移动通信第二章.ppt

移动通信第二章,移 动 通 信 网,移动通信网的分类,公用移动电话网：直接向社会公众提供移动通信业务，与公共交换电话网（PSTN）联系密切，需经过专门的线路进入公共交换电话网的移动通信网。专用的移动通信网：自己组成一个网后，不再进入电话网，或仅仅和电话网保持一定的关系。例如，工业企业中的无线电调度网、公安指挥、交通管理、海关缉私、医疗救护等部门使用的无线电话网。,移动通信体制,按移动通信网的服务区域覆盖方式可分为：大区制 小区制,大区制移动通信网,大区制就是在一个服务区域(如一个城市)内只有一个基站BS，并由它负责移动通信的联络和控制。为了解决两个方向通信不一致的问题，可以在适当地点设立若干个分集接收站，以保证在服务区内的双向通信质量。发射机输出功率一般为200W左右。覆盖半径大约为3050km。,21 大区制示意图,特点：信号传输损耗，通信距离有限 覆盖范围3050km，发射功率50200W，天线很高(30m)网络结构简单，频道数目少，无需无线交换，直接与PSTN连。局限性 覆盖范围有限 服务的用户容量有限 服务性能较差 频谱利用率低,小区制移动通信网,小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时，又可在MSC的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。基站发射功率一般为520W，每个小区半径为220km（小的也有的为13km）,22 小区制示意图,小区制的特点：频率的利用率高；组网灵活；能够有效地解决频道数量有限和用户数增大的矛盾 无线小区的范围不宜过小:在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要经常地更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中转换频道的次数就越多，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了。,蜂窝的概念,1974，Bell实验室提出蜂窝概念蜂窝系统-“小区制”系统 将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在220km左右。在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。并可通过小区分裂进一步提高系统容量。“频率复用”的概念：同频干扰的强弱与同频复用小区间距和小区半径的比值有关，信干比可控。特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等。新的问题：系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新和管理、以及系统鉴权等。,蜂窝的分类,宏蜂窝(Macro-cell)：220km微蜂窝(Micro-cell)：0.42km皮蜂窝(Pico-cell)：400m分层蜂窝(由多种蜂窝组成)多维小区,蜂窝小区的形状,六边形在三种几何形状当中具有最大的中心间隔和覆盖面积，而重叠区域宽度和重叠区域的面积又最小。所以小区都采用正六边形小区结构，形成蜂窝状分布。这意味着对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区所需的小区数最少，所需频率组数最少，各基站间的同频干扰最小。中心激励方式：用正六边形来模拟覆盖范围时，将基站发射机安置在小区的中心，采用全向天线。顶点激励方式：将基站发射机安置在六个小区顶点的三个点上，采用扇形天线。,频率复用（频率规划）,概念：为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程。思想：为每一个蜂窝基站分配一组无线信道，这组无线信道用于称作小区的一个小地理范围内，给相邻小区的基站分配另一个信道组，基站天线要设计的能获得某一特定小区内期望的覆盖，这样相同的信道组就可以覆盖不同的小区，只要这些小区两两之间相隔的距离足够远，就可以使相互间的干扰水平在可接受的界限之内。簇（cluster）：共同使用全部可用频率的K个小区叫做一簇。典型值为4，7或12。,图23 蜂窝频率复用思想的图解，AG称为一个小区簇。即簇的大小K为7，频率复用因子为1/7，每个小区都有可用信道总数的1/7。,图24 定位同频小区的方法。图中 K=19,i3，j2。,寻找同频相邻小区的步骤：沿着任何一条六边形链移动i个小区；逆时针旋转60度再移动j个小区。,小区图案和频率复用,实际增大蜂窝系统容量的方法,最常用的三种方法为：小区分裂，裂向和覆盖区域逼近。另外还有一种新的微小区技术。小区分裂：将拥塞的小区分成更小的小区，每个小区都有自己的基站并相应的降低天线的高度和减小发射机功率。小区分裂能提高信道的复用次数，从而提高系统容量。如图24所示为每个小区按半径的一半来分裂，小区数的增加将增加覆盖区域内的簇数目，这样就增加了覆盖区域内的信道数量，从而增加容量，容量增长接近4倍。,图2-5 按小区半径的一半进行小区分裂示意图,小区扇形化：依靠基站方向性天线来减少同频干扰以提高系统容量。使用定向天线来减小同频干扰，从而提高系统容量的技术也叫做裂向。通常将一个小区分成3个120度的扇区或是6个60度的扇区。裂向使干扰减小，也可在设计时减小簇的大小K，但是由于每个基站的天线数目的增加，和由于基站的信道也要划分而使中继效率降低。且裂向减小了每个信道组的覆盖面积，也使切换次数增加。,小区分裂和扇区化,覆盖区域逼近：通过合理的布设基站来增加覆盖面积，相应地增加系统容量。,一种新的微小区的概念：每3个或更多的区域站点与一个基站相连，并共享同样的无线设备。多个微小区和一个基站组成一个小区。当移动台在小区内从一个微小区行驶到另一个微小区时，它使用同样的信道，因此不需要MSC进行切换。且当移动台在小区内行驶时，由信号最强的微小区来服务。一个小区内的信道根据时间和空间在多个微小区之间分配，也可以进行同频复用。微小区的技术的优点在于小区可以保证覆盖半径，又可减小蜂窝系统的同频干扰，因为一个大的中心基站已由多个在小区边缘的小功率发射机（微小区发射机）来代替。且微小区的使用不会使系统的中继效率下降。,移动通信网的频率配置,表21 我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率,表22 蜂窝移动通信系统的收发频差表,移动通信的信道结构,信道是通信网络传递信息的通道。移动通信网的信道包括无线信道和移动通信网与市话网之间的有线信道。无线信道通常有两种类型:1 话音信道(VC)2 控制信道(CC),话音信道,话音信道主要用于传递话音信号，它的占用和空闲是受移动业务交换中心(MSC)控制和管理的。其状态包括:空、忙、阻塞等。在话音信道中，平时除传递话音外，还传递一些其他信息，如检测音(SAT)、数据、信号音(ST)。,检测音(SAT)：检测音(SAT)是指在话音传输期间连续发送的带外(话音频带为3003400Hz)单音(5970Hz、或6000Hz、6030Hz)。反映话音信道的传输质量。SAT由BS的话音信道单元发出，经移动台MS环回。,数据：如，在越区切换时，通话将暂时中断(模拟蜂窝系统中一般要求限定在800ms之内)，可利用这段时间在话音信道中，以数据形式传递必要的指令或交换数据。信号音(ST)：信号音为线路信号。它是由移动台发出的单向信号。它是带内信号。一般在0300Hz之间。,BS,MS,ST,表示振铃成功或切换认可,控制信道,控制信道(CC)：控制信道的下行信道用于寻呼，上行信道用于接入，信道中只用来传递数据（包括寻呼和接入信号和大量其它数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试(重新试呼)等信号）。在每一个无线小区内，通常只有一条控制信道。寻呼：当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号。接入：当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号。,移动通信环境下的干扰,在移动通信的无线网设计中，解决无线覆盖区和无线电干扰是两大难题。对于微蜂窝结构的无线网来说，解决无线电干扰可能比解决覆盖区设计更困难。在移动通信网内，无线电干扰一般包括 1 同频道干扰 2 邻频道干扰 3 互调干扰 4 阻塞干扰 5 近端对远端的干扰等。,同频道干扰,概念：所有落在收信机通带内的与有用信号频率相同或相近的干扰信号（非有用信号）称为同频道干扰。如果每个小区的大小都差不多，基站发射功率也相同，则同频干扰比例与发射功率无关，是小区半径（R）和相距最近的同频小区的中心之间距离（D）的函数。Q叫做同频复用比例，与簇的大小有关。对于六边形：,Q越小，容量越大。Q越大，则传播质量越好，因为同频干扰小。,在设台组网中，防止同频道干扰的基本措施：是通过基站站址布局（即保持同频复用距离）、合理的覆盖区设计及频道配置，使满足同频道干扰保护比指标。,同频道干扰保护比指标,概念：接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值。,静态同频道干扰保护比：对于模拟通信系统，为了维持3级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求8 dB。为了维持4级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求12 dB。GSM系统要求静态同频道干扰保护比要求9 dB。同频道干扰概率：规定为10%。考虑衰落影响、干扰概率及静态射频保护比后的同频道干扰保护比：在静态同频道干扰保护比（P）上加上同频道干扰余量（ZP），即：P+ZP（dB）。,表2-2 干扰概率为10%时的P+ZP值,频道复用保护距离系数D/r,由P+ZP=40 log,可求出。,表2-3 同频道复用保护距离系数D/r,图2-7 同频道复用保护距离系数,邻频道干扰,概念：工作在k频道的接收机受到工作于k1频道的信号的干扰，即邻道（k1频道）信号功率落入k频道的接收机通带内造成的干扰。解决邻频道干扰的措施：降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射；提高接收机的邻频道选择性；在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用，增加同频道防护比。,互调干扰,产生互调干扰的基本条件：几个干扰信号（A、B、C）与受干扰信号的频率（S）之间满足2 A B=S或A+B C=S条件；干扰信号的幅度足够大；干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。,互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类,发射机互调干扰 概念：一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰。减少发射机互调干扰的措施：加大发射机天线之间的距离；采用单向隔离器件和采用高Q谐振腔；提高发射机的互调转换率耗。,2接收机互调干扰 概念：当多个强干扰信号进入接收机前端电路时，在其非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰。减少接收机互调干扰的措施：提高接收机前端电路的线性度；在接收机前端插入滤波器，提高其选择性；选用无三阶互调的频道组工作。,三阶互调：对于两个（或以上）频率的信号，假设为F1和F2，经混频后会产生一系列频率的干扰信号，mF1nF2，当频率为m+n=3时，干扰信号幅度比较大，这个干扰信号就是三阶互调的信号。,在设台组网中对抗互调干扰的措施：（1）蜂窝移动通信网 由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器，只有采用互调最小的等间隔频道配置方式，并依靠设备优良的互调抑制指标来解决互调干扰。（2）专用的小容量移动通信网 主要采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法来避免发生互调干扰。,阻塞干扰,概念：当外界存在一个离接收机工作频率较远但能进入接收机作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象。干扰与干扰信号的幅度有关，幅度越大，干扰越严重。,近端对远端的干扰,概念：当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B（距离d2）到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A（距离，）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离站远的移动台A的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台A的有用信号淹没。这种现象称为近端对远端干扰。,解决措施：使两个移动台所用频道拉开必要间隔；移动台端加自动（发射）功率控制（APC），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。,蜂窝移动通信网络的频率规划,一 等频距分配法 原理：按频率等间隔分配信道。若需要M个信道，将其分为N个信道组，则每个信道组中有M/N个信道，而N个信道组的信道序列可以由以下确定：K+jN，K=1，2，N；j=0，1，M/N-1 式中K为信道组的序列号，最大为K=N，j为信道序号的取值。如果基站采用了无方向性激励时，通常以12个无线小区（基地区）作为一个区群。如图2-8所示。如果采用扇形方向的天线激励，通常采用4个基站、24个扇形无线小区为一个区群。如图2-9所示。,图2-8 12个无线小区为一个簇的信道组配置,按K+jN的规律，可确定各信道组的信道序列如下：,第一信道组，K=1，j=012，故（1，13，25，）第二信道组，K=2，j=012，故（2，14，26，）第三信道组，K=3，j=012，故（3，15，27，）第四信道组，K=4，j=012，故（4，16，28，）第五信道组，K=5，j=012，故(5，17，29，)第六信道组，K=6，j=012，故（6，18，30，）第七信道组，K=7，j=012，故（7，19，31，）第八信道组，K=8，j=012，故(8，20，32，)第九信道组，K=9，j=012，故(9，21，33，)第十信道组，K=10，j=012，故(10，22，34，)第十一信道组，K=11，j=012，故(11，23，35，)第十二信道组，K=12，j=012，故(12，24，36，),图2-9 4个基站24个扇形无线小区为一个簇的信道组配置,图2-6所示信道组配置的信道分配如下：,BS1选用的六个信道组为（1，25，49，73）；（5，29，53，77）；(21，45，69，93)；BS2选用的六个信道组为（2，26，50，74）；（6，30，54，78）；(22，46，70，94)；BS3选用的六个信道组为（3，27，51，75）；（7，31，55，79）；.(23，47，71，95)；BS4选用的六个信道组为（4，28，52，76）；（8，32，56，80）；.(24，48，72，96)。,信道分配策略,信道分配策略可分为两类：固定的信道分配策略和动态的信道分配策略。固定信道分配法：将某一组信道固定分配给某一基站，即基站的频点是固定不变的。小区内的任何呼叫都只能使用该小区中的空闲信道，如果该小区的所有信道都已被占用，则呼叫阻塞，用户得不到服务。其一变种为借用策略，如果它自己的所有信道都被占用，允许小区从它的相邻小区中借用信道，由MSC来管理借用过程，但是要保证一个信道的借用，不会中断或干扰借出小区的任何一个正在进行的呼叫。特点：控制方便，投资少，但信道的利用率下降。,动态信道分配法：不是将信道固定地分配给某个基站，而是多个基站均可使用同一信道，每次呼叫请求来的时候，为它服务的基站就向MSC请求一个信道。交换机就根据一种算法给发出请求的小区分配一个信道。此方法进一步提高频谱的利用率，使信道的配置方法能够随移动通信系统的地理分布变化而变化。特点：频谱的利用率大约可提高百分之二十；需智能控制，避免了忙闲不均的情况，可以减小阻塞的可能性，从而提高系统的中继能力，但此时的邻近的信道干扰比较突出，增加了系统的存储和计算量，预测和控制系统均比较复杂。,多信道共用技术,在移动通信网的一个无线区内假设有n个信道，m个用户，m个用户对这n个信道的使用有两种方式：独立信道方式和多信道共用方式。独立信道方式：设一个无线区内有n个信道，对区域内的每个用户分别指定一个信道，不同信道内的用户不能互换信道。,图1 独立信道方式示意图,信道1,用户2 3 4 5 6 7 8阻塞,信道2,用户 9 10 11 12 13 14 15 16,.,.,信道n,用户m-7 m-6 m-5 m-4 m-3 m-2 m-1 阻塞,用户1接入,用户m接入,无用户接入,多信道共用方式：在一个无线小区内的n个信道，为该区内的m个用户所共用，则当k（k n）个信道被占用时，其他需要通话的用户可以选择剩下的任一空闲信道通话。,图2 共用信道方式示意图,两种方式的比较:,独立信道方式在信道分配原则上简单，但是信道不能充分利用，即信道利用率低；多共用信道方式在相同多的用户的信道的情况下，会使用户通话的阻塞概率明显下降，即可明显提高信道的利用率。多信道共用可使用户数目明显增加。但也不是无止境的，否则将使阻塞率增加而影响质量。,采用多信道共用方式，在保持一定通话质量的情况下，一个信道究竟平均分配多少用户才合理？这就是我们要讨论的话务量和呼损问题。,话务量与呼损,呼叫话务量概念：指单位时间内（1小时）进行的平均电话交换量。公式表示：A=Ct0 C每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的次数）；t0每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通话时间）。如果t0以小时为单位，则话务量A的单位是爱尔兰(Erl)。,例：设在100个信道上，平均每小时有2100次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，求这些信道上的呼叫话务量。解：A=21002/60=70 Erl,呼损率概念：当多个用户共用时，会出现许多用户虽然发出呼叫，但因无信道而不能通话（即呼叫失败）。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（B）。公式表示：B=（A-A）/A=（C-Co）/C 其中A为呼叫成功而接通电话的话务量，简称为完成话务量。Co为一小时内呼叫成功而通话的次数，to为每次通话的平均占用信道时间。（A-A）为损失话务量。物理意义：损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。,呼损率B愈小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意。因此，呼损率也称为系统的服务等级（或业务等级）。呼损率和话务量是一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。,如果呼叫有以下性质：每次呼叫相互独立，互不相关（呼叫具有随机性）；每次呼叫在时间上都有相同的概率；并假定移动电话通信服务系统的信道数为n，则呼损率可计算如下：,上式为电话工程中的Erl公式。如已知呼损率B，则可根据上式计算出A和n的对应数量关系。详见表2-5。,繁忙小时集中度(K)K=忙时话务量/全日话务量 K一般为8%14%每个用户忙时话务量（Aa）公式：Aa=CTK/3600 其中C为每一用户每天平均呼叫次数，T为每次呼叫平均占用信道的时间（单位为秒），K为忙时集中度。物理意义：Aa为最忙时间的那个小时的话务量，是统计平均值。,每个信道能容纳的用户数（m）,当每个用户忙时的话务量确定后，每个信道所能容纳的用户数m可由下式决定：,每个信道所能容纳的用户数m，是与在一定呼损条件下的信道平均话务量成正比，而与每个用户忙时话务量成反比。,例：某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道平均时间为80秒，呼损率要求10%，忙时集中率为0.125。问给定8个业务信道能容纳多少用户？解：根据呼损的要求及信道数，求总话务量A；可以利用公式，也可查表。已知n8，求得A=5.597 Erl.求每个用户的忙时话务量Aa；Aa=CTK/3600=0.0278Erl/用户 求每个信道能容纳的用户数m:m=205.8/8 系统所容纳的用户数:mn=205.8用户206用户,思 考,对于使用多信道共用方式的系统，每个无线小区内m个用户共用n个信道，通常mn，那么对移动台来说，也就存在着一个如何自动选择信道的问题，也就是小区内的信道管理问题。,信道自动选择方式,移动台进行信道自动选择共有四种方式：专用呼叫信道方式 循环定位方式 循环不定位方式 循环分散定位方式,专用呼叫信道方式,定义：在给定的多个信道中，选择一个信道专门用作呼叫。该信道有两个作用：一是处理呼叫；二是指配话音信道。,专用信道,专用信道1,发空闲信号,MSC,BS,MS1,MS2,MSn,专用信道1,发对MS1的寻呼信号,MSC,BS,MS1,MS2,MSn,专用信道1,寻呼成功，指定可用信道如信道3,MSC,BS,MS1,MS2,MSn,专用信道1,MSC,BS,MS1,MS2,MSn,信道3,发空闲信号,对于专用信道呼叫方式，为了减小同抢概率，要求专用呼叫信道处理一次呼叫过程所需的时间很短，一般为几百毫秒甚至更短，这样一个信道就可以处理成百上千个呼叫。适用场合：采用数字信令的大容量通信系统。对于信道数目小于12的小容量移动通信系统不适合。目前的蜂窝电话系统就采用这种方式。,循环定位方式,定义：系统中没有专用的呼叫信道，而是由BS临时指定一个信道做呼叫信道，并在这个信道上发空闲信号，而所有空闲的移动台通过信道扫描，停留在发空闲信号的信道上，一旦有寻呼成功，该信道就成为一个业务信道，基站再另选空闲信道作为临时呼叫信道发空闲信号，空闲的移动台自动转到新的临时信道上守侯（定位）。,BS,信道1,信道2,信道n,.,信道n-1,BS,信道1,信道2,信道n,.,信道n-1,发空闲信号,BS,信道1,信道2,信道n,.,信道n-1,发空闲信号,MS1,MS2,MSn,BS,信道1,信道2,信道n,.,信道n-1,发对MS2的寻呼信号,MS1,MS2,MSn,BS,信道1,信道2,信道n,.,信道n-1,MS2接入该信道通话,MS1,MS2,MSn,发空闲信号,特点：呼叫信道是临时的，不断变化的，呼叫信道一旦转为通话信道，BS要重新确定某空闲信道为临时呼叫信道，发空闲信号。而移动台收不到空闲信道就不断进行信道扫描。这种方式信道利用率高，接续快；但同抢概率大。适用场合：小容量系统。,循环不定位方式,定义：基站在所有空闲信道上都发空闲信号，网内未通话的移动台自动扫描信道，随机停靠在就近的空闲信道上（不定位）。当基站呼叫移动台时，选择一个空闲信道发时间足够长的召集信号（其他空闲信道停发空闲信号），而后发选呼信号，网内移动台收不到空闲信号就要重新进入扫描状态，一旦扫到召集信号就在该信道上等候被呼，一旦呼叫成功，被呼移动台就在该信道上接入服务，其他移动台进入信道扫描状态。,BS,空闲信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,发空闲信号,发空闲信号,MS1,MS3,MSn-4,MSn,BS,空闲信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,发召集信号,停发空闲信号,MS1,MS3,MSn-4,MSn,BS,空闲信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,发召集信号 后发选呼信号 如对MS3,MS1,MS3,MSn-4,MSn,BS,信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,MS1,MS3,MSn-4,MSn,发空闲信号,特点：这种方式是在循环定位方式的基础上为减小同抢概率而出现的一种改进方式，但移动台被呼的接续时间比较长；另外，系统中的所有信道都处于工作状态，这种多信道常发状态会引起严重的互调干扰。适用场合：信道数目少的系统。,循环分散定位方式,定义：基站在全部不通话的空闲信道上发空闲信号，网内移动台分散停靠在各个空闲信道上。移动台主呼是在各自停靠的空闲信道上进行；而基站呼叫移动台时，其呼叫信号在所有的空闲信道上发出，并等待应答信号。,BS,空闲信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,发空闲信号,发空闲信号,MS1,MS3,MSn-4,MSn,BS,信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,接入此信道通话,发空闲信号,MS3,MSn-4,MSn,移动台主呼的情况,BS,空闲信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,发对MS3的寻呼信号,MS1,MS3,MSn-4,MSn,发对MS3的寻呼信号,移动台被呼的情况,BS,信道1,信道2,信道n,空闲信道n-1,接入此信道通话,发空闲信号,MS3,MSn-4,MSn,特点：为克服循环不定位方式移动台被呼时接续时间长而改进的一种方式。此方式接续快，效率高，同抢概率小。但当移动台被呼时，基站在所有的空闲信道上都发送选呼信号，互调干扰严重。适用场合：小容量系统。,移动通信的交换技术,1.无线信道上的通话监视进行通话监视的必要性：在移动台通话期间，系统必须由基站或移动台对无线传输质量进行在线跟踪监视。一旦发现无线信号或传输质量发生变化，就必须采用一些措施，如功率控制、越区切换及呼叫释放等措施。在模拟蜂窝电话系统中设置检测音（SAT）信杂比和无线频率（RF）信号强度来反映通话质量。在数字蜂窝GSM系统中，检测的项目更多，并由基站和移动台双方同时进行。基站完成当前服务区的下行信号质量和信号强度的检测，而移动台则进行上行信号质量和信号强度的检测。,SAT信杂比概念：SAT信杂比是指当基站开始工作时，由话音信道单元连续发送的SAT，经移动台接收并环回到基站后，与无线信道上的杂音的对比。如果信杂比低于SNH，就发出越区切换请求。有时由于某些原因，没有执行越区切换，通话质量将持续恶化，结果迟早会达到呼叫释放门限值SNR，呼叫就被释放。,图2-10 储存在话音信道控制单元 中的信杂比门限值,射频(RF)信号强度 每个话音信道接收机连续地对它自己接收机的无线频率进行信号强度测试。控制单元还将测量结果和图2-8中所示的信号强度门限值进行比较。如果信号强度测量的结果高于SSD时，BS的控制单元就自动命令移动台（由话音信道单元命令）降低它的功率；如果信号强度低于SSI时，BS的控制单元接发出增加功率命令；当移动台输出功率已达到最高，测量结果仍低于SSH时，BS的控制单元就向MSC发出越区切换请求。SSB只在话音信道空闲时使用。当所接收到的信号电平超过SSB时，该话音信道不可使用，应暂时作为阻塞。,图2-11 储存在话音信道控制单元中的信号强度门限值,位置登记与一齐呼叫,移动台的家区：尽管移动用户没有固定的位置，但总可以按它经常活动的范围，在某一个位置区域进行位置登记，该位置区域称为这个移动台的家区。群呼：若位置信息表明移动用户就在家区，但不知道具体位置时，则位置小区内的所有基站一起发出被呼用户识别码等。这种功能称为群呼。,图 MS的移动信息登记过程,位置登记提出的原因：要寻呼某个移动台，如果事先不知道它所处的位置，就得对所有的区域依次进行寻呼，或对所有区域进行一齐呼叫，这样就有可能使得呼叫接续时间比通话时间还长。这样时间和线路的使用效率都不高。,位置区域的划分方法,1、通常以一个MSC服务小区为位置区，若干个MSC分为若干个位置区，如图2-12所示。2、在一个MSC系统中，当移动台达到一定数量时，大约为40000到50000数量级时，为便于寻呼某一移动台时，人为地把MSC所管辖的无线小区划分为若干位置区域。如图2-13所示。,图2-12 一种位置登记示意图,图212 所示位置登记过程,图2-13 另一种位置登记示意图,MS由BSA6小区向BSA1小区的位置登记过程为：,MS通过BSA1向原籍MSCA报告（即进行位置登记）。原籍MSCA中的原籍位置寄存器（HLR)存入变更后的新区域号，以备市话用户寻呼时，好在位置区内一齐呼叫。使MS的动态存储器中区域号变为新位置区域号。,两种常用登记方式：,强迫登记：MS每到一个新的区域要进行区域位置登记。定时登记：MSC要求每个移动台定时发送接收信号。如每隔2030分钟发送一次，间隔时间的长短由MSC的软件决定。据此，MSC可以知道移动台是否工作，即移动台是否处于无线覆盖范围内，电源是否接通等。在实际运用中，究竟采用那种登记形式，由MSC决定。,呼叫过程,移动台被呼（过程如下页图2-14所示）,图2-14 移动用户被呼过程示意图,移动台主呼,图2-15 移动用户主呼过程示意图,呼叫释放,图2-16 移动用户呼叫释放过程示意图,定位和越区切换,定位 通常每个无线小区的BS都装有信号强度接收机（SSR）来监视其系统内所有的反向话音信道的信道能量，以确定在相邻无线小区内有切换可能的移动台的位置，SSR又称为定位单元，由接收机和控制单元组成。过程：平时，每个无线小区的SSR周期地对系统所有信道的无线频率进行抽样测量，并将所有的RSSI（接收信号强度信号）值传给MSC。MSC根据每个BS的SSR接收到的信号能量数据，掌握相邻小区测得的各移动台信号强度的变化结果，并进行比较，来决定是否进行切换。当新区测量结果高于原区5dB时，就可进行信道切换。可能同时有几个测量结果超过了5dB，这时应选择最佳小区为目的切换小区。,越区切换和越局切换 越区切换 定义：在同一个MSC区域内，为了保证通话的连续性，当正在通话的移动台驶入相邻的无线小区时，话音信道必须能够自动切换到相邻小区的基站上，切换到新的信道上，即改变无线通信的频率。其过程如图2-17所示。越局切换 定义：指在通话过程中，实现由不同的MSC控制的两个无线小区间的转换。其过程如图2-18所示。,图217 越区切换过程示意图,图2-18 越局信道切换过程示意图,MS,BSA3,MSCA,MSCB,BSB4,切换请求,切换请求,与BSA3邻近的其他基站,（在xxx信道上通话）,测量xxx信道信号强度,信号强度测量报告返回,启动yyy信道发射机，送出SAT,发SAT,在xxx信道上发切换指令,调谐到yyy信道并收听SAT,环回SAT,转换成功，继续通话（在yyy信道）,送ST,收到ST，表示MS认可切换,关闭xxx发射机,交换后的通话路由为：主控MSCA PCM MSCB BSB4MS。MSCA负责计费，MSCB负责定位、内部和越区信道切换。,切换策略,在小区内分配空闲信道时，切换策略是使切换请求优先于初始呼叫请求。切换必须顺利完成，并且尽可能少地出现，同时要使用户觉察不到。要指定一个启动切换的最恰当的信号强度。一旦将某个特定的信号强度指定为基站接收机中可接受的语音质量的最小可用信号（一般在90dBm到100dBm之间），稍微强一点的信号强度就可作为启动切换的门限。间隔表示为Pr切换Pr最小可用，不能太大也不能太小。,图24 在小区边界的切换图解,作业题,P37 1 3 5P37 6 7 8 9,