移動通信系統(tǒng)基礎(chǔ)知識[詳細(xì)]

1、移動通信知識,目 錄,一、無線通訊基礎(chǔ)知識二、GSM三、CDMA,通信系統(tǒng)的一般模型,信息源和收信者：模擬信源和離散信源 發(fā)送設(shè)備：將信源和傳輸媒介匹配起來 傳輸媒介：無線或有線 接收設(shè)備：從帶有干擾的信號中正確恢復(fù)出原始消息,模擬移動通信,第一代模擬移動通信系統(tǒng)： AMPS（美國），TACS（英國等），NMT450/900（荷蘭，芬蘭等等） 模擬移動通信的局限性： 各系統(tǒng)間沒有公共接口 無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進(jìn)相適應(yīng)，數(shù)字承載業(yè)務(wù)很難開展 頻率利用率低，無法適應(yīng)大容量的要求 安全.利用率低，易于被竊聽，易做“假機(jī)”,數(shù)字移動通信系統(tǒng),第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng) 歐洲GSM 美國CDMA(IS

2、-95) 日本的PDC、PHS 數(shù)字移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)： 頻譜效率高 容量大 話音質(zhì)量高 開放的接口 安全性 與ISDN，PSTN等的互連。,數(shù)字通信系統(tǒng),信源編碼：去除信源信息的冗余，進(jìn)行壓縮編碼 信道編碼：為了減少信息經(jīng)信道傳輸后產(chǎn)生的差錯(cuò)，增加了一些冗余,無線網(wǎng)絡(luò)的核心問題,頻率資源緊缺 無線傳播環(huán)境復(fù)雜 用戶大范圍移動,蜂窩系統(tǒng)接入方法,FDMA:頻分多址,TDMA：時(shí)分多址,CDMA：碼分多址,蜂窩小區(qū)系統(tǒng),頻率復(fù)用：蜂窩小區(qū),蜂窩小區(qū)系統(tǒng)的特點(diǎn),蜂窩小區(qū)系統(tǒng)有以下主要特點(diǎn)： 無線頻率資源復(fù)用。 增大話務(wù)量，減少發(fā)射功率。 越區(qū)自動切換。 當(dāng)一個(gè)移動用戶從某小區(qū)移動到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，為

3、使通話不被中斷需要自動切換信道，用戶不會察覺到這個(gè)過程。 信道分配和小區(qū)分裂。 移動網(wǎng)由于其本身的特點(diǎn)，話務(wù)分配極不平衡。因而小區(qū)的半徑、每個(gè)小區(qū)分配到的信道是不相同的。隨著話務(wù)量的增加，可以將原有的小區(qū)進(jìn)一步分裂成更小的新小區(qū)。,無線網(wǎng)絡(luò)的核心問題,頻率資源緊缺 無線傳播環(huán)境復(fù)雜 用戶大范圍移動,無線傳播環(huán)境,復(fù)雜、惡劣的傳播條件是移動信道的特性，主要表現(xiàn)為各種形式的衰落。 認(rèn)識無線傳播環(huán)境的意義，在于針對移動信道的特點(diǎn)，采取抗衰落措施實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)可靠的無線通訊。,移動通信信道特點(diǎn),三類損耗 路徑傳播損耗：指電波在空間傳播所產(chǎn)生的耗損 慢衰落損耗：由陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗 快衰落損耗：由于多徑傳播

4、而產(chǎn)生的損耗 三種效應(yīng) 陰影效應(yīng)：由大型建筑物和其他物體的阻擋而形成在傳播接收區(qū)域上的半盲區(qū) 遠(yuǎn)近效應(yīng)：移動用戶與基站間距離隨機(jī)地變化而引起 多普勒效應(yīng)：用戶的高速運(yùn)動而引起傳播頻率的擴(kuò)散而導(dǎo)致的，其擴(kuò)散程度與用戶運(yùn)動速度成正比,慢衰落和快衰落,多徑傳播,移動信道的主要特性：多徑傳播,多條路徑的反射波的迭加。路徑的距離不同，反射波到達(dá)的時(shí)間和相位就不同。同相迭加則增強(qiáng)，反相迭加則減弱，引起接收信號幅度的急劇變化。,分集技術(shù),分集技術(shù)利用多條傳輸相同信息，且具有近似相等的平均信號強(qiáng)度和相互獨(dú)立衰落特性的信號路徑，在接收端進(jìn)行適當(dāng)合并，以降低多徑衰落的影響，改善傳輸?shù)目煽啃浴?分集的實(shí)現(xiàn)方法 空間

5、分集 極化分集 頻率分集 發(fā)射分集,信道編碼,目的：信號遇到干擾時(shí)提高傳輸質(zhì)量。 手段：增加冗余的比特。 編碼的一般順序 循環(huán)碼 在信息比特后面附加上校驗(yàn)位，用于檢錯(cuò)和糾正短的突發(fā)錯(cuò)，或只用于檢錯(cuò)。 卷積碼和Turbo碼 用于糾正隨機(jī)的錯(cuò)誤比特。 交織 將接收信號中的連續(xù)的比特差錯(cuò)轉(zhuǎn)化為隨機(jī)的比特差錯(cuò)。,數(shù)字信號解調(diào),具有優(yōu)良的抗干擾、抗衰落特性 采用均衡技術(shù) 采用多徑分集技術(shù),無線網(wǎng)絡(luò)的核心問題,頻率資源緊缺 無線傳播環(huán)境復(fù)雜 用戶大范圍移動,移動性,移動臺的兩種狀態(tài) 空閑模式：移動臺在偵聽廣播信道，此時(shí)它不占用任一信道 專用模式：一條雙向信道分配給需要通信的移動臺 用戶的移動性 移動用戶呼

6、叫或被呼叫時(shí)，需要知道移動用戶所在小區(qū) 當(dāng)移動用戶在通話中越區(qū)時(shí)，必須自動進(jìn)行越區(qū)切換，而不能丟失信息或中斷通話。 針對措施 位置管理 越區(qū)切換,位置管理,無處不在的尋呼：當(dāng)一個(gè)呼叫到來時(shí)，向網(wǎng)絡(luò)中的所有小區(qū)發(fā)尋呼信息，免除了移動臺向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告它當(dāng)前位置的要求。 小區(qū)級的系統(tǒng)位置更新：移動臺將所在小區(qū)變化的消息通知網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)將每個(gè)用戶當(dāng)前所在小區(qū)信息保存在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)呼叫到來時(shí)，訪問數(shù)據(jù)庫，然后在移動用戶所在的小區(qū)內(nèi)發(fā)尋呼信息。 位置區(qū)（Location Area）：一個(gè)位置區(qū)包含一組小區(qū)，每個(gè)小區(qū)只屬于一個(gè)位置區(qū)，每個(gè)位置區(qū)都有一個(gè)識別碼。,越區(qū)切換,當(dāng)一個(gè)通話中的用戶從一個(gè)小區(qū)移到另一個(gè)小區(qū)

7、時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自動地轉(zhuǎn)換處理而不造成明顯的影響。 切換的方法： 硬切換：切換時(shí)先斷開源小區(qū)的連接，再和目標(biāo)小區(qū)連接。 同步切換：目標(biāo)小區(qū)和源小區(qū)同步，切換速度快 異步切換：目標(biāo)小區(qū)和源小區(qū)不同步，切換速度較慢 軟切換：切換時(shí)同時(shí)保持目標(biāo)小區(qū)和源小區(qū)的連接，切換成功率高。,目 錄,GSM,GSM的多址方案,FDMA與TDMA的混合方式 每個(gè)載波帶寬為200kHz，含8個(gè)物理信道。,GSM的主要特點(diǎn),頻譜效率高 容量較高 話音質(zhì)量較好 接口開放 安全性 利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)接口與ISDN、PSTN等互連 在SIM卡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)漫游,GSM移動通信網(wǎng)結(jié)構(gòu),GSM移動通信網(wǎng)組成,基站收發(fā)信臺（BTS） 基站控制器（BSC） 移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC） 歸屬位置寄存器（HLR） 拜訪位置寄存器（VLR） 鑒權(quán)中心（AUC） 操作與維護(hù)中心（OMC）,CDMA系統(tǒng)特點(diǎn),頻譜利用率高，頻率復(fù)用系數(shù)為1 通信容量大，是FDMA的10倍，TDMA的4倍 覆蓋范圍大，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低 蜂窩呼吸技術(shù)，具有軟容量特性 話音品質(zhì)好 平滑的軟切換技術(shù)，掉話率低 信道數(shù)據(jù)速率很高,可提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 保密性能強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)與測距 手機(jī)符合環(huán)保的要求，被譽(yù)為“綠色手機(jī)”,空中接口參數(shù),頻率：800MHz 上行 824MHz849MHz 下行86