移動(dòng)通信第5章課件

第5章組網(wǎng)技術(shù),5.1概述5.2多址技術(shù)5.3區(qū)域覆蓋和信道配置5.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5.5信令5.6越區(qū)切換和位置管理,2,5.1概述,1、移動(dòng)通信空中接口分層協(xié)議模型無(wú)線(xiàn)物理層確定無(wú)線(xiàn)電參數(shù)，如頻率、定時(shí)、功率、碼片、比特、同步、調(diào)制解調(diào)、收發(fā)信技術(shù)等；將無(wú)線(xiàn)電頻譜劃分成若干個(gè)物理信道，劃分信道的方式即多址方式；在介質(zhì)接入控制層（MAC）的控制下，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)分組的收發(fā)。介質(zhì)接入控制層（MAC）：介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)管理和數(shù)據(jù)封裝。通過(guò)形成多種邏輯信道為高層提供不同的業(yè)務(wù)選擇物理信道，在選擇的信道上建立、釋放連接；將控制信息、高層信息、差錯(cuò)控制信息復(fù)接成適合物理信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組。,3,1、移動(dòng)通信空中接口分層協(xié)議模型數(shù)據(jù)鏈路控制（DLC）層：為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)絡(luò)層：信令層，主要功能是管理鏈路連接，控制呼叫過(guò)程，支持附加業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，以及進(jìn)行移動(dòng)管理和無(wú)線(xiàn)資源管理等。在每一層中，完成一個(gè)特定功能的單元稱(chēng)為一個(gè)功能實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中，每一層利用低層提供的服務(wù)，通過(guò)適當(dāng)邏輯控制步驟為高層提供更完善的服務(wù)。,4,2、原語(yǔ)網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議結(jié)構(gòu)中不同層之間的對(duì)話(huà)稱(chēng)為原語(yǔ)；不同層之間通過(guò)原語(yǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交換。請(qǐng)求型原語(yǔ)：用于高層向低層請(qǐng)求某種業(yè)務(wù)指示型原語(yǔ)：用于提供業(yè)務(wù)的層向高層報(bào)告一個(gè)與特定業(yè)務(wù)相關(guān)的動(dòng)作。證實(shí)性原語(yǔ)：用于提供業(yè)務(wù)的層證實(shí)某個(gè)動(dòng)作已完成響應(yīng)型原語(yǔ)：用于應(yīng)答，表示來(lái)自高層的指示原語(yǔ)已收到。,5,3、話(huà)務(wù)量與呼損率話(huà)務(wù)量是指單位時(shí)間（1小時(shí)）內(nèi)進(jìn)行的平均電話(huà)交換量。是度量通信系統(tǒng)通話(huà)業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo)。流入話(huà)務(wù)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)平均發(fā)生的呼叫次數(shù)和每次呼叫平均占用信道的時(shí)間S的乘積。如果在一個(gè)小時(shí)內(nèi)連續(xù)不斷地占用一個(gè)信道，則其呼叫話(huà)務(wù)量為1Erl(愛(ài)爾蘭)完成話(huà)務(wù)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)全網(wǎng)成功呼叫次數(shù)0和每次呼叫平均占用信道的時(shí)間S的乘積。,完成話(huà)務(wù)量的性質(zhì)與計(jì)算設(shè)在觀(guān)察時(shí)間T小時(shí)內(nèi)，全網(wǎng)共完成C1次通話(huà)，則每小時(shí)完成的呼叫次數(shù)為,完成話(huà)務(wù)量即為,式中，C1S即為觀(guān)察時(shí)間T小時(shí)內(nèi)的實(shí)際通話(huà)時(shí)間。,若總的信道數(shù)為n，而在觀(guān)察時(shí)間T內(nèi)有i(in)個(gè)信道同時(shí)被占用的時(shí)間為ti(tiT)，那么可以算出實(shí)際通話(huà)時(shí)間為,當(dāng)觀(guān)察時(shí)間T足夠長(zhǎng)時(shí)，ti/T就表示在總的n個(gè)信道中，有i個(gè)信道同時(shí)被占用的概率，可用Pi表示，上式就可改寫(xiě)為,例如，某通信網(wǎng)共有8個(gè)信道，從上午8時(shí)至10時(shí)共兩個(gè)小時(shí)的觀(guān)察時(shí)間內(nèi)，統(tǒng)計(jì)出i個(gè)信道同時(shí)被占用的時(shí)間(小時(shí)數(shù))如表5-1所示。,表5-1,完成話(huà)務(wù)量為,(愛(ài)爾蘭),這說(shuō)明在總共8個(gè)信道中，在2小時(shí)的觀(guān)察時(shí)間內(nèi)平均有3.5個(gè)信道同時(shí)被占用。每信道每小時(shí)的平均被占用時(shí)間為3.5/8=0.4375小時(shí)。因?yàn)橐粋€(gè)信道的最大可容納的話(huà)務(wù)量是1愛(ài)爾蘭，因此它的平均信道利用率就是43.75%。,信道利用率是指單位時(shí)間（1小時(shí)）單位信道的完成話(huà)務(wù)量。其中n為共用信道數(shù)。,10,呼損：在信道共用的情況下，系統(tǒng)無(wú)法保證每個(gè)用戶(hù)所有的呼叫都成功，少量的呼叫會(huì)失敗，稱(chēng)之為呼損。呼損率：在一個(gè)通信系統(tǒng)中，呼叫失敗的概率稱(chēng)為呼叫損失概率，簡(jiǎn)稱(chēng)呼損率,也稱(chēng)為系統(tǒng)的服務(wù)等級(jí)(或業(yè)務(wù)等級(jí))呼損率的計(jì)算方法利用完成話(huà)務(wù)量ErlangB公式（愛(ài)爾蘭呼損公式）,11,利用完成話(huà)務(wù)量的計(jì)算方法流入話(huà)務(wù)量A與完成話(huà)務(wù)量A0之差即為損失話(huà)務(wù)量，損失話(huà)務(wù)量與流入話(huà)務(wù)量的比值即為呼損率由和得,12,利用ErlangB公式的計(jì)算方法對(duì)于多信道共用的移動(dòng)通信網(wǎng)，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)通信系統(tǒng)的共用信道數(shù)為n；則呼損率可用愛(ài)爾蘭呼損公式計(jì)算,13,根據(jù)ErlangB公式，知道三個(gè)參數(shù)A、B和n中的任何兩個(gè)，就可以從愛(ài)爾蘭呼損表查出需要的第三個(gè)參數(shù)。例如可以從下表中找到B，A，n三者。,14,有一個(gè)系統(tǒng)共用信道數(shù)n=10（條線(xiàn)），流入的業(yè)務(wù)強(qiáng)度A=6愛(ài)爾蘭，系統(tǒng)服務(wù)的用戶(hù)很多，可計(jì)算這個(gè)系統(tǒng)的呼損率為：在不同呼損率B的條件下，信道利用率也是不同的,15,利用ErlangB公式計(jì)算每個(gè)信道容納用戶(hù)數(shù)m（1）定義繁忙小時(shí)集中系數(shù)（又稱(chēng)集中率）K：（2）計(jì)算每個(gè)用戶(hù)最繁忙的那個(gè)小時(shí)的統(tǒng)計(jì)平均話(huà)務(wù)量，即每個(gè)用戶(hù)的忙時(shí)話(huà)務(wù)量A：C：每一用戶(hù)每天平均呼叫次數(shù)；T：每次呼叫平均占用信道的時(shí)間（單位為秒）（3）根據(jù)給定的呼損率B和信道數(shù)n，查表得系統(tǒng)可提供的流入話(huà)務(wù)量A（4）則可求得m：,16,例題某移動(dòng)通信系統(tǒng)，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80秒，要求呼損率10%，忙時(shí)集中率K=0.125，問(wèn)給定8個(gè)信道可容納多少用戶(hù)？解：1利用愛(ài)爾蘭損失概率表，查表求得：A=5.597Erl2求每個(gè)用戶(hù)忙時(shí)話(huà)務(wù)量A：C=10,T=80，3每個(gè)信道能容納的用戶(hù)數(shù)m4系統(tǒng)所容納的用戶(hù)數(shù)：,5.2多址技術(shù),問(wèn)題描述：移動(dòng)通信系統(tǒng)中基站的多路工作和移動(dòng)臺(tái)單路工作形成了移動(dòng)通信的一大特點(diǎn)?；疽栽鯓拥男盘?hào)傳輸方式發(fā)送信號(hào)，使各移動(dòng)臺(tái)能從中識(shí)別發(fā)送給本移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)？（下行）基站如何識(shí)別來(lái)自各個(gè)不同移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)？（上行）多址方式是移動(dòng)通信網(wǎng)體制范疇，關(guān)系到系統(tǒng)容量，小區(qū)構(gòu)成，頻譜和信道利用效率以及系統(tǒng)復(fù)雜性。,分類(lèi),頻分多址（FDMA）時(shí)分多址（TDMA）碼分多址（CDMA）空分多址（SDMA）隨機(jī)多址,基本概念,實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)、不同用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),19,每個(gè)用戶(hù)分配一個(gè)信道，即一對(duì)頻譜較高的頻譜用作前向信道即基站向移動(dòng)臺(tái)方向的信道較低的頻譜用作反向信道即移動(dòng)臺(tái)向基站方向的信道設(shè)置頻道間隔，以免因系統(tǒng)的頻率漂移造成頻道間重疊前向信道與反向信道之間設(shè)有保護(hù)頻帶用戶(hù)頻道之間，設(shè)有保護(hù)頻隙,FDMA系統(tǒng)頻譜分割示意圖,5.2.1頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess-FDMA)：頻道劃分，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享,思考：在FDMA中，兩個(gè)用戶(hù)之間要實(shí)現(xiàn)通話(huà)，需占用幾個(gè)頻道？,必須同時(shí)占用2個(gè)信道（2對(duì)頻譜）才能實(shí)現(xiàn)雙工通信基站必須同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào)任意兩個(gè)移動(dòng)用戶(hù)之間進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn),21,每信道占用一個(gè)載頻，信道的相對(duì)帶寬較窄，即通常應(yīng)用于窄帶系統(tǒng)；符號(hào)時(shí)間平均延遲擴(kuò)展（Ts），所以碼間干擾較少，無(wú)需自適應(yīng)均衡；基站復(fù)雜龐大，需要多個(gè)收發(fā)信道設(shè)施頻率利用率低，容量小；越區(qū)切換復(fù)雜，必須瞬時(shí)中斷傳輸，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸將帶來(lái)數(shù)據(jù)的丟失。,FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn),空閑信道的選取,空閑信道的選取方式主要可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是專(zhuān)用呼叫信道方式(或稱(chēng)“共用信令信道”方式)；另一類(lèi)是標(biāo)明空閑信道方式。(1)專(zhuān)用呼叫信道方式。這種方式是在網(wǎng)中設(shè)置專(zhuān)門(mén)的呼叫信道，專(zhuān)用于處理用戶(hù)的呼叫。移動(dòng)用戶(hù)只要不在通話(huà)時(shí)就停在這呼叫信道上守候。(2)標(biāo)明空閑信道方式。標(biāo)明空閑信道方式可分為“循環(huán)定位”、“循環(huán)不定位”.,5.2.2時(shí)分多址(TimeDivisionMultipleAccess-TDMA)：時(shí)隙劃分，時(shí)隙獨(dú)享，頻率共享,TDMA示意圖,在一個(gè)寬帶的無(wú)線(xiàn)載波上，把時(shí)間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時(shí)隙，無(wú)論幀或時(shí)隙都是互不重疊的。每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶(hù)?；景磿r(shí)隙排列順序發(fā)收信號(hào)，各移動(dòng)臺(tái)在指定的時(shí)隙內(nèi)收發(fā)信號(hào)。,在TDMA系統(tǒng)中，每幀中的時(shí)隙結(jié)構(gòu)(或稱(chēng)為突發(fā)結(jié)構(gòu))的設(shè)計(jì)通常要考慮三個(gè)主要問(wèn)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。,圖53典型的時(shí)隙結(jié)構(gòu),26,TDMA系統(tǒng)必須有精確的定時(shí)和同步功能，保證各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的信號(hào)不會(huì)在基站發(fā)生重疊或混淆。發(fā)射信號(hào)速率隨時(shí)隙數(shù)的增大而提高，引起碼間串?dāng)_加大，所以必須采用自適應(yīng)均衡。基站復(fù)雜度低，互調(diào)干擾小。抗干擾能力強(qiáng)，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大。越區(qū)切換簡(jiǎn)單，可在無(wú)信息傳輸時(shí)進(jìn)行，不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。,TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn),5.2.3碼分多址(CodeDivisionMultipleAccessCDMA)：碼型劃分，時(shí)隙、頻率共享,跳頻-碼分多址FH-CDMA,直擴(kuò)碼分多址DS-CDMA,28,多用戶(hù)共享同一頻率通信容量大容量的軟特性多增加一個(gè)用戶(hù)只會(huì)使通信質(zhì)量略有下降，不會(huì)出現(xiàn)硬阻塞現(xiàn)象由于信號(hào)被擴(kuò)展在一較寬頻譜上，可以減小多徑衰落信道數(shù)據(jù)速率很高，但無(wú)需自適應(yīng)均衡平滑的軟切換和有效的宏分集，不會(huì)引起通信中斷,CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn),29,CDMA系統(tǒng)存在的問(wèn)題,多址干擾原因不同用戶(hù)的擴(kuò)頻序列不完全正交，擴(kuò)頻碼集的非零互相關(guān)系數(shù)會(huì)引起用戶(hù)間的相互干擾“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)原因移動(dòng)用戶(hù)所在的位置的變化以及深衰落的存在，會(huì)使基站接收到的各用戶(hù)信號(hào)功率相差很大，強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有著明顯的抑制作用解決方法：使用功率控制,3.混合碼分多址混合碼分多址的形式有多種多樣，如FDMA和DS-CDMA混合，TDMA與DS-CDMA混合(TD/CDMA)，TDMA與跳頻混合(TDMA/FH),FHCD*2CDMA與DS-CDMA混合(DS/FH-CDMA)等等。,5.2.4空分多址(SDMA),圖56空分多址示意圖,5.2.5隨機(jī)多址,1.ALOHA協(xié)議和時(shí)隙ALOHA,ALOHA協(xié)議ALOHA協(xié)議是一種最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分組傳輸協(xié)議。任何一個(gè)用戶(hù)可以隨時(shí)接入信道發(fā)送數(shù)據(jù)分組；發(fā)送結(jié)束后，在相同的信道上或一個(gè)單獨(dú)的反饋信道上等待應(yīng)答；若在給定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)沒(méi)有收到認(rèn)可應(yīng)答，則重發(fā)數(shù)據(jù)分組。要使當(dāng)前分組傳輸成功，必須在當(dāng)前分組到達(dá)時(shí)刻的前后各一個(gè)分組長(zhǎng)度內(nèi)沒(méi)有其它用戶(hù)的分組到達(dá)，即易損區(qū)間為2倍的分組長(zhǎng)度。,5.2.5隨機(jī)多址,1.ALOHA協(xié)議和時(shí)隙ALOHA,ALOHA協(xié)議的性能指標(biāo)通過(guò)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)平均成功傳輸?shù)姆纸M數(shù)；每個(gè)分組的平均時(shí)延。時(shí)隙ALOHA為了改進(jìn)ALOHA的性能，將時(shí)間軸分成時(shí)隙，時(shí)隙大小大于一個(gè)分組的長(zhǎng)度，所有用戶(hù)都同步在時(shí)隙開(kāi)始時(shí)刻發(fā)送，稱(chēng)之為時(shí)隙ALOHA協(xié)議。時(shí)隙ALOHA協(xié)議的易損區(qū)間減少為一個(gè)分組長(zhǎng)度。,圖57ALOHA和時(shí)隙ALOHA協(xié)議示意圖(a)ALOHA協(xié)議；(b)時(shí)隙ALOHA協(xié)議,2.載波偵聽(tīng)多址(CSMA),CSMA協(xié)議ALOHA協(xié)議中各節(jié)點(diǎn)的發(fā)射相互獨(dú)立；CSMA協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送之前，先偵聽(tīng)信道是否有分組在傳輸，若信道空閑，才進(jìn)行發(fā)送；若信道忙，則按照設(shè)定的準(zhǔn)則推遲發(fā)送。CSMA協(xié)議的性能指標(biāo)檢測(cè)時(shí)延，指接收機(jī)判斷信道空閑與否所需時(shí)間;傳播時(shí)延。,當(dāng)檢測(cè)到信道忙時(shí)，有幾種處理辦法：隨機(jī)時(shí)延一段時(shí)間，然后重新檢測(cè)信道，直至檢測(cè)到空閑信道，該協(xié)議稱(chēng)為非堅(jiān)持CSMA；繼續(xù)檢測(cè)信道直至信道空閑，一旦信道空閑則以概率1發(fā)送分組，該協(xié)議稱(chēng)為1-堅(jiān)持CSMA；繼續(xù)檢測(cè)信道直至信道空閑，此時(shí)以概率p發(fā)送分組，以1-p推遲發(fā)送，該協(xié)議稱(chēng)為p-堅(jiān)持CSMA。,3.預(yù)約隨機(jī)多址預(yù)約隨機(jī)多址通常基于時(shí)分復(fù)用：時(shí)間軸分為時(shí)間幀，時(shí)間幀分為若干時(shí)隙，當(dāng)用戶(hù)需發(fā)送分組時(shí)，可采用ALOHA的方式在空閑時(shí)隙上進(jìn)行預(yù)約。若預(yù)約成功，就將無(wú)碰撞地占用每幀所預(yù)約的時(shí)隙，直至所有分組傳輸完畢。分組預(yù)約多址（PRMA）分組預(yù)約多址是對(duì)TDMA的改進(jìn)：在TDMA的幀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，為每一個(gè)語(yǔ)音突發(fā)在TDMA幀中預(yù)約一個(gè)時(shí)隙（TDMA中一路話(huà)音固定占用一個(gè)時(shí)隙）。,38,目前應(yīng)用的多址方式頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)及其混合方式等,信道2,f,t,c,FDMA、TDMA、CDMA的示意圖,FDMA,TDMA,CDMA,5.3區(qū)域覆蓋和信道配置,根據(jù)服務(wù)對(duì)象、地形的分布及干擾等因素，可以將小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)劃分為：帶狀網(wǎng)和蜂窩網(wǎng)(面狀網(wǎng))。,1、帶狀網(wǎng),帶狀網(wǎng)主要覆蓋公路、鐵路、海岸等，其服務(wù)區(qū)的用戶(hù)分布呈帶狀。,基站天線(xiàn)若為定向(有向)天線(xiàn)輻射，服務(wù)覆蓋區(qū)為扁圓形。基站天線(xiàn)若為全向天線(xiàn)輻射，服務(wù)覆蓋區(qū)為圓形。,帶狀網(wǎng)可進(jìn)行頻率復(fù)用。如果采用兩個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群稱(chēng)為雙頻制，如果采用三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群稱(chēng)為三頻制。,從成本和資源利用率而言，雙頻群最好；但從抗頻干擾而言，雙頻群最差，還應(yīng)考慮多頻制。,圖510帶狀網(wǎng)的同頻道干擾,表54帶狀網(wǎng)的同頻干擾,2、蜂窩網(wǎng),(1)小區(qū)的形狀,假設(shè)整個(gè)服務(wù)區(qū)的地形平坦、地物相同，且基站采用全向天線(xiàn)使基站輻射區(qū)域大體是一個(gè)圓形。在這些正多邊形中，能夠全面無(wú)空隙、重疊的覆蓋整個(gè)區(qū)域的就只有：,三種小區(qū)形狀的比較,(2)區(qū)群的組成。,蜂窩式移動(dòng)通信網(wǎng)通常是由若干鄰接的無(wú)線(xiàn)小區(qū)組成一個(gè)無(wú)線(xiàn)區(qū)群，再由若干無(wú)線(xiàn)區(qū)群構(gòu)成整個(gè)服務(wù)區(qū)。,防止同頻干擾，同一區(qū)群的小區(qū)不得使用同一頻率。只有在不同的區(qū)群中，才可以使用相同的頻率。,構(gòu)成單元無(wú)線(xiàn)區(qū)群的基本條件是：,區(qū)群之間彼此鄰接，且無(wú)空隙無(wú)重疊地覆蓋；鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等，且為最大。,區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N應(yīng)滿(mǎn)足下式：,N=i2+ij+j2,式中，i,j為非負(fù)整數(shù)，（i=0,j=0,i+j0）。N越大，則意味著同頻小區(qū)間距離越遠(yuǎn)，同頻干擾越小。N越小，則意味著一個(gè)系統(tǒng)中可有更多的區(qū)群，頻譜利用率高，有更多的容量,表56群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值,正六邊形區(qū)群的構(gòu)成,A,(3)同頻(信道)小區(qū)的距離。,(4)中心激勵(lì)與頂點(diǎn)激勵(lì)。,圖514兩種激勵(lì)方式,(5)小區(qū)的分裂。,圖515用戶(hù)密度不等時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu),圖516小區(qū)分裂,5.3.2信道(頻率)配置,在CDMA系統(tǒng)中，用戶(hù)使用相同的頻率因而無(wú)需進(jìn)行頻率配置。頻率配置主要針對(duì)的是FDMA和TDMA系統(tǒng)。,信道(頻率)配置解決的是將給定的信道(頻率)如何分配給一個(gè)區(qū)群的各個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)分配的幾個(gè)信道稱(chēng)為一個(gè)信道組。,信道(頻率)配置方式有兩種：分區(qū)分組配置法和等頻距分配法。,1.分區(qū)分組配置法,分區(qū)分組配置法所遵循的原則是：國(guó)家規(guī)定選擇雙工通信方式，載頻、頻道間隔以及收發(fā)間隔要協(xié)調(diào)，盡量占用較小帶寬，提高頻帶利用率；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(wú)三階互調(diào)的相容信道組，以避免互調(diào)干擾。,設(shè)給定的頻段以等間隔劃分為信道，按順序分別標(biāo)明各信道的號(hào)碼為：1，2，3，。,下列哪一信道組屬于無(wú)三階互調(diào)干擾組？（）A、1，2，4，7B、1，4，6，12C、1，3，6，11D、1，2，7，12,補(bǔ)充：無(wú)三階互調(diào)干擾,三階互調(diào)是指當(dāng)兩個(gè)信號(hào)在一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)中，由于非線(xiàn)性因素存在使一個(gè)信號(hào)的二次諧波與另一個(gè)信號(hào)的基波產(chǎn)生差拍（混頻）后所產(chǎn)生的寄生信號(hào)。比如F1的二次諧波是2F1，他與F2產(chǎn)生了寄生信號(hào)2F1-F2=F3。即對(duì)F3形成了干擾。,例子：若每個(gè)區(qū)群有7個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)需6個(gè)信道，按上述原則進(jìn)行分配，可得到：,第一組1、5、14、20、34、36第二組2、9、13、18、21、31第三組3、8、19、25、33、40第四組4、12、16、22、37、39第五組6、10、27、30、32、41第六組7、11、24、26、29、35第七組15、17、23、28、38、42,2.等頻距配置法,等距離配置法是按等頻率間隔來(lái)配置信道的，只要頻率選得足夠大，就可以有效的避免鄰道干擾。這樣的頻率配置可能正好滿(mǎn)足產(chǎn)生互調(diào)的頻率關(guān)系，但正因?yàn)轭l距大，干擾易于被接收機(jī)輸入濾波器濾除而不易作用到非線(xiàn)性器件，這也就避免了互調(diào)的產(chǎn)生。,例如，區(qū)群內(nèi)共有N個(gè)小區(qū)，可以把一個(gè)區(qū)群分成N個(gè)組，每組內(nèi)擁有的信道：第一組用(1，1+N,1+2N,1+3N,)，第二組用(2,2+N,2+2N,2+3N,)，.第N組用(N,N+N,N+2N,N+3N,)。,例如N=7，則信道的配置為：第一組1、8、15、22、29、第二組2、9、16、23、30、第三組3、10、17、24、31、第四組4、11、18、25、32、第五組5、12、19、26、33、第六組6、13、20、27、34、第七組7、14、21、28、35、,這樣同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為7個(gè)信道間隔。若信道間隔為25kHz，則其最小頻率間隔可達(dá)175kHz。這樣接收機(jī)的輸入濾波器便可有效地抑制鄰道干擾和互調(diào)干擾。,如果是定向天線(xiàn)進(jìn)行頂點(diǎn)激勵(lì)的小區(qū)制，每個(gè)基站應(yīng)配置三組信道，向三個(gè)方向輻射。例如N=7，每個(gè)區(qū)群就需有21個(gè)信道組。整個(gè)區(qū)群內(nèi)各基站信道組的分布如圖5-17。,圖517三頂點(diǎn)激勵(lì)的信道配置,為了進(jìn)一步提高頻譜利用率，使信道的配置能隨意動(dòng)通信業(yè)務(wù)量地理分布的變化而變化，通常采取兩種措施：,動(dòng)態(tài)配置法：隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道。如果這種理想的方法能夠?qū)崿F(xiàn)，頻譜利用率可提高20%-50%，但要及時(shí)算出新的配置方案，且能避免各類(lèi)干擾，這是十分困難的。柔性配置法：準(zhǔn)備若干個(gè)信道，需要時(shí)提供給某一個(gè)小區(qū)使用。這種控制較簡(jiǎn)單，只要預(yù)留若干個(gè)信道使各個(gè)基站都能夠使用，可應(yīng)付局部業(yè)務(wù)量變化的情況，是一種較適用的方法。,5.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),空中網(wǎng)絡(luò),基站與固定網(wǎng)絡(luò),服務(wù)區(qū)內(nèi)各基站的相互連接,多址接入,頻率配置和蜂窩小區(qū),地面網(wǎng)絡(luò),移動(dòng)用戶(hù)基站交換機(jī)固定網(wǎng)絡(luò)固定用戶(hù)移動(dòng)用戶(hù)基站交換機(jī)基站移動(dòng)用戶(hù),5.4.1基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),基站與交換機(jī)之間、交換機(jī)與網(wǎng)絡(luò)之間可采用有線(xiàn)鏈路（如光纖、同軸電纜、雙絞線(xiàn)等），也可采用無(wú)線(xiàn)鏈路（如微波鏈路）。這些鏈路上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)形式通常為PCM數(shù)字多路復(fù)用信號(hào)。通常每個(gè)基站要同時(shí)支持50路語(yǔ)音呼叫，每個(gè)交換機(jī)可以支持近100個(gè)基站，交換機(jī)到固定網(wǎng)絡(luò)之間需要5000個(gè)話(huà)路的傳輸容量。,交換機(jī)的組成和基本原理(a)交換機(jī)的組成；(b)交換機(jī)的基本原理,多個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),OMC:操作和維護(hù)中心,數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),MSC為移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心，它是無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)與公眾電話(huà)交換網(wǎng)之間的接口設(shè)備，成全部必須的信令功能以建立與移動(dòng)臺(tái)的往來(lái)呼叫。其主要責(zé)任是：路由選擇管理；計(jì)費(fèi)和費(fèi)率管理；業(yè)務(wù)量管理；向原籍位置登記器(HLR)發(fā)送有關(guān)業(yè)務(wù)量信息和計(jì)費(fèi)信息。,HLR為原籍位置登記器，負(fù)責(zé)移動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理。其主要責(zé)任是：對(duì)在HLR中登記的移動(dòng)臺(tái)(MS)的所有用戶(hù)參數(shù)的管理、修改等；計(jì)費(fèi)管理；VLR的更新。,VLR為訪(fǎng)問(wèn)者位置登記器，是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。其主要責(zé)任是：移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)管理；臨時(shí)移動(dòng)臺(tái)標(biāo)識(shí)管理；訪(fǎng)問(wèn)的移動(dòng)臺(tái)用戶(hù)管理；HLR的更新；管理MSC區(qū)，位置區(qū)及基臺(tái)區(qū)；管理無(wú)線(xiàn)信道(如信道分配表、動(dòng)態(tài)信道分配管理、信道阻塞狀態(tài))。,2.網(wǎng)絡(luò)接口,圖1-17蜂窩系統(tǒng)所用的接口,信令的導(dǎo)出,信令到底是什么？,你摘機(jī)之后，會(huì)聽(tīng)到“嘟-”的聲音，這種聲音從何而來(lái)？難道會(huì)是專(zhuān)門(mén)有人在那里發(fā)出這種聲音嗎？,當(dāng)你撥號(hào)的時(shí)候，交換機(jī)內(nèi)部會(huì)發(fā)生什么事情？,當(dāng)你掛掉電話(huà)的時(shí)候，你會(huì)不會(huì)認(rèn)為計(jì)費(fèi)系統(tǒng)依然還在給你計(jì)費(fèi)，你有過(guò)這種擔(dān)心嗎？,當(dāng)你對(duì)著電話(huà)按鍵亂按一氣的時(shí)候，你會(huì)聽(tīng)到什么聲音？這又是誰(shuí)在作怪？,78,1信令的作用和構(gòu)成,信令是與通信有關(guān)的一系列控制信號(hào)。作用信令是用戶(hù)以及通信網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交換信息的共同語(yǔ)言，是整個(gè)通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。基本功能建立呼叫監(jiān)控呼叫清除呼叫操作過(guò)程（右圖）構(gòu)成信令由一系列信令消息集組成消息類(lèi)型單元一些強(qiáng)制或可選擇的消息單元,信令的操作過(guò)程,5.5信令,79,2信令的分類(lèi)（1）按發(fā)展過(guò)程分類(lèi),隨路信令（模擬電話(huà)網(wǎng)或早期的數(shù)字電話(huà)網(wǎng)中）信令與話(huà)音在同一鏈路內(nèi)傳送信令傳送速度低，信息容量及處理能力有限只適應(yīng)于基本的呼叫處理公共信道信令（CCS）信令與語(yǔ)音分離鏈路的利用率高實(shí)際速度低于理論速度,80,按對(duì)象接入信令：用戶(hù)到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令，在移動(dòng)通信中是指移動(dòng)臺(tái)到基站之間的信令；網(wǎng)絡(luò)信令：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的信令，在移動(dòng)通信中網(wǎng)絡(luò)信令稱(chēng)7號(hào)信令(SS7)。按信號(hào)形式信令按信號(hào)形式可分為數(shù)字信令和音頻信令(模擬信令)。,2信令的分類(lèi)（2）按對(duì)象和信號(hào)形式分類(lèi),81,典型的數(shù)字信令格式,2信令的分類(lèi)：（3）數(shù)字信令,P：前置碼，提供同步信息。SW：字同步碼，提供位同步信息。A或D：地址或數(shù)據(jù)碼，包括控制、選呼、撥號(hào)等信令SP：糾錯(cuò)碼，又稱(chēng)監(jiān)督碼,82,音頻信令是由不同音頻信號(hào)組成的。分單音頻信令、雙音頻信令和多音頻信令。帶內(nèi)單音頻信令帶內(nèi)單音頻信令：用0.33kHz范圍內(nèi)不同的單音作為信令。,2信令的分類(lèi)：（4）音頻信令,83,帶外亞音頻信令采用低于0.3kHz的單音作為信令。撥號(hào)信令撥號(hào)信令是移動(dòng)臺(tái)主叫時(shí)發(fā)往基站的信令。單音頻脈沖方式：用撥號(hào)盤(pán)使2.3kHz的單音按脈沖方式發(fā)送。雙音頻脈沖方式：采用兩個(gè)不同頻率范圍的單音頻脈沖組合。,2信令的分類(lèi)：（4）音頻信令,84,撥號(hào)信令十取一：用話(huà)帶內(nèi)的10個(gè)單音，每一個(gè)單一音代表一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)。五取二：用話(huà)帶內(nèi)的5個(gè)單音，每次同時(shí)選播兩個(gè)單音。共有C52=10種組合，每一組合代表一個(gè)十進(jìn)制數(shù)。43方式(雙音多頻DTMF方式)：用話(huà)帶內(nèi)的7個(gè)單音，把它們分為高音群和低音群，用高音群的一個(gè)單音和低音群的一個(gè)單音來(lái)代表一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，進(jìn)行發(fā)送。,2信令的分類(lèi)：（4）音頻信令,表5843方式的頻率組成,86,數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)鏈路層信息幀格式,3信令傳輸協(xié)議：（1）幀格式,87,3信令傳輸協(xié)議：（2）GSM鏈路層信息幀控制字段構(gòu)成,5.5.2網(wǎng)絡(luò)信令,圖5247號(hào)信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu),89,1.七號(hào)信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)目前,七號(hào)信令按功能可劃分成六部分：MTP、SCCP、TCAP、OMAP、ISUP和MAP。MTP(MessageTransferPart)：消息傳遞部分第一層SDL的功能對(duì)應(yīng)于OSI模型的物理層。第二級(jí)SLF的功能對(duì)應(yīng)于OSI模型的數(shù)據(jù)鏈路層,它規(guī)定了信令數(shù)據(jù)鏈路上傳送信令消息的功能及相應(yīng)程序。第三層SNF的主要功能是消息的識(shí)別和分配，消息的路由，信令網(wǎng)的業(yè)務(wù)量管理、路由管理以及鏈路管理。,90,1.七號(hào)信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)SCCP(SignalingConnectionControlPart)：信令連接控制部分目的：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接傳送控制消息，無(wú)需經(jīng)過(guò)呼叫鏈路SCCP的協(xié)議功能分為四等：Class0、Class1、Class2、Class3。Class0和Class1執(zhí)行無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，Class2和Class3執(zhí)行有連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。除連接控制外,SCCP還執(zhí)行全稱(chēng)地址的翻譯和端一端路由。TCAP(TransactionCapabilitiesApplicationPart)：事務(wù)處理能力應(yīng)用部分提供使與電路無(wú)關(guān)的信令應(yīng)用之間交換信息的能力。它對(duì)應(yīng)于OSI模型的應(yīng)用層。,91,1.七號(hào)信令系統(tǒng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)OMAP(OperationMaintenanceandAdministrationPart)：操作維護(hù)應(yīng)用部份主要功能是網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)。MAP(MobileApplecationPart)：移動(dòng)應(yīng)用部份主要功能是應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)各接口的通信。其功能是：支持用戶(hù)的位置登記與刪除；用戶(hù)業(yè)務(wù)管理；用戶(hù)參數(shù)管理；漫游于越區(qū)切換；鑒權(quán)與保密數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。ISUP(ISDNUserPart)：ISDN用戶(hù)部分是七號(hào)信令中最復(fù)雜的一部分，它的主要功能是在兩個(gè)程控交換機(jī)(ISDN交換機(jī))之間為主叫用戶(hù)和被叫用戶(hù)建立語(yǔ)音通路(呼叫建立)、話(huà)音通路的釋放(呼叫釋放)、線(xiàn)路監(jiān)視、補(bǔ)充業(yè)務(wù)處理等。,92,NO.7信令系統(tǒng)被劃分為一個(gè)公共的消息傳遞部分（MessageTransferPartMTP）功能：負(fù)責(zé)消息的傳遞若干用戶(hù)部分（UserPartUP）功能：負(fù)責(zé)信令消息的生成、分析和過(guò)程控制,7號(hào)信令系統(tǒng)功能劃分原理,93,SCP:數(shù)據(jù)庫(kù)STP:電話(huà)交換機(jī)與SCP之間中轉(zhuǎn)SS7消息的交換機(jī)SSP(MSC):電話(huà)交換機(jī),2.七號(hào)信令系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),94,信令應(yīng)用舉例(呼叫控制）,95,5.6越區(qū)切換和位置管理,5.6.1越區(qū)切換概念越區(qū)(過(guò)區(qū))切換(Handover或Handoff)是指將當(dāng)前正在進(jìn)行的移動(dòng)臺(tái)與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基過(guò)程，也稱(chēng)為自動(dòng)鏈路轉(zhuǎn)移。目的實(shí)現(xiàn)蜂窩移動(dòng)通信的“無(wú)縫隙”覆蓋，即當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)小區(qū)進(jìn)入另一個(gè)小區(qū)時(shí)，保證通信的連續(xù)性。,越區(qū)切換分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是硬切換。指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。另一類(lèi)是軟切換。指既維持舊的連接，又同時(shí)建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來(lái)改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。,越區(qū)切換包括三個(gè)方面的問(wèn)題：越區(qū)切換的準(zhǔn)則，也就是何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換越區(qū)切換如何控制；越區(qū)切換時(shí)信道分配。,相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)：具有門(mén)限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則2)：具有滯后余量的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則3)：具有滯后余量和門(mén)限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則4)：,1.越區(qū)切換的準(zhǔn)則,2.越區(qū)切換的控制策略包括：越區(qū)切換的參數(shù)控制、越區(qū)切換的過(guò)程控制。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，過(guò)程控制的方式主要有三種：移動(dòng)臺(tái)控制