移动通信第2章典型非蜂窝移动通信系统.ppt
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1、,主讲教师:何松华 教授联系电话:(0731),移动通信 obile Communication,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,2.典型非蜂窝移动通信系统,2.1,典型非蜂窝移动通信系统,2.2,无线寻呼系统,2.3,CT-2无绳电话系统,2.4,小灵通无绳电话系统,典型非蜂窝移动通信系统,2.1,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,1.无线寻呼系统2.无绳电话系统3.集群移动通信系统*4.卫星移动通信系统*这里,主要介绍“无线寻呼系统”与“无绳电话系统”,无线寻呼系统,2.2,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(1)什么是无线寻呼 以单
2、向、无线的方式将信息发送给接收方。举例:BB机无线寻呼 A有事找(携带有寻呼机),通过公网的电话机拨打人工寻呼台(例如:126),拨通后向话务员告知要寻呼的号码及告知主要事由;话务员将号码与文字信息录入后,寻呼系统将的公网电话号码及文字信息以无线方式通过基站发送至的寻呼机;的寻呼机接到信号后,发出震动或哔哔声,屏幕显示的号码及有关文字信息。当然知道什么事、怎么做了。,传统的人工寻呼,湖南大学教学课件:移动通信 概述,或者:通过公网的电话机拨打自动寻呼台(例如:12),拨通后,再拨B的寻呼号(如果用单位的分机拨打,则按提示拨分机号);系统自动将的公网总机号(自动识别)以及分机号以无线方式通过基站
3、发送给;知道A有事找他。,(2)公用无线寻呼业务的衰落 无线寻呼按用户类别分为:公用无线寻呼:寻呼系统与市话网相连,用户借助市话或移动电话使用寻呼服务专用无线寻呼:寻呼系统与其他专用系统(如医疗酒店管理)相连,提供一定范围内的寻呼业务,传统的自动寻呼,湖南大学教学课件:移动通信 概述,由于蜂窝移动通信业务的普及和价格下降,公用无线寻呼业务已经衰落;但专用无线寻呼业务仍然有旺盛的生命力,例如:酒店无线寻呼系统:管理人员以及客人寻呼服务员医院无线寻呼系统:管理人员以及病人寻呼医生 专用无线寻呼系统优点投资小、一次投资永久受益、可以根据行业需要开发一些特殊的功能、为单位节省大量话费,为客户提供优质服
4、务。无线寻呼技术可以在很多领域获得应用,例如:无线报警系统:将报警信息以无线方式发送到接收方(例如:停在楼下的车辆被盗时,安装在钥匙串上的报警器报警),以按钮或拨号方式寻呼,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(3)一个最简单的无线寻呼系统,在计算机上安装一些必要的软件,接上发射板,安好天线即可用计算机:完成号码、信息的录入,运用软件对信息进行编码发射板:将编码信息调制到射频信号上天线:将射频信号发送出去寻呼接收机:接收射频寻呼信号从信号中解调出信息,并作出相应的响应(音响、震动、数字或字母显示等种响应方式),湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(4)无线寻呼网
5、的组成结构,无线寻呼网主要有寻呼中心、寻呼基站、寻呼接收机等个部分组成。按发射基站数目的多少分为单区制与多区制。,注:(1)寻呼中心与基站距离较近时,可省去调制器、解调器;采用基带传输;(2)无线传输所需调制与中继链路传输所需调制不同,发射机对信号进行无线传输调制前先要解调制恢复基带信号,再调制(发射机有调制功能),湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(1)要求覆盖的区域比较大时,采用多个基站;(2)不能盲目通过加大功率实现大范围覆盖,为了减少对其他通信系统(例如:民航)的干扰,功率有限制。(3)各基站安排一套发射机使用载频基本相同信号对该频道上需要寻呼的寻呼机进行寻呼,所有同
6、频道寻呼机都接收到信号并进行地址译码,只有地址符合的寻呼机对寻呼信号作出响应,载频稍有不同:频率偏置,后面介绍,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(5)多小区制的同步问题以及频率偏置技术,(1)寻呼中心至各个基站的距离不一样,信号的时延不一样,如果不进行同步控制,将导致各基站不能同时发送信号,不一样,会造成码间干扰。(2)以中心基站为基准,通过控制不同链路的时延实现同步(例如:外围基站A比中心基站远d,则相对提前d/c传输)(3)基站发射同步情况下也不一定能保证接收同步(寻呼机至 各个基站的距离不一样),带来的问题是:a.死点(幅度、频率相同,相位相反,合成信号为0),b.码
7、间干扰 解决方法:频率偏置,即不同基站的载波频率有细微的 差异,但仍然在寻呼接收机的通带范围内(Fi1/Tb),湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(6)广域无线寻呼网*,覆盖两个及以上长途区号范围的无线寻呼网,本地寻呼中心与广域网寻呼中心之间采用专用数据链路(可以分组传输),广域网寻呼中心与基站之间采用中继链路;本地排队后再区域集中排队。,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(7)无线寻呼信号的编码格式,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,地址码字(寻呼接收机地址码)或信息码字结构(主叫的号码或信息),用户地址码的低3位为隐含比特,例如:后3位
8、000的用户只在每组码的第1帧进行地址识别,发射信号必须将这些用户的地址码安排在某组码的第1帧传送;011的处理每组的第4帧。用途:节省寻呼接收机的电源消耗,增大地址码的容量218增至221。,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,举例:设某数字机地址码高18位为 则地址码字的标志及信息位为 100 采用BCH(31,21)加1的奇偶检验纠错编码方式 生成多项式 g(x)=x10+x9+x8+x6+x5+x3+1 信息多项式 m(x)=x20+x15+x14+x9+x8+x3+x2 x31-21*m(x):x30+x25+x24+x19+x18+x13+x12 上式除以g(x)的
9、余式:r(x)=x9+x5+x4+x3+x2+1 十位纠错位为:1000111101 地址码字为:10010001111011(共32位),21位,采用偶校验,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(8)无线寻呼系统的容量*,每寻呼一个用户需要u个码字,每次呼叫追呼1次 码速为 v 用户忙时寻呼率:k(最忙1小时平均每用户被呼次数)则每频道容纳的用户数为:N=(v*3600/8192)*(8*2*14)/(2*k*u),举例:u=3(数字机),v=512b/s,k=0.25 N=26640/频道,每小时可发送有效码字数,最忙1小时平均每用户码字数,理解此公式,无绳电话系统,2.3
10、,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(1)什么是无绳电话系统*(Cordless Telephone)以有线电话网为依托的小功率、短距离的移动通信系统;是固定电话的无线延伸;以无线信道代替普通电话线,给移动用户提供语音与数据业务。最简单的无绳电话 子母机:将一个电话单机分成座机与手机,二者之间采用 无线连接,坐机与手机之间的通信采用FM调制,传输模拟话音信号。第一代无绳电话系统:CT-1(英国,80年代),模拟制式。第二代无绳电话系统:CT-2(英国,1987),数字制式。,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(2)典型的新一代无绳电话系统,DECT:1989
11、年,欧洲邮电委员会通过的数字无绳电话标准PHS:1993年,日本,个人便携电话系统标准PACS:1992年,美国,个人通信系统标准,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(3)CT-2数字无绳电话系统*,CT-2公用无绳电话系统结构,在人群密集地带设置若干基站(电信点),这些电信点与PSTN网相连;入网的手机用户只要在任何一个电信点的覆盖范围内(最大作用半径约200m),就可以拨打PSTN的任何电话号码;只要在通话过程中始终处于同一电信点的覆盖范围内,即可边移动边通话。,无移动性管理、越区切换、漫游功能;只能呼出,不能呼入,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,B.
12、CT-2公用无绳电话系统的信道 采用频分多址以及时分双工方式。共 40 个载频,每个载频承载1个信道,移动台可以选择任意 一个空闲频道与基站进行通信(呼叫建立、通话),遇有干扰 时,可以将通信转换到其他的空闲信道。,TDD 方式传输速率:72kb/s在每个频道上,基站发射与手机发射交替进行,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,C.手机向基站发起呼叫(复接方式3)由于呼叫是随机发起的,同步尚未建立(不知道基站每1ms接收时隙的同步起点);手机搜索和占用空闲频道后,连续8ms重复发送(可进行纠错)16组D数据(含16位前置码、10位手机识别码、10位目标基站识别码,共36位,占时0
13、.5ms);然后再连续2ms重复发射4组SYN数据(含12位前置码以及24位16进制标志字1B1AF),发送10ms数据后,转入接收状态,并停留4ms,等待基站的回答信号;如果未收到,继续这14ms的过程,持续5s后,仍未收到基站应答信号,则本次呼叫失败。,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,D.基站对手机呼叫信号的响应(复接方式2)由于1ms0.5ms,不管同步与否,基站至少能得到完整的一组D数据,通过D数据(地址数据)得到手机的识别码,然后在SYN数据中寻找标志码1B1AF,在后面最邻近的2个发射时隙中以下面的格式向手机发送D数据与SYN同步字数据(EB1B05),D数据含
14、10位基站识别码(LID),10位手机识别码(PID),12位前置码,共32位P:10位前置码 1010101010手机对LID、PID识别后,根据SYN码的准确位置得到同步信息,调谐自己的发射时钟控制信号(SYN最后一个码位向后19位的时间即为手机发射周期的起始时间),使得手机发射与基站接收同步,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,E.手机通过基站与被叫通话(复接方式3)同步建立以后,双方可以进行通话。每1ms内,可传送64位的语音编码数据(B数据,业务数据),2位控制数据(D数据,已知,用于检错与评估信道的通信质量),其余6bit的时间为保护时间。当通过D数据得到的误码率大
15、于某个门限时,将正在使用的频道转移到可用的空闲频道上去。,小灵通无绳电话系统,2.4,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,我国无绳电话系统(PAS)中国电信小灵通主要采用日本的PHS(Personal Handphone System)标准。(1)PHS的频率规划 日本PHS的可用频段范围为:1895.15MHZ1917.95MHZ;频道间隔为300Khz,共(1917.95-1895.15)/0.3+1=77个频道 根据我国信息产业部文件,我国小灵通批准使用的频率范围为1900.25Mhz 1919.75Mhz,共66个频道,频道编号分别为 18(1900.25MHZ)至 8
16、3(1919.75Mhz)其中第24号(1902.05Mhz)、30号(1903.85MHz)为专用通信控制频道,第26号(1902.65Mhz)、第28号(1903.25Mhz)为公众通信控制频道(用其中之一),第25、27、29号频道为控制频道的保护频道(避免对控制信道的干扰),其余频道为业务频道(共59个频点),66个频道,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(2)PHS系统的组成,PHS手机(PS,Personal Station)在室内可以通过电话主机(绑定)、室内基站或室外基站(CS,Cell Station)的穿透效应与PHS服务器连接,对于集团单位,可以通过室内
17、基站以及单位的小交换机PBX(Private Branch Exchange)与PHS服务器连接(室外不管,公网),湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(3)PHS的应用方式,A.住宅无绳电话方式 PHS手机用户在家里可以将手机与家用无绳电话主机绑定,通过手机与主机的无线连接以及主机与PSTN网以及PHS服务器的有线连接实现通信功能。在无室内基站以及室外基站不能覆盖时,可以转到这种方式进行通信。通过选择适当的专用模式,同一PS既可家庭使用,又可在企业专网与公网使用(通过按键“公众用”)B.无线小交换机方式(集团方式)在集团单位设置无线小交换机以及若干基站(室内),集团的PHS手
18、机用户通过电信公司将手机注册在小交换机上,使其成为该交换机的分机(可移动的固定电话),集团内部的通信只需经过该小交换机,节省通信费用,与集团外的通信通过该小交换机与PHS服务器的连接实现。无线小交换机具有位置登记、鉴权、小区切换等控制功能。用户退出集团,手机在公网重新注册登记则成为公网用户,无须更换手机。,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,C.公共移动通信方式 PHS手机用户通过室外或室内的基站例如:宾馆的每个楼道直接与PHS服务器的连接实现通信。D.PS与PS直接通信方式 在PHS中,某些频点被分配用于手机与手机之间的直接通信,两部置于“步话机模式”的PHS手机在一定范围内
19、(例如:同一栋楼或相互看得见的范围内)可以直接通信,无须经过基站以及PHS服务器转接;PHS为直接通信分配有专门的频率。E.无线本地环路(WLL)方式*在一些布线有困难的地域(例如:偏僻农村地区、海域中的一个小岛、荒漠中的一个基地),固定电话机、手机以及基站以无线的方式在本地组网,再以统一的出/入口与PSTN以及PHS服务器连接,为该地域的固定电话用户与移动用户提供通信服务。,湖南大学教学课件:移动通信 典型非蜂窝移动通信系统,(4)PHS的基站,发射功率 室内 基站:20mW;PS:10mW 由于发射功率小,体积可以做得很小;可以安装在墙面或天花板上。室外基站:500mW;覆盖区域:一般为5
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