一级建造师《通信与广电》课程辅导-精讲讲义(十二)

IL411040蜂窝移动通信系统

IL411041移动通信系统组网技术及发展

一、移动通信的主要特点

移动通信是指通信的双方至少有一方是处在移动状态下进行通信信号交换的。移动通信是有线通信网的延伸,它由无线和有线两部分组成 。无线部分提供用户终端的接入,有线部分完成网络功能,包括交换、 用户管理、漫游、鉴权等。所以移动通信是有线和无线相结合的通信方式。

1、无线电波传输复杂

移动通信必须利用无线电波进行传输,电波传播条件恶劣,移动台往来于建筑群和障碍物之间,其收到的信号是由多头不同路经的信号叠加而成的。

2、移动台在强干扰条件下工作

移动通信在复杂的干扰环境下进行的。要求移动台具有很强的抗干 扰的适应能力。移动台会受到互调干扰、邻道和同频干扰。其中同频干扰是移动通信所特有的。

3、容量有限,可以利用的频谱资源非常有限,而通信业务需求却与日惧增。必须做好规划,合理分配频率。

4、系统复杂;与固定网络比较,移动通信系统还具有网络搜索、位置登记、越区切换、自动漫游等功能,系统很复杂。

二、移动通信的发展应用

移动电话按不同的传输方式分为模拟和数字移动电话。目前,我国移动通信经历了第一代模拟移动通信(FDMA),第二代窄带数字移动通信 (TDMA)和第三代宽带数字移动通信(CDMA)三个阶段。

1、模拟移动通信系统。采用频分多址技术(FDMA),信号是模拟的,频谱利用率低,业务种类少,保密性能差,易被窃听和盗号。

2、第二代数字通信系统是蜂窝式移动通信系统。一种制式是TDMA, 即GSM。另一种基于CDMA技术,即美国IS—95系统(即原133手机)。第二代数字通信系统语音质量和保密性能得到了很大的提高。提高了频谱利用率。但系统带宽有限,限制了数据业务的发展,无法提供多媒体业务。

3、第三代数字通信系统是窄带数据多媒体通信系统,也称IMT-2000 系统。系统工作在2000MHz频段,最高业务速率2000kbps。第三代移动通信系统有三种制式。TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000。我国的TD-SCDMA标准主要侧重于无线接入网和终端部分,其核心网与CDMA基本一致。

4、第四代移动通信系统,以正交频分复用(ODFM)和多人多出( MIMO)为核心,大大增强了空中接口技术。主要特点是:在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率,提高了小区容 量,降低了网络延时。

LTE定义了时分双工(TD-LTE或LTE-TDD)和频分双工(LTE—FDD) 两种方式。

5、笫五代移动通信系统面向2020年及未来,与移动互联网和物联网互为驱动,将解决多样化应用场景下差异化性能带来的挑战。从移动互联网和物联网主要运用场景,业务需求及挑战出发,可归纳为连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低延时高可靠四个技术场景。

三、数字移动通信的组网技术

(一)小区制覆盖

早期采用大区覆盖方式,服务半径大到几十公里,用户少,容量有限。为了解决频率资源和大量用户间矛盾,就采用小区覆盖方式,服务区域呈线状的采用带状网,其他的服务区域采用六边形的蜂窝网。

1、带状网

主要用于覆盖公路、铁路、河流、海岸等。这种区域的无线小区横向排列覆盖整个服务区。这种带状服务区域一般宜采用定向天线,使每个无线小区呈椭圆形。为防止同频干扰,相邻小区不能使用同一频率, 可采用二频组,三频组或四频组频率配置。

2、蜂窝网

将覆盖的小区划分若干个小区,每个小区半径根据用户密度在1〜 10km左右,设置一个基站,为本小区用户服务。

(1)小区形状

在服务面积一定的情况下,正六边形形状最接近理想的圆形,用它覆盖整个服务区域所需基站最少、最经济。正六边形的网络形同蜂窝, 因此被形象的称为蜂窝网。

(2)区群的组成

相邻小区不能使用相同的信道。为保证同信道小区之间相隔足够距离,附近若干小区都不能使用相同的信道。这些小区用不同信道组成一 个区群,小区数量则称为区群小区数。

(3)同频小区的距离D:

小区辐射半径为r,区群小区数为N。则同频小区D:

D=\sqrt{3N}r

(4)中心激励与顶点激励

基站设置在小区中央,采用全向天线形成圆形覆盖区域,称为中心激励方式。基站设置在毎个小区六边形的三个顶点上,每个基站采用三 幅120度扇形辐射的定向天线,分别覆盖三个相邻小区的1/3区域,称为顶点激励方式。

(5)小区分裂

(二)当用户密度不均匀或用户密度变化时,设定小区面积和小区数量的方法,称为小区分裂。分裂后的小区分别设置基站,并相应降低天线高度和减少发射机功率。越区切换和位置更新

1、越区切换:指当前正在进行移动台与基站之间通信链路从当前基站 转移到另一个基站并且保持通信连续性的过程。越区切换必须是自动的 ,使人完全感觉不到的。切换时间要在1OOms以内。

(1)硬切换:指移动台在小区之间移动时,用户先与原基站断开通 信链路,再和新基站建立新的链路,是一个“先断后连"的过程。通信容易中断。硬切换多用于TDMA和FDMA系统。

(2)软切换:指移动台在小区之间移动时,用户与原基站保持通信 连路,只有当移动台在新基站建立稳定通信后,才断开与原基站联系, 是一个“先连接后断开"的过程。在软切换过程中,通信没有任何中 断,软切换是CDMA系统独有的切换方式,可大大提高切换的可靠性。

(3)接力切换

是基于智能天线的切换技术,在对移动台的距离和方位精准定位的基础上,判断移动台是否移动到可以进行切换的相邻基站区域,并通知该基站做好准备,从而快速切换。接力切换是介于硬切换与软切换间的一种切换方式。是TD-SCDMA的核心技术之一。

2、位置更新

当移动台由一个位置区域移动到另一个位置区域时,必须在新位置区登记,通知网络更改位置信息,这个过程称为位置更新。

(1)正常位置更新

当移动台来到新位置区域,发现小区广播LAI与自身不一致,从而 触发位置更新。系统若要对移动台寻呼,就要知道它当前位置,所以这 个过程是必须的。

(2)周期性位置更新

系统要求移动台周期性的上报自己的位置,逾期未报的,则认为已经关机或不在服务区,不在对它寻呼。这样可有效的处理移动台进入信号盲区或突然掉电的情况。

(3)用户开关机

用户开关机时,都会给系统发送相应的指令,告诉系统移动台是否 可以被寻呼以及当前位置信息。



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