第二章 移动通信基本概念修改.ppt

第二章 移动通信的基本概念 无线电波的传播特性 移动信道的特征 *陆地移动信道的场强估算与损耗 蜂窝系统工作原理 移动通信系统的基本网络结构 无线环境下的噪声与干扰 学习目标 理解并掌握直射波、反射波、地面波、 自由空间传播、多径效应、多普勒频移、快衰落、慢衰落等概念。 初步了解地形、地物的分类，以及任意地形地区的传播损耗中值的估算。 掌握蜂窝、小区、区群、中心激励、顶点激励、移动通信系统的组成、多址技术等概念。 理解常见的各类噪声与干扰，如同频干扰、邻频干扰、互调干扰、时隙干扰和码间干扰等，了解某些抑制噪声和干扰的技术。 了解全国蜂窝系统的网络结构，了解移动通信网络的区域、号码、地址与识别。 2.1 无线电波的传播特性 电波的传播方式 直射波 大气中的电波传播 障碍物的影响与绕射损耗 反射波 2.1.1 电波的传播方式 从发信机发出的电波在到达收信机时，可能会沿不同的路径进行传播，如图2-1所示。 沿着地表面传播的电波（如路径1）称为地面波； 从发射天线直接到达接收天线的电波（如路径2）称为直射波； 经过大地反射到达收信机的电波（如路径3）称为反射波。 一般而言，收信机A接收到的电波是由直射波和大地反射波合成的，所有这些波统称空间波。 经过电离层反射而传播的电波（如路径4）称为电离层波，它主要用于短波通信。 自由空间的传播衰耗lts定义为： 2.2 移动信道的特征 传播路径与信号衰落 多普勒效应 多径效应与瑞利衰落 慢衰落特性和衰落储备 阴影效应 多径效应的解释： 因为相位=频率*时间，频率为几百兆，时间为微秒级，则相位也很可观。 两个从不同路径来的信号，同相则叠加，那么增强；相位为π ，则相反，则会出现深衰落。 也就是：若移动台朝基站的方向运动，则频率增加； 反之，若移动台远离基站运动，则频率减少。 2.4 蜂窝系统工作原理 什么是蜂窝 频率复用 多址方式 由上图可见，正六边形的邻区距离及小区面积最大，这样用的基站就少一些。 交叠区宽度及交叠区面积最小。为了避免干扰，要求重叠要尽量小。 因此将正六边形选为蜂窝小区形状 中心激励方式下，基站使用全向天线形成圆形覆盖区； 顶点激励方式下，每个基站使用三个120o扇形覆盖的定向天线实现共同覆盖。 使用定向天线，抗同频干扰能力强，所以一般使用顶点激励方式。 MSC：移动交换中心 （Mobile Switching Center） BSC：基站控制器（Base Station Controller）。它是基站收发台和移动交换中心之间的连接点。 直放站在下行链路中，由施主天线从宿主基站提取信号，通过带通滤波器对带通外的信号进行极好的隔离，将滤波信号经功放放大以后，再次发射到待覆盖区域。 在上行链接路径中，覆盖区域内的移动台的信号以同样的工作方式由上行放大链处理后发射到相应基站，从而达到基站与移动台间的信号传递。 引入直放站有许多好处，如填补移动通信盲区以实现连续覆盖等等，但直放站的使用也会带来新问题，如时延等等。 分裂小区 在整个服务区中每个区的大小可以是相同的，但这只能适应用户密度均匀的情况。 事实上服务区内的用户密度是不均匀的，例如居民区的用户密度较高，而市郊区的用户密度较低。 因此，在用户密度高的居民区可使小区的面积小一些，在用户密度低的市郊区可使小区的面积大一些，如图2-28所示。 （5）蜂窝的种类 宏蜂窝小区 微蜂窝小区 其它蜂窝小区 小区按照半径大小一般分为卫星小区、宏小区、微小区、微微小区等几类，具体见下表2-5。 表2-5 小区的分类 通常，不同区群的两个小区只要相互之间的空间距离大于某一数值，就可使用相同的频道，而不会产生显著的同道干扰，这样就实现了频率再用。 频率复用的优势是可以提高频谱效率，但劣势是如果系统设计得不好，将产生严重的干扰，这种干扰称为同信道干扰。 载波干扰比：英文名称：carrier-to-interference ratio，C/I ，即载波功率（有用信号功率）与干扰信号功率的比值。 dB（分贝）是表示两个量的比值大小，本身没有单位。对电压或是电流的比值进行换算时，(A/B)dB = 20lg(A/B)对功率的比值进行换算时，(A/B)dB = 10lg(A/B)假设载波功率是200W，干扰信号功率是2W，那么载干比C/I = 200W/2W = 100，通常换算成dB值表示，也就是载干比为10lg100 = 20dB 频分复用（FDM）又称频分多址，是发送端对所发信号的频率参量进行正交分割，形成许多互不重叠的频带，即将载波带宽划分为多个不同频带的子信道。 在接收端利用频率的正交性，通过频率选择(滤波)，