第1章移动通信网络的演变与发展

第1章 移动通信网络的演变与发展

1．1 移动通信基本概念

1．1 ．1移动通信及其特点

移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间进行的通信。 随着社会的发展，科学技术的进步，人们希望能随时随地，迅速可靠地与通信的另一方进行信息交流。“信息交流”，不仅包括双方的通话，还包括数据、传真、图象等通信业务。 正是因为移动通信能让人们随时随地，迅速可靠地与通信的另一方进行信息交流，为人们更有效地利用时间提供了可能，因而随着电子技术，特别是半导体、集成电路及计算机技术的发展，而得到了迅速发展。随着应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平进展。到20世纪80年代，移动通信已成为现代通信网中一种不可缺少并发展最快的通信手段之一。 移动通信与其它通信方式相比，具有以下基本特点： 1．电波传播条件恶劣 在陆地上，移动体（如汽车）往来与建筑群或障碍物之中，起接收信号是由直射波和各反射波多径叠加而成。由于多径传播造成的瑞利衰落，电平幅度起伏深度达30dB 以上。 2．具有多普勒效应

由于移动台在运动中，所以产生多普勒频移效应，频移值fd 与移动台运动速度v 、工作频率f （或波长λ）及电波到达角θ有关，即

θλ

cos v

f d =

(1.1)

多普勒频移导致附加调频噪声。

3．干扰严重 由于移动通信网是多电台、多波道通信系统，因而，通信设备除城市噪声（主要是车辆噪声）干扰外，电台干扰（同频干扰、互调干扰）较为突出。所以，抗干扰措施在移动通信系统设计中显得很为重要。

4．接收设备动态范围大

由于移动台的位置不断变化，接收机和（基站）发射机之间的距离不断变化，导致接收机接收信号电平的不断变化。这就要求接收设备具有很大的动态范围。

5．需要采用位置登记、过境切换等移动性管理技术 由于移动台不停运动的特点，为了实现可靠而有效的通信，必须采用位置登记和频道切换等移动性管理技术。 6．综合了各种技术

移动通信综合了交换机技术、计算机技术、传输技术。 7．对设备要求苛刻 移动用户常在野外，环境条件相对较差，因此对其设备（尤其对专网设备）要求相对苛刻。

移动通信系统按用途、频段、制式、入网方式等不同，可以有不同的分类方法。如按用途和区域分，可分为陆地、海上、航空移动通信系统；按经营方式或用户性质分，可分为公众网（简称公网）、专用网（简称专网）；按基站配置分，可分为单区制、多区制、蜂窝制；

按与地面固定网连接方式分，可分为人工、半自动、全自动；按信号性质分，可分为模拟、数字移动通信系统；按多址方式分，可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等；按用户的通话状态和频率使用的方法可分为三种工作方式：单工制（simplex）、半双工制（half duplex）、双工制（deplex）。

1．1．2移动通信的工作方式

移动通信按照用户的通话状态和频率使用的方法分有三种工作方式：单工制（simplex）、半双工制（half duplex）、双工制（deplex）。

单工制分单频（同频）单工、双频（异频）单工。

同频单工同频是指通信的双方，使用相同工作频率（f1）；单工是指通信的双方的操作采用“按——讲”（push to talk，PTT）方式。平时，双方的接收机均处于守听状态。如果A方需要发话，可按下PTT开关，发射机工作，并使A方接收机关闭。这时由于B方接收机处于守听状态，即可实现由A至B的通话；同理，也可实现B至A的通话。在该方式中，电台的收发信机是交替工作的。故收发信机不需要使用天线共用器，而使用同一副天线。这种工作方式移动台之间可直接通话,不需几辗转接。其优点为：①设备简单；②移动台之间可直接通话，不需基站转接；③不按键时发射机不工作，因此功耗小。缺点:①只适用于组建简单和甚小容量的通信网；②当有两个以上移动台同时发射就会出现同频干扰；③当附近有邻近频率的电台发射时，容易造成强干扰。为了避免干扰，要求相邻频率的间隔大于4MHz，频谱利用率低；④按键发话，松键受话，适用者不习惯。

异频单工是指通信的双方使用两个不同频率f1和f2，而操作仍采用“按——讲”（push to talk，PTT）方式。由于收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交替工作，也可以收常开，只控制发，即按下PTT发射。其优缺点与同频单工基本相同。在无中心台转发的情况下，电台需配对使用，否则通信双方无法通话。故这种方式主要用于有中心台转发（单工转发或双工转发）的情况。所谓单工转发，中心转信台使用一组频率（如收用f1，发用f2），一旦接收有载波信号即转去发送。所谓双工转发中心转信台使用二组频率（一组收用f1，发用f2；另一组收用f3，发用f4），任一路一旦接收有载波信号即转去发送。

由于使用收发频率有一定保护间隔的异频工作，提高了抗干扰能力，从而可用于组建有几个频道同时工作的通信网。

半双工制是指中心转信台使用一组频率，而移动台采用单工制。半双工制的优点是：①移动台设备简单，价格低，耗电少；②收发采用不同频率，提高了频谱利用率；③移动台受邻近电台干扰小。其缺点是移动台仍需按键发话，松键受话，使用不方便。

由于收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交替工作，也可以收常开，只控制发，即按下PTT发射。在中心台转发的系统中，分台必须使用该方式。

双工制是指通信的双方，收发信机均同时工作，即任一方在发话的同时，也能收听到对方的话音，无需按PTT开关，类同平时打市话，使用自然，操作方便。

双工可分频分双工（也称异频双工）和时分双工（也称同频双工）。

异频双工制的优点：①收发频率分开可大大减小干扰；②用户使用方便。缺点是：①移动台在通话过程中总是处于发射状态，因此功耗大；②移动台之间通话需占用两个频道；③设备较复杂，价格较贵。

在无中心台转发的情况下，异频双工电台需配对使用，否则通信双方无法通话。

同频双工采用时隙双工技术，目前在无线通信中得到了越来越多的采用，如PHS（PAS，即“小灵通”）及无绳电话系统等等。同频双工最大的优点是频率利用率高，无需申请配对频点。

1．1 ．3移动通信体制

移动通信系统按其经营方式或用户性质可分为专用移动通信系统和公共移动通信系统。按服务区域覆盖特点分，可分为两类，一类是小容量的大区制，另一类是大容量的小区制。

1.1.3.1大区制移动通信网

大区制就是在一个服务区域(如一个城市)内只有一个基站（Base Station，简称BS），并由它负责移动通信的联络和控制，如图1.l所示。

通常为了扩大服务区域的范围，基站天线架设得都很高，发射机输出功率也较大(一

般在200W左右)，其覆盖半径大约为30—50km。

但是因为电池容量有限，通常移动台发射机的输出功率较小，故移动台距基站较远时，移动台可以收到基站发来的信号(即下行信号)，但基站却收不到移动台发出的信号(即上行信号)。为了解决两个方向通信不一致的问题，可以在适当地点设立若干个分集接收

站，如图1.l虚线所示，以保证在服务区内的双向通信质量。

在大区制中，为了避免相互间的干扰，在服务区内的所有频道(一个频道包含收、发一对频率)的频率都不能重复。譬如，移动台 MS l使用了频率f l和f2。那么，另一个移动台 MS2就不能再使用这对频率了，否则将产生严重的相互串扰。因而这种体制的频率利用率及通信的容量都受到了限制，满足不了用户数量急剧增长的需要。

R R

R

R BS

f3

f4

f2 f1

MS

1

MS

2

服务区（无线区）图1.l大区制移动通信示意图

大区制的优点是简单、投资少、见效快，主要用于专用移动通信网，或用于用户较少的地域，如农村城镇，为节约初期工程投资，可按大区制设计考虑。但是，从远期规划来说，为了满足用户数量增长的需要，提高频率的利用率，就需采用小区制的办法。

专网的最大功能要求是调度，专网经历了一对一的单机对讲系统，单信道一呼百应系统及选呼系统，后来又发展到多信道多用户共享的专用调度系统。集群（Trunking）移动通信是传统的专用无线调度系统的高级发展阶段，是专用移动通信的发展方向。随着电子技术、集成电路技术、计算机技术和交换技术的飞速发展，专用移动通信的网络结构与公共移动通信系统越来越相象，如Motorola的iDEN数字集群移动通信系统，其本身就是在数字蜂窝移

动通信系统上加上了调度功能。

1.1.3.2小区制（蜂窝）移动通信网

小区制就是把整个服务区域划分为若干个无线小区(Cell)，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制。同时，又可在移动业务交换中心的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。譬如，可以把图1.l中的服务区域一分为七，如图1.2所示,由于形状酷似蜂窝,小区制常俗称蜂窝网(Cellular)。每个小区（半径为2km～20km）设一个小功率基站(BS l—BS7)，发射功率一般为5～20W，以满足各无线小区移动通信的需要。随着用户数的不断增加，无线小区还可以继续划小为微小区（microcell）和微微小区（毫区picrocell），以不断适应用户数增长的需要。每个小区的半径按需要决定，目前小的有1km～3km，有的城市为500m。

小区制的最大特点是实现网内的频率复用,这大大地提高了频率的利用率，有效地解决频道数量有限和用户数增大的矛盾，被视为移动通信史上的一次革命。而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了；此外，无线小区的范围还可根据实际用户数的多少灵活确定，具有组网的灵活性。公用移动电话网均采用这种体制。

但是这种体制，在移动台通话过程中，从一个小区转入另一个小区时，移动台需要更换工作频道。无线小区的范围越小，通话中转换频道的次数就越多，这样对控制交换功能的要求就提高了，再加上基站数量的增加，建网的成本就提高了，所以无线小区的范围也不宜过小。目前，无线小区半径一般为5Km左右。

当基站采用全向天线时，基站覆盖区大致是一个圆。当多个无线小区彼此连接覆盖整个服务区，可以用圆的内接正多边形来近似。能全面覆盖一个平面的正多边形有正三角形、正方形、正六边形三种。在这三种小区结构中，正六边形小区的中心间隔和覆盖面积均最大，且重叠区域宽度和重叠区域的面积最小。这意味着对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区所需的小区数最少，所需频率组数最少，各基站间的同频干扰最小。由于小区采用了正六边形小区结构，形成蜂窝状分布，故小区制亦称蜂窝制。在移动通信系统中，对基站进行选址和分配信道组的设计过程叫做频率规划。

MSC PSTN

PSTN

MSC MSC

BS

HLR

VLR AuC

MS

图1.2 小区制(蜂窝)移动通信网

1. 1．4 移动通信系统的组成

我们将重点介绍公共移动通信系统的网络结构。公共移动通信系统，即蜂窝移动

通信系统的基本系统结构如图1.3所示。一个交换区由一个移动交换中心（MSC ，Mobile Service Switching Centre ）、一个或若干个归属位置寄存器（HLR, Home Location Register ）和访问者位置寄存器（VLR ，Visitor Location Register,有时几个MSC 合用一个VLR ）、设备识别寄存器（EIR, Equipment Identity Register ）、鉴权中心（AuC, Authentication Centre ）、操作维护中心（OMC, Operation and Maintenance Centre ）、基地站（BS, Base Station,简称基站）和移动台（MS, Mobile Station ）等功能实体组成。

MSC 对位于其服务区内的MS 进行交换和控制，同时提供移动网与固定公众电信网的接口。MSC 是移动网的核心。作为交换设备，MSC 具有完成呼叫接续与控制的功能，这点与固定网交换中心相同。作为移动交换中心，MSC 又具有无线资源管理和移动性管理等功能，例如移动台位置登记与更新、越区切换等。为了建立从固定网至某个移动台的呼叫路由，固定网进入移动网的那个接口MSC 称为关口MSC （GMSC ），由该GMSC 查询有关的HLR ，并建立至移动台当前所属的MSC 的呼叫路由。 HLR 是用于移动用户管理的数据库。每个移动用户必须在某个HLR 中登记注册。HLR 所存储的用户信息分为两类：一类是有关用户参数的信息，例如用户类别，所提供的服务，用户的各种号码、识别码，以及用户的保密参数等。另一类是有关用户当前位置的信息，例如移动台漫游号码、VLR 地址等，用于建立至移动台的呼叫路由。 图1.3 蜂窝移动通信系统的基本结构 VLR 是存储用户位置信息的动态数据库。当漫游用户进入某个MSC 区域时，必须向该MSC 相关的VLR 登记，并被分配一个移动用户漫游号（MSRN ），在VLR 中建立该用户的有关信息，其中包括移动用户识别码（MSI ）、移动用户漫游号（MSRN ），所在位置区的标志以及向用户提供的服务等参数，这些信息是从相应的HLR 中传递过来。MSC 在处理入网出网呼叫时需要查询VLR 中的有关信息。一个VLR 可以负责一个或若干个MSC 区域。

EIR是存储有关移动台设备参数的数据库。EIR实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。

AuC鉴权中心是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。AuC对任何试图入网的用户进行身份认证，只有合法用户才能接入网中并得到服务。

OMC操作维护中心是网络操作维护人员对全网进行监控和操作的功能实体。

1. 1．5移动通信系统的频段使用

早期的移动通信主要使用VHF和UHF频段,其主要原因有以下三点:

①V HF/UHF频段较适合移动通信

从VHF/UHF频段的电波传播特性来看,主要是在视距范围内,一般为几到几十公里,而且电波覆盖可控，比较适合移动通信。

②天线较短便于携带和移动

天线长度决定于波长,移动台中使用最多的是λ/4的鞭状天线。例如,当频率为150MHz 时,约为50cm;450MHz时约为17cm,900MHz约为8cm,便于移动,携带方便。

③抗干扰能力强

由于工业火花干扰及天电干扰等属脉冲干扰,随着频率增高,干扰幅度越小。从而使工作在VHF/UHF频段设备,可以用较小的发射功率获得较好的信噪比。

目前,大容量移动通信系统均使用800 MHz频段(CDMA),900MHz频段(AMPS、TACS、GSM),并开始使用1800MHz频段(GSM 1800),用于微蜂窝(Microcell)。第三代移动通信系统开始使用更高频率（2 GHz频段，即1885MHz~2025MHz和2110MHz~2200MHz，其中1980MHz~2010MHz和2170MHz~2200MHz用于移动卫星业务（MSS））。同时，引入无线局域网（WLAN，2.5GHz，5.2GHz）用于高速数据传输。

1.2 多址方式

1.2.1 移动通信系统中的多址方式

多址问题可以被认为是一个滤波问题。许多用户可以同时使用同一频谱，然后采用不同的滤波器和处理技术，使不同用户信号互不干扰地被分别接收和解调。

蜂窝移动通信系统为了使信号仅在要求通信的两者之间传输而不影响其它用户，就必须选用适当的天线和多址方式。

空间滤波采用的是定向天线阵，以增加需要方向上的信号和减轻其它方向上的干扰。目前,蜂窝移动通信系统都利用了扇形分区来减少相邻蜂窝共用信道造成的干扰。

多址方式的主要有4种：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和空分多址（SDMA）。其中FDMA被最早采用，而CDMA则是刚刚被用到蜂窝移动通信中。下面分别简单介绍一下FDMA、TDMA、CDMA和SDMA：

（1）FDMA 应用这种多址方式的主要蜂窝系统有北美的AMPS和英国的TACS，我国这两种制式都采用过，其中TACS占绝大多数。所谓FDMA，就是在频域中一个相对窄带信道里，信号功率被集中起来传输，不同信号被分配到不同频率的信道里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制，这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量，而任何其它频率的信号被排斥在外。模拟的FM蜂窝系统都采用了FDMA。

（2）TDMA 应用这种多址方式的主要蜂窝系统有欧洲的GSM、北美的DAMPS(IS-136)和日本的PHS。所谓TDMA，就是一个信道由一连串周期性的时隙构成。不同信号的能量被分配到不同的时隙里，利用定时选通来限制邻近信道的干扰，从而只让在规定时隙中有用的信

号能量通过。现在使用的TDMA蜂窝系统实际上都是FDMA和TDMA的组合，如GSM数字蜂窝系统就是先使用了200kHz的频分信道，再把它分成8个时隙（全速）或16个信道（半速）进行TDMA传输。

（3）CDMA 当前应用这种多址方式的主要蜂窝系统有北美的QCDMA和欧洲爱立信的BCDMA。所谓CDMA，就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。在接收机里，信号用相关器加以分离，这种相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱，凡不符合该用户二进制序列的信号就不被压缩带宽。结果只有有用信号的信息才被识别和提取出来。

（4）SDMA 空分多址主要通过空间的隔离或天线技术来获取地址的复用。如目前BS 最常见的采用定向天线组成不同的扇区，卫星天线采用点波束实现相同频率信号的复用。在目前智能天线技术商未大量商用之前，SDMA主要和其他三种多址方式配合使用。智能天线（Smart Antenna）技术也是第三代移动通信系统的关键技术之一，在未来将得到大量使用。

1.2.2 移动通信系统中不同多址方式的频谱效率

在FDMA蜂窝系统中，频谱效率取决于每赫兹带宽信息比特率和频率复用系数。美国模拟蜂窝系统AMPS将分配的频谱分成30kHz带宽的许多信道，并使用窄带FM调制，每30kHz 一条话路。由于干扰，同一频率不能在每一小区中重复使用。为提供可靠的通话质量，载干比（C/I）需要18dB或更高。根据推算和经验表明，在大多数情况下，这个C/I值需要在频率复用系数为1/7时才能达到。频率复用系数是表示相同频率被复用的数目。因此得到的结论是：每个小区中必须占用210kHz的频谱才有一条话路。通过减小小区面积增加小区数，虽然从理论上能取得任意高的话路容量，但必须增加设备费用；此外，由于小区覆盖范围减小，也增加了基站间的切换次数。切换次数的增加将导致两个坏处：一是容易掉话；二是加重了交换机的负担。

TDMA频谱效率的计算基本上和FDMA相同。由于目前被认可的频率复用准则和模拟系统相似，我们可以算出对于DAMPS，每个小区必须占用70kHz的频谱才有一条话路。换句话说，它的容量是模拟AMPS的三倍。同样可以算出，GSM的系统容量约是模拟TACS的两倍。

CDMA频谱效率的算法和上面两种制式不太相同，因为上面两种制式每条话路占用的频谱宽是一定的，只要频率复用系数一定，每个小区的话路容量就确定下来。而CDMA是通过不同的地址码来区分用户的，所有用户都共用一个频率。决定CDMA系统容量的主要参数有处理增益、所需的E b/N0值、话音激活系数、频率复用效率和扇区数目等。而且即使上述参数都确定，容量还要受具体的地理环境、背景噪声、外部干扰等条件的影响。所以，在CDMA 中，每条话路所需占用的频谱宽度是不确定的。通过试验和理论计算，QCDMA的容量可达到AMPS的8至10倍，即每个小区中只占用20kHz的频谱就有一条话路。

目前的CDMA蜂窝系统实际上也都是FDMA和CDMA的组合。因为处在同一载频的CDMA 用户共用同一频率，所以它的频率复用系数可以被看作是1，但由于受邻近小区中用户的干扰的影响，CDMA实际的频率复用系数应为2/3。CDMA系统的高容量很大一部分因素是由于它的频率复用系数远远超过其它制式的蜂窝系统，另外一个主要因素是它使用了话音激活技术。

1.3 移动通信系统的发展

移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段：

20世纪20～30年代：警车无线电调度电话（AM调幅），使用2MHz频率。

20世纪40～50年代：人工接续的移动电话（FM调频），单工工作方式，使

用频段为150MHz及450MHz。特别值得一提的是1947年Bell实验室提出蜂窝概念。

20世纪60年代：自动拨号移动电话，全双工工作方式，使用频段为150MHz 及450MHz。1964年美国开始研究先进移动电话系统（IMTS）。

20世纪70～80年代：AMPS、TACS分别在美国、英国投入使用。使用频段为800/900MHz（早期曾使用450MHz），全自动拨号，全双工工作，具有越区频道转换，自动漫游通信功能。频谱利用率，系统容量及话音质量都有明显的提高。20世纪80年代发展起来的模拟蜂窝移动电话系统，人们把它称为第一代移动通信系统。其主要技术是模拟调频、频分多址，主要业务是电话。代表这一系统的有美国的AMPS（1979年首先在美国芝加哥开通），英国TACS（属AMPS系统的改进型,两个系统的主要差别见表1-1，1983年投入商用），北欧的NMT-900（1981年投入商用）等。模拟系统的主要缺点是：频谱利用率低、不能与ISDN兼容、保密性差及移动终端进一步小型化、低功耗、低价格的难度大。

20世纪90年代：典型有GSM数字移动通信系统和窄带CDMA（IS-95A）数字移动通信系统及卫星移动通信，称第二代移动通信系统。第二代移动通信系统在系统构成上与第一代模拟移动通信系统无多大差别。不同的是 ,它在几个主要方面如:多址方式﹑调制技术﹑话音编码﹑信道编码﹑分集接收技术等采用了数字技术。目前国际上已进入商用和准备进入商用的数字蜂窝系统有欧洲的GSM、美国的DAMPS（原IS-54，目前用IS-136，）及日本的JDC。

21世纪初：第三代移动通信系统开始标准化，并逐步走向市场。主要有基于窄带IS-95 CDMA技术的宽带CDMA技术的cdma2000、基于日本无线工业广播协会（ARIB）支持的纯W-CDMA和欧洲电信标准协会（ETSI）制定的UTRA两个独立建议的W-CDMA、由我国提出的时分同步CDMA（TD-SCDMA）等第三代（3G）系统（IMT-2000）陆续开始投入使用。其中第三代（3G）系统使用频段为1885-2025MHz，2110-2200MHz，全球统一标准。

表1-1 AMPS制式与TACS制式的主要差别

项目AMPS TACS

工作频段(MHz)MS→BS BS→MS 825～845

870～890

890～915

935～960

频道间隔(kHz) 30 25

话音频道调制峰值频偏(kHz) ±12 ±9.5

控制信号传输速率(kbit/s) 10 8

控制频道调制峰值频偏(kHz) ±8 ±6.4

在使用的150MHz、450MHz、900MHz三个频段的具体收发频率间隔分别为:150MHz的收发频率间隔为5.7MHz，450MHz 的收发频率间隔为10MHz，900MHz的收发频率间隔为45MHz。

分析上述发展状况可以看出，从20世纪20年代到70年代的半个世纪内，移动通信的发展是慢的，应用范围也不大。近30年，尤其是20世纪80年代以来，移动通信在技术进步和业务增长方面都是十分惊人的，其原因可以归纳为两个方面：一是技术上的限制被突破。在半导体电子技术、大规模集成电路、程控交换及微机处理与控制技术未得到发展与广泛应用之前不可能有现代蜂窝移动电话的出现与商用。二是社会经济的发展。一方面促进社会的流动性和工作场所的流通性，人们需要在移动过程中获得信息交换；另一方面是使更多的人具有承受移动费用的能力。另外，频率资源的不断开发和有效利用也是促进移动通信持续发

展的一个重要因素。

表1-2列出了全球目前已投入运营或已制定标准的低功率系统的主要参数。

表1-3列出了全球目前已投入运营的数字蜂窝系统（2G）的主要参数。

表1-2低功率系统的主要参数

系统名称DECT PHS CT-2 CT-3

(DCT-900)

PACS 应用时间/年1993 1993 1989 1990 1994

多址方式TDMA/FDMA TDMA/FDMA FDMA TDMA/FDMA TDM/TDMA/FDMA

工作频率（MHz）1800-1900 1895-1907 864-86

8

862-870 1850-1910上行

1930-1990下行

或1920-1930

双工方式TDD TDD TDD TDD FDD或TDD 射频信道间隔

（kHz）

1728 300 100 1000 300/300 调制方式GFSK π/4QPSK GFSK GFSK π/4DQPSK

手机发射功率（最大值/平均值）250mW/

10mW

80mW/

10mW

10mW/

5mW

80mW/

5mW

100mW/

25mW

语音编码（kbit/s）ADPCM

32

ADPCM

32

ADPCM

32

ADPCM

32

ADPCM

32

每个射频载波的

话音信道数

12 4 1 8 8

表1-3 数字蜂窝系统的主要参数

系统名称GSM DCS-1800 IS-54 IS-95 PDC

(JDC) 应用时间/年1990 1993 1990 1993 1991

多址方式TDMA/

FDMA TDMA/

FDMA

TDMA/

FDMA

CDMA/

FDMA

TDMA/

FDMA

工作频带（上行） (MHz) （下行）935-960

890-915

1710-1785

1805-1880

869-894

824-849

869-894

824-849

810-830

1429-1453

940-960

1477-1501

双工方式FDD FDD FDD FDD FDD

射频信道间隔

（kHz）

200 200 30 1250 25 调制方式GMSK GMSK π/4DQPSK QPSK π/4DQPSK

手机发射功率（最大值/平均值）

1W/

125mW

1W/

125mW

600mW/

200mW

600mW

语音编码（kbit/s）RPE-LTP

13

RPE-LTP

13

VSELP

7.95

QCELP

8

VSELP

11.2

每个射频载波的

话音信道数

8(16) 8(16) 3(6) 软容量3(6)

信道速率（kbit/s）270.833 270.833 48.6 1.2288

Mc/s

42

1．4 我国移动通信发展状况

我国移动通信是从军事移动通信即战术通信起步的。民用移动通信发展较晚，大致分为早期、74系列、80系列三个阶段，20世纪50年代末到20世纪70年代中主要用于公安、邮电、交通、渔业等少数部门作专网用，1974年才开放了四个民用波段，制定了通用技术条件，开始研制频道间隔为50kHz和100kHz的74系列产品。1980年制定了频道间隔为25kHz 的性能指标、测试方法和环境要求等部颁标准，开展了80系列设备的研制。

我国公众移动通信起步于20世纪80年代，1987年在广州、上海率先采用900 MHz TACS 标准的模拟蜂窝移动通信系统,开通了蜂窝移动通信业务。它一经面世,就受到广大用户的欢迎,并迅速发展到全国各省。移动电话用户数每年翻番,发展速度之快,世人瞩目。至1996年已基本建成一个覆盖全国(除台湾省以外)31个省、直辖市、自治区大部分地市县和部分重要县镇的全国移动通信网。该网采用的设备主要由摩托罗拉系统(称A网)和爱立信系统(称B网)组成。1995年元月1日实现了A网和B网两系统内的分别联网自动漫游。1996年元月1日实现了A网、B网两系统的互联自动漫游,从而真正实现了“一机在手、信步神州”。随着数字移动通信系统的发展与普及，模拟蜂窝移动通信系统于2000年起开始封网，并逐步退出中国电信发展的历史舞台，将频段让给数字蜂窝移动通信系统。

1994年4月中国联通的成立,打破了邮电“一统天下”的局面。联通决定采用技术先进、设备成熟、具有国际自动漫游功能的GSM数字移动通信技术,组建全国第二个公众移动通信网。1994年9月中国电信也采用GSM数字移动通信技术,组建中国电信全国公众数字移动通信网。从1994年9月至1995年底短短一年多, 中国电信就有15个省、直辖市、自治区开通了GSM数字移动电话业务,并采用中国七号信令完成联网自动漫游。

2000年4月20日根据国家关于电信体制改革的部署和要求，在原中国电信移动通信资产总体剥离的基础上组建中国移动通信集团公司（简称“中国移动”），主营移动业务。

2008年5月，各方关注已久的电信重组方案终于出台，现有5大运营商将合并成3家。国家部委首次明确表示将在完成电信重组后发放3Ｇ牌照。中国电信收购中国联通ＣＤＭＡ网，中国联通与中国网通合并，中国铁通并入中国移动，中国卫通的基础电信业务也并入中国电信，电信重组将使业内“五雄争霸”格局变为“三分天下”。

1.5 移动通信信道结构

信道是通信网络传递信息的通道。作为移动通信网，为了传递话音和其它控制信号，需要使用很多信道，包括无线信道和移动通信网与市话网之间的有线信道。

在移动通信系统中，无线信道通常有两种类型：业务信道(TC)和控制信道(CC)。

一、业务信道(TC)

在目前以通话为主的蜂窝移动通信系统中，业务信道就是话音信道（VC），主要用于传递话音信号，它的占用和空闲是受移动业务交换中心(MSC)控制和管理的。在MSC中保存有一张所有信道和它们状态的表格.状态包括:空、忙、阻塞等。

当一条话音信道空闲时，基站话音信道单元发射机关闭；而当一条话音信道被占用时，发射机打开；当一条话音信道空闲时，但存在干扰电平并超过一定的值，该话音信道不可使用，应暂时阻塞。这些动作全根据MSC或BSC命令完成.通常每个无线小区分有几十个话音信道。

在话音信道中，平时除传递话音外，还传递一些其他信息，如检测音(SAT)、数据、信号音(ST)。

1、检测音(SAT)

在模拟蜂窝系统中，检测音(SAT)是指在话音传输期间连续发送的带外单音。MSC通过对SAT的检测，可以了解业务信道的传输质量。当业务信道单元发射机启动后，就会不

断在带外(话音频带为300~3400Hz)发出检测音(5970Hz、或6000Hz、6030Hz).SAT由BS的业务信道单元发出，经移动台MS环回。

2、数据

在一定情况下，在业务信道上还可传递数据。例如，在越区切换时，通话将暂时中断(模拟蜂窝系统中一般要求限定在800ms之内)，可利用这段时间在业务信道中，以数据形式传递必要的指令或交换数据。

3、信号音(ST)

信号音为线路信号。它是由移动台发出的单向信号。例如，在寻呼MS过程中，如果BS收到MS发来的ST，就表示振铃成功。在切换过程中，原BS收到MS发来的ST信号，则表示MS对切换认可，它是带内信号。一般在0~300Hz之间。

二、控制信道(CC)

一般控制信道的下行信道用于寻呼，上行信道用于接入，信道中只用来传递数据。在每一个无线小区内，通常只有一条控制信道。所以一个中心激励的基站，配备一套控制信道单元；而一个顶点激励的基站(通常是覆盖三个扇区小区)应配备三套控制信道单元。

1、寻呼

当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道(PC)。

2、接入

当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号，所以将该信道称为接入信道(AC)。

在控制信道中，不仅传递寻呼和接入信号，还传递大量其它数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试(重新试呼)等信号。

1.6 目前我国移动通信网的频率配置

我国无线电委员会分配给2G蜂窝移动通信系统的频率如表1-4所示。

表1-4 我国无线电委员会分配给2G蜂窝移动通信系统的频率

系统或使用部门上行频率(MHz) 下行频率(MHz)

中国电信CDMA 825~835 870~880

中国移动GSM室内分布系

885~890 930~935

统

中国移动GSM900 890~909 935~954

中国联通GSM900 909~915 954~960

中国移动GSM1800 1710~1720 1805~1815

中国联通GSM1800 1745~1755 1840~1850

从表1-4可以看出，原来分配给中国移动模拟蜂窝移动通信系统ETACS（上行880~890 MHz，下行925~935 MHz）和TACS（上行890~905 MHz，下行935~950 MHz）频段由于模拟网的退网，已用于中国移动GSM900和GSM室内分布系统；蜂窝移动通信系统(800-900 MHz频段)收发频差为45 MHz。对于450 MHz 专网，收发频差为10 MHz。对于150 MHz 专网，收发频差为5.7 MHz 。

以中国联通GSM为例，6 MHz带宽，收发频差为45 MHz，信道间隔200kHz，即200kHz一个频点，共30个频点。除去工作频点首尾各一个保护频点，共28个频点。

在2G时代，中国联通的GSM频率资源仅为中国移动的1/3不到。目前，中国联通的

GSM用户约为1.3亿，中国移动的用户数高达4.6亿。

对于模拟蜂窝系统，不同设备的信道间隔不同。北美为30kHz如AMPS系统的信道间隔为30kHz；西德为20kHz；日本、英国、北欧和中国都是25kHz，如TACS系统的信道间隔为25kHz。

对于不同的数字蜂窝系统，信道间隔不同。如GSM信道间隔200kHz，每个信道8个时隙；D-AMPS信道间隔30kHz，每个信道3个时隙。

我国早在2002年就公布了第三代公众移动通信系统频率规划，不但规划了较充足的3G FDD方式频谱总量，更为3G TDD方式提供了非常充足的频谱空间。

在3G频率规划的基础上，我国为中国电信cdma2000分配的频率是1920～1935MHz(上行)/2110～2125MHz(下行)，共15MHz×2；为中国联通WCDMA分配的频率是1940～

1955MHz(上行)/2130～2145MHz(下行)，共15MHz×2；为中国移动TD-SCDMA分配的频率是1880～1900MHz以及2110～2025MHz，共35MHz。

另外，这次3G频率分配后还留有相当的频率资源作为储备。TDD频率规划中，除此次分配给中国移动的频率外，在主要工作频段尚有1900MHz～1920MHz共20MHz频率没有分配(尚被小灵通占用)，同时2300MHz～2400MHz补充工作频段己在WRC-07大会上被确定为IMT-2000全球通用的频段，此次也全部留用储备未予分配。

1.7 移动通信环境下的干扰分析

在移动通信的无线网设计中，解决无线覆盖区和无线电干扰是两大难题。对于微蜂窝结构的无线网来说，解决无线电干扰可能比解决覆盖区设计更困难。在移动通信网内，无线电干扰一般分为同频道干扰、邻频道干扰、互调干扰、阻塞干扰和近端对远端的干扰等。1.7.1 同频道干扰

所有落在收信机通带内的与有用信号频率相同或相近的干扰信号（非有用信号）称为同频道干扰。由于干扰信号与有用信号以相同的频率及方式进入接收机中频通带而无法避免或滤除。在设台组网中，防止同频道干扰的基本措施是通过基站站址布局（即保持同频复用距离）、合理的覆盖区设计及频道配置，使满足同频道干扰保护比指标。

1．同频道干扰保护比指标

接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，称为同频道干扰保护比。对于模拟蜂窝移动通信网，其同频道干扰保护比指标规定如下：

（1）静态同频道干扰保护比

对于模拟通信系统，3级话音质量其下限信噪比为14dB，按照有关体制规定S/N≥20 dB，如果有用信号与干扰信号之比为8 dB，则出现干扰时，S/N由20dB下降到14dB。所以，为了维持3级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求≥8 dB。

对于4级话音质量其下限信噪比约为25dB，按照有关体制规定S/N≥29 dB，因此，为了维持4级话音质量下限，静态同频道干扰保护比要求≥12 dB。GSM系统要求静态同频道干扰保护比要求≥9 dB。

（2）同频道干扰概率

同频道干扰概率规定为10%。

（3）考虑衰落影响、干扰概率及静态射频保护比后的同频道干扰保护比

当有快衰落和慢衰落时，通常的做法是在静态同频道干扰保护比（P）上加上同频道干扰余量（Z P），即：P+Z P（dB）。表1-5列出干扰概率为10%时的P+Z P值。

表1-5 干扰概率为10%时的P+Z P值

话音等级P（dB）Z P（dB）P+Z P（dB）

σL=6dB σL=12dB σL=6dB σL=12dB 三级话音质量8 14．5 22．8 22．5 30．8

四级话音质量12 14．5 22．8 26．5 34．8

2．同频道复用保护距离系数

在蜂窝网中，使两个同频小区保持必要的距离是保证同频道干扰保护比达到指标要求的主要办法。在全向基站区，同频道复用保护系数由图1.4定义。为满足表1-5的同频道干扰保护比指标所需要的系数可由式（1.2）计算，其结果列于表1-6。

P+Z P = 40 log

r r

D

（1.2）式中：D/r为同频道防护比。

表1-6 同频道复用保护距离系数D/r

P+Z P（dB）22．5 30．8 26．5 34．8 D/r 4．7 7．3 5．6 8．9

受干扰站A干扰站B

A站场强

B站场强

D D-r

受干扰严重点

r r

M d1-m

d2

M

d1

-有用信号的平均电平/dB

M

d2

无用信号的平均电平-/dB

图1.4 同频道复用保护距离系数

1.7.2邻频道干扰

工作在k频道的接收机受到工作于k±1频道的信号的干扰，即邻道（k±1频道）信号功率落入k频道的接收机通带内造成的干扰称为邻频道干扰。解决邻频道干扰的措施包括：（1）降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射；

（2）提高接收机的邻频道选择性；

（3）在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用，增加同频道防护比。

1.7.3互调干扰

在专用网和小容量网中，互调干扰可能成为设台组网较关心的问题。产生互调干扰的基本条件是：

（1）几个干扰信号（ωA、ωB、ωC、）与受干扰信号的频率（ωS）之间满足2ω-ωB =ωS或ωA+ωB -ωC =ωS条件；

A

（2）干扰信号的幅度足够大；

（3）干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。

互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类。

1.发射机互调干扰

一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰。减少发射机互调干扰的措施有：

（1）加大发射机天线之间的距离；

（2）采用单向隔离器件和采用高Q谐振腔；

（3）提高发射机的互调转换率耗。

2．接收机互调干扰

当多个强干扰信号进入接收机前端电路时，在其非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰。减少接收机互调干扰的措施有：

（1）提高接收机前端电路的线性度；

（2）在接收机前端插入滤波器，提高其选择性；

（3）选用无三阶互调的频道组工作。

3．在设台组网中对抗互调干扰的措施

（1）蜂窝移动通信网由于需要频道多和采用空腔谐振式合成器，只有采用互调最小的等间隔频道配置方式，并依靠设备优良的互调抑制指标来解决互调干扰。

（2）专用的小容量移动通信网主要采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法来避免发生互调干扰。表1-7列出无三阶互调的频道序号。由表1-7可见，当需要的频道数较多时，频道利用率很低，故不适用于蜂窝网。

表1-7 无三阶互调干扰的信道组

需用信道数最小占用信道数无三阶互调信道组的信道序号信道利用率

3 4 1，2，4 75%

57%

4 7 1，2，5，7

1，3，6，7

41%

5 12 1，2，5，10，12

1，3，8，11，12

33%

6 18 1，2，5，11，16，18

1，2，5，11，13，18

1，2，9，12，14，18

1，2，9，13，15，18

27%

7 26 1，2，8，12，21，24，26

1，3，4，11，17，22，26

1，2，5，11，19，24，26

1，3，8，14，22，23，26

1，2，12，17，20，24，26

1，4，5，13，19，24，26

1，5，10，16，23，24，26

8 35 1，2，5，10，16，23，33，35

23%

.

.

.

20%

9 46 1，2，5，14，25，31，34，41，

46

.

.

.

10 56 1，2，7，11，24，27，35，42，

18%

54，56

.

1.7.4阻塞干扰

当外界存在一个离接收机工作频率较远但能进入接收机作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。这种干扰与干扰信号的幅度有关，幅度越大，干扰越严重，当于干扰电压幅度非常强时，可导致接收机收不到有用信号而使通信中断。

1.7.5近端对远端的干扰

当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B（距离d2）到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A（距离ｄ１，ｄ２＜＜ｄ１）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离站远的移动台A的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台A的有用信号淹没。这种现象称为近端对远端干扰。

解决措施：一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔；二是移动台端加自动（发射）功率控制（APC），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。由于频率资源紧张，几乎所有的移动通信系统对基站和移动终端采用APC工作方式。

1.8蜂窝移动通信网络的频率规划

1.8.1等频距分配法

在小区制的移动通信网络中，同信道干扰问题已在分群时考虑，保证有足够的防护比，而邻道干扰的问题则在信道分配时应加以考虑。等频距分配法按频率等间隔分配信道，这样可以有效地避免邻道干扰。若需要M个信道，将其分为N个信道组，则每个信道组中有M/N个信道，而N个信道组的信道序列可以由以下确定：

K+jN，K=1，2，3，…N…；J=0，1，2，…，M/N-1

式中K为信道组的序列号，最大为K=N，j为信道序号的取值。

第一代模拟蜂窝移动通信系统使用了这种方法。如果基站采用了无方向性激励时，通常以12个无线小区（基地区）作为一个区群，其信道组配置如图1.4所示。而信道配置按K+jN，的规律：

第一信道组，K=1，j=0~12，故（1，13，25，…）

第二信道组，K=2，j=0~12，故（2，14，26，…）

第三信道组，K=3，j=0~12，故（3，15，27，…）

第四信道组，K=4，j=0~12，故（4，16，28，…） 第五信道组，K=5，j=0~12，故 (5， 17， 29，…) 第六信道组， K=6， j=0~12，故（6，18，30，…）

第七信道组， K=7， j=0~12， 故（7，19，31，…）

第八信道组， K=8， j=0~12， 故 ( 8， 20， 32， … ) 第九信道组， K=9， j=0~12， 故 (9， 21， 33， …) 第十信道组， K=10， j=0~12， 故 (10， 22， 34， …) 第十一信道组， K=11， j=0~12， 故 (11， 23， 35， …) 第十二信道组， K=12， j=0~12， 故 (12， 24， 36， …) 这样同一信道内的最小间隔为12，保证了邻道干扰的抑制。

如果采用扇形方向的天线激励，通常采用4个基站、24个扇形无线小区为一个区群，此时，信道配置可如图1.5所示。

由图可见，它采用4个基站、6个顶点为60度的扇形有向天线，则每个基站应有6组信道，每个区群有24个信道组，共96个频点，其信道分配为：

BS1选用的六个信道组为（1，25，49，73）；（5，29，53，77）；…(21，45，69，93)； BS2选用的六个信道组为（2，26，50，74）；（6，30，54，78）；…(22，46，70，94)； BS3选用的六个信道组为（3，27，51，75）；（7，31，55，79）；…. .(23，47，71，95)； BS4选用的六个信道组为（4，28，52，76）；（8，32，56，80）；…. .(24，48，72，96)。 当采用7个基站、21个扇形无线小区为一个区群时，信道配置如图1.6所示。

10·

7·８

·１１

·９·１２·

１·４·

２·５·３

·９·１１·１２

·７

·１０·８·

５·３·

６·１·４

·１０·７

·８

·１１

·９

·１２

·

１·

４

·

２

·５

·３

·重复使用

频道组序号

图1.5 12个无线小区为一个区群的信道组配置

重复使用

频道组序号

１2117

13

9

516

20

244

81215

11

732319

14

10

18

222613

9

512117

图1.6 4个基站24个扇形无线小区为一个区群的信道组配置

重复使用

频道组序号14

21

71710

31629

18411

62013

519

12

216

9

11

18

4

8

115

14

7

21

10

17

3519

12

216

9

31710

21

14

712

19

51320

611

18

413

6

20

图1.7 7个基站、21个扇形无线小区为一个区群的信道组配置 以上两种信道分配方法均是采用将某一组信道固定分配给某一基站，即基站的频点是固定不变的，统称为固定信道分配法。它具有控制方便，投资少的特点。但信道的利用率下降。在各个覆盖区话务量不均匀的情况下，当一个基站的信道全忙时，邻近的信道即使空闲也不能使用。为了进一步提高频谱的利用率，使信道的配置方法能够随移动通信系统的地理分布变化而变化，最近在移动通信系统中采用了一种动态信道分配方法。它不是将信道固定地分配给某个基站，而是多个基站均可使用同一信道，其频谱的利用率大约可提高百分之二十，动态信道分配需要微机控制，以便于及时收集和处理大量的数据，并实时给出结果和施加控制。它可以作到按业务量的大小，合理地在不同基站之间按需分配信道，避免了忙闲不均的

情况。但此时的邻近的信道干扰比较突出，预测和控制系统均比较复杂。

1.8.2信道分配策略

为了充分利用无线频谱，必须要有一个既可增加用户容量又减少干扰的复用方案，从而人们提出许多不同的信道分配策略。信道分配策略可分为两类：固定的或动态的。

在固定的信道分配策略中，每个小区分配给一组预先确定好的业务信道。

在动态的信道分配策略中，业务信道不是固定地分配给各个小区。各基站在接到呼叫请求后，就向MSC请求一个信道。交换机则根据某种算法给发出请求的小区分配一个信道。这种算法考虑了该小区中以后呼叫阻塞的可能性﹑侯选信道使用的频次﹑信道的复用距离，以及其他的开销。

因此，MSC只分配符合以下条件的某一频率：这个小区没有使用该频率，而且，任何为了避免同频干扰而限定的最小频率复用距离内的小区也都没有使用该频率。动态的信道分配策略有利于提高信道利用率，并可以减小系统呼叫阻塞率，但要求MSC连续实时地收集关于信道占用情况、话务量分布情况、所有信道的无线信号强度指示（RSSI）等数据。增加了系统的计算量和存储量。

1.9 多信道共用技术

多信道共用是指在网内的大量用户共享若干无线信道，这与市话用户共同享有中继线相类似。这种占据信道的方式相对于独立信道方式而言，可以明显提高信道利用率。

例如一个无线区有N个信道，把用户分别指定一个信道，不同信道内的用户不能互换信道。这就是独立信道方式。当某一个信道被某一个用户占用时，则在它通话结束前，属于该信道的其他用户都处于阻塞状态，无法通话。但是，与此同时一些其他信道却处于空闲状态，而又得不到运用。这样一来，就造成有些信道在紧张排队，而另一些信道却处于空闲状态。显然，信道得不到充分利用。如果采用多信道共用方式。即在一个无线小区内的N个信道，为该区内所有用户共用，则当k（k< N）个信道被占用时，其他需要通话的用户可以选择剩下的任一空闲信道通话。因为任何一个移动用户选取空闲信道和占用信道的时间都是随机的，所以所有信道同时被占用的概率远小于被占用的概率。因此，多信道共用可明显提高信道的利用率。

多信道共用的结果，在相同多的用户和信道情况下，用户通话的阻塞概率明显下降。当然，在相同多的信道和同样的阻塞率的情况下，多信道共用可使用户数目明显增加。但也不是无止境的，否则将使阻塞率增加而影响质量。那么，在保持一定质量的情况下，采用多信道共用，一个信道究竟平均分配多少用户才合理？这就是我们要讨论的话务量和呼损问题。

1.9.1话务量与呼损

1.9.1.1呼叫话务量

话务量是度量通信系统业务量或繁忙程度的指标。所谓呼叫话务量，是指单位时间内（1小时）进行的平均电话交换量。它可用下面公式来表示：

A=Ct0(1.3)

C——每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的次数）；

t0——每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通话时间）。

如果t0以小时为单位，则话务量A的单位是爱尔兰(Erlang，占线小时，简称Erl)。

例如，设在100个信道上，平均每小时有2100次呼叫，平均每次呼叫时间为2分钟，求这些信道上的呼叫话务量：

A=2100 2/60=70 Erlang

1.9.1.2呼损率

当多个用户共用时，通常总是用户数大于信道数。因此，会出现许多用户同时要求通话而信道数不能满足要求的情况。这时只能先让一部分用户通话，而让另一部分用户等待，直到有空闲信道时再通话。这后一部分用户虽然发出呼叫，但因无信道而不能通话称作呼叫失败。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（B ）。

设A'为呼叫成功而接通电话的话务量，简称为完成话务量。C 为总呼叫的次数，Co 为一小时内呼叫成功而通话的次数，to 为每次通话的平均占用信道时间，则

完成话务量A'为 A'= to ? Co (1.4) 呼损率B 为

B=（A- A'）/A=（C-Co ）/C (1.5) 式中，（A- A'）为损失话务量。

所以呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。

显然，呼损率B 愈小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意。因此，呼损率也称为系统的服务等级（或业务等级，GOS ，the Grade of Service ）。例如，某系统的呼损率为10%，即说明该系统内的用户每呼叫100次，其中有10次因信道被占用而打不通电话，其余90次则能找到空闲信道而实现通话。但是，对于一个通信网来说，要想使呼损减少，只有让呼叫流入的话务量减少，即容纳的用户数少一些，这是不希望的。可见呼损率和话务量是一对矛盾，即服务等级和信道利用率是矛盾的。

如果呼叫有以下性质：

1、 每次呼叫相互独立，互不相关（呼叫具有随机性）；

2、 每次呼叫在时间上都有相同的概率；并假定移动电话通信服务系统的信道数为n ，则呼损率可计算如下：

∑==+++++=

n

i i n

n

n

i A n A n A A A A n A B 032!

!!

...!3!2!11!

(1.6)

这就是电话工程中的Erlang 公式。如已知呼损率B ，则可根据上式计算出A 和n 的对应数

量关系。见表1-8。

日常生活中，一天24小时中总有一些时间打电话的人多，另外一些时间使用电话的人少，因此对一个通信系统来说，可以区分忙时和非忙时。例如，在我国早晨8点到9点属于电话的忙时，而一些欧美国家晚上7点是属于电话忙时，因此在考虑通信系统的用户数和信道数时，显而易见，应采用忙时平均话务量。因为只要在忙时信道够用，非忙时肯定不成问题。忙时话务量与全日的话务量之比称为繁忙小时集中度。 1.9.1.3 繁忙小时集中度(K) K=忙时话务量/全日话务量

K 一般为8%~14%。

1.9.1.4 每个用户忙时话务量（A a ）

假设每一用户每天平均呼叫次数为C ，每次呼叫平均占用信道的时间为T （单位为秒），忙时集中率为K ，则每个用户忙时话务量为

A a =CTK/3600 (1.7) 可以看出，A a 为最忙时间的那个小时的话务量，是统计平均值。

例如，每天平均呼叫三次，每次的呼叫平均占用时间为120秒，忙时集中度为10%(K=0.1)，则每个用户忙时话务量为0.01Erlang/用户。

一些移动电话通信网的统计数值表明，对于公用汽车移动通信网，每个用户忙时话务量

可按0.04 Erlang 计算；对于专用移动通信网，由于业务的不同，每个用户忙时话务量也不一样。一般可按0.06 Erlang 计算。

表1-8 Erlang 损失概率表

1% 2% 3% 5% 7% 10% 20% 1 0.010 0.020 0.031 0.053 0.075 0.111 0.250 2 0.153 0.223 0.282 0.381 0.470 0.595 1.000 3 0.455 0.602 0.715 0.899 1.057 1.271 1.980 4 0.869 1.902 1.259 1.525 1.748 2.045 2.945 5 1.361 1.657 1.875 2.218 2.504 2.881 4.010 6 1.909 2.276 2.543 2.960 3.305 3.758 5.109 7 2.501 2.935 3.250 3.738 4.139 4.666 6.230 8 3.128 3.627 3.987 4.543 4.999 5.597 7.369 9 3.783 4.345 4.748 5.370 5.879 6.546 8.552 10 4.461 5.048 5.529 6.216 6.776 7.551 9.685 11 5.160 5.842 6.328 7.076 7.687 8.437 10.857 12 5.876 6.615 7.141 7.950 8.610 9.474 12.036 13 6.607 7.402 7.967 8.835 9.543 10.470 13.222 14 7.352 8.200 8.803 9.730 10.485 11.473 14.413 15 8.108 9.010 9.650 10.633 11.434 12.484 15.608 16 8.875 9.828 10.505 11.544 12.390 13.500 16.608 17 9.652 10.656 11.368 12.461 13.353 14.522 18.010 18 10.437 11.491 12.238 13.335 14.321 15.548 19.216 19 11.230 12.333 13.115 14.315 15.294 16.579 20.424 20 12.031 13.182 13.997 15.249 16.271 17.613 21.635 21 12.838 14.036 14.884 16.189 17.253 18.651 22.848 22 13.651 14.896 15.778 17.132 18.238 19.692 24.064 23 14.470 15.761 16.675 18.080 19.227 20.737 25.861 24 15.295 16.631 17.577 19.030 20.219 21.784 26.499 25 16.125 17.505 18.483 19.985 21.215 22.838 27.720 26 16.959 18.383 19.392 20.943 22.212 23.885 27.720 27 17.797 19.265 20.305 21.904 23.213 24.939 30.614 28 18.640 20.150 21.221 22.867 24.216 25.995 31.388 29 19.487 21.039 22.140 23.833 25.221 27.053 32.614 30 20.337 21.932 23.062 24.802 26.228 28.113 33.840 31 21.191 22.827 23.987 25.773 27.238 29.174 35.067 32 22.048 23.725 24.914 26.746 28.249 30.237 36.295 33 22.909 24.626 25.844 27.721 29.262 31.301 37.524 34 23.772 25.529 26.776 28.698 30.277 32.367 38.754 35 24.638 26.435 27.711 29.677 31.293 33.434 39.985 36 25.507 27.343 28.647 30.657 32.311 34.503 41.216 37 26.378 28.254 29.585 31.640 33.330 35.572 42.448 38 27.252 29.166 30.526 32.624 34.351 36.645 43.680 39 28.129 30.081 31.468 33.609 35.373 37.715 44.913 40 29.007 30.997 32.412 34.596 36.396 38.787 46.147 41 29.888 31.916 33.357 35.584 37.421 39.861 47.381 42 30.771 32.836 34.305 36.574 38.446 40.936 48.616 43 31.656 33.758 35.253 37.565 39.473 42.011 49.851 44 32.543 34.682 36.203 38.557 40.501 43.088 51.086 45 33.432 35.607 37.155 39.550 41.529 44.165 52.322 46 34.322 36.534 38.108 40.545 42.559 45.243 53.559 47 35.215 37.462 39.062 41.540 43.590 46.322 54.796 48 36.109 38.392 40.108 42.537 44.621 47.401 56.033 49 37.004 39.323 40.975 43.535 45.654 48.481 57.270 50

37.901

40.255

41.933

44.533

46.687

49.562

58.508

1.9.1.5 每个信道能容纳的用户数（m ）

当每个用户忙时的话务量确定后，每个信道所能容纳的用户数m 可由下式决定

n

Aa A

Aa

n A CTK

n

A

m ===

3600

1 (1.8)