【正文】 衰落。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。經(jīng)過大量的野外測試表明，這種衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)衰落，它的接收信號(hào)的中值電場與基站和移動(dòng)臺(tái)的距離的四次方成反比。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。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。通過研究 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 51 頁 我們發(fā)現(xiàn)該衰落符合以下公式的規(guī)律： Pr=Pt (λ /4π d) 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， G1 為發(fā)射機(jī)的天線增益， G2 為接收機(jī)的天線增益。 (1)自由空間信號(hào)強(qiáng)度的傳播衰落 自由空間是指相對(duì)于介電參數(shù)和相對(duì)導(dǎo)磁率均為一的均勻介質(zhì)所存在的空間 它是一個(gè)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。 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)和基站的距離逐漸增加時(shí)，所收到的信號(hào)會(huì)越來越弱，這就是發(fā)生了路徑損耗。 表 33 愛爾蘭 B 表 載頻數(shù) 1BCCH 1BCCH 1TCH 1BCCH 2TCH 1BCCH 3TCH 1BCCH 4TCH 1BCCH 5TCH 1BCCH 6TCH 1BCCH 7TCH ERL 覆蓋設(shè)計(jì) 小區(qū)的覆蓋設(shè)計(jì)是衡量 GSM 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，一套好的設(shè)計(jì)覆蓋方案包括很多參數(shù)指標(biāo)， 比如通信概率，覆蓋半徑，天線參數(shù)，發(fā)射機(jī)功率的參數(shù)等等。 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 51 頁 表 32 話務(wù)處理能力和最大用戶數(shù)關(guān)系表 1RP 2RP 3RP 4RP TCH 數(shù) 3 7 11 15 話務(wù)處理能力 (Erl) 0． 899 3． 738 7． 076 10． 633 最大用戶數(shù) 30 125 236 254 單 TCH 用戶數(shù) 10 17 此小區(qū)用戶數(shù)： 1500*99%*85%=1262，按每用戶忙時(shí)話務(wù)量為以 ，則小區(qū)內(nèi)高峰期忙時(shí)總話務(wù)量為： 1262 ＝ 。就可分別得到相應(yīng)的話務(wù)量 A。 P（ N， A， N）表示有 N 個(gè)信道的小區(qū)，流入的話務(wù)量為 A，則同時(shí)有 N 個(gè)用戶在通話的概率。 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 51 頁 表 31 愛爾蘭呼損計(jì)算表 GOS N 2% 5% 1 0． 020 0． 053 2 0． 223 0． 381 3 0． 602 0． 899 4 1． 092 1． 525 5 1． 657 2． 218 6 2． 276 2． 960 7 2。 一般可根據(jù)服務(wù)區(qū)域的特征設(shè)定GOS=2%（重點(diǎn)區(qū)域）和 GOS=5%（非重點(diǎn)區(qū)域）。顯然，呼損率越小，成功呼叫的概率越大，用戶就越滿意；但是呼損率小，則說明系統(tǒng)容量的利用率低。 在一個(gè)通信系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率，簡稱為呼損率，也稱為服務(wù)等級(jí)（ GOS）。通常將話務(wù)量最大的一小時(shí)稱為忙時(shí)，相應(yīng)此小時(shí)的呼叫次數(shù)為“忙時(shí)呼叫次數(shù)”，縮寫為 BHCA。式中，λ是平均每用戶單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出呼叫的次數(shù)，μ為 每用戶平均通話時(shí)間（單位為小時(shí)）。其單位通常以愛爾蘭（ Erlang）表示（一個(gè)愛爾蘭是指一條通話電路被百分只百的連續(xù)占用 1 小時(shí)的話務(wù)負(fù)荷，或兩條通話電路各被連續(xù)占用半小時(shí)的話務(wù)負(fù)荷）。為了減小基站輻射給居民日常生活帶來的影響，所以基站選址應(yīng)當(dāng)選擇遠(yuǎn)離該居民區(qū)的地方。 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 51 頁 3 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 用戶需求分析 為了滿足我市郊區(qū)周圍的一個(gè)居民小區(qū)中居民移動(dòng)通信的方便，我市移動(dòng)公司決定在該開發(fā)區(qū)附近建立一個(gè) GSM 基站。整個(gè)覆蓋區(qū)中基站的數(shù)量、基站在蜂窩小區(qū)中的位置，基站子系統(tǒng)中相關(guān)組件的工作性能等因素決定了整個(gè)蜂窩系統(tǒng)的通信質(zhì)量?？刂破魍ㄟ^接口設(shè)備數(shù)字中繼器 (DTC)與移動(dòng)交換中心相連，通過接口設(shè)備終端控制器 (TCU)與收發(fā)臺(tái)相連，構(gòu)成一個(gè)簡單的通信網(wǎng) 絡(luò)。公共處理器對(duì)控制器內(nèi)部各模塊進(jìn)行控制管理，并通過 x． 25 通信協(xié)議與操作維護(hù)中心 (OMC)相連接。因此，用戶在使用手機(jī)通話時(shí)，應(yīng)盡量避免在四角盲區(qū)使用，以減少通話掉線的機(jī)率。如你在使用手機(jī)時(shí)跨入另一個(gè)基站的信號(hào)收發(fā)范圍時(shí)，控制器又負(fù)責(zé)在另一個(gè)基站之間相互切換，并保持始終與移動(dòng)交換中心的連接。當(dāng)你使用移動(dòng)電話時(shí)，它負(fù)責(zé)為你打開一個(gè)信號(hào)通道，通話結(jié)束時(shí)它又把這個(gè)信道關(guān)閉，留給其他人使用。主要包括以下四個(gè)部件：小區(qū)控制器 (CSC)、話音信道控制器 (VCC)、信令信道 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 51 頁 控制器 (SCC)和用于擴(kuò)充的多路端接口 (EMPI)。功率放大器模塊的作用是把信號(hào)放大到 10W，不過這也依據(jù)實(shí)際情況而定，如果小區(qū)發(fā)射信號(hào)半徑較大，也可采用 25W 或 40W 的功放模塊，以增強(qiáng)信號(hào)的發(fā)送半徑。功率控制電路采用負(fù)反饋技術(shù)自動(dòng)調(diào)整前置驅(qū)動(dòng)級(jí)或推 動(dòng)級(jí)的輸出功率以使驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出功率保持在額定值上。 基站發(fā)射機(jī)工作原理是：把由頻率合成器提供的載頻信號(hào)與已調(diào)信號(hào)，分別經(jīng)濾波進(jìn)入雙平衡變頻器，并獲得射頻信號(hào)，此射頻信號(hào)再經(jīng)濾波和放大后進(jìn)入驅(qū)動(dòng)級(jí)。第一中頻信號(hào)經(jīng)放大、濾波、混頻后，產(chǎn)生第二中頻信號(hào)，它經(jīng)過 放大、濾波后送到中頻集成塊。由于信號(hào)傳輸?shù)交緯r(shí)可能比較弱，并且有一定的信號(hào)干擾，所以要經(jīng)預(yù)選器模塊濾波和放大，進(jìn)行雙重變頻、放大和鑒頻處理。從字面上我們就可以理解每種方式的不同，發(fā)全向主要負(fù) 責(zé)全方位的信號(hào)發(fā)送；收全向自然就是個(gè)方位的接收信號(hào)了；定向的意思就是只朝一個(gè)固定的角度進(jìn)行發(fā)送和接收。收發(fā)臺(tái)可對(duì)每個(gè)用戶的無線信號(hào)進(jìn)行解碼和發(fā)送。所以基站收發(fā)臺(tái)發(fā)射和接收信號(hào)的范圍直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的好壞以及手機(jī)是否能在這個(gè)區(qū)域內(nèi)正常使用”。如果沒有了收發(fā)臺(tái)，那就不可能完成手機(jī)信號(hào)的發(fā)送和接收?；臼瞻l(fā)臺(tái)可看作一個(gè)無線調(diào)制解調(diào)器，負(fù)責(zé)移動(dòng)信號(hào)的接收、發(fā)送處理。就是基站收發(fā)臺(tái)的一部分?；咀酉到y(tǒng)主要包 括兩類設(shè)備：基站收發(fā)臺(tái) (BTS)和基站控制器 (BSC)。所以基站系統(tǒng)能直接影響到手機(jī)信號(hào)接收和通話質(zhì)量的好壞。而主基站與移動(dòng)交換中心 (MSC)之間常采用有線信道連接，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定用戶之間的通信連接。在整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中基站主要起中繼作用。 EIR：也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)。 HLR：也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫，是存儲(chǔ)管理部門用于移動(dòng)客戶管理的數(shù)據(jù)。 MSC：對(duì)位于它所覆蓋區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體，也是移動(dòng)通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。其中 NSS 與 BSS 之間的接口為“ A”接口， BSS 與 MS 之間的接口為“ Um”接口，即空中接口。 GSM 賦予基站的無線組網(wǎng)特性使基站的實(shí)現(xiàn)形式可以多種多樣 宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩及室內(nèi)、室外型基站，無線頻率資源的限制又使人們更充分地發(fā)展著基站的不同應(yīng)用形式來增強(qiáng)覆蓋，吸收話務(wù)一遠(yuǎn)端 TRX、分布天線系 統(tǒng)、光纖分路系統(tǒng)、直放站。 GSM基站是一種技術(shù)要求較高的產(chǎn)品，最初的基站設(shè)備基本都是一些國外的產(chǎn)品。 移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng) (NSS)、無線基站子系統(tǒng)（ BSS）和移動(dòng)臺(tái) (MS)三大部分組成。其它如認(rèn)證中心 (Authentication Center， 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 8 頁 共 51 頁 AUC)、裝置識(shí)別器 (Equipment Identification Register， EIR)等也都屬于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的資料庫。 HLR 資料庫中儲(chǔ)存了所有網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)用戶的資料，如手機(jī)所在位置、注冊(cè)使用的服務(wù)等。 (3)移動(dòng)服務(wù)交換中心 (Mobile— services Switching Center) 簡稱交換機(jī)，為網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)，及所有通話的交換，也是系統(tǒng)與其它外部網(wǎng)絡(luò)連結(jié)的介面。 BTS)聯(lián)絡(luò)，基地臺(tái)透過基地臺(tái)控制器 (Base station Controller， BSC)將無線訊號(hào)傳遞／傳送至系統(tǒng)，簡而言之， BTS 負(fù)責(zé)系統(tǒng)與手機(jī)間的無線電波發(fā)送與接收，而 BSC 則負(fù)責(zé)管理及控制基地臺(tái)。MS 不單指手機(jī)，亦包含了移動(dòng)電話業(yè)者提供的用戶識(shí)別卡 (SIM)。 在 GSM 標(biāo)準(zhǔn)中將一個(gè)提供 GSM 服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)稱為公眾移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò) (Public Land Mobile Network:PLMN)。由于 GSM系統(tǒng)擁有許多技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)，因此在推出后，很快地被世界上許多國家所采用，截至目前為主， GSM 以被一百多個(gè)國家和地區(qū)，總共超過兩百 多個(gè)以上的移動(dòng)電話業(yè)者所采用，并持續(xù)增加中。GSM最初是北歐郵政及電信組織于 1982年向歐洲郵政電信組織 (CEPT)所提出之一歐洲通訊系統(tǒng)，而由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)所 (ETSI)負(fù)責(zé)制定 GSM 的使用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格，包括了采用數(shù)字時(shí)分多址 (TDMA)等技術(shù)。 論文研究的內(nèi)容主要涉及到移動(dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成，天饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，核心網(wǎng)和傳輸網(wǎng)的設(shè)計(jì)，以及各設(shè)備在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所發(fā)揮的作用。 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 51 頁 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容 該論文主要是對(duì) 移動(dòng)通信理論的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，利用移動(dòng)通信專業(yè)理論，對(duì)簡單的移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生全面地、靈活地、綜合地將所學(xué)專業(yè)課程應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能有效地學(xué)習(xí)和掌握實(shí)際通信系統(tǒng)的工作原理和設(shè)備組成。 課題研究方法 通過在一些通信運(yùn)營商中的實(shí)習(xí)和在學(xué)校理科樓通信實(shí)驗(yàn)室中的學(xué)習(xí)，了解并熟悉整個(gè)通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及各種設(shè)備在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，然后根據(jù)實(shí)習(xí)和學(xué)習(xí)中所學(xué)到的東西，畫出需要設(shè)計(jì)的單基站通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖，然后根據(jù)整體結(jié)構(gòu)圖為通信系統(tǒng)中的各種設(shè)備選型。 終端：在體積受限的情況下，能夠使用革命性的多天線技術(shù)，為用戶提供高質(zhì)量的無線通信服務(wù)。概括起來，未來的第四代移動(dòng)通信應(yīng)當(dāng)具備以下基本特征： 業(yè)務(wù)：無論何時(shí)何地，能夠?yàn)榻K端用戶提供 “身臨其境 ”的高分辨率業(yè)務(wù)。 單基站移動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 51 頁 對(duì)于 4G 核心網(wǎng)絡(luò)， IP 地址的個(gè)人化是未來移動(dòng)通信的主要發(fā)展趨勢之一，具有電信級(jí) QOS 的 IPv6 將是未來的主要發(fā)展 趨勢，其主要原因之一是現(xiàn)有的 IPv4 不能提供足夠的地址空間。 第四，未來移動(dòng)通信的峰值速率將達(dá)到 100Mbps 以上，但實(shí)際用戶所需要的傳輸速率可能會(huì)在 10kbps 至 100Mbps 之間動(dòng)態(tài)地變化。但在實(shí)際系統(tǒng)中，特別是在體積受限的移動(dòng)終端上，如何實(shí)施 MIMO 有許多挑戰(zhàn)性的理論與技術(shù)問題有待于研究。為在有限的頻段上為用戶提供更高的傳輸速率，需要采用全新的技術(shù)使整個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率較現(xiàn)有的技術(shù)提高一個(gè)量級(jí)以上。因此需要采用全新的小區(qū)結(jié)構(gòu)解決此問題。由此所帶來的問題是，電波的傳輸特性將更為惡劣，受天氣以及物理環(huán)境的影響更大?？梢灶A(yù)見， OFDM 以及多載波（ MC）與 TDMA 和 CDMA相結(jié)合的技術(shù)將是較具競爭力的空中接口技術(shù)。事實(shí)上，從 3G 增強(qiáng)型標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展來看，這種趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，時(shí)分技術(shù)被更多地 采用，以適應(yīng)分組數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸特性。如果生搬硬套，將無法適應(yīng)這一需求。這是 由于： 第一，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將從從屬地位上升為主導(dǎo)地位，其比例將從目前總流量的 1020%上升至總流量的 80%以上，分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占據(jù)成分，話音業(yè)務(wù)的比例將逐漸降低。從上述角度來說， 3G系統(tǒng)是不可替代的。無線局域網(wǎng)（ WLAN）將作為蜂窩系統(tǒng)的補(bǔ)充，較好地應(yīng)用于局部區(qū)域的覆蓋，但由于其故有的碰撞檢測與重發(fā)機(jī)制，在用戶數(shù)極為密集的地區(qū)，頻譜效率將急劇下降，也難以適用于多小區(qū)、快速移動(dòng)環(huán)境下的全程業(yè)務(wù)覆蓋。 如同 3G 系統(tǒng)與 2G 系統(tǒng)之間的關(guān)系一樣， 4G 系統(tǒng)不可能在一夜之