第2章通讯基本概念介绍.ppt

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1、第二章第二章 通讯基本概念通讯基本概念介绍介绍通讯基本概念介绍 摘要 本章介绍了与网规网优相关的一些通讯基本概念。系统中，所传输的信号总是有一定带宽占用一定的频带资源，为了达到对信号进行一定处理的目的，系统的带宽是一个主要性能参数，也就是系统可提供的频带资源。如何定义系统带宽？用等效噪声带宽定义：假定一个系统的传输函数为H(f)，则等效噪声带宽：其中H 是H(f)的最大幅度。波器：等效噪声带宽Wn如图所示，Wn的含义是：白噪声通过Wn的平均功率=白噪声通过实际滤波器功率。系统带宽系统带宽022max|)(|1dffHHWn滤波器，等效噪声带宽Bn如图所示，f0为中心频率，Bn的含义是：白噪声通

2、过Bn的平均功率=白噪声通过实际滤波器功率。用功率传输函数的半功率点来定义（半功率点带宽又称为3dB带宽）：对低通滤波器，在半功率点W1/2的功率传输函数为：对带通滤波器，在半功率点B1/2的功率传输函数：低通滤波器和带通滤波器的半功率点带宽如下图所示。202|)(|21|)(|2/1fHfHW2202/1|)(|21|)(|fBfHfH用通过的总能量的百分比来定义系统带宽Be：如对带通滤波器：带通滤波器的带宽定义如下图所示。在此种情况中，也是用功率下降多少来定带宽，但不是下降3dB，而是任意选定的数，如1dB带宽、2dB带宽等低通滤波器，如环路滤波器常使用等效噪声带宽定义；对带通滤波器常使用

3、3dB带宽定义或能量百分比来定义。2/2/2200|)(|)1(|)(|eeBfBfdffHedffH|H(f)|2(dB)系统带宽系统带宽信号带宽信号带宽上面讲可用功率传输函数下降一定百分比（dB）定义系统带宽，也可把此概念用于定义信号带宽，只要用信号的付氏变换|X(f)|2代替|H(f)|2即可。对于随机信号，平均功率用谱密度Sx(f)替换|X(f)|2。同样可有信号的1dB带宽、2dB带宽、3dB带宽。90%功率能量带宽、95%功率能量带宽。系统带宽和信号带宽之间相当于车与路的关系。主瓣带宽是信号带宽对系统带宽的要求，比如，要用BPSK方式传32Kbps语音信号，一般要求系统带宽64KH

4、z；另一种是系统带宽限制传输信号的带宽，比如，在一般的数字语音信道不能传输数字彩色信号。一个14KHz带宽的系统，可传216Kbp的语音信号。系统带宽是系统总线的。信号带宽是无线信号上行和下行链路的带宽。是信号频谱的宽度也就是信号的最高频率分量与最高频率分量之差。爱尔兰爱尔兰爱尔兰是衡量话务量大小的一个指标。根据话音信道的占空比来计算的。如果某个基站的话音信道经常处于占用的状态，我们说这个基站的爱尔兰高。具体来说，爱尔兰表示一个信道在考察时间内完全被占用的话务量强度。在电话交换中，源对服务器的需求量称为话务量，而服务器所负担的话务量称为话务负荷，其定义为：在时间T内，一个源（或服务器）所产生的

5、（所负担的）话务量等于该期间内各次服务持续时间之总和。与话务量有关的两个因素：呼叫强度(需求的频繁程度)和呼叫保持时间（每次服务所持续的时间）。设在所考察的时间T内，共发生了n次呼叫，每次呼叫的平均保持时间为hav，话务量应为：AT=n*hav。为了计算话务量密度，定义话务流量为：A1=AT/T=n*hav/T=*hav。其中=n/T是源的呼叫强度或单位时间内的平均呼叫次数。话务流量代表单位时间内服务时间之总和，它表现了单个源或服务器的占用率，永远小于或等于1。话务流量的单位是爱尔兰。在我们通常的使用中常把话务流量简称为话务量。注意：话务量的量纲是时间而话务流量是无量纲的。爱尔兰爱尔兰如果呼叫

6、强度的单位为次/小时，保持时间的单位为100s，可以得到话务流量的另一种单位：百秒呼（ccs）。ccs是北美国家常用的单位。由于爱尔兰的定义中保持时间是小时故二者的关系为：1Erl=36ccs。话务量反映了电话负荷的大小，与呼叫强度和呼叫保持时间有关。呼叫强度是单位时间内发生的呼叫次数，呼叫保持时间也就是占用时间。单位时间内的话务量等于使用相同时间单位的呼叫强度与呼叫保持时间之乘积，其单位为爱尔兰（Erlang）。例如：呼叫强度=1800次/小时，呼叫保持时间=（1/60）小时/次，则话务量=1800次/小时 X（1/60）小时/次=30 Erl。设：n=时间T内，单个用户终端发出的平均呼叫数

7、h=由用户终端发出的呼叫的平均占用时间N=用户数的总和Y=单位时间内流过所有用户终端的话务量则：Y=N*（n/T）*h其中N*（n/T）为呼叫强度，h为呼叫保持时间。爱尔兰爱尔兰在进行话务量的实际计算时应注意以下几个问题：话务量总是针对一段时间而言，如：一天或一小时。呼叫强度和呼叫保持时间都是平均值。要区分流入话务量与完成话务量。流入话务量=完成话务量+损失话务量损失话务量=流入话务量 X 呼叫损失率（呼损率）当线束容量为m、流入话务量为Y时，线束中任意k条线路同时占用的概率P(k)为：当k=m时，表示线束全忙，即交换系统的m条话路全部被占用，此时p(k)为系统全忙的概率。当m条话路全部被占用

8、时，到来的呼叫将被系统拒绝而损失掉，因此系统全忙的概率即为呼叫损失的概率（简称为呼损），记为E(m,Y)，则爱尔兰呼损公式为：爱尔兰爱尔兰在当前通信行业实际应用中，话务量的统计主要有两种标准：第一种是根据其理论定义（单位时间内发生的呼叫数与每次呼叫平均占用时长的乘积）来进行的统计，即统计时长按照实际的统计时间来作为“单位时间”；第二种是以一小时固定作为“单位时间”，如一天则看成24个小时来统计。举例来说：一天之中，如果一条电路每小时都被占用了30分钟，那么该条电路一天的话务量为：按照第一种标准，该电路一天的话务量就为：（30*24）/（60*24）=0.5Erl。而按照第二种标准，该电路一天的

9、话务量就为：（30*24）/60=12Erl。爱尔兰爱尔兰例：一部交换机有1000个用户终端，每个用户忙时话 务量为0.1Erl，该交换机能提供123条话路同时接受123个呼叫，求该交换机的呼损。解：Y=0.1 Erl X 1000=100 Erlm=123查表可得：E(m,Y)=E(123,100)=0.3 Erl 注：实际应用中，只要已知m、Y、E三个量中的任意两个，通过查爱尔兰呼损表，即可查得第三个。阻塞率阻塞率（GOSGOS）GOS（Grade of Service）意为服务等级（服务质量）。阻塞率和其它衡量系统质量的性能指标一起，构成了系统提供给用户的服务等级。当多个信道共用时，通常

10、总是用户数大于信道数，当多个用户同时要求服务而信道数不够时，只能让一部分用户先通话，另一部分用户等信道空闲时在通话。后一部分用户因无空闲信道而不能通话，即为呼叫失败，简称呼损。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率。呼损率为呼叫失败的次数与总呼叫次数之百分比。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率（B）。在一个区域，由于经济方面的原因，所提供的链路数往往比电话用户数要少得多。当有人要打电话时，会发现所有链路可能全部处于繁忙状态，我们称这种情况为“阻塞”或“时间阻塞”。提供的链路越多，则系统的阻塞率越小，提供给用户的服务质量就越好，即电话系统的

11、承载能力决定了链路的数目，而链路的数目又决定了系统的阻塞率。同样的Erl容量的条件下，允许的阻塞率越高，需要的链路数越少。阻塞率阻塞率（GOSGOS）设A为呼叫成功而接通电话的话务量，简称完成话务量。C0 为一小时内呼叫成功而通话的次数，t0 为每次通话的平均占用信道的时间，则完成话务量为：A=C0T0 （1）于是呼损率为：（2）其中A-A为损失话务量。呼损率也称为系统的服务等级(或业务等级)。呼损率与话务量是一对矛盾，即服务等级与信道利用率是矛盾的。接收机灵敏度接收机灵敏度 IS-97IS-97灵敏度测试灵敏度测试IS-97测试结果表明BTS反向接收机灵敏度达到-126.4dBm，这是一个相

12、当高的指标。反向链路的接收性能、系统的链路噪声系数两个指标中，只要测出其中之一，即可推算出另一个参数。接收机灵敏度是输入信号的功率，令Pin=-126.4dBm。测系统接收灵敏度时，不另加噪声，也就是说噪声来自于系统热噪声；设热噪声功率谱密度为N0，则如果系统解调性能NF）为4dB，则系统的链路噪声系数为3.4dB。1.1.接收机灵敏度接收机灵敏度1.IS-97灵敏度测试灵敏度测试)(7.173)(7.2033081038.1_230dBNFdBmdBNFdBFKFigureNoiseconstBoltzmankTFNNFNFWNPNENEinbb4.71228800log107.173214

13、.12621000 链路预算中的接收灵敏度链路预算中的接收灵敏度链路预算中的接收灵敏度与97测试中的灵敏度不同。链路预算中的灵敏度不仅仅考虑了接收机的热噪声，还考虑了小区负载、软切换等多种因素，可以理解为规定负载环境下的接收信号强度要求。97测试中的灵敏度是接收机的一项指标，而链路预算中的接收灵敏度除了考虑接收机的性能外还考虑了网络设计负载要求。相比之下，链路预算中的接收灵敏度更接近于实际环境。接收机灵敏度接收机灵敏度 反向负载因子反向负载因子当小区负载接近1时，IT2。表明小区干扰变得很大。当小区容量超载时，系统趋于不稳定。小区负载与干扰之间的关系如图所示。反向负载因子反向负载因子50%50

14、%负载负载 3dB 3dB60%60%负载负载 4 4dBdB75%75%负载负载 6 6d dB在上行容量分析中，噪声上升与负载因子的关系式为Noise rise 10lg1/(1-x)（负载因子用x表示）；根据公式可以得出：当负载达到50，即负载因子0.5时，系统噪声上升3dB；负载达到60时，系统噪声上升4dB；达到75时，系统噪声上升6dB。1 dBm：dBm用于表达功率的绝对值，相对于1mW的功率，计算公式为：10lg(P功率值/lmW)。例如果发射功率P为10W，则按dBm单位进行折算后的值应为：10lg(10W/1mW)=10lg(10000)=40dBm，则可以说发射功率P为4

15、0dBm。2 dBi、dBd：dBi和dBd均用于表达功率增益，两者都是一个相对值，只是其参考的基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线（点源天线），dBd的参考基准为偶极子半波（偶极子天线），因此两者的值略有不同，同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。例：对于增益为16dBd的天线，其增益按单位dBi进行折算后为18.15dBi，忽略小数点后为18dBi。3 dB：dB用于表征相对比值，对于电压V、电流I、场强E：20logdB；对于功率P：10logdB。比如计算甲功率相对乙功率大或小多少dB时，按下面计算公式：10lg(甲功率/乙功率)。例：若甲天线的增益为20dBd，乙天线

16、的增益为14dBd，则可以说甲天线的增益比乙天线的增益大6dB。通信系统的传输单位通信系统的传输单位4 dBc：常用在射频器件的性能上。dBc是一个表征相对功率的单位，其计算方法与dB的计算方法完全一样。一般来说，dBc是相对于载波功率而言的，在许多情况下用来度量与载波功率的相对值，如度量干扰同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰、耦合、杂散等相对量值，在采用dBc的地方，原则上可以使用dB替代。5 dBW：dBW同dBm一样，是一个绝对电平值，公式为10lgW。例：1瓦换算为dBW：10lg1=0dBW；2瓦换算为dBW：10lg2=3dBWLACLAC LACLACLAC为位置区域编码，它是唯一识别我国数字PLMN中每个位置区的，是一个2字节16进制的BCD码，表示为L1L2L3L4范围0000FFFF，可定义65536个不同的位置区。区域就是在系统和网络里由几个基站组成的一个基站组。一个基站所属区域的消息由系统参数消息里的REG_ZONE字段传给移动台。基于区域登记就是当移动台移动到一个新的小区，而该小区基站所属区域不在它的内部存储访问登记区域表上时，移动台进行登记。当任何一种登