移动通信-1概述-李兆玉.ppt

1、2013.3,移动通信 李兆玉,1-1,移动通信,通信学院通信理论教研中心,2013.3,移动通信 李兆玉,1-2,课程背景,移动通信与我们有何联系？,2013.3,移动通信 李兆玉,1-3,工作,电子电路,通信原理,C语言,交换原理,移动通信,具体、多变的 各种实际技术,电路分析,信号系统,传输原理,高等数学,线性代数,微机原理,统计与概率,随机过程,单片机,数学,电子基础,通信基础,工具,外语、计算机,数字电路,素养,通信网,课程体系,2013.3,移动通信 李兆玉,1-4,通过考试，拿到学分（最终目标） 能应付即将找工作面试时可能遇到的专业知识（目标中的附加值） 网络如何找到移动中的“我

2、”（好奇） 短信如何实现收发？（兴趣） ,如何达到不同层次的目标？,课程目标,2013.3,移动通信 李兆玉,1-5,课程结构,GSM移动通信系统,WCDMA移动通信系统 cdma2000移动通信系统,概论,移动信道特性 抗衰落技术,LTE移动通信系统,2013.3,移动通信 李兆玉,1-6,学时： 56学时理论 选用教材： 自编讲义 参考教材： 移动通信，李建东等， 西安电子科技大学出版社 作业上交：每章一次作业（上课之前交） 课堂纪律：认真听课，积极响应。 考试方式：闭卷/半开卷（平时成绩占30%，期末70%。 60分及格）。 关于答疑：电话、短信、e-Mail、预约等方式,关于课程,20

3、13.3,移动通信 李兆玉,1-7,第一章 概 论,1.1 移动通信的特点 1.2 常用移动通信系统 1.3 公共陆地移动通信的发展路程 1.4 移动通信系统频段的使用 1.5 移动通信基本技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-8,1.1 移动通信特点,移动通信？ “动中通” 移动通信就是通信双方至少有一方是处于运动中进行信息交换的通信方式。 终端的移动性（特定的“终端号码”、手持机、车载台） 个人的移动性（特定的“个人号码”，SIM卡方式支持的业务）,2013.3,移动通信 李兆玉,1-9,1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 弥散损耗 阴影效应 多径效应多卜勒效应,2013.3,

4、移动通信 李兆玉,1-10,2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的。 外部干扰。天电干扰、工业干扰和信道噪声 系统间的干扰。邻道干扰、互调干扰、共道干扰、多址干扰和远近效应 抗干扰技术。扩频技术、信道编码与交织技术、信道均衡技术、分集技术、信道估计技术、信号检测技术和智能天线技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-11,3. 移动通信业务量的需求与日俱增，而频率资源非常有限。 移动通信业务一般只能工作在3GHz以下的频段。 全球移动用户数已达到60亿，还在高速增长。 丰富多彩的移动通信业务需要更大的带宽。 为了解决这一矛盾，除了开辟新的频段、缩小频道间隔之外，研究各种有效利用频率技术和新的

5、体制。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-12,4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效。 网络：小容量大区制和大容量小区制 控制：用户过境切换和漫游,2013.3,移动通信 李兆玉,1-13,5. 移动通信设备必须适于在移动环境中满足多种应用要求。 体积小、重量轻、省电、操作简单、携带方便 Windows mobile iPhone OS OPhone OS Symbian（塞班） android（安卓） Linux 黑莓操作系统,2013.3,移动通信 李兆玉,1-14,第一章 概 论,1.1 移动通信的特点 1.2 常用移动通信系统 1.3 公共陆地移动通信的发展路

6、程 1.4 移动通信系统频段的使用 1.5 移动通信基本技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-15,公共陆地移动通信网络（PLMN） 公共陆地移动通信系统是移动通信中最大和最主要的网络系统，世界各国都建立了PLMN，PLMN可实现不同容量、质量、数据速率和业务等要求的语音、数据和移动通信网络系统，可实现跨区、跨国乃至全球的漫游业务和网络管理。,1.2 常用移动通信系统,2013.3,移动通信 李兆玉,1-16,1.2 常用移动通信系统,2013.3,移动通信 李兆玉,1-17,1.2 常用移动通信系统,2013.3,移动通信 李兆玉,1-18,1.2 常用移动通信系统,2013.3,移动通

7、信 李兆玉,1-19,集群系统（专网） 集群系统是一种专用高级移动调度系统，由控制中心、基站、调度台、移动台组成。 集群通信应用方向： 公安系统 - 公安指挥调度 水利系统 - 汛期专用 交通系统 - 运输管理、出租车调度 电力系统 - 数传、指挥系统 铁路系统 - 铁道移动调度、售票网等,1.2 常用移动通信系统,2013.3,移动通信 李兆玉,1-20,1.2 常用移动通信系统,3. 无绳电话系统 无绳电话是指用无线信道代替普通电话线，在限定的业务区内自由移动的无线电话系统。 4. 无线寻呼系统 无线寻呼系统1984年进入我国，现已被淘汰 特点：便宜,2013.3,移动通信 李兆玉,1-2

8、1,1.2 常用移动通信系统,5. 卫星通信系统 卫星通信系统覆盖广、通信距离远 手机笨重，手机价格与通话费用高 6. 分组无线网 分组无线网是一种利用无线信道进行分组交换的通信网络 无线局域网(Wireless LAN)是90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-22,第一章 概 论,1.1 移动通信的特点 1.2 常用移动通信系统 1.3 公共陆地移动通信的发展路程 1.4 移动通信系统频段的使用 1.5 移动通信基本技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-23,1864 年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在 1897年M.G.马可尼在固定站与一

9、艘拖船之间完成了一项无线通信试验，揭开了移动通信历史的序幕。 1928年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志移动通信开始。1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网。1960s，实现无线频道自动选择并能自动接续到公用电话网。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-24,关键性的突破: 1946年AT&T第一个推出移动电话。 1970s，高度可靠的、小型化的晶体电路的发展。 1973年，马丁库帕发明了手机，俗称“大哥大”。 1974年，美国Bell实验室提出蜂窝移动通信的概念，使移动通信走向商用。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-25,1G (1980s),AMPS TACS

10、 NMS Others,2G (1992-2000),CDMA IS95 GSM PDC,2.5G (2000-2004),CDMA2000 1x GPRS EGPRS,3G/3.5G (2004-至今),TD-SCDMA WCDMA HSDPA HSUPA CDMA2000 1X EVDO Rev.0 EVDO Rev.A Wimax,语音业务,语音业务,宽带业务,数据业务,模拟技术,数字技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-26,第一代移动通信特点 模拟（蜂窝） 仅限语音通信 仅为宏小区 主要用于户外覆盖 无法长途漫游 保密性差、通话质量差 主要接入技术： FDMA 以企业用户为中心

11、主要代表：AMPS(美国)、TACS(欧洲),2013.3,移动通信 李兆玉,1-27,第二代移动通信特点 数字（双模、双频） 语音和数据通信 宏/微小区 户内/户外覆盖 保密性好、容量大 主要接入技术：TDMA 数据速率：9.6k32Kbps 主要标准：GSM(欧洲)，IS-95(Qualcom),2013.3,移动通信 李兆玉,1-28,2.5代移动通信 第二代提供的以话音为主的业务无法满足人们的需求。 在第二代移动通信基础上，通过增加网络和数据业务的协议，研发出来适用于数据通信的移动系统。 典型：GPRS，CDMA2000 1x 缺点：基于第二代系统，先天不足，无法从根本上提高系统容量和

12、频谱效率。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-29,第三代移动通信，IMT-2000 International Mobile Telecommunication 2000 IMT-2000的名称为第三代移动通信系统制定了总目标：工作在2000MHz频段在2000年左右商用,2013.3,移动通信 李兆玉,1-30,第三代移动通信系统3大标准 WCDMA (欧洲、日本) cdma2000 (北美) TD-SCDMA (中国),2013.3,移动通信 李兆玉,1-31,2013.3,移动通信 李兆玉,1-32,第三代移动通信特点 频谱利用率高 服务质量好 高速传输支持多媒体业务 室内环境至少2

13、Mbps 步行环境至少384kbps 车速环境至少144kbps 传输速率按需分配 支持上、下行链路的不对称需求 易于从第二代系统过渡 支持全球无缝漫游,1-33,移动通信原理-1 通信网络与技术教研中心 李兆玉,2019/3/11,图1-4 WCDMA和TD-SCDMA增强和演进的路线示意图,图1-5 cdma2000增强和演进的路线示意图,2013.3,移动通信 李兆玉,1-34,3G新演进,3G技术面临市场的压力 来自WiMAX技术的竞争 延长3G生命期，保证3G许可证费用的回收 增强型3G技术、S3G、3.9G、E3G 引入先进的、全新的无线技术 数据传输速率提高一个数量级 3GPP/

14、3GPP2全面启动了新一代3G技术的研究 2007年中完成标准的制定 2010年左右商用,2013.3,移动通信 李兆玉,1-35,3GPP LTE,3GPP LTE（Long Term Evolution），可认为是3.9G，面对WiMax等的竞争压力，LTE 计划确保十年以上的持续的竞争能力。 LTE的主要系统目标如下： 明显提高峰值速率: 在20MHz下行频谱内瞬时下行峰值速率可达100Mbit/s (即 5bit/s/Hz) 在20MHz上行频谱内瞬时上行峰值速率可达50Mbit/s (即 2.5 bit/s/Hz),2013.3,移动通信 李兆玉,1-36,4G名称：IMT-Adva

15、nced,2006年，ITU-R正式将B3G/4G技术命名为IMT-Advanced技术。 实现更高的数据速率和更大的系统容量，其目标峰值速率为：低速移动、热点覆盖场景下1Gbit/s以上；高速移动、广域覆盖场景下100Mbit/s以上。 采用正交频分复用（OFDM）技术、智能天线技术、发射分集技术、联合检测技术相结合的方式来实现高速数据传输的目的。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-37,第一章 概 论,1.1 移动通信的特点 1.2 常用移动通信系统 1.3 公共陆地移动通信的发展路程 1.4 移动通信系统频段的使用 1.5 移动通信基本技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-38,频

16、率是宝贵的资源，为了有效使用有限频率资源，对频率的分配和使用必须服从国际标准化组织和国内有关部门的统一管理，否则将会造成互相干扰或频率资源的浪费。 确定移动通信工作频段主要考虑几个因素： 电波的传播特性； 环境噪声及干扰情况； 服务区域范围、地形和障碍物尺寸； 设备小型化； 与已开发频段的协调和兼容性。,1.4 移动通信系统频段的使用,2013.3,移动通信 李兆玉,1-39,1.2.3 工作频率（续）,我国陆地移动通信的主要频率范围,2013.3,移动通信 李兆玉,1-40,1.2.3 工作频率（续）,我国大陆陆地移动通信2G频谱使用和3G新增频谱情况,2013.3,移动通信 李兆玉,1-4

17、1,第一章 概 论,1.1 移动通信的特点 1.2 常用移动通信系统 1.3 公共陆地移动通信的发展路程 1.4 移动通信系统频段的使用 1.5 移动通信基本技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-42,一、调制的概念 调制：使信息载体的某些特征（振幅、频率、相位）随信息变化的过程。 目的：使要传输的信息适合于信道特征，达到有效、可靠的传输 二进制数字调制方式：振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）、移相键控（PSK）,1.5.1 调制技术,2013.3,移动通信 李兆玉,1-43,移动通信对调制方式的要求： 窄的功率谱 高的频率效率 优良的误码性能 已调信号的包络恒定 能接受差分检测 功率

18、效率高,2013.3,移动通信 李兆玉,1-44,二、数字移动通信系统中广泛使用的调制技术： 连续相位调制：也称为恒包络调制，最小移频键控(MSK)、最小高斯预滤波移频键控(GMSK) 优点：频谱旁瓣分量低、频谱利用率高、误码性能好 例：欧洲GSM系统采用GMSK调制。 线性调制：PSK、QPSK、DQPSK、O-QPSK、/4-DQPSK和多电平PSK等调制方式。 特点：频谱利用率高、但对调制器和功率放大器的线性要求高 例：美国N-CDMA系统采用QPSK调制。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-45,振幅和相位联合调制（QAM）技术 根据移动信道特性的状况可自适应地改变QAM的进制数，即

19、改变信道传输速率，从而构成变速率QAM（VR-QAM） 为减少码间干扰和时延扩展的影响，把将要传输的高速数据流划分成若干个子数据流，并用这些子数据流去调制若干个载波，从而形成多载波QAM（MC-QAM）,2013.3,移动通信 李兆玉,1-46,关注CDMA通信系统中采用的扩频调制方式 为克服码间干扰而将正交频分复用（OFDM）技术用于CDMA调制（OFDM-CDMA）； 为提高CDMA系统的传输速率和自适应功能，根据业务需求提供不同传输速率，从而提出的多载波码分多址（MC-CDMA）和可变扩频增益的码分多址（VSG-CDMA）等,2013.3,移动通信 李兆玉,1-47,1.5.2移动信道中

20、电波传播特性的研究,移动通信的传播特性对移动通信技术的研究、规划和设计十分重要。 多径衰落、扩散损耗和慢衰落，影响信号的传输质量。 弄清移动信道的传播规律和各种物理现象的机理以及这些现象对信号传输所产生的不良影响，进而研究消除各种不良影响的对策。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-48,1.5.2移动信道中电波传播特性的研究,为了给通信系统的规划和设计提供依据，人们通常通过理论分析或根据实测数据进行统计分析(或二者结合)，来总结和建立有普遍性的数学模型，利用这些模型，可以估算一些传播环境中的传播损耗和其它有关的传播参数。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-49,1.5.3 抗干扰技术,利用

21、信道编码进行检错和纠错(包括前向纠错FEC和自动请求重传ARQ)是降低通信传输的差错率，保证通信质量和可靠性的有效手段； 为克服由多径干扰所引起的多径衰落，广泛采用分集技术(包括空间分集、频率分集、时间分集以及RAKE接收技术等)、自适应均衡技术和选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术(如多电平调制、多载波调制等)；,2013.3,移动通信 李兆玉,1-50,为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术； 为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、 多波束天线和自适应天线阵列等； 在CDMA通信系统中， 为了减少多址干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术。,2013.3,移动通信

22、李兆玉,1-51,1.5.4 组网技术,对于基站给定的无线资源多个移动台如何共享使用，即多址接入方式 基站和移动台之间交互信息的方式 如何将呼叫接续到被叫移动台 用户在通信状态下跨越小区移动，如何保持通信的连续不中断 对于一个基站，应该设置多少个共用信道 如何实现移动通信网中各功能实体协同有效地工作,2013.3,移动通信 李兆玉,1-52,多址接入,在移动通信中，用户如何从播发的信号中，辨别出发送给本用户的信号。解决这一问题的方法，就称为多址技术,“复用”和“多址”的理论基础是信号的正交分割原理。 当复用技术应用于“点到点”的通信方式时，通常叫做“多路复用”； 例如微波通信、电话数字中继（P

23、CM一次群） 当复用技术应用于“点到多点”的通信方式时，通常叫做“多址接入”。 例如多个手机同时与基站进行的通信,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-53,多址接入技术,频分多址技术 业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。,时分多址技术 业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。,码分多址技术 所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。IS-95 CDMA、WCDMA,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-54,多址接入技术 FDMA,信道一次只能传递一个电话。如果某一信道空闲，也不能够被其他用户使用。 符号时间比平均时延扩展大很多

24、，故平均时延扩展造成的符号间干扰低。 FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小。 FDMA需要精确的RF滤波器。 许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交调频率（IM），产生额外的RF辐射。,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-55,多址接入技术 TDMA,多个用户共享一个载波频率，分享不同时隙。 可以实现不连续发送，利用空闲时隙监听其他基站，实现切换处理。 需要自适应均衡；需要保护时隙。 分组发射需要额外的系统开销，如保护数据同步。 按照不同的用户提供不同的带宽。 质量控制通过频率规划来实现,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-56,多址接入技术 CDMA,多用户

25、同时共享同一频段无线资源。 系统容量大，无线频谱效率率高。 自干扰性，远近效应。 不相关码的选择和功率控制非常重要。 易于实现宽带可变速率通信。 支持多用户检测、软件无线电等新技术。,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-57,多址接入技术 CDMA系统的优势,采用RAKE接收机，有效利用了信道相干时间形成的时间分集效应； 宽带传输系统，利用了信道的频率分集效果 信号在信道中传输功率低，降低了干扰，提高了保密性 扩频因子灵活变换，又助于多媒体等多速率并发业务的传输 频谱效率高，优于以往的AMPS和GSM 支持软切换和更软切换 支持新技术的应用，如多用户检测,2013.3,移动通信 李兆玉,1

26、-58,单工制：通信双方电台交替地进行收信和发信。分为： 同频单工和异频单工,Play,工作方式,2013.3,移动通信 李兆玉,1-59,双工制：是指通信双方收发信机均同时工作。收信和发信必须采用不同的工作频率,play,2013.3,移动通信 李兆玉,1-60,半双工制：是指通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作。,Play,2013.3,移动通信 李兆玉,1-61,双向传输 上行链路（uplink） 下行链路（downlink）双工模式 频分双工（FDD） 时分双工（TDD）,单向传输：广播式 双向传输：应答式,2013.3,移动

27、通信 李兆玉,1-62,FDD和TDD的概念： FDD：利用两个不同的频率进行区分。由于收发频带和接收频带有一定间隔，可以提高抗干扰能力，技术简单 TDD：利用同一频率，但不同的时间槽进行区分,2013.3,移动通信 李兆玉,1-63,TDD系统的优势在于: 便于频谱分配 电波传播特性具有对称性 设备成本较低 适于不对称业务 TDD系统的主要缺陷: 终端的移动速度 终端的移动速度和覆盖距离 大面积覆盖时采用FDD; TDD进行热点区域的小面积覆盖。,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-64,在平面区域内划分小区，通常组成蜂窝式网络。 （）小区形状 全向天线的覆盖区是圆形。为不留空隙地覆盖整

28、个服务区，各覆盖区之间一定要交叠。考虑交叠后，实际上每个覆盖区的有效覆盖区是一个多边形。 小区相间120，有效覆盖区为正三角形； 小区相间90 ，有效覆盖区为正方形； 小区相间60 ，有效覆盖区为正六边形。,蜂窝网,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-65,小区的形状图,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-66,可以证明，用正多边形无空隙、无重叠地覆盖一个平面的区域，可取的形状只有这三种。 问题：这三种形状中哪种最好呢？,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-67,小区形状,（b)理想形状,(c)实际形状,（a）理论形状,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-68,（）区群的组成

29、相邻小区显然不能用相同的信道。这些不同信道的小区组成一个区群，只有不同区群的小区才能进行信道再用。 区群组成应满足两个条件： 区群之间能邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖； 邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。 能够构成区群内的小区数应满足下式： N = i2+ij+j2 ，i、j为正整数,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-69,群区小区数N的取值表,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-70,区群的组成,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-71,区群内小区数不同的情况下，可用下面的方法来确定同频(信道)小区的位置和距离。 自某一小区A出发，先沿边的垂线方向跨j个小区

30、； 再向左(或向右)转60； 再跨i个小区，这样就到达同信道小区A。 在正六边形的六个方向上，可以找到六个相邻同信道小区，所有A小区之间的距离都相等。,(3) 同频(信道)小区的距离,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-72,同信道小区的确定图,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-73,设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r， 则从图中可以算出同信道小区中心之间的距离为：,2013.3,移动通信 李兆玉,1-74,移动通信系统容量分析,第一代的TACS模拟移动通信系统，采用FDMA多址方式，频道宽度25kHz，由于采用FDD双工方式，一个用户通话需占用上下行共50kHz的带宽。

31、 模拟系统对载干比（C/I）要求较高，同频道再用距离较大，小区区群最少为7小区构成，因此，每MHz带宽能容纳的用户数为 ：,2013.3,移动通信 李兆玉,1-75,移动通信系统容量分析,第二代移动通信系统的典型代表有GSM和IS-95，皆为数字系统。GSM采用TDMA多址方式，每载波8个时隙（全速率信道），频道宽度200kHz，采用FDD双工方式。 数字通信系统对载干比要求的降低，以及间断传输、更先进的信源和信道编码技术的采用，使得系统在不采用跳频技术的情况下，区群小区数可以减小到4，每所能容纳的用户数为：,2013.3,移动通信 李兆玉,1-76,移动通信系统容量分析,IS-95系统采用C

32、DMA多址方式，频道宽度1.23MHz，采用FDD双工方式，频率复用系数为1。理论上，IS-95系统在一个载波上可以提共最多64个信道（下行采用64阶的walsh码作为信道码），实际工程中，由于多址干扰的影响，IS-95系统一个载波一般只能容纳20个用户同时进行通话。因此，每MHz带宽能容纳的用户数为：,2013.3,移动通信 李兆玉,1-77,移动通信系统容量分析,在CDMA2000系统中，由于复扩频码等先进技术的采用，每载波的用户数提高到30个左右，每MHz所能容纳的用户数为：WCDMA系统每MHz带宽所能容纳的用户数为：TD-SCMA采用TDD双工方式，上下行频率相同，非对称频点组网，在

33、上下行时隙对称分配的情形下，每MHz带宽所能容纳的用户数为,2013.3,移动通信 李兆玉,1-78,话务量,信道 控制信道：传输信令数据 业务信道：传输业务数据 基站系统中，控制信道数较业务信道数少很多，主要原因是信令数据量较业务数据量少很多。 一个基站应该设计多少个业务信道呢？ 在语音通信中，业务信道数和话务量之间存在紧密的联系。,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-79,话务理论的经典爱尔兰呼损公式,信道利用率公式,2012.3,移动通信原理 李兆玉,4-80,话务量与共用信道数的三部曲：,用户忙时话务量：,每个共用信道所能容纳的用户数：,n个共用信道所能容纳的总用户数：,2012.

34、3,移动通信原理 李兆玉,4-81,计算信道：根据电磁场传播模型理论，选择合适的BS位置，决定了BS的覆盖半径；再估算该地区一共有多少本网络的用户数（本小区总用户数N）；计算出BS的流入话务量A，按照一定的呼损率B指标，查爱尔兰表得到BS需要的最少共用信道数n（业务信道（TCH）数）。最后根据不同的系统，决定设置多少个载波或是码道资源。 计算用户：已知BS的共用信道数n，设定的呼损率指标，查爱尔兰表可以得到该BS的流入话务量，最终计算出该BS所能容纳的总用户数。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-82,数字蜂窝通信系统的网络结构,网络结构,BTS：基站收发信机，处理网络侧的无线信号收发。,B

35、SC：基站控制器。一个BSC控制1255个BTS，是连接无线网和地面核心网之间的重要桥梁,移动通信原理 李兆玉,2013.4,7-83,MSC：移动交换中心，需配置一个VLR。 路由管理 业务量管理。比如用户呼叫限制、短信量限制等。 计费和费率管理。为用户通信事件生成详细话单记录。 向HLR发送有关业务量和计费信息。,移动通信原理 李兆玉,2013.4,7-84,VLR：访问位置寄存器。其主要功能有： MS漫游号码和TMSI分配与管理 用户参数管理和用户鉴权 HLR更新 管理MSC区、位置区及基站区 无线资源管理,移动通信原理 李兆玉,2013.4,7-85,HLR：归属位置寄存器。其主要功能

36、有： 管理和维护在HLR中等级注册的所有用户的参数。用户的MSISDN号码；用户定制的业务信息；智能业务（VPN组网等）；IMSI号码。 计费管理。计费信息、通话时长、收发短信数量等。 VLR更新。更新数据库中用户当前所在VLR的地址，并向该VLR发送用户相关参数，比如用户地址的业务信息。,移动通信原理 李兆玉,2013.4,7-86,AuC：鉴权认证中心。管理用户的IMSI、密钥、加解密参数、鉴权参数等。,GMSC：关口移动交换中心，完成网间互联互通，通常无需配置VLR,短消息业务互通移动交换中心，处理网络中短信业务的路由。,短消息中心，对本地网络中用户短信进行存储转发。,移动通信原理 李兆

37、玉,2013.4,7-87,2013.3,移动通信 李兆玉,1-88,Um接口协议模型,2013.3,移动通信 李兆玉,1-89,当某一移动用户发起呼叫时，移动通信网络就要按照预定的程序开始运转，这一过程会涉及： 网络的各个功能部件以及网络的各个接口等； 为用户呼叫配置所需的控制信道和业务信道； 指定和控制发射机的功率； 进行设备和用户的识别和鉴权； 完成无线链路和地面线路的连接和交换。 最终在主/被呼用户之间建立起通信链路，提供通信服务。这一过程称为呼叫接续过程，是移动通信系统的连接控制(或管理)功能。,网络的控制与管理,2013.3,移动通信 李兆玉,1-90,当移动用户从一个位置区漫游到

38、另一个位置区时，网络中的有关位置寄存器要随之对移动台的位置信息进行登记、修改或删除。 移动台是在通信过程中越区， 网络要在不影响用户通信的情况下，控制该移动台进行越区切换，其中包括判定新的服务基台、指配新的频率或信道以及更换原有地面线路等程序。 这种功能是移动通信系统的移动管理功能。,2013.3,移动通信 李兆玉,1-91,无线资源管理的目标是在保证通信质量的条件下，尽可能提高通信系统的频谱利用率和通信容量。 为了适应传播环境、网络结构和通信路由的变化，有效的办法是采用动态信道分配(DCA)法，即根据当前用户周围的业务分布和干扰状态，选择最佳的(无冲突或干扰最小)信道，分配给通信用户使用。,

39、2013.3,移动通信 李兆玉,1-92,越区切换,定义：指在通话状态下，MS从一个BTS服务区进入另一个BTS服务区，MS与原BTS之间的无线链路转移到MS与新BTS之间的无线链路上来，保持正常通话的过程。,分类：在无线链路转移的过程中， 硬切换：先断开和原BTS的连接，再建立和新BTS的连接。GSM 软切换：先建立和新BTS的连接，再断开和原BTS的连接；CDMA 接力切换：断开和原BTS的连接和建立和新BTS的连接象接力比赛交接棒。TD-SCDMA,2019/3/11,5-93,移动通信原理李兆玉,越区切换包括三个方面的问题： 越区切换的准则（何时需要进行越区切换）； 越区切换如何控制；

40、 越区切换时的信道分配。 越区切换的主要性能指标包括： 越区切换的失败概率 越区失败而使通信中断的概率 越区切换的速率 越区切换发生的时延,2019/3/11,5-94,移动通信原理李兆玉,1. 越区切换的准则 在决定何时需要进行越区切换时， 通常根据移动台处接收的平均信号强度来确定， 也可以根据移动台处的信噪比(或信号干扰比)、 误比特率等参数来确定。假定移动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如下图所示。 判定何时需要越区切换的准则如下：,2019/3/11,5-95,移动通信原理李兆玉,越区切换示意图,相对信号强度准则(准则1),具有门限规定的相对信号强度准则(准则2),具有滞后余量

41、的相对信号强度准则(准则3),具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则(准则4),2019/3/11,5-96,移动通信原理李兆玉,2019/3/11,5-97,移动通信原理李兆玉,2. 越区切换的控制策略 移动控制。测量和判定过程全部由MS完成； PHS 网络控制。测量和判定过程全部由网络完成； AMPS 移动台辅助控制。测量由移动台来完成，判决由网络来完成，越区切换的工作量由网络和移动台分担，避免了前两种方式过分依赖一方的情况，体现了分布运算的思想。,3. 越区切换时的信道分配 为了使得越区失败的概率尽量小，常用的做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。 特点：因新呼叫使可用的信道数

42、减少，要增加呼损率，但减少了通话被中断的概率，从而符合人们的使用习惯。,2019/3/11,5-98,移动通信原理李兆玉,2013.3,移动通信 李兆玉,1-99,位置管理,在移动通信系统中，用户可在系统覆盖范围内任意移动。为了能把一个呼叫传送到随机移动的用户，就必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。 在2G中，位置管理采用两层数据库： 原籍(归属)位置寄存器(HLR)：存储在其网络内注册的所有用户的信息，包括用户预定的业务、记账信息、位置信息等 访问位置寄存器(VLR)：管理该网络中若干位置区内的移动用户,位置登记：当用户开关机或者在位置区（LAI或REG_ZONE(CDMA)）

43、之间移动或者经历了一个固定的时间间隔的时候，移动台需要向网络报告它的位置，这个过程称为位置登记。 类型：开机登记、关机登记、基于时间登记、基于位置区变更登记、基于距离登记、参数变化登记、授权登记、隐含登记等,2019/3/11,5-100,移动通信原理李兆玉,2019/3/11,5-101,移动通信原理李兆玉,当一个移动终端(MT)进入一个新的RA时， 位置登记过程分为三个步骤： 在管理新RA的新VLR中登记MT； 修改HLR中记录服务该MT的新VLR的ID； 在旧VLR和MSC中注销该MT。,2019/3/11,5-102,移动通信原理李兆玉,MS通过C3的基站向MSC/VLR2发送登记消息

44、，VLR2记录MS当前所在的LA/REG_ZONE. VLR2向MS归属地HLR发送登记消息，HLR记录MS当前所在的VLR2的地址信息。 HLR将MS相关数据发送给VLR2。 VLR2通过MSC、BSC、BTS给MS发确认消息。 HLR通知MS原来所在的VLR1删除和MS相关的数据。 VLR1个HLR发确认消息。,2019/3/11,5-103,移动通信原理李兆玉,主叫MS1拨打被叫MS2的MDN号码，通过BTS、BSC将被叫号码MDN发送到原端交换机MSC1 MSC1启动号码分析程序，找到被叫号码MS所属HLR，并向该HLR发送路由查询消息。 HLR从数据库中找到MDN对应的记录，找到MS

45、2所在的VLR，即VLR2，并向VLR2发送路由查询消息。 VLR2为MS2生成一个漫游号码MSRN，并将该号码返回给HLR HLR将该MSRN号码返回给VLR1 VLR1根据该MSRN可以建立和目的端交换机MSC/VLR2的中继连接。 MSC/VLR2对LA2/REG_ZONE2中的所有BTS发起寻呼操作。,位置区大小 从位置登记的角度看，位置区划分得越大，即一个位置区中包含的小区数目越多越好。因为，位置区划分得越大，移动台跨越不同位置区移动的概率越小，由跨越位置区登记引入的信令负荷就越轻。 从寻呼的角度看，位置区划分得越小越好。因为，位置区越小，寻呼被叫移动台时浪费的寻呼资源就越少。,2019/3/11,5-104,移动通信原理李兆玉,2019/3/11,位置区划分的基本原则： 相邻位置区之间用户移动的概率应尽量小，否则造成移动台在两个位置区之间来回切换，移动台频繁发起基于位置区变更的位置登记，而位置区登记会占用基站的接入信道资源，造成基站的接入信道拥塞，这时会出现用户手机信号很强，但却打不通电话。 从降低寻呼处理的复杂度考虑，应该避免出现一个位置区跨越两个或多个BSC的情况，即一个位置区不应该跨越两个或多个BSC。,5-105,移动通信原理李兆玉,