移動通信技術基礎教程

1、1江西財經(jīng)大學電子信息學院江西財經(jīng)大學電子信息學院通信工程系通信工程系2移動通信技術課程提綱 移動通信概論移動通信概論 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) GPRS技術技術 CDMA 數(shù)字移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信系統(tǒng) 通信電源系統(tǒng)簡介通信電源系統(tǒng)簡介 3移動通信基本概念 移動臺移動臺 無線基站無線基站 移動交換中心移動交換中心 蜂窩小區(qū)蜂窩小區(qū) 切換切換 漫游漫游4n大區(qū)制大區(qū)制n一個基站覆蓋整個服務區(qū)域一個基站覆蓋整個服務區(qū)域n技術簡單n通信質(zhì)量差n頻率利用率低n系統(tǒng)容量小蜂窩通信基本原理5室內(nèi)站微蜂窩宏蜂窩 GSM 900微蜂窩微蜂窩宏蜂窩 DCS 18006蜂窩通信基本原理7

2、蜂窩通信幾個概念和區(qū)別n多址技術多址技術n頻分多址(FDMA) 、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)n雙工技術雙工技術n時分雙工與頻分雙工n窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)n單個信道的帶寬與所期望信道的相干帶寬一致n一個信道的發(fā)射帶寬大于這個信道的相干帶寬n寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來頻率分集的優(yōu)勢8多址技術示意圖頻率時間TDMA時間頻率FDMA頻率時間碼字CDMA傳統(tǒng)多址技術傳統(tǒng)多址技術碼分多址技術碼分多址技術9頻分多址技術(FDMA) FDMA信道每次只能傳遞一個電話如果一個FDMA信道沒有使用，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。 在分配成語音信道后，基站和移動臺就

3、會同時地連續(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：許多信道共享一個天線，功率放大器的非線性會產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。 FDMA比TDMA簡單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷 FDMA通常是窄帶系統(tǒng)。10時分多址技術(TDMA) 多個用戶共享一個載波頻率，分享不同時隙。 TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關閉。 不連續(xù)發(fā)送，可以利用空閑時隙監(jiān)聽其他基站，實現(xiàn)切換處理。 需要自適應均衡；需要保護時隙。 分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開銷，如保護數(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。

4、11移動通信電波傳播的特點 時間接收信號強度發(fā)射信號12移動通信電波傳播的特點 -40-35-30-25-20-15-10-50dB發(fā)射信號接收數(shù)據(jù)信道衰落特性信道衰落特性13移動通信電波傳播的特點 n電磁波多經(jīng)傳播反射、散射和繞射n多普勒頻率擴展，運動引起信道變化（擴散頻移 ）n無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分：n幅度衰減較大的路徑損耗n伴隨中等幅度衰減的具有對數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分大尺度變化n衰減幅度較小的快變化成分小尺度衰落n兩類典型小尺度衰落包絡分布的描述方法：n瑞利分布（非視距傳播）n萊斯分布（視距傳播）14高斯噪聲高斯噪聲信道模擬信道模擬當前徑權重當前徑權重接收信號接收信號發(fā)射信

5、號發(fā)射信號信道模擬信道模擬當前徑權重當前徑權重信道模擬信道模擬當前徑權重當前徑權重信道模擬信道模擬當前徑權重當前徑權重移動通信信道模型 15噪聲和干擾 n噪聲噪聲n車輛點火系統(tǒng)n工業(yè)電氣噪聲n自然噪聲 n背景雜散噪聲n干擾來源干擾來源n同頻道干擾n鄰頻道干擾n互調(diào)干擾 n多址干擾 16蜂窩無線區(qū)域的組成方法蜂窩無線區(qū)域的組成方法 頻率復用的概念（容量擴充）頻率復用的概念（容量擴充） 呼叫阻呼叫阻塞塞載頻受載頻受限限頻道擴充受頻道擴充受限限成本受成本受限限17 12345671234567123456713451237無線區(qū)域的劃分 18全向小區(qū)全向小區(qū) 3 扇區(qū)扇區(qū)/小區(qū)小區(qū)6 扇區(qū)扇區(qū)/小區(qū)

6、小區(qū)（OMNI CELL SITE） （120 SECTOR/CELLS）（60 SECTOR/CELLS） Cell CellCellSite Site Site = 1 ANTENNA = 3 ANTENNA= 6 ANTENNA基站天線激勵方式基站天線激勵方式 19“扇區(qū)化”的技術，扇區(qū)化即是將一個基站分成多個小區(qū)，每個小區(qū)都有自己的發(fā)射和接收天線，相當于一個獨立的小區(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)射的無線電波集中在一個特定的方向上。這樣做有很多優(yōu)點，首先小區(qū)發(fā)射的無線電波能量集中到了一個更小的區(qū)域如60度，120度或180度，而不是以360度全向發(fā)射，這樣可以獲得更強的信

7、號，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，同頻復用距離縮短，在同一地理區(qū)域可以有更多的小區(qū)，可以支持更多的移動用戶。 服務小區(qū)服務小區(qū)“扇區(qū)化扇區(qū)化” 204 3標準復用模式（GSM體制推薦）n無線區(qū)族n4個基站個基站n每基站每基站3扇區(qū)扇區(qū)n基站結構n3個個120 或三葉草或三葉草扇區(qū)扇區(qū)nC/I 12 dB21n復用方式n3個基站個基站9個扇個扇區(qū)區(qū)n特點n不增加新基站不增加新基站n容量增加（有容量增加（有限）限）n抗干擾措施3 3標準復用模式22n要求n各鄰小區(qū)禁止使用同頻n各小區(qū)使用的鄰頻間隔盡可能大n鏈形分配2324 人口密度和居民購買力，用來估計服務的深度和

8、廣度 經(jīng)濟活力決定了時間、地點和話務量密度 現(xiàn)有的網(wǎng)絡規(guī)模25n兼容性n抗噪聲與干擾n信道擴充n標準化開放接口n安全與保密n越區(qū)切換平穩(wěn)n用戶識別nISDN兼容n語音與數(shù)據(jù)業(yè)務n增強型業(yè)務與補充業(yè)務26RADIOCOMRTMSTACSC-450NMT2000ITALYU.KSPAINAUSTRIANORWAYFINLANDSWITZERLANDNETHERLANDSDENMARKSWEDENFRANCEPORTUGALGERMANY27G.703X.25C7ISDNIEEE802.3LAP_BLAP_DV.3528IMEIA5SIM29n普通電話n緊急呼叫n短消息業(yè)務n雙電話號碼n 個人號碼n

9、 公司號碼n數(shù)據(jù)業(yè)務n基本數(shù)據(jù)速率n 9.6 Kb/sn 4.8 Kb/sn 2.4 Kb/sn可視圖文與網(wǎng)上瀏覽n用戶電報n傳真30多方通話多方通話呼叫轉(zhuǎn)移呼叫轉(zhuǎn)移來顯、呼叫等待來顯、呼叫等待短消息業(yè)務短消息業(yè)務話費查詢話費查詢31MSC BSC BTS BTSHLRVLREIRNSS PSTN IWF ECTRAU SIM ME NMC OMC OMCOMSBSSMS32n呼叫處理呼叫處理n呼叫建立、連接與清除n切換過程n移動性管理n位置更新過程n用戶身份識別n移動設備識別n操作與維護操作與維護n數(shù)據(jù)庫管理n測量n人機接口（MMI）n網(wǎng)間互通網(wǎng)間互通n計費計費 MSC33nHLR: Hom

10、e Location Registern用戶識別號（IMSI, MSISDN）n當前用戶的VLR（當前位置）n業(yè)務限制信息n 用戶申請的補充業(yè)務n補充業(yè)務信息（例：當前轉(zhuǎn)移的電話號碼）n用戶狀態(tài)（registered/deregistered）n鑒權key和AUC功能n移動用戶漫游號（MSRN）HLR34VLRnVLR：Visitor Location Registern移動臺狀態(tài)n部分補充業(yè)務數(shù)據(jù)n移動站的位置登記（LAI）n臨時移動用戶識別號（TMSI）管理 n移動用戶漫游號MSRN 管理35MSCBSCBTSBTSMSCHLRVLREIRVLRABCDEFGAUCH 鑒權和加密數(shù)據(jù)鑒權和

11、加密數(shù)據(jù) Ki, RAND A3,A8 算法算法 Kc,SRES36包含所有包含所有經(jīng)注冊登經(jīng)注冊登記的合法記的合法移動設備移動設備包含所有包含所有被禁止使被禁止使用的移動用的移動設備設備包含所有包含所有要跟蹤的要跟蹤的移動設備移動設備nEIR：Equipment Identity Registern存儲移動設備分類表（IMEI）n白名單 黑名單 灰名單37 呼叫建立 在EIR查詢IMEI 請求IMEI傳送 查詢結果送MSC MS發(fā)送IMEIMSBSSMSCEIR38OMC-RTCBSCBTSBTSMSMSUM接口接口Abis接口接口A接口接口n基站控制器 BSCn基站收發(fā)信機 BTSn無線操

12、作維護中心 OMC-Rn碼變換器 TC（Transcoder）39數(shù)字數(shù)字中繼中繼交換網(wǎng)絡交換網(wǎng)絡控制網(wǎng)絡控制網(wǎng)絡數(shù)字數(shù)字中繼中繼A接口接口Abis接口接口40n實現(xiàn)A接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實現(xiàn)A接口No.7號信令功能（SP）n實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）n實現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能n實現(xiàn)部分網(wǎng)絡層的功能n實現(xiàn)無線資源管理（RR）n實現(xiàn)BSS管理應用部分的功能n實現(xiàn)切換功能等41基基站站接接口口設設備備信信令令處處理理編碼與編碼與交織交織譯碼與譯碼與解交織解交織加密加密解密解密調(diào)制調(diào)制均衡均衡解調(diào)解調(diào)發(fā)信機發(fā)信機收信機

13、收信機天天 線線跳頻控制跳頻控制時鐘時鐘AbisUmBTS的功能模塊的功能模塊42n實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）n實現(xiàn)BTS管理功能n實現(xiàn)部分無線資源管理（RR）n實現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實現(xiàn)Um接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPDm）n實現(xiàn)實現(xiàn)跳頻功能n實現(xiàn)信道加密、解密功能n實現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能n實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能43MESIM44語音語音編碼編碼信道信道編碼編碼交織交織加密加密TDMA突發(fā)突發(fā)序列形成序列形成調(diào)制調(diào)制TxRx雙工器雙工器解調(diào)解調(diào)均衡均衡解密解密解交織解交織語音語音解碼解碼信道信道解碼解碼VCO頻率合成器

14、頻率合成器定時與控制定時與控制45 DTX 克服遠近效應 減少頻率污染 節(jié)省手機電力1W4W30mW46043 dBm141 dBm239 dBm337 dBm435 dBm. . .1513 dBm功率控制電平等級：功率控制電平等級：步長：步長：2 dB; 容限：容限： 2.0 dB接收靈敏度：接收靈敏度： 移動臺：移動臺： -102 dBm基站：基站： -102 dBm47n用戶固定數(shù)據(jù)用戶固定數(shù)據(jù)nIMSInKin接入控制級n安全算法n網(wǎng)絡臨時數(shù)據(jù)網(wǎng)絡臨時數(shù)據(jù)nTMSInLAInKcn選擇的PLMNn業(yè)務相關數(shù)據(jù)業(yè)務相關數(shù)據(jù)n使用的語言n話費數(shù)據(jù)48GAAbisUmAUCHLRMSCEI

15、RIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBCHDEF4945 MHz雙工間隔雙工間隔960950935917 915905890872 基基 站站發(fā)射頻率發(fā)射頻率 基基 站站接收頻率接收頻率2 MHz保護頻帶保護頻帶（單位：（單位：MHz）925880GSMTACS/GSMEGSMETACS5095 MHz雙工間隔雙工間隔18801805 17851710 基基 站站發(fā)射頻率發(fā)射頻率 基基 站站接收頻率接收頻率20 MHz保護頻帶保護頻帶（頻率單位：（頻率單位：MHz）DCS180051nG

16、SM900主頻段（P-GSM）n上行：上行：Fl = 890 + 0.2 N (MHz) (1 N 124)n下行：下行：Fh = Fl + 45 (MHz)nGSM擴展頻段（E-GSM）n上行：上行：Fl = 890 + 0.2 (N - 1024) (MHz)n下行：下行：Fh = Fl + 45 (MHz) (975 N 1023)nDCS1800頻段n上行：上行：Fl = 1710.2 + 0.2 (N-512) (MHz)n下行：下行：Fh = Fl + 95 (MHz) (512 N 885)52n物理信道物理信道：一個載頻上的TDMA幀的一個時隙(TS) n邏輯信道邏輯信道n業(yè)務

17、信道n語音信道n數(shù)據(jù)信道n隨路控制信道n控制信道n廣播控制信道n公共控制信道n專用控制信道53TCHTraffic ChannelsSpeechDataTCH/FSTCH/HSTCH/9.6TCH/2.4TCH/9.6TCHSACCHFACCH54CcHControl ChannelACCHSDCCHFACCHSACCHSCHBCCHRACHPCH/AGCHCBCHBCCHNBNBNBFBNBABSBNB/ABNB/DB注：注：*B為突發(fā)脈沖序列為突發(fā)脈沖序列 類型類型55 時分多址(TDMA) 基站與移動臺間的時間調(diào)整 分集技術 時間色散與均衡技術 話音編碼 信道編碼 交織技術 跳頻技術 安

18、全保密措施56時間時間頻率頻率f5f4f3f2f0f1TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TDMA幀幀570 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 1TDMA FRAME 2時隙時隙突發(fā)序列（突發(fā)序列（BURST）58NO

19、RMAL BURST0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 1TDMA FRAME 2TRANING SEQUENCESTEALING FLAGTAIL BITSTAIL BITSGUARD PERIDGUARD PERIDINFOINFO59TRAFFIC CHANNELS120TDMA Multiframes0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526-TDMA

20、Multiframes60CONTROL CHANNELS120TDMA Multiframes0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 5051-TDMA Multiframes6126-Frame 復幀復幀204720462045012 504901 4847232524 01 . 252401 24504801 480 123456751-Frame復幀復幀1超高幀超高幀 = 2048 超幀超幀 =2715648 TDMA幀（幀（3h 28mn

21、 53s 760ms）4.615msTDMA frame120ms1超幀超幀 = 1326 TDMA幀（幀（ 6.12s）235.38ms業(yè)務信道業(yè)務信道控制信道控制信道62移動臺收移動臺收3 TS OFFSET0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME NTDMA FRAME N移動臺發(fā)移動臺發(fā)TIME ADVANCE3 TS OFFSETTDMA FRAME N0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME N移動臺收移動臺收移動臺發(fā)移動臺發(fā)6310個波長左右比較 / 合路合成信號64 頻域均衡法 時域均衡法00011

22、165260bit 20ms規(guī)則脈沖激勵長期預測編碼器(RPE-LTP)原理圖 6650 bitsClass 1aClass 1aClass 1a132 bitsClass 278 bits378 bits卷積編碼（Converlutional Coder）501323478校驗比特 尾比特456 bits260 bits67Speech Blocks456123456712345670234567012345670FRAME 1FRAME 2FRAME 3Bursts11768Af2 Af1移動臺接收移動臺接收BCCH移動臺發(fā)射移動臺發(fā)射TCH0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4

23、 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7移動臺接收移動臺接收TCH0 1 2 3 4 5 6 7Af1Af2Bf0Bf169A3A8SresKcRANDKiAUCA3A8SresKcKiSIMSresKcRANDVLR=?70A3A8SresKcKiSIMSresKcRANDVLRA5Speech,DataMSA5Speech,DataBTS無線通路無線通路71SPSPSPSP數(shù)據(jù)庫層信令層用戶層GMSCMSCMSCBSCBTSBTSSPSPSPSPLEPSTNPLMNCBDEFGHLRVLRVLREIRAuCHMS網(wǎng)絡層72MSCTMSCTMSCHLRHSTPLSTPC1C2C3C4C5P

24、STNPLMNCCS7NBSS73MSCHLRBSSMSCBSSMSCBSSHLRTS2TS1TS3LSLSLS長途編號區(qū)長途編號區(qū)1長途編號區(qū)長途編號區(qū)3長途編號區(qū)長途編號區(qū)274TMSCTMSCTMSCMSCBSSHLRMSCBSSHLRMSCBSSHLR7576 移動臺國際ISDN號碼 (MSISDN) 國際移動用戶識別碼 (IMSI) 臨時移動用戶識別碼 (TMSI) 移動用戶漫游號碼 (MSRN) 國際移動臺設備識別碼（IMEI） 位置區(qū)識別碼 (LAI) 全球小區(qū)識別碼 (CGI) 基地站識別碼 (BSIC) MSC/VLR號碼 HLR號碼 切換號碼 (HON) 77HLRBSSG

25、MSCMSC/VLR移動用戶漫游號碼移動用戶漫游號碼 (MSRN)CCNDC00 M1M2M3 ABCMSISDNMSISDNMSRNIMSIMSRNMSRN IMSIMSRN78BSC-B1BSC-A1BSC-A2MSC/VLR-BMSC/VLR-AGMSC79BSSBSSBSSBSSBSSMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRPSTNMSC內(nèi)內(nèi)MSC間間后續(xù)后續(xù)MSC間間交換點交換點80LA1LA2LA3HLRnewMSC/VLR123456oldMSC/VLR81LEGMSCHLRMSC/VLR歸屬歸屬PLMN訪問訪問PLMNMSC/VLR123456支付支付: 1、2、3支付支付:

26、 53、6支付支付: 482GPSR簡介簡介 GPRS （General Packet Radio Service）通用無線分組業(yè)務作為第二代移動通信技術GSM向第三代移動通信（3G）的過渡技術，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。 83nInternet數(shù)據(jù)業(yè)務的推動n原有GSM系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)業(yè)務的缺點n無線/網(wǎng)絡資源利用率低，費用昂貴n數(shù)據(jù)速率低，HSCSD最高64kbit/sn移動數(shù)據(jù)通信市場的巨大需求 n向第三代移動通信邁進 84n

27、無線/網(wǎng)絡資源利用率高，計費方式靈活，價格合理n速率較高：1-8個時隙，CS1-CS4，可達約10kbit/s - 170kbit/sn分組交換平臺為多種業(yè)務提供承載n可以逐步向3G、全IP網(wǎng)演進85n上下行鏈路可不對稱，數(shù)據(jù)速率可變n“永遠在線”：在不進行數(shù)據(jù)傳輸時可將數(shù)據(jù)業(yè)務掛起，不占用無線/網(wǎng)絡資源，再進行數(shù)據(jù)傳輸時能較快恢復，無需重新發(fā)起業(yè)務n一個MS可同時進行多個數(shù)據(jù)會話n根據(jù)網(wǎng)絡和MS的工作模式，用戶可以分別/交替/同時進行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務86Bearer service Tele-service Application conversational Internet Telne

28、t application IP phone messaging Internet Email retrieval Internet www Games & entertainment PTP Tele-action Credit card validations Lottery transactions Utility meter readings Electronic monitoring Distribution News Weather and traffic reports Advertisements dispatching Taxi and public utility

29、fleet service PTM (phase 2) Scheduled delivery Geographical routing conferencing 87GPRSPDNGGSNPOSME銀行主機遠端遙測單元ME監(jiān)測主機監(jiān)測主機88GPRSPDNGGSNTEMEPTM服務器調(diào)度中心主機89BG 邊界網(wǎng)關 CG 收費網(wǎng)關 DNS 域名服務器 DHCP 動態(tài)主機配置協(xié)議 GIN GPRS截獲節(jié)點 MFS 多功能服務器 TC 碼型變換器 WP 無線應用協(xié)議 GPRS網(wǎng)絡可以看作是一個IP子網(wǎng) 90接口或參考點說明R非ISDN終端與移動終端之間的參考點GbSGSN與BSS之間的接口GcGGS

30、N與HLR之間的接口GdSMS-GMSC之間的接口，SMS-IWMSC與SGSN之間的接口GiGPRS與外部分組數(shù)據(jù)之間的參考點Gn同一GSM網(wǎng)絡中兩個GSN之間的接口Gp不同GSM網(wǎng)絡中兩個GSN之間的接口GrSGSN與HLR之間的接口GsSGSN與MSC/VLR之間的接口GfSGSN與EIR之間的接口UmMS與GPRS固定網(wǎng)部分之間的無線接口nGfnSGSNnDnGinGnnGbnGcnCnEnGpnGsnMSC/VLRnTEnMEnBSSnTEnPDNnRnUmnGrnAnHLRn其他PLMNnSGSNnGGSNnGdnSM-SCnSMS-GMSCnSMS-IWMSCnGGSNnEIRn

31、SGSNnGrnBTS軟件升級nBSC增加PCU及軟件升級ME為具有GPRS能力A/B/C類的MSn與原GSM共用n軟件升級n新增網(wǎng)元n軟件升級91GPRS網(wǎng)絡骨干網(wǎng)的組成 GPRS支持節(jié)點（GSN）GPRS骨干網(wǎng)本地位置寄存器（HLR）短消息業(yè)務網(wǎng)關移動交換中心(SMS-GMSC)短消息業(yè)務互通移動交換中心(SMS-IWMSC)移動臺（MS）移動交換中心(MSC)/拜訪位置寄存器(VLR)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(PDN) 92 GPRS服務區(qū)(SA) 公共陸地移動網(wǎng)(PLMN)SGSN服務區(qū) SGSN路由區(qū)(RA)位置更新區(qū)(LAC)BSC控制區(qū)基站小區(qū)93 分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）n 業(yè)務信道(PD

32、TCH)TCHn 控制信道n 廣播控制信道：PBCCH BCCHn 公共控制信道：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH PCH，RACH，AGCHn 專用控制信道：PACCH，PTCCH SACCH94 MSBSSSGSNHLREIRGGSNPDN2.執(zhí)行附著規(guī)程 MS發(fā)出附著請求 獲取標識 加密、鑒權 IMEI校驗（可選） 必要時，位置更新 必要時，P-TMSI重新分配4.進行分組數(shù)據(jù)的傳送PDP轉(zhuǎn)入激活狀態(tài)MS轉(zhuǎn)入準備就緒狀態(tài)或待命狀態(tài)1.建立無線鏈路連接3.執(zhí)行PDP上下文激活規(guī)程MS發(fā)出激活PDP上下文請求加密、鑒權建立無線承載鏈路 SGSN根據(jù)APN進行地址解析，確定GGSN建

33、立SGSN與GGSN之間的連接 SGSN和GGSN創(chuàng)建PDP上下文，分配IP地址，啟動計費等95 GPRS的局限性 小區(qū)總容量有限 實際傳輸速率和理論值之間存在著較大的差距 GPRS使用的調(diào)制方式還有待改進存在轉(zhuǎn)接時延 GPRS的發(fā)展前景 96q 擴頻多址（SSMA）q所傳信號的帶寬必須遠大于信息的帶寬。q所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關。 通信原理與信息論的著名Shannon公式：C=FTLg(1+S/N) ；其中：F為限頻帶寬； T為限時帶寬；S/N為信號功率信噪比； C為信道容量。 一個限時(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個主要信號參量所

34、決定的體積來表示。擴頻通信的基本原理，就是用頻帶換取信噪比 。 97窄帶系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度寬帶系統(tǒng)寬帶系統(tǒng)98擴頻碼擴頻碼信號合并窄帶信號fP(f)寬帶信號P(f)f噪聲P(f)f噪聲+寬帶信號P(f)f信號與噪聲分離P(f)f99frequencytimeDSFHTH100DSCDMA信號發(fā)射/接收機101FHCDMA信號發(fā)射/接收機 上變頻 頻率合成偽碼產(chǎn)生數(shù)據(jù)載波發(fā)生偽碼產(chǎn)生同步跟蹤解調(diào) 下變頻 數(shù)據(jù)基帶調(diào)制102THCDMA信號發(fā)射/接收機隨機編碼發(fā)生器數(shù)據(jù)隨機編碼發(fā)生器同步電路脈碼調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)脈碼

35、調(diào)制發(fā)射機103 強抗干擾能力 、語音質(zhì)量更佳 信號在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性 寬帶傳輸系統(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，有效利用了信道相干時間形成的時間分集效應 擴頻因子靈活變換，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務的傳輸 頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM 支持軟切換和更軟切換 支持新技術的應用，如多用戶檢測 同步難度大、系統(tǒng)更復雜 104NiiitX1)(1、在發(fā)送端：設計一組相互正交的信號參量X(t)= 其中Xi(t)為第i個用戶地址的信號；i為第i個用戶信號的正交參量。2、那么正交參量應滿足：3、在接受端設計一個

36、正交信號識別器如圖所示 時當時當jijiji01105PowerfPowerf每個用戶對于其他用戶都相當于干擾，遠近效應嚴重影響系統(tǒng)容量采用功控技術減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量106小區(qū)發(fā)射功率上報功率控制比特手機發(fā)射信號功率控制命令 克服遠近效應和多徑衰落 減小多址干擾，保證網(wǎng)絡容量 延長電池使用時間 前向功率控制反向功率控制107n決定了DSCDMA系統(tǒng)的容量；n多址干擾遠近效應n功率控制的目標：所有的信號到達基站的功率相同（上行）；減少對其他基站的干擾（下行）n功率控制可以補償衰落n有三種功率控制原理：開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)n開環(huán)：從信道中測量干擾條件，并調(diào)整發(fā)射功率，以達到期望

37、的誤幀率（誤塊率）n閉環(huán)： 測量信噪比，并向移動臺發(fā)送指令調(diào)整它的發(fā)射功率n外環(huán)：測量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標信噪比108m序列由移位寄存器生成是最大長度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長度）按照m序列定義：m=7，n=3即它可以由最簡單的三級移位寄存器產(chǎn)生7位的m序列的偽隨機碼序列：1 1 1 0 0 1 0 109這時可利用DS-CDMA的m序列自相關特性來區(qū)分與識別用戶多址。上述七位m序列擴頻碼的自相關函數(shù)F = ，如圖所示。 假如我們?nèi)〈薽序列七位碼元的不同移位(向左移)構成7個不同用戶的地址碼，則有：C1 =1110010C2 =1100101C3 =10010

38、11C4 =0010111C5 =0101110C6 =1011100C7 =0111001C8 =1110010 jiCC 只有當發(fā)端、收端是同一用戶地址碼時(即時間移位對齊時i=j），自相關函數(shù)輸出最大為7，當收、發(fā)不是同一用戶地址碼時(即時間移位錯開一至六位時) ，其自相關函數(shù)輸出均為-1。110當鄰近小區(qū)的強度超過本小區(qū)信號強度一個給定的門限時，移動臺執(zhí)行切換，硬切換（FDMA、TDMA）CDMA系統(tǒng)小區(qū)的頻率一致，軟切換時，移動臺同時與多個基站相連接當鄰近小區(qū)的信號強度超過一個門限，但仍然低于當前小區(qū)基站的強度時，則進入軟切換狀態(tài)在上行鏈路，二個或多個基站可以接收同樣的信號，在下行鏈

39、路移動臺可以相干地合并來自不同基站的信號，即宏分集由于新基站發(fā)射額外的信號給移動臺，在下行鏈路， 軟切換增加了對系統(tǒng)的干擾111ABCABCABCABCABCABC 改善話音質(zhì)量；控制手機干擾 降低掉話率；提高容量與覆蓋范圍112接收機單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計算信號強度與時延合 并合并后的信號tts(t)s(t)113智能天線技術提高系統(tǒng)覆蓋范圍，降低發(fā)射功率，減少頻率污染。114全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)115n高速率用戶帶來很大的干擾，動態(tài)調(diào)整的智能天線陣列的波束跟蹤高速率用戶，起到空間隔離、消除干擾的作用；動態(tài)調(diào)整的智能天線陣列的性能優(yōu)于固定的多波束天線n增加系統(tǒng)

40、容量n增加覆蓋范圍，改善建筑物中和高速運動時的信號接收質(zhì)量n提高信號接收質(zhì)量，降低掉話率，提高語音質(zhì)量n減少發(fā)射功率，延長移動臺電池壽命n提高系統(tǒng)設計時的靈活性116n基站用215長度的短擾碼來區(qū)分，不同的基站用不同的相位n上行用非相干解調(diào)，采用Walsh調(diào)制（6-64符號變換），性能低于相干解調(diào)n各個用戶用242長度的長擾碼區(qū)分，不同的用戶采用不同的擾碼n下行快速功控比特在數(shù)據(jù)比特中打孔傳輸nIS-95A支持語音業(yè)務，IS-95B開始支持數(shù)據(jù)業(yè)務，采用補充碼分信道，是多碼傳輸?shù)姆绞?17基站同步方式：需GPS/GLONASS信道帶寬：N*1.25Mhz碼片速率：N*1.2288Mcps N=

41、1,3,6,9,12語音編碼：8K/13KQCELP 8K EVRC發(fā)射分集方式：OTD，STS調(diào)制方式：上行QPSK下行BPSK功率控制：上、下行閉環(huán)功率控制，外環(huán)功率控制信道編碼：卷積碼和TURBO碼解調(diào)方式：導頻輔助的相干解調(diào)CDMACDMA 2000 2000118nIS-95A/B是cdma2000的子集n碼片速率1.2288 Mcpsn擴頻調(diào)制：前向QPSK，反向HPSKn反向?qū)ьl，相干解調(diào)n快速前向和反向功率控制n前向發(fā)射分集：OTD、STSn信道編碼增加Turbo碼n可變幀長，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80msn支持F-QPCH，延長手機待機時間n速率最大可

42、達307.2kbpsn支持QoS協(xié)商n支持多媒體業(yè)務n支持8K/13K QCELP 8 kbps EVRCn信道容量是IS-95A/B的2倍 119cdma2000網(wǎng)絡結構ss7MSC/VLRHLR PSTNISDNcdma2000 BSSBTSBSCBTSBSC/PCFcdma2000 BSSHAPDSNIPBackboneInternet,Intranet,etc.RadiusGMSC120三種主要3G體制比較體制比較采用國家采用國家歐洲，日本美國，韓國中國繼承基礎繼承基礎GSM窄帶 CDMAGSM試用期試用期日本 2002 年韓國 2001 年底同步方式同步方式異步同步異步碼片速率碼片速

43、率(Mcps)3.84N*1.22881.28空中接口空中接口WCDMAcdma 2000 ，兼容 IS95TD-SCDMA核心網(wǎng)核心網(wǎng)GSM MAPANSI-41GSM MAPWCDMAcdma2000TD-SCDMA1213G 使用的頻段 ITU identifications18501900195020002050210021502200ReserveIMT 2000GSM 1800DECTMSSIMT 2000MSSIMT 2000IMT 2000MSSIMT 2000IMT 2000IMT 2000MSSIMT 2000MSSA DB EFABCMSSMSSMSSDFEBBCEuropeChinaJapanKorea (w/o PHS)North America1700175018009501000800850900IMT 2000IMT 2000GSMAMPSPDCTACS P C SMSSGSMGSM 1800, PCSMSSPHS122 伴隨著移動通信建設的大規(guī)模展開，移動通信電源的重要性也日益顯著。無線基站設備對電源要求有其普遍性，也有其特殊性。普遍性表現(xiàn)在要求電源系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、小型、高效；而在系統(tǒng)的容量、智能化、