【正文】 1. 移動通信基本概念 2. 移動通信電波傳播特性 3. 移動通信抗干擾、抗衰落技術(shù) 28 29 29 ? 蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ? 蜂窩系統(tǒng)（?小區(qū)制?系統(tǒng)）：將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)的半徑可視用戶的分布密度在 110km左右 ,在每個小區(qū)設(shè)立一個基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)； ? 特點：用戶容量大，服務(wù)性能較好，頻譜利用率較高，用戶終端小巧且電池使用時間長，輻射小等； ? 問題：系統(tǒng)復(fù)雜，越區(qū)切換，漫游，位臵登記；更新和管理以及系統(tǒng)鑒權(quán)等。 ? 蜂窩分類 ? 宏蜂窩 (Macrocell) 220km ? 微蜂窩 (Microcell) － 2 km ? 微微蜂窩 (Picocell) 400m ? 分層蜂窩 (由多種蜂窩組成 ) 移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 30 30 ? 蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ? 引入“頻率復(fù)用”的概念。 移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 31 31 ? 話務(wù)理論 ? 話務(wù)量 E ? 度量通信系統(tǒng)通話業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標(biāo) ? 單位時間（ 1小時）內(nèi)呼叫次數(shù)與每次呼叫的平均占用信道時間之積 ，即 E =C t ? 單位：愛爾蘭（ Erl） ? 1Erl表示一個小時內(nèi)不斷占用一個信道的話務(wù)量 ? 完成話務(wù)量 Ec： 呼叫成功接通的話務(wù)量 ? 損失話務(wù)量 El 32 32 ? 話務(wù)理論 ? 呼損率 L ? 呼損：由于用戶數(shù)大于信道數(shù)，當(dāng)多個用戶同時要求服務(wù)而信道數(shù)不夠時，有部分用戶因無空閑信道而不能通話，即為呼叫失敗 ? 呼損率：通信系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率 ? 呼損率的物理意義：損失話務(wù)量與呼叫話務(wù)量之比的百分?jǐn)?shù)（也可用呼叫次數(shù)表示） ? L =（ El/E） 100% =（ Cl/C） 100% ? 呼損率越小，成功呼叫的概率越大，用戶就越滿意。因此呼損率也稱為系統(tǒng)的服務(wù)等級。 ? 呼損率與話務(wù)量是一對矛盾，服務(wù)等級與信道利用率也是矛盾的，必須選擇一個合適的值 ? 利用愛爾蘭公式計算出的呼損率列表為愛爾蘭呼損表，反映話務(wù)量、呼損率和共用信道數(shù)間的關(guān)系 ? 工程上，常用查表的方式計算話務(wù)量 33 33 ? 話務(wù)理論 ? 忙時集中率 K ? 忙時、非忙時 ? 考慮用戶數(shù)與信道數(shù)時應(yīng)采用忙時話務(wù)量 ? 忙時話務(wù)量：最繁忙的一小時的話務(wù)量 ? 忙時集中率：忙時話務(wù)量與全日（ 24小時）話務(wù)量的比值 ? K=忙時話務(wù)量 /全日話務(wù)量 34 34 ? 話務(wù)理論 ? 每用戶忙時話務(wù)量 E用戶 ? E用戶 =CTK/3600 （ Erl/用戶） ? C為每天平均呼叫次數(shù)； T為每次呼叫平均占用時間 (s)； K為繁忙小時集中率 ? E用戶是一個統(tǒng)計平均值 ? 對專用移動通信系統(tǒng)，用戶忙時的話務(wù)量可按 計算； ? 對于公用移動通信系統(tǒng)，用戶忙時的話務(wù)量按 來計算 。 35 35 ? 話務(wù)理論 ? 每信道容納的用戶數(shù) M ? Ec=(E/n)/ E用戶 ? E/n為每信道平均話務(wù)量， E可由愛爾蘭呼損表查得。 ? 每個信道所容納的用戶數(shù)與在一定呼損條件下系統(tǒng)所能負載的話務(wù)量成正比，與每用戶忙時話務(wù)量成反比。 36 36 ? 移動通信雙工方式 ? 根據(jù)信息的傳送方向，通信可以分為單工、半雙工和全雙工三種方式 ? 信息只能單向傳送為單工； ? 信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送稱為半雙工； ? 信息能夠同時雙向傳送則稱為全雙工。 ? 雙工又可分為：時分雙工（ TDD），頻分雙工（ FDD）； ? 時分雙工（ TDD）：上下行通信采用同一個頻段，但以不同的時隙進行收發(fā)； ? 頻分雙工（ FDD）：用頻段的不同來區(qū)分上下行。 移動通信雙工方式 37 37 移動通信雙工方式 38 38 ? TDD技術(shù)具有以下優(yōu)勢： ? （ 1）頻譜效率高，配置靈活。由于 TDD方式采用非對稱頻譜，不需要成對的頻率，能有效利用各種頻率資源，滿足 LTE系統(tǒng)多種帶寬靈活部署的需求。 ? （ 2）靈活地設(shè)置上下行轉(zhuǎn)換時刻，實現(xiàn)不對稱的上下行業(yè)務(wù)帶寬。 TDD系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型業(yè)務(wù)的特點，調(diào)整上下行時隙比例，更加靈活地配置信道資源，特別適用于非對稱的 IP型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但是，這種轉(zhuǎn)換時刻的設(shè)置必須與相鄰基站協(xié)同進行。 ? （ 3）利用信道對稱性特點，提升系統(tǒng)性能。在 TDD系統(tǒng)中，上下行工作于同一頻率，電波傳播的對稱特性有利于更好地實現(xiàn)信道估計、信道測量和多天線技術(shù)，達到提高系統(tǒng)性能的目的。 ? （ 4）設(shè)備成本相對較低。由于 TDD模式移動通信系統(tǒng)的頻譜利用率高，同樣帶寬可提供更多的移動用戶和更大的容量，降低了移動通信系統(tǒng)運營商提供同樣業(yè)務(wù)對基站的投資；另外， TDD模式的移動通信系統(tǒng)具有上下行信道的互惠性，基站的接收和發(fā)送可以共用一些電子設(shè)備，從而降低了基站的制造成本。因此，相比與 FDD模式的基站， TDD模式的基站設(shè)備具有成本優(yōu)勢。 移動通信雙工方式 39 39 ? 除了這些獨特的優(yōu)勢， TDD也存在一些明顯的不足。表現(xiàn)在以下幾個方面： ? （ 1）終端移動速度受限。在高速移動時，多普勒效應(yīng)會導(dǎo)致時間選擇性衰落，速度越快，衰落深度越深，因此必須要求移動速度不能太高。以3G系統(tǒng)為例，在目前芯片處理速度和算法的基礎(chǔ)上，使用 TDD的 TDSCDMA系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)率為 144kbps時，終端的最大移動速度可達 250km/h，與FDD系統(tǒng)相比，還有一定的差距。一般 TDD終端的移動速度只能達到 FDD終端的一半甚至更低。 ? （ 2）干擾問題更加復(fù)雜。由于 TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無法進行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間均存在干擾，干擾控制難度更大。 ? （ 3）同步要求高。由于上下行信道占用同一頻段的不同時隙，為了保證上下行幀的準(zhǔn)確接收，系統(tǒng)對終端和基站的同步要求更高。 ? 未來移動通信系統(tǒng)對帶寬的要求越來越高，頻譜資源的緊缺會使TDD系統(tǒng)的重要性日益凸顯， TDD雙工方式將得到更為廣泛的應(yīng)用，可能發(fā)展為主流的雙工方式。 移動通信雙工方式 40 40 移動通信多址技術(shù) ? 多址技術(shù)是指能夠使多用戶共用公共通信信道的一種技術(shù)，也就是多用戶區(qū)分技術(shù)。 頻分多址 (FDMA)按頻道劃分用戶，頻帶獨享，時間共享； ? 時分多址 (TDMA)按時隙劃分用戶，時隙獨享，頻率共享； ? 碼分多址 (CDMA)按碼道劃分用戶，時隙 /頻率共享； ? 空分多址 (SDMA)按空間角度劃分用戶，頻率 /時隙 /碼道共享。 ? 正交頻分多址 (OFDMA) 移動通信多址技術(shù) 41 41 ? 頻分多址技術(shù) ? 用戶識別：頻點 ? 特點： ? 簡單，適用于模擬和數(shù)字信號； ? 以頻點區(qū)分用戶地址，一個頻點傳輸一路模擬 /數(shù)字話路； ? 對功控的要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和載波設(shè)臵； 移動通信多址技術(shù) 42 42 ? 頻分多址技術(shù) 移動通信多址技術(shù) 43 43 ? 時分多址技術(shù) ? 用戶識別：時隙 ? 特點： ? 以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，同一小區(qū)內(nèi)以時隙區(qū)分用戶； ? 每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，軟件對時隙動態(tài)配臵； ? 系統(tǒng)要求嚴(yán)格的系統(tǒng)定時同步； ? 是時隙受限和干擾受限系統(tǒng)； ? TDD模式下，上下行信道信息 可以共享。 移動通信多址技術(shù) 44 44 ? 時分多址技術(shù) 移動通信多址技術(shù) 45 45 ? 碼分多址技術(shù) ? 用戶識別：碼道 ? 特點： ? 每個碼傳輸一路數(shù)字信號； ? 用戶共享時間和頻率； ? 是干擾受限系統(tǒng)； ? 需要嚴(yán)格的功率控制； ? 需要定時同步； ? 軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大； ? 抗衰落、抗多徑能力強。 移動通信多址技術(shù) 46 46 ? 碼分多址技術(shù) 移動通信多址技術(shù) 47 47 ? 空分多址技術(shù) ? 用戶識別：空間角度 ? 特點： ? 采用智能天線波束賦形技術(shù)； ? 通過空間角度不同區(qū)分不同的用戶數(shù)據(jù)； ? 用戶共享時間、頻率和碼道資源； ? 抗衰落、抗多徑能力強。 移動通信多址技術(shù) 48 48 ? 空分多址技術(shù) 移動通信多址技術(shù) 49 49 移動通信多址技術(shù) 正交頻分多址 將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進行傳輸 50 50 ? 移動通信無線傳輸技術(shù) 移動通信無線傳輸技術(shù) 51 ? 信源（語音）編碼技術(shù) ? 語音編碼技術(shù)是數(shù)字移動通信的基礎(chǔ)，是第一代與第二代移動通信的主要區(qū)別。 ? 語音編碼的作用： ? 提高通話質(zhì)量（數(shù)字化＋信道編碼糾錯） ? 提高頻譜利用率（低碼率編碼） ? 提高系統(tǒng)容量（低碼率，語音激活技術(shù)） ? 移動通信對語音編碼的要求： ? 編碼速率低，話音質(zhì)量好 ? 抗噪聲干擾和抗誤碼的能力強 ? 編譯碼延時小 ? 編譯碼器復(fù)雜度低，便于大規(guī)模集成 ? 功耗小，以便應(yīng)用于手持機 51 移動通信無線傳輸技術(shù) 52 在數(shù)字通信系統(tǒng)中， 信源和信宿 都是模擬信號（模擬信息），而信道傳輸?shù)膮s是數(shù)字信號?？梢娫跀?shù)字通信系統(tǒng)中的發(fā)信端必須要有一個將模擬信號變成數(shù)字信號的過程，同時在收信端也要有一個把數(shù)字信號還原成模擬信號的過程。 52 移動通信無線傳輸技術(shù) 模擬信號源 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù) /模轉(zhuǎn)換 模擬信號 數(shù)字信號 數(shù)字信號 模擬信號 53 通常我們用模擬信號（ Analogsignal）和數(shù)字信號（ Digitalsignal）的英文頭一個字母把模擬信號變成數(shù)字信號的過程簡稱為 A/D轉(zhuǎn)換 ，把數(shù)字信號變成模擬信號的過程簡稱為 D/A轉(zhuǎn)換 。 模擬數(shù)據(jù)： 是在某個區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)： 是離散的值 53 移動通信無線傳輸技術(shù) Ｔ 幅度 （ a）模擬信號 Ｔ 幅度 （ b）數(shù)字信號 １ ０ １ １ ０ １ 模擬信號和數(shù)字信號的表示 54 ? 信息是人對現(xiàn)實世界事物存在方式或運動狀態(tài)的某種認(rèn)識。 ? 數(shù)據(jù)是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式 。 ? 信號是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn) 54 移動通信無線傳輸技術(shù) 55 要利用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號，一般需要 三個步驟： （ 1）把模擬信號數(shù)字化，即模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D）； （ 2）進行數(shù)字方式傳輸； （ 3）把數(shù)字信號還原為