移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)教程資料

1、移動(dòng)(ydng)通信技術(shù)1共五十二頁(yè)移動(dòng)(ydng)通信基本概念 移動(dòng)臺(tái) 無(wú)線基站 移動(dòng)交換中心(zhngxn) 蜂窩小區(qū) 切換 漫游2共五十二頁(yè)大區(qū)制一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)域技術(shù)簡(jiǎn)單通信質(zhì)量差頻率利用率低系統(tǒng)(xtng)容量小蜂窩(fngw)通信基本原理3共五十二頁(yè)GSM蜂窩(fngw)覆蓋示意圖室內(nèi)站微蜂窩宏蜂窩 GSM 900微蜂窩微蜂窩宏蜂窩 DCS 18004共五十二頁(yè)蜂窩(fngw)通信基本原理5共五十二頁(yè)蜂窩(fngw)通信幾個(gè)概念和區(qū)別多址技術(shù)頻分多址(FDMA) 、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)雙工(shun n)技術(shù)時(shí)分雙工與頻分雙工窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)單個(gè)信道的

2、帶寬與所期望信道的相干帶寬一致一個(gè)信道的發(fā)射帶寬大于這個(gè)信道的相干帶寬寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來(lái)頻率分集的優(yōu)勢(shì)6共五十二頁(yè)多址技術(shù)(jsh)示意圖頻率時(shí)間TDMA時(shí)間頻率FDMA頻率時(shí)間碼字CDMA傳統(tǒng)(chuntng)多址技術(shù)碼分多址技術(shù)7共五十二頁(yè)頻分多址技術(shù)(jsh)(FDMA) FDMA信道每次只能傳遞一個(gè)電話如果一個(gè)FDMA信道沒(méi)有使用，并且處于空閑狀態(tài)，它不能被其他用戶使用以增加共享容量。 在分配成語(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)就會(huì)同時(shí)地連續(xù)不斷地發(fā)射。 FDMA需要精確的RF濾波器，需要雙工器（單天線）。 非線性效應(yīng)：許多信道共享一個(gè)天線，功率放大器的非線性會(huì)產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外(

3、 wi)的RF輻射。 FDMA比TDMA簡(jiǎn)單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷 FDMA通常是窄帶系統(tǒng)。8共五十二頁(yè)時(shí)分多址技術(shù)(jsh)(TDMA)多個(gè)用戶共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙。TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關(guān)閉。不連續(xù)發(fā)送，可以利用空閑時(shí)隙監(jiān)聽(jin tn)其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理。需要自適應(yīng)均衡；需要保護(hù)時(shí)隙。分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開銷，如保護(hù)數(shù)據(jù)同步。按照不同的用戶提供不同的帶寬。TDMA的效率是指發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比。9共五十二頁(yè)移動(dòng)通信電波(din b)傳播的特點(diǎn) 時(shí)間接收信號(hào)強(qiáng)度發(fā)射信號(hào)多徑環(huán)境(hunjng)10共五十二頁(yè)移動(dòng)通信電波傳播(chu

4、nb)的特點(diǎn) 電磁波多經(jīng)傳播反射、散射和繞射多普勒頻率擴(kuò)展，運(yùn)動(dòng)引起信道變化（擴(kuò)散頻移 ）無(wú)線環(huán)境中的信號(hào)(xnho)衰減分成三部分：幅度衰減較大的路徑損耗伴隨中等幅度衰減的具有對(duì)數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分大尺度變化衰減幅度較小的快變化成分小尺度衰落兩類典型小尺度衰落包絡(luò)分布的描述方法：瑞利分布（非視距傳播）萊斯分布（視距傳播）11共五十二頁(yè)蜂窩無(wú)線區(qū)域(qy)的組成方法 頻率復(fù)用(f yn)的概念（容量擴(kuò)充） 呼叫阻塞載頻受限頻道擴(kuò)充受限成本受限12共五十二頁(yè)無(wú)線區(qū)域(qy)的劃分 七小區(qū)頻率(pnl)復(fù)用13共五十二頁(yè)“扇區(qū)化”的技術(shù)，扇區(qū)化即是將一個(gè)基站分成多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)都有自己的發(fā)

5、射和接收天線，相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的小區(qū)。扇區(qū)化的小區(qū)使用特制的定向天線，使該小區(qū)發(fā)射的無(wú)線電波集中在一個(gè)特定的方向上。這樣做有很多優(yōu)點(diǎn)，首先小區(qū)發(fā)射的無(wú)線電波能量集中到了一個(gè)更小的區(qū)域如60度，120度或180度，而不是以360度全向發(fā)射，這樣可以獲得更強(qiáng)的信號(hào)，有利于“室內(nèi)覆蓋”等。另外，更好地防止同信道干擾和鄰信道干擾，同頻復(fù)用距離縮短，在同一(tngy)地理區(qū)域可以有更多的小區(qū)，可以支持更多的移動(dòng)用戶。 服務(wù)(fw)小區(qū)“扇區(qū)化” 14共五十二頁(yè)實(shí)際的無(wú)線區(qū)劃和組成 15共五十二頁(yè)兼容性抗噪聲(zoshng)與干擾信道擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)化開放接口安全與保密越區(qū)切換平穩(wěn)用戶識(shí)別ISDN兼容語(yǔ)音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

6、增強(qiáng)型業(yè)務(wù)(yw)與補(bǔ)充業(yè)務(wù)(yw)GSM系統(tǒng)特點(diǎn)16共五十二頁(yè)語(yǔ)音(yyn)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)普通電話緊急呼叫短消息業(yè)務(wù)(yw)雙電話號(hào)碼 個(gè)人號(hào)碼 公司號(hào)碼數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本數(shù)據(jù)速率 9.6 Kb/s 4.8 Kb/s 2.4 Kb/s可視圖文與網(wǎng)上瀏覽用戶電報(bào)傳真17共五十二頁(yè)增強(qiáng)型業(yè)務(wù)范圍多方(dufng)通話呼叫轉(zhuǎn)移來(lái)顯、呼叫(h jio)等待短消息業(yè)務(wù)話費(fèi)查詢18共五十二頁(yè)MSC BSC BTS BTSHLRVLREIRNSS PSTN IWF ECTRAU SIM ME NMC OMC OMCOMSBSSMSGSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)19共五十二頁(yè)MSC功能(gngnng)與作用呼叫處理呼叫建立、連接與清

7、除切換過(guò)程(guchng)移動(dòng)性管理位置更新過(guò)程用戶身份識(shí)別移動(dòng)設(shè)備識(shí)別操作與維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理測(cè)量人機(jī)接口（MMI）網(wǎng)間互通計(jì)費(fèi) MSC20共五十二頁(yè)HLR功能(gngnng)與作用HLR: Home Location Register用戶識(shí)別號(hào)（IMSI, MSISDN）當(dāng)前用戶的VLR（當(dāng)前位置）業(yè)務(wù)限制信息 用戶申請(qǐng)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)信息（例：當(dāng)前轉(zhuǎn)移(zhuny)的電話號(hào)碼）用戶狀態(tài)（registered/deregistered）鑒權(quán)key和AUC功能移動(dòng)用戶漫游號(hào)（MSRN）HLR21共五十二頁(yè)VLR功能(gngnng)與作用VLRVLR：Visitor Location Regis

8、ter移動(dòng)臺(tái)狀態(tài)(zhungti)部分補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)移動(dòng)站的位置登記（LAI）臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)（TMSI）管理 移動(dòng)用戶漫游號(hào)MSRN 管理22共五十二頁(yè)AUC功能(gngnng)與作用MSCBSCBTSBTSMSCHLRVLREIRVLRABCDEFGAUCH 鑒權(quán)和加密數(shù)據(jù) Ki, RAND A3,A8 算法 Kc,SRES23共五十二頁(yè)EIR功能(gngnng)與作用包含所有經(jīng)注冊(cè)(zhc)登記的合法移動(dòng)設(shè)備包含所有被禁止使用的移動(dòng)設(shè)備包含所有要跟蹤的移動(dòng)設(shè)備EIR：Equipment Identity Register存儲(chǔ)移動(dòng)設(shè)備分類表（IMEI）白名單 黑名單 灰名單24共五十二頁(yè)I

9、MEI查詢(chxn)流程 呼叫建立 在EIR查詢IMEI 請(qǐng)求IMEI傳送 查詢結(jié)果送MSC MS發(fā)送IMEIMSBSSMSCEIR25共五十二頁(yè)基站子系統(tǒng)（BSS）的組成(z chn)OMC-RTCBSCBTSBTSMSMSUM接口(ji ku)Abis接口A接口基站控制器 BSC基站收發(fā)信機(jī) BTS無(wú)線操作維護(hù)中心 OMC-R碼變換器 TC（Transcoder）26共五十二頁(yè)BSC的一般(ybn)結(jié)構(gòu)數(shù)字(shz)中繼交換網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)字中繼A接口Abis接口27共五十二頁(yè)BSC的作用(zuyng)功能實(shí)現(xiàn)(shxin)A接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實(shí)現(xiàn)A接口No.7號(hào)信令功能（SP

10、）實(shí)現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實(shí)現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）實(shí)現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能實(shí)現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)層的功能實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源管理（RR）實(shí)現(xiàn)BSS管理應(yīng)用部分的功能實(shí)現(xiàn)切換功能等28共五十二頁(yè)BTS的一般(ybn)結(jié)構(gòu)基站接口設(shè)備信令處理編碼與交織譯碼與解交織加密解密調(diào)制均衡解調(diào)發(fā)信機(jī)收信機(jī)天 線跳頻控制時(shí)鐘AbisUmBTS的功能模塊29共五十二頁(yè)BTS的作用(zuyng)功能實(shí)現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實(shí)現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）實(shí)現(xiàn)BTS管理功能實(shí)現(xiàn)部分(b fen)無(wú)線資源管理（RR）實(shí)現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實(shí)現(xiàn)Um接口

11、數(shù)據(jù)鏈路層（LAPDm）實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)跳頻功能實(shí)現(xiàn)信道加密、解密功能實(shí)現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能30共五十二頁(yè)移動(dòng)(ydng)臺(tái)（MS）的組成MESIM31共五十二頁(yè)移動(dòng)(ydng)臺(tái)的電原理圖語(yǔ)音編碼信道編碼交織加密TDMA突發(fā)序列形成調(diào)制TxRx雙工器解調(diào)均衡解密解交織語(yǔ)音解碼信道解碼VCO頻率合成器定時(shí)與控制32共五十二頁(yè)功率(gngl)控制與接收靈敏度043 dBm141 dBm239 dBm337 dBm435 dBm. . .1513 dBm功率控制電平等級(jí)：步長(zhǎng)：2 dB; 容限：2.0 dB接收靈敏度： 移動(dòng)臺(tái)： -102 dBm基站： -102 dBm33共五

12、十二頁(yè)用戶(yngh)識(shí)別卡（SIM）用戶固定數(shù)據(jù)IMSIKi接入控制級(jí)安全算法網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)數(shù)據(jù)TMSILAIKc選擇的PLMN業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)使用的語(yǔ)言話費(fèi)數(shù)據(jù)34共五十二頁(yè)GSM網(wǎng)絡(luò)(wnglu)的接口GAAbisUmAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBCHDEF35共五十二頁(yè)GSM系統(tǒng)(xtng)的頻率配置45 MHz雙工間隔960950935917915905890872 基 站發(fā)射頻率 基 站接收頻率2 MHz保護(hù)頻帶（單位：MHz）925880GSMTACS/

13、GSMEGSMETACS36共五十二頁(yè)DCS1800的頻率(pnl)配置95 MHz雙工間隔1880180517851710 基 站發(fā)射頻率 基 站接收頻率20 MHz保護(hù)頻帶（頻率單位：MHz）DCS180037共五十二頁(yè)公眾陸地(ld)移動(dòng)網(wǎng) (PLMN) 結(jié)構(gòu)SPSPSPSP數(shù)據(jù)庫(kù)層信令層用戶層GMSCMSCMSCBSCBTSBTSSPSPSPSPLEPSTNPLMNCBDEFGHLRVLRVLREIRAuCHMS網(wǎng)絡(luò)層38共五十二頁(yè) 公眾(gngzhng)陸地移動(dòng)網(wǎng) (PLMN) 的組網(wǎng)MSCHLRBSSMSCBSSMSCBSSHLRTS2TS1TS3LSLSLS長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)1長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)

14、3長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)239共五十二頁(yè)移動(dòng)被叫計(jì)費(fèi)(j fi)原則LEGMSCHLRMSC/VLR歸屬PLMN訪問(wèn)PLMNMSC/VLR123456支付: 1、2、3支付: 53、6支付: 440共五十二頁(yè)GPSR簡(jiǎn)介 GPRS （General Packet Radio Service）通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信（3G）的過(guò)渡技術(shù)，是由英國(guó)BT Cellnet公司早在1993年提出(t ch)的，是GSM Phase2+ (1997年)規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動(dòng)分組的IP或者X.25連接。 GPRS技術(shù)(jsh)41共五十

15、二頁(yè)GPRS發(fā)展(fzhn)背景Internet數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推動(dòng)原有GSM系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的缺點(diǎn)無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，費(fèi)用昂貴數(shù)據(jù)速率(sl)低，HSCSD最高64kbit/s移動(dòng)數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)的巨大需求 向第三代移動(dòng)通信邁進(jìn) 42共五十二頁(yè)GPRS的優(yōu)勢(shì)(yush)無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，計(jì)費(fèi)方式(fngsh)靈活，價(jià)格合理速率較高：1-8個(gè)時(shí)隙，CS1-CS4，可達(dá)約10kbit/s - 170kbit/s分組交換平臺(tái)為多種業(yè)務(wù)提供承載可以逐步向3G、全I(xiàn)P網(wǎng)演進(jìn)43共五十二頁(yè)GPRS的特點(diǎn)(tdin)上下行鏈路可不對(duì)稱，數(shù)據(jù)速率可變“永遠(yuǎn)在線”：在不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起，不占用(

16、zhn yn)無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能較快恢復(fù)，無(wú)需重新發(fā)起業(yè)務(wù)一個(gè)MS可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)話根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和MS的工作模式，用戶可以分別/交替/同時(shí)進(jìn)行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)44共五十二頁(yè)GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BG 邊界網(wǎng)關(guān) CG 收費(fèi)網(wǎng)關(guān) DNS 域名服務(wù)器 DHCP 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 GIN GPRS截獲(jihu)節(jié)點(diǎn) MFS 多功能服務(wù)器 TC 碼型變換器 WP 無(wú)線應(yīng)用協(xié)議 GPRS網(wǎng)絡(luò)可以看作是一個(gè)IP子網(wǎng) 45共五十二頁(yè)CDMA的基本概念 擴(kuò)頻多址（SSMA）所傳信號(hào)的帶寬必須遠(yuǎn)大于信息(xnx)的帶寬。所產(chǎn)生的射頻信號(hào)的帶寬與所傳信息無(wú)關(guān)。 通信原理與信息論的著名Shannon公

17、式(gngsh)：C=FTLg(1+S/N) ；其中：F為限頻帶寬； T為限時(shí)帶寬；S/N為信號(hào)功率信噪比； C為信道容量。 一個(gè)限時(shí)(T) 限頻(F)限功率(S)的連續(xù)白色高斯信道，其信道容量C可 以形象的用3個(gè)主要信號(hào)參量所決定的體積來(lái)表示。擴(kuò)頻通信的基本原理，就是用頻帶換取信噪比 。 46共五十二頁(yè)CDMA移動(dòng)(ydng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn) 強(qiáng)抗干擾能力 、語(yǔ)音質(zhì)量更佳 信號(hào)在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性 寬帶(kun di)傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果 碼字的多址傳輸，利用了多用戶分集的效果 采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時(shí)間形成的時(shí)間分集效應(yīng) 擴(kuò)頻因子靈活變換

18、，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸 頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM 支持軟切換和更軟切換 支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測(cè) 同步難度大、系統(tǒng)更復(fù)雜 47共五十二頁(yè)cdma2000 1x技術(shù)(jsh)特點(diǎn)IS-95A/B是cdma2000的子集碼片速率1.2288 Mcps擴(kuò)頻調(diào)制：前向QPSK，反向HPSK反向?qū)ьl，相干解調(diào)快速(kui s)前向和反向功率控制前向發(fā)射分集：OTD、STS信道編碼增加Turbo碼可變幀長(zhǎng)，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms支持F-QPCH，延長(zhǎng)手機(jī)待機(jī)時(shí)間速率最大可達(dá)307.2kbps支持QoS協(xié)商支持多媒體業(yè)務(wù)支持8K/13K QC

19、ELP 8 kbps EVRC信道容量是IS-95A/B的2倍 48共五十二頁(yè)cdma2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ss7MSC/VLRHLR PSTNISDNcdma2000 BSSBTSBSCBTSBSC/PCFcdma2000 BSSHAPDSNIPBackboneInternet,Intranet,etc.RadiusGMSC49共五十二頁(yè)三種(sn zhn)主要3G體制比較采用國(guó)家歐洲，日本美國(guó)，韓國(guó)中國(guó)繼承基礎(chǔ)GSM窄帶CDMAGSM試用期日本 2002年韓國(guó)2001年底同步方式異步同步異步碼片速率(Mcps)3.84N*1.22881.28空中接口WCDMAcdma2000，兼容IS95TD-SCDMA核心網(wǎng)GSM MAPANSI-41GSM MAPWCDMAcdma2000TD-SCDMA50共五十二頁(yè)3G 使用(shyng