多種移動(dòng)通信技術(shù)知識(shí)說(shuō)明

1、多種移動(dòng)通信技術(shù)知識(shí)說(shuō)明一、 多址技術(shù)在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通常有很多移動(dòng)臺(tái)同時(shí)通過(guò)基站和其它用戶進(jìn)行通信因而必須對(duì)不同的移動(dòng)臺(tái)和基站發(fā)出的信號(hào)賦予不同的特征，使基站能從眾多的信號(hào)中區(qū)分出是那一個(gè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)，而每個(gè)移動(dòng)臺(tái)也能識(shí)別出基站發(fā)出的信號(hào)中那一個(gè)是發(fā)給自己的信號(hào)。解決這個(gè)問(wèn)題的方法稱為多址技術(shù)。其基本類(lèi)型有：頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。（1） 頻分多址（FDMA） FDMA是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個(gè)等間隔的頻道或稱為信道，分配給用戶使用。這些頻道互不交疊，其寬度應(yīng)能傳播一路數(shù)字語(yǔ)音信息而在相鄰的頻道之間無(wú)明顯的串?dāng)_，這種通信系統(tǒng)的基站必須

2、同時(shí)發(fā)射和接收多個(gè)不同頻率的信號(hào)，任意兩個(gè)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通話都必須經(jīng)過(guò)基站的中轉(zhuǎn)，因而，必須同時(shí)占用4個(gè)頻道才能實(shí)現(xiàn)雙工通信。移動(dòng)臺(tái)在通信時(shí)所占用的頻道并不是固定分配的，它通常是在通信建立階段由系統(tǒng)控制中心臨時(shí)分配的，通話結(jié)束后，移動(dòng)臺(tái)將退出它占用的頻道這些頻道可以重新分配別的用戶使用。目前，F(xiàn)DMA主要用于模擬手機(jī)中。（2） 時(shí)分多址（TDMA）TDMA是把時(shí)間分割成周期性的時(shí)幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙（無(wú)論時(shí)幀或時(shí)隙都是互不重疊的）然后根據(jù)一定的分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能在指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)在滿足定時(shí)和同步的條件下，基站可以分別在各時(shí)隙中接受到各移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)而互不混擾。同

3、時(shí)，基站發(fā)向多個(gè)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)都按順序排序安排在預(yù)定的時(shí)隙中傳輸，各移動(dòng)臺(tái)只要在指定的時(shí)隙內(nèi)接收，就能在合路的信號(hào)中把發(fā)給它的信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)。（3） 碼分多址（CDMA）CDMA通信系統(tǒng)中，不同的用戶傳輸信息所用的信號(hào)不是靠頻率不同或時(shí)隙不同來(lái)區(qū)分的，而是用各不相同的編碼序列來(lái)區(qū)分的或者說(shuō)時(shí)是靠信號(hào)的不同波形來(lái)區(qū)分的，如果以頻域或時(shí)域來(lái)觀察多個(gè)CDMA信號(hào)是互相重疊的，接收機(jī)用相關(guān)器可以從多個(gè)CDMA信號(hào)中選取出其中使用預(yù)定碼型的信號(hào)，而其它使用不同碼型的信號(hào)不能被解調(diào)。二、 功率控制當(dāng)手機(jī)在小區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，它的發(fā)射功率需要進(jìn)行變化。當(dāng)它離基站較近時(shí)，需要降低發(fā)射功率，減少對(duì)其它用戶的干擾，當(dāng)它離基

4、站較遠(yuǎn)時(shí)，就應(yīng)該增加功率，克服增加了的路徑衰耗。所有的GSM手機(jī)都可以以2dB 為一等級(jí)來(lái)調(diào)整它們的發(fā)送功率，GSM900 移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是2W（規(guī)范中最大允許功率是20W，但現(xiàn)在還沒(méi)有20W的移動(dòng)臺(tái)存在）。DCS1800移動(dòng)臺(tái)的最大輸出功率是1W。相應(yīng)地，它的小區(qū)也要小一些。三、 蜂窩技術(shù)移動(dòng)通信系統(tǒng)是采用一個(gè)叫基站的設(shè)備來(lái)提供無(wú)線服務(wù)范圍的?；镜母采w范圍有大有小，我們把基站的覆蓋范圍稱之為蜂窩。采用大功率的基站主要是為了提供比較大的服務(wù)范圍，但它的頻率利用率較低，也就是說(shuō)基站提供給用戶的通信通道比較少，系統(tǒng)的容量也就大不起來(lái)，對(duì)于話務(wù)量不大的地方可以采用這種方式，我們也稱之為大區(qū)制

5、。采用小功率的基站主要是為了提供大容量的服務(wù)范圍，同時(shí)它采用頻率復(fù)用技術(shù)來(lái)提高頻率利用率，在相同的服務(wù)區(qū)域內(nèi)增加了基站的數(shù)目，有限的頻率得到多次使用，所以系統(tǒng)的容量比較大，這種方式稱之為小區(qū)制或微小區(qū)制。下面我們簡(jiǎn)單介紹頻率復(fù)用技術(shù)的原理。四、 切換：將一個(gè)正處于呼叫建立狀態(tài)或忙狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)換到新的業(yè)務(wù)信道上的過(guò)程稱為切換。切換是由網(wǎng)絡(luò)決定的，一般在下述兩種情況下要進(jìn)行切換：一種是正在通話的用戶從一個(gè)小區(qū)移向另一個(gè)小區(qū)；另一種是MS在兩個(gè)小區(qū)覆蓋重疊區(qū)進(jìn)行通話，可占用的TCH的這個(gè)小區(qū)業(yè)務(wù)特別忙，這時(shí)BSC通知MS測(cè)試它臨近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度、信道質(zhì)量，決定將它切換到另一個(gè)小區(qū)，這就是業(yè)務(wù)平衡所需

6、要的切換。五、 GSM系統(tǒng)5.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：5.2 工作頻率：GSM900/1800工作的無(wú)線頻率分別為：GSM900：890915MHz上行頻率 935960MHz下行頻率雙工間隔為45MHz，工作帶寬為25MHz，載頻間隔200KHzGSM1800：17101785MHz上行頻率 18051880MHz下行頻率雙工間隔為95MHz，工作帶寬為75MHz，載頻間隔為200KHz序號(hào)從1-94屬于移動(dòng)，96-125屬于聯(lián)通其中：中國(guó)移動(dòng)擁有 上行：1710-1730MHz 下行：1805-1825 MHz中國(guó)聯(lián)通擁有 上行：1740-1755MHz 下行：1835-1850 MHz移動(dòng)EG

7、SM900為885915MHz（上行頻率） 930960MHz（下行頻率）EGSM900比GSM900在上/下行頻段向下擴(kuò)展了5MHz工作帶寬，以解決目前GSM900系統(tǒng)頻道擁擠問(wèn)題，目前主要為中國(guó)移動(dòng)所用。通信方式：全雙工信道分配：TDMA每載波8個(gè)時(shí)隙，半速信道16個(gè)5.3 信道與頻率的關(guān)系：為便于無(wú)線管理，對(duì)每一信道都有明確的信道編號(hào)，同時(shí)不同的系統(tǒng)不同的頻率內(nèi)信道是不同的，具體計(jì)算方法如下：GSM900：Fu(n)=890+0.2n(MHZ) Fd(n)=Fu(n)+45(MHZ)n:為絕對(duì)射頻頻道（信道）即ARFCN，其值為1n124EGSM900：Fu2(n)=890+0.2

8、15;(n-1024)(MHZ)975n1024Fd(n)=Fu(n)+45(MHZ)GSM1800：Fu(n)=1710.2+0.2×(n-512)(MHZ)Fd(n)=Fu(n)+95(MHZ)512n885由此可見(jiàn)，每信道都對(duì)應(yīng)有一個(gè)ARFCN，也即不同的的n是只能應(yīng)用于屬于它的那個(gè)頻道。5.4 信道分類(lèi)：GSM系統(tǒng)中，信道分成邏輯信道和物理信道，時(shí)隙是基本的物理信道，即一個(gè)載頻包含8個(gè)物理信道。無(wú)線子系統(tǒng)的物理信道支撐著邏輯信道。邏輯信道按其功能分為業(yè)務(wù)信道（TCH）和控制信道（CCH）。5.5 跳頻在語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)處理，調(diào)制后發(fā)射時(shí)，還會(huì)采用跳頻技術(shù)即在不同時(shí)隙發(fā)射載頻在不斷地

9、改變（當(dāng)然，同時(shí)要符合頻率規(guī)劃原則）。引入跳頻技術(shù)，主要是出于以下兩點(diǎn)考慮。由于過(guò)程中的衰落具有一定的頻帶性，引入跳頻可減少瑞利衰落的相關(guān)性。由于干擾源分集特性：在業(yè)務(wù)密集區(qū)，蜂窩的容量受頻率復(fù)用產(chǎn)生的干擾限制，因?yàn)橄到y(tǒng)的目標(biāo)是滿足盡可能多買(mǎi)主的需要，系統(tǒng)的最大容量是在一給定部分呼叫由于干擾使質(zhì)量受到明顯降低的基礎(chǔ)上計(jì)算的，當(dāng)在給定的C/I值附近統(tǒng)計(jì)分散盡可能小時(shí)，系統(tǒng)容量較好。我們考慮一個(gè)系統(tǒng)，其中一個(gè)呼叫感覺(jué)到的干擾是由許多其它呼叫引起的干擾電平的平均值。那么，對(duì)于一給定總和，干擾源的數(shù)量越多，系統(tǒng)性能越好。六、 CDMA系統(tǒng)6.1 工作頻率：825MHz835MHz（基站收） 870MH

10、z880MHz（基站發(fā)）注：中國(guó)電信有再申請(qǐng)5M的意向6.2 信道與頻率的關(guān)系：fu=825+0.03N fd=870+0.03N n:為絕對(duì)射頻頻道（信道）即ARFCN，其值為(N=1333）3778119160201242283825MHz835MHz3778119160201242283870MHz880MHz基站收基站發(fā)每信道工作帶寬：1.23MHz6.3 信道結(jié)構(gòu)：導(dǎo)頻信道1個(gè)(W0)同步信道1個(gè)(W32)尋呼信道7個(gè)(W1-W7)前向業(yè)務(wù)信道55個(gè)(W8-31-W33-63)接入信道(1n32)反向業(yè)務(wù)信道（1m64)前向MSBTS每個(gè)基站小區(qū)6.4 軟切換：采用“先連接再中斷”的

11、方式進(jìn)行切換手機(jī)識(shí)別目標(biāo)BTS扇區(qū)并向BSC報(bào)告同時(shí)連接多達(dá)6個(gè)扇區(qū)被稱為“軟切換”Softer 更軟切換手機(jī)連接到同一個(gè)BTS的2到3個(gè)扇區(qū)在BTS處進(jìn)行分集合并Example: BTS1_a + BTS1_ bSoft-softer 軟-更軟切換Example: BTS1_a + BTS2_ a + BTS2_ b 6.5自干擾系統(tǒng)CDMA不需進(jìn)行頻率規(guī)劃，各小區(qū)可以使用相同頻道。但各小區(qū)要進(jìn)行導(dǎo)頻相位置規(guī)劃。6.6導(dǎo)頻污染移動(dòng)臺(tái)收到3個(gè)以上的導(dǎo)頻信號(hào)，其強(qiáng)度超過(guò)或 達(dá)到T-ADD（導(dǎo)頻檢測(cè)門(mén)限）值以上，并且沒(méi)有占主導(dǎo)地位的導(dǎo)頻信號(hào)，則造成了導(dǎo)頻污染。導(dǎo)頻污染使移臺(tái)在幾個(gè)基站間頻繁切換，掉

12、話幾率增加。6.7系統(tǒng)容量CDMA單個(gè)載頻，當(dāng)扇區(qū)負(fù)荷為57%時(shí)，不同基站類(lèi)型可提供信道容量為：全向基站(1) 可提供話音信道CH 23個(gè)2向基站(1/1) 可提供話音信道CH 21/21個(gè)3向基站(1/1/1) 可提供話音信道CH 20/20/20個(gè)七、 PHS系統(tǒng)7.1基站類(lèi)型10mW基站(RP)200mW基站（CS）500mW基站（CS）7.2同步結(jié)構(gòu)500mW基站組成的網(wǎng)絡(luò)采用空中同步方式。它有5級(jí)同步結(jié)構(gòu)：Master同步基站:連接GPS接收機(jī)，在每N天預(yù)設(shè)的時(shí)間和GPS信號(hào)同步。Slave1同步基站:通過(guò)空中接口在每N天預(yù)設(shè)的時(shí)間段和Master基站同步。Slave2同步基站:通過(guò)

13、空中接口在每N天預(yù)設(shè)的時(shí)間段和Slave1基站同步。Slave3同步基站:通過(guò)空中接口在每N天預(yù)設(shè)的時(shí)間段和Slave2基站同步。Free run基站:無(wú)法搜索到同步基站的孤立基站，依靠自有相位和網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘運(yùn)行。基站的同步級(jí)別最初由系統(tǒng)在每個(gè)基站的CS ID中設(shè)定，并由Netman下載到基站，在實(shí)際運(yùn)行后，基站可以調(diào)整自己的同步級(jí)別，并上報(bào)Netman，由Netman確認(rèn)，改變其CS ID的最后兩位(z z)。八、 3G系統(tǒng)8.1TD-SCDMA 系統(tǒng)基本特性TD-SCDMA系統(tǒng)每載波占用1.6 MHz帶寬，5 MHz帶寬便可以支持3個(gè)載波，而中國(guó)為T(mén)D-SCDMA預(yù)留了155 MHz帶寬，應(yīng)該

14、說(shuō)頻率資源在一定時(shí)期內(nèi)是足夠的。目前應(yīng)用最多的是20102025 MHz頻段（1880-1920MHz、2300-2400MHz），該頻段與其他系統(tǒng)頻段距離較遠(yuǎn)，所以系統(tǒng)間干擾最小。8.1.2 幀結(jié)構(gòu)TDMA 幀時(shí)長(zhǎng)10ms，被分成2個(gè)5ms的子幀，每個(gè)子幀又分成7個(gè)普通時(shí)隙，和3個(gè)特殊時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙時(shí)長(zhǎng)675 µs 。這三個(gè)特殊時(shí)隙是：下行導(dǎo)頻，上行導(dǎo)頻，保護(hù)時(shí)間。每個(gè)5ms的子幀包含7個(gè)普通時(shí)隙，其中TS0總是分作下行鏈路，TS1總分配作上行鏈路。用作上行和下行的時(shí)隙有轉(zhuǎn)換點(diǎn)分離。在每個(gè)5ms的幀中，有兩個(gè)這樣的轉(zhuǎn)換點(diǎn)， 幀結(jié)構(gòu)中，智能天線技術(shù)，上行鏈路同步技術(shù)也給予以支持。基本

15、知識(shí)：5ms子幀：波束賦型需要一定的處理時(shí)間；提高功率控制速度，以便高速移動(dòng)（這也決定了UE最高移動(dòng)速率為120km/h）TS0時(shí)隙：主要發(fā)送下行公共信道GP時(shí)隙：用于空口傳輸時(shí)延保護(hù)，其限制了最大覆蓋半徑11.25kmMidamble碼：相當(dāng)于GSM的訓(xùn)練序列，WCDMADPCCH中的Pilot承載DwPCH時(shí)隙：下行同步用，相當(dāng)于WCDMA的SCHUpPCH時(shí)隙：上行同步用，相當(dāng)于WCDMA的Preamble，便于相干解調(diào)調(diào)制：上下行均無(wú)BPSK調(diào)制上行SF：1，2，4，8，16下行SF：1，16用戶識(shí)別：上下行均通過(guò)擴(kuò)頻碼來(lái)區(qū)分，而WCDMA上行是通過(guò)擾碼來(lái)區(qū)分用戶的覆蓋：TD-SCDM

16、A比WCDMA覆蓋小，且擴(kuò)展能力較差，原因如下：GP的限制，增加覆蓋半徑需要采用偷幀方式，降低信道容量不支持軟切換和更軟切換，減少由此帶來(lái)的處理增益時(shí)隙發(fā)射導(dǎo)致平均發(fā)射功率降低，而UE和基站總功率卻與WCDMA相當(dāng)智能天線每個(gè)天線本身增益不高（據(jù)有關(guān)信息知，圓陣為5振子，線陣為8振子）8.1.3 多頻點(diǎn)小區(qū)定義：同一個(gè)扇區(qū)的N個(gè)載頻同屬于一個(gè)邏輯小區(qū)，其中一個(gè)載頻為主載波，其余為輔載頻多頻點(diǎn)小區(qū)特性：主載頻和輔助載頻使用相同的擾碼和基本midamble公共控制信道配置在主載頻上多時(shí)隙配置應(yīng)限定為在同一載頻上同一用戶的上下行配置在同一載頻上主載頻和輔載頻的上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)配置一致非多頻點(diǎn)技術(shù)存在的缺

17、陷：公共信道不進(jìn)行賦形，沒(méi)有干擾消除，干擾比較嚴(yán)重；覆蓋上下行受限于P-CCPCH信道；只有32組下行導(dǎo)頻碼，同頻組網(wǎng)碼字受限多頻點(diǎn)技術(shù)帶來(lái)的好處：在業(yè)務(wù)信道同頻組網(wǎng)的情況下，P-CCPCH類(lèi)似于異頻組網(wǎng)，降低干擾；P-CCPCH可以共用N個(gè)頻點(diǎn)的總功率，擴(kuò)大覆蓋范圍；相當(dāng)于下行導(dǎo)頻碼增加N倍，頻點(diǎn)與碼字資源充足，規(guī)劃簡(jiǎn)單方便 切換TD-SCDMA的兩種切換機(jī)制：硬切換：目前主要使用的切換技術(shù)接力切換：本質(zhì)上也是一種硬切換，但協(xié)議規(guī)定還不完善，存在未知因素，實(shí)際應(yīng)用比較復(fù)雜實(shí)際應(yīng)用中，如果只有硬切換，由于CDMA的自干擾特性，其硬切換表現(xiàn)可能不如GSM穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量達(dá)不到GSM系統(tǒng)，尤其是在同

18、頻率上的硬切換，成功率可能會(huì)比較低 智能天線智能天線由一系列多天線單元及相應(yīng)的收發(fā)器組成，收發(fā)器中使用高級(jí)數(shù)字信號(hào)處理算法。不同于傳統(tǒng)的天線只產(chǎn)生單一固定的波束，智能天線能電動(dòng)的產(chǎn)生多個(gè)波束形狀，每個(gè)波束可以指向特定的用戶單元，并且能自適應(yīng)的隨用戶移動(dòng)。這種特性，也可稱為空間選擇性能大大減少用戶在不同位置使用相同頻率的同頻干擾，因而，增加了接收的選擇性，增加了系統(tǒng)的容量。智能天線也能有效地集合多路信號(hào)對(duì)抗多徑衰落。在發(fā)射端，下行鏈路的空間選擇性波束能大大減少其它用戶單元的干擾，節(jié)省了輸出功率，增加系統(tǒng)容量。TD-SCDMA系統(tǒng)主要基于智能天線技術(shù)。一些主要的技術(shù)特性如5ms的子幀就基于智能天線

19、的要求。8.2 WCDMA8.2.1 工作頻率：1920MHz1980MHz（基站收） 2110MHz2170MHz（基站發(fā)） 8.2.2 信道結(jié)構(gòu)：主CCPCH：1、承載BCCH信道和時(shí)間復(fù)用的公共導(dǎo)頻信道。 2、固定速率、采用與專(zhuān)用業(yè)務(wù)信道相同的方式映射到 DPDCH。 3、在所有小區(qū)中被分配同樣的信道碼。（一旦在初始小區(qū)搜索期間檢測(cè)到基站的唯一擾碼，便可發(fā)現(xiàn)BCCH）8.3 CDMA 20008.2.1 標(biāo)準(zhǔn)介紹：定義1xRTT: 1x (1.25 MHz) Radio Transmit Technology (RTT)1xEV-DO: 1xRTT Evolution Data Opti

20、mized1xEV-DV: 1xRTT Evolution Data and VoiceIS-2000 (1xRTT and 1xEV-DV)Release 0 (Oct 1999) 1xRTTRelease A (Jul 2000) 1xRTT with 307 kbps supportRelease B (Apr 2002) 1xRTT with Rescue ChannelRelease C (May 2002) Release C 1xEV-DV, 1xRTT with forward link packet data enhancement.Release D (End 2003)

21、Release D 1xEV-DV, Release C 1xEV-DV plus reverse link packet data enhancement.IS-856 (1xEV-DO)Release 0 (Oct 2000) 1xEV-DO.Release A (End 2003) 1xEV-DO with reverse link enhancement.8.2.2 cdma2000中的幾種技術(shù)cdma2000 1xRTT/3xRTT1x (1.25 MHz) and 3x (3.75 MHz) Radio Transmit Technology (RTT)cdma2000 1xEV-DO1xRTT Evolution Data Optimized（一個(gè)載波只做數(shù)據(jù)）cdma2000 1xEV-DV1xRTT Evolution Data and Voice（測(cè)試階段）8.4 各3G技術(shù)對(duì)比九、 WLAN系統(tǒng)9.1各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的市場(chǎng)定位9.2IEEE 802.11協(xié)議族IEEE 802.11bIEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835 GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率最高達(dá)到11Mbps,。該標(biāo)準(zhǔn)是目前已經(jīng)取代了IEEE802.1