中级培训第一模块之一：无线网络基础知识

null无线网络基础知识无线网络基础知识中级培训第一模块之一无线网络基础知识内容介绍 移动通信技术的演进 GSM移动通信系统 简单呼叫流程 GSM移动通信系统接口 无线网络基础知识移动通信技术的演进移动通信技术的演进数字技术 IMT-2000 (ITU) UMTS (WCDMA, TD-SCDMA), CDMA 2000 第二代 19902000第一代 第三代 数字技术 例如: GSM, CDMA (IS-95)模拟技术 例如: TACS, AMPS全球移动通信系统移动通信技术的演进移动通信技术的演进在开始下面的课程之前，我们首先了解一下多址接入的概念，常用的多址接入根据不同的特点可分为：FDMA、TDMA、CDMA。 FDMA:频分多址技术，即不同的用户占用不同的频率，通过不同的频率来区分不同的用户。 TDMA:时分多址技术，即不同的用户占用不同的时间，通过不同的时间段来区分不同的用户 CDMA:码分多址技术，所有的用户都占用同样的时间和频率，但之间有不同的特征。这个特征为不同的编码 移动通信技术的演进移动通信技术的演进第一代移动通信系统是模拟移动通信系统，主要以英国的TACS和美国的AMPS(Advanced Mobile Phone System)为主。它们都是双频、双工模拟移动通信系统，采用频分多址技术（FDMA） 特点： 1、系统容量小。 2、频谱利用率低。 3、保密性能差。 4、不同的国家采用不同的频段等原因造成国际漫游受阻。 5、各系统之间没有公共接口，很难开展数据承载业务。 移动通信技术的演进移动通信技术的演进第二代移动通信系统是数字移动通信系统，主要以欧洲的GSM和美国的CDMA(IS-95)为主。 GSM采用时分多址技术（TDMA）； CDMA(IS-95)采用码分多址技术（CDMA）。 特点： 1、具有开放的接口和统一标准，容易扩容功能和开发新业务。 2、频谱利用率相对较高，系统抗干扰性较强。 3、通过语音加密，保密性能强。 4、在采用GSM的国家之间能够实现国际漫游。 5、可以获得更好的通话质量。 目前们采用的频段为：890~915和935~960 ，双工间隔45MHz， 移动通信技术的演进移动通信技术的演进 我国陆地蜂窝数字移动通信 网GSM通信系统采用900MHz与1800MHz频段: GSM900MHz频段为：890~915(移动台发,基站收),935~960(基站发,移动台收); DCS1800MHz频段为：1710~1785(移动台发,基站收),1805~1880(基站发,移动台收); 移动通信技术的演进移动通信技术的演进第三代移动通信系统是数字移动通信系统，主要以欧洲的WCDMA、美国的CDMA2000以及我国的TD-SCDMA为主。 特点： 1、每一用户由不同的码来区分，所有用户分享同样的频谱资源，频 普利用率更高。 2、系统有很高的抗干扰性、抗衰落性、保密性 3、采用软切换及更软切换技术，减少掉话 4、采用Rake多径分集接收技术，有效利用多径传输来的信号，提高 系统的接收性能 5、采用快速功率控制，快速准确的闭环功率控制有效地降低近-远效 效应， 提高系统容量 6、数据传送速率大null其他 MSCother BTS´sOMCGSM系统结构null GSM 900 : GSM 1800 : 信道间隔： 200kHz 1710178518051880双工距离 : 95 MHz890915935960双工距离 : 45 MHz运营商 A运营商 B B A暂未分配GSM系统频率资源nullGSM 900 and GSM 1800 就像一对孪生兄弟 GSM 900 GSM 1800 频率带宽 890...960 MHz 1710...1880 MHz 信道数 124 372 信道间隔 200 kHz 200 kHz 接入技术 TDMA TDMA 手机功率 2 W 1 WGSM900 和 GSM1800没有很大区别，通信机制完全一样GSM900/1800 异同比较null GSM900 and GSM1800 的逻辑信道划分是一样的空中接口逻辑信道null 搜寻频率校正脉冲 搜寻同步脉冲 解读系统消息 侦听寻呼消息 发送接入脉冲 信令信道分配 呼叫建立 话音信道分配 通话 呼叫释放 FCCH SCH BCCH PCH RACH AGCH SDCCH FACCH TCH FACCH各逻辑信道作用示意nullBCCHCCCH通用 信道DCCHTCH专用 信道系统下行信道结构nullRACHCCCH通用 信道DCCHTCH专用 信道系统上行信道结构null逻辑信道到物理信道的映射关系 信令信道 : 51 个帧序列 物理信道 : 26 个帧序列物理信道同逻辑信道映射关系nullDownlink CCCHnullTCHnull常用的信道配置nullCOMBINED 信道组合nullNON-COMBINED 信道组合null2.1 电波传播 2.2 传播模型 2.3 天线系统 2.4 GSM系统分集技术 2.5 干扰 2.6 抗干扰措施 2.7 无线链路平衡无线链路传播null电波传播理论是一门严谨的科学 无线电波传播理论null问题：移动通信比较固定通信有那些特殊性呢 ? 多径无线传播 无线路径是一个很复杂的传播媒介 手机发射功率有限 手机的发射功率客观限制了蜂窝小区的服务范围 手机电池寿命和对人体危害决定了发射功率大小 频率资源有限 带宽一定 信道编码等占用额外频率资源 频率需要被重复利用 ==> 产生同频干扰 用户行为的不确定性 移动通信环境null多径传播 阴影效应 地形、地貌 反射 信号的相互干扰无线信道特点null强烈的信号反射会带来无法容忍的信号时延 反射信号落在接收机均衡器时间窗口内，可以容忍 否则，就会产生信号交叠自干扰 直射信号弱， 反射信号强反射null慢衰落(正态衰落) 传播路径上大的阻挡物引起的 阴影效应 快衰落 (瑞利衰落) 几路信号破坏性的叠加 “衰落谷点”, “信号黑洞”信号衰落null信号衰落null自由空间信号传播 信号强度随距离指数倍衰减 反射 镜面反射 信号强度: A --> *A ( < 1) 相位 :  --> -  材料的偏振性决定相位的变化 漫反射 信号强度: A --> *A ( << 1) 相位 :  --> 随机相位 偏振性影响 : 随机 D电波传播null 吸收效应 深度信号衰减 相位变化因材料而异 去偏极 衍射 锲型模型 刀刃模型 多刀刃模型AA - 5..30 dB电波传播常用单位辨析常用单位辨析日常 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征功率常用w、mw等单位，但是在实际工作当中不方便，于是引入了dBm，dB，dBi，dBd,dBw等单位 定义：发射功率P为1mw时，折算为dBm后为0dBm 公式为：10*log（P/1mw） 1w=30dBm 5w=37dBm 2w=33dBm 10w=40dBm dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值， 但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。 dBi= dBd+2.15 常用于天线增益 dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率） null1,Okumura- Hata（奥村模型） 经验公式 适用于大范围的传播预测（5-20Km） 一般不用于小范围传播预测（ < 1km） 2,Walfish- Ikegami Model 适用于小范围传播预测（ < 1km） 传播预测模型null其中 f 频率，单位为 MHz 150--2000 h 基站天线高度 [米] 30--200 a(h) 手机天线高度的函数 d 手机和基站之间的距离 [公里] L 路径损耗 dB A= 69.55, B = 26.16 (150 .. 1000 MHz) A= 46.3 , B = 33.9 (1000 ..2000MHz) 不同地貌的衰减因子奥村模型null市区 小区半径小,信号衰减很大 森林 信号被强烈阻挡或吸收影响随季节不同而变化 开阔田地 信号传播容易，接近自由传播 水面 信号传播非常容易，应特别注意信号的水面反射 ! 大山体 信号被反射 冰川 信号被强烈反射，容易引起严重干扰 山丘 可以有效用于小区分界，降低干扰地物地貌类型null地物地貌类型信号衰减情况null适用于市区复杂情况下微蜂窝传播预测 假设市区建筑规则分布 总的信号传播损耗包括3大部分： 直线传播损耗 LLOS 屋顶到街道信号损耗 LRTS 手机周为环境损耗 LMShwbdWalfish- Ikegami模型null时间分集 频率分集 空间分集 极化分集 多径分集编码, 交织 跳频 多单极化天线 双极化天线 均衡器fGSM系统的分集技术null分集增益取决于环境 分集增益能增加覆盖吗? 天线分集 可以获得3-5dB信号增益 相当于可以容忍更大的路径损耗 获得更大的有效覆盖范围以上估算基于传播环境平坦而言分集带来的好处null信号 = 所有有用信号 carrier 所有无用信号 interference=GSM 标准: C / I >= 9 dB ，工程上， C / I >= 12dB 有用信号环境噪声其他信号干扰null信号质量下降 比特误码 可修复: 信道编码, 纠错 不可修复 : 相位失真 干扰的影响null接收质量 （RXQUAL parameter） 接收质量等级 （0 ... 7）RXQUAL Mean BER BER range class (%) from... to 0 0,14 < 0,2% 1 0,28 0,2 ... 0,4 % 2 0,57 0,4 ... 0,8 % 3 1,13 0,8 ... 1,6 % 4 2,26 1,6 ... 3,2 % 5 4,53 3,2 ... 6,4 % 6 9,05 6,4 ... 12,8 % 7 18,1 > 12,8 % 较好 不可容忍好 可以接受GSM系统信号质量null多径信号 (回声效应) 频率复用的同邻频干扰 外部干扰 网络质量的提高更要注意网络干扰的有效控制 尽可能降低网络的干扰干扰源null科学的频率分配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 合理的站点布局 天线下倾和方位角合理调整 合理的天线型号 非法干扰源的排除 good location降低干扰的方法nullFH（跳频） 一种分集技术, “副作用”就是降低了网络干扰 效果 ==> 更少的衰落谷点 解码增益 干扰分集 DPC（自动功率控制） 原理：评估信号电平和质量 DTX（不连续发射） 语音间隙关闭发射机 。。。。。。。。。降低干扰的方法null一种分集技术 对抗快衰落 对静止和慢速移动用户效果明显 基带跳频 min. =3 TRX 射频跳频 分周期和随即跳频 宽带合路器支持 第一个 TRX除外（BCCH） 频率分集本来是针对静止用户抗快 衰落的，由此却产生了抗干扰效果跳频null延长电池寿命 降低网络干扰 可变步长和固定步长 包括上行功控和下行功控 电平和质量驱动 BSC是总判决者时间信号 电平目标电平值： e.g. -85 dmBCCH载频不参加 功率控制功率控制nullDTX: 不连续发射 在语音间歇期关闭发射 仅发射SID frames 接收端码变换器产生舒适燥声 DTX: 下行没有使用，上行在使用 延长电池寿命 降低干扰不连续发射null2.1 电波传播 2.2 传播模型 2.3 天线系统 2.4 GSM系统分集技术 2.5 干扰 2.6 抗干扰措施 2.7 无线链路平衡无线传播链路null什么是链路平衡? 双向通信系统中需要考虑链路平衡 不同于电台或电视台等单向通信系统 原则上下行传播损耗相同 : downlink = uplink上下行链路必须平衡传播链路平衡null链路预算第一步：根据手机的发射功率计算最大路径损耗第二步：计算基站的最大发射功率第三步：设定信号门限第四步：计算小区半径null链路预算null举例：假如墙体损耗22db，人体损耗4db，慢衰落冗余8.5db那么：覆盖门限可以定义为： -102+22+8.5+4=-67.5dbm 根据上面计算，天线出口功率为50dbm路径损耗为 50-（-67.5）=117.5db，根据hata模型计算小区半径：链路预算课后练习课后练习1、数字通信的优点。 2、分集包括哪些？ 3、电波的传播类型 4、降低干扰的方法 5、假如汽车损耗12db，人体损耗4db，慢衰落冗余8db，请计算这种情况下的小区覆盖半径（校正因子为1.2） 6、逻辑信道都有哪些类型，其方向如何？