現(xiàn)代通信網_第3講 移動通信網

1、 第第3講講 移動通信網移動通信網第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網23.0 內容簡介內容簡介u 移動通信概述移動通信概述u GSM移動通信網移動通信網u CDMA移動通信網移動通信網u 3G網網第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網33.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的概念、特點和組成移動通信的概念、特點和組成 概念概念 通信的通信的雙方或至少有一方在移動中雙方或至少有一方在移動中進行信息交進行信息交換的通信方式換的通信方式 特點特點p 采用無線電波傳播，傳播情況復雜采用無線電波傳播，傳播情況復雜p 受噪聲影響，并在強干擾情況下工作受噪聲影響，

2、并在強干擾情況下工作p 可用頻率資源可用頻率資源有限有限p 系統(tǒng)系統(tǒng)管理和控制復雜管理和控制復雜p 對移動臺的要求高對移動臺的要求高第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網43.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的概念、特點和組成移動通信的概念、特點和組成 組成組成p 移動交換中心移動交換中心(MSC)、基站、基站(BS)、移動臺、移動臺(MS)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網53.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的移動通信的分類分類 按使用環(huán)境：陸地、海上和空中按使用環(huán)境：陸地、海上和空中 按服務對象：按服務對象：公公用和專用用和專用 按工作

3、按工作方式：單工、雙工和半雙工方式：單工、雙工和半雙工 按傳輸信號：模擬和移動按傳輸信號：模擬和移動 按多址方式：按多址方式：FDMA、TDMA和和CDMA第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網63.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的組網移動通信的組網 頻率管理和有效利用技術頻率管理和有效利用技術p 頻率管理頻率管理150MHz：交通、鐵路、內河航運專用：交通、鐵路、內河航運專用450MHz：早起的公用移動通信：早起的公用移動通信900MHz2000MHz：2G4G通信通信p 頻率的有效利用技術頻率的有效利用技術頻率域：信道窄帶化和寬帶多址技術頻率域：信道窄帶化和寬帶多

4、址技術時間域：多信道共用技術時間域：多信道共用技術空間域：同頻復用、空分多址空間域：同頻復用、空分多址第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網73.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的組網移動通信的組網 通信網的區(qū)域覆蓋通信網的區(qū)域覆蓋方式方式p 大區(qū)制大區(qū)制一個基站覆蓋整個服務區(qū)一個基站覆蓋整個服務區(qū)(2050km)發(fā)射功率較大發(fā)射功率較大(100200W)同同一時間每一信道只能被一時間每一信道只能被一個移動臺使用一個移動臺使用頻譜利用率頻譜利用率較低，適用于較低，適用于用戶較少的地區(qū)用戶較少的地區(qū)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網83.1 移動通信

5、概述移動通信概述 移動通信的組網移動通信的組網 通信網的區(qū)域覆蓋通信網的區(qū)域覆蓋方式方式p 小區(qū)制小區(qū)制整個服務區(qū)劃分成小區(qū)整個服務區(qū)劃分成小區(qū)，每個小區(qū)設置一個基站，每個小區(qū)設置一個基站，整個服務區(qū)設置若干整個服務區(qū)設置若干MSC頻率復用技術頻率復用技術組網靈活，越區(qū)切換組網靈活，越區(qū)切換第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網93.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的組網移動通信的組網 區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋p 無線區(qū)的形狀無線區(qū)的形狀小區(qū)中心間距最大、數目最少小區(qū)中心間距最大、數目最少正六邊形正六邊形蜂窩網蜂窩網p 無線區(qū)群的構成無線區(qū)群的構成無線小區(qū)無線小區(qū)無線區(qū)群無線區(qū)

6、群整個服務區(qū)整個服務區(qū)不同區(qū)不同區(qū)群之間可重復使用相同頻率群之間可重復使用相同頻率p 區(qū)區(qū)群群(簇簇)的構成條件的構成條件區(qū)群之間彼此連接且無空隙覆蓋全區(qū)域區(qū)群之間彼此連接且無空隙覆蓋全區(qū)域同頻小區(qū)之間距離相等且為最大同頻小區(qū)之間距離相等且為最大第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網103.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的組網移動通信的組網 激勵方式激勵方式p 中心中心激勵激勵p 頂點激勵頂點激勵 小區(qū)的分裂小區(qū)的分裂p 用戶密度分布不均勻用戶密度分布不均勻p 半徑通常半徑通常在在11.5km 直放站直放站p 消除盲區(qū)和死角消除盲區(qū)和死角第第3 3講講 移動通信網移動

7、通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網113.1 移動通信概述移動通信概述 移動通信的發(fā)展歷程移動通信的發(fā)展歷程從從智能手機智能手機談起談起移動通信移動通信第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網123.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網133.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)的主要參數系統(tǒng)的主要參數 工作頻段工作頻段 通信方式：頻分雙工通信方式：頻分雙工 多址多址方式：方式：FDMA/TDMA 載頻載頻間隔：間隔：0.2MHz 信道信道分配：每載頻分配：每載頻8個時隙，構成一個個時隙，構成一個TDMA幀

8、幀 信道總速率：信道總速率：270.83Kbps第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網143.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)的主要參數系統(tǒng)的主要參數 語音編碼：語音編碼：RPE-LTP(13Kbps) 信道編碼：具有交織脈沖檢錯和信道編碼：具有交織脈沖檢錯和1/2編碼率卷積碼編碼率卷積碼 調制調制方式：方式：GMSK 抗干擾抗干擾技術：跳頻技術技術：跳頻技術(217跳跳/s)、分集接收技術、分集接收技術、交織編碼技術、自適應均衡技術交織編碼技術、自適應均衡技術 發(fā)射發(fā)射功率：基站每載波功率：基站每載波500W，移動臺，移動臺0.8/2/5/7/20W 載頻載頻復用

9、與區(qū)群結構：小區(qū)半徑復用與區(qū)群結構：小區(qū)半徑0.535km，通?？?，通?？刹捎貌捎?/12扇區(qū)或扇區(qū)或3/9扇區(qū)扇區(qū)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網153.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的話音信號處理過程的話音信號處理過程 激勵方式激勵方式p 中心中心激勵激勵p 頂點頂點激勵激勵第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網163.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的話音信號處理過程的話音信號處理過程 話音話音編碼編碼p 編碼方式：規(guī)則脈沖激勵編碼方式：規(guī)則脈沖激勵長期預測編碼長期預測編碼p 20ms一段，壓縮編碼一段，壓縮編碼26

10、0bit，編碼速率，編碼速率13Kbps 信道編碼信道編碼p 糾正傳輸過程中的隨機誤碼糾正傳輸過程中的隨機誤碼p 在信息碼元在信息碼元中加入一些冗余碼元，檢測誤碼中加入一些冗余碼元，檢測誤碼p 編碼方式：卷積碼、分組碼和奇偶碼編碼方式：卷積碼、分組碼和奇偶碼p 編碼編碼后輸出速率：后輸出速率：22.8Kbps(456bit/20ms)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網173.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的話音信號處理過程的話音信號處理過程 交織交織糾正突發(fā)誤碼糾正突發(fā)誤碼內內部部交交織織塊塊間間交交織織第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通

11、信網183.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的話音信號處理過程的話音信號處理過程 突發(fā)脈沖形成突發(fā)脈沖形成p 傳輸用戶傳輸用戶信息的一個物理信道信息的一個物理信道p 普通突發(fā)脈沖、頻率校正突發(fā)脈沖、同步突發(fā)普通突發(fā)脈沖、頻率校正突發(fā)脈沖、同步突發(fā)脈沖、接入突發(fā)脈沖、空閑突發(fā)脈沖脈沖、接入突發(fā)脈沖、空閑突發(fā)脈沖p 156.25bit，0.577ms33.8Kbps 調制調制p 0 . 3 G M S K ， 高 斯 最 小 頻 移 鍵 控 ， 頻 偏， 高 斯 最 小 頻 移 鍵 控 ， 頻 偏67.708kHz第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網193.2 G

12、SM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的話音信號處理過程的話音信號處理過程 跳頻跳頻p 信號的發(fā)射頻率按一定的規(guī)則改變信號的發(fā)射頻率按一定的規(guī)則改變p 抵抗瑞利抵抗瑞利衰落、減小干擾，提高保密性衰落、減小干擾，提高保密性p 慢跳頻，每一幀改變一次，約慢跳頻，每一幀改變一次，約217次次/秒秒 語音間斷傳輸技術語音間斷傳輸技術 僅在產生話音信息時才打開發(fā)射機，語音間隙僅在產生話音信息時才打開發(fā)射機，語音間隙大部分時間關閉發(fā)射機，節(jié)省電源，減少同頻干擾大部分時間關閉發(fā)射機，節(jié)省電源，減少同頻干擾 功率控制功率控制p 克服克服“遠近效應遠近效應”，20mW20W，16個電平個電平第第3 3講講 移

13、動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網203.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的管理與控制的管理與控制 呼叫接續(xù)呼叫接續(xù)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網213.2 GSM移動通信網移動通信網 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)的管理與控制的管理與控制 呼叫接續(xù)呼叫接續(xù)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網223.2 GSM移動通信網移動通信網 通用分組無線業(yè)務通用分組無線業(yè)務(GPRS)概述概述 基本概念基本概念p 結合了移動通信技術和數據通信技術結合了移動通信技術和數據通信技術p 4種不同的編碼方式種不同的編碼方式p 4種不同速率：種不同速率：9.05k、

14、13.4k、15.6k、21.4kp 最高最高速率：速率：171.2kbps 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網233.2 GSM移動通信網移動通信網 通用分組無線業(yè)務通用分組無線業(yè)務(GPRS)概述概述 特點特點p 向向3G平穩(wěn)過渡平穩(wěn)過渡p 底層基于底層基于TCP/IP協(xié)議，可與協(xié)議，可與Internet無縫鏈接無縫鏈接p 可可使多個用戶共享信道使多個用戶共享信道p 方便方便提供短信和提供短信和WAP業(yè)務業(yè)務p 高高速率、短接入時間、永遠在線速率、短接入時間、永遠在線 主要業(yè)務主要業(yè)務p Internet服務、移動辦公接入業(yè)務、服務、移動辦公接入業(yè)務、

15、WAP業(yè)務、業(yè)務、移動移動QQ、短消息、遠程操作、定位、信息服務、短消息、遠程操作、定位、信息服務第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網243.3 CDMA移動通信移動通信網網 CDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 基本原理基本原理p 碼分多址，利用相互正交的編碼來區(qū)分不同的碼分多址，利用相互正交的編碼來區(qū)分不同的用戶、基站和信道。用戶、基站和信道。p 足夠多的地址碼，地址碼間良好的相關性足夠多的地址碼，地址碼間良好的相關性p 接收接收端與發(fā)送端嚴格同步端與發(fā)送端嚴格同步p 使用同一載波、相同帶寬，同時收發(fā)使用同一載波、相同帶寬，同時收發(fā)第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代

16、通信網253.3 CDMA移動通信移動通信網網 CDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 特點和優(yōu)勢特點和優(yōu)勢p 抗多徑衰落能力強抗多徑衰落能力強p 系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量大大p 話音質量話音質量高高p 保密性能保密性能好，允許低功率譜密度好，允許低功率譜密度p 軟軟容量：系統(tǒng)性能逐步變壞容量：系統(tǒng)性能逐步變壞p 軟軟切換：先連接再斷開切換：先連接再斷開第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網263.3 CDMA移動通信移動通信網網 IS-95CDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 系統(tǒng)結構系統(tǒng)結構第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網273.3 CDMA移動通信移動通信網網 IS-95CDMA

17、系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 技術指標技術指標p 頻段：下行頻段：下行869894MHz，上行，上行824849MHzp 射頻射頻帶寬：第一頻道帶寬：第一頻道21.77MHz 其他頻道其他頻道21.23MHzp 調制調制方式：基站方式：基站QPSK，移動臺，移動臺OQPSKp 擴頻擴頻方式：方式：DS(直接序列擴頻直接序列擴頻)p 話音編碼：可變速率話音編碼：可變速率CELP，最大速率，最大速率8kbps，最大數據速率最大數據速率9.6kbps，每幀，每幀20msp 信道編碼：卷積編碼和交織編碼信道編碼：卷積編碼和交織編碼第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網283.3 CDMA移動通信

18、移動通信網網 IS-95CDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 技術指標技術指標p 導頻、同步信道：供移動臺作載頻和時間同步導頻、同步信道：供移動臺作載頻和時間同步p 多徑利用：多徑利用：RAKE接收技術，接收技術，34個個p PN碼：碼片速率為碼：碼片速率為1.2288Mc/s；基站識別碼為；基站識別碼為m序列，周期為序列，周期為215-1,；64個正交個正交WaLsh函數組函數組成成64個碼分通道。個碼分通道。第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網293.3 CDMA移動通信移動通信網網 IS-95CDMA系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 關鍵技術關鍵技術p 功率控制技術功率控制技術限制上下行鏈路的發(fā)

19、射功率，克服遠近效應限制上下行鏈路的發(fā)射功率，克服遠近效應反向開環(huán)功率控制反向開環(huán)功率控制反向反向閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制正向功率控制正向功率控制p 切換技術：切換技術：軟切換、更軟切換、硬切換軟切換、更軟切換、硬切換p RAKE接收技術接收技術 利用利用多個多個并行相關器檢測多徑信號，按照并行相關器檢測多徑信號，按照一定規(guī)則合成一路信號進行解調一定規(guī)則合成一路信號進行解調第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網303.3 CDMA移動通信移動通信網網 CDMA技術實施中的問題技術實施中的問題 用戶越多，干擾噪聲越大，信噪比和通信質量下降用戶越多，干擾噪聲越大，信噪比和通信質量

20、下降 擴頻增益擴頻增益不足不足時殘存碼間干擾時殘存碼間干擾 功率功率控制技術導致系統(tǒng)復雜控制技術導致系統(tǒng)復雜 用戶增多用戶增多導致導致PN碼加長，同步時間增長碼加長，同步時間增長 地址碼地址碼間互相關性增大導致多址干擾增大間互相關性增大導致多址干擾增大 相鄰蜂窩相鄰蜂窩的同一碼組間存在干擾的同一碼組間存在干擾 用戶用戶容量遠低于理論計算值容量遠低于理論計算值第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網313.4 3G網網 3G概述概述IMT-2000，1985年提出，年提出，2000年年商用。商用。 3G的目標的目標移動通信網絡全球化、業(yè)務綜合化、通信個人化移動通信網絡全球化、業(yè)務

21、綜合化、通信個人化p 與與2G及其他通信系統(tǒng)兼容及其他通信系統(tǒng)兼容p 低成本多模式實現(xiàn)全球漫游低成本多模式實現(xiàn)全球漫游p 適應多種環(huán)境適應多種環(huán)境p 高質量的多媒體服務高質量的多媒體服務p 足夠的系統(tǒng)足夠的系統(tǒng)容量容量p 標準標準性性和經濟性和經濟性第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網323.4 3G網網 3G概述概述 3G對無線傳輸技術的要求對無線傳輸技術的要求p 室內室內2Mbps，室外，室外384kbps，室外車輛，室外車輛144kbpsp 傳輸速率按需分配傳輸速率按需分配p 上下行鏈路適應不對稱業(yè)務需求上下行鏈路適應不對稱業(yè)務需求p 簡單簡單的小區(qū)結構和易于管理的信

22、道結構的小區(qū)結構和易于管理的信道結構p 靈活的頻率靈活的頻率和無線資源管理、配置和服務和無線資源管理、配置和服務第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網333.4 3G網網 3G概述概述 3G的標準的標準2000年，確定三大主流無線接口標準：年，確定三大主流無線接口標準：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 3G的頻譜分配的頻譜分配p 主要工作頻段：主要工作頻段：FDD:19201980/21102170MHz TDD:18801920/20102025MHzp 補充工作補充工作頻段：頻段：FDD:17751785/18501880MHz TDD:23002400MH

23、zp 衛(wèi)星衛(wèi)星移動通信：移動通信：19802010/21702200MHz第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網343.4 3G網網 3G概述概述 3G的網絡結構的網絡結構p 核心網核心網 交換子系統(tǒng)交換子系統(tǒng)NSSp 無線接入無線接入網網 基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSSp 移動臺移動臺 移動臺移動臺MSp 用戶識別用戶識別模塊模塊 SIM卡卡 第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網353.4 3G網網 WCDMA移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng) 基于基于GSM/GPRS網絡，與網絡，與GSM先天兼容，中國聯(lián)通先天兼容，中國聯(lián)通 接口基本參數接口基本參數p 擴頻方式：可變擴頻比擴頻方式：可變擴頻比(4256)的直接擴頻的直接擴頻p 載波擴頻速率：載波擴頻速率：4.096Mchip/sp 每每載波帶寬：載波帶寬：5MHzp 載波間隔：載波間隔：0.2MHzp 載波載波速率：速率：16256kbpsp 幀幀長度：長度：10msp 時隙長度：時隙長度：0.625msp 調制方式：調制方式：QPSKp 功率功率控制：開環(huán)控制：開環(huán)+自適應閉環(huán)方式自適應閉環(huán)方式第第3 3講講 移動通信網移動通信網現(xiàn)代通信網現(xiàn)代通信網363.4 3G網網 CDMA2000移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng) CDMA one(IS-95A)演進而來，中國電信演進而