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1、移动通信技术,3G培训资料,本课程的目的,1、了解和熟悉无线和移动通信的基本原理和知识；2、了解和熟悉第三代移动通信的基本原理和知识。,移动通信基本定义,移动通信就是通信双方至少有一方在运动状态中进行信息交换，它包括移动用户之间的通信、固定用户与移动用户的通信，概括来说就是“动中通”。,移动通信系统发展史,历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国。主要标准：美国的AMP
2、S、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS主要特点：用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段调制方式：FM业务的种类单一，主要是话音业务系统的保密性较差频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 容量之间的矛盾十分突出,第一代模拟蜂窝移动通信系统,移动通信系统发展史,第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM,历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统欧洲的GSM（Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能
3、，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。主要特点：微蜂窝小区结构数字化技术-语音信号数字化新的调制方式-GMSK、QPSK等FDMA/TDMA频谱利用率高，系统容量大便于实现通信安全保密,移动通信系统发展史,第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA,历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。CDMA系统的主
4、要特点：用户的接入方式采用码分多址（CDMA）软容量、软切换，系统容量大抗多径衰落可运用话音激活、分集接收等先进技术,移动通信系统发展简史,第三代移动通信系统第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输，除了语音和数据传输外，还能传送高达2Mbits的高质量的活动图像。最具代表性的IMT-2000技术标准，其中所涉及的CDMA技术司以分为三类：WCDMA技术，cdma2000技术，TD-SCDMA技术。,移动通信系统发展史,第三代数字蜂窝移动通信系统,3G的主要特点：支持移动多媒体业务 宽带CDMA技术 高频谱效率 FDMA/TDMA/CDMA 从电路交换到分
5、组交换 从媒体(media)到 多媒体(Multi-media)高保密性 全球范围无缝漫游系统 微蜂窝结构,3G,主流技术：WCDMA cdma2000 TD-SCDMA,蜂窝移动通信的发展,1G,2G,3G,模拟系统,GSM,WCDMA,IS-95,cdma2000,TD-SCDMA,GPRS,多址技术,多址技术：在移动通信系统中，有许多用户都要同时通过同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从众多用户台的信号中区分出是哪一个用户台发出来的信号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号。多址方式的基本类型有三种，即频分多址(FD
6、MA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。,多址技术,分类：频分多址(FDMA)-按频道划分用户，频带独享，时间共享时分多址(TDMA)-按时隙划分用户，时隙独享，频率共享码分多址(CDMA)-按码型划分用户，时隙/频率共享空分多址(SDMA)-按空间角度划分用户，频率/时隙/码型共享,频分多址（FDMA）,含义：每个用户占用一个频率用户识别：频道号特点：简单，容易实现，适用于模拟和数字信号以频率复用为基础，以频带划分各种小区需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置基站由多部不同载
7、波频率的发射机同时工作不适宜大容量系统使用应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统,时分多址（TDMA）,含义：每个用户占用一个时隙用户识别：时隙特点：以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置系统要求严格的系统定时同步是时隙受限和干扰受限系统TDD模式下，上下型信道信息可以共享应用：GSM系统：（上行 890915MHZ，下行935960MHZ）频点间隔 200KHZ 每个频道8个时隙,GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDDTDMA,GSM系统频率资源,多址技术,码分多址（CDMA)在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时
8、隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。,码分多址（CDMA）,含义：每个用户使用一个码型，频率/时间共享用户识别：码型特点：每个基站只需一个射频系统每个码传输一路数字信号每个用户共享时间和频率是一个多址干扰受限系统需要严格的功率控制需要定时同步软容量、软切换，系统容量大抗衰落、抗多径能力强应用：IS-95 CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统,空分多址（SDMA）,依靠智能天线实现,蜂窝移动通信的基本概念,蜂窝系统-“小区制”系统-将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密 度在1-10km左右,在每个小区设立一个基站
9、为本小区范围内的用户服务。-“频率复用”的概念-特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等-问题：系统复杂，越区切换，漫游，位置登记；更新和管理以及系统鉴权等 蜂窝分类-宏蜂窝(Macro-cell)2-20km-微蜂窝(Micro-cell)0.42 km-微微蜂窝(Pico-cell)400m-分层蜂窝(由多种蜂窝组成),蜂窝通信的基本原理,小区、区群与频率复用,小区形状的确定,小区的实际覆盖,想象的覆盖,理想的覆盖,实际的覆盖,频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道可以极大地提高频谱利用率如果系统设计得不好，将产生
10、严重的干扰,C,1,C,1,f,1,P,0,f,1,P,0,R,R,D,(D/R)2=3kD频率复用距离R小区半径K频率复用模式,频率复用,蜂窝频率复用方式,FDMA 频率复用,CDMA 频率复用,信道总数和频率复用,无线区群构成和形状,无线区群构成-区群内每个小区使用不同的频率-区群的形状能够无缝覆盖整个区域-区群间同频小区的距离保持相等无线区群的几种形状,N=3,N=4,N=7,频率复用和同信道干扰,定向天线顶点激励的同信道干扰,扇区的裂变,G=3 x 0.85=2.55,G=6 x 0.85=5.1,*扇区的重叠按 15%记,移动通信网络结构,位置管理,Why：移动用户的位置变化，为了将
11、一个呼叫传送到移动用户，必须有一个位置管理系统来跟踪用户的位置变化位置管理：原籍位置寄存器和访问位置寄存器位置管理的任务：位置登记和呼叫传递位置更新：解决移动台发现位置变化后及时报告它的当前位置寻呼：如何有效的确定用户在哪个小区位置管理涉及到网络的处理能力和通信能力目的：以尽可能小的处理能力和附加业务量，来最快的确定用户位置,鉴权和安全,GSM信号通过空中传播开放式环境，信号可以被截获，窃听，信息泄漏（移动商务）GSM的安全措施鉴权：确认用户具有的各种权利用户对基站鉴权基站对手机鉴权基站对用户鉴权加密：对信息进行加扰，防止第三者窃听。原始信息加密空中传输信息加密使用TMSI,越区切换的问题和性
12、能指标,越区切换的问题越区切换的准则，何时需要进行越区切换when越区切换如何控制How越区切换时信道如何分配what性能指标失败概率因越区切换失败而使通信中断的概率越区切换的速率越区切换引起的通信中断的时间间隔越区切换发生的时延,漫游技术,定义：离开原MSC区，仍享受服务路由接续：网关局重选漫游号码：MSRN 按呼叫分配,无线通信基础,无线通信的定义,在信息的传输信道方面采用无线电波。无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。,无线通信的定义,无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用
13、公里秒表示。在媒质中的传播速度为：/（）1/2，式中为传播媒质的相对介电常数。空气的介电常数约为1，因此我们认为V=C。,无线通信的定义,无线电波的波长、频率和传播速度的关系：可用式/表示。在公式中，为速度，单位为m/s；为频率，单位为Hz；为波长，单位为m。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。,无线通信的定义,无线电波的极化无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。直线极化：x y轴上的电场相位差为0或。垂直极化、水平极化园极化：x y轴上的电场幅度相等，相位不同。椭圆极化：x y轴上的电场幅
14、度，相位均不相同。左旋极化、右旋极化,无线通信的定义,移动通信使用的是线极化天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向,无线通信的定义,双极化天线两个天线为一个整体，传输两个独立的波。,微波频段的划分,300Mhz-300Ghz微波频段 频率 波段名 波长 0.3-1Ghz UHF 30-15cm1-2Ghz L波段 15-7.5cm2-4Ghz S波段 7.5-3.75cm4-8Ghz C波段 3.75-2.5cm8-12Ghz X波段 2.5-1.67cm12-18Ghz Ku波段 1.67-1.11cm18-27Ghz K波段 1.11-0.75cm27-40Ghz Ka波段 0.75
15、-0.5cm40-300Ghz 毫米波 0.5-0.01cm,目前移动通信使用的频段都属于UHF、L、S波段。微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由空间波来传播的。,微波传播特牲,自由空间传输损耗：Lbs=(4d/)2 d为距离Lbs=10lg(4d/)2=20lg4d/Lbs=32.45+20lgf+20lgd f:Mhz d:Km,微波传播特牲,多径衰落：原因由于接收端周围多个散射体反射电磁波在接收端口形成驻波变化的情况。多径衰落为快衰落 服从瑞利分布,微波传播特牲,阴影衰落：原因由于发射端与接收端存在障碍物阻挡造成场强中值变化。频率
16、越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。阴影衰落为慢衰落 服从正态分布,微波传播特牲,多普勒频移：快速移动造成的接收信号与实际发射的信号在频率上发生小范围的晃动。在目前移动通信系统中影响不大。,无线通信系统的基本组成,基带部分：包括语音编码*、信道编码、交织、形成BUSRT（GSM）、扩频（CDMA）、调制等处理。射频部分：变频、高功率放大、低噪声放大、分合路等处理。天馈系统：将高频电信号转化为电磁波发射、会聚等处理。,基带部分,射频部分,天馈部分,天馈部分,射频部分,基带部分,无线通信的指标介绍,与天馈线相关的指标：阻抗 单位为 平衡与不平衡 移动通信使
17、用的一般为50 不平衡馈线的损耗 单位：dB。天线增益 单位：dBi dBd。天线方向图。天线频率与带宽 单位：Hz。天线极化隔离度 单位：dB。天馈线系统的驻波比,无线通信的指标介绍,导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能量与导线的长短和形状有关.当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。,无线通信的指标介绍,无线通信的指标介绍,天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.方向图可
18、用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。,无线通信的指标介绍,无线通信的指标介绍,无线通信的指标介绍,天线增益与方向图的关系一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益G越高。,天线波束的下倾为使波束指向朝向地面,电下倾的产生,无下倾时在馈电网络中路径长度相等,有下倾时在馈电网络中路径长度不相等,无线通信的指标介绍,dBd 和 dBi的区别,无线通信的指标介绍,天线的工作频率范围(带宽)无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。有几种不同的定义：一
19、种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；另一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。,无线通信的指标介绍,反射损耗当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗.而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。,无线通信的指标介绍,馈线和天线的电压驻波比在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。反射波和入射波幅度之比叫作反射系数。反射波幅度（。）反射系数 入射波幅度（
20、。）驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)驻波波腹电压幅度最大值max|（1+）|驻波系数-驻波波节电压辐度最小值min|（1-）|,无线通信的指标介绍,发射的指标：发射功率(Pt)：发射信号的强度。单位：dBm 有效全向辐射功率(EIRP):天线发射信号的强度。单位：dBm 交调、杂散等 接收的指标：接收功率(Pr)：发射信号的强度。单位：dBm 接收机灵敏度(s):能达到数字指标要求的最低接收功率。单位:dBm 噪声系数（Nf)：接收机固有的 接收机灵敏度：S_BS=Eb/Nt 10lg(W/Rb)+10lg(KTW)+NF_BS,基站天馈系统,基站天馈系统
21、示意图,基站天馈系统,CDMA基站天馈系统1天线调节支架用于调整天线的俯仰角度，一般调节范围为：015；2 室外跳线用于天线与7/8主馈线之间的连接。常用的跳线采用1/2 馈线，长度一般为3米。3 接头密封件用于室外跳线两端接头（与天线和主馈线相接）的密封。常用的材料有绝缘防水胶带（3M2228）和PVC绝缘胶带3M33+）。4 接地装置（7/8馈线接地件）主要是用来防雷和泄流，安装时与主馈线的外导体直接连接在一起。一般每根馈线装三套，分别装在馈线的上、中、下部位，接地点方向必须顺着电流方向。,基站天馈系统,CDMA基站天馈系统5 7/8馈线卡子用于固定主馈线，在垂直方向，每间隔1。5米装一个
22、，水平方向每间隔1米安装一个（在室内的主馈线部分，不需要安装卡子，一般用尼龙白扎带捆扎固定）。常用的7/8卡子有两种；双联和三联。7/8双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线。6 走线架用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子。7 馈线过窗器主要用来穿过各类线缆，并可用来防止雨水、鸟类、鼠类及灰尘的进入。8 防雷保护器（避雷器）主要用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线之间，其接地线穿过过线窗引出室外，与塔体相连或直接接入地网。,基站天馈系统,CDMA基站天馈系统9 室内超柔跳线 用于主馈线（经避雷器）与基站主设备之间的连接，常用的跳线采用1/2超柔馈线，长度一般为23米。由于各
23、公司基站主设备的接口及接口位置有所不同，因此室内超柔跳线与主设备连接的接头规格亦有所不同，常用的接头有7/16DIN型、有N型。有直头、亦有弯头。10 尼龙黑扎带，主要有两个作用：（1）安装主馈线时，临时捆扎固定主馈线，待馈线卡子装好后，再将尼龙扎带剪断去掉。（2）在主馈线的拐弯处，由于不便使用馈线卡子，故用尼龙扎带 固定。室外跳线亦用尼龙黑扎带捆扎固定。11 尼龙白扎带：用于捆扎固定室内部分的主馈线及室内超柔跳线。,基站天馈系统,CDMA基站天馈系统5 7/8馈线卡子用于固定主馈线，在垂直方向，每间隔1.5米装一个，水平方向每间隔1米安装一个（在室内的主馈线部分，不需要安装卡子，一般用尼龙白
24、扎带捆扎固定）。常用的7/8卡子有两种；双联和三联。7/8双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线。6 走线架用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子。7 馈线过窗器主要用来穿过各类线缆，并可用来防止雨水、鸟类、鼠类及灰尘的进入。8 防雷保护器（避雷器）主要用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线之间，其接地线穿过过线窗引出室外，与塔体相连或直接接入地网。,基站天馈系统,一、全向天线隔离度要求按天线增益为10dBi、隔离度为30dB考虑，天线间距要求如下：天线水平安装时，发射天线和接收天线水平间距不小于3m。天线垂直安装时，发射天线和接收天线垂直间距不小于0.2m。根据全向接收天线分
25、集接收要求，接收天线和接收天线水平间距应不小于4m。二、定向天线隔离度要求按天线增益为15dBi、隔离度为30dB、半功率角为65考虑，天线间距要求如下：天线水平安装时，同一扇区发射天线和接收天线水平间距不小于5.3m。天线垂直安装时，同一扇区发射天线和接收天线垂直间距不小于0.2m。不同扇区发射天线和接收天线水平间距不小于0.2m。根据定向接收天线分集接收要求，接收天线和接收天线水平间距不小于4m。,电磁波的自由空间传输,接收机和发射机之间无任何阻挡的视距路径接收功率：接收机功率随着收发两端之间距离的平方衰减,电磁波的基本传播机制:反射 绕射 散射,反射和散射,移动台天线,绕射,移动环境的场
26、强特性,接收信道统计分析曲线,移动通信环境下场强变化剧烈场强变化的平均值随距离增加而衰减场强特性曲线的中值呈慢速变化（慢衰落）场强特性曲线的瞬时值呈快速变化（快衰落）,移动环境的几个特性,空间传播损耗-路径损耗阴影效应-由地形结构引起，表现为慢衰落多径效应-由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落多普勒效应-由于移动体的运动速度和方向引起，多径条件下将引起多普勒频谱展宽,移动关键技术,语音编码技术调制技术信道分配技术分集技术扩频技术,移动通信中的信号传输处理技术,语音编码技术,语音编码技术是数字移动通信的基础，是第一代与第二代移动通信的主要区别意义：提高通话质量（数字化信道编码纠错
27、）提高频谱利用率（低码率编码）提高系统容量（低码率，语音激活技术）移动通信对语音编码的要求：编码速率低，话音质量好抗噪声干扰和抗误码的能力强编译码延时小编译码器复杂度低，便于大规模集成功耗小，以便应用于手持机,调制技术,目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配，以便有效进行信息传输分类：调制信号：模拟调制、数字调制相位连续性：相位连续调制、相位不连续调制信号包络：恒定包络调制、非恒定包络调制,移动通信中的调制技术,移动关键技术,信道分配技术 固定 动态 固定与动态结合,分集技术,接收多路不相关的信号并合并。,空间分集技术-用2个以上的天线接收同一个信号频率分集技术-用2个以上的载波频率传输时间分
28、集技术-在不同时间接收同一个信号极化分集技术-接收垂直和水平极化信号,常用的分集技术,多径信号合并,RAKE接收机,扩频技术,扩频原理：以频带换取信噪比香农理论：C=Bw log2(1+S/N)扩频系统的优点：抗干扰能力强，可抗白噪声、人为干扰、多径干扰等保密性好。扩频信号频谱近似白噪声，若不知PN序列生成方法就难以获取原始信息隐蔽性好。扩频信号近似白噪声，难以检测，宽带扩频信号功率谱密度很低，难以监听易于实现大容量多址通信易于精确定时和测距易于采用各种先进的分集技术，如RAKE接收、智能天线等,CDMA直接序列扩频技术,数字蜂窝移动通信,数字化的原因提高频谱资源的利用率，增加系统容量可提供话
29、音、数据和图像等多种业务用户信息保密数字信号的传输性能优良便于与PSTN、ISDN、PDN、PTN网兼容数字化可采用数字信号处理技术，有利于减少功耗、小型化、降低成本,数字移动通信的各个组成模块,GSM概述,GSM（Global System for Mobile communications）第二代主流蜂窝移动通信系统采用TDMA/FDMA复用方式采用数字化语音编码和数字调制技术以语音业务为主，也支持无线的数据业务使用最广，用户数最多的移动通信系统,GSM的历史,1982年，北欧四国向欧洲邮电行政大会CEPT提交建议书要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范在ETSI技术委员会下成立“
30、移动特别小组(Group Special Mobile)”简称“GSM”来制定有关的标准和建议书1986年，在巴黎对提出的8个建议系统进行现场实验1987.5，GSM选定窄带TDMARPE-LTP话音编码和GMSK调制方式1988年提出主要建议颁布GSM(泛欧数字蜂窝通信网)标准1990年完成了GSM900的规范不同建议书分组成为一套12系列1991年在欧洲开通了第一个系统将GSM更名为“全球移动通信系统”(Globa1 system for Mobile communications)同年移动特别小组还完成了1800MHz频段的移动电信业务规范名为DCSI800系统1992年大多数欧洲GSM
31、运营者开始商用业务1993年欧洲第一个DCSI800系统投入运营,GSM的发展现状,第二阶段标准到1993年底也基本完成了主要部分并与1994年底冻结1994年6月又开始考虑第2阶段的有关标准的定义后并入第二阶段标准100多个国家已建立了GSM网络移动通信用户的40%在使用GSM,GSM的区域定义,GSM服务区公用陆地移动通信网（PLMN）MSC区位置区基站区扇区,GSM的号码,IMSI-国际移动用户识别码GSM系统中每个用户均分配一个唯一的IMSI在呼叫建立和位置更新时都要使用IMSI其组成为MCC-移动国家码3位数字如中国的MCC为460MNC-移动网号最多2位数字用于归属的PLMNMSI
32、N-移动用户识别码用于移动通信网中的移动用户TMSI-临时移动用户识别码,GSM的号码,MSISDN-移动台PSTN/ISDN号码MSISDN用于PSTN或ISDN拨向GSM 系统的号码MSISDN=CC+NDC+SN总长不超过15位数字CC=国家码(如中国86)NDC=国内地区码SN=用户号码MSRN-移动台漫游号码当移动台漫游到另一个MSC区时该MSC将给移动台分配一个临时漫游号码用于路由选择格式与被访地的移动台PSTN/ISDN格式相同,GSM的号码,LAI-位置区识别码 LAI用于移动用户的位置更新LAI=MCC+MNC+LAC CGI-小区全球识别码CGI用来识别一个位置区内的小区C
33、GC=MCC+MNC+LAC+CIBSIC-基站识别码BSIC用于移动台识别不同的相邻基站C采用6比特编码,GSM的号码,IMEI-国际移动识别标识码IMEI是唯一的用于识别移动设备的号码用于监控被窃或无效的这一类移动设备IMEI=TAC+FAC+SNR+SP(15位数TAC型号批准码由欧洲型号批准中心分配前2位为国家码FAC最后装配码表示生产厂或最后装配地由厂家编码SNR序列号码独立地唯一地识别每个TAC和FAC移动设备所以同一个牌子的同一型号的SNR是不可能一样的SP备用码通常是0。,GSM主要业务,GSM的业务是建立在ISDN概念基础上的GSM的业务包括基本通信业务和补充业务基本通信业务
34、包括6类10种电信业务,GSM工作频段,频段上行：890915MHz，17101785MHz下行：935960MHz，18051880MHz我国：上行：905915MHz下行：950960MHz,GSM的频道和调制,收发频率间隔：45MHz相邻两频道间隔为200kHz。工作频段包含124对频道，每个频道8个时隙，共992个物理信道调制方式高斯最小移频键控(GMSK)原因：邻信道干扰小于-60dB高斯滤波器：BT=0.3频谱利用率：1.35bps/Hz,GSM的信道分类,GSM的业务信道,业务信道（TCH）传输话音和数据话音业务信道按速率的不同，可分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话
35、音业务信道（TCH/HS）数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道（TCH/F9.6，TCH/F4.8，TCH/F2.4）和半速率数据业务信道（如TCH/H4.8，TCH/H2.4）（这里的数字9.6，4.82.4表示数据速率，单位为kb/s）,GSM的控制信道,控制信道(CCH)传输各种信令信息广播信道(BCH)频率校正信道(FCCH)同步信道(SCH)广播控制信道BCCH公共控制信道（CCCH）寻呼信道（PCH）随机接入信道（RACH）准许接入信道（AGCH）,GSM的控制信道,专用控制信道（DCCH）独立专用控制信道（SDCCH）慢速辅助控制信道（SACCH）快速辅助控制信道（
36、FACCH）,GSM系统基本结构,BSC,MS,MS,EIR,MSC,MSC,HLR,VLR,AUC,OMC,PDN,PSTN,ISDN,BTS,BTS,BTS,BSC,BTS,BTS,BTS,网络交换子系统,基站子系统,移动台,公共网,GSM组成示意图,Um无线接口功能,无线传输特征TDMA/FDMA接入方式频率与频道序号：上行：890-915 下行：935-960信道序号N=1124，共992个物理信道调制方式：GMSK速率：270.833kb/s载频复用与区群结构：可采用3小区9扇区结构,Um无线接口功能,话音和信道编码话音：规则脉冲激励长期预测编码（RPELTP）信道编码：纠错编码、交
37、织技术跳频和间断传输技术跳频速率：217跳/秒作用：间断传输/话音激活技术,Um无线接口功能,采用抗干扰措施自适应均衡卷积编码交织编码跳频技术,位置登记,鉴权,加密,用户发起呼叫建立,用户被呼叫的呼叫建立,GSM数据业务的发展,1998年高速的数据速率被引入GSM网络。高速电路交换数据HSCSD将数据速率提高，当四个采用14.4kbits/s编码时无线接口应用时达到57.6kbits/s。HSCSD将GSM数据服务采用PSTN/ISDN的标准，并且可以在将来发展到更高的数据速率。,GSM数据业务的发展,当信道速率提高时采用较少的信道就可达到同样的速率。1999年末GPRS通用分组无线服务的提供
38、是向个人多媒体功能前进的一个重要的里程碑，实现真正的分组数据模式连接。GPRS可以提供超过100Kbits/s的峰值速率（最大速率171.2kbit/s，8个21.4kbits/s信道）。通过消除建立连接的延迟，GPRS提高了数据业务应用的方便性和直接性。,GPRS,什么是GPRS？GPRS终端；GPRS业务联网方案；WAP Over GPRS；,什么是GPRS,GPRS即通用分组无线业务，是GSM Phase2+规范实现的内容之一，是一种基于GSM的新型移动分组数据承载业务，其最高速率可达115kbit/s。GPRS允许业务用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的
39、网络资源。GPRS能确保分组模式数据应用的成本效益和网络资源的有效利用。,GPRS优点,在GSM覆盖区可获得标准的无线分组交换INTERNET接入；可变的速率，从低比特每秒到171.2 kbps；可基于流量收费，使得用户长时间在线而仅基于实际传送的数据收费；分组无线接口，最佳的无线资源应用；网络结构中的分组交换技术，优化网络资源；,GPRS特点总结,以分组交换的方式使用（统计复用）无线资源；适合于突发性的小量或大量数据传送；速率超过 100kbit/s；永远在线，按流量计费；,GPRS系统构成,GPRS的系统构成,GPRS是一种基于分组交换传输数据高效率的方式，其数据率是现有GSM的10倍以上
40、GPRS网络是通过在GSM网络结构中引入两个新的网络节点，它们是GPRS网关支持节点GGSN（Gateway GPRS Supporting Node）和GPRS业务支持节点SGSN（Service GPRS Supporting Node）,GPRS系统构成,移动台则必须是GPRS移动台或GPRSGSM双模移动台。SGSN-SGSN通过帧中继与BTS连接，是GSM网络结构与移动台之间的接口，实现 与移动台之间数据的发送与接收，提供分组路由，跟踪移动台在服务区的位置，并实 现安全和访问控制功能。,GPRS系统构成,GGSN-GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN，是连接GSM网
41、络结构与外 部分组交换网（如 Internet和 LAN）的网关。GGSN也可以在这种网络之间建立多个连 接，即通过一个GGSN、一个 GSM网络可以连接到多个外部网上,GPRS系统构成,GPRS数据包的发送与接收，其过程如下：笔记本电脑通过串行或无线方式接到GPRS蜂窝电话或Modem上，GPRS蜂窝电话或 Modem与GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从基站发送到SGSN 节点，而不是通过MSC连接到语有网络上。SGSN与GGSN进行通信；GGSN对分组数据进 行相应的处理，再发送到目的网络，如 Internet或X.25网络。来自 Internet、标识 有移动台
42、地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上,GPRS结构详图,GPRS：无线IP,通过IP协议整合有线无线网络；移动终端通过GPRS网络，透明地接入Internet/Intranet。,IP:202.96.10.2,IP:211.103.211.211,IP通达,CDMA移动通信系统,CDMA技术发展现状IS-95基站子系统基本业务功能CDMA系统关键技术CDMA系统工作过程CDMA系统的演进,CDMA技术发展概述,80年代Qualcomm公司首先将CDMA技术商用到蜂窝移动通信系统IS-95 的基本特点容量高 链路成本低 话音质量高 功耗小,CDMA多址码,码分：用户
43、、信道和基站均依靠多址码识别针对不同的多址码需求，分别使用不同类型的码组基站的识别-不同相移的PN序列，码元周期为215 1信道的识别-正交的Walsh函数，完全正交的64阶Walsh码用户的识别-周期足够长的PN序列，码元周期为242 1公共掩码：移动台电子序列号（ESN）专用掩码：移动台识别号（MIN）卷积编码和重复：解决多速率业务的矛盾在IS-95系统中采用低速率重复和高速率并行选通发送在WCDMA系统中采用层间可变速率扩频正交码（OVSF），多信道并行发送 块交织：抗快衰落,IS-95基站子系统基本业务功能,主要业务电信业务向用户提供电话业务、短消息业务、语音信箱业务、传真业务等电信业
44、务承载业务120014400 bps 异步数据120014400 bps 分组数据,CDMA/BSS子系统连接示意图,BTS,BSC,BSS,BSC,MSC,MSC,BTS,MS,OMC-R,分组网,CDMA的特点,大容量与软容量软切换多种形式的分集绿色手机安全性与保密性话音激活与划分扇区可变速率编码器,CDMA系统关键技术,1、基带信号处理技术2、语音编码技术3、软切换技术4、功率控制技术,功率控制技术,意义：减小干扰，增加系统容量，CDMA系统是个干扰受限系统减小远近效应，提高QoS对抗阴影效应，消除慢衰落提高电池使用寿命准则：在接收端收到的有用信号功率相等各个移动台到达基站的信号功率相等
45、,远近效应,远近效应：基站附近的发射机（MS或非蜂窝系统的发射装置）对远距离MS的通信信道的邻频干扰。如图所示。,IS-95话音编码比较,话音质量是用户选择网络重要因素！,背景噪声抑制技术效果显著！,软切换技术,概念：移动台开始与一个新的基站通信时，并不中断与前一个基站之间的通信特性：软切换发生在具有相同频率分配的CDMA信道之间软切换提供在基站边界处的前向业务信道和反向业务信道的路径分集,CDMA系统中的各种切换,外部切换：每当一个候选目标小区在包含源小区的BSS的覆盖范围之外时，就会尝试进行一次外部切换软切换：在相同BSS上的小区间内部切换。更软切换：在一个小区内的内部切换,IMT-200
46、0无线接口标准,CDMA TDMA,IMT-DSWCDMA,IMT-MCcdma2000,IMT-TCTD-CDMATD-SCDMA,IMT-SCUWC-136,IMT-FTDECT,第三代移动通信标准化格局,IMT一2000主流提案,WCDMA提案 宽带直接序列扩频CDMA方案，由欧洲电信标准协会(ETsI)提交，该系统可由GsM系统平滑演进。目前WCDMA提案由3GPP组织进行全面规范。,IMT一2000主流提案,cdma2000提案多载波cdma方案。由美国通信工业协会(TIA)提交，该系统可由窄带cdma(Is一95)兼容过渡。其间分为两个阶段，即cdma2000 1X RTT和cdm
47、a20003x RTT。目前cDMA2000提案由3GPP2组织进行全面规范,IMT一2000主流提案,TDSCDMA提案 时分同步CDMA方案，由大唐公司代表中国、以信息产业部电信科学技术研究院(cATT)的名义提交，可以在GsM系统上演进，在非对称频段上具有显著优势。该提案已被3GPP的R4版本接纳，标志着TDscDMA技术已经真正得到世界各大通信运营商和设备制造商的认可，成为全球第三代移动通信网络建设的重要选择方案之一。,3G频谱分配,第三代伙伴项目3GPP和3GPP2,3GPP由欧洲的ETSI、日本ARIB、TTC、韩国TTA、美国的T1和中国CWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以G
48、SM为核心网，WCDMA和CDMA TDD(TD-SCDMA和UTRA TDD)融合技术为无线接口的标准。,第三代伙伴项目,3GPP2由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、韩国TTA和中国CWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，cdma2000为无线接口的标准。（IS-41标准：用在AMPS系统、IS-136系统和IS-95系统中实现漫游）,用户速率与移动性的关系,10Kbps,Wide Area/High Mobility,Short Distance/Low Mobility,User Bit Rate,144Kbps,384Kbps,2Mbps,
49、Evolved 2nd Generation Systems(GSM-HSCSD,GPRS,IS-95B),2nd Generation Systems(GSM,IS-95,IS-136,PDC),GSM-EDGE,IMT-2000,第三代统一规范的必要性,全球统一频谱，减少频谱冲突跨体制、跨区域的全球漫游大规模生产，降低运营和终端成本减少投资和开发风险，解决知识产权冲突，避免多种系统的选择问题用户、运营者和生产商三者均可获益各国在ITU进行了真诚合作，达成一致：采用IMT-2000家族的概念,3G的三大主流技术标准比较,WCDMA系统概述,移动通信的发展和WCDMA的演进UMTS网络单元构成
50、UTRAN接口功能ATM技术简介,UMTS的含义,UMTS（Universal Mobile Telecommunications System、通用移动通信系统）是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。,WCDMA系统结构和功能,UTRAN结构,网络单元简介,1.UE（User Equipment）UE包括两部分：ME（The Mobile Equipment），提供应用和服务 USIM（The UMTS Subsriber Module），提供用户身份识别,网络单元简介,2.UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Ac
