無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

1、GSM基礎(chǔ)理論工作頻段的分配工作頻段的分配 一、我國(guó)一、我國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)的工作頻段網(wǎng)絡(luò)的工作頻段 我國(guó)陸地蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信 網(wǎng)GSM通信系統(tǒng)采用900MHz與1800MHz頻段: GSM900MHz頻段為：890915(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),935960(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收); DCS1800MHz頻段為：17101785(移動(dòng)臺(tái)發(fā),基站收),18051880(基站發(fā),移動(dòng)臺(tái)收); 上行上行下行下行帶寬帶寬載頻間載頻間隔隔頻點(diǎn)頻點(diǎn)數(shù)數(shù)頻點(diǎn)號(hào)頻點(diǎn)號(hào)GSM900GSM900890-915MHz890-915MHz移動(dòng)移動(dòng)890-909935-960MHz935-960MHz移動(dòng)移動(dòng)935-95425MH

2、z25MHz200KHz200KHz1241241-1241-124移動(dòng)移動(dòng)1-94聯(lián)通聯(lián)通909-915聯(lián)通聯(lián)通954-960聯(lián)通聯(lián)通96-124GSM1800GSM18001710-1785MHz1710-1785MHz移動(dòng)移動(dòng)1710-17201805-1880MHz1805-1880MHz移動(dòng)移動(dòng)1805-181575MHz75MHz374374512-885512-885移動(dòng)移動(dòng)512-562聯(lián)通聯(lián)通1745-1755聯(lián)通聯(lián)通1840-1850聯(lián)通聯(lián)通686-735EGSMEGSM880-890MHz880-890MHz925-935MHz925-935MHz10MHz10MHz17

3、4174頻道間隔頻道間隔 相鄰兩頻點(diǎn)間隔為200kHz，每個(gè)頻點(diǎn)采用時(shí)分多址（TDMA）方式，分為8個(gè)時(shí)隙，既8個(gè)信道（全速率），如GSM采用半速率話音編碼后，每個(gè)頻點(diǎn)可容納16個(gè)半速率信道，可使系統(tǒng)容量擴(kuò)大一倍，但其代價(jià)必然是導(dǎo)致語(yǔ)音質(zhì)量的降低。多址技術(shù)：時(shí)分多址（TDMA)(移動(dòng)GSM）碼分多址（CDMA)頻分多址（FDMA)空分多址（SDMA)基本業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)電信業(yè)務(wù) 話音緊急呼叫三類傳真雙音多頻交替話音/傳真短消息業(yè)務(wù)小區(qū)廣播語(yǔ)音信箱傳真信箱附加業(yè)務(wù) 呼叫轉(zhuǎn)移呼出限制呼入限制多方通信呼叫線識(shí)別閉合用戶組CUG等GSM基本業(yè)務(wù)功能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)GSM網(wǎng)絡(luò)中各單元的功能不同，將網(wǎng)絡(luò)分

4、為兩部分:n 交換系統(tǒng) NSSn 基站系統(tǒng) BSS其中BTS與BSC接口：Abis口BTS與UE接口：Um口BSC與MSC接口：A口MSC之間為：E口 基站控制器BSC，在GSM網(wǎng)絡(luò)中，BSC管理所有與無(wú)線相關(guān)的功能 基站BTS，基站控制對(duì)手機(jī)的無(wú)線接口?；景ㄌ炀€，無(wú)限收發(fā)信機(jī)等手機(jī)狀態(tài)有三種idle: the MS is ON but a call is not in progress 登記、漫游、國(guó)際漫游、位置更新、尋呼Active: the MS is ON and a call is in progress 切換Detached: the MS is OFF移動(dòng)臺(tái)的國(guó)際身份號(hào)碼移動(dòng)

5、臺(tái)的國(guó)際身份號(hào)碼ISDN（MSISDN） 是在公用交換電話網(wǎng)編號(hào)計(jì)劃中唯一地識(shí)別移動(dòng)電話的鑒約號(hào)碼。CCITT建議結(jié)構(gòu)為： MSISDNCCNDCSN CC國(guó)家碼即在國(guó)際長(zhǎng)途電話通信網(wǎng)中的號(hào)碼（中國(guó)+86） NDC國(guó)內(nèi)目的地碼 SN用戶號(hào)碼國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼（IMSI） 是唯一地識(shí)別GSM PLMN網(wǎng)中某一用戶的信息。 IMSIMCCMNCMSIN MCC移動(dòng)網(wǎng)的國(guó)家號(hào)碼（與CC不同，中國(guó)為460） MNC移動(dòng)網(wǎng)號(hào) MSIN移動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào) ，最長(zhǎng)為15位。 使用十進(jìn)制移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼（MSRN） 用于一次呼叫的路由選擇。 MSRNCCNSCSN CC國(guó)家號(hào) ND

6、C國(guó)內(nèi)目的地號(hào)碼(用于識(shí)別PLMN） SN用戶號(hào)，用于識(shí)別MSC/VLR的地址。位置區(qū)識(shí)別碼（位置區(qū)識(shí)別碼（LA） LAI代表MSC業(yè)務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)，用于移動(dòng)用戶的位置更新。 LAIMCCMNCLAC MCC移動(dòng)國(guó)家號(hào)，識(shí)別一個(gè)國(guó)家 MNC移動(dòng)網(wǎng)號(hào)，識(shí)別國(guó)內(nèi)的GSM網(wǎng) LAC位置區(qū)號(hào)碼，識(shí)別一個(gè)GSM網(wǎng) 中的位置TDS-CMDA簡(jiǎn)介3GPP第三代合作伙伴計(jì)劃 目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)由2G網(wǎng)絡(luò)到3G網(wǎng)絡(luò)的平滑過(guò)度 3GPP主要是制訂以GSM核心網(wǎng)為基礎(chǔ)，UTRA(FDD為W- CDMA技術(shù)，TDD為TD-SCDMA技術(shù))為無(wú)線接口的第三代技術(shù)規(guī)范UTRA UniversalTelecommunicatio

7、nRadioAccess通用電信無(wú)線接入FDD Frequency DivisionDuplexing 頻分雙工 TDD Time Division Duplexing時(shí)分雙工在兩個(gè)方向上使用同一頻率但使用不同時(shí)間段交替發(fā)送信號(hào)的雙工方式 OVSF Orthogonal Variable Spreading Factor正交可變擴(kuò)頻因子MNC 移動(dòng)網(wǎng)號(hào) TD一期時(shí)07，雙網(wǎng)融合之后改為00MCC 移動(dòng)國(guó)家號(hào) 460LAC Location Area Code 位置區(qū)碼LAI Location Area Identity 位置區(qū)識(shí)別碼LAIMCCMNCLACUE User Equipment 用

8、戶設(shè)備MS Mobile Station 移動(dòng)臺(tái)BS Basic Station基站PDP Packet Data Protocol分組數(shù)據(jù)協(xié)議USIM Universal Subscriber Identity Module 全球用戶識(shí)別卡SRNS Serving Radio Network Subsystem 服務(wù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)DRNS Drift RNS 調(diào)度無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)或者叫漂移無(wú)線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)BBU Building Base band Unit 室內(nèi)基帶處理單元RRU Radio Remote Unit 射頻拉遠(yuǎn)模塊什么是TD-SCDMATD-SCDMA Time Division

9、-Synchronization Code Division Multiple Access（時(shí)分同步碼分多址）ITU正式發(fā)布的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，它得到了CWTS及3GPP的全面支持。由中國(guó)提出的第一個(gè)完整的通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是UTRA FDD的可替代方案。集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA等技術(shù)于一體。系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗干擾能力強(qiáng)。采用了智能天線、聯(lián)合檢測(cè)、接力切換、同步CDMA、 動(dòng)態(tài)信道分配等技術(shù)。HSDPA（High Speed Downlink Packet Access)高速下行分組接入，是一種移動(dòng)通信協(xié)議，亦稱為3.5G。該協(xié)議在WCDMA下行鏈路中

10、提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在一個(gè)5MHz載波上的傳輸速率可達(dá)8-10 Mbit/s（如采用MIMO技術(shù)，則可達(dá)20 Mbit/s）。在具體實(shí)現(xiàn)中，采用了自適應(yīng)調(diào)制和編碼（AMC）、多輸入多輸出（MIMO）、混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）、快速調(diào)度、快速小區(qū)選擇等技術(shù)。其載頻頻點(diǎn)固定為10096HSUPA（ High Speed Uplink Packet Access）高速上行分組接入，一種上行傳輸增強(qiáng)型技術(shù)。HSUPA的引入使系統(tǒng)容量上提升50%70%，端到端分組數(shù)據(jù)包延遲減少20%55%，在終端用戶側(cè)表現(xiàn)為更快速的數(shù)據(jù)傳輸、更流暢的游戲交互、更清洗連貫的語(yǔ)音視頻。 目前TD-HSUPA的理論上行極限

11、速度為2.2M，使用的是5個(gè)時(shí)隙，16QAMTDSCDMA頻段：A頻段：2010MHz2025MHz 帶寬15MHzF頻段：1880MHz1920MHz 帶寬40MHz關(guān)于頻點(diǎn)選擇：中國(guó)給TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)劃分了總計(jì)155MHz的非對(duì)稱頻段,共分為ABC三類中國(guó)移動(dòng)目前在運(yùn)營(yíng)的TDD頻段為（ 2010-2025MHz ）即B類，TD-SCDMA系統(tǒng)的單載頻帶寬是（1.6MHz ），故目前的頻段可支持9個(gè)頻點(diǎn)分別是f1=2010.8MHz、f2=2012.4MHz、f3=2014.0MHz、f4=2015.6MHz、f5=2017.4MHz、f6=2019.0MHz、f7=2020.8MHz、

12、f8=2022.4MHz和f9=2024.0MHz頻點(diǎn)選擇盡量選擇波峰位置，這樣可以保證良好的傳播距離、信號(hào)強(qiáng)度。在頻點(diǎn)選擇時(shí)可以不嚴(yán)格要求使用波峰頻點(diǎn)但是要保證每個(gè)頻點(diǎn)之間間隔在78個(gè)數(shù)字間隔時(shí)隙的概念時(shí)隙是任何能唯一識(shí)別和定義的周期性時(shí)段。一個(gè)時(shí)隙通常是指一個(gè)64kbps的通道。TD-SCDMA系統(tǒng)共定義了4種時(shí)隙類型，共10個(gè)。3GPP定義的一個(gè)TDMA幀長(zhǎng)度為10ms。一個(gè)10ms的幀分成兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的子幀，每個(gè)子幀的時(shí)長(zhǎng)為5ms。這是考慮到了智能天線技術(shù)的運(yùn)用，智能天線每隔5ms進(jìn)行一次波束的賦形。子幀總長(zhǎng)度為6400chips，占5ms，得到碼片速率為1.28Mcps子幀分成7

13、個(gè)常規(guī)時(shí)隙（TS0 TS6），每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度為864chips，占675us。TS0總是固定地用作下行時(shí)隙來(lái)發(fā)送系統(tǒng)廣播信息，是廣播信道 PCCPCH獨(dú)自占用的時(shí)隙TS1總是固定地用作上行時(shí)DwPTS（下行導(dǎo)頻時(shí)隙長(zhǎng)度為96chips，占75us）UpPTS（上行導(dǎo)頻時(shí)隙長(zhǎng)度160chips，占125us）GP（保護(hù)時(shí)隙長(zhǎng)度96chips，75us）TD-SCDMA的優(yōu)缺點(diǎn)比較優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.頻譜利用率高 TD一個(gè)載頻 1.6M W一個(gè)載頻 10M 2.對(duì)功控要求低 TD 0200MZ W 1500MZ 3采用了智能天線和聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)引入了所謂的空中分級(jí) 4避免了呼吸效應(yīng) TD不同業(yè)務(wù)對(duì)覆蓋區(qū)域的大

14、小影響較小,易于 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃缺點(diǎn)缺點(diǎn)1.同步要求高 TD需要GPS同步，同步的準(zhǔn)確程度影響整個(gè)系統(tǒng) 是否正常工作 2.碼資源受限 TD 每個(gè)時(shí)隙只有16個(gè)碼道,遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于業(yè)務(wù)需求所 需要的碼數(shù)量 3.干擾問(wèn)題 上下行、本小區(qū)、鄰小區(qū)都可能存在干擾 4.移動(dòng)速度慢 TD 120KM/H W 500KM/H TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架各單元概念UMTS（Universal Mobile Telecommunication System）通用移動(dòng)通信系統(tǒng) 。從功能上看主要包括核心網(wǎng)(Core Network，CN)和無(wú)線接入網(wǎng)(RadioAccess Network，RAN)兩部分 CN 核心網(wǎng)主要處理UM

15、TS系統(tǒng)內(nèi)部所有的話音呼叫、數(shù)據(jù)連接和交 換，以及與外部其它網(wǎng)絡(luò)的連接和路由選擇無(wú)線接入網(wǎng)無(wú)線接入網(wǎng)完成所有與無(wú)線有關(guān)的功能 RNC（RNC，Radio Network Controller）,即無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器是新興3G網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵網(wǎng)元。它是接入網(wǎng)的組成部分，用于提供移動(dòng)性管理、呼叫處理、鏈接管理和切換機(jī)制。Node B是結(jié)構(gòu)體名,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Iub接口與RNC互連，通過(guò)Uu接口與UE進(jìn)行通信，主要完成Uu接口物理層協(xié)議和Iub接口協(xié)議的處理 , 由控制子系統(tǒng)、傳輸子系統(tǒng)、射頻子系統(tǒng)、中頻/基帶子系統(tǒng)、天饋?zhàn)酉到y(tǒng)等部分組成。 RRC（Radio Resource Control）無(wú)線資源控制協(xié)

16、議 處理和 eNodeB(Evolved Node-B)之間控制平面的第三層信息。RAB（Radio Access Bearer）用戶平面的承載 用于UE和CN之間傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、多媒體等業(yè)務(wù)信息。UE和CN之間的信令連接建立完成后，才能建立RAB。RAB建立是由CN發(fā)起讓UTRAN執(zhí)行的功能。 物理信道和邏輯信道介紹廣播信道廣播信道(BCH) Broadcast Channel 下行傳輸信道，用于廣播系統(tǒng)和小區(qū)的特有信息尋呼信道尋呼信道(PCH) Paging Channel 下行傳輸信道，用于當(dāng)系統(tǒng)不知道移動(dòng)臺(tái)所在的小區(qū)位置時(shí)，承載發(fā)向移動(dòng)臺(tái)的控制信息前向接入信道前向接入信道(FACH)

17、Forward Access Channel 下行傳輸信道，用于當(dāng)系統(tǒng)知道移動(dòng)臺(tái)所在的小區(qū)位置時(shí)，承載發(fā)向移動(dòng)臺(tái)的控制信息。FACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。隨機(jī)接入信道隨機(jī)接入信道(RACH) Random Access Channel 上行傳輸信道，用于承載來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的控制信息。RACH也可以承載一些短的用戶信息數(shù)據(jù)包。上行共享信道上行共享信道(USCH) 一種被幾個(gè)UE共享的上行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。下行共享信道下行共享信道(DSCH) 一種被幾個(gè)UE共享的下行傳輸信道，用于承載專用控制數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)公共物理信道主公共控制物理信道P-CCPCH輔公共控制物理信

18、道S-CCPCH快速物理接入信道FPACH物理隨機(jī)接入信道PRACH物理上行共享信道PUSCH物理下行共享信道PDSCH尋呼指示信道PICH（ Page Indicator Channel ）邏輯信道MAC層在邏輯信道上提供數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)，邏輯信道類型集合是為MAC層提供的不同類型的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)而定義的。邏輯信道通?？梢苑譃閮深悾嚎刂菩诺篮蜆I(yè)務(wù)信道控制信道和業(yè)務(wù)信道?？刂菩诺烙糜趥鬏斂刂破矫嫘畔ⅲ鴺I(yè)務(wù)信道用于傳輸用戶平面信息?？刂菩诺?廣播控制信道BCCH：廣播系統(tǒng)控制信息的下行鏈路信道。尋呼控制信道PCCH：傳輸尋呼信息的下行鏈路信道。專用控制信道DCCH：在UE和RNC之間發(fā)送專用控制信息

19、的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向信道，該信道在RRC連接建立過(guò)程期間建立。公共控制信道CCCH：在網(wǎng)絡(luò)和UE之間發(fā)送控制信息的雙向信道，這個(gè)邏輯信道總是映射到RACH/FACH傳輸信道。業(yè)務(wù)信道專用業(yè)務(wù)信道（DTCH）：專用業(yè)務(wù)信道是為傳輸用戶信息的專用于一個(gè)UE的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。該信道在上行鏈路和下行鏈路都存在。公共業(yè)務(wù)信道（CTCH）：向全部或者一組特定UE傳輸專用用戶信息點(diǎn)到多點(diǎn)的下行鏈路TD-LTE3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE: Long Term Evolution)項(xiàng)目是近兩年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，這種以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)可以被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)或3.9G。3GPP LTE項(xiàng)目的主

20、要性能目標(biāo)包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)?50Km/h高速移動(dòng)用戶提供100kbps的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬4G就是第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)可稱為廣帶接入和分布式網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將是一個(gè)采用全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。4G網(wǎng)絡(luò)采用許多關(guān)鍵技術(shù)來(lái)支撐，包括：正交頻率復(fù)

21、用技術(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM），多載波調(diào)制技術(shù)，自適應(yīng)調(diào)制和編碼（Adaptive Modulation and Coding，AMC）技術(shù)，MIMO和智能天線技術(shù)，基于IP的核心網(wǎng)，軟件無(wú)線電技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和安全性等。另外，為了與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)需要用網(wǎng)關(guān)建立網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，所以4G將是一個(gè)復(fù)雜的多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有如下特征傳輸速率更快傳輸速率更快：對(duì)于大范圍高速移動(dòng)用戶（250km/h）數(shù)據(jù)速率為2Mbps；對(duì)于中速移動(dòng)用戶（60km/h）數(shù)據(jù)速率為20Mbps；對(duì)于低速移動(dòng)用戶（室內(nèi)或步行者），數(shù)據(jù)速率為100Mbps； 頻譜利用效率更高