移動通信技術(shù)基礎(chǔ)教程

移動通信技術(shù)基礎(chǔ)教程第1頁/共131頁2移動通信技術(shù)課程提綱

移動通信概論

GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

GPRS技術(shù)

CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)

通信電源系統(tǒng)簡介

第2頁/共131頁3移動通信基本概念

移動臺無線基站移動交換中心蜂窩小區(qū)切換漫游第3頁/共131頁4大區(qū)制一個基站覆蓋整個服務區(qū)域技術(shù)簡單通信質(zhì)量差頻率利用率低系統(tǒng)容量小蜂窩通信基本原理第4頁/共131頁5GSM蜂窩覆蓋示意圖室內(nèi)站微蜂窩宏蜂窩GSM900微蜂窩微蜂窩宏蜂窩DCS1800第5頁/共131頁6蜂窩通信基本原理第6頁/共131頁7蜂窩通信幾個概念和區(qū)別多址技術(shù)頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)雙工技術(shù)時分雙工與頻分雙工窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)單個信道的帶寬與所期望信道的相干帶寬一致一個信道的發(fā)射帶寬大于這個信道的相干帶寬寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來頻率分集的優(yōu)勢第7頁/共131頁8多址技術(shù)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(shù)碼分多址技術(shù)第8頁/共131頁9頻分多址技術(shù)(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)。第9頁/共131頁10時分多址技術(shù)(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(guān)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。第10頁/共131頁11移動通信電波傳播的特點

時間接收信號強度發(fā)射信號多徑環(huán)境第11頁/共131頁12移動通信電波傳播的特點

發(fā)射信號接收數(shù)據(jù)信道衰落特性第12頁/共131頁13移動通信電波傳播的特點

電磁波多經(jīng)傳播——反射、散射和繞射多普勒頻率擴展，運動引起信道變化（擴散頻移）無線環(huán)境中的信號衰減分成三部分：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）第13頁/共131頁14高斯噪聲信道模擬當前徑權(quán)重接收信號發(fā)射信號信道模擬當前徑權(quán)重信道模擬當前徑權(quán)重信道模擬當前徑權(quán)重移動通信信道模型

第14頁/共131頁15噪聲和干擾

噪聲車輛點火系統(tǒng)工業(yè)電氣噪聲自然噪聲

背景雜散噪聲干擾來源同頻道干擾鄰頻道干擾互調(diào)干擾

多址干擾

第15頁/共131頁16蜂窩無線區(qū)域的組成方法

頻率復用的概念（容量擴充）

呼叫阻塞載頻受限頻道擴充受限成本受限第16頁/共131頁17無線區(qū)域的劃分

七小區(qū)頻率復用第17頁/共131頁18基站天線激勵方式

第18頁/共131頁19“扇區(qū)化”的技術(shù)，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)“扇區(qū)化”

第19頁/共131頁20GSM系統(tǒng)頻率復用模式4×3標準復用模式（GSM體制推薦）無線區(qū)族4個基站每基站3扇區(qū)基站結(jié)構(gòu)3個120或三葉草扇區(qū)C/I12dB第20頁/共131頁21GSM系統(tǒng)頻率復用模式復用方式3個基站9個扇區(qū)特點不增加新基站容量增加（有限）抗干擾措施3×3標準復用模式第21頁/共131頁22GSM常規(guī)信道分配方式要求各鄰小區(qū)禁止使用同頻各小區(qū)使用的鄰頻間隔盡可能大鏈形分配第22頁/共131頁23實際的無線區(qū)劃和組成

第23頁/共131頁24蜂窩小區(qū)規(guī)劃初步

人口密度和居民購買力，用來估計服務的深度和廣度

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(luò)規(guī)模第24頁/共131頁25兼容性抗噪聲與干擾信道擴充標準化開放接口安全與保密越區(qū)切換平穩(wěn)用戶識別ISDN兼容語音與數(shù)據(jù)業(yè)務增強型業(yè)務與補充業(yè)務GSM系統(tǒng)特點第25頁/共131頁26RADIOCOMRTMSTACSC-450NMT2000ITALYU.KSPAINAUSTRIANORWAYFINLANDSWITZERLANDNETHERLANDSDENMARKSWEDENFRANCEPORTUGALGERMANY兼容性第26頁/共131頁27G.703X.25C7ISDNIEEE802.3LAP_BLAP_DV.35標準化開放接口第27頁/共131頁28安全與保密IMEIA5SIM第28頁/共131頁29語音與數(shù)據(jù)業(yè)務普通電話緊急呼叫短消息業(yè)務雙電話號碼

個人號碼公司號碼數(shù)據(jù)業(yè)務基本數(shù)據(jù)速率

9.6Kb/s4.8Kb/s2.4Kb/s可視圖文與網(wǎng)上瀏覽用戶電報傳真第29頁/共131頁30增強型業(yè)務范圍多方通話呼叫轉(zhuǎn)移來顯、呼叫等待短消息業(yè)務話費查詢第30頁/共131頁31MSCBSCBTSBTSHLRVLREIRNSSPSTNIWFECTRAU

SIMMENMCOMCOMCOMSBSSMSGSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第31頁/共131頁32MSC功能與作用呼叫處理呼叫建立、連接與清除切換過程移動性管理位置更新過程用戶身份識別移動設(shè)備識別操作與維護數(shù)據(jù)庫管理測量人機接口（MMI）網(wǎng)間互通計費

MSC第32頁/共131頁33HLR功能與作用HLR:HomeLocationRegister用戶識別號（IMSI,MSISDN）當前用戶的VLR（當前位置）業(yè)務限制信息用戶申請的補充業(yè)務補充業(yè)務信息（例：當前轉(zhuǎn)移的電話號碼）用戶狀態(tài)（registered/deregistered）鑒權(quán)key和AUC功能移動用戶漫游號（MSRN）HLR第33頁/共131頁34VLR功能與作用VLRVLR：VisitorLocationRegister移動臺狀態(tài)部分補充業(yè)務數(shù)據(jù)移動站的位置登記（LAI）臨時移動用戶識別號（TMSI）管理移動用戶漫游號MSRN管理第34頁/共131頁35AUC功能與作用MSCBSCBTSBTSMSCHLRVLREIRVLRABCDEFGAUCH

鑒權(quán)和加密數(shù)據(jù)

Ki,RANDA3,A8算法

Kc,SRES第35頁/共131頁36EIR功能與作用包含所有經(jīng)注冊登記的合法移動設(shè)備包含所有被禁止使用的移動設(shè)備包含所有要跟蹤的移動設(shè)備EIR：EquipmentIdentityRegister存儲移動設(shè)備分類表（IMEI）白名單黑名單灰名單第36頁/共131頁37IMEI查詢流程呼叫建立 在EIR查詢IMEI請求IMEI傳送 查詢結(jié)果送MSCMS發(fā)送IMEIMSBSSMSCEIR第37頁/共131頁38基站子系統(tǒng)（BSS）的組成OMC-RTCBSCBTSBTSMSMSUM接口Abis接口A接口基站控制器—BSC基站收發(fā)信機—BTS無線操作維護中心—OMC-R碼變換器—TC（Transcoder）第38頁/共131頁39BSC的一般結(jié)構(gòu)數(shù)字中繼交換網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)字中繼A接口Abis接口第39頁/共131頁40BSC的作用功能實現(xiàn)A接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)A接口No.7號信令功能（SP）實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）實現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能實現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)層的功能實現(xiàn)無線資源管理（RR）實現(xiàn)BSS管理應用部分的功能實現(xiàn)切換功能等第40頁/共131頁41BTS的一般結(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)信機收信機天線跳頻控制時鐘AbisUmBTS的功能模塊第41頁/共131頁42BTS的作用功能實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）實現(xiàn)BTS管理功能實現(xiàn)部分無線資源管理（RR）實現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)Um接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPDm）實現(xiàn)實現(xiàn)跳頻功能實現(xiàn)信道加密、解密功能實現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能第42頁/共131頁43移動臺（MS）的組成MESIM第43頁/共131頁44移動臺的電原理圖語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)均衡解密解交織語音解碼信道解碼VCO頻率合成器定時與控制第44頁/共131頁45功率控制與DTX（不連續(xù)發(fā)射）DTX

克服遠近效應減少頻率污染節(jié)省手機電力1W4W30mW第45頁/共131頁46功率控制與接收靈敏度0 43dBm1 41dBm2 39dBm 3 37dBm4 35dBm. .. .15 13dBm功率控制電平等級：步長：2dB;容限：2.0dB接收靈敏度：

移動臺：-102dBm基站：-102dBm第46頁/共131頁47用戶識別卡（SIM）用戶固定數(shù)據(jù)IMSIKi接入控制級安全算法網(wǎng)絡(luò)臨時數(shù)據(jù)TMSILAIKc選擇的PLMN業(yè)務相關(guān)數(shù)據(jù)使用的語言話費數(shù)據(jù)第47頁/共131頁48GSM網(wǎng)絡(luò)的接口GAAbisUmAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBCHDEF第48頁/共131頁49GSM系統(tǒng)的頻率配置45MHz雙工間隔960950935917915905890872

基站發(fā)射頻率

基站接收頻率2MHz保護頻帶（單位：MHz）925880GSMTACS/GSMEGSMETACS第49頁/共131頁50DCS1800的頻率配置95MHz雙工間隔1880180517851710

基站發(fā)射頻率

基站接收頻率20MHz保護頻帶（頻率單位：MHz）DCS1800第50頁/共131頁51無線信道編號（N）GSM900主頻段（P-GSM）上行：Fl=890+0.2×N(MHz)(1N124)下行：Fh=Fl+45(MHz)GSM擴展頻段（E-GSM）上行：Fl=890+0.2×(N-1024)(MHz)下行：Fh=Fl+45(MHz)(975N1023)DCS1800頻段上行：Fl=1710.2+0.2×(N-512)(MHz)下行：Fh=Fl+95(MHz)(512N885)第51頁/共131頁52空間接口信道類型物理信道：一個載頻上的TDMA幀的一個時隙(TS)邏輯信道業(yè)務信道語音信道數(shù)據(jù)信道隨路控制信道控制信道廣播控制信道公共控制信道專用控制信道第52頁/共131頁53業(yè)務信道（TCH）TCHTrafficChannelsSpeechDataTCH/FSTCH/HSTCH/9.6TCH/2.4TCH/9.6TCHSACCHFACCH第53頁/共131頁54控制信道（CCH）CcHControlChannelDCCHACCHSDCCHFACCHSACCHBCCHSCHBCCHCCCHRACHPCH/AGCHCBCHBCCHNBNBNBFBNBABSBNB/ABNB/DB注：*B為突發(fā)脈沖序列類型第54頁/共131頁55GSM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

時分多址(TDMA)

基站與移動臺間的時間調(diào)整分集技術(shù)時間色散與均衡技術(shù)話音編碼信道編碼交織技術(shù)跳頻技術(shù)安全保密措施第55頁/共131頁56GSM的FDMA/TDMA結(jié)構(gòu)時間頻率f5f4f3f2f0f1TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TDMA幀第56頁/共131頁57時隙與TDMA幀0123456701234567TDMAFRAME1TDMAFRAME2時隙突發(fā)序列（BURST）第57頁/共131頁58突發(fā)脈沖序列（NB）與幀

NORMALBURST0123456701234567TDMAFRAME1TDMAFRAME2TRANINGSEQUENCESTEALINGFLAGTAILBITSTAILBITSGUARDPERIDGUARDPERIDINFOINFO第58頁/共131頁59GSM復幀（業(yè)務信道）TRAFFICCHANNELS120TDMAMultiframes01234567012345670123456701234567891011121314151617181920212223242526-TDMAMultiframes第59頁/共131頁60GSM復幀（控制信道）CONTROLCHANNELS120TDMAMultiframes012345670123456701234567012345

3839404142434445464748495051-TDMAMultiframes第60頁/共131頁61GSM的時幀結(jié)構(gòu)26-Frame復幀204720462045012……504901…………………484723252401………...252401…………24504801…………480123456751-Frame復幀1超高幀=2048超幀=2715648TDMA幀（3h28mn53s760ms）4.615msTDMAframe120ms1超幀=1326TDMA幀（6.12s）235.38ms業(yè)務信道控制信道第61頁/共131頁62基站與移動臺間的時間調(diào)整

移動臺收3TSOFFSET0123456701234567TDMAFRAMENTDMAFRAMEN移動臺發(fā)TIMEADVANCE3TSOFFSETTDMAFRAMEN0123456701234567TDMAFRAMEN移動臺收移動臺發(fā)第62頁/共131頁63空間分集

10個波長左右比較/合路合成信號第63頁/共131頁64時間色散與均衡技術(shù)

頻域均衡法時域均衡法000111第64頁/共131頁65語音編碼260bit20ms規(guī)則脈沖激勵長期預測編碼器(RPE-LTP)原理圖

第65頁/共131頁66信道編碼50bitsClass1aClass1aClass1a132bitsClass278bits378bits卷積編碼（ConverlutionalCoder）501323478校驗比特

尾比特456bits260bits第66頁/共131頁67信道交織SpeechBlocks456123456712345670234567012345670FRAME1FRAME2FRAME3Bursts117第67頁/共131頁68移動臺跳頻工作過程Af2`Af1`移動臺接收—BCCH移動臺發(fā)射—TCH012345670123456701234567移動臺接收—TCH01234567Af1Af2Bf0Bf1第68頁/共131頁69鑒權(quán)(Authentication)A3A8SresKcRANDKiAUCA3A8SresKcKiSIMSresKcRANDVLR=?第69頁/共131頁70加密(Ciphering)A3A8SresKcKiSIMSresKcRANDVLRA5Speech,DataMSA5Speech,DataBTS無線通路第70頁/共131頁71公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)結(jié)構(gòu)SPSPSPSP數(shù)據(jù)庫層信令層用戶層GMSCMSCMSCBSCBTSBTSSPSPSPSPLEPSTNPLMNCBDEFGHLRVLRVLREIRAuCHMS網(wǎng)絡(luò)層第71頁/共131頁72GSM網(wǎng)路連接示意MSCTMSCTMSCHLRHSTPLSTPC1C2C3C4C5PSTNPLMNCCS7NBSS第72頁/共131頁73

公眾陸地移動網(wǎng)(PLMN)的組網(wǎng)MSCHLRBSSMSCBSSMSCBSSHLRTS2TS1TS3LSLSLS長途編號區(qū)1長途編號區(qū)3長途編號區(qū)2第73頁/共131頁74

省內(nèi)PLMN的組網(wǎng)TMSCTMSCTMSCMSCBSSHLRMSCBSSHLRMSCBSSHLR第74頁/共131頁75GSM信令網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第75頁/共131頁76

編號計劃

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(shè)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)

第76頁/共131頁77PSTNMS呼叫流程HLRBSSGMSCMSC/VLR移動用戶漫游號碼(MSRN)CCNDC00M1M2M3ABCMSISDNMSISDNMSRNIMSIMSRNMSRNIMSIMSRN第77頁/共131頁78越區(qū)切換模式BSC-B1BSC-A1BSC-A2MSC/VLR-BMSC/VLR-AGMSC第78頁/共131頁79越區(qū)切換示意BSSBSSBSSBSSBSSMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRPSTNMSC內(nèi)MSC間后續(xù)MSC間交換點第79頁/共131頁80位置更新示意圖LA1LA2LA3HLRnewMSC/VLR123456oldMSC/VLR第80頁/共131頁81移動被叫計費原則LEGMSCHLRMSC/VLR歸屬PLMN訪問PLMNMSC/VLR123456支付:1、2、3支付:5－3、6支付:4第81頁/共131頁82GPSR簡介

GPRS（GeneralPacketRadioService）通用無線分組業(yè)務作為第二代移動通信技術(shù)GSM向第三代移動通信（3G）的過渡技術(shù)，是由英國BTCellnet公司早在1993年提出的，是GSMPhase2+(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。

GPRS技術(shù)第82頁/共131頁83GPRS發(fā)展背景Internet數(shù)據(jù)業(yè)務的推動原有GSM系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)業(yè)務的缺點無線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，費用昂貴數(shù)據(jù)速率低，HSCSD最高64kbit/s移動數(shù)據(jù)通信市場的巨大需求向第三代移動通信邁進

第83頁/共131頁84GPRS的優(yōu)勢無線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，計費方式靈活，價格合理速率較高：1-8個時隙，CS1-CS4，可達約10kbit/s-170kbit/s分組交換平臺為多種業(yè)務提供承載可以逐步向3G、全IP網(wǎng)演進第84頁/共131頁85GPRS的特點上下行鏈路可不對稱，數(shù)據(jù)速率可變“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(luò)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)務一個MS可同時進行多個數(shù)據(jù)會話根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和MS的工作模式，用戶可以分別/交替/同時進行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務第85頁/共131頁86GPRS的業(yè)務第86頁/共131頁87GPRS業(yè)務示例GPRSPDNGGSNPOSME銀行主機遠端遙測單元ME監(jiān)測主機監(jiān)測主機12第87頁/共131頁88GPRS調(diào)度業(yè)務示例GPRSPDNGGSNTEMEPTM服務器調(diào)度中心主機第88頁/共131頁89GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BG邊界網(wǎng)關(guān)CG收費網(wǎng)關(guān)

DNS域名服務器

DHCP動態(tài)主機配置協(xié)議

GINGPRS截獲節(jié)點

MFS多功能服務器

TC碼型變換器

W@P無線應用協(xié)議

GPRS網(wǎng)絡(luò)可以看作是一個IP子網(wǎng)

第89頁/共131頁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GcGGSN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(luò)中兩個GSN之間的接口Gp不同GSM網(wǎng)絡(luò)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GPRS邏輯體系結(jié)構(gòu)GfSGSNDGiGnGbGcCEGpGsMSC/VLRTEMEBSSTEPDNRUmGrAHLR其他PLMNSGSNGGSNGdSM-SCSMS-GMSCSMS-IWMSCGGSNEIRSGSNGrBTS軟件升級BSC增加PCU及軟件升級ME為具有GPRS能力A/B/C類的MS與原GSM共用軟件升級新增網(wǎng)元軟件升級第90頁/共131頁91GPRS網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的組成

GPRS網(wǎng)絡(luò)的主要實體

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(guān)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(luò)(PDN)

第91頁/共131頁92GPRS無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

①GPRS服務區(qū)(SA)②公共陸地移動網(wǎng)(PLMN)③SGSN服務區(qū)④SGSN路由區(qū)(RA)⑤位置更新區(qū)(LAC)⑥BSC控制區(qū)⑦基站小區(qū)第92頁/共131頁93GPRS邏輯信道

分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）

業(yè)務信道(PDTCH)→TCH

控制信道

廣播控制信道：PBCCH→BCCH

公共控制信道：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH→PCH，RACH，AGCH

專用控制信道：PACCH，PTCCH→SACCH第93頁/共131頁94分組業(yè)務工作流程

MSBSSSGSNHLREIRGGSNPDN2.執(zhí)行附著規(guī)程①MS發(fā)出附著請求 ②獲取標識③加密、鑒權(quán) ④IMEI校驗（可選）⑤必要時，位置更新⑥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①MS發(fā)出激活PDP上下文請求②加密、鑒權(quán)③建立無線承載鏈路④SGSN根據(jù)APN進行地址解析，確定GGSN⑤建立SGSN與GGSN之間的連接⑥SGSN和GGSN創(chuàng)建PDP上下文，分配IP地址，啟動計費等第94頁/共131頁95GPRS的局限性與發(fā)展前景

GPRS的局限性

小區(qū)總?cè)萘坑邢?/p>

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

第95頁/共131頁96CDMA的基本概念

擴頻多址（SSMA）所傳信號的帶寬必須遠大于信息的帶寬。所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關(guān)。

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。

第96頁/共131頁97頻率選擇性衰落窄帶系統(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)第97頁/共131頁98擴頻技術(shù)抗頻率選擇性衰落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)f第98頁/共131頁99擴頻通信的種類第99頁/共131頁100擴頻通信發(fā)射接收機框圖（1）DS－CDMA信號發(fā)射/接收機第100頁/共131頁101擴頻通信發(fā)射接收機框圖（2）FH－CDMA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)制第101頁/共131頁102擴頻通信發(fā)射接收機框圖（3）TH－CDMA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)脈碼調(diào)制發(fā)射機第102頁/共131頁103CDMA移動通信系統(tǒng)的特點

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(shù)的應用，如多用戶檢測同步難度大、系統(tǒng)更復雜

第103頁/共131頁104DS—CDMA的基本單元

1、在發(fā)送端：設(shè)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；λi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(shè)計一個正交信號識別器如圖所示

第104頁/共131頁105遠近效應PowerfPowerf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(shù)減少了用戶間的相互干擾，提高了系統(tǒng)整體容量第105頁/共131頁106功率控制小區(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(luò)容量延長電池使用時間前向功率控制反向功率控制第106頁/共131頁107功率控制效果決定了DS－CDMA系統(tǒng)的容量；多址干擾－遠近效應功率控制的目標：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）功率控制可以補償衰落有三種功率控制原理：開環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)開環(huán)：從信道中測量干擾條件，并調(diào)整發(fā)射功率，以達到期望的誤幀率（誤塊率）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)射功率外環(huán)：測量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標信噪比第107頁/共131頁108地址碼的選擇與實現(xiàn)

m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：1110010第108頁/共131頁109地址碼的選擇與實現(xiàn)這時可利用DS-CDMA的m序列自相關(guān)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(guān)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(gòu)成7個不同用戶的地址碼，則有：C1=1110010C2=1100101C3=1001011C4=0010111C5=0101110C6=1011100C7=0111001C8=1110010

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(guān)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(guān)函數(shù)輸出均為-1。第109頁/共131頁110軟切換當鄰近小區(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)的干擾第110頁/共131頁111軟切換ABCABCABCABCABCABC

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第111頁/共131頁112多徑接收技術(shù)RAKE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)第112頁/共131頁113智能天線智能天線技術(shù)提高系統(tǒng)覆蓋范圍，降低發(fā)射功率，減少頻率污染。第113頁/共131頁114智能天線的覆蓋全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)第114頁/共131頁115智能天線的優(yōu)點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增加系統(tǒng)容量增加覆蓋范圍，改善建筑物中和高速運動時的信號接收質(zhì)量提高信號接收質(zhì)量，降低掉話率，提高語音質(zhì)量減少發(fā)射功率，延長移動臺電池壽命提高系統(tǒng)設(shè)計時的靈活性第115頁/共131頁116IS-95的技術(shù)特點基站用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)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下行快速功控比特在數(shù)據(jù)比特中打孔傳輸IS-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)姆绞降?16頁/共131頁117cdma2000RTT技術(shù)特點基站同步方式：需GPS/GLONASS信道帶寬：N*1.25Mhz碼片速率：N*1.2288McpsN=1,3,6,9,12語音編碼：8K/13KQCELP8KEVRC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)CDMACDMA20002000第117頁/共131頁118cdma20001x技術(shù)特點IS-95A/B是cdma2000的子集碼片速率1.2288Mcps擴頻調(diào)制：前向QPSK，反向HPSK反向?qū)ьl，相干解調(diào)快速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，5ms,10ms,20ms,40ms,80ms支持F-QPCH，延長手機待機時間速率最大可達307.2kbps支持QoS協(xié)商支持多媒體業(yè)務支持8K/13KQCELP8kbpsEVRC信道容量是IS-95A/B的2倍

第118頁/共131頁119cdma2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ss7MSC/VLRHLR

PSTNISDNcdma2000BSSBTSBSCBTSBSC/PCFcdma2000BSSHAPDSNIPBackboneInternet,Intranet,etc.RadiusGMSC第119頁/共131頁120三種主要3G體制比較采用國家歐洲，日本美國，韓國中國繼承基礎(chǔ)GSM窄帶CDMAGSM試用期日本2002年韓國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)GSMMAPANSI-41GSMMAPWCDMAcdma2000TD-SCDMA第120頁/共131頁1213G使用的頻段ITUidentifications18501900195020002050210021502200ReserveIMT2000GSM1800DECTMSSIMT2000MSSIMT2000IMT2000MSSIMT2000IMT2000IMT2000MSSIMT2000MSSADBEFABCMSSMSSMSSDFEBBCEuropeChinaJapanKorea(w/oPHS)NorthAmerica1700175018009501000800850900IMT2000IMT2000GSMAMPSPDCTACSPCSMSSGSMGSM1800,PCSMSSPHS第121頁/共1