第2章移動(dòng)通信網(wǎng)2.1引言2.2移動(dòng)通信體制2.3移動(dòng)通信的信道結(jié)構(gòu)2.4移動(dòng)通信網(wǎng)的頻率配置

2.5移動(dòng)通信環(huán)境下的干擾2.6蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃2.7多信道共用技術(shù)2.8移動(dòng)通信的交換技術(shù)2.9信道自動(dòng)選擇方式2.1引言移動(dòng)通信網(wǎng)就是承接移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，主要完成移動(dòng)用戶(hù)之間、移動(dòng)用戶(hù)與固定用戶(hù)之間的信息交換。這里的“信息交換”不僅僅指雙方的通話(huà)業(yè)務(wù)，還包括數(shù)據(jù)、傳真和圖像等通信業(yè)務(wù)。一些移動(dòng)通信網(wǎng)，直接向社會(huì)公眾提供移動(dòng)通信業(yè)務(wù)，與公共交換電話(huà)網(wǎng)（PSTN）聯(lián)系密切，并經(jīng)專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)路進(jìn)入公共交換電話(huà)網(wǎng)，我們稱(chēng)之為公用移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)。也有的移動(dòng)通信網(wǎng)是一些專(zhuān)用網(wǎng)，并不對(duì)公眾開(kāi)放，不進(jìn)入電話(huà)網(wǎng)，或與PSTN的互連較少。例如，工業(yè)企業(yè)中的無(wú)線(xiàn)電調(diào)度網(wǎng)、公安指揮、交通管理、海關(guān)緝私、醫(yī)療救護(hù)等部門(mén)使用的無(wú)線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)，通常稱(chēng)為專(zhuān)用的移動(dòng)通信網(wǎng)。2.2移動(dòng)通信體制2.2.1大區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)大區(qū)制就是在一個(gè)服務(wù)區(qū)域(如一個(gè)城市)內(nèi)只有一個(gè)或幾個(gè)基站（BaseStation，BS），并由它負(fù)責(zé)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制，

如圖2-1所示。

通常為了擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域的范圍，基站天線(xiàn)架設(shè)得都很高，發(fā)射機(jī)輸出功率也較大(一般在200W左右)，

其覆蓋半徑大約為30～50km。

圖2-1大區(qū)制移動(dòng)通信示意圖2.2.2小區(qū)制（蜂窩）移動(dòng)通信網(wǎng)小區(qū)制就是把整個(gè)服務(wù)區(qū)域劃分為若干個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)（Cell），每個(gè)小區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基站，負(fù)責(zé)本區(qū)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。同時(shí)，又可在移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)之間移動(dòng)用戶(hù)通信的轉(zhuǎn)接，以及移動(dòng)用戶(hù)與市話(huà)用戶(hù)的聯(lián)系。比如，可以把圖2-1中的服務(wù)區(qū)域一分為七，如圖2-2所示。每個(gè)小區(qū)（半徑為2～20km，目前小的有1～3km，有的城市為500m）各設(shè)一個(gè)小功率基站(BS1～BS7)，發(fā)射功率一般為5～20W，

以滿(mǎn)足各無(wú)線(xiàn)小區(qū)移動(dòng)通信的需要。

隨著用戶(hù)數(shù)的不斷增加，無(wú)線(xiàn)小區(qū)還可以繼續(xù)劃小為微小區(qū)（Microcell）和微微小區(qū)（Picrocell），以不斷適應(yīng)用戶(hù)數(shù)增長(zhǎng)的需要。在實(shí)際中，用小區(qū)分裂（CellSplitting）、小區(qū)扇形化（Sectoring）和覆蓋區(qū)域逼近（CoverageZoneApproaches）等技術(shù)來(lái)增大蜂窩系統(tǒng)容量。小區(qū)分裂是將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)都有自己的基站并相應(yīng)的降低天線(xiàn)高度和減小發(fā)射機(jī)功率。由于小區(qū)分裂提高了信道的復(fù)用次數(shù)，因而使系統(tǒng)容量有了明顯提高。假設(shè)系統(tǒng)中所有小區(qū)都按小區(qū)半徑的一半來(lái)分裂，如圖2-3所示，理論上，系統(tǒng)容量增長(zhǎng)接近4倍。小區(qū)扇形化依靠基站的方向性天線(xiàn)來(lái)減少同頻干擾以提高系統(tǒng)容量，

通常一個(gè)小區(qū)劃分為3個(gè)120°的扇區(qū)或是6個(gè)60°的扇區(qū)。

圖2-2小區(qū)制(蜂窩)移動(dòng)通信網(wǎng)采用小區(qū)制不僅提高了頻率的利用率，而且由于基站功率減小，也使相互間的干擾減少了。此外，無(wú)線(xiàn)小區(qū)的范圍還可根據(jù)實(shí)際用戶(hù)數(shù)的多少靈活確定，具有組網(wǎng)的靈活性。采用小區(qū)制最大的優(yōu)點(diǎn)是有效地解決了頻道數(shù)量有限和用戶(hù)數(shù)增大之間的矛盾。所以，公用移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)均采用這種體制。但是這種體制在移動(dòng)臺(tái)通話(huà)過(guò)程中，從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)需要經(jīng)常地更換工作頻道。無(wú)線(xiàn)小區(qū)的范圍越小，通話(huà)中切換頻道的次數(shù)就越多，這樣對(duì)控制交換功能的要求就提高了，再加上基站數(shù)量的增加，建網(wǎng)的成本就提高了，所以無(wú)線(xiàn)小區(qū)的范圍也不宜過(guò)小。通常需根據(jù)用戶(hù)密度或業(yè)務(wù)量的大小來(lái)確定無(wú)線(xiàn)小區(qū)半徑，目前，宏小區(qū)半徑一般為1～5km左右。

圖2-3按小區(qū)半徑的一半進(jìn)行小區(qū)分裂示意圖2.3移動(dòng)通信的信道結(jié)構(gòu)2.3.1話(huà)音信道(VC)1.檢測(cè)音(SAT)在模擬蜂窩系統(tǒng)(AMPS和TACS)中，檢測(cè)音(SAT)是指在話(huà)音傳輸期間連續(xù)發(fā)送的帶外單音。MSC通過(guò)對(duì)SAT的檢測(cè)，可以了解話(huà)音信道的傳輸質(zhì)量。當(dāng)話(huà)音信道單元發(fā)射機(jī)啟動(dòng)后，就會(huì)不斷在帶外(話(huà)音頻帶為300~3400Hz)發(fā)出檢測(cè)音(5970Hz或6000Hz或6030Hz)。SAT由BS的話(huà)音信道單元發(fā)出，經(jīng)移動(dòng)臺(tái)MS環(huán)回。2.數(shù)據(jù)在一定情況下，在話(huà)音信道上還可傳遞數(shù)據(jù)。例如，在越區(qū)切換時(shí)，通話(huà)將暫時(shí)中斷(模擬蜂窩系統(tǒng)中一般要求限定在800ms之內(nèi))，可利用這段時(shí)間在話(huà)音信道中，以數(shù)據(jù)形式傳遞必要的指令或交換數(shù)據(jù)。

3.信號(hào)音(ST)信號(hào)音為線(xiàn)路信號(hào)。它是由移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的單向信號(hào)。例如，在BS尋呼MS過(guò)程中，如果BS收到MS發(fā)來(lái)的ST，就表示振鈴成功。在切換過(guò)程中，原BS收到MS發(fā)來(lái)的ST信號(hào)，則表示MS對(duì)切換認(rèn)可。ST是帶內(nèi)信號(hào)，一般在0~300Hz之間。2.3.2控制信道(CC)1.尋呼當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)被呼時(shí)，就在控制信道的下行信道發(fā)起呼叫移動(dòng)臺(tái)信號(hào)，所以將該信道稱(chēng)為尋呼信道(PC)。2.接入

當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)主呼時(shí)，就在控制信道的上行信道發(fā)起主呼信號(hào)，所以將該信道稱(chēng)為接入信道(AC)。在控制信道中，不僅傳遞尋呼和接入信號(hào)，還傳遞大量的其他數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)的常用報(bào)文、指定通話(huà)信道、重試(重新試呼)等信號(hào)。2.4移動(dòng)通信網(wǎng)的頻率配置表2-1我國(guó)無(wú)線(xiàn)電委員會(huì)分配給蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率系統(tǒng)或使用部門(mén)上行頻率/MHz下行頻率/MHz中國(guó)聯(lián)通CDMA825~835870~880中國(guó)移動(dòng)GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)885~890930~935中國(guó)移動(dòng)GSM900890~909935~954中國(guó)聯(lián)通GSM900909~915954~960中國(guó)移動(dòng)DCS18001710~17201805~1815中國(guó)聯(lián)通DCS18001745~17551840~18502.5移動(dòng)通信環(huán)境下的干擾2.5.1同頻道干擾1.同頻道干擾保護(hù)比指標(biāo)

接收機(jī)輸出端有用信號(hào)達(dá)到規(guī)定質(zhì)量的情況下，在接收機(jī)輸入端測(cè)得有用射頻信號(hào)與同頻無(wú)用射頻信號(hào)之比的最小值，稱(chēng)為同頻道干擾保護(hù)比。對(duì)于模擬蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，其同頻道干擾保護(hù)比指標(biāo)規(guī)定如下：（1）靜態(tài)同頻道干擾保護(hù)比。對(duì)于三級(jí)話(huà)音質(zhì)量其下限信噪比為14dB。對(duì)應(yīng)的有用信號(hào)與干擾信號(hào)之比為8dB。所以，為了維持三級(jí)話(huà)音質(zhì)量下限，靜態(tài)同頻道干擾保護(hù)比要求大于等于8dB。對(duì)于四級(jí)話(huà)音質(zhì)量其下限信噪比約為25dB。為了維持四級(jí)話(huà)音質(zhì)量下限，靜態(tài)同頻道干擾保護(hù)比要求大于等于12dB。（2）同頻道干擾概率。同頻道干擾概率規(guī)定為10%。（3）考慮衰落影響、干擾概率和靜態(tài)射頻保護(hù)比后的同頻道干擾保護(hù)比。當(dāng)有快衰落和慢衰落時(shí)，通常的做法是在靜態(tài)同頻道干擾保護(hù)比（P）上加上同頻道干擾余量（ZP），即P+ZP（dB）。表2-2列出干擾概率為10%時(shí)的P+ZP值。表2-2干擾概率為10%時(shí)的P+ZP話(huà)音等級(jí)P/dBZP/dBP+ZP/dBσL=6dBσL=12dBσL=6dBσL=12dB三級(jí)話(huà)音質(zhì)量814.522.822.530.8四級(jí)話(huà)音質(zhì)量1214.522.826.534.8

2.同頻道復(fù)用保護(hù)距離系數(shù)D/r

在蜂窩網(wǎng)中，使兩個(gè)同頻小區(qū)保持必要的距離是保證同頻道干擾保護(hù)比達(dá)到指標(biāo)要求的主要辦法。在全向基站區(qū)中，同頻道復(fù)用保護(hù)距離系數(shù)由圖2-4定義。為了滿(mǎn)足表2－2的同頻道干擾保護(hù)比指標(biāo)，所需要的系數(shù)可由式（2-1）計(jì)算，其結(jié)果列于表2－3。

式中，D/r為同頻道復(fù)用保護(hù)距離系數(shù)。圖2-4同頻道復(fù)用保護(hù)距離系數(shù)表2-3同頻道復(fù)用保護(hù)距離系數(shù)D/r

P+ZP/dB22.530.826.534.8D/r4.77.35.68.92.5.2鄰頻道干擾

工作在k頻道的接收機(jī)受到工作于k±1頻道的信號(hào)的干擾，即鄰道（k±1頻道）信號(hào)功率落入k頻道的接收機(jī)通帶內(nèi)造成的干擾稱(chēng)為鄰頻道干擾。解決鄰頻道干擾的措施包括：（1）降低發(fā)射機(jī)落入相鄰頻道的干擾功率，即減小發(fā)射機(jī)帶外輻射；（2）提高接收機(jī)的鄰頻道選擇性；（3）在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，避免相鄰頻道在同一小區(qū)或相鄰小區(qū)內(nèi)使用，以增加同頻道防護(hù)比。2.5.3互調(diào)干擾

在專(zhuān)用網(wǎng)和小容量網(wǎng)中，互調(diào)干擾可能成為設(shè)臺(tái)組網(wǎng)較關(guān)心的問(wèn)題。產(chǎn)生互調(diào)干擾的基本條件是：（1）幾個(gè)干擾信號(hào)（ωA、ωB、ωC）與受干擾信號(hào)的頻率（ωS）之間滿(mǎn)足2ωA-ωB=ωS或ωA+ωB-ωC=ωS的條件；（2）干擾信號(hào)的幅度足夠大；（3）干擾（信號(hào)）站和受干擾的接收機(jī)都同時(shí)工作?；フ{(diào)干擾分為發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾和接收機(jī)互調(diào)干擾兩類(lèi)。1.發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾

一部發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)進(jìn)入了另一部發(fā)射機(jī)，并在其末級(jí)功放的非線(xiàn)性作用下與輸出信號(hào)相互調(diào)制，產(chǎn)生不需要的組合干擾頻率，對(duì)接收信號(hào)頻率與這些組合頻率相同的接收機(jī)造成的干擾，稱(chēng)為發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾。減少發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾的措施有：（1）加大發(fā)射機(jī)天線(xiàn)之間的距離；（2）采用單向隔離器件和采用高Q諧振腔；（3）提高發(fā)射機(jī)的互調(diào)轉(zhuǎn)換衰耗。2.接收機(jī)互調(diào)干擾

當(dāng)多個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)前端電路時(shí)，在器件的非線(xiàn)性作用下，干擾信號(hào)互相混頻后產(chǎn)生可落入接收機(jī)中頻頻帶內(nèi)的互調(diào)產(chǎn)物而造成的干擾稱(chēng)為接收機(jī)互調(diào)干擾。減少接收機(jī)互調(diào)干擾的措施有：（1）提高接收機(jī)前端電路的線(xiàn)性度；（2）在接收機(jī)前端插入濾波器，提高其選擇性；（3）選用無(wú)三階互調(diào)的頻道組工作。3.在設(shè)臺(tái)組網(wǎng)中對(duì)抗互調(diào)干擾的措施（1）蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。由于需要頻道多和采用空腔諧振式合成器，只有采用互調(diào)最小的等間隔頻道配置方式，并依靠設(shè)備優(yōu)良的互調(diào)抑制指標(biāo)來(lái)抑制互調(diào)干擾。（2）專(zhuān)用的小容量移動(dòng)通信網(wǎng)。主要采用不等間隔排列的無(wú)三階互調(diào)的頻道配置方法來(lái)避免發(fā)生互調(diào)干擾。表2-4列出無(wú)三階互調(diào)的頻道序號(hào)。由表2-4可見(jiàn)，當(dāng)需要的頻道數(shù)較多時(shí)，頻道利用率很低，故不適用于蜂窩網(wǎng)。表2-4無(wú)三階互調(diào)干擾的信道組2.5.4阻塞干擾當(dāng)外界存在一個(gè)離接收機(jī)工作頻率較遠(yuǎn),但能進(jìn)入接收機(jī)并作用于其前端電路的強(qiáng)干擾信號(hào)時(shí)，由于接收機(jī)前端電路的非線(xiàn)性而造成對(duì)有用信號(hào)增益降低或噪聲增高，使接收機(jī)靈敏度下降的現(xiàn)象稱(chēng)為阻塞干擾。這種干擾與干擾信號(hào)的幅度有關(guān)，幅度越大，干擾越嚴(yán)重。當(dāng)干擾電壓幅度非常強(qiáng)時(shí)，可導(dǎo)致接收機(jī)收不到有用信號(hào)而使通信中斷。2.5.5近端對(duì)遠(yuǎn)端的干擾當(dāng)基站同時(shí)接收從兩個(gè)距離不同的移動(dòng)臺(tái)發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí)，距基站近的移動(dòng)臺(tái)B（距離d2）到達(dá)基站的功率明顯要大于距離基站遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)A（距離ｄ１，ｄ２<<ｄ1）的到達(dá)功率，若二者頻率相近，則距基站近的移動(dòng)臺(tái)B就會(huì)造成對(duì)接收距離距基站遠(yuǎn)的移動(dòng)臺(tái)A的有用信號(hào)的干擾或仰制，甚至將移動(dòng)臺(tái)A的有用信號(hào)淹沒(méi)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為近端對(duì)遠(yuǎn)端干擾?？朔藢?duì)遠(yuǎn)端干擾的措施主要有兩個(gè)：一是使兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)所用頻道拉開(kāi)必要間隔；二是移動(dòng)臺(tái)端加自動(dòng)（發(fā)射）功率控制（APC），使所有工作的移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站功率基本一致。由于頻率資源緊張，幾乎所有的移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)基站和移動(dòng)終端都采用APC工作方式。2.6蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻率規(guī)劃2.6.1等頻距分配法在蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，同信道干擾問(wèn)題已在分群時(shí)考慮，保證有足夠的防護(hù)比，而鄰道干擾的問(wèn)題則在信道分配時(shí)應(yīng)加以考慮。等頻距分配法按頻率等間隔分配信道，這樣可以有效地避免鄰道干擾。若需要M個(gè)信道，將其分為N個(gè)信道組，則每個(gè)信道組中有M/N個(gè)信道，而N個(gè)信道組的信道序列可以確定如下：

K+jN

K=1，2，3，…，N；J=0，1，2，…，(M/N)-1式中，K為信道組的序列號(hào)，最大為K=N，j為信道序號(hào)的取值。我國(guó)GSM網(wǎng)和TACS網(wǎng)均采用了這種方法。如果基站采用了無(wú)方向性激勵(lì)時(shí)，通常以12個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)（基地區(qū)）作為一個(gè)簇（cluster），其信道組配置如圖2-5所示。按K+jN的規(guī)律，可以確定各信道組的信道序列如下：第一信道組，K=1，j=0~12，故有（1，13，25，…）第二信道組，K=2，j=0~12，故有（2，14，26，…）第三信道組，K=3，j=0~12，故有（3，15，27，…）第四信道組，K=4，j=0~12，故有（4，16，28，…）第五信道組，K=5，j=0~12，故有(5，17，29，…)第六信道組，K=6，j=0~12，故有（6，18，30，…）第七信道組，K=7，j=0~12，故有（7，19，31，…）第八信道組，K=8，j=0~12，故有(8，20，32，…)第九信道組，K=9，j=0~12，故有(9，21，33，…)第十信道組，K=10，j=0~12，故有(10，22，34，…)第十一信道組，K=11，j=0~12，故有(11，23，35，…)第十二信道組，K=12，j=0~12，故有(12，24，36，…)這樣同一信道內(nèi)的最小間隔為12，保證了對(duì)鄰道干擾的抑制。圖2-512個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)為一個(gè)簇的信道組配置圖2-64個(gè)基站24個(gè)扇形無(wú)線(xiàn)小區(qū)為一個(gè)簇的信道組配置由圖可見(jiàn)，它采用4個(gè)基站、6個(gè)頂點(diǎn)為60°的扇形定向天線(xiàn)，則每個(gè)基站應(yīng)有6組信道，每個(gè)簇有24個(gè)信道組，共96個(gè)頻點(diǎn)，其信道分配為：BS1選用的六個(gè)信道組為（1，25，49，73）；（5，29，53，77）；…；(21，45，69，93)；BS2選用的六個(gè)信道組為（2，26，50，74）；（6，30，54，78）；…；(22，46，70，94)；BS3選用的六個(gè)信道組為（3，27，51，75）；（7，31，55，79）；…；(23，47，71，95)；BS4選用的六個(gè)信道組為（4，28，52，76）；（8，32，56，80）；…；(24，48，72，96)。

圖2-77個(gè)基站、21個(gè)扇形無(wú)線(xiàn)小區(qū)為一個(gè)簇的信道組配置2.6.2信道分配策略信道分配策略可分為兩類(lèi)：固定的信道分配策略和動(dòng)態(tài)的信道分配策略。在固定的信道分配策略中，每個(gè)小區(qū)分配給一組預(yù)先確定好的話(huà)音信道。前面介紹的等頻距分配法采用將某一組信道固定分配給某一基站，即基站的頻點(diǎn)是固定不變的，就屬固定信道分配法。它具有控制方便，投資少的特點(diǎn)。但信道的利用率較低。在各個(gè)覆蓋區(qū)話(huà)務(wù)量不均勻的情況下，當(dāng)一個(gè)基站的信道全忙時(shí)，鄰近的信道即使空閑也不能使用。

為了進(jìn)一步提高頻譜的利用率，使信道的配置方法能夠隨移動(dòng)通信網(wǎng)的地理分布及業(yè)務(wù)量大小的變化而變化，目前在移動(dòng)通信系統(tǒng)中采用了一種動(dòng)態(tài)信道分配方法。它不是將信道固定地分配給某個(gè)基站，而是實(shí)現(xiàn)信道動(dòng)態(tài)分配，其頻譜的利用率大約可提高20%。動(dòng)態(tài)信道分配需要智能控制，以便于及時(shí)收集和處理大量的數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)給出結(jié)果并進(jìn)行控制。動(dòng)態(tài)信道分配可以做到按業(yè)務(wù)量的大小，合理地在不同基站之間按需分配信道，避免了小區(qū)忙閑不均的情況。其比較突出的缺點(diǎn)是會(huì)在此時(shí)造成的干擾（同頻干擾和鄰道干擾）比較嚴(yán)重，必須要有一個(gè)既可充分利用無(wú)線(xiàn)頻譜以增加用戶(hù)容量而又能減少干擾的綜合考慮方案。為此，人們提出許多不同的信道分配策略。

2.7多信道共用技術(shù)2.7.1話(huà)務(wù)量與呼損1.呼叫話(huà)務(wù)量話(huà)務(wù)量是度量通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。所謂呼叫話(huà)務(wù)量A，是指單位時(shí)間內(nèi)（1小時(shí)）進(jìn)行的平均電話(huà)交換量。它可用下面公式來(lái)表示：式中：C——每小時(shí)平均呼叫次數(shù)（包括呼叫成功和呼叫失敗的次數(shù)）；

t0——每次呼叫平均占用信道的時(shí)間（包括接續(xù)時(shí)間和通話(huà)時(shí)間）。如果t0以小時(shí)為單位，則話(huà)務(wù)量A的單位是厄蘭(Erlang，占線(xiàn)小時(shí)，簡(jiǎn)稱(chēng)Erl)。如果在一個(gè)小時(shí)內(nèi)不斷地占用一個(gè)信道，則其呼叫話(huà)務(wù)量為1Erl。它是一個(gè)信道具有的最大話(huà)務(wù)量。例如，設(shè)在100個(gè)信道上，平均每小時(shí)有2100次呼叫，平均每次呼叫時(shí)間為2分鐘，則這些信道上的呼叫話(huà)務(wù)量：2.呼損率

當(dāng)多個(gè)用戶(hù)共用時(shí)，通?？偸怯脩?hù)數(shù)大于信道數(shù)。因此，會(huì)出現(xiàn)許多用戶(hù)同時(shí)要求通話(huà)而信道數(shù)不能滿(mǎn)足要求的情況。這時(shí)只能先讓一部分用戶(hù)通話(huà)，而讓另一部分用戶(hù)等待，直到有空閑信道時(shí)再通話(huà)。這后一部分用戶(hù)雖然發(fā)出呼叫，但因無(wú)信道而不能通話(huà)稱(chēng)做呼叫失敗。在一個(gè)通信系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率稱(chēng)為呼叫失敗概率，簡(jiǎn)稱(chēng)為呼損率（B）。設(shè)A′為呼叫成功而接通電話(huà)的話(huà)務(wù)量，簡(jiǎn)稱(chēng)為完成話(huà)務(wù)量；

C為總呼叫的次數(shù)；C0為一小時(shí)內(nèi)呼叫成功而通話(huà)的次數(shù);t

為每次通話(huà)的平均占用信道時(shí)間，則完成話(huà)務(wù)量A′為呼損率B為式中，（A-A′）為損失話(huà)務(wù)量。所以呼損率的物理意義是損失話(huà)務(wù)量與呼叫話(huà)務(wù)量之比的百分?jǐn)?shù)。顯然，呼損率B愈小，成功呼叫的概率越大，用戶(hù)就越滿(mǎn)意。因此，呼損率也稱(chēng)為系統(tǒng)的服務(wù)等級(jí)GOS（theGradeOfService）。例如，某系統(tǒng)的呼損率為10%，即說(shuō)明該系統(tǒng)內(nèi)的用戶(hù)每呼叫100次，其中有10次因信道被占用而打不通電話(huà)，其余90次則能找到空閑信道而實(shí)現(xiàn)通話(huà)。但是，對(duì)于一個(gè)通信網(wǎng)來(lái)說(shuō)，要想使呼損減少，只有讓呼叫流入的話(huà)務(wù)量減少，即容納的用戶(hù)數(shù)少一些，這是不希望的?？梢?jiàn)呼損率和話(huà)務(wù)量是一對(duì)矛盾，即服務(wù)等級(jí)和信道利用率是矛盾的。如果呼叫有以下性質(zhì)：(1)每次呼叫相互獨(dú)立，互不相關(guān)（呼叫具有隨機(jī)性）；(2)每次呼叫在時(shí)間上都有相同的概率；并假定移動(dòng)電話(huà)通信服務(wù)系統(tǒng)的信道數(shù)為n；則呼損率B可計(jì)算如下：表2-5Erl損失概率表表2-5Erl損失概率表表2-5Erl損失概率表表2-5Erl損失概率表3.繁忙小時(shí)集中度(K)繁忙小時(shí)集中度K一般為8%~14%。4.每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量（Aa）

假設(shè)每一用戶(hù)每天平均呼叫次數(shù)為C，每次呼叫平均占用信道的時(shí)間為T(mén)（單位為秒），忙時(shí)集中率為K，則每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量為可以看出，Aa為最忙時(shí)間的那個(gè)小時(shí)的話(huà)務(wù)量，它是統(tǒng)計(jì)平均值。例如，每天平均呼叫3次，每次的呼叫平均占用時(shí)間為120秒，忙時(shí)集中度為10%(K=0.1)，則每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量為0.01Erl/用戶(hù)。一些移動(dòng)電話(huà)通信網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)值表明，對(duì)于公用移動(dòng)通信網(wǎng)，每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量可按0.01Erl計(jì)算；對(duì)于專(zhuān)用移動(dòng)通信網(wǎng)，由于業(yè)務(wù)的不同，每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量也不一樣。一般可按0.06Erl計(jì)算。2.7.2每個(gè)信道能容納的用戶(hù)數(shù)當(dāng)每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)的話(huà)務(wù)量確定后，每個(gè)信道所能容納的用戶(hù)數(shù)m可由下式?jīng)Q定：每個(gè)信道的m與在一定呼損條件下的信道平均話(huà)務(wù)量成正比，而與每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量成反比。例如，某移動(dòng)通信系統(tǒng)一個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)有8個(gè)信道(1個(gè)控制信道，7個(gè)話(huà)音信道)，每天每個(gè)用戶(hù)平均呼叫10次，每次占用信道平均時(shí)間為80秒，呼損率要求10%，忙時(shí)集中率為0.125。問(wèn)該無(wú)線(xiàn)小區(qū)能容納多少用戶(hù)？（2-7）(1)根據(jù)呼損的要求及信道數(shù)(n=7)，求總話(huà)務(wù)量A：可以利用公式，也可查表。求得A=4.666Erl。(2)求每個(gè)用戶(hù)的忙時(shí)話(huà)務(wù)量Aa：(3)求每個(gè)信道能容納的用戶(hù)數(shù)m：(4)系統(tǒng)所容納的用戶(hù)數(shù)：2.8移動(dòng)通信的交換技術(shù)2.8.1無(wú)線(xiàn)信道上的通話(huà)監(jiān)視1.SAT信雜比SAT信雜比是指當(dāng)基站開(kāi)始工作時(shí)，由話(huà)音信道單元連續(xù)發(fā)送的SAT，經(jīng)移動(dòng)臺(tái)接收并環(huán)回到基站后，與無(wú)線(xiàn)信道上的雜音的對(duì)比。在與MSC初始化規(guī)定的門(mén)限值(見(jiàn)圖2-8)比較后，話(huà)音信道控制單元判斷傳輸質(zhì)量是否可以接受。如果信雜比低于要求越區(qū)頻道轉(zhuǎn)換的信雜比門(mén)限值SNH，就發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求。有時(shí)由于某些原因，沒(méi)有執(zhí)行越區(qū)切換，通話(huà)質(zhì)量將持續(xù)惡化，結(jié)果遲早會(huì)達(dá)到呼叫釋放門(mén)限值SNR，呼叫就被釋放。

圖2-8儲(chǔ)存在話(huà)音信道控制單元中的信雜比門(mén)限值2.射頻(RF)信號(hào)強(qiáng)度每個(gè)話(huà)音信道接收機(jī)連續(xù)地對(duì)它自己的無(wú)線(xiàn)頻率進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試?？刂茊卧€將測(cè)量結(jié)果和圖2-9中所示的信號(hào)強(qiáng)度門(mén)限值進(jìn)行比較。為了避免產(chǎn)生鄰道干擾，通常不希望移動(dòng)臺(tái)輸出功率過(guò)高，如果信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量的結(jié)果高于請(qǐng)求降低功率的信號(hào)強(qiáng)度值SSD時(shí)，BS的控制單元就自動(dòng)命令移動(dòng)臺(tái)（由話(huà)音信道單元命令）降低它的功率。如果信號(hào)強(qiáng)度低于請(qǐng)求提高功率的信號(hào)強(qiáng)度值SSI時(shí)，BS的控制單元就發(fā)出增加功率命令。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)輸出功率已達(dá)到最高，測(cè)量結(jié)果仍低于SSH時(shí)，BS的控制單元就向MSC發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求，其過(guò)程將在后面敘述。阻塞的信號(hào)強(qiáng)度值SSB只在話(huà)音信道空閑時(shí)（當(dāng)前沒(méi)有通話(huà)）使用。

圖2-9儲(chǔ)存在話(huà)音信道控制單元中2.8.2位置登記與一齊呼叫在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，要尋呼某個(gè)移動(dòng)臺(tái)，如果事先不知道它所處的小區(qū)位置，就得對(duì)所有的小區(qū)依次進(jìn)行尋呼，或?qū)λ袇^(qū)域進(jìn)行一齊呼叫，這樣就有可能使得呼叫接續(xù)時(shí)間比通話(huà)時(shí)間還長(zhǎng)，時(shí)間效率和線(xiàn)路利用率都極低。為此，通常以一個(gè)MSC服務(wù)小區(qū)為位置區(qū)，若干個(gè)MSC分為若干個(gè)位置區(qū)，如圖2-10所示?；蛘咴谝粋€(gè)MSC服務(wù)區(qū)，人為地把它所管轄的無(wú)線(xiàn)小區(qū)劃分為若干個(gè)位置區(qū)，如圖2-11所示。

圖2-10一種位置登記示意圖圖2-11另一種位置登記示意圖現(xiàn)舉例說(shuō)明位置登記的過(guò)程，如圖2-10所示。假定MS在BSB4小區(qū)，這時(shí)的位置登記過(guò)程如下；(1)MS通過(guò)BSB4向MSCB報(bào)告（即進(jìn)行位置登記）。(2)被訪MSCB根據(jù)MS的原籍區(qū)號(hào)及用戶(hù)識(shí)別碼等，通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)，找到原籍MSCA的原籍位置寄存器進(jìn)行咨詢(xún)，查出該用戶(hù)識(shí)別碼，并把給MS的新區(qū)位置號(hào)存入原籍位置寄存器（在原籍MSCA中）。(3)與此同時(shí)，位置信息也在被訪問(wèn)MSCB的被訪問(wèn)位置寄存器中存入，以備MS被呼時(shí)使用。(4)由于移動(dòng)臺(tái)中有動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)新接收的區(qū)域號(hào)（AID），即使移動(dòng)臺(tái)在一段時(shí)間內(nèi)關(guān)機(jī)（不得超過(guò)24個(gè)小時(shí)），存儲(chǔ)器也不會(huì)失去記憶：一旦移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)時(shí)，將立即進(jìn)行區(qū)域位置登記。有時(shí)在一個(gè)MSC系統(tǒng)中，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，大約為40000到50000數(shù)量級(jí)時(shí)，為便于尋呼某一移動(dòng)臺(tái)，人為地把MSC所管轄的無(wú)線(xiàn)小區(qū)劃分為若干位置區(qū)域，如圖2-11所示。在跨越位置區(qū)域時(shí)，也要重新進(jìn)行位置登記，以便在尋呼MS時(shí)好查找。例如，MS由BSA6小區(qū)向BSA1小區(qū)行進(jìn)時(shí)的位置登記過(guò)程如下：(1)MS通過(guò)BSA1向原籍MSCA報(bào)告（即進(jìn)行位置登記）。(2)原籍MSCA中的原籍位置寄存器存入變更后的新區(qū)域號(hào)，以備市話(huà)用戶(hù)尋呼時(shí)，能在位置區(qū)內(nèi)一齊呼叫。(3)使MS的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中區(qū)域號(hào)變?yōu)樾绿?hào)。2.8.3呼叫過(guò)程1.移動(dòng)臺(tái)被呼市話(huà)用戶(hù)先撥被叫移動(dòng)臺(tái)號(hào)碼，信令進(jìn)入MSC在HLR進(jìn)行鑒權(quán)，如鑒權(quán)成功，MSC通過(guò)數(shù)據(jù)信道將尋呼信號(hào)送至該用戶(hù)所在位置登記區(qū)。由該位置區(qū)內(nèi)所有BS通過(guò)尋呼信道，向MS一起呼叫移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼，移動(dòng)用戶(hù)被呼過(guò)程示意圖如圖2-12所示。

圖2-12移動(dòng)用戶(hù)被呼過(guò)程示意圖

2.移動(dòng)臺(tái)主呼平時(shí)移動(dòng)臺(tái)?？吭谛盘?hào)最強(qiáng)的控制信道上收聽(tīng)。當(dāng)發(fā)起呼叫時(shí)，先撥被叫用戶(hù)號(hào)碼，然后按發(fā)送（摘機(jī)）鍵。在控制信道中發(fā)出移動(dòng)臺(tái)系列號(hào)、識(shí)別碼及被叫用戶(hù)號(hào)碼等，移動(dòng)用戶(hù)主呼過(guò)程示意圖如圖2-13所示。

圖2-13移動(dòng)用戶(hù)主呼過(guò)程示意圖

3.呼叫釋放

通話(huà)完畢，MS掛機(jī)后的控制過(guò)程稱(chēng)為呼叫釋放。MS掛機(jī)可通過(guò)按壓掛機(jī)鍵或合上手機(jī)翻蓋完成，移動(dòng)用戶(hù)呼叫釋放過(guò)程示意圖如圖2-14所示。

圖2-14移動(dòng)用戶(hù)呼叫釋放過(guò)程示意圖2.8.4定位和越區(qū)切換1.定位在模擬蜂窩系統(tǒng)中，對(duì)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)能量檢測(cè)是由BS完成，由MSC來(lái)管理的。通常每個(gè)BS都裝有信號(hào)強(qiáng)度接收機(jī)（SSR）監(jiān)視其系統(tǒng)內(nèi)所有的反向話(huà)音信道的信道能量，以確定在相鄰無(wú)線(xiàn)小區(qū)內(nèi)有切換可能的移動(dòng)臺(tái)的位置。因此，SSR也稱(chēng)為定位單元。SSR由接收機(jī)和控制單元組成，其設(shè)計(jì)和信道單元相同，只是只有接收機(jī)單元，其結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。

圖2-15信號(hào)強(qiáng)度接收機(jī)2.越區(qū)切換和越局切換

1)越區(qū)切換為保證通話(huà)的連續(xù)性，當(dāng)正在通話(huà)的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入相鄰的無(wú)線(xiàn)小區(qū)時(shí)，話(huà)音信道必須能夠自動(dòng)切換到相鄰小區(qū)的基站的新信道上，此時(shí)無(wú)線(xiàn)通信的頻率發(fā)生了改變，越區(qū)信道切換過(guò)程示意圖如圖2-16所示。

圖2-16越區(qū)信道切換過(guò)程示意圖2)越局切換圖2-17越局信道切換過(guò)程示意圖2.9信道自動(dòng)選擇方式2.9.1專(zhuān)用呼叫信道方式在給定的多個(gè)信道中，選擇一個(gè)信道專(zhuān)門(mén)用作呼叫，該專(zhuān)用呼叫信道有兩個(gè)作用：一是處理呼叫，可分成下行信道(BS→MS)和上行信道(MS→BS)，該下行信道又稱(chēng)尋呼信道(PageChannel)，該上行信道又稱(chēng)接入信道(AccessChannel)；二是指配話(huà)音信道。

2.9.2循環(huán)定位方式?jīng)]有專(zhuān)用的呼叫信道，由BS臨時(shí)指定一個(gè)信道做呼叫信道，并在該臨時(shí)呼叫信道上發(fā)空閑信號(hào)。平時(shí)所有為通話(huà)的移動(dòng)臺(tái)都自動(dòng)對(duì)全部信道進(jìn)行掃描搜索，一旦在那個(gè)信道上收到空閑信號(hào)，就停留在該信道上。因此在平時(shí)，所有移動(dòng)臺(tái)都集中守候在臨時(shí)呼叫信道上，當(dāng)某個(gè)用戶(hù)叫通后，就在此信道上通話(huà)。此時(shí)，基站要另選一個(gè)空閑信道作為臨時(shí)呼叫信道發(fā)空閑信號(hào)，于是所有未通話(huà)的移動(dòng)臺(tái)接收機(jī)都自動(dòng)轉(zhuǎn)到新的臨時(shí)呼叫信道上守候(定位)。2.9.3循環(huán)不定位方式循環(huán)不定位方式中的基站在所有不通話(huà)的空閑信道上都發(fā)出空閑信號(hào)，網(wǎng)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)掃描空閑信道，并隨機(jī)地停靠在就近的空閑信道上(不定位)。避免了像循環(huán)定位方式那樣，所有不通話(huà)的移動(dòng)臺(tái)都在一個(gè)臨時(shí)呼叫信道主叫搶占情況。當(dāng)基站呼叫移動(dòng)臺(tái)時(shí)，必須選擇一個(gè)空閑信道先發(fā)出時(shí)間足夠長(zhǎng)的召