20160921移动通信的基本概念

广州大学华软软件学院移动通信技术复习•1.什么是多址技术？•主要是解决如何使多用户共享系统天线资源的问题。•2.按照参量分割，可以实现的多址连接有？•频分多址技术（FDMA）•时分多址技术（TDMA）•码分多址技术(CDMA)2G移动通信系统为例，了解其基本网络结构。2.5.1移动通信系统的组成2.5移动通信系统的基本网络结构主要是由移动台子系统（MS）、基站子系统（BSS）、网路子系统（NSS）以及操作支持子系统（OSS）等几大部分组成。现有移动通信系统的基本网络结构框图•1.移动台子系统（MS）•2.基站子系统（BSS）（1）基站收发信台（BTS）（2）基站控制器（BSC）（3）码型变换器（TC）•3.网络子系统（NSS）（1）移动交换中心（MSC）（2）拜访地位置寄存器（VLR）（3）归属地位置寄存器（HLR）（4）鉴权中心（AUC或AC）（5）设备识别寄存器（EIR）（6）短消息中心（SC）•4.操作支持子系统OSS2.5移动通信系统的基本网络结构•5.移动通信系统的网络接口（1）移动通信系统的外部接口a.首先是用户侧的接口b.其次是移动通信系统与其他电信网间的接口c.再次是移动通信系统与运营者的接口2.5移动通信系统的基本网络结构（2）移动交换子系统MSS内部接口a.B接口b.C接口c.D接口d.E接口e.F接口f.G接口g.MSC与PSTN间的接口2.5.2全国蜂窝系统的网络结构移动通信网的网络结构视不同国家地区而定，地域大的国家一般分为三级：第一级为，第二级为，第三级为；中小型国家只有两级：一级为汇接中心，另一级为各基本业务区的MSC，或无级。我国数字公用陆地蜂窝移动通信网是采用三级组网结构的。2.5移动通信系统的基本网络结构全国数字蜂窝PLMN的网络结构及其与PSTN连接的示意图2.5移动通信系统的基本网络结构（1）在各省或大区设有两个一级移动汇接中心，通常为单独设置的移动业务汇接中心，它们以网状网方式相连；（2）每个省内至少应设有两个以上的二级移动汇接中心，并把它们置于省内主要城市，它们之间也是以网状网方式相连，同时每个二级移动汇接中心还应与相应的两个一级移动汇接中心都有电路连接，二级汇接中心可以只作汇接中心，或者既作端局又作汇接中心的移动业务交换中心。2.5移动通信系统的基本网络结构（3）省内数字蜂窝公用陆地蜂窝移动通信网中的每一个移动端局，至少应与省内两个二级汇接中心相连，也就是说本地移动交换中心和二级移动汇接中心以星型网连接，移动端局与基站子系统相连，同时与VLR共同负责对来访用户进行管理和接续。2.5移动通信系统的基本网络结构2.5.3移动通信网的区域、号码、地址与识别1.区域定义移动通信中移动台没有固定的位置，移动通信网需要在服务区域内为移动用户提供通话服务，并实现位置更新越区切换和自动漫游等功能。因此，移动通信网络中，区域的定义如图所示。区域的定义2.5移动通信系统的基本网络结构是指移动台可获得服务的区域。一个服务区可由一个或若干个公用陆地移动通信网（PLMN）组成，可以是一个国家或是一个国家的一部分，也可以是若干个国家。是由一个公用陆地移动通信网提供通信业务的地理区域。一个PLMN区可由一个或若干个移动业务交换中心（MSC）组成。在该区内具有共同的编号制度（比如相同的国内地区号）和共同的路由计划。是由一个移动业务交换中心所控制的所有小区共同覆盖的区域，一个MSC区可以由一个或若干个位置区组成。2.5移动通信系统的基本网络结构是指移动台可任意移动不要进行位置更新的区域。位置区可由一个或若干个小区（或基站区）组成。为了呼叫移动台，可在一个位置区内所有基站同时发寻呼信号。：由置于同一基站点的一个或数个基站收发信台（BTS）所覆盖的所有小区。：采用全球小区识别码进行标识的无线覆盖区域。在采用全向天线结构时，小区即为基站区。2.5移动通信系统的基本网络结构2.号码与识别移动通信网络复杂，为了将一个呼叫接至某个移动客户，需要调用相应的实体，这时编号计划就非常重要，它能保证正确地寻址。（1）移动台ISDN号码（MSISDN）移动台ISDN号码（MSISDN）的结构2.5移动通信系统的基本网络结构（2）国际移动客户识别码（IMSI）国际移动客户识别码（IMSI）的结构2.5移动通信系统的基本网络结构（3）移动客户漫游号码（MSRN）移动客户漫游号码（MSRN）结构（4）临时移动用户识别码（TMSI）2.5移动通信系统的基本网络结构（5）位置区识别码（LAI）位置区识别码（LAI）结构2.5移动通信系统的基本网络结构（6）全球小区识别码（CGI）全球小区识别码（CGI）结构2.5移动通信系统的基本网络结构（7）基站识别码（BSIC）基站识别码（BSIC）结构2.5移动通信系统的基本网络结构（8）国际移动台设备识别码（IMEI）国际移动台设备识别码（IMEI）结构（9）MSC／VLR号码（10）HLR号码2.5移动通信系统的基本网络结构2.6无限环境下的噪声与干扰•通信系统中任何不需要的信号都是噪声或干扰。•噪声和干扰是使通信性能变坏的重要因素。•接收机能否正常工作，既取决于接收机输入信号的大小，也取决于噪声和干扰的大小。2.6无线环境下的噪声与干扰2.6.1噪声噪声分为内部噪声和外部噪声。主要是指热噪声，它的瞬时值服从高斯分布，又称高斯噪声或白噪声。包括自然噪声和人为噪声，自然噪声主要有大气噪声、太阳噪声和银河噪声，人为噪声是由汽车点火系统、电机电器、电力线等产生的电磁辐射造成。在城市中各种噪声源比较集中，故城市的人为噪声(也称城市噪声)比郊区大，大城市的人为噪声比中小城市大。随着汽车数量的日益增多，汽车点火系统噪声已成为城市噪声的重要来源。2.6无线环境下的噪声与干扰外部噪声的功率与频率关系2.6无线环境下的噪声与干扰图中，K(玻尔兹曼常数)=1.38×10-23W/K·Hz，To=2900K为绝对温度，Bi为接收机带宽。由图可见，当工作频率在150MHz以上时，大气噪声和宇宙噪声(太阳噪声和银河噪声总称)都比接收机内部噪声小，基本上可不考虑。在1000MHz以下频段，人为噪声较大，尤其是城市噪声影响较大，在移动通信系统设计时应给予重点考虑。2.6无线环境下的噪声与干扰2.6.2电台本身产生的干扰•发射机噪声•发射机寄生辐射•接收机寄生响应2.6无线环境下的噪声与干扰1.发射机噪声发射机噪声主要是由振荡器、倍频器、调制器以及电源脉冲等造成的。一般的发射机，在无调制状况下，发射机存在着以载频为中心，在相当宽的频率范围内存在着噪声分量，其幅值比载频低70~90dB。2.6无线环境下的噪声与干扰2.发射机寄生辐射获得高频射频信号的方法有两种。一种是由频率较低的主振级经多次倍频而获得；另一种是由频率合成器获得。无论哪种方法，在获得高频载频的同时，还会产生大量的谐波或组合频率成分。它们随着高频信号一起辐射出去时，称寄生辐射。这样就会干扰与寄生辐射频率相同的接收机。为减小寄生辐射，应力求减小倍频次数，同时各级倍频器输出应具有良好滤波、屏蔽隔离。2.6无线环境下的噪声与干扰3.接收机寄生响应接收机除接收所需的有用信号外，同时还可能接收其它的无用信号。通常将接收机对无用信号的响应，称为寄生响应。在超短波频段电台中，接收机的本机振荡器频率也是经过若干次倍频获得的，由此产生的寄生谐波分量也会造成寄生响应。为减少接收机寄生响应，应力求减少本振的倍频次数，同时接收机输入电路、高频放大器应具有足够好的选择性。2.6无线环境下的噪声与干扰2.6.3组网产生的干扰•同频干扰•邻道干扰•互调干扰2.6无线环境下的噪声与干扰1．同频干扰同频干扰：由相同频率的无用信号所造成的干扰，也称为共道干扰。事实上，凡是无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰都称为同频道干扰。2.6无线环境下的噪声与干扰为了克服同道干扰，在系统组网设计中可采用以下方法：（1）增加两个同频道小区间的间距（2）消除玻璃幕墙反射引起的同频干扰，主要是调整天线方向角设法避开玻璃幕墙的反射（3）降低发射功率电平（4）使用不连续发射（DTX）可有效改善了无线的干扰环境（5）使用跳频技术可有效地改善无线信号的传输质量，特别是慢速移动体的传输质量2.6无线环境下的噪声与干扰（6）降低基站天线高度（7）天线方向去耦（8）天线向下倾斜，有时比降低天线高度更有效，特别是对高基站或有很高树林的区域，利用方向图中的凹坑减少同频道干扰（9）分集接收（10）分层小区结构2.6无线环境下的噪声与干扰2.邻道干扰邻道干扰：相邻的或邻近的信道之间的干扰，即干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内所造成的干扰。如图2-47所示。图2-47邻道干扰示意图2.6无线环境下的噪声与干扰为了克服邻道干扰，在系统组网设计中可采用以下方法：（1）频率规划优化调整（2）减小场强变化的范围（3）设置基站天线近区强信号吸收转置（4）降低同频道干扰的措施大多可用于减少邻频道干扰2.6无线环境下的噪声与干扰3.互调干扰互调干扰：两个或多个不同频率信号作用在通信设备的非线性器件上，将互相调制产生新频率信号输出，如果该新频率正好落在接收机共用信道带宽内，则构成对该接收机的干扰，成为互调干扰。互调干扰的起因：由于器件的非线性造成的。在移动通信系统中，造成互调干扰主要有三个方面：发射机互调、接收机互调以及在天线、馈线、双工器等处，由于接触不良或不同金属的接触，也会产生非线性作用，由此出现互调现象。2.6无线环境下的噪声与干扰（1）发射机互调发射机互调干扰：基站使用多部不同频率的发射机所产生的特殊干扰。因为多部发射机设置在同一个地点时，无论它们是分别使用各自的天线还是共用一副天线，它们的信号都可能通过电磁耦合或其它途径窜入其它的发射机中，从而产生互调干扰。发射机末级功率放大器通常工作在非线性状态，经天线或其它渠道耦合进来的无用信号，与发射信号产生相互调制，就产生了发射机互调。2.6无线环境下的噪声与干扰如图所示，发射机B的信号频率为fB，经损耗L(dB)，进入频率为fa的发射机，在发射机A中产生互调制。其中，三阶互调产物为2fA-fB和2fb-fa，互调产物又通过天线辐射出去，因而造成互调干扰。尤其是2fA-fB的电平较高，影响较大。同样，当发射机A的信号进入发射机B时，也会产生2fb-fa和2fA-fB互调产物。发射机互调2.6无线环境下的噪声与干扰cBAfff2DcBAffff（式2-63）（式2-64）一般情况下可以将三阶互调干扰归纳为两种类型，即两信号三阶互调和三信号三阶互调，分别表示为：等式左边表示三阶互调源频率，而等式右边表示三阶互调源信号产生的干扰频率。至于其它互调产物，由于远离信号频率，经发射机及天线系统滤波，危害不大，不必考虑。2.6无线环境下的噪声与干扰减小发射机互调的措施有加大发射机天线之间的隔离度、在各发射机之间采用单内隔离器件（如单向环行器，3dB定向耦合器等）、高Q值谐振腔，等等。2.6无线环境下的噪声与干扰（2）接收机互调接收机互调：一般接收机前端射频通带较宽，如有两个或多个干扰信号，同时进入高级或混频级，由于非线性作用，各干扰信号就会彼此作用产生互调产物。如果互调产物落入接收机频带内，就会形成接收机的互调干扰。2.6无线环境下的噪声与干扰为了保证互调干扰在环境噪声电平以下，一般对接收机的互调指标有严格的要求。具体减少接收机互调的措施有：a.提高接收机的射频互调阻抗比，一般要求高于70dB。b.移动台发射机采用自动功率控制系统，降低接收干扰信号电平。c.在系统设计时，选用无三阶互调频道组，如表2-6所示。2.6无线环境下的噪声与干扰表2-6无三阶互调频道组2.6无线环境下的噪声与干扰2.6.4其它干扰1．时隙干扰•时隙干扰:使用同一载频不同时隙的呼叫之间的干扰。•措施：在GSM系统中可利用提前量TA（TimingAdvance）来克服这类干扰，BTS根据自己脉冲时隙与接收到的MS时隙之间的时间偏移测量值，在SACCH上通知MS所要求的时间提前量，以补