移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)教程

1、1江西財(cái)經(jīng)大學(xué)電子信息學(xué)院江西財(cái)經(jīng)大學(xué)電子信息學(xué)院通信工程系通信工程系2移動(dòng)通信技術(shù)課程提綱 移動(dòng)通信概論移動(dòng)通信概論 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) GPRS技術(shù)技術(shù) CDMA 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 通信電源系統(tǒng)簡(jiǎn)介通信電源系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3移動(dòng)通信基本概念 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái) 無(wú)線基站無(wú)線基站 移動(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心 蜂窩小區(qū)蜂窩小區(qū) 切換切換 漫游漫游4n大區(qū)制大區(qū)制n一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)域一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)域n技術(shù)簡(jiǎn)單n通信質(zhì)量差n頻率利用率低n系統(tǒng)容量小蜂窩通信基本原理5室內(nèi)站微蜂窩宏蜂窩 GSM 900微蜂窩微蜂窩宏蜂窩 DCS 18006蜂窩通信基本原理7

2、蜂窩通信幾個(gè)概念和區(qū)別n多址技術(shù)多址技術(shù)n頻分多址(FDMA) 、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)n雙工技術(shù)雙工技術(shù)n時(shí)分雙工與頻分雙工n窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)n單個(gè)信道的帶寬與所期望信道的相干帶寬一致n一個(gè)信道的發(fā)射帶寬大于這個(gè)信道的相干帶寬n寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來(lái)頻率分集的優(yōu)勢(shì)8多址技術(shù)示意圖頻率時(shí)間TDMA時(shí)間頻率FDMA頻率時(shí)間碼字CDMA傳統(tǒng)多址技術(shù)傳統(tǒng)多址技術(shù)碼分多址技術(shù)碼分多址技術(shù)9頻分多址技術(shù)(FDMA) FDMA信道每次只能傳遞一個(gè)電話如果一個(gè)FDMA信道沒(méi)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(yǔ)音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)就

3、會(huì)同時(shí)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(yīng)：許多信道共享一個(gè)天線，功率放大器的非線性會(huì)產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。 FDMA比TDMA簡(jiǎn)單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開(kāi)銷 FDMA通常是窄帶系統(tǒng)。10時(shí)分多址技術(shù)(TDMA) 多個(gè)用戶共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)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(shí)隙監(jiān)聽(tīng)其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理。 需要自適應(yīng)均衡；需要保護(hù)時(shí)隙。 分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開(kāi)銷，如保護(hù)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。

4、11移動(dòng)通信電波傳播的特點(diǎn) 時(shí)間接收信號(hào)強(qiáng)度發(fā)射信號(hào)12移動(dòng)通信電波傳播的特點(diǎn) -40-35-30-25-20-15-10-50dB發(fā)射信號(hào)接收數(shù)據(jù)信道衰落特性信道衰落特性13移動(dòng)通信電波傳播的特點(diǎn) n電磁波多經(jīng)傳播反射、散射和繞射n多普勒頻率擴(kuò)展，運(yùn)動(dòng)引起信道變化（擴(kuò)散頻移 ）n無(wú)線環(huán)境中的信號(hào)衰減分成三部分：n幅度衰減較大的路徑損耗n伴隨中等幅度衰減的具有對(duì)數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分大尺度變化n衰減幅度較小的快變化成分小尺度衰落n兩類典型小尺度衰落包絡(luò)分布的描述方法：n瑞利分布（非視距傳播）n萊斯分布（視距傳播）14高斯噪聲高斯噪聲信道模擬信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重當(dāng)前徑權(quán)重接收信號(hào)接收信號(hào)發(fā)射信

5、號(hào)發(fā)射信號(hào)信道模擬信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重當(dāng)前徑權(quán)重信道模擬信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重當(dāng)前徑權(quán)重信道模擬信道模擬當(dāng)前徑權(quán)重當(dāng)前徑權(quán)重移動(dòng)通信信道模型 15噪聲和干擾 n噪聲噪聲n車輛點(diǎn)火系統(tǒng)n工業(yè)電氣噪聲n自然噪聲 n背景雜散噪聲n干擾來(lái)源干擾來(lái)源n同頻道干擾n鄰頻道干擾n互調(diào)干擾 n多址干擾 16蜂窩無(wú)線區(qū)域的組成方法蜂窩無(wú)線區(qū)域的組成方法 頻率復(fù)用的概念（容量擴(kuò)充）頻率復(fù)用的概念（容量擴(kuò)充） 呼叫阻呼叫阻塞塞載頻受載頻受限限頻道擴(kuò)充受頻道擴(kuò)充受限限成本受成本受限限17 12345671234567123456713451237無(wú)線區(qū)域的劃分 18全向小區(qū)全向小區(qū) 3 扇區(qū)扇區(qū)/小區(qū)小區(qū)6 扇區(qū)扇區(qū)/小區(qū)

6、小區(qū)（OMNI CELL SITE） （120 SECTOR/CELLS）（60 SECTOR/CELLS） Cell CellCellSite Site Site = 1 ANTENNA = 3 ANTENNA= 6 ANTENNA基站天線激勵(lì)方式基站天線激勵(lì)方式 19“扇區(qū)化”的技術(shù)，扇區(qū)化即是將一個(gè)基站分成多個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)都有自己的發(fā)射和接收天線，相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)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(wú)線電波集中在一個(gè)特定的方向上。這樣做有很多優(yōu)點(diǎn)，首先小區(qū)發(fā)射的無(wú)線電波能量集中到了一個(gè)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(qiáng)的信

7、號(hào)，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(fù)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(dòng)用戶。 服務(wù)小區(qū)服務(wù)小區(qū)“扇區(qū)化扇區(qū)化” 204 3標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用模式（GSM體制推薦）n無(wú)線區(qū)族n4個(gè)基站個(gè)基站n每基站每基站3扇區(qū)扇區(qū)n基站結(jié)構(gòu)n3個(gè)個(gè)120 或三葉草或三葉草扇區(qū)扇區(qū)nC/I 12 dB21n復(fù)用方式n3個(gè)基站個(gè)基站9個(gè)扇個(gè)扇區(qū)區(qū)n特點(diǎn)n不增加新基站不增加新基站n容量增加（有容量增加（有限）限）n抗干擾措施3 3標(biāo)準(zhǔn)復(fù)用模式22n要求n各鄰小區(qū)禁止使用同頻n各小區(qū)使用的鄰頻間隔盡可能大n鏈形分配2324 人口密度和居民購(gòu)買力，用來(lái)估計(jì)服務(wù)的深度和

8、廣度 經(jīng)濟(jì)活力決定了時(shí)間、地點(diǎn)和話務(wù)量密度 現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模25n兼容性n抗噪聲與干擾n信道擴(kuò)充n標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放接口n安全與保密n越區(qū)切換平穩(wěn)n用戶識(shí)別nISDN兼容n語(yǔ)音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)n增強(qiáng)型業(yè)務(wù)與補(bǔ)充業(yè)務(wù)26RADIOCOMRTMSTACSC-450NMT2000ITALYU.KSPAINAUSTRIANORWAYFINLANDSWITZERLANDNETHERLANDSDENMARKSWEDENFRANCEPORTUGALGERMANY27G.703X.25C7ISDNIEEE802.3LAP_BLAP_DV.3528IMEIA5SIM29n普通電話n緊急呼叫n短消息業(yè)務(wù)n雙電話號(hào)碼n 個(gè)人號(hào)碼n

9、 公司號(hào)碼n數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)n基本數(shù)據(jù)速率n 9.6 Kb/sn 4.8 Kb/sn 2.4 Kb/sn可視圖文與網(wǎng)上瀏覽n用戶電報(bào)n傳真30多方通話多方通話呼叫轉(zhuǎn)移呼叫轉(zhuǎn)移來(lái)顯、呼叫等待來(lái)顯、呼叫等待短消息業(yè)務(wù)短消息業(yè)務(wù)話費(fèi)查詢?cè)捹M(fèi)查詢31MSC BSC BTS BTSHLRVLREIRNSS PSTN IWF ECTRAU SIM ME NMC OMC OMCOMSBSSMS32n呼叫處理呼叫處理n呼叫建立、連接與清除n切換過(guò)程n移動(dòng)性管理n位置更新過(guò)程n用戶身份識(shí)別n移動(dòng)設(shè)備識(shí)別n操作與維護(hù)操作與維護(hù)n數(shù)據(jù)庫(kù)管理n測(cè)量n人機(jī)接口（MMI）n網(wǎng)間互通網(wǎng)間互通n計(jì)費(fèi)計(jì)費(fèi) MSC33nHLR: Hom

10、e Location Registern用戶識(shí)別號(hào)（IMSI, MSISDN）n當(dāng)前用戶的VLR（當(dāng)前位置）n業(yè)務(wù)限制信息n 用戶申請(qǐng)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)n補(bǔ)充業(yè)務(wù)信息（例：當(dāng)前轉(zhuǎn)移的電話號(hào)碼）n用戶狀態(tài)（registered/deregistered）n鑒權(quán)key和AUC功能n移動(dòng)用戶漫游號(hào)（MSRN）HLR34VLRnVLR：Visitor Location Registern移動(dòng)臺(tái)狀態(tài)n部分補(bǔ)充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)n移動(dòng)站的位置登記（LAI）n臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)（TMSI）管理 n移動(dòng)用戶漫游號(hào)MSRN 管理35MSCBSCBTSBTSMSCHLRVLREIRVLRABCDEFGAUCH 鑒權(quán)和加密數(shù)據(jù)鑒權(quán)和

11、加密數(shù)據(jù) Ki, RAND A3,A8 算法算法 Kc,SRES36包含所有包含所有經(jīng)注冊(cè)登經(jīng)注冊(cè)登記的合法記的合法移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)設(shè)備包含所有包含所有被禁止使被禁止使用的移動(dòng)用的移動(dòng)設(shè)備設(shè)備包含所有包含所有要跟蹤的要跟蹤的移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)設(shè)備nEIR：Equipment Identity Registern存儲(chǔ)移動(dòng)設(shè)備分類表（IMEI）n白名單 黑名單 灰名單37 呼叫建立 在EIR查詢IMEI 請(qǐng)求IMEI傳送 查詢結(jié)果送MSC MS發(fā)送IMEIMSBSSMSCEIR38OMC-RTCBSCBTSBTSMSMSUM接口接口Abis接口接口A接口接口n基站控制器 BSCn基站收發(fā)信機(jī) BTSn無(wú)線操

12、作維護(hù)中心 OMC-Rn碼變換器 TC（Transcoder）39數(shù)字?jǐn)?shù)字中繼中繼交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)?shù)字中繼中繼A接口接口Abis接口接口40n實(shí)現(xiàn)A接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實(shí)現(xiàn)A接口No.7號(hào)信令功能（SP）n實(shí)現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實(shí)現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）n實(shí)現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能n實(shí)現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)層的功能n實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源管理（RR）n實(shí)現(xiàn)BSS管理應(yīng)用部分的功能n實(shí)現(xiàn)切換功能等41基基站站接接口口設(shè)設(shè)備備信信令令處處理理編碼與編碼與交織交織譯碼與譯碼與解交織解交織加密加密解密解密調(diào)制調(diào)制均衡均衡解調(diào)解調(diào)發(fā)信機(jī)發(fā)信機(jī)收信機(jī)

13、收信機(jī)天天 線線跳頻控制跳頻控制時(shí)鐘時(shí)鐘AbisUmBTS的功能模塊的功能模塊42n實(shí)現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實(shí)現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）n實(shí)現(xiàn)BTS管理功能n實(shí)現(xiàn)部分無(wú)線資源管理（RR）n實(shí)現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定（PCM/E1）n實(shí)現(xiàn)Um接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPDm）n實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)跳頻功能n實(shí)現(xiàn)信道加密、解密功能n實(shí)現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能n實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能43MESIM44語(yǔ)音語(yǔ)音編碼編碼信道信道編碼編碼交織交織加密加密TDMA突發(fā)突發(fā)序列形成序列形成調(diào)制調(diào)制TxRx雙工器雙工器解調(diào)解調(diào)均衡均衡解密解密解交織解交織語(yǔ)音語(yǔ)音解碼解碼信道信道解碼解碼VCO頻率合成器

14、頻率合成器定時(shí)與控制定時(shí)與控制45 DTX 克服遠(yuǎn)近效應(yīng) 減少頻率污染 節(jié)省手機(jī)電力1W4W30mW46043 dBm141 dBm239 dBm337 dBm435 dBm. . .1513 dBm功率控制電平等級(jí)：功率控制電平等級(jí)：步長(zhǎng)：步長(zhǎng)：2 dB; 容限：容限： 2.0 dB接收靈敏度：接收靈敏度： 移動(dòng)臺(tái)：移動(dòng)臺(tái)： -102 dBm基站：基站： -102 dBm47n用戶固定數(shù)據(jù)用戶固定數(shù)據(jù)nIMSInKin接入控制級(jí)n安全算法n網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)數(shù)據(jù)nTMSInLAInKcn選擇的PLMNn業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)n使用的語(yǔ)言n話費(fèi)數(shù)據(jù)48GAAbisUmAUCHLRMSCEI

15、RIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBCHDEF4945 MHz雙工間隔雙工間隔960950935917 915905890872 基基 站站發(fā)射頻率發(fā)射頻率 基基 站站接收頻率接收頻率2 MHz保護(hù)頻帶保護(hù)頻帶（單位：（單位：MHz）925880GSMTACS/GSMEGSMETACS5095 MHz雙工間隔雙工間隔18801805 17851710 基基 站站發(fā)射頻率發(fā)射頻率 基基 站站接收頻率接收頻率20 MHz保護(hù)頻帶保護(hù)頻帶（頻率單位：（頻率單位：MHz）DCS180051nG

16、SM900主頻段（P-GSM）n上行：上行：Fl = 890 + 0.2 N (MHz) (1 N 124)n下行：下行：Fh = Fl + 45 (MHz)nGSM擴(kuò)展頻段（E-GSM）n上行：上行：Fl = 890 + 0.2 (N - 1024) (MHz)n下行：下行：Fh = Fl + 45 (MHz) (975 N 1023)nDCS1800頻段n上行：上行：Fl = 1710.2 + 0.2 (N-512) (MHz)n下行：下行：Fh = Fl + 95 (MHz) (512 N 885)52n物理信道物理信道：一個(gè)載頻上的TDMA幀的一個(gè)時(shí)隙(TS) n邏輯信道邏輯信道n業(yè)務(wù)

17、信道n語(yǔ)音信道n數(shù)據(jù)信道n隨路控制信道n控制信道n廣播控制信道n公共控制信道n專用控制信道53TCHTraffic ChannelsSpeechDataTCH/FSTCH/HSTCH/9.6TCH/2.4TCH/9.6TCHSACCHFACCH54CcHControl ChannelACCHSDCCHFACCHSACCHSCHBCCHRACHPCH/AGCHCBCHBCCHNBNBNBFBNBABSBNB/ABNB/DB注：注：*B為突發(fā)脈沖序列為突發(fā)脈沖序列 類型類型55 時(shí)分多址(TDMA) 基站與移動(dòng)臺(tái)間的時(shí)間調(diào)整 分集技術(shù) 時(shí)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

18、全保密措施56時(shí)間時(shí)間頻率頻率f5f4f3f2f0f1TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7TDMA幀幀570 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 1TDMA FRAME 2時(shí)隙時(shí)隙突發(fā)序列（突發(fā)序列（BURST）58NO

19、RMAL BURST0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME 1TDMA FRAME 2TRANING SEQUENCESTEALING FLAGTAIL BITSTAIL BITSGUARD PERIDGUARD PERIDINFOINFO59TRAFFIC CHANNELS120TDMA Multiframes0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526-TDMA

20、Multiframes60CONTROL CHANNELS120TDMA Multiframes0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 5051-TDMA Multiframes6126-Frame 復(fù)幀復(fù)幀204720462045012 504901 4847232524 01 . 252401 24504801 480 123456751-Frame復(fù)幀復(fù)幀1超高幀超高幀 = 2048 超幀超幀 =2715648 TDMA幀（幀（3h 28mn

21、 53s 760ms）4.615msTDMA frame120ms1超幀超幀 = 1326 TDMA幀（幀（ 6.12s）235.38ms業(yè)務(wù)信道業(yè)務(wù)信道控制信道控制信道62移動(dòng)臺(tái)收移動(dòng)臺(tái)收3 TS OFFSET0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME NTDMA FRAME N移動(dòng)臺(tái)發(fā)移動(dòng)臺(tái)發(fā)TIME ADVANCE3 TS OFFSETTDMA FRAME N0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME N移動(dòng)臺(tái)收移動(dòng)臺(tái)收移動(dòng)臺(tái)發(fā)移動(dòng)臺(tái)發(fā)6310個(gè)波長(zhǎng)左右比較 / 合路合成信號(hào)64 頻域均衡法 時(shí)域均衡法00011

22、165260bit 20ms規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼器(RPE-LTP)原理圖 6650 bitsClass 1aClass 1aClass 1a132 bitsClass 278 bits378 bits卷積編碼（Converlutional Coder）501323478校驗(yàn)比特 尾比特456 bits260 bits67Speech Blocks456123456712345670234567012345670FRAME 1FRAME 2FRAME 3Bursts11768Af2 Af1移動(dòng)臺(tái)接收移動(dòng)臺(tái)接收BCCH移動(dòng)臺(tái)發(fā)射移動(dòng)臺(tái)發(fā)射TCH0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4

23、 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7移動(dòng)臺(tái)接收移動(dòng)臺(tái)接收TCH0 1 2 3 4 5 6 7Af1Af2Bf0Bf169A3A8SresKcRANDKiAUCA3A8SresKcKiSIMSresKcRANDVLR=?70A3A8SresKcKiSIMSresKcRANDVLRA5Speech,DataMSA5Speech,DataBTS無(wú)線通路無(wú)線通路71SPSPSPSP數(shù)據(jù)庫(kù)層信令層用戶層GMSCMSCMSCBSCBTSBTSSPSPSPSPLEPSTNPLMNCBDEFGHLRVLRVLREIRAuCHMS網(wǎng)絡(luò)層72MSCTMSCTMSCHLRHSTPLSTPC1C2C3C4C5P

24、STNPLMNCCS7NBSS73MSCHLRBSSMSCBSSMSCBSSHLRTS2TS1TS3LSLSLS長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)1長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)3長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)274TMSCTMSCTMSCMSCBSSHLRMSCBSSHLRMSCBSSHLR7576 移動(dòng)臺(tái)國(guó)際ISDN號(hào)碼 (MSISDN) 國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼 (IMSI) 臨時(shí)移動(dòng)用戶識(shí)別碼 (TMSI) 移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼 (MSRN) 國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備識(shí)別碼（IMEI） 位置區(qū)識(shí)別碼 (LAI) 全球小區(qū)識(shí)別碼 (CGI) 基地站識(shí)別碼 (BSIC) MSC/VLR號(hào)碼 HLR號(hào)碼 切換號(hào)碼 (HON) 77HLRBSSG

25、MSCMSC/VLR移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼 (MSRN)CCNDC00 M1M2M3 ABCMSISDNMSISDNMSRNIMSIMSRNMSRN IMSIMSRN78BSC-B1BSC-A1BSC-A2MSC/VLR-BMSC/VLR-AGMSC79BSSBSSBSSBSSBSSMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRPSTNMSC內(nèi)內(nèi)MSC間間后續(xù)后續(xù)MSC間間交換點(diǎn)交換點(diǎn)80LA1LA2LA3HLRnewMSC/VLR123456oldMSC/VLR81LEGMSCHLRMSC/VLR歸屬歸屬PLMN訪問(wèn)訪問(wèn)PLMNMSC/VLR123456支付支付: 1、2、3支付支付:

26、 53、6支付支付: 482GPSR簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 GPRS （General Packet Radio Service）通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信（3G）的過(guò)渡技術(shù)，是由英國(guó)BT Cellnet公司早在1993年提出的，是GSM Phase2+ (1997年)規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動(dòng)分組的IP或者X.25連接。 83nInternet數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推動(dòng)n原有GSM系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的缺點(diǎn)n無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，費(fèi)用昂貴n數(shù)據(jù)速率低，HSCSD最高64kbit/sn移動(dòng)數(shù)據(jù)通信市場(chǎng)的巨大需求 n向第三代移動(dòng)通信邁進(jìn) 84n

27、無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，計(jì)費(fèi)方式靈活，價(jià)格合理n速率較高：1-8個(gè)時(shí)隙，CS1-CS4，可達(dá)約10kbit/s - 170kbit/sn分組交換平臺(tái)為多種業(yè)務(wù)提供承載n可以逐步向3G、全I(xiàn)P網(wǎng)演進(jìn)85n上下行鏈路可不對(duì)稱，數(shù)據(jù)速率可變n“永遠(yuǎn)在線”：在不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起，不占用無(wú)線/網(wǎng)絡(luò)資源，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)能較快恢復(fù)，無(wú)需重新發(fā)起業(yè)務(wù)n一個(gè)MS可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)話n根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和MS的工作模式，用戶可以分別/交替/同時(shí)進(jìn)行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)86Bearer service Tele-service Application conversational Internet Telne

28、t application IP phone messaging Internet Email retrieval Internet www Games & entertainment PTP Tele-action Credit card validations Lottery transactions Utility meter readings Electronic monitoring Distribution News Weather and traffic reports Advertisements dispatching Taxi and public utility

29、fleet service PTM (phase 2) Scheduled delivery Geographical routing conferencing 87GPRSPDNGGSNPOSME銀行主機(jī)遠(yuǎn)端遙測(cè)單元ME監(jiān)測(cè)主機(jī)監(jiān)測(cè)主機(jī)88GPRSPDNGGSNTEMEPTM服務(wù)器調(diào)度中心主機(jī)89BG 邊界網(wǎng)關(guān) CG 收費(fèi)網(wǎng)關(guān) DNS 域名服務(wù)器 DHCP 動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議 GIN GPRS截獲節(jié)點(diǎn) MFS 多功能服務(wù)器 TC 碼型變換器 WP 無(wú)線應(yīng)用協(xié)議 GPRS網(wǎng)絡(luò)可以看作是一個(gè)IP子網(wǎng) 90接口或參考點(diǎn)說(shuō)明R非ISDN終端與移動(dòng)終端之間的參考點(diǎn)GbSGSN與BSS之間的接口GcGGS

30、N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(diǎn)Gn同一GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)GSN之間的接口Gp不同GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)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(wú)線接口nGfnSGSNnDnGinGnnGbnGcnCnEnGpnGsnMSC/VLRnTEnMEnBSSnTEnPDNnRnUmnGrnAnHLRn其他PLMNnSGSNnGGSNnGdnSM-SCnSMS-GMSCnSMS-IWMSCnGGSNnEIRn

31、SGSNnGrnBTS軟件升級(jí)nBSC增加PCU及軟件升級(jí)ME為具有GPRS能力A/B/C類的MSn與原GSM共用n軟件升級(jí)n新增網(wǎng)元n軟件升級(jí)91GPRS網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的組成 GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GSN）GPRS骨干網(wǎng)本地位置寄存器（HLR）短消息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心(SMS-GMSC)短消息業(yè)務(wù)互通移動(dòng)交換中心(SMS-IWMSC)移動(dòng)臺(tái)（MS）移動(dòng)交換中心(MSC)/拜訪位置寄存器(VLR)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(PDN) 92 GPRS服務(wù)區(qū)(SA) 公共陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)SGSN服務(wù)區(qū) SGSN路由區(qū)(RA)位置更新區(qū)(LAC)BSC控制區(qū)基站小區(qū)93 分組數(shù)據(jù)信道（PDCH）n 業(yè)務(wù)信道(PD

32、TCH)TCHn 控制信道n 廣播控制信道：PBCCH BCCHn 公共控制信道：PPCH，PRACH，PAGCH，PNCH PCH，RACH，AGCHn 專用控制信道：PACCH，PTCCH SACCH94 MSBSSSGSNHLREIRGGSNPDN2.執(zhí)行附著規(guī)程 MS發(fā)出附著請(qǐng)求 獲取標(biāo)識(shí) 加密、鑒權(quán) IMEI校驗(yàn)（可選） 必要時(shí)，位置更新 必要時(shí)，P-TMSI重新分配4.進(jìn)行分組數(shù)據(jù)的傳送PDP轉(zhuǎn)入激活狀態(tài)MS轉(zhuǎn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)或待命狀態(tài)1.建立無(wú)線鏈路連接3.執(zhí)行PDP上下文激活規(guī)程MS發(fā)出激活PDP上下文請(qǐng)求加密、鑒權(quán)建立無(wú)線承載鏈路 SGSN根據(jù)APN進(jìn)行地址解析，確定GGSN建

33、立SGSN與GGSN之間的連接 SGSN和GGSN創(chuàng)建PDP上下文，分配IP地址，啟動(dòng)計(jì)費(fèi)等95 GPRS的局限性 小區(qū)總?cè)萘坑邢?實(shí)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(jìn)存在轉(zhuǎn)接時(shí)延 GPRS的發(fā)展前景 96q 擴(kuò)頻多址（SSMA）q所傳信號(hào)的帶寬必須遠(yuǎn)大于信息的帶寬。q所產(chǎn)生的射頻信號(hào)的帶寬與所傳信息無(wú)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(shí)帶寬；S/N為信號(hào)功率信噪比； C為信道容量。 一個(gè)限時(shí)(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(gè)主要信號(hào)參量所

34、決定的體積來(lái)表示。擴(kuò)頻通信的基本原理，就是用頻帶換取信噪比 。 97窄帶系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)大衰落發(fā)射信號(hào)接收到的衰落信號(hào)頻率頻率強(qiáng)度強(qiáng)度大衰落發(fā)射信號(hào)接收到的衰落信號(hào)頻率頻率強(qiáng)度強(qiáng)度寬帶系統(tǒng)寬帶系統(tǒng)98擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼信號(hào)合并窄帶信號(hào)fP(f)寬帶信號(hào)P(f)f噪聲P(f)f噪聲+寬帶信號(hào)P(f)f信號(hào)與噪聲分離P(f)f99frequencytimeDSFHTH100DSCDMA信號(hào)發(fā)射/接收機(jī)101FHCDMA信號(hào)發(fā)射/接收機(jī) 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102THCDMA信號(hào)發(fā)射/接收機(jī)隨機(jī)編碼發(fā)生器數(shù)據(jù)隨機(jī)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

35、調(diào)制發(fā)射機(jī)103 強(qiáng)抗干擾能力 、語(yǔ)音質(zhì)量更佳 信號(hào)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(jī)，有效利用了信道相干時(shí)間形成的時(shí)間分集效應(yīng) 擴(kuò)頻因子靈活變換，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)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(yīng)用，如多用戶檢測(cè) 同步難度大、系統(tǒng)更復(fù)雜 104NiiitX1)(1、在發(fā)送端：設(shè)計(jì)一組相互正交的信號(hào)參量X(t)= 其中Xi(t)為第i個(gè)用戶地址的信號(hào)；i為第i個(gè)用戶信號(hào)的正交參量。2、那么正交參量應(yīng)滿足：3、在接受端設(shè)計(jì)一個(gè)

36、正交信號(hào)識(shí)別器如圖所示 時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)jijiji01105PowerfPowerf每個(gè)用戶對(duì)于其他用戶都相當(dāng)于干擾，遠(yuǎn)近效應(yīng)嚴(yán)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106小區(qū)發(fā)射功率上報(bào)功率控制比特手機(jī)發(fā)射信號(hào)功率控制命令 克服遠(yuǎn)近效應(yīng)和多徑衰落 減小多址干擾，保證網(wǎng)絡(luò)容量 延長(zhǎng)電池使用時(shí)間 前向功率控制反向功率控制107n決定了DSCDMA系統(tǒng)的容量；n多址干擾遠(yuǎn)近效應(yīng)n功率控制的目標(biāo)：所有的信號(hào)到達(dá)基站的功率相同（上行）；減少對(duì)其他基站的干擾（下行）n功率控制可以補(bǔ)償衰落n有三種功率控制原理：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)n開(kāi)環(huán)：從信道中測(cè)量干擾條件，并調(diào)整發(fā)射功率，以達(dá)到期望

37、的誤幀率（誤塊率）n閉環(huán)： 測(cè)量信噪比，并向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指令調(diào)整它的發(fā)射功率n外環(huán)：測(cè)量誤幀率（誤塊率），調(diào)整目標(biāo)信噪比108m序列由移位寄存器生成是最大長(zhǎng)度的線性移位寄存器序列，周期是2n-1（n為移位寄存器長(zhǎng)度）按照m序列定義：m=7，n=3即它可以由最簡(jiǎn)單的三級(jí)移位寄存器產(chǎn)生7位的m序列的偽隨機(jī)碼序列：1 1 1 0 0 1 0 109這時(shí)可利用DS-CDMA的m序列自相關(guān)特性來(lái)區(qū)分與識(shí)別用戶多址。上述七位m序列擴(kuò)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(gè)不同用戶的地址碼，則有：C1 =1110010C2 =1100101C3 =10010

38、11C4 =0010111C5 =0101110C6 =1011100C7 =0111001C8 =1110010 jiCC 只有當(dāng)發(fā)端、收端是同一用戶地址碼時(shí)(即時(shí)間移位對(duì)齊時(shí)i=j），自相關(guān)函數(shù)輸出最大為7，當(dāng)收、發(fā)不是同一用戶地址碼時(shí)(即時(shí)間移位錯(cuò)開(kāi)一至六位時(shí)) ，其自相關(guān)函數(shù)輸出均為-1。110當(dāng)鄰近小區(qū)的強(qiáng)度超過(guò)本小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度一個(gè)給定的門限時(shí)，移動(dòng)臺(tái)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(shí)，移動(dòng)臺(tái)同時(shí)與多個(gè)基站相連接當(dāng)鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)一個(gè)門限，但仍然低于當(dāng)前小區(qū)基站的強(qiáng)度時(shí)，則進(jìn)入軟切換狀態(tài)在上行鏈路，二個(gè)或多個(gè)基站可以接收同樣的信號(hào)，在下行鏈

39、路移動(dòng)臺(tái)可以相干地合并來(lái)自不同基站的信號(hào)，即宏分集由于新基站發(fā)射額外的信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，在下行鏈路， 軟切換增加了對(duì)系統(tǒng)的干擾111ABCABCABCABCABCABC 改善話音質(zhì)量；控制手機(jī)干擾 降低掉話率；提高容量與覆蓋范圍112接收機(jī)單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計(jì)算信號(hào)強(qiáng)度與時(shí)延合 并合并后的信號(hào)tts(t)s(t)113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。114全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)115n高速率用戶帶來(lái)很大的干擾，動(dòng)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(dòng)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n增加系統(tǒng)

40、容量n增加覆蓋范圍，改善建筑物中和高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的信號(hào)接收質(zhì)量n提高信號(hào)接收質(zhì)量，降低掉話率，提高語(yǔ)音質(zhì)量n減少發(fā)射功率，延長(zhǎng)移動(dòng)臺(tái)電池壽命n提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的靈活性116n基站用215長(zhǎng)度的短擾碼來(lái)區(qū)分，不同的基站用不同的相位n上行用非相干解調(diào)，采用Walsh調(diào)制（6-64符號(hào)變換），性能低于相干解調(diào)n各個(gè)用戶用242長(zhǎng)度的長(zhǎng)擾碼區(qū)分，不同的用戶采用不同的擾碼n下行快速功控比特在數(shù)據(jù)比特中打孔傳輸nIS-95A支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)，IS-95B開(kāi)始支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用補(bǔ)充碼分信道，是多碼傳輸?shù)姆绞?17基站同步方式：需GPS/GLONASS信道帶寬：N*1.25Mhz碼片速率：N*1.2288Mcps N=

41、1,3,6,9,12語(yǔ)音編碼：8K/13KQCELP 8K EVRC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(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)CDMACDMA 2000 2000118nIS-95A/B是cdma2000的子集n碼片速率1.2288 Mcpsn擴(kuò)頻調(diào)制：前向QPSK，反向HPSKn反向?qū)ьl，相干解調(diào)n快速前向和反向功率控制n前向發(fā)射分集：OTD、STSn信道編碼增加Turbo碼n可變幀長(zhǎng)，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80msn支持F-QPCH，延長(zhǎng)手機(jī)待機(jī)時(shí)間n速率最大可

42、達(dá)307.2kbpsn支持QoS協(xié)商n支持多媒體業(yè)務(wù)n支持8K/13K QCELP 8 kbps EVRCn信道容量是IS-95A/B的2倍 119cdma2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ss7MSC/VLRHLR PSTNISDNcdma2000 BSSBTSBSCBTSBSC/PCFcdma2000 BSSHAPDSNIPBackboneInternet,Intranet,etc.RadiusGMSC120三種主要3G體制比較體制比較采用國(guó)家采用國(guó)家歐洲，日本美國(guó)，韓國(guó)中國(guó)繼承基礎(chǔ)繼承基礎(chǔ)GSM窄帶 CDMAGSM試用期試用期日本 2002 年韓國(guó) 2001 年底同步方式同步方式異步同步異步碼片速率碼片速

43、率(Mcps)3.84N*1.22881.28空中接口空中接口WCDMAcdma 2000 ，兼容 IS95TD-SCDMA核心網(wǎng)核心網(wǎng)GSM MAPANSI-41GSM MAPWCDMAcdma2000TD-SCDMA1213G 使用的頻段 ITU identifications18501900195020002050210021502200ReserveIMT 2000GSM 1800DECTMSSIMT 2000MSSIMT 2000IMT 2000MSSIMT 2000IMT 2000IMT 2000MSSIMT 2000MSSA DB EFABCMSSMSSMSSDFEBBCEuropeChinaJapanKorea (w/o PHS)North America1700175018009501000800850900IMT 2000IMT 2000GSMAMPSPDCTACS P C SMSSGSMGSM 1800, PCSMSSPHS122 伴隨著移動(dòng)通信建設(shè)的大規(guī)模展開(kāi)，移動(dòng)通信電源的重要性也日益顯著。無(wú)線基站設(shè)備對(duì)電源要求有其普遍性，也有其特殊性。普遍性表現(xiàn)在要求電源系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、小型、高效；而在系統(tǒng)的容量、智能化、