《现代移动通信》第4章：移动通信组网原理

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第4章移动通信组网原理4.1移动通信网络的构成4.2多址接入技术4.3多信道共用技术4.4移动通信中的信令4.5移动管理技术 4.1移动通信网络的构成4.1.1大区制移动通信网4.1.2小区制蜂窝移动通信网络的构成4.1.3小区频率配置4.1.4基本网络结构 4.1.1大区制移动通信网所谓大区制就是在一个服务区内只有一个或几个基站，由该基站负责整个移动通信网的联络与控制，如图4.1所示。大区制的优点是系统组成简单，投资少，见效快。 图4.1大区制移动通信示意图 4.1.2小区制蜂窝移动通信网络的构成1.蜂窝网的由来2.区群的结构图4.4正六边形区群的构成3.同频干扰保护与同频复用距离4.激励方式5.小区分裂 图4.4正六边形区群的构成 4.1.3小区频率配置1.固定频道分配所谓固定频道分配就是给每个小区(或每个基站)分配一组预先确定好的话音频道，基站的频道是固定不变的。固定频道分配有分区分组分配法和等频距分配法两种。图4.107个基站21个扇形小区为一个区群的频道分配2.动态频道分配动态频道分配可以做到按业务量的大小，合理地在不同基站之间按需分配频道，避免了小区忙闲不均的情况。 图4.107个基站21个扇形小区为一个区群的频道分配 4.1.4基本网络结构移动通信的基本网络结构如图4.11所示。基站通过传输链路与移动交换机相连，交换机再与固定电信网络或其他通信网相连，所以移动通信有以下两种通信链路：①移动用户←→基站←→交换机←→其他网络←→其他用户；②移动用户←→基站←→交换机←→基站←→移动用户。 图4.11基本网络结构 4.2多址接入技术4.2.1频分多址(FDMA)4.2.2时分多址(TDMA)4.2.3码分多址(CDMA)4.2.4FDMA、TDMA与CDMA系统容量比较 4.2.1频分多址(FDMA)频分多址是将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用，如图4.13所示。移动台MS1、MS2、…、MSk分别分配有发射频道、、…、和接收频道、、…、。我们将基站向移动台方向的信道称为前向信道，而将移动台向基站方向的信道称为反向信道。 图4.13频分多址示意图 4.2.2时分多址(TDMA)1.时分多址的原理图4.15是TDMA通信系统的工作示意图，图中只画出移动台到基站传输时信号占用时隙的情况。2.时分多址通信系统的帧和时隙3.时分多址通信系统中的同步和定时 图4.15时分多址示意图 4.2.3码分多址(CDMA)1.码分多址的概念图4.19码分多址示意图2.扩频码分多址原理图4.20示出了伪随机码扩频多址方式的原理框图3.直扩(直接序列扩频)码分多址系统的特点(1)具有扩频通信系统的所有优点(2)系统容量大(3)不需要复杂的频率分配和管理(4)软容量和小区呼吸功能(5)软切换(6)不要均衡器(7)设备简单(8)存在多址干扰和远近效应 图4.19码分多址示意图 图4.20伪随机码扩频多址方式原理图 4.2.4FDMA、TDMA与CDMA系统容量比较1.模拟TACS系统(FDMA)的系统容量2.数字GSM系统(TDMA)的系统容量3.数字CDMA系统(CDMA)的系统容量 4.3多信道共用技术4.3.1话务理论4.3.2空闲信道的选取 4.3.1话务理论1.话务量与呼损率呼损率、话务量、信道数、信道利用率之间的关系如表4.1所示。2.信道数与用户数的关系 表4.1呼损率、话务量、信道数、信道利用率之间的关系 4.3.2空闲信道的选取1.专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式是在网中专门设置的呼叫信道，专门用于处理用户的呼叫。专用呼叫信道的作用有两个：一是处理呼叫；二是指配话音信道。2.标明空闲信道方式标明空闲信道方式可分为“循环定位”、“循环不定位”、“循环分散定位”等方式。小容量移动通信网比较适合采用这类方式。 4.4移动通信中的信令4.4.1数字信令的格式与传输4.4.2信令协议的分层结构4.4.3SS7信令 4.4.1数字信令的格式与传输1.数字信令格式在传输数字信令时，为了便于收端解码，通常要求数字信令按一定格式编排。信令的格式是多种多样的，不同的通信系统的信令格式也各不相同。常用的数字信令格式有两种，如图4.22(a)、(b)所示。2.数字信令的传输数字信令大体可分为低速和高速两类。 图4.22数字信令格式 4.4.2信令协议的分层结构在移动通信中，空中接口的信令分为三层：物理层、链路层、网络层，如图4.23所示。为了实现呼叫管理(CM)、移动性管理(MM)和无线资源管理(RRM)，移动台和基站两侧的三层的对等层之间需要进行对话，这种对话是以消息交换的方式来实现的。这些消息是通过装在链路层帧中的信息段进行传输的。 图4.23空中接口协议模型 4.4.3SS7信令1.SS7信令系统的基本功能结构所谓开放系统互连是指建网通信时所需的标准分层结构和分层协议。根据开放系统互连参考模型及协议规范，可以将各种不同的系统很容易地做到相互连接。即具有互连的开放性。OSI采用7层结构，如图4.24所示。2.关于SS7信令网7号信令网络是与PSTN平行的一个独立的网络，是供传送信令的数据链路构成的网络，叠加到信息网上。图4.25信令网、信息网及其分层结构 图4.247号信令系统的协议结构 图4.25信令网、信息网及其分层结构 4.5移动管理技术4.5.1位置管理4.5.2越区信道切换 4.5.1位置管理在数字移动通信系统中，位置管理主要由两个位置管理数据库来完成，即归属位置寄存器(HLR)和拜访位置寄存器(VLR)。通常一个PLMN(公用陆地称动通信网)网络由一个HLR和VLR组成。HLR的作用是存储在其网络内注册的所有用户的信息，数据库中包含两类信息：用户信息与用户当前的位置信息；VLR的作用是管理该网络中若干位置区(一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成)内的移动用户，为移动交换中心(MSC)处理呼叫提供移动用户的位置数据信息。位置管理包括位置登记、位置更新、呼叫传递和寻呼几个过程。 4.5.2越区信道切换越区(过区)切换(Handoff)是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程，或者说，当正在通话的移动台从一个小区(扇区)进入相邻的小区(扇区)时，MSC控制使一个信道上的通话切换到另一个信道上的过程。越区切换的目的是维持通话的连续性。1.越区切换的准则2.越区切换控制策略3.越区切换时频道分配