1、3-1、數(shù)字移動(dòng)通信、第3章分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)、3-2、第3章分組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)、 內(nèi)容3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念3.2移動(dòng)通信環(huán)境下的干擾3.3區(qū)域的展望和信道配置提高3.4蜂窩系統(tǒng)容量的方法3.5多信道共享技術(shù)3.6信令3.8系統(tǒng)的移動(dòng)性管理第2次授課、第3次授課、3-3，本章要解決的主要問(wèn)題通過(guò)本章的學(xué)習(xí)， 重點(diǎn)解決以下問(wèn)題：干擾如何影響系統(tǒng)性能在有限的頻譜資源下，如何實(shí)現(xiàn)大容量、寬復(fù)蓋？ 系統(tǒng)移動(dòng)性管理：基站如何找到手機(jī)？ 怎樣保證“移動(dòng)”打電話沒(méi)有問(wèn)題？移動(dòng)通信網(wǎng)的系統(tǒng)級(jí)概念、34、要求和重點(diǎn)、1、構(gòu)筑理解移動(dòng)通信空中接口的分層協(xié)議模型2、掌握移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念3、了解移動(dòng)通信環(huán)境下的

2、主要干擾形式4、掌握蜂窩技術(shù)的基本思想5、理解地域控制和小區(qū)制的優(yōu)缺點(diǎn)。 3-5、3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念、移動(dòng)通信系統(tǒng)是向多用戶提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信不同。 托管移動(dòng)通信服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，主要完成移動(dòng)用戶之間、移動(dòng)用戶和固定用戶之間的信息交換。 移動(dòng)通信網(wǎng)由空中網(wǎng)絡(luò)：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、完成無(wú)線通信的兩部分構(gòu)成。 地面網(wǎng)絡(luò)：完成有線網(wǎng)絡(luò)、有線通信。 3-6，3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念，空中網(wǎng)絡(luò)要解決的幾個(gè)大問(wèn)題：多址基站如何區(qū)分蜂窩電話(同時(shí)能夠接入多少蜂窩電話限于采用怎樣的多址方案)頻分復(fù)用頻譜資源有限的區(qū)域如何基站如何區(qū)分手機(jī)？ 多址，3-7，一個(gè)墻上的插座通常只能對(duì)應(yīng)一臺(tái)電話，但是基站的

3、一個(gè)天線必須同時(shí)接收來(lái)自很多移動(dòng)電話的信號(hào)，如何區(qū)分哪個(gè)信號(hào)來(lái)自哪個(gè)移動(dòng)電話？ 誰(shuí)對(duì)空中接口感到困惑，基站怎么找手機(jī)？ 移動(dòng)性管理，3-8，3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念，地面網(wǎng)絡(luò)包括服務(wù)區(qū)內(nèi)各基站的相互連接。 基站和固定網(wǎng)(PSTN、數(shù)據(jù)網(wǎng)等)。 3-9、3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念、3-10、移動(dòng)交換子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)管理子系統(tǒng)、3-10、3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念(協(xié)議)、定義描述是什么網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？ 為了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)則分層化協(xié)議模型，必須分層化的目的：功能分解模塊化開(kāi)放性擴(kuò)展性、3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念(協(xié)議)、開(kāi)放系統(tǒng)互連(OSI )參考7層協(xié)議，分為多少

4、層合適？根據(jù)實(shí)際需要，312、313、3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念(協(xié)議)、GSM空中接口Um的協(xié)議參照模型功能：移動(dòng)臺(tái)和基站之間的無(wú)線傳輸。 三層模型。 物理層：為上層的信息傳輸提供無(wú)線信道。 數(shù)據(jù)鏈路層：為網(wǎng)絡(luò)層提供必要的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，控制對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)傳輸。 網(wǎng)絡(luò)層：鏈路連接管理、呼叫過(guò)程控制、附加服務(wù)和短消息服務(wù)支持、移動(dòng)管理和無(wú)線資源管理。 3.1移動(dòng)通信網(wǎng)的基本概念(協(xié)議)、嚴(yán)格的層次設(shè)定糾正有缺點(diǎn)嗎非相鄰層間不能相互作用，導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化改善方法的交叉層設(shè)定糾正，嚴(yán)格限制3-14、3.2移動(dòng)通信環(huán)境中的干擾、移動(dòng)通信環(huán)境中的干擾、系統(tǒng)容量的提高知道移動(dòng)通信環(huán)境中的干

5、擾類型，可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的校正提供適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。 3-15、3-16和3.2移動(dòng)通信環(huán)境中的干擾和干擾是限制移動(dòng)通信系統(tǒng)性能的因素。在移動(dòng)通信網(wǎng)中，無(wú)線干擾通常分為同頻率干擾、相鄰信道干擾、互調(diào)干擾、擁塞干擾近端向遠(yuǎn)端的干擾，=如果合理地設(shè)定移動(dòng)通信網(wǎng)，則可以減輕這些干擾！ 此外，所謂3-17,1、1、1同頻率干擾、同頻率干擾，是指與存在于接收機(jī)通帶內(nèi)的有用信號(hào)頻率相同的無(wú)用信號(hào)的干擾，也稱為同信道干擾(也稱為同信道干擾或同信道干擾)。 頻域?yàn)V波的方法能去除同一頻率干擾嗎？ 蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的同頻干擾主要是由什么引起的？ 3-18，1，1在同一頻率干擾、同一頻率復(fù)用：移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了提高頻率利

6、用率，除了隔開(kāi)一定距離以外，能夠使用同一頻率，將其稱為頻率復(fù)用或同一頻率復(fù)用。 同頻復(fù)用帶來(lái)了什么問(wèn)題？ 同一頻率干擾同一頻率復(fù)用的要求或限制條件是什么？ 同一頻率干擾不能太大。 3-19，1，1同一頻率干擾、同一頻率小區(qū)：在一個(gè)規(guī)定的復(fù)蓋區(qū)域內(nèi)，存在多個(gè)使用同一組頻率的小區(qū)。 區(qū)域=7的小區(qū)映像。3-20,1、1、1同一頻率干擾波、同一頻率干擾波和距離的關(guān)系同一頻率的小區(qū)距離越近，則同一頻率干擾波越大，相反，同一頻率干擾波變小，但頻率利用效率降低。3-21,1、1、1同一頻率干擾、1、在無(wú)線頻率保護(hù)比接收輸入側(cè)測(cè)定的有用無(wú)線頻率信號(hào)和同一無(wú)用頻率信號(hào)之比的最小值，也稱為同一頻率干擾保護(hù)比。

7、25dB等。 當(dāng)與同一頻率干擾有關(guān)的系統(tǒng)性能指標(biāo)、3-22，1，1同一頻率干擾、2、同一頻率復(fù)用距離d信號(hào)/同一頻率保護(hù)比滿足通信質(zhì)量要求或達(dá)到預(yù)定載波噪聲比(C/N )指標(biāo)時(shí)，將兩個(gè)同一頻率小區(qū)之間的距離稱為同一頻率復(fù)用距離。 3 .同一頻率復(fù)用系數(shù)q的同一頻率復(fù)用距離和小區(qū)半徑之比。關(guān)于同一頻率干擾的系統(tǒng)性能指標(biāo)，3-23，1，1同一頻率干擾，同一頻率復(fù)用系數(shù)：同一頻率復(fù)用距離：3-24，1，1同一頻率干擾-例如，同一頻率干擾信道比要求為25dB，3-25，2，2對(duì)鄰近道路造成的干擾大于？ 因?yàn)榻邮?發(fā)送濾波器不理想，相鄰頻率信號(hào)泄漏在發(fā)射帶寬之內(nèi)；解決相鄰信道干擾、相鄰信道干擾(3-26

8、,2、2、2 )的措施：當(dāng)降低發(fā)射機(jī)掉落到相鄰信道的干擾功率(即，降低發(fā)射機(jī)的帶外輻射)時(shí)，在提高接收機(jī)的相鄰信道的選擇性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置校正中，使用了相同小區(qū)或相鄰小區(qū)中的相鄰信道通過(guò)精確的濾波和信道分配，可以將相鄰信道干擾抑制到最小。3-27,3、3、3互調(diào)干擾、互調(diào)干擾由發(fā)送裝置內(nèi)的非線性電路產(chǎn)生。 這將指代一個(gè)或一個(gè)以上信號(hào)作用于通信工具的非線性裝置且在其上出現(xiàn)接近有用的信號(hào)頻率的組合頻率時(shí)干擾通信系統(tǒng)的現(xiàn)象。 互調(diào)干擾是發(fā)射器互調(diào)干擾、接收器互調(diào)干擾、3互調(diào)干擾、線性系統(tǒng)：滿足線性疊加的系統(tǒng)被稱為線性系統(tǒng)設(shè)置，并且它們的輸出分別為系統(tǒng)的輸入，即，疊加因子：齊次性：3-28， 由3，3互調(diào)干

9、擾非線性系統(tǒng)不滿足重疊性、齊次性的高頻功率放大器、振蕩器、混頻器進(jìn)行的非線性系統(tǒng)的分析通常采用冪級(jí)數(shù)近似法，即，如果n=3，則為3-29， 如果系統(tǒng)的輸入是單頻率信號(hào)，則3，3互調(diào)干擾、高次諧波會(huì)產(chǎn)生額外的直流項(xiàng)，基波和整數(shù)倍的高次諧波項(xiàng)成對(duì)，3-30，3互調(diào)干擾、高次諧波給接收機(jī)帶來(lái)的影響高次諧波遠(yuǎn)離信號(hào)頻率，所以通過(guò)濾波器，高次諧波給發(fā)射機(jī)帶來(lái)的影響高次諧波會(huì)與其他通信產(chǎn)生3-31，3互調(diào)干擾、互調(diào)干擾系統(tǒng)的輸入信號(hào)為多個(gè)頻率信號(hào)時(shí)，即產(chǎn)生工作輸出信號(hào)y(t )的3-32、3-33、3互調(diào)干擾、互調(diào)干擾的基本條件： (1)在若干干干擾信號(hào)的頻率和被干擾信號(hào)的頻率之間被滿足，或者、3-34，

10、3，3互調(diào)干擾-發(fā)射機(jī)互調(diào)干擾，從一個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)入另一個(gè)發(fā)射機(jī)，并由于其最后一級(jí)的放大器的非線性作用而與輸出信號(hào)進(jìn)行互調(diào)，以產(chǎn)生不需要的組合干擾頻率，以避免接收信號(hào)頻率對(duì)與這些組合頻率相同的接收機(jī)造成的干擾用于降低發(fā)射器的互調(diào)制干擾的措施改進(jìn)發(fā)射器的互調(diào)制轉(zhuǎn)換的衰減，其增加發(fā)射器天線之間的距離。3-35,3、3、3互調(diào)干擾-當(dāng)接收機(jī)互調(diào)干擾或多個(gè)強(qiáng)干擾信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)的前端電路時(shí)，由于在設(shè)備的非線性作用下產(chǎn)生互調(diào)生成物而導(dǎo)致的干擾被稱為接收機(jī)互調(diào)干擾，其中，所述互調(diào)生成物在干擾信號(hào)相互混合的情況下進(jìn)入接收機(jī)的中頻帶內(nèi)。 思考：減少接收機(jī)互調(diào)干擾的措施主要是什么，3-36，3互調(diào)干擾-3階

11、互調(diào)，例如，表3-1的七個(gè)信道1、2、8、12、21、24、26只有3階互調(diào)信道組？ c1c2c8c 12 c 21 c 24 c 26164932710131251191614202218232425結(jié)論：沒(méi)有三階互調(diào)，沒(méi)有三階互調(diào)信道組判據(jù)：頻率差是否相同？ 必要信道數(shù)7最小占有信道數(shù)26信道利用率27%、3-37、3互調(diào)干擾-3次無(wú)互調(diào)、表3-13次無(wú)互調(diào)干擾的信道組、表3-1信道數(shù)9的情況下，結(jié)果的正確性， 接近3-3基站的移動(dòng)站b到達(dá)基站的功率明顯大于遠(yuǎn)離基站的移動(dòng)站a的到達(dá)功率，如果兩者的頻率接近，則接近基站的移動(dòng)站b從遠(yuǎn)離基站的移動(dòng)站a接收有用信號(hào)，并且淹沒(méi)干擾和抑制，以及移動(dòng)站

12、a的有用信號(hào)。 這種現(xiàn)象稱為近端對(duì)遠(yuǎn)端干涉，也稱為遠(yuǎn)近效應(yīng)。 4如果近端對(duì)遠(yuǎn)端干擾，3-39，d2，d1，d2/d1=10，那么接收信號(hào)功率比P1/P2將接近40dB (衰減因子為4 )！ P1、P2、MS2、MS1、強(qiáng)抑制弱！ 3-40，4，4克服近端到遠(yuǎn)端干擾的方法是什么1 .信道間隔：兩個(gè)移動(dòng)站使用的信道間隔必要的間隔2 .移動(dòng)站的自動(dòng)功率控制：在移動(dòng)站側(cè)添加自動(dòng)(發(fā)射)功率控制(APC )，使得所有工作的移動(dòng)站到達(dá)基站的功率幾乎一致、通過(guò)相同的頻率干擾頻率復(fù)用(information frequency multiplexing )降低由網(wǎng)絡(luò)校正屏幕引起的相鄰信道干擾(informat

13、ion )的出現(xiàn)：降低發(fā)射機(jī)頻帶外發(fā)射接收機(jī)邊緣：改進(jìn)接收機(jī)的相鄰頻率選擇性網(wǎng)絡(luò)校正屏幕：3-41，使得相鄰信道不在相同的小區(qū)或相鄰小區(qū)中使用，以及， 物理本質(zhì)：無(wú)線電波的傳播損耗，3-44，區(qū)域控制，概念：高塔，互調(diào)干擾非線性電路，使頻率用戶能夠在某個(gè)服務(wù)區(qū)域的任何位置訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)地區(qū)特點(diǎn)：天線架設(shè)高基站大功率、3-45、地區(qū)適用范圍、適用范圍的小容量移動(dòng)網(wǎng)。 例如集群等各種專用移動(dòng)通信網(wǎng)。 例如，在20世紀(jì)70年代，紐約貝爾移動(dòng)系統(tǒng)最多可以支持1000平方英里以內(nèi)的12個(gè)同時(shí)呼叫(模擬系統(tǒng)：頻分復(fù)用)。3-46、區(qū)制優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低缺點(diǎn)：容量小的區(qū)域復(fù)蓋有限的地形環(huán)境影響，如山

14、丘、建筑物等死角多徑反射干擾基站的發(fā)射功率有限(區(qū)制能否實(shí)現(xiàn)全國(guó)復(fù)蓋？ 移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送功率小，上下有增益差，3-47，解決方法，地域控制的展望復(fù)蓋解決方法，同一頻率中繼器，消除死角設(shè)置分集接收臺(tái)，提高基站接收機(jī)的靈敏度，3-48，系統(tǒng)的限制性，系統(tǒng)的應(yīng)用限制性的展望復(fù)蓋范圍受到限制由于基站天線的高度、功率的限制。 系統(tǒng)容量受到限制。 由于頻率資源有限，所以信道數(shù)有限。 系統(tǒng)設(shè)備受到限制。 由于需要天線高度高、功率大，所以系統(tǒng)設(shè)備的小型化困難。、3-49、2、小區(qū)制、背景隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的增加，區(qū)域控制移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量不再能滿足需求。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，蜂窩技術(shù)的研究很盛行，最終面向?qū)嵱没?

15、解決問(wèn)題頻率資源和容量需求矛盾的基礎(chǔ)蜂窩原理3-50，1，1，蜂窩技術(shù)概述是解決頻率不足和用戶容量問(wèn)題的重大突破。 可以在有限的光譜中提供非常大的容量，而無(wú)需進(jìn)行技術(shù)上的大幅度變更。 特點(diǎn)應(yīng)用空域同信道(頻率)重用技術(shù)，解決了信道數(shù)少與用戶數(shù)多的矛盾。 3-51，蜂窩的概念，基本思想包括三層意思1 )用多個(gè)小功率發(fā)射器代替單個(gè)大功率發(fā)射器，用多個(gè)小功率發(fā)射器代替單個(gè)大功率發(fā)射器，且2 )用多個(gè)小功率發(fā)射器代替單個(gè)大功率發(fā)射器； 整個(gè)系統(tǒng)將可用信道中的一部分分割為多個(gè)信道組，每個(gè)信道組由基站分配，且向相鄰基站分配不同的信道組。 3 )可以通過(guò)在系統(tǒng)中分離整個(gè)系統(tǒng)的基站和這些信道組來(lái)在整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)

16、蓋區(qū)中復(fù)用可用的信道。3-52、區(qū)域復(fù)蓋和小區(qū)復(fù)蓋、區(qū)域復(fù)蓋和小區(qū)復(fù)蓋(a )、區(qū)域復(fù)蓋(b )、小區(qū)復(fù)蓋、區(qū)域控制基站發(fā)送功率大復(fù)蓋區(qū)域?qū)掝l率不能復(fù)用、小區(qū)控制基站發(fā)送功率小復(fù)蓋區(qū)域小(小區(qū))頻率復(fù)用切換和中央控制、3 2 )系統(tǒng)整體信道， 整個(gè)系統(tǒng)將可用信道中的一部分分割為多個(gè)信道組，每個(gè)信道組由基站分配，且向相鄰基站分配不同的信道組。 3 )通過(guò)在系統(tǒng)上分離整個(gè)系統(tǒng)的基站和這些信道組，可以在整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)蓋區(qū)域中復(fù)用可用信道。 3-54，蜂窩的概念，基本思想包括三層意思；1 )使用多個(gè)小功率發(fā)射器代替單個(gè)大功率發(fā)射器，使用多個(gè)小景點(diǎn)代替一個(gè)大景點(diǎn)3 )通過(guò)在系統(tǒng)上分離整個(gè)系統(tǒng)的基站和這些信道組，可以在整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)蓋區(qū)域中復(fù)用可用信道。355、蜂窩系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和問(wèn)題、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)將整