移动通信技术及应用-第2章 移动通信概论3.ppt

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1、第1章 移动通信概述 第二章第二章 移动通信的基本概念移动通信的基本概念l 无线电波的传播特性l 移动信道的特征l *陆地移动信道的场强估算与损耗 l 蜂窝系统工作原理 l 移动通信系统的基本网络结构l 无线环境下的噪声与干扰 第1章 移动通信概述移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5 移动通信系统的组成 全国蜂窝系统的网络结构 移动通信网的区域、号码、地址与识别第1章 移动通信概述 我们以现有2G移动通信系统为例，了解其基本网络结构，具体如图2-35所示，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。1

2、、移动通信系统的组成移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5移动台子系统（MS）基站子系统（BSS）网络子系统（NSS）操作子系统（OSS）提供和管理MS和NSS之间的传输通路，特别是包括了MS与移动通信系统的功能实体之间的无线接口管理工作。NSS管理通信业务负责建立MS与相关的公用通信网或与其他MS之间的通信任务。控制和维护MS、BSS、NSS这些实体部分的运行。第1章 移动通信概述（1）移动台子系统（MS）移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5Mobile terminal Terminal Equipment Terminal Adapter 第1章 移

3、动通信概述SIM卡所存储的信息移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5第1章 移动通信概述（2）基站子系统（BSS）移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5Base transceiver station Base station controller Transcoder Base station Interface Equipment 第1章 移动通信概述（3）网络子系统（NSS）移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5Mobile Switch Center Visiting Location Register Home Location

4、Register Equipment Identification RegisterAUthentication Center Short message center 第1章 移动通信概述（4）操作支持子系统OSS移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5Operations&Maintenance Center Network Management Center Personal Communication ServiceSecurity Management Center Data Post Processing System operations and maintena

5、nce center for radio operations and maintenance center-swith 第1章 移动通信概述（5）移动通信系统的网络接口 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 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间的接口移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5第1章 移动通信概述（5）移动通信系统的网络接口 移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5移动接

6、入子系统内部接口 a.A接口 b.Abis 接口 c.Um接口 第1章 移动通信概述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：第一级为大区（或省级汇接局），第二级为省级地区汇接局，第三级为各基本业务区的MSC；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，如图2-37所示：移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5第1章 移动通信概述图2-37 全国数字蜂窝PLMN的网络结构及其与PSTN连接的示意图 移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络

7、结构 5第1章 移动通信概述（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。（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

8、。移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5第1章 移动通信概述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2-38所示。2-38区域的定义移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5第1章 移动通信概述服务区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。PLMN是由一个公用陆地移动通信网提供通信业务的

9、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。MSC区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。位置区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。基站区：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。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。移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基

10、本网络结构 5第1章 移动通信概述（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。移动台ISDN号码（MSISDN）图2-39 移动台ISDN号码（MSISDN）的结构移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5第1章 移动通信概述国际移动客户识别码（IMSI）图2-40国际移动客户识别码（IMSI）的结构移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5移动客户漫游号码（MSRN）图2-41移动客户漫游号码（MSRN）结构第1章 移动通信概述（4）临时移动用户识别码（TMSI）移动通信系统的

11、基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5（5）位置区识别码（LAI）图2-42位置区识别码（LAI）结构（6）全球小区识别码（CGI）图2-43 全球小区识别码（CGI）结构 第1章 移动通信概述（7）基站识别码（BSIC）图2-44 基站识别码（BSIC）结构移动通信系统的基本网络结构移动通信系统的基本网络结构 5（8）国际移动台设备识别码（IMEI）图2-45国际移动台设备识别码（IMEI）结构（9）MSCVLR号码（10）HLR号码 第1章 移动通信概述无线环境下的噪声与干扰 6 噪声 电台本身产生的干扰 组网产生的干扰 其它干扰 第1章 移动通信概述1、噪声、噪声 噪声分为内部噪声和

12、外部噪声。内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。外部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。各种外部躁声的功率与频率关系如图2-46所示。无线环境下的噪声与干扰 6图2-46 外部噪声的功率与频率关系第1章 移动通信概述2、电台本身产生的干扰、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无线环

13、境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述 （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7090dB。无线环境下的噪声与干扰 6（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

14、有良好滤波、屏蔽隔离。第1章 移动通信概述（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。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述3、组网产生的干扰 同频干扰 邻道干扰 互调干扰 无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述 (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

15、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。为了克服同道干扰，在系统组网设计中可采用以下方法：A、增加两个同频道小区间的间距；B、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；C、降低发射功率电平；D、使用不连续发射（DTX）可有效改善了无线的干扰环境；E、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；无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述 G、降低基站天线高度；H、天线方向去耦；I、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

16、减少同频道干扰；J、分集接收；K、分层小区结构。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述（2）邻道干扰）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 无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述为了克服邻道干扰，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。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述 （3）互调干扰 互调干扰：两个或多个不同频率信号作用

17、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。互调干扰的起因是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。这种现象只要采取适当措施，便可以避免。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述 A、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

18、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。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述 如图2-48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。图2-48 发射机互调无线环境下的噪声

19、与干扰 6第1章 移动通信概述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。无线环境下的噪声与干扰 6 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。第1章 移动通信概述 B、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

20、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。无线环境下的噪声与干扰 6 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。第1章 移动通信概述表2-6 无三阶互调频道组无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述（4）其它干扰A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（Timing Advance

21、）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，以补偿传播时延。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述B码间干扰 码间干扰：移动通信中的多径传播对接收信号的影响有两个方面，一方面会造成接收信号多径衰落现象，另一方面在时域上会使数字信号传输时产生时延扩展。由于时延扩展接收信号中一个码元的波形会扩展到其它码元周期中，造成码间干扰ISI。造成码间干扰的另一个原因是频率选择性衰落。当数字信号在传输过程中由于频率选择性衰落造成各频率分量的变化不一致时会引起失真，从而引起码间干扰。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述措施：在GSM系统中用带均衡的解调技术来解决码间干扰。即采用自适应均衡技术，产生与信道特性相反的特性，用来抵消信道的时变多径传播特性引起的干扰。该技术适用于信号不可分离多径的条件下，且时延扩展远大于符号的宽度，并可分为时域均衡和频域均衡两种。频域均衡指的是总的传输函数满足无失真传输的条件，即校正幅度特性和群时延特性。时域均衡是使总冲击响应满足无码间干扰的条件，数字通信多采用时域均衡，而模拟通信则多采用频域均衡。无线环境下的噪声与干扰 6第1章 移动通信概述思考与练习2.1.1 2.1.2 2.2.1 2.2.42.4.1 2.5.12.6.1