移動通信基站基礎知識.ppt

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1、移動通信基站技術,主講 郭雙貴,高級工程師,移動通信是指通信雙方或至少一方處于移動中進行信息交互的通信，即移動體與移動體、移動體與固定體之間的通信。 按照移動體所處的運動區(qū)域不同，移動通信可分為陸地移動通信、海上移動通信和空中移動通信。 陸地移動通信以蜂窩移動通信系統(tǒng)應用最為廣泛，以數(shù)字蜂窩移動通信發(fā)展最為迅速，本章著重介紹數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。,2019/6/21,2,第1章 移動通信系統(tǒng)概述,第一節(jié) 移動通信的特點及分類 移動通信系統(tǒng)由于用戶的移動性，管理技術要比固定通信要復雜，移動通信網(wǎng)中依靠的是無線電波的傳播，傳播環(huán)境比有線媒質(zhì)的傳播特性復雜，移動通信有著與固定通信不同的特點。 一、移

2、動通信的特點 1、無線電波傳播環(huán)境復雜： 移動通信的電波處在特高頻（3003000MHz）頻段，電波傳播主要方式是視距傳播。電磁波在傳播時不僅有直射波信號，還有經(jīng)地面、建筑群等產(chǎn)生的反射、折射、繞射的傳播，從而產(chǎn)生多徑傳播引起的快衰落、陰影效應引起的慢衰落，系統(tǒng)必需配有抗衰落措施，才能保證正常運行。,2019/6/21,3,2、噪聲和干擾嚴重： 移動臺在移動時即受到環(huán)境噪聲的干擾，又有系統(tǒng)干擾。由于系統(tǒng)內(nèi)有多個用戶，必須采用頻率復用技術，系統(tǒng)就有了互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等主要的系統(tǒng)干擾，這就要求系統(tǒng)有合理的同頻復用規(guī)劃和無線網(wǎng)絡優(yōu)化等措施。 3、用戶的移動性：用戶的移動性和移動的不可預知

3、性，要求系統(tǒng)有完善的管理技術對用戶的位置進行登記、跟蹤，不因位置改變中斷通信。 4、頻率資源有限： ITU對無線頻率的劃分有嚴格規(guī)定，要設法提高系統(tǒng)的頻率利用率。,2019/6/21,4,二、移動通信的分類 1. 按服務對象分類： 公用移動通信和專用移動通信。 2. 按組網(wǎng)方式分類： 峰窩狀移動通信、移動衛(wèi)星通信、移動數(shù)據(jù)通信、公用無繩電話、集群調(diào)度電話等。 3. 按工作方式分類： 單向和雙向通信方式兩大類，雙向通信方式可又分為單工、雙工和半雙工通信方式。 4. 按采用的技術分類： 分為模擬移動通信系統(tǒng)和數(shù)字移動通信系統(tǒng)。,2019/6/21,5,第二節(jié) 移動通信的發(fā)展歷程 80年代發(fā)展起來的

4、第一代模擬移動通信系統(tǒng)。 90年代初發(fā)展為第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。 現(xiàn)正在建設第三代寬帶數(shù)字移動通信系統(tǒng)（3G）。 3G以寬帶多媒體移動通信為目標，數(shù)據(jù)傳輸速率： 高速移動環(huán)境 144kbit/s； 步行慢速移動環(huán)境 384kbit/s； 室內(nèi)靜態(tài)環(huán)境 2Mbit/s； 3G世界三大主流標準： WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA（我國提出的標準）。,2019/6/21,6,第三節(jié) 數(shù)字移動通信技術 一、數(shù)字調(diào)制技術 數(shù)字調(diào)制是使在信道上傳送的信號特性與信道特性相匹配的一種技術。 模擬語音信號，經(jīng)過語音編碼所得到的數(shù)字信號必須經(jīng)過調(diào)制才能實際傳輸。 無線傳輸系統(tǒng)中，是利用載波來攜帶

5、語音編碼信號的，即用語音編碼后的數(shù)字信號對載波進行調(diào)制。 數(shù)字調(diào)制方式有以下幾種：,2019/6/21,7,移頻鍵控（FSK）： 載波的頻率按照數(shù)字信號 “1”、“0”變化而對應變化； 移相鍵控（PSK）： 載波的相位按照數(shù)字信號“1”、“0”變化而對應變化； 振幅鍵控（ASK）： 載波的振幅按照數(shù)字信號“1”、“0”變化而對應變化。 GSM移動通信系統(tǒng)采用高斯預濾波最小移頻鍵控GMSK。 移動通信使用的調(diào)制技術還有： 二相移相鍵控（BPSK）、四相移相鍵控（QPSK）、正交調(diào)幅（QAM）,頻譜利用率較高,設計難度和成本較高。,2019/6/21,8,二、多址技術 多址技術就是把多個用戶接入一

6、個傳輸媒質(zhì)實現(xiàn)相互間通信時，給每個用戶信號賦予不同的特征，以區(qū)分不同的用戶的技術。 常用的多址方式： 頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）。 GSM系統(tǒng)使用：頻分多址（FDMA）/時分多址（TDMA）混和多址方式，即 FDMA/TDMA。 3G系統(tǒng)多址方式使用：碼分多址（CDMA)方式。,2019/6/21,9,1、頻分多址（FDMA） FDMA是把工作頻段劃分成多個無線載頻，每一個載頻信道可以傳輸一路語音或控制信息，通信時不同的MS占用不同的頻率信道進行通信。 FDMA的特點： （1）信道的帶寬較窄（2530KHz），相鄰頻道要留有防護頻帶； （2）與TDMA系統(tǒng)

7、比，F(xiàn)DMA系統(tǒng)的復雜程度低。 （3）采用單路單載波（SCPC）設計，需使用高性能的射頻（RF）帶通濾波器來減少鄰道干擾，成本較高。,2019/6/21,10,2、時分多址（TDMA） TDMA是把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙，一個時隙就是一個通信信道。 通信時，給每個用戶分配一個時隙，使各移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射或接收信號。同一個頻道就可供幾個用戶同時進行通信。 GSM系統(tǒng)無線路徑上采用TDMA方式，每一個載頻可分成8個時隙，一個時隙為一個信道，一個載頻最多可有8個移動用戶同時進行通信。,2019/6/21,11,供幾個用戶,如下圖所示的頻分多址和時分多址方式：

8、 a. FDMA b. TDMA,2019/6/21,12,時分多址（TDMA）的特點 （1）TDMA系統(tǒng)中幾個用戶共享同一個載頻，但每個用戶使用彼此互不重疊的時隙。 （2）TDMA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)射是不連續(xù)的，是以突發(fā)方式發(fā)射，耗電較少，移動臺可在空閑的時隙里監(jiān)聽其他基站，使越區(qū)切換大為簡化。 （3）共享設備的成本低，每一載頻為許多用戶提供業(yè)務，用戶平均成本大大低于FDMA系統(tǒng)。 （4）移動臺復雜，它需要處理復雜的數(shù)字信號。,2019/6/21,13,3、碼分多址（CDMA） 移動通信中，多個用戶使用的頻率和時間都是相同的，而給每個移動臺分配一個獨立的碼序列，這種用不同的正交編碼序列來區(qū)分不同

9、移動用戶的通信方式，稱為碼分多址。 碼分多址（CDMA)的特點 （1）系統(tǒng)容量大。CDMA 無線信道容量 比 FDMA大近10倍。 （2）有很強的抑制干擾和多徑衰落的能力。CDMA的擴頻系統(tǒng)可以把多徑干擾信號解擴去除。 （3）具有軟容量和小區(qū)呼吸功能。系統(tǒng)忙時只需少許增加系統(tǒng)噪聲就可增加通話用戶，即所謂軟容量。小區(qū)呼吸功能是指負荷量動態(tài)控制。,2019/6/21,14,（4）軟切換。當 移動臺超越小區(qū)或扇區(qū)時，由于工作頻率相同，只是地址碼序列不同，不需要頻率的切換，稱之為軟切換。軟切換是先接后斷切換，軟切換可靠性高。 （5）存在多址干擾和遠近效應。CDMA的地址碼不可能完全正交，在解擴過程中必

10、然帶來用戶間的干擾；CDMA的信道也采用地址碼分割，并切公用載波，增加信道的同時干擾也增加。 CDMA系統(tǒng)通過自動功率控制減輕其影響。 由于信道地址碼的相互作用，任何一個信道將受到其他不同地址碼信道的干擾，稱為多址干擾。,2019/6/21,15,CDMA系統(tǒng)的多址干擾直接限制容量的擴大。 碼分多址技術是基于以下兩種擴頻通信方式： （1）跳頻技術 跳頻技術是擴頻通信中的一種，GSM系統(tǒng)中使用跳頻技術，其主要功能是可有效地減小傳播信道對某個頻率的選擇性衰落；可避免多徑信號的干擾。 跳頻分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種。 如圖所示。（a）基帶跳頻 （b）射頻跳頻 （2）擴頻技術,2019/6/21,16

11、,2019/6/21,17,TRXn,TRX2,TRX1,耦 合 器,基帶信號,時隙 交叉 控制,圖 1.2（a）基帶跳頻,2019/6/21,18,PN碼發(fā)生器,可變頻率合成器,射頻調(diào)制,頻率合成器,射頻調(diào)制,耦 合 器,基帶信令,基帶信息,F0,F1-Fn,圖 1.2（b）射頻跳頻,擴頻通信是將信息信號的頻譜擴展后再進行傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，在強干擾甚至信號被噪聲淹沒的情況下，能保證可靠通信。 常用的擴頻通信技術如下： 直接擴頻（DS） 將要傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)用高速偽隨機碼序列調(diào)制，由于偽隨機序列的速率（帶寬）遠大于信息數(shù)據(jù)速率，使要傳遞信息數(shù)據(jù)信號的頻譜被展寬。 跳頻（FH） 荷載信

12、息的信號受偽隨機序列的控制，在一組預先指定的頻率上離散地跳變，從而擴展了發(fā)射信號的頻譜。,2019/6/21,19,三、雙工方式 1、頻分雙工（FDD）： 收發(fā)信各占用一個頻率。 優(yōu)點是收、發(fā)信號同時進行，時延小，技術成熟，缺點是設備成本高。 2、時分雙工（TDD）： 收發(fā)信使用同一個頻率,但使用不同時隙。 優(yōu)點是頻譜利用靈活,上、下行使用相同的頻率，傳輸特性相同，有利于使用智能天線,無收發(fā)間隔要求,支持不對稱業(yè)務,設備成本低等。 缺點是小區(qū)半徑小,抗快衰落和多普勒效應的能力低于FDD,終端移動速度不能超過120km/h。,2019/6/21,20,四、頻率復用技術 在移動通信系統(tǒng)中，頻率資源

13、有限，為提高頻譜利用率，在相隔一定距離后重新使用相同的頻率組，這種采用同頻復用和頻率分組來提高頻率利用率方式，就是頻率復用技術。 實際應用中常采用 4/12 和 3/9 頻率復用分組方式。即將12組頻率輪流分配到4個基站和將9組頻率輪流分配到3個基站，每個站點可用到3個頻率組。 頻率復用會帶來小區(qū)間的干擾，GSM系統(tǒng)要求： 同頻干擾保護比 C/I9dB 鄰頻干擾保護比 C/I-9dB,2019/6/21,21,2019/6/21,22,圖 1.3 按4/12方式復用的小區(qū)示意圖,2019/6/21,23,圖1.5 按3/9方式復用的小區(qū)示意圖,第四節(jié) 無線電頻譜管理與使用 1、無線電頻譜管理

14、2、移動通信的頻譜特性和管理,2019/6/21,24,GSM是全球第一個標準化的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，它對數(shù)字調(diào)制方式、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和業(yè)務種類等進行標準化規(guī)范，GSM系統(tǒng)可以提供全球漫游。 主要特點 1、頻譜效率高：采用了高效調(diào)制器、信道編碼和語音編碼等技術，系統(tǒng)具有高頻譜效率。 2、容量大：比TACS（模擬移動通信系統(tǒng)）高3-5倍 3、話音質(zhì)量好： 接收信號在門限值以上時，達到與有線傳輸相同的水平而與無線傳輸質(zhì)量無關。,2019/6/21,25,第2章 GSM系統(tǒng)的基本原理,4、開放的接口： GSM系統(tǒng)從空中接口到網(wǎng)絡之間以及網(wǎng)絡中各實體之間，提供的接口都是開放性的。 5、安全性高： 通過鑒權(quán)

15、、加密和TMSI（臨時用戶識別碼）號碼的使用，實現(xiàn)了安全保護，鑒權(quán)用來驗證用戶的入網(wǎng)權(quán)力，加密防止有人跟蹤而泄漏地理位置。 6、可與ISDN（綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)）、PSTN（公用電話網(wǎng)）等互連，與其它網(wǎng)絡互連是利用現(xiàn)有接口。 在SIM卡基礎上實現(xiàn)漫游，漫游是移動通信的重要特征，GSM系統(tǒng)可以提供全球漫游。,2019/6/21,26,第一節(jié) GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 一、GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 主要由 移動臺（MS）、基站子系統(tǒng) （BSS）和 網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）三部分組成。 GSM系統(tǒng)通過一定的網(wǎng)絡接口和用戶連接。 其結(jié)構(gòu)方框圖見圖2.1,2019/6/21,27,2019/6/21,28,SMC,圖2.1 G

16、SM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,1.移動臺（MS）： 是移動用戶設備部分，由移動終端和用戶識別卡(SIM)兩部分組成，移動終端是“機”，SIM卡是“身份卡”，存有認證用戶身份的所有信息。SIM卡還存儲與網(wǎng)絡和用戶有關的管理數(shù)據(jù)，只有插入SIM卡后移動臺才能接入進網(wǎng)。 2.基站子系統(tǒng)（BSS）： 由基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信機（BTS）兩部分組成，是GSM系統(tǒng)的基本組成部分。 基站控制器（BSC）：具有對一個或多個BTS進行控制的功能，主要負責無線資源管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等。 基站控制器（BSC)是一個很強的業(yè)務控制點。,2019/6/21,29,基站收發(fā)信臺（BTS）： 是無線

17、接口設備，主要包括無線發(fā)射和接收設備、天線設備及信號處理部分。完成無線傳輸、有線與無線轉(zhuǎn)換、分集、加密、跳頻等。實現(xiàn)BTS 與 MS 之間無線傳輸和相關控制功能。 3.網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）： 由移動業(yè)物交換中心（MSC）、來訪用戶位置寄存器（VLR）、歸屬用戶位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和移動設備識別寄存器（EIR）、短消息業(yè)物中心（SMC)等單元組成。主要完成交換功能和用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能。,2019/6/21,30,（1） 移動業(yè)務交換中心（MSC）： 是GSM系統(tǒng)的核心，它一側(cè)和 BSS接口，另一側(cè)與外部網(wǎng)絡接口，主要提供交換功能，MSC可以從HL

18、R、VLR和AUC中獲取有關處理用戶位置登記和呼叫請求的全部數(shù)據(jù)，支持位置登記和更新、越區(qū)切換、漫游和計費功能。 外部網(wǎng)絡用戶與GSM用戶之間呼叫時，外部網(wǎng)絡用戶首先被接到入口移動交換中心（GMSC網(wǎng)關移動業(yè)務交換中心），它負責獲取移動用戶的位置信息，并把呼叫轉(zhuǎn)移到可向被叫用戶提供服務的 MSC。,2019/6/21,31,（2）來訪用戶位置寄存器（VLR）： 是一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫，存儲著進入其控制區(qū)域內(nèi)來訪的移動用戶的有關數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是從該用戶的歸屬位置寄存器獲得并暫存的，當該用戶離開它的控制區(qū)域時，暫時存儲的該用戶數(shù)據(jù)即被刪除。VLR可以看作是一個動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。 VLR總是和MSC集成

19、在一起的（MSC/VLR）。 （3）歸屬用戶位置寄存器（HLR）：它也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲著該GSM系統(tǒng)業(yè)務區(qū)內(nèi)所有移動用戶的有關數(shù)據(jù)。 存儲的靜態(tài)數(shù)據(jù)有：移動用戶號碼、訪問能力、用戶類別和補充業(yè)務等，還暫存移動用戶漫游時的有關動態(tài)信息數(shù)據(jù)。,2019/6/21,32,2019/6/21,33,（4）鑒權(quán)中心（AUC）：用于產(chǎn)生為確定移動用戶 的身份和對呼叫保密所需監(jiān)權(quán)、加密的3個參數(shù)（隨機數(shù)RAND. 響應數(shù)SRES. 密鑰Kc）。 （5）移動設備識別寄存器（EIR）：也是一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關移動臺設備識別碼（IMSI）。 通過核查白色、黑色和灰色三種清單，完成對移動設備的識別、監(jiān)視、閉鎖功能

20、，以防止非法移動臺的使用。 （6）短消息業(yè)務中心（SMC）：短消息業(yè)務是一 種類似傳呼機的業(yè)務功能，在移動用戶和移動用戶之間或移動用戶和固定用戶之 間發(fā)送較短的信息。,4. 操作維護中心（OMC） 操作維護中心，是對整個GSM網(wǎng)絡進行控制和操作。通過它實現(xiàn)對GSM系統(tǒng)內(nèi)的自檢、故障診斷和處理、話務量統(tǒng)計和計費數(shù)據(jù)的記錄和傳遞，以及各種參數(shù)的收集、分析與顯示等。 5. GSM的網(wǎng)絡接口 如圖5.2所示。 （1）主要接口 GSM主要接口是指 A接口、Abis接口和 Um 接口。 這三種接口可保證不同廠商生產(chǎn)的MS、BSS及NSS等設備能夠納入GSM系統(tǒng)中正常運行和使用。,2019/6/21,34,

21、2019/6/21,35,圖2.2 GSM系統(tǒng)的接口,1）A接口。 A接口為NSS與BSS之間的通信接口。 從系統(tǒng)實體來看，就是MSC與BSC之間的互連接口，其網(wǎng)絡連接是通過采用標準的2.048Mbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)的。 A接口傳送的信息包括對移動臺和基站的管理、移動性及呼叫接續(xù)管理等。 2）Abis接口。 是基站子系統(tǒng)的BSC與BTS之間的通信接口。它是采用標準的2.048Mbit/s或64Kbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路來實現(xiàn)。 Abis接口支持所有向用戶提供的服務，支持對BTS無線設備的控制和無線資源的分配。,2019/6/21,36,3）Um接口（空中接口）。 Um接口

22、定義為 MS 和 BTS 之間的無線通信接口，是GSM系統(tǒng)中最重要、最復雜的接口，包含信令接口和物理接口兩方面的含義。 網(wǎng)絡子系統(tǒng)（NSS）內(nèi)部接口。 NSS內(nèi)部接口有：B接口、C接口、D接口、E接口、F接口、G接口。 GSM系統(tǒng)與其它公用網(wǎng)絡接口。 GSM通過移動業(yè)務交換中心 MSC 與 PSTN、ISDN等公用網(wǎng)絡連接，一般采用No.7信令接口，其物理連接是2.048Mbit/s的PCM數(shù)字傳輸鏈路。,2019/6/21,37,第二節(jié) GSM的 TDMA 信道 GSM系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡，由小區(qū)構(gòu)成，每個小區(qū)有多個載頻，每個載頻又有8個時隙，即8個物理信道。 GSM 采用 FDMA/TDMA 的

23、混和接入方式。 下面介紹FDMA/TDMA接入方式中的無線信道。 一、TDMA 信道 TDMA信道：可分為物理信道和邏輯信道。 物理信道：一個物理信道就是一個時隙。 邏輯信道：是根據(jù) BTS 與 MS 之間傳遞的消息種類不同而定義的不同邏輯信道，邏輯信道要通過BTS影射到不同的物理信道上來傳送，從BTS到MS的方向稱為下行鏈路，從MS到BTS方向稱為上行鏈路。,2019/6/21,38,邏輯信道又可分為業(yè)務信道和控制信道。 1、業(yè)務信道（TCH） 用于傳送數(shù)字話音或數(shù)據(jù)，還有少量控制信令。 業(yè)務信道可分為：語音業(yè)務信道和數(shù)據(jù)業(yè)務信道，在TCH中可安排慢速隨路控制信道（SACCH)或快速隨路控制

24、信道（FACCH)。 2、控制信道（CCH） 用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所完成的功能把 控制信道分為：廣播信道 (BCH)、公共控制信道(CCCH)和專用控制信道 (DCCH)。 （1）廣播信道（BCH）：用于基站向移動臺廣播公用,2019/6/21,39,用于基站向移動臺廣播公用信息。 BCH包括廣播控制信道（BCCH）、頻率校正信道（FCCH）和同步信道（SCH）。 它們攜帶的信息目標是小區(qū)內(nèi)所有手機，是一點 對多點的單向的下行信道。 （2）公共控制信道（CCCH）：用于傳輸MS接入過程中所需的控制指令。接入許可信道（AGCH）、尋呼信道（PCH）、小區(qū)廣播控制信道（CBCH）和隨機接入

25、信道（RACH）。 （3）專用控制信道（DCCH）：是一種雙向控制信道，其用途是在呼叫接續(xù)階段以及在通信進行中，在 MS 和 BTS 之間傳輸必需的控制信息。 又分為SDCCH、SACCH 和 FACCH。,2019/6/21,40,二、TDMA 幀結(jié)構(gòu) GSM系統(tǒng)TDMA的物理信道，是用幀來描述的，每一個載頻被定義為一個幀。 每個幀的周期是4.615ms，包括8個時隙： TS0 TS7, 每個時隙占 0.577ms。 TDMA幀的編號以超高幀為周期的： 從 02715647，每2715648個TDMA幀為一個超高幀。 一個超高幀由2048個超幀組成，一個超幀的幀長為6.12s，它由51業(yè)務復

26、幀或26個控制復幀組成。,2019/6/21,41,第三節(jié) 話音、信道編碼和交織 一、話音編碼 1.GSM 是全數(shù)字系統(tǒng)，話音或其他信號都要進行數(shù)字化處理，第一步就是要把話音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 2.PCM編碼是波形編碼，可分為三個步驟： 采樣 量化 編碼 3.采用PCM方式編碼數(shù)字話信號的速率是： 8bit（一個字節(jié)） 8000次/s64Kbit/s 8個時隙的速率：64kbit/s8=512kbit/s。,2019/6/21,42,GSM系統(tǒng)若采用這種編碼方式，則8個語音信道的比特率就是 64kbt/s8 512Kbit/s，GSM系統(tǒng)的載頻間隔為200KHz,要保持在規(guī)定的頻帶內(nèi)，必

27、需大大降低每路語音信道的編碼的比特率。 4、GSM采用了規(guī)則脈沖激勵長期預測編碼器（RPE-LTP編碼器）,來降低每路語音信道編碼比特率。 這種混和編碼一路數(shù)字話的比特率為 13Kbt/s； 混合編碼的優(yōu)點：編碼速率低,語音質(zhì)量好。 8路數(shù)字話的速率是：13Kbit/s8104Kbit/s,滿足了無線信道帶寬(200Kbit/s)的傳輸要求。,2019/6/21,43,2019/6/21,44,圖2.4 GSM話音編碼器框圖,二、信道編碼 信道編碼的目的 信道編碼用于改善信道的傳輸質(zhì)量，克服各種干擾因素對信號產(chǎn)生的不良影響。是以增加比特而降低信息量為代價的。 編碼的基本原理 在所傳送的數(shù)據(jù)上增

28、加一些冗余比特信息，進行糾錯編碼，減少傳輸過程中比特差錯率。 信道編碼的糾錯方式 1.塊卷積碼：主要用于糾錯，糾錯效果好。 2.糾錯循環(huán)碼：用于檢測和糾正成組的誤碼。 3.奇偶校驗碼：常用最簡單的檢測誤碼的方法。,2019/6/21,45,三、交織技術 無線電信道是變參信道，比特差錯經(jīng)常是成串發(fā)生的，這是由于持續(xù)的深衰落會影響到相繼一串的比特。 辦法是信息中的相繼比特分開，把順序相關的比特非相關化，使突發(fā)差錯信道變?yōu)殡x散信道，再用信道編碼的糾錯功能來糾正差錯，這種辦法就是交織技術。 交織可以把碼字順序相關的bit非相關化，把 m 個bit的碼字分布到 n 個傳輸單元之中,n 越大，非相關性越好

29、,持續(xù)誤碼越少,傳輸質(zhì)量越高。 但會增加傳輸時延，移動臺和中繼電路上增加了回波抵消器，改善由時延引起的通話回音。,2019/6/21,46,第四節(jié) GSM的調(diào)制技術 一、GSM調(diào)制方式 GSM采用的是高斯濾波最小移頻鍵控GMSK。 工作原理： 在保持MSK較好的頻譜特性和較低的誤碼率基礎上，在MSK之前加入一高斯濾波器，輸入的基帶信號經(jīng)過高斯濾波器形成的高斯脈沖包絡無陡峭沿、拐點，經(jīng)調(diào)制后的信號比較平滑，改善了頻譜特性。 GMSK調(diào)制方式，改善了頻譜特性，加快帶外衰減，滿足了相鄰信道干擾電平小于-60dB要求。,2019/6/21,47,二、GMSK的解調(diào) 可以采用正相干解調(diào)，但相干載波提取比

30、較難。 GMSK信號的解調(diào)常采用差分解調(diào)和鑒頻器解調(diào)等非相干解調(diào)。,2019/6/21,48,預調(diào)制濾波器,MSK,輸入,GMSK,h=0.5,圖5.5 GMSK調(diào)制原理框圖,第五節(jié) GSM的控制和管理 控制和管理對GSM系統(tǒng)的正常運行是至關重要，本節(jié)僅就位置登記和更新、鑒權(quán)與保密、呼叫接續(xù)和越區(qū)切換等控制和管理進行討論。 一、位置登記和更新 GSM為了跟蹤 MS 的位置變化,對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程。 二、鑒權(quán)與加密 GSM系統(tǒng)為了保證安全，采取了鑒權(quán)與加密。 1.鑒權(quán)：確認 MS 的合法性。 2.加密：防止第三者竊聽。,2019/6/21,49,3.設備識別碼（IMEI) 每

31、個移動臺均有一個惟一的設備識別碼 IMEI，EIR中存儲了所有入網(wǎng)移動臺設備的IMEI，目的是確保系統(tǒng)中使用的設備不是盜用或非法的。 EIR中存有3種名單：即白名單（合法）、黑名單（禁用）、灰名單（由運營商決定）。 4.臨時識別碼（TMSI） 是為防止非法監(jiān)聽或盜用用戶識別碼 IMSI，在無線鏈路上需要傳送IMSI時，均用臨時用戶識別 碼TMSI代替IMSI。 由 MSC/VLR 分配并定期更換TMSI,在無線信道上傳送的是TMSI,確保了IMSI的安全性。,2019/6/21,50,三、GSM用戶呼叫接續(xù)過程 1、移動用戶主叫固定用戶： 移動臺在 “ 隨機信道RACH ”向基站發(fā)出 “信道請

32、求” 信息，若BS接收成功，給 MS 分配一個“ 專用接入信道 DCCH ”，即在“準許接入信道 AGCH ”上，向MS發(fā)出“立刻分配”指令。 MS在發(fā)起呼叫的同時，設置一定時器，在規(guī)定的時間內(nèi)可重復呼叫。 MS 收到 “ 立即分配 ”的信令后，利用分配的DCCH與 BS 建立起信令鏈路，經(jīng) BS 向 MSC 發(fā)送“ 業(yè)務請求信息 ”。 MSC向VLR發(fā)送“開始接入請求”應答信令，VLR收到后，經(jīng)MSC和BS向MS發(fā)出“鑒權(quán)請求”，其中包含一隨機數(shù)（RAND），MS按鑒權(quán)算法A3進行處理后，向MSC發(fā)回“鑒權(quán)”響應信息。,2019/6/21,51,若鑒權(quán)通過，承認MS的合法性，VLR就給MSC

33、發(fā)送“置密模式”信息，由 MSC 經(jīng) BS 向 MS 發(fā)送“置密模式”指令。 MS 收到并完成置密后，要向 MSC 發(fā)送“置密模式完成”的相應信息，經(jīng)鑒權(quán)、置密完成后，VLR才向 MSC 作出“開始接入請求”應答。 為了保護 IMSI 不被監(jiān)聽或盜用，VLR 將給 MS分配一個新的TMSI。 接著 MS 向 MSC 發(fā)出“建立呼叫請求”，MSC收到后，向 VLR 發(fā)出指令，要求它傳送建立呼叫所需的信息。,2019/6/21,52,如果成功，MSC 即向 MS 發(fā)送“呼叫開始”的指令，并向 BS 發(fā)出分配無線業(yè)務信道的“信道指配”指令。 如果 BS 有空閑“ 業(yè)務信道 TCH ”，即向 MS 發(fā)

34、出“ 信道指配 ” 指令，當 MS 得到業(yè)務信道時，向 BS 和 MSC 發(fā)送“ 信道指配完成 ”的信息。 MSC 在無線鏈路和地面有線鏈路建立后，把呼叫接續(xù)到固定網(wǎng)絡，并和被叫的固定用戶建立連接，然后給 MS 發(fā)送回鈴音。 當被叫固定用戶摘機后，MSC 向 BS和 MS 發(fā)送“連接”指令，待 MS 發(fā)回 “ 連接 ”確認后，即轉(zhuǎn)入通話狀態(tài)，完成整個接續(xù)過程。,2019/6/21,53,2、固定用戶主叫移動用戶： 固定用戶向移動用戶撥出號碼后發(fā)起呼叫后，固定網(wǎng)絡把呼叫接續(xù)到就近入口移動交換中心 GMSC。 GMSC即向相應的 HLR 查詢路由信息，HLR 在保存的用戶位置數(shù)據(jù)庫中，查出被叫 M

35、S 所在的地區(qū)，并向該區(qū) VLR 查詢該 MS 的漫游號碼MSRN，VLR 把該 MS 的 MSRN 送到 HLR,并轉(zhuǎn)發(fā)給查詢路由信息的GMSC。 GMSC 即把呼叫接續(xù)到被叫 MS 所在地區(qū)的移動交換中心 VMSC。 VMSC 向該 VLR 查詢有關的“ 呼叫參數(shù) ”，獲得成功后，再向相關的基站BS 發(fā)出“ 尋呼請求 ”。,2019/6/21,54,基站控制器 BSC 根據(jù) MS 所在的小區(qū)，確定所用的收發(fā)臺 BTS，在“ 尋呼信道BCH ”上發(fā)送此“ 尋呼要求 ” 信息。MS 收到尋呼請求信息后，在“ 隨機信道 RACH ”向 BS 發(fā)送“ 信道請求 ”，由 BS 分配“專用控制信道 D

36、CCH ”，在“公用控制信道CCCH ”上給 MS 發(fā)送“ 立即分配 ” 指令。MS 利用分配到的 DCCH 與 BS 建立起信令鏈路，然后向 VMSC 發(fā)回 “ 尋呼 響應 ”。 VMSC接到 MS 的 “ 尋呼相應 ”后，向 VLR 發(fā)送“ 開始接入請求 ”，按著啟動常規(guī)的“鑒權(quán)”和“置密模式”的過程之后，VLR 即向 VMSC 發(fā)回“ 開始接入應答 ” 和 “ 完成呼叫 ” 的請求。,2019/6/21,55,VMSC 向 BS 及 MS 發(fā)送“呼叫建立”的信令。 被叫 MS 收到信令后，向 BS和VMSC 發(fā)回“呼叫證實” 信息，表明 MS 已可進入通信狀態(tài)。 VMSC收到 MS 的“

37、呼叫證實”信息后，向 BS發(fā)出信道 “指配請求”，要求BS給MS分配無線“業(yè)務信道TCH”，接著，MS 向BS及VMSC發(fā)回“指配完成”響應和回鈴音，VMSC 向固定用戶發(fā)送 “連接完成” 信息。 被叫MS摘機時，向 VMSC 發(fā)送“連接”信息。VMSC 向主叫固定用戶發(fā)送 “撥號應答” 信息，并向MS發(fā)送 “連接” 確認信息，整個接續(xù)過程全部完成。,2019/6/21,56,四、越區(qū)切換 越區(qū)切換是指通信期間，當 MS從一個小區(qū)進入另一個小區(qū)時，網(wǎng)絡進行實時控制把 MS 在原小區(qū)所用的信道轉(zhuǎn)換到新小區(qū)的某一信道的過程。 1、同一個 BSC、不同 BTS之間的切換，包括不同扇區(qū)的切換； 2、同

38、一個 MSC/VLR、不同 BSC 之間的切換； 3、不同的 MSC/VLR 之間的切換。 GSM系統(tǒng)采取了移動臺輔助切換法（MAHO）,MS測量本基站和周圍基站的信號強度,把測得的結(jié)果送給MSC分析和處理,從而作出越區(qū)切換的決定。如果不能進行切換,BS會向MS發(fā)出拒絕切換的決定。,2019/6/21,57,第六節(jié) GPRS 系統(tǒng) GPRS是通用分組無線業(yè)務的英文簡寫，是GSM向3G演進的第一階段，GPRS 也稱為 2.5 G 。 一、特點： （1）GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率可達100kbit/s以上，比GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率9.6Kbit/s 高的多。 實際的非對稱速率只有14-43kbit/s

39、，但仍使圖片、視頻等多媒體業(yè)務的應用成為現(xiàn)實。 （2）GPRS采用分組交換技術，網(wǎng)絡信道只在用戶需要時分配，提高了信道利用率，充分利用了網(wǎng)絡資源。 （3）GPRS用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)時，保持著邏輯上的連接，可使GPRS用戶“實時在線”,按用戶下載流量計費。,2019/6/21,58,二、GPRS的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) （1）在 GSM 網(wǎng)絡基礎上：增加 SGSN（GPRS服務支持節(jié)點）和 GGSN（GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點）兩個節(jié)點，構(gòu)成了移動分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。 如圖2.10所示。 （2）SGSN 的功能：類似于MSC，與MSC同一級別，記錄移動臺當前的位置信息，執(zhí)行安全功能和接入控制，在MS和GGSN之間完成移動分組

40、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。 （3）GGSN 的功能：是網(wǎng)關作用，可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)連接，如 ISDN、LAN、PSPDN 等，GPRS 提供了移動網(wǎng)到 TCP/IP 或 X.25 的網(wǎng)絡接口。 可把 GPRS網(wǎng)絡 看作是一個 IP子網(wǎng)。,2019/6/21,59,2019/6/21,60,圖2.10 GPRS的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),三、GPRS的網(wǎng)絡接口和參考點 （1）Um接口： 無線空中接口，射頻部分與 GSM 相同，邏輯信道增加了分組信道 PDCH, 采用了4種新的編碼方式，并支持多時隙傳輸方式，最多可傳輸8個時隙。 （2）Gb接口： SGSN與BSS之間的接口。 Gb接口 即傳送信令又傳送話務信息，提供

41、流量控制，支持移動管理和會話功能，如GPRS 附著/分離、安全、路由更新、數(shù)據(jù)連接信息的激活/去活等，支持移動臺分組業(yè)務經(jīng)BSS到SGSN的傳輸。 （3）Gn接口： 同一個PLMN中的兩個GSN（GPRS支持節(jié)點）之間的接口，支持用戶數(shù)據(jù)和有關信令的傳輸，支持移動性管理。,2019/6/21,61,（4）Gp接口。不同PLMN中的兩個GSN的接口。Gp接口的功能與Gn相似，它還提供邊緣網(wǎng)關（BG）、防火墻及不同PLMN間互聯(lián)功能，如安全和路由等。 （5）Gr接口。SGSN與HLR之間的接口。 Gr接口為SGSN提供了接入HLR并獲得用戶管理數(shù)據(jù)和位置信息的接口，通過MAP信令進行傳送,該HLR

42、可以屬于不同PLMN。 （6）Gs接口。SGSN與MSC/VLR之間的接口。 是用來支持SGSN和MSC/VLR配合工作的，使SGSN可以向MSC/VLR發(fā)送MS的位置信息或接收來自MSC/VLR的尋呼信息。Gs接口能使網(wǎng)絡為一個MS同時提供電路和分組業(yè)務服務。,2019/6/21,62,（7）Gc接口。 GGSN 與 HLR之間的接口。選用Gc接口，GGSN可直接從HLR中獲得MS的位置信息。 （8）Gi參考點。GGSN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 IP、X.25 之間的接口參考點。GPRS可支持各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，Gi不是標準接口，是一個參考點。 （9）Gf接口。SGSN 與 EIR之間的接口，交換有關數(shù)

43、據(jù)、認證 MS 的 IMSI 信息。 （10）Gd接口。SMS-GMSC（短消息業(yè)務網(wǎng)關移動交換中心）和SGSN之間的接口，SMS-IWMSC（短消息業(yè)務互通移動交換中心）和SGSN之間的接口，可以提高SMS的使用效率。,2019/6/21,63,碼分多址（CDMA)系統(tǒng),是在數(shù)字技術的分支擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種無線通信技術，它源自于人類對無線通信更高質(zhì)量的要求，全球許多國家都已建有CDMA網(wǎng)絡。 第一節(jié) 碼分多址（CDMA)技術 碼分多址（CDMA）采用的關鍵技術有： 擴頻技術、碼分多址技術、信道技術、功率控制技術、切換技術等。,2019/6/21,64,第3章 碼分多址系統(tǒng) 和移動通

44、信的發(fā)展,一、CDMA擴頻通信技術 1、擴頻通信的基本原理 擴頻通信技術是CDMA的關鍵技術之一。 CDMA 采用的是直接擴頻： 發(fā)送端：將需傳送的窄帶信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使窄帶數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，稱為擴頻，再經(jīng)調(diào)制載波后發(fā)送出去。 接收端：使用完全相同的偽隨機碼，與接收的被擴展的寬帶信號作相關解調(diào)，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴,以實現(xiàn)信息通信。,2019/6/21,65,發(fā)送端： 帶有用戶信息的窄帶數(shù)據(jù)信號 d(t)，通過偽隨機碼c(t)擴頻后，在頻域內(nèi)被擴展成寬帶頻譜信號s(t),經(jīng)調(diào)制載波后發(fā)射出去。 接收端： 接收機接收到的寬帶信息,

45、經(jīng)載波同步解調(diào)后不僅有用戶信息的寬帶信號 s(t)，而且還有窄帶干擾噪聲n(t)。 因此，合成信號為 s(t)+ n(t) 如圖3.1和圖3.2所示。,2019/6/21,66,對合成信號 s(t)+ n(t)解擴過程： 用同樣的偽隨機碼c(t)進行解擴，由于偽隨機碼c(t)具有尖銳的自相關特性，即可認為c(t)c(t)=1,得到： s(t)+n(t)c(t)= s(t)c(t)+n(t)c(t) =d(t)c(t)c(t)+n(t)c(t)= d(t)+n(t)c(t) n(t)c(t)實際是對窄帶干擾噪聲的擴頻操作，結(jié)果 n(t)被擴展成寬帶頻譜，單位頻帶內(nèi)的噪聲功率降低了，對有用信號的干

46、擾減小了，通過帶通濾波器后，寬帶低功率噪聲干擾大部分被濾除，只輸出用戶信號d(t)和濾波器帶通內(nèi)干擾噪聲。,2019/6/21,67,2019/6/21,68,2019/6/21,69,圖 3.2 擴頻和解擴過程示意圖,2.處理增益和抗干擾容限 處理增益（Gp）和抗干擾容限（Mj）是擴頻通信系統(tǒng)的兩個重要指標。 處理增益（Gp）：又稱擴頻增益，它定義為擴頻信號帶寬（Bw）與信息帶寬（Bs）之比。 即： Gp = Bw/Bs 擴頻增益Gp表示擴頻系統(tǒng)輸出信噪比改善的程度，是擴頻系統(tǒng)的一個重要指標。 Gp 值越大，系統(tǒng)的信噪比改善程度越大，通信質(zhì)量也越好。,2019/6/21,70,抗干擾容限：

47、反映了擴頻通信系統(tǒng)抗干擾能力，表示在保證系統(tǒng)所要求的信噪比（S/Nout）時，系統(tǒng)能夠承受的最大干擾值。 就是接收機輸入端能承受的干擾信號比有用信號高出的分貝數(shù)。 其數(shù)學表達式為： Mj=Gp-Ls+(S/Nout) 式中：Gp為處理增益， Ls為系統(tǒng)損耗， S/Nout 為系統(tǒng)所要求的信噪比。 一般要求接收機輸出信噪比 S/Nout10dB。,2019/6/21,71,二、碼分多址通信技術 碼分多址技術是CDMA通信的基本技術，是區(qū)別于TDMA、FDMA的重要標志。如圖3.3所示。 CDMA引入了碼域概念，在同時同頻下完成通信，不同的用戶被不同的地址碼所區(qū)分，這些地址碼彼此都是正交的。 當用

48、這樣的地址碼對于不同的低頻用戶信息進行擴頻后,被調(diào)制的高頻信號就可以在空中傳播，接收端接收到已調(diào)制高頻信號，經(jīng)載波同步解調(diào)后，再用同樣的地址碼對擴頻的寬帶信號進行解擴處理，就可以正確地獲得低頻用戶信息。 CDMA技術實現(xiàn)了頻率在多個小區(qū)內(nèi)重復使用。,2019/6/21,72,2019/6/21,73,圖3.3 碼分多址原理示意圖,在選擇用戶的地址碼或擴頻碼時，自相關特性和互相關特性是兩個重要標準。 要求自相關性尖銳： 碼序列本身相乘疊加后歸一化值為 1，稱為自相關性尖銳。 要求互相關特性良好： 任意兩個不同碼序列相乘后積分的值為 0，稱互相關性良好（稱兩個碼序列為正交）。 擴頻碼的互相關性良好

49、，有利于消除碼間干擾；擴頻碼的自相關性尖銳，有利于同步和消除多徑干擾。,2019/6/21,74,CDMA系統(tǒng)里常用Walsh函數(shù)正交碼，作為擴頻碼。 CDMA系統(tǒng)里常用偽隨機序列（PN碼）作為地址碼。偽隨機序列是一種貌似隨機但實際上是有規(guī)律的周期性二進制序列。 在 CDMA 系統(tǒng)中常用M序列來用來區(qū)分用戶； 用Gold序列來區(qū)分用戶或基站。 M 序列：是“最大長度線性移位寄存器序列”簡稱。 Gold序列：是一種基于M序列優(yōu)選對的碼序列，序列資源豐富。,2019/6/21,75,三、CDMA 信道 通信系統(tǒng)都有不同用途的信道，以完成復雜的信令和業(yè)務的傳輸。CDMA不用開辟不同的頻段或時隙來作信

50、道，CDMA的信道是通過碼來區(qū)分的，分成前向信道和反向信道分別描述 CDMA信道的作用。 1、CDMA 前向信道 ( BS 到 MS方向 ) CDMA 前向信道由導頻信道、同步信道、尋呼信道和業(yè)務信道組成。 每個信道有特定的 Walsh 序列碼調(diào)制（W0W63)。 每個信道的基帶速率有多種，最高達到19.2kbit/s, 每個基帶數(shù)據(jù)流與64碼片長的 Walsh序列相乘后，總速率為19.2kbit/s641.2288Mbit/s數(shù)據(jù)流。,2019/6/21,76,（1）導頻信道： 始終發(fā)送一個不含信息的擴頻信號，導頻信號發(fā)射功率比其他信道大，以便MS對BS的捕獲和跟蹤。 導頻信號也是MS判斷是

51、否要越區(qū)切換的基準。 （2）同步信道（SCH）：作用是發(fā)送基站的同步消息。包括系統(tǒng)時間和導頻偏置，使MS確認正在接入的是哪一個BS。 （3）尋呼信道（PCH）： 每個BS有一個或幾個PCH，用于發(fā)送系統(tǒng)信息和指令，在MS接入信道發(fā)出接入請求后對消息進行確認。 （4）前向業(yè)務信道（F-TCH）：用于傳送用戶數(shù)字語音和其他業(yè)務信息。還包括功率控制子信道，還傳輸越區(qū)切換等控制信息。,2019/6/21,77,2、CDMA 反向信道 （MS 到 BS方向） CDMA有兩種反向信道：接入信道和業(yè)務信道。 （1）接入信道（ACH）： 反向信道中有1個到32個接入信道。 前向信道中每個尋呼信道，對應一個接入

52、信道。 接入信道用于MS初始化呼叫、響應基站的尋呼要求和信息要求等。當需要時，接入信道可變成業(yè)務信道，傳輸用戶業(yè)務信息。 （2）反向業(yè)務信道（R-TCH）： 反向業(yè)務信道與前向業(yè)務信道類似，主要用于傳送業(yè)務信息和信令。,2019/6/21,78,四、CDMA 功率控制技術 功率控制技術是 CDMA 的基本技術之一。 率控制目的：克服遠近效應；提高系統(tǒng)容量。 功率控制方式：前向功率控制和反向功率控制。 1、反向功率控制 反向功率控制的對象： 是控制 MS 的發(fā)射功率，控制依據(jù)是前向信道的接收信號強度、前向信道的誤幀率等參數(shù)。 反向功率控制有：開環(huán)功率控制、閉環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。,2019/

53、6/21,79,反向開環(huán)功率控制： 當 MS發(fā)起呼叫或者響應 BS 的呼叫時首先工作的，目的是使所有 MS發(fā)出的信號在到達BS時都有相同的功率。 基本方法：MS 測量接收的導頻信號的功率電平，估算出前向鏈路路徑損耗，調(diào)整 MS發(fā)射功率。 反向閉環(huán)功率控制： 反向閉環(huán)功率控制是反向功率控制的核心,是由 BS 協(xié)助 MS，對MS的開環(huán)功率估測作出校正,使MS始終保持理想發(fā)射功率的一種技術。,2019/6/21,80,2、前向功率控制 前向功率控制的實現(xiàn)是 BS 根據(jù) MS 提供的測量結(jié)果，調(diào)整對每個MS的發(fā)射功率。 對路徑衰耗小的MS分配比較小的前向發(fā)射功率；對較遠及解調(diào)信噪比較低的MS分配較大的

54、前向發(fā)射功率，前向功率控制也采取了閉環(huán)控制。 結(jié)論：CDMA 功率控制是一種合并機制，在幾種機制共同作用下，不斷地調(diào)整發(fā)射功率以彌補無線信道的衰減變化，保證通信質(zhì)量和提高系統(tǒng)容量。,2019/6/21,81,五、切換技術 CDMA的切換技術包括軟切換和硬切換。 1、軟切換技術 軟切換技術是CDMA系統(tǒng)的又一關鍵技術。 軟切換： 軟切換是先通后斷的切換方式。 軟切換是指 MS 在具有相同頻率CDMA頻道中的小區(qū)或扇區(qū)之間進行的切換，軟切換不需要MS變更收發(fā)頻率。 更軟切換：更軟切換是指在同一個小區(qū)內(nèi)不同扇區(qū)之間的切換，不需要MS變更收發(fā)頻率，切換是由BS完成，BS只是報MSC備案。,2019/6

55、/21,82,2.硬切換技術 硬切換：是指 MS在不同系統(tǒng)的BS之間、不同 CDMA頻道或不同幀偏移量之間進行的切換。 硬切換是先斷后接的切換方式。硬切換需要 MS變更收發(fā)頻率，即先切斷原來的收發(fā)頻率，再搜索使用新的頻道，會造成無線鏈路的瞬間中斷，如切換時間大于200ms，將影響用戶通信。 CDMA系統(tǒng)的切換絕大部分是通過軟切換實現(xiàn)的，可以保證很高的切換成功率。 硬切換成功率相對于軟切換低，提高硬切換成功率一直是網(wǎng)絡優(yōu)化和系統(tǒng)調(diào)整的一個重點。,2019/6/21,83,第二節(jié) CDMA系統(tǒng)的特點 （1）發(fā)射功率低 CDMA手機采用完備的功率控制算法,使手機的發(fā)射功率剛好滿足正常通信，通過擴頻通

56、信方式抑制窄帶干擾，使手機發(fā)射功率降低，大約是 GSM 手機的 1/10。 （2）通話質(zhì)量優(yōu)： CDMAD 擴頻碼分通信制式，可以過濾環(huán)境中的背境噪聲，使用戶語音更為清晰，采用軟切換算法提高了切換成功率，使得小區(qū)交界處語音質(zhì)量得以保證。,2019/6/21,84,（3）保密性能好 CDMA系統(tǒng)在空中傳輸?shù)氖歉咚贁U頻信號，擴頻碼是很復雜的偽隨機碼，具有非常好的保密性。 （4）更好的用戶容量 CDMA系統(tǒng)小區(qū)容量是柔性的，通過功率控制技術應用，可以限制單個用戶前向功率的控制范圍，保證容量。 （5）CDMA技術提高了語音和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?結(jié)論：CDMA是寬帶系統(tǒng)，有較高的擴頻增益，在C/I為負值

57、時仍能得到較好的服務質(zhì)量，在同等條件下比 GSM 傳播距離大 1.3-2.1 倍左右。 在郊區(qū)開闊地，基站覆蓋半徑可達 50km 以上。,2019/6/21,85,第三節(jié) 移動通信無線頻率的分配 一、GSM 900MHz系統(tǒng)的工作頻率（載頻） 上行(MS發(fā)，BS收）工作頻率范圍： 890915MHz 下行（BS發(fā)，MS收）工作頻率范圍： 935960MHz 工作帶寬：25MHz 雙工間隔：45MHz 載頻間隔：200KHz 共有124個載頻頻道，頻道號為1124。 載頻頻道：每個載頻信道帶寬 200KHz。,2019/6/21,86,中國移動占用低端94個頻道，中國聯(lián)通占 用高端30個頻道。

58、二、GSM 1800MHz系統(tǒng)的工作頻率 上行頻率范圍：17101785MHz 下行頻率范圍：18051880MHz 雙工間隔：95 MHz 工作帶寬：75 MHz 載頻間隔：200 MHz，共有374個載頻頻道。 三、CDMA 800MHz系統(tǒng)的工作頻率 上行頻率范圍： 825835MHz 下行頻率范圍： 870880MHz,2019/6/21,87,第四節(jié) 第三代移動通信的發(fā)展 在GSM和窄帶CDMA的第二代移動通信時期，實現(xiàn)了部分國家和地區(qū)的漫游，也暴露出一些問題,如系統(tǒng)容量小，頻譜利用率不高，不適合于傳輸高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務等。 第三代移動通信系統(tǒng)（3G）是在ITU IMT2000建議

59、基礎上,工作在2GHz頻段,最高速率可達2Mbit/s的寬帶移動通信系統(tǒng)。 其基本特征如下： （1）全球普及和全球無縫漫游的系統(tǒng)。2G系統(tǒng)一般為區(qū)域或國家標準，而3G系統(tǒng)是在全球范圍內(nèi)覆蓋和使用的系統(tǒng)，全球統(tǒng)一的標準。,2019/6/21,88,（2）具有支持多媒體業(yè)務能力。 2G系統(tǒng)主要提供語音業(yè)務為主，GSM 演進到最高階段的速率能為384kbit/s，而3G系統(tǒng)的業(yè)務從支持語音業(yè)務到分組數(shù)據(jù)業(yè)務到多媒體業(yè)務，根據(jù)具體業(yè)務需要，提供必要的帶寬。 ITU規(guī)定的第三代移動通信系統(tǒng)無線傳輸技術RTT必需滿足以下3種環(huán)境的最低要求，即： 快速移動環(huán)境，傳輸速率 達144kbit/s; 室外到室內(nèi)或

60、步行環(huán)境，傳輸速率達384kbit/s; 室內(nèi)環(huán)境，傳輸速率達2Mbit/s。,2019/6/21,89,（3）便于過渡、演進。 3G系統(tǒng)引入時，2G網(wǎng)絡已具有相當規(guī)模，3G網(wǎng)絡一定要在2G網(wǎng)絡的基礎上逐漸靈活過渡，并應與固定網(wǎng)絡兼容。 （4）高頻譜效率。 （5）高服務質(zhì)量。 （6）低成本。 （7） 高保密性。,2019/6/21,90,一. ITU對3G的基本要求 3G系統(tǒng)有衛(wèi)星通信網(wǎng)和地面移動通信網(wǎng)組成，將成為全球無縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡。 適用于多種無線運營環(huán)境，支持多種業(yè)務，如移動高速業(yè)務、實時圖像傳輸、流媒體傳輸和移動計算機聯(lián)網(wǎng)、移動性個人業(yè)務、交互視頻業(yè)務、TV/Radio/Data

61、和Internet 增值業(yè)務等。 第三代移動通信系統(tǒng)頻普利用率高，有高度的靈活性和較強的抗干擾能力，并且具有從2G系統(tǒng)平滑演進到 3G系統(tǒng)的特點。,2019/6/21,91,二、 3G的核心網(wǎng)絡標準 （1）Evolved GSM MAP 標準。 是基于GSM 的 MAP（移動應用部分）信令所 開發(fā)的標準，它用于無線接入為UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）的網(wǎng)絡。 包括：WCDMA 和 TD-SCDMA，都是由 GSM 網(wǎng)絡向上過渡而成的。 （2）Evolved ANSI41標準。 用于cdma2000的3G核心網(wǎng)標準。為3G網(wǎng)絡全球漫游和互通，ITU正在制定兩個核心網(wǎng)之間互通的規(guī)范，最終核心網(wǎng)都將過

62、渡到全IP時代。,2019/6/21,92,三、第三代移動通信的發(fā)展 （1）技術的成熟性 WCDMA制式的無線技術來源于CDMA IS-95 技術，其核心網(wǎng)以 GSM 核心網(wǎng)為依托，是目前技術比較成熟的一種3G制式。 Cdma2000制式是從CDMA IS-95 制式平滑升級而來的，技術成熟性比較高3G制式。 WCDMA 制式是由歐洲、日本提出的3G制式，是許多GSM運營商的選擇。 Cdma2000是由北美提出的3G制式，在韓國、美國、中國電信和香港都已建有CDMA商用網(wǎng)絡。,2019/6/21,93,（2）TDSCDMA的技術特點 TD-SCDMA 是我國提出的 3G 制式。 采用TDD技術

63、和智能天線技術，載頻間隔為1.6MHz,頻段使用靈活，在5MHz內(nèi)可有三個載頻，適應非對稱數(shù)據(jù)傳輸和無線 Internet 業(yè)務。 與其他兩種制式相比有如下特點： 1）無需成對的頻率資源，頻譜利用率高； 2）適合大城市高業(yè)務密度區(qū)，可以調(diào)整上下行數(shù)據(jù)傳輸速率； 3）采用智能天線,可降低發(fā)射功率，減少干擾； 4）可與WCDMA系統(tǒng)兼容，建網(wǎng)成本低。,2019/6/21,94,四、3G面臨的主要問題 3G系統(tǒng)世界上有cdma-2000 、WCDMA和TD-SCDMA 3種制式，要求后向兼容2G系統(tǒng)，前向兼容 4G 系統(tǒng)。 3G要解決的技術難題有: （1）多徑衰落。 由于無線信號的多徑效應引起的接收

64、信號的脈沖寬度展寬現(xiàn)象，稱為時延擴展。 當時延超過檢測脈沖符號寬度的10時，符號間干擾會明顯地出現(xiàn)，從而限制移動通信的數(shù)據(jù)速率。,2019/6/21,95,（2）多址干擾。 CDMA系統(tǒng)是一個功率受限系統(tǒng)，來自本小區(qū) 和鄰近小區(qū)用戶的干擾決定了系統(tǒng)的容量和性能是否受到限制。 （3）遠近效應。 它也屬于多址干擾， 3G系統(tǒng)中表現(xiàn)比較出。 五、3G所采取的措施 為了解決3G系統(tǒng)所面臨的主要問題，各國專家研究并創(chuàng)新了許多關鍵技術。,2019/6/21,96,（1）多址技術。 多址技術包括CDMA系統(tǒng)中地址碼的研究和各種多址協(xié)議的進一步研究。 （2）信道編碼。 采用信道編碼技術改善通信質(zhì)量，采用前向信道糾錯編碼和交織技術，進一步克服衰落效應 。 （3）功率控制。 為克服寬帶CDMA系統(tǒng)的遠近效應，功率控制的動態(tài)范圍需要達到80dB，以保證基站接收到的所有移動臺信號具有相同的功率。,2019/6/21,97,（4）智能天線。 通過調(diào)節(jié)天線陣列的方向圖形狀，達到增強所需信號，抑制干擾信號，達到成倍地擴展通信系統(tǒng)容量的目的。 （5）多用戶檢測。 把所有用戶的信號都當作有用信號，而不是干擾信號來處理，來降低多徑、多址干擾。 （6）切換技術。 移動通信系統(tǒng)采用蜂窩結(jié)構(gòu)，在跨越空間劃分的小區(qū)時，必須要進行越區(qū)切換，完成移動臺到基站的空中接口的轉(zhuǎn)換以