【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 臺(tái)的距離（1 – 20km）,hm為移動(dòng)臺(tái)的天線至地面的高度（110m）.Okomura模型在大量實(shí)測(cè)場(chǎng)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(dòng)通信場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)模型，它適用于市區(qū)和郊區(qū)的各種不同條件，是一個(gè)比較全面的模式，此模式被目前移動(dòng)通信場(chǎng)強(qiáng)預(yù)測(cè)廣泛采用，必須指出在使用該模式時(shí)必須結(jié)合本地的地形地物特性做必要的修正。 對(duì)非理想地面的條件下的更好近似是平均信號(hào)強(qiáng)度與距離的四次方成反比。 對(duì)數(shù)正態(tài)衰落 常常在移動(dòng)臺(tái)和基站之間有高大建筑物、樹林和高低起伏的地勢(shì)地貌，這些障礙物的阻擋造成電磁場(chǎng)的陰影，產(chǎn)生了陰影效應(yīng)，致使接收信號(hào)強(qiáng)度下降。經(jīng)過大量的野外測(cè)試表明，這種衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)衰落，它的接收信號(hào)的中值電場(chǎng)與基站和移動(dòng)臺(tái)的距離的四次方成反比。由于這種場(chǎng)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(qǐng)鰪?qiáng)中值是受電磁場(chǎng)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(hào)相對(duì)時(shí)延變化，造成同一地點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)中值隨時(shí)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(duì)無線信號(hào)的影響也就不同 多徑傳播引起的衰落 移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道,發(fā)射的信號(hào)在城市中常常會(huì)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(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，各條傳播路徑上的信號(hào)幅度時(shí)延及相位隨時(shí)隨地發(fā)生的變化，所以接收到的信號(hào)是起伏不穩(wěn)定的這些多徑信號(hào)相互迭加產(chǎn)生的矢量和就會(huì)形成一個(gè)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(hào)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(shí)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(shí)為每秒2V/λ次（V為移動(dòng)速度，λ為信號(hào)波長(zhǎng)）嚴(yán)重衰落時(shí)深度達(dá)（20~40）dB，這將嚴(yán)重的影響信號(hào)傳播質(zhì)量，從這里可以看出在經(jīng)歷衰落谷點(diǎn)的時(shí)間取決于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)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(gè)波長(zhǎng)，對(duì)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(shí)兩衰落谷點(diǎn)的時(shí)間是900 MHz的一半。瑞利衰落在開闊地帶的對(duì)通信影響要小一些。多普勒頻移快速運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)還會(huì)發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象，這是因?yàn)樵谝苿?dòng)臺(tái)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)接收和發(fā)送信號(hào)將導(dǎo)致信號(hào)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=f0fDcosθI= f0（v/λ）cosθIfI為合成后的頻率，f0為工作頻率，fD為最大多普勒頻移，θI為多徑信號(hào)合成的傳播方向與移動(dòng)臺(tái)行進(jìn)方向的夾角，v為移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，λ為波長(zhǎng)，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)快速遠(yuǎn)離基站時(shí)為fI=f0fD，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)快速靠近基站時(shí)為fI=f0+fD。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度過高時(shí)，多普勒頻移的影響必須考慮，而且工作頻率越高，頻移越大。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(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，瑞利衰落隨著信號(hào)的瞬時(shí)值快速變動(dòng)，而對(duì)數(shù)正態(tài)衰落隨著信號(hào)平均值變動(dòng)，這兩者是構(gòu)成移動(dòng)通信接收信號(hào)不穩(wěn)定的主要因素，使接收信號(hào)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(dòng)通信中比較昂貴，有時(shí)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(hào)，然后通過合并技術(shù)再將各個(gè)支路的信號(hào)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(shí)間和空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括空間分集、時(shí)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(hào)，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(hào)，降低了傳播因素的影響。在移動(dòng)通信中，空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收?qǐng)鰪?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(dòng)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(shí)間分集：可采用通過一定的時(shí)延來發(fā)送同一消息，或在系統(tǒng)所能承受的時(shí)延范圍以內(nèi)在不同時(shí)間內(nèi)的各發(fā)送消息的一部分。在GSM中采用的是后面會(huì)講到的交織技術(shù)來實(shí)現(xiàn)時(shí)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)82 / 82的 第四節(jié) 移動(dòng)臺(tái)和基站的時(shí)間調(diào)整移動(dòng)臺(tái)收發(fā)信號(hào)要求有3個(gè)時(shí)隙的間隔,。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(gè)突發(fā)脈沖獲得。這3個(gè)突發(fā)脈沖的延時(shí)對(duì)于整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)是個(gè)常數(shù)。典型的移動(dòng)臺(tái)在一個(gè)時(shí)隙間接收，在頻率上平移45MHz，經(jīng)過一段時(shí)間（3個(gè)突發(fā)脈沖減去傳播的校正時(shí)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(dòng)到能重新開始整個(gè)周期。在通信過程中，如移動(dòng)臺(tái)在呼叫期間向遠(yuǎn)離基站的方向上移動(dòng)，因而從基站發(fā)出的消息將越來越遲的到達(dá)移動(dòng)臺(tái)。與此同時(shí)，該時(shí)延長(zhǎng)至當(dāng)基站收到該進(jìn)動(dòng)臺(tái)在本時(shí)隙上發(fā)送的消息會(huì)與基站在其下一個(gè)時(shí)隙收到的另一個(gè)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(dòng)臺(tái)向發(fā)送的基站SACCH上的測(cè)量報(bào)告的報(bào)頭上攜帶著由移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的時(shí)延值，而基站必須監(jiān)視呼叫到達(dá)的時(shí)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(dòng)臺(tái)發(fā)出指令，隨著移動(dòng)臺(tái)離開基站的距離，逐步指示移動(dòng)臺(tái)提前發(fā)送的時(shí)間，這就是時(shí)間的調(diào)整。在GSM中被稱為時(shí)間提前量TA。時(shí)間提前量值可以由0至233us，該值會(huì)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(gè)限制值是由于GSM定時(shí)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(gè)比特的時(shí)長(zhǎng)；63：時(shí)間調(diào)整的最大比特?cái)?shù)；3108m/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)門N0必須用做BCCH），空出奇數(shù)的TN，來獲得較大的保持時(shí)間。這在北電中被稱為擴(kuò)展小區(qū)技術(shù),。即基站的最大覆蓋半徑為：(63+)3108m/s247。2=120kmTS0TS1TS2TS3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(gè)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(gè)物理信道為基礎(chǔ)的，因此對(duì)于移動(dòng)臺(tái)來說，只需要在每個(gè)幀的相應(yīng)時(shí)隙跳變一次，其跳頻速率為217跳/秒，它在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)用固定的頻率發(fā)送和接收，然后在該時(shí)隙后需跳到下一個(gè)TDMA幀，由于監(jiān)視其它基站需要時(shí)間，故允許跳頻的時(shí)間約為1ms，收發(fā)頻率為雙工頻率。但對(duì)基站系統(tǒng)來說，每個(gè)基站中的TRX（收發(fā)信機(jī)）要同時(shí)于多個(gè)移動(dòng)臺(tái)通信，因此，對(duì)于每個(gè)TRX來說，能根據(jù)通信使用的物理信道，在其每個(gè)時(shí)隙上按照不同的跳頻方案來進(jìn)行跳變。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(shí)，它的原理是在真單元和載頻單元之間加入了一個(gè)以時(shí)隙為基礎(chǔ)的交換單元，通過把某個(gè)時(shí)隙的信號(hào)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(jiǎn)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(gè)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(dòng)其頻率時(shí)，只能人工調(diào)諧到新的頻率上，其話音信號(hào)隨著時(shí)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(shí)，總線就自動(dòng)指向擁有該頻率的發(fā)信機(jī)上來發(fā)送信號(hào)。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(shí)，它是在通過對(duì)其每個(gè)TRX的頻率合成器進(jìn)行控制，使其在每個(gè)時(shí)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(duì)頻帶的要求十分寬松，每個(gè)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(gè)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(gè)發(fā)信機(jī)，而且衰耗小。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(gè)發(fā)信機(jī),而且衰耗大,當(dāng)為H2D時(shí),當(dāng)基站配置較大時(shí),采用混合合成器的基站的覆蓋要小.腔體合成器對(duì)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(gè)發(fā)信機(jī)TX只能對(duì)應(yīng)一個(gè)頻點(diǎn)，而射頻跳頻的每個(gè)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(shí)攜帶BCCH頻點(diǎn)的TX若出現(xiàn)故障，則易導(dǎo)致整個(gè)小區(qū)的癱瘓，而在射頻跳頻時(shí)則不會(huì)出現(xiàn)這類情況，因?yàn)槊總€(gè)TX都能發(fā)送BCCH頻點(diǎn)，攜帶BCCH信道的載頻優(yōu)先級(jí)最高，當(dāng)該載頻出現(xiàn)問題時(shí)，攜帶BCCH信道的TDMA幀，能夠自動(dòng)通過另一個(gè)載頻發(fā)射出去。二、跳頻的優(yōu)點(diǎn) GSM采用跳頻有兩個(gè)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(gè)信息按幾個(gè)頻率發(fā)送，從而可提高了傳輸特性。不同頻率的信號(hào)所收到的衰落不同，而且隨著頻率差別增大時(shí)，衰落更加獨(dú)立。對(duì)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(huì)被瑞利衰落以同一方式破壞。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)以高速移動(dòng)時(shí)，在同一信道上接收兩個(gè)相鄰?fù)话l(fā)脈沖期間（相隔8個(gè)時(shí)隙，）,移動(dòng)臺(tái)位置的差別對(duì)于驅(qū)除信號(hào)瑞利變化的相關(guān)性以足夠了,在這種情況下,因?yàn)槭殖謾C(jī)的用戶通常運(yùn)動(dòng)速度較慢,或處于靜止?fàn)顟B(tài),在此時(shí)跳頻優(yōu)越性就顯示出來了,. 跳頻可起到干擾源分集作用 在業(yè)務(wù)量密集的地方，網(wǎng)絡(luò)的容量將受到由于頻率復(fù)用產(chǎn)生的干擾限制。相對(duì)干擾比C/I值（載波電平/干擾電平）可能在呼叫之間變化很大。載波電平隨著移動(dòng)臺(tái)相對(duì)于基站的位置及移動(dòng)臺(tái)與基站之間障礙的數(shù)量而變化，干擾電平的變化依賴于此頻率是否被附近蜂房的另一呼叫使用，它還隨著干擾源距離、電平的變化而變化。由于系統(tǒng)的目標(biāo)是盡可能滿足更多用戶的需求，當(dāng)不選用跳頻時(shí)，如一頻點(diǎn)出現(xiàn)干擾時(shí)，當(dāng)用戶占用該頻點(diǎn)時(shí)就會(huì)造成通話質(zhì)量使用戶難以忍受，而當(dāng)使用跳頻時(shí)，該干擾情況就會(huì)被該小區(qū)的許多呼叫所共享，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能將得到提高。經(jīng)分析使用跳頻的網(wǎng)絡(luò)可比不采用跳頻的網(wǎng)絡(luò)高出3dB的增益。三、跳頻序列 在小區(qū)參數(shù)的定義中定義了兩個(gè)頻率組，一個(gè)稱為小區(qū)分配表（CELL ALLOCATION）用來定義該小區(qū)所用到的所有頻點(diǎn)，另一個(gè)被稱為移動(dòng)分配表（MOBILE ALLOCATION）用來定義參與跳頻的所有頻點(diǎn)。在此值得注意的是，攜帶有BCCH的載頻，不能用于跳頻，因?yàn)樗鼣y帶有FCCH、SCH及BCCH信道，需要不停的向該小區(qū)的所有手機(jī)廣播同步消息及系統(tǒng)消息。在GSM規(guī)范中有兩個(gè)參數(shù)用來定義跳頻序列，分別是MAIO（移動(dòng)分配指針偏移）和HSN（跳頻序列號(hào)）。 MAIO因需描述跳頻重復(fù)功能的起點(diǎn)，所以偏移的可能值與參與跳頻的頻率數(shù)一樣多。MA的頻點(diǎn)數(shù)應(yīng)在1到64之間，產(chǎn)生跳頻序列要經(jīng)過一個(gè)十分復(fù)雜的算法過程時(shí)，參與計(jì)算的參數(shù)有FN（當(dāng)前的幀號(hào)及獲得的描述幀號(hào)的TTT3值）、MAIO、HSN。 HSN值有64個(gè)不同的值，通常一個(gè)小區(qū)的信道應(yīng)有相同的HSN值，不同的MAIO值，因?yàn)檫@是要避免同一小區(qū)信道之間的干擾，當(dāng)同一小區(qū)出現(xiàn)相同的MAIO后將導(dǎo)致嚴(yán)重的指派失敗率。兩個(gè)擁有相同HSN不同MAIO的信道，不會(huì)在同一突發(fā)脈沖使用相同的頻率。相反，當(dāng)兩個(gè)使用同一跳頻組，MAIO也相同的但HSN不同的信道，它只會(huì)對(duì)突發(fā)脈沖的1/n干擾。MS可以由系統(tǒng)廣播消息中提供的小區(qū)參數(shù)來根據(jù)算法導(dǎo)出跳頻序列和小區(qū)的跳頻序列號(hào)。 在使用同一跳頻組的相鄰小區(qū)中，應(yīng)注意使用不同的HSN，該做法可獲得干擾源分集增益。但注意應(yīng)盡量避開使用HSN=0的情況（它是循環(huán)跳頻），因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致低質(zhì)量的干擾源分集。第六節(jié) 語音的傳輸過程一、語音編碼由于GSM系統(tǒng)是一種全數(shù)字系統(tǒng)，話音和其它信號(hào)都要進(jìn)行數(shù)字化處理，因此移動(dòng)臺(tái)首先要將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，以及其反變換，移動(dòng)臺(tái)再把這模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成13Kbit/s的數(shù)字信號(hào)，用于無線傳輸。下面我們主要講一下TCH全速率信道的編碼過程。目前GSM采用的編碼方案是13 Kbit/s的RPELTP（規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)），其目的是在不增加誤碼的情況下，以較小的速率優(yōu)化頻譜占用，同時(shí)到達(dá)與固定電話盡量相接近的語音質(zhì)量。它首先將語音分成20ms為單位的語音塊，再將每個(gè)塊用8 KHZ抽樣，因而每個(gè)塊就得到了160個(gè)樣本。每個(gè)樣本在經(jīng)過A率13比特（μ率14比特）的量化，因?yàn)闉榱颂幚鞟率和μ率的壓縮率不同，因而將該量化值又分別加上了3個(gè)或2個(gè)的“0”比特，最后每個(gè)樣本就得到了16比特的量化值。因而在數(shù)字化之后，進(jìn)入編碼器之前，就得到了128 Kbit/s的數(shù)據(jù)流。這一數(shù)據(jù)流的速率太高了以至于無法在無線路徑下傳播，因而我們需要讓它通過編碼器的來進(jìn)行編碼壓縮。如果用全速率的譯碼器的話，每個(gè)語音塊將被編碼為260比特，最后形成了13 Kbit/s的源編碼速率。此后將完成信道的編碼。在BTS側(cè)將能夠恢復(fù)13 Kbit/s的源速率，但為了形成16 Kbit/s的TRAU幀以便于在ABIS和ATER接口上傳送，因而需再增加3 Kbit/s的信令，它可用于BTS來控制遠(yuǎn)端TCU的工作，因而被稱為帶內(nèi)信息。這3 Kbit/s將包括同步和控制比特（包括壞幀指示、編