【文章內(nèi)容簡介】 息留給同一尋呼組的51TDMA 復(fù)幀數(shù)） 、T3212（用做周期性位置更新的時間） 。小區(qū)選擇中包括：PWRC（功率控制指示） 、DTX（不連續(xù)發(fā)射指示） 、RADIOLINKTIMEOUT（無線鏈路超時值）小區(qū)選擇參數(shù)包括：小區(qū)重選滯后值、MSTXPWRMAXCCH （移動臺接入小區(qū)應(yīng)使用的最大 TX 功率電平） 、RXLEVACCESSMIN（允許接入系統(tǒng)的移動臺的最小接入電平） 。CBCH 信道描述中包括：信道類別和 TDMA 偏差（哪種專用信道的組合） 、TN（時隙號） 、TSC（訓(xùn)練序列碼） 、H（跳頻信道指示） 、11 / 70MAIO（移動配置指數(shù)偏移量） 、HSN（跳頻序列號） 、ARFCN（絕對頻點(diǎn)號） 。CBCH 移動配置中包括參與跳頻的頻道順序與小區(qū)信道描述的關(guān)系。 小區(qū)重選參數(shù)包括 CELLRESELIND（小區(qū)重選指示） 、CBQ（小區(qū)禁止限制） 、CRO（小區(qū)重選偏置量） 、TO（臨時偏置量） 、PT（懲罰時間）第三節(jié) 無線路徑的損耗和衰落一、無線路徑的損耗和衰落 當(dāng)移動臺和基站的距離逐漸增加時，所收到的信號會越來越弱，這就是發(fā)生了 路徑損耗。路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。下面讓我們具體研究一下?lián)p耗產(chǎn)生的各種原因。自由空間信號強(qiáng)度的傳播衰落 自由空間是指相對于介電參數(shù)和相對導(dǎo)磁率均為一的均勻介質(zhì)所存在的空間 它是一個理想的無限大的空間，是為了減化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象。在自由空間的傳播衰落我們不考慮其它衰落因素，僅考慮由能量的擴(kuò)散而引起的損耗。通過研究我們發(fā)現(xiàn)該衰落符合以下公式的規(guī)律：Pr=Pt(λ/4πd) 2 .G1G2其中，Pr 為接收機(jī)的接收功率，Pt 為發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率（單位為瓦或毫瓦） ，λ 為波長（即 c/f） ，d 為接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的距離，G 1 為發(fā)射機(jī)的天線增益，G 2 為接收機(jī)的天線增益。從公式中我們可以看出，如果將其它參數(shù)保持不變僅使工作頻率 f 或傳播距離 d 提高一倍，則其接收功率就為發(fā)射功率的四分之一，即自由空間的傳播損耗就增加了 6dB。然而在實(shí)際上電波還要受到諸如平地面的吸收、反射和曲率地面的繞射以及地面上覆蓋物等產(chǎn)生的傳輸損耗的影響。因而采取更為復(fù)雜的模型如愛立信的 Okomura 模型更接近實(shí)際，Okomura 模型如下：Lp(城區(qū))=+ b+()logda(hm)Lp(農(nóng)村)= Lp(市區(qū))2[log(f/28)] Lp(開闊地帶)= Lp(市區(qū))（logf） 2+其中，Lp 為無線衰耗， f 為載波頻率（適用于 GSM900M 頻段） ，h b基站天 線高度（30 – 200m） ，d 為基站與移動臺的距離（1 – 20km）,h m為移動臺的天線至地面的高度（110m）.Okomura 模型在大量實(shí)測場強(qiáng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，確認(rèn)了市區(qū)移動通信場強(qiáng)預(yù)測模型，它適用于市區(qū)和郊區(qū)的各種不同條件，是一個比較全面的模式，此模式被目前移動通信場強(qiáng)預(yù)測廣泛采用，必須指出在使用該模式時必須結(jié)合本地的地形地物特性做必要的修正。 對非理想地面的條件下的更好近似是平均信號強(qiáng)度與距離的四次方成反比。 對數(shù)正態(tài)衰落 常常在移動臺和基站之間有高大建筑物、樹林和高低起伏的地勢地貌，這些障礙物的阻擋造成電磁場的陰影，產(chǎn)生了陰影效應(yīng)，致使接收信號強(qiáng)度下降。經(jīng)過大量的野外測試表明，這種衰落服從對數(shù)正態(tài)衰落，它的接收信號的中值電場與基站和移動臺的距離的四次方成反比。由于這種場強(qiáng)的變化隨著地理位置改變而較慢的變化，故稱為慢衰落。又因?yàn)槠浣邮請鰪?qiáng)中值是受電磁場12 / 70陰影而變化的所以又稱為陰影衰落。其次，大氣折射條件的變化使多徑信號相對時延變化，造成同一地點(diǎn)場強(qiáng)中值隨時間的慢變化，但這種變化遠(yuǎn)小于地形因素的影響，這也是產(chǎn)生慢衰落的一種原因，因此由于季節(jié)不同、氣候不同等對無線信號的影響也就不同 多徑傳播引起的衰落 移動通信信道是一種多徑衰落信道,發(fā)射的信號在城市中常常會受到建筑物或地形的阻擋要經(jīng)過直射、反射、散射等多種傳播路徑才到達(dá)接收端，而且隨著移動臺的移動，各條傳播路徑上的信號幅度時延及相位隨時隨地發(fā)生的變化，所以接收到的信號是起伏不穩(wěn)定的這些多徑信號相互迭加產(chǎn)生的矢量和就會形成一個嚴(yán)重的衰落谷點(diǎn)，使矢量和非常接近為零。迭加后的信號幅度變化符合瑞利分布，因而又被稱為瑞利衰落。瑞利衰落隨時間而急劇變化，又常常圖示 瑞利衰落被稱為快衰落。根據(jù)理論推導(dǎo)，衰落最快時為每秒 2V/λ 次（V 為移動速度，λ 為信號波長）嚴(yán)重衰落時深度達(dá)（20~40）dB，這將嚴(yán)重的影響信號傳播質(zhì)量，從這里可以看出在經(jīng)歷衰落谷點(diǎn)的時間取決于移動臺的運(yùn)動速度及發(fā)射的工作頻率，作為一種近似，兩谷點(diǎn)之間的的距離可以認(rèn)為是半個波長，對于900MHz 頻帶，它約為 17cm。根據(jù)該公式還可以看出當(dāng)采用 1800MHz 時兩衰落谷點(diǎn)的時間是 900 MHz 的一半。瑞利衰落在開闊地帶的對通信影響要小一些。多普勒頻移快速運(yùn)動的移動臺還會發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象，這是因?yàn)樵谝苿优_高速運(yùn)動時接收和發(fā)送信號將導(dǎo)致信號頻率將發(fā)生偏移而引起的干擾。多普勒頻移符合下面的公式： fI=f0fDcosθ I= f0（v/λ）cosθ IfI為合成后的頻率，f 0為工作頻率，f D為最大多普勒頻移，θ I為多徑信號合成的傳播方向與移動臺行進(jìn)方向的夾角，v 為移動臺的運(yùn)動速度，λ 為波長，當(dāng)移動臺快速遠(yuǎn)離基站時為 fI=f0fD，當(dāng)移動臺快速靠近基站時為fI=f0+fD。當(dāng)運(yùn)動速度過高時，多普勒頻移的影響必須考慮，而且工作頻率越高，頻移越大。13 / 70二、分集接收 多徑衰落和陰影衰落產(chǎn)生的原因是不同的，隨著移動臺的移動，瑞利衰落隨著信號的瞬時值快速變動，而對數(shù)正態(tài)衰落隨著信號平均值變動，這兩者是構(gòu)成移動通信接收信號不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號被大大惡化，雖然通過增加發(fā)信功率、天線尺寸和高度等方法能取得改善，但采用這些方法在移動通信中比較昂貴，有時也顯得不切實(shí)際，而采用分集方法即在若干支路上接收相互間相關(guān)性很小的載有同一消息的信號，然后通過合并技術(shù)再將各個支路的信號合并輸出，那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率。 由于衰落具有頻率、時間和空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括空間分集、時間分集、頻率分集和極化分集四種。1. 空間分集：若在空間設(shè)立兩副接收天線，獨(dú)立接收同一信號，由于其傳播環(huán)境及衰落各不相同，具有不相干或相干性很小的特點(diǎn)，采用分集合并技術(shù)并使輸出較強(qiáng)的有用信號，降低了傳播因素的影響。在移動通信中，空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收場強(qiáng)的相關(guān)性就越小。天線間隔可以是垂直間隔也可以是水平間隔。但是，垂直間隔的分集性能太差，不主張用這種方式。為獲得相同的相關(guān)系數(shù)，基站兩分集天線之間的垂直距離應(yīng)大于水平距離。這種方式在移動通信中是最有效的，也是應(yīng)用最普遍的一種分集方式。2. 時間分集：可采用通過一定的時延來發(fā)送同一消息，或在系統(tǒng)所能承受的時延范圍以內(nèi)在不同時間內(nèi)的各發(fā)送消息的一部分。在 GSM 中采用的是后面會講到的交織技術(shù)來實(shí)現(xiàn)時間分集的。3. 頻率分集：這種分集技術(shù)在 GSM 中是通過調(diào)頻來實(shí)現(xiàn)的，4. 極化分集：它是通過采用垂直電子天線、垂直磁性天線和環(huán)狀天線來實(shí)現(xiàn)14 / 70的 第四節(jié) 移動臺和基站的時間調(diào)整移動臺收發(fā)信號要求有 3 個時隙的間隔,由于移動臺是利用同一個頻率合成器來進(jìn)行發(fā)。從基站的角度上來看，上行鏈路的編排方式可由下行鏈路的編排方式延遲 3 個突發(fā)脈沖獲得。這 3 個突發(fā)脈沖的延時對于整個 GSM 網(wǎng)絡(luò)是個常數(shù)。典型的移動臺在一個時隙間接收，在頻率上平移 45MHz，經(jīng)過一段時間（ 3 個突發(fā)脈沖減去傳播的校正時間后發(fā)送，然后可能再次平移監(jiān)視其它信道，并使接收頻率移動到能重新開始整個周期。在通信過程中，如移動臺在呼叫期間向遠(yuǎn)離基站的方向上移動，因而從基站發(fā)出的消息將越來越遲的到達(dá)移動臺。與此同時，采取措施，該時延長至當(dāng)基站收到該進(jìn)動臺在本時隙上發(fā)送的消息會與基站在其下一個時隙收到的另一個呼叫信息重疊起來，而引起干擾。因此，在呼叫進(jìn)行期間由移動臺向發(fā)送的基站 SACCH 上的測量報(bào)告的報(bào)頭上攜帶著由移動臺測量的時延值，而基站必須監(jiān)視呼叫到達(dá)的時間，并 BTS 在下行的 SACCH 的系統(tǒng)報(bào)告上每次兩秒的頻次向移動臺發(fā)出指令，隨著移動臺離開基站的距離，逐步指示移動臺提前發(fā)送的時間，這就是時間的調(diào)整。在GSM 中被稱為時間提前量 TA。時間提前量值可以由 0 至 233us，該值會影響到小區(qū)的無線覆蓋，在給定光速下，GSM 小區(qū)的無線覆蓋半徑最大可達(dá)到 35km，這個限制值是由于 GSM 定時提前的編碼是在 0~63 之間?；咀畲蟾采w半徑算法如下：633108m/s247。2=35km其中，:每個比特的時長；63：時間調(diào)整的最大比特?cái)?shù)；310 8m/s:光速。但在某些情況下，客觀需要基站能覆蓋更遠(yuǎn)的地方，比如在沿海地區(qū)，如需用來覆蓋較大范圍的一些海域或島嶼。這種覆蓋在 GSM 中是能實(shí)現(xiàn)的，代價(jià)是須減少每載頻所容納的信道數(shù)，辦法是僅使用 TN 為偶數(shù)的信道（因?yàn)?TN0 必須用做 BCCH），空出奇數(shù)的 TN，來獲得較大的保持時間。這在北電中被稱為擴(kuò)展小區(qū)技術(shù),樣定時提前的編碼將會增大一個突發(fā)脈沖的時長。即基站的最大覆蓋半徑為：(63+)3108m/s247。2=120kmTS0 TS1 TS2 TS3圖示：擴(kuò)展小區(qū)的 TDMA 幀 第五節(jié) 跳頻技術(shù)跳頻可分為快速跳頻和慢速跳頻,在 GSM 中采用的是慢速跳頻,其特點(diǎn)是按照固定的間隔改變一個信道使用的頻率.根據(jù) GSM 的建議，基站無線信道的跳頻是以每一個物理信道為基礎(chǔ)的，因此對于移動臺來說，只需要在每個幀的相應(yīng)時隙跳變一次，其跳頻速率為 217 跳/秒，它在一個時隙內(nèi)用固定的頻率發(fā)送和接收，然后在該時隙后需跳到下一個 TDMA 幀，由于監(jiān)視其它基站需要時間，故允許跳頻的時間約為 1ms，收發(fā)頻率為雙工頻率。但對基站系統(tǒng)來說，每個基站中的 TRX（收發(fā)信機(jī)）要同時于多個移動臺通信，因此，對于每個 TRX 來說，能根據(jù)通信使用的物理信道，在其每個時隙上按照不同的跳頻方案來進(jìn)行跳變。15 / 70一、跳頻的種類及各自實(shí)現(xiàn)的方法 GSM 中的跳頻可分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種。在北電系統(tǒng)中采用的是射頻跳頻?；鶐l是通過腔體合成器來實(shí)現(xiàn)的，而射頻跳頻是通過混合合成器來實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)采用基帶跳頻時，它的原理是在真單元和載頻單元之間加入了一個以時隙為基礎(chǔ)的交換單元，通過把某個時隙的信號切換到相應(yīng)地?zé)o線頻率上來實(shí)現(xiàn)跳頻，這種做法的特點(diǎn)是比較簡單，而且費(fèi)用也底。但由于采用的腔體合成器它要求其每個發(fā)信機(jī)的頻率都是固定發(fā)射的，當(dāng)發(fā)信機(jī)要改動其頻率時，只能人工調(diào)諧到新的頻率上，其話音信號隨著時間的變化使用不同頻率發(fā)射機(jī)發(fā)射，收發(fā)信機(jī)在跳頻總線上不停的掃描觀察，當(dāng)總線發(fā)現(xiàn)有要求使用某一頻率時，總線就自動指向擁有該頻率的發(fā)信機(jī)上來發(fā)送信號。采用基帶跳頻的小區(qū)的載頻數(shù)與該小區(qū)使用的頻點(diǎn)數(shù)是一樣的。當(dāng)采用射頻跳頻時，它是在通過對其每個 TRX 的頻率合成器進(jìn)行控制，使其在每個時隙的基礎(chǔ)上按照不同的方案進(jìn)行跳頻。它采用的混合合成器對頻帶的要求十分寬松，每個發(fā)信機(jī)都可使用一組相同的頻率，采用不同的 MAIO 加以區(qū)分。但它必須有一個固定發(fā)射攜帶有 BCCH 的頻率的發(fā)信機(jī)，其他的發(fā)信機(jī)可隨著跳頻序列的序列值的改變而改變。兩者的區(qū)別是：基帶跳頻采用的腔體合成器最多可配置 8 個發(fā)信機(jī)，而且衰耗小，此時衰耗僅為。而射頻跳頻采用的混合合成器的容量較小,最多可配置 4 個發(fā)信機(jī),而且衰耗大,當(dāng)為H2D 時,衰耗為 當(dāng)為 H4D 時,衰耗為 ,當(dāng)基站配置較大時,采用混合合成器的基站的覆蓋要小.腔體合成器對頻段的要求不如混合合成器靈活,混合合成器所帶的發(fā)信機(jī)可以使用一組頻率,頻點(diǎn)的間隔要求為 200 K。腔體合成器的發(fā)信機(jī)僅能使用固定的頻率發(fā)射,而且所用頻點(diǎn)的間隔要求大于 600K.基帶跳頻的每個發(fā)信機(jī) TX 只能對應(yīng)一個頻點(diǎn)，而射頻跳頻的每個發(fā)信機(jī) TX 能夠發(fā)送所有參與跳頻的頻點(diǎn)。當(dāng)使用基帶跳頻時攜帶 BCCH 頻點(diǎn)的 TX 若出現(xiàn)故障，則易導(dǎo)致整個小區(qū)的癱瘓，而在射頻跳頻時則不會出現(xiàn)這類情況，因?yàn)槊總€ TX 都能發(fā)送 BCCH頻點(diǎn)，攜帶 BCCH 信道的載頻優(yōu)先級最高，當(dāng)該載頻出現(xiàn)問題時，攜帶 BCCH 信道的TDMA 幀，能夠自動通過另一個載頻發(fā)射出去。二、跳頻的優(yōu)點(diǎn) GSM 采用跳頻有兩個原因,是因?yàn)樗善鸬筋l率分集和干擾源分集的作用。 跳頻可起到頻率分集的作用。跳頻是要保證同一個信息按幾個頻率發(fā)送，從而可提高了傳輸特性。不同頻率的信號所收到的衰落不同，而且隨著頻率差別增大時，衰落更加獨(dú)立。對于相距足夠遠(yuǎn)的頻率，它們可看做是完全獨(dú)立的，通過跳頻，包括信息一部分的所有突發(fā)脈沖不會被瑞利衰落以同一方式破壞。當(dāng)移動臺以高速移動時，在同一信道上接收兩個相鄰?fù)话l(fā)脈沖期間（相隔 8 個時隙，即 ）,移動臺位置的差別對于驅(qū)除信號瑞利變化的相關(guān)性以足夠了,在這種情況下,跳,因?yàn)槭殖謾C(jī)的用戶通常運(yùn)動速度較慢,或處于靜止?fàn)顟B(tài),在此時跳頻優(yōu)越性就顯示出來了,它所能提供的增益大概是在