒng)與模擬蜂窩系統(tǒng)或TDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)相比具有更大的通信容量

(2) CDMA蜂窩系統(tǒng)的全部用戶共享一個無線信道, 用戶信號的區(qū)分只靠所用碼型的不同, 因此當(dāng)蜂窩系統(tǒng)的負(fù)荷滿載時,另外增加少數(shù)用戶只會引起話音質(zhì)量的輕微下降(或者說信干比稍微降低), 而不會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象

(3) CDMA蜂窩系統(tǒng)具有“軟切換”功能。即在過區(qū)切換的起始階段,由原小區(qū)的基站與新小區(qū)的基站同時為過區(qū)的移動臺服務(wù),直到該移動臺與新基站之間建立起可靠的通信鏈路后, 原基站才中斷它和該移動臺的聯(lián)系。CDMA蜂窩系統(tǒng)的軟切換功能既可以保證過區(qū)切換的可靠性(防止切換錯誤時反復(fù)要求切換),又可以使通信中的用戶不易察覺。

(4) CDMA蜂窩系統(tǒng)可以充分利用人類對話的不連續(xù)特性來實(shí)現(xiàn)話音激活技術(shù),以提高系統(tǒng)的通信容量。

(5) CDMA蜂窩系統(tǒng)以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ), 因而它具有擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所固有的優(yōu)點(diǎn), 如抗干擾、 抗多徑衰落和具有保密性等。

119 CDMA蜂窩系統(tǒng)的多址干擾分兩種情況:一是基站在接收某一移動臺的信號時,會受到本小區(qū)和鄰近小區(qū)其他移動臺所發(fā)信號的干擾;二是移動臺在接收所屬基站發(fā)來的信號時,會受到所屬基站和鄰近基站向其他移動臺所發(fā)信號的干擾。

120 CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的功率控制

(1) 反向功率控制。反向功率控制也稱上行鏈路功率控制。其主要要求是使任一移動臺無論處于什么位置上,其信號在到達(dá)基站的接收機(jī)時,都具有相同的電平,而且剛剛達(dá)到信干比要求的門限。既可以有效地防止“遠(yuǎn)近效應(yīng)”,又可以最大限度地減小多址干擾。

辦法:在移動臺接收并測量基站發(fā)來的信號強(qiáng)度,并估計正向傳輸損耗,然后根據(jù)這種估計來調(diào)節(jié)移動臺的反向發(fā)射功率。如果接收信號增強(qiáng),就降低其發(fā)射功率;若接收信號減弱,就增加其發(fā)射功率。

原則:當(dāng)信道的傳播條件突然改善時,功率控制應(yīng)作出快速反應(yīng),以防止信號突然增強(qiáng)而對其他用戶產(chǎn)生附加干擾;相反,當(dāng)傳播條件突然變壞時,功率調(diào)整的速度可以相對慢一些。也就是說,寧可單個用戶的信號質(zhì)量短時間惡化,也要防止許多用戶的背景干擾都增大。

(2) 正向功率控制。正向功率控制也稱下行鏈路功率控制。其要求是調(diào)整基站向移動臺發(fā)射的功率,使任一移動臺無論處于小區(qū)中的任何位置上,收到基站的信號電平都剛剛達(dá)到信干比所要求的門限值??梢员苊饣鞠蚓嚯x近的移動臺輻射過大的信號功率,也可以防止或減少由于移動臺進(jìn)入傳播條件惡劣或背景干擾過強(qiáng)的地區(qū)而發(fā)生誤碼率增大或通信質(zhì)量下降的現(xiàn)象。

方法:可以由移動臺檢測其接收信號的強(qiáng)度,并不斷比較信號電平和干擾電平的比值。如果此比值小于預(yù)定的門限值,移動臺就向基站發(fā)出增加功率的請求;如果此比值超過了預(yù)定的門限值,移動臺就向基站發(fā)出減小功率的請求?;臼盏秸{(diào)整功率的請求后,即按一定的調(diào)整量改變相應(yīng)的發(fā)射功率。同樣也可以在基站檢測來自移動臺的信號強(qiáng)度,以估計反向傳輸?shù)膿p耗并相應(yīng)調(diào)整其發(fā)射功率。

121基站和移動臺支持三種切換方式:軟切換、CDMA到CDMA的硬切換、CDMA到模擬系統(tǒng)的切換

122概要地說明軟切換的優(yōu)點(diǎn)

(1) 在一般模擬蜂窩系統(tǒng)中,當(dāng)基站發(fā)現(xiàn)某一移動臺發(fā)來的信號強(qiáng)度低到門限以下時,表明移動臺已接近小區(qū)的邊緣,于是基站就詢問系統(tǒng)控制器是否有其他基站能收到這個移動臺的信號而且有足夠的強(qiáng)度。

(2) 軟切換為在CDMA通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分集接收提供了條件。 當(dāng)移動臺處于兩個(或三個)小區(qū)的交界處進(jìn)行軟切換時, 會有兩個(或三個)基站同時向它發(fā)送相同的信息, 移動臺搜索并解調(diào)這些信號, 即可按一定的方式(比如最大比值合并方式)進(jìn)行分集合并。

123 TD-SCDMA與其他第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)相比具有較為明顯的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在如下幾個方面。 (1) 頻譜靈活性和支持蜂窩網(wǎng)的能力。 (2) 高頻譜利用率。(3) 適用于多種使用環(huán)境。

124 三種主流第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)性能比

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