第五章 移動通信(48張)

1、 通信概論概論第五章第五章 移動通信移動通信通信工程系第六章第六章 移動通信移動通信6.1 移動通信概述6.2 移動通信的基本技術(shù)6.3 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)6.4 第三代移動通信系統(tǒng) 移動通信移動通信“動中通動中通” 通 信 雙 方 或 至 少 其 中 一 方 在 移 動 環(huán) 境 下 進 行通 信 雙 方 或 至 少 其 中 一 方 在 移 動 環(huán) 境 下 進 行 信 息 傳 遞 的 通 信 方 式 ， 包 括 移 動 體 之 間 或 移 動信 息 傳 遞 的 通 信 方 式 ， 包 括 移 動 體 之 間 或 移 動 體與固定體之間的通信。體與固定體之間的通信。1、什么是移動通信、什么是移

2、動通信6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述模擬移動通信系統(tǒng)，接續(xù)工作由人工操作完成，采模擬移動通信系統(tǒng)，接續(xù)工作由人工操作完成，采 用用電子管，體積龐大、笨重且昂貴，使用短波段。電子管，體積龐大、笨重且昂貴，使用短波段。第一階段第一階段交換系統(tǒng)為自動交換，接續(xù)效率高，采用晶體管，體交換系統(tǒng)為自動交換，接續(xù)效率高，采用晶體管，體 積大為減小，使用甚高頻。積大為減小，使用甚高頻。第二階段第二階段 第一代移動通信系統(tǒng)（蜂窩系統(tǒng)）第一代移動通信系統(tǒng)（蜂窩系統(tǒng)） 第三階段第三階段 第二代移動通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用和第三代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用和第三代移動通信系統(tǒng)的具體的設(shè)計、規(guī)劃和實施階段

3、。的具體的設(shè)計、規(guī)劃和實施階段。第四階段第四階段 3、移動通信的發(fā)展歷程、移動通信的發(fā)展歷程6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 1980s1980s，第一代移動通信系統(tǒng)，第一代移動通信系統(tǒng)，19831983年美國的年美國的AMPSAMPS，19801980年北歐的年北歐的NMTNMT，19791979年日本的年日本的NAMTS,1985NAMTS,1985年英國年英國TACSTACS系統(tǒng)系統(tǒng) 1990s1990s，第二代移動通信系統(tǒng)，第二代移動通信系統(tǒng)，19921992年商用的年商用的GSMGSM，19911991年北美的年北美的IS-54IS-54，19931993年日本的年日本的PD

4、C,1993PDC,1993年美國提出的年美國提出的IS-IS-9595（N-N-CDMACDMA） 2000s2000s，第三代移動通信系統(tǒng)，第三代移動通信系統(tǒng)，歐洲、日本歐洲、日本的的WCDMAWCDMA ，北美北美的的CDMA-CDMA-20002000 ，中國中國的的TD-SCDMATD-SCDMA6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發(fā)展歷程、移動通信的發(fā)展歷程 系統(tǒng)間沒有公共接口。系統(tǒng)間沒有公共接口。 無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進相適應(yīng)，數(shù)字承無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進相適應(yīng)，數(shù)字承載業(yè)務(wù)很難開展。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。頻率利用率低

5、，無法適應(yīng)大容量的要求。 安全性差，易于被竊聽，易做安全性差，易于被竊聽，易做“假機假機”。第一代移動通信系統(tǒng)特點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發(fā)展歷程、移動通信的發(fā)展歷程 頻譜利用率，系統(tǒng)容量大。頻譜利用率，系統(tǒng)容量大。 用戶能獲得多種服務(wù)（以話音業(yè)務(wù)為主，并提供低速率用戶能獲得多種服務(wù)（以話音業(yè)務(wù)為主，并提供低速率以電路型為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）。以電路型為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）。 能自動漫游。能自動漫游。 話音質(zhì)量比第一代好。話音質(zhì)量比第一代好。 保密性好。保密性好。 可以與可以與ISDNISDN、PSTNPSTN等網(wǎng)絡(luò)互連。等網(wǎng)絡(luò)互連。第二代移動通信系統(tǒng)優(yōu)點6.1 6.1 移動

6、通信概述移動通信概述3、移動通信的發(fā)展歷程、移動通信的發(fā)展歷程 數(shù)據(jù)功能差，不能支持多媒體業(yè)務(wù)。如使用數(shù)據(jù)功能差，不能支持多媒體業(yè)務(wù)。如使用GSMGSM手機上手機上網(wǎng)，理論上只能達到網(wǎng)，理論上只能達到9.6k9.6k的上網(wǎng)速度。的上網(wǎng)速度。 全球不同的第二代移動通信系統(tǒng)彼此間不能兼容，使用全球不同的第二代移動通信系統(tǒng)彼此間不能兼容，使用的頻率也不一樣，全球漫游比較困難。的頻率也不一樣，全球漫游比較困難。第二代移動通信系統(tǒng)缺點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述3、移動通信的發(fā)展歷程、移動通信的發(fā)展歷程具有全球標準具有全球標準使用全球公共頻帶使用全球公共頻帶具有全球使用的小型終端具有全球使用

7、的小型終端具有全球漫游能力具有全球漫游能力 從媒體（從媒體（MediaMedia）多媒體（多媒體（Multi-mediaMulti-media）微蜂窩結(jié)構(gòu)微蜂窩結(jié)構(gòu)提高改良的頻率使用效率提高改良的頻率使用效率具有高速的分級數(shù)據(jù)速率具有高速的分級數(shù)據(jù)速率在固定位置環(huán)境下能達到在固定位置環(huán)境下能達到2Mbps2Mbps對步行用戶能達到對步行用戶能達到384kbps384kbps對車載用戶能達到對車載用戶能達到144kbps144kbps 第三代移動通信系統(tǒng)特點6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 信道傳輸條件惡劣 移動臺使用無線信道，在電波傳播的過程中，由于多徑衰多徑衰落落、建筑物阻擋造成的陰

8、影效應(yīng)陰影效應(yīng)、移動臺運動引起的多普勒頻多普勒頻移移等，使接收信號極不穩(wěn)定。 信號起伏幅度可達30dB以上。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述4、移動通信的特點、移動通信的特點強干擾情況下工作 移動通信除受到汽車發(fā)動機的火花干擾及工業(yè)干擾以外，主要的干擾有互調(diào)干擾、鄰道干擾及同頻干擾互調(diào)干擾、鄰道干擾及同頻干擾?；フ{(diào)干擾互調(diào)干擾：由于部件的非線性引起；非線性部件的輸出信號中，會包含輸入信號所沒有的新的頻率成分，如果這些新的頻率成分落入其他信號的頻率范圍之內(nèi)，就會對該信道造成干擾，稱為互調(diào)干擾；鄰道干擾鄰道干擾：相鄰或鄰近信道之間，由于信道隔離度不夠造成的干擾； 同頻干擾同頻干擾：相同頻率

9、的無用信號造成的干擾。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述 可供使用的頻率資源有限 移動通信的可用頻率范圍有限，而移動通信的用戶數(shù)卻在猛增，故有效地利用頻率資源是移動通信系統(tǒng)的一個重要研究課題。 建網(wǎng)技術(shù)復(fù)雜 由于移動臺在通信區(qū)域內(nèi)隨時運動，需要隨機選用無線通道，同時需支持位置登記、越區(qū)切換及漫游存取的跟蹤技術(shù)，這使其信令種類比固定網(wǎng)要復(fù)雜得多。此外，在入網(wǎng)和計費方式也有其特殊的要求。所以移動通信系統(tǒng)相當?shù)膹?fù)雜。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述移動通信工作方式移動通信工作方式 單向通信方式單向通信方式 雙向通信方式雙向通信方式 單工通信方式單工通信方式 雙工通信雙工通信 方式方式半

10、雙工通信方式半雙工通信方式 6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式雙工通信方式雙工通信方式通信雙方在通話時收發(fā)信機同時工作，即任意一方在發(fā)話的通信雙方在通話時收發(fā)信機同時工作，即任意一方在發(fā)話的同時，也能收聽到對方的信息，與普通有線電話的使用情況同時，也能收聽到對方的信息，與普通有線電話的使用情況類似；類似；通信雙方通過雙工器來完成雙工通信；通信雙方通過雙工器來完成雙工通信；分為分為頻分雙工（頻分雙工（FDDFDD）和和時分雙工（時分雙工（TDDTDD）。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式信道間隔：信道

11、間隔： 200kHz1710178518051880雙工距離雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離雙工距離 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 :6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述5、移動通信的工作方式、移動通信的工作方式頻分雙工通信方式（頻分雙工通信方式（FDD）收、發(fā)信機所用頻率不同，一般雙工頻差為幾收、發(fā)信機所用頻率不同，一般雙工頻差為幾MHZ 到幾十到幾十MHZ，即從頻率上來區(qū)分收發(fā)信道。，即從頻率上來區(qū)分收發(fā)信道。優(yōu)點：使用方便，收發(fā)信機自身的干擾較小。優(yōu)點：使用方便，收發(fā)信機自身的干擾較小。缺點：需占用兩個頻段才能工作，占用頻譜資源多，缺點

12、：需占用兩個頻段才能工作，占用頻譜資源多， MS在通信中發(fā)射機經(jīng)常處于發(fā)射狀態(tài)，耗電大。在通信中發(fā)射機經(jīng)常處于發(fā)射狀態(tài)，耗電大。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述時分雙工通信方式（時分雙工通信方式（TDD）信號的接收和傳送在同一頻率的信道即載波的不同信號的接收和傳送在同一頻率的信道即載波的不同 時隙，用保證時間來分離接收與傳輸信道。時隙，用保證時間來分離接收與傳輸信道。我國的我國的3G技術(shù)標準技術(shù)標準TD-SCDMA中就采用了此技術(shù)。中就采用了此技術(shù)。與與FDD模式相比具有以下五個方面優(yōu)勢模式相比具有以下五個方面優(yōu)勢： 頻譜靈活性高頻譜靈活性高 頻譜利用率高頻譜利用率高 支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)

13、務(wù)支持不對稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 有利于采用新技術(shù)有利于采用新技術(shù) 成本低成本低6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述F蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)F無線尋呼系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)F無繩電話系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng) 6 6、常見的移動通信系統(tǒng)、常見的移動通信系統(tǒng) F集群移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng) 6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述F蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng) 把整個服務(wù)區(qū)劃把整個服務(wù)區(qū)劃分成若干個較小的區(qū)分成若干個較小的區(qū)域（小區(qū)），各小區(qū)域（小區(qū)），各小區(qū)均用小功率的基站發(fā)均用小功率的基站發(fā)射機覆蓋，許多小區(qū)射機覆蓋，許多小區(qū)像蜂窩一樣覆蓋任意像蜂窩一樣覆蓋任意形狀的服務(wù)地區(qū)。形狀的服務(wù)地區(qū)。6.

14、1 6.1 移動通信概述移動通信概述通信塔通信塔通信塔公用電話網(wǎng)無線電尋呼控制中心及主發(fā)射臺用戶回路市話中心要呼叫某一市話中心要呼叫某一“袖珍玲袖珍玲”用戶，可撥尋呼中心的專用戶，可撥尋呼中心的專用號碼，尋呼中心的話務(wù)員記錄所要尋找的用戶號碼及要用號碼，尋呼中心的話務(wù)員記錄所要尋找的用戶號碼及要代傳的號碼及要代傳的消息，并自動在無線信道上發(fā)出呼代傳的號碼及要代傳的消息，并自動在無線信道上發(fā)出呼叫叫.被呼用戶的袖珍接收機發(fā)出呼叫聲，并在液晶屏上顯示主被呼用戶的袖珍接收機發(fā)出呼叫聲，并在液晶屏上顯示主呼用戶的電話號碼及簡單消息。呼用戶的電話號碼及簡單消息。袖珍玲用戶利用鄰近市話電話機與主呼用戶通話

15、。袖珍玲用戶利用鄰近市話電話機與主呼用戶通話。F無線尋呼系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述普通話機座機市話局用戶線F無繩電話系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng) 普通的電話單機分成座機普通的電話單機分成座機和手機兩部分和手機兩部分 座機與有線電話網(wǎng)連接，座機與有線電話網(wǎng)連接，手機與座機間用無線電連接。手機與座機間用無線電連接。 因手機與座機間不用電線因手機與座機間不用電線相連，故稱為相連，故稱為“無繩無繩”電話。電話。 以有線電話網(wǎng)為依托的通信方式，是有線電話網(wǎng)的無線延伸以有線電話網(wǎng)為依托的通信方式，是有線電話網(wǎng)的無線延伸 普通的電話單機分成座機普通的電話單機分成座機和手機兩部分和手機兩部分

16、 座機與有線電話網(wǎng)連接，座機與有線電話網(wǎng)連接，手機與座機間用無線電連接。手機與座機間用無線電連接。 因手機與座機間不用電線因手機與座機間不用電線相連，故稱為相連，故稱為“無繩無繩”電話。電話。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述F集群移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)用于集團調(diào)度指揮；用于集團調(diào)度指揮；可用信道為系統(tǒng)的全可用信道為系統(tǒng)的全體用戶共用，具有自體用戶共用，具有自動選擇信道功能，是動選擇信道功能，是共享資源、分擔費用、共享資源、分擔費用、共用信道設(shè)備及服務(wù)共用信道設(shè)備及服務(wù)的多用途、高效能的的多用途、高效能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。無線調(diào)度通信系統(tǒng)。6.1 6.1 移動通信概述移動通信概述6

17、.2.2 移動通信的組網(wǎng)技術(shù)移動通信的組網(wǎng)技術(shù) 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法6.2 移動通信的基本技術(shù)移動通信的基本技術(shù) 6.2.1 移動信道特征及抗衰落方法移動信道特征及抗衰落方法 移動信道電波傳播原理 移動信道特征 抗衰落方法蜂窩無線移動通信系統(tǒng)中，電磁波傳播機理多種多樣，但總體上可歸結(jié)為：反射、繞射和散射。 在城區(qū)，發(fā)射機和接收機之間一般無直射路徑，而高層建筑產(chǎn)生強烈的繞射損耗。 另外，由于不同物體的多路徑反射，經(jīng)過不同長度路徑的電磁波相互作用引起多徑損耗。 同時，隨著發(fā)射機和接收機之間距離的不斷增加，引起電磁波強度的衰減。 移動信道電波傳播原理接收信道統(tǒng)

18、計分析曲線移動環(huán)境的場強特性 移動通信環(huán)境下場強變化劇烈 場強變化的平均值隨距離增加而衰減 場強特性曲線的中值呈慢速變化（慢衰落） 場強特性曲線的瞬時值呈快速變化（快衰落） 移動信道電波傳播原理 空間傳播損耗-路徑損耗 陰影效應(yīng)-由地形結(jié)構(gòu)引起，表現(xiàn)為慢衰落 多徑效應(yīng)-由移動體周圍的局部散射體引起的多徑傳播，表現(xiàn)為快衰落 多普勒效應(yīng)-由于移動體的運動速度和方向引起，多徑條件下將引起多普勒頻譜展寬 移動信道特征 分集接收技術(shù)：接收端對它收到的多個衰落特性互相獨立（攜帶同一信息）的信號進行待定的處理，以降低信號的電平起伏。 抗衰落方法空間分集技術(shù)-用2個以上的天線接收同一個信號頻率分集技術(shù)-用2個

19、以上的載波頻率傳輸時間分集技術(shù)-在不同時間接收同一個信號極化分集技術(shù)-接收垂直和水平極化信號 抗衰落方法 6.2.2 移動通信的組網(wǎng)技術(shù)移動通信的組網(wǎng)技術(shù) 區(qū)域覆蓋技術(shù) 多址技術(shù)蜂窩系統(tǒng)-“小區(qū)制”系統(tǒng) 將所要覆蓋的地區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)的半徑可視用戶的分布密度在1-10km左右,在每個小區(qū)設(shè)立一個基站為本小區(qū)范圍內(nèi)的用戶服務(wù)。 - 蜂窩分類 宏蜂窩 (Macro-cell) 2-20km 微蜂窩 (Micro-cell) 0.42 km 微微蜂窩 (Pico-cell) 400m 區(qū)域覆蓋技術(shù)頻率復(fù)用：處在不同位置(不同小區(qū))上的用戶可以同時使用相同頻率的信道可以極大地提高頻譜利用率

20、如果系統(tǒng)設(shè)計得不好，將產(chǎn)生嚴重的同頻干擾C C1 1C C1 1f f1 1P P0 0f f1 1P P0 0R RR RD DD：同頻復(fù)用距離R：小區(qū)半徑 區(qū)域覆蓋技術(shù)區(qū)群？ 通常由若干個鄰接小區(qū)構(gòu)成區(qū)群，再由區(qū)群披此鄰接構(gòu)成整個服務(wù)區(qū)； 為防止同頻干擾，同一區(qū)群中的小區(qū)，不得使用相同的頻率；且鄰接區(qū)群中的同頻小區(qū)中心間距相等； 區(qū)域覆蓋技術(shù) 區(qū)域覆蓋技術(shù)小區(qū)分裂 隨著城市建設(shè)的發(fā)展，為適應(yīng)新的用戶密度變化，可采用“小區(qū)分裂”的方法，即將原有的無線小區(qū)進一步細分，以增大系統(tǒng)的容量和密度。圖 增加新基站的分裂 區(qū)域覆蓋技術(shù) 多址技術(shù)多址技術(shù)多址技術(shù)：在移動通信系統(tǒng)中，有許多用戶都要同時通過同

21、一個基站和其他用戶進行通信，因而，必須對不同用戶和基站發(fā)出的信號賦予不同特征，使基站能從眾多用戶臺的信號中區(qū)分出是哪一個用戶臺發(fā)出來的信號，而各用戶臺又能識別出基站發(fā)出的信號中哪個是發(fā)給自己的信號。多址方式的類型有：即頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)。頻分多址 (FDMA)：按頻道劃分用戶，頻帶獨享，時間共享時分多址 (TDMA)：按時隙劃分用戶，時隙獨享，頻率共享碼分多址 (CDMA)：按碼型劃分用戶，時隙/頻率共享空分多址 (SDMA)：按空間角度劃分用戶，頻率/時隙/碼型共享 多址技術(shù)多址技術(shù)（1 1）頻分多址（）頻分多址（FDMAF

22、DMA）PowerFrequencyTimeFDMA 將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道供不同的用戶使用。 多址技術(shù)多址技術(shù)（1 1）頻分多址（）頻分多址（FDMAFDMA）用戶識別：頻道號（在頻譜域?qū)崿F(xiàn)了用戶的正交分割）；特點：簡單、容易實現(xiàn)，以頻道區(qū)分用戶地址，一個頻道傳輸一路模擬/數(shù)字話路；以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，需嚴格的頻率規(guī)劃，是頻率受限和干擾受限系統(tǒng)；對功控的要求不高，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置；應(yīng)用：模擬/數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)； 多址技術(shù)多址技術(shù)（2 2）時分多址（）時分多址（TDMATDMA）FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA 把時間分成周期性的幀，每

23、一幀再分為若干個時隙供用戶作信道使用。 多址技術(shù)多址技術(shù)（2 2）時分多址（）時分多址（TDMATDMA）用戶識別：時隙（在時間域?qū)崿F(xiàn)了用戶的正交分割）；特點：以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，小區(qū)內(nèi)以時隙區(qū)分用戶；每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，軟件對時隙動態(tài)配置；系統(tǒng)要求嚴格的系統(tǒng)定時同步；是時隙受限和干擾受限系統(tǒng)；應(yīng)用：GSM系統(tǒng)（載頻間隔：200KHz，每頻道8個時隙）； 多址技術(shù)多址技術(shù) 在CDMA通信系統(tǒng)中，不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分，或者說，靠信號的不同波形來區(qū)分。（3 3）碼分多址（）碼分多址（CDMACDMA）FrequencyCDMA

24、PowerTime 多址技術(shù)多址技術(shù)用戶識別：碼型（在碼域?qū)崿F(xiàn)用戶的正交分割）；特點：每個基站只需一個射頻系統(tǒng)；每個碼傳輸一路數(shù)字信號，每個用戶共享時間和頻率；是一個多址干擾受限系統(tǒng)；需要嚴格的功率控制；需要定時同步；軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大；抗衰落、抗多徑能力強；應(yīng)用：IS-95 CDMA系統(tǒng)、cdma2000系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)；（3 3）碼分多址（）碼分多址（CDMACDMA） 多址技術(shù)多址技術(shù)（4 4）空分多址（）空分多址（SDMASDMA） 通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶，即通過控制用戶的空間輻射能量，使用定向波束天線來服務(wù)于不同的用戶。依靠智能天線實現(xiàn)。 多址技術(shù)多址技術(shù)第六章第

25、六章 移動通信移動通信6.1 移動通信概述6.2 移動通信的基本技術(shù)6.3 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)6.4 第三代移動通信系統(tǒng)6.3.2 CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng) 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)6.3 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) GSM原意為“Group Special Mobile”移動特別小組，1991年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，工作頻率為900MHz。 同時MoU組織為該系統(tǒng)設(shè)計和注冊了市場商標，將GSM更名為Global System for Mobile Communication，俗稱“全球通”。 同年，移動特別小組還完成了制定1800MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)

26、務(wù)的規(guī)范，名為DCS1800系統(tǒng)。 GSM900和DCS1800就是我們平常講的“雙頻網(wǎng)絡(luò)”，兩系統(tǒng)功能相同，主要是工作頻率不同。 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（1） MSC（移動交換中心） PSTNGMSCVMSCBSS 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（2） HLR（歸屬位置寄存器）歸屬位置寄存器） 中央數(shù)據(jù)庫，存儲其所轄區(qū)的所有移動用戶的有關(guān)數(shù)

27、據(jù)。用戶數(shù)據(jù)包括 靜態(tài)數(shù)據(jù)： 動態(tài)數(shù)據(jù)： 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（3） VLR（訪問位置寄存器） 動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫，存儲進入其控制區(qū)域內(nèi)來訪移動用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)； 這些數(shù)據(jù)是從該移動用戶的HLR中獲取并進行暫存的，一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域， 則臨時存儲的該移動用戶的數(shù)據(jù)就會被消除； 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（4）鑒權(quán)中心（AUC）對移動用戶鑒權(quán)，防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)；對無線鏈路上的話音、 數(shù)據(jù)和信令信息進行保密等，保證無線通信安全；AUC中存儲著鑒權(quán)信息和加密密鑰。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 G

28、SM系統(tǒng)系統(tǒng)（5） 移動設(shè)備識別寄存器（EIR）存儲移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼（IMEI），對移動設(shè)備進行識別、監(jiān)視、閉鎖等功能；有三種表格清單白色清單：移動設(shè)備準許使用；灰色清單：可使用，但處于監(jiān)測狀態(tài)下；黑色清單：失竊而不準使用； 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)操作支持子系統(tǒng)（OSS）操作支持子系統(tǒng)（OSS）需完成許多任務(wù)，包括移動用戶管理、移動設(shè)備管理以及網(wǎng)路操作和維護。包括網(wǎng)路管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用戶識別卡管理的個人化中心（PCS）、用于集中計費管理的數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)（DPPS）等功能實體。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

29、 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（1）移動臺國際ISDN號碼（MSISDN） MSISDN = CC + NDC + SN CC：國家代號，中國為86；NDC：國內(nèi)地區(qū)碼，中國移動為139、；SN：移動用戶號碼（包含HLR識別碼）； GSMGSM系統(tǒng)的編號計劃系統(tǒng)的編號計劃 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) GSMGSM系統(tǒng)的編號計劃系統(tǒng)的編號計劃（2）國際移動用戶識別碼（IMSI） IMSI = MCC + MNC + MSIN MCC：移動用戶所屬國家代號，中國為460；MNC：移動網(wǎng)號碼，中國移動為00；MSIN：移動用戶識別碼，由10位數(shù)字組成； 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（3）移動臺漫游號碼（

30、MSRN） 這是針對移動用戶的移動特性而設(shè)置的號碼，其組成如下：OXYZ為被訪地的長途區(qū)號；PQR為被訪地未使用的一個端局號；ABCD為臨時分配給移動用戶的漫游號碼。 當一個HLR管轄多個MSC時，它們可公用一個端局號。 GSMGSM系統(tǒng)的編號計劃系統(tǒng)的編號計劃 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（4）移動用戶臨時識別碼（TMSI） 使用TMSI代替IMSI，保證IMSI碼的安全； 不超過4個字節(jié)，格式由各運營商決定； GSMGSM系統(tǒng)的編號計劃系統(tǒng)的編號計劃 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（5）國際移動設(shè)備識別碼（IMEI） IMEI是唯一用來識別移動臺設(shè)備的號碼，稱作系列號或串號，它可防止非法移動臺設(shè)

31、備使用移動臺業(yè)務(wù)。 GSMGSM系統(tǒng)的編號計劃系統(tǒng)的編號計劃 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（6）位置區(qū)識別碼（LAI） LAI=MCC+ MNC+ LAC MCC：移動用戶所屬國家代號，中國460；MNC：移動網(wǎng)號碼，中國移動00；LAC：位置區(qū)碼，2字節(jié)16進制編碼； GSMGSM系統(tǒng)的編號計劃系統(tǒng)的編號計劃 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) GSMGSM系統(tǒng)的主要參數(shù)系統(tǒng)的主要參數(shù)發(fā)射頻帶(MHZ)基站935960移動臺890915雙工間隔45MHZ載頻帶寬200KHZ射頻雙工信道總數(shù)124 小區(qū)半徑（KM）最小0.5最大35多址接入方式 TDMA/FDMA傳輸速率（kbps） 270.833全速

32、率話音編譯碼比特率（kbps）13國際漫游能力有每載頻信道數(shù)全速率8半速率16 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 時間0 1 2 3 4 5 6 7fnfn+1fn+2fn+3fn+4幀4.6 ms時隙577s200 kHZ= 物理信值頻率 多址技術(shù)：FDMA/TDMA 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 工作頻段 信道間隔：信道間隔： 200kHz1710178518051880雙工距離雙工距離 : 95 MHz890915935960雙工距離雙工距離 : 45 MHzGSM 900 :GSM 1800 : 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 信道分類物理信道：一個載頻上的TDMA幀的一個時隙；邏輯信道：根據(jù)在某

33、個物理信道上傳輸信息類型不同，定義了若干邏輯信道；邏輯信道分類如下： 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)頻率較正信道 FCCH同步信道SCH廣播控制信道 BCCH廣播信道BCH尋呼信道PCH準許接入信道AGCH隨機接入信道RACH公用控制信道 CCCH獨立專用控制信道 SDCCH慢速輔助控制信道 SACCH快速輔助控制信道 FACCH專用控制信道 DCCH業(yè)務(wù)信道TCH控制信道CH信道分類（下行）（下行）（下行）（下行）（下行）（上行）（上/下行）（上/下行）（上/下行） 信道分類 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（1）業(yè)務(wù)信道（TCH） 用于傳送編碼后的語音或用戶數(shù)據(jù)，分上行信道和下行信道。（2）控制信道

34、（CCH） 控制信道用于傳送控制呼叫進程的信令或同步數(shù)據(jù)。 信道分類 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 控制信道（CCH） 廣播信道（BCH） “一點對多點”單向控制信道，用于BS向MS廣播公用信息； 頻率校正信道（FCCH） 同步信道（SCH） 廣播控制信道 （BCCH） 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 控制信道（CCH）共用控制信道（CCCH） “一點對多點”雙向控制信道，用于呼叫接續(xù)階段傳輸鏈路連接所需的控制信令； 尋呼信道（PCH） 隨機接入信道（RACH） 準許接入信道（AGCH） 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 控制信道（CCH）專用控制信道（DCCH） “點對點”雙向控制信道，傳輸在呼叫接續(xù)階

35、段和通信進行當中所需的控制信息； 獨立專用控制信道（SDCCH） 慢速輔助控制信道（SACCH） 快速輔助控制信道（FACCH） 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) GSMGSM系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)的工作過程 呼叫接續(xù)呼叫接續(xù) 越區(qū)切換越區(qū)切換 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 位置更新位置更新 定義：移動通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進行登記、刪除和更新的過程； 在GSM系統(tǒng)中，位置信息存儲在HLR和VLR中； （1）位置區(qū) GSM蜂窩系統(tǒng)把整個網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)劃分為許多位置區(qū)，并以不同的LAI碼進行標識，此標識在BCCH信道中傳送。 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)BTSBTSBT

36、SBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSCBSCBSCV LRM SCV LRM SCH LRLA1LA2LA3LA4 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（2）位置登記的三個步驟： 在管理新LA的VLR中登記MT； 修改HLR中記錄服務(wù)該MT的新VLR的ID號； 在舊VLR和MSC中注銷該MT。 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) GSMGSM系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)的工作過程 呼叫接續(xù)呼叫接續(xù) 越區(qū)切換越區(qū)切換 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 越區(qū)切換越區(qū)切換（1）定義 將當前正在進行的移動臺與BS之間的通信鏈路從當前BS轉(zhuǎn)移到另一個BS的過程； 該過程也稱為自

37、動鏈路轉(zhuǎn)移ALT（automatic link transfer）。 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（2）越區(qū)切換方式 硬切換：在新連接建立以前，先中斷舊的連接。（eg，TACS、GSM系統(tǒng)） 越區(qū)切換越區(qū)切換 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（2）越區(qū)切換方式 軟切換：在與新BS建立可靠連接之后再中斷舊鏈路。 （eg，IS-95系統(tǒng)） 越區(qū)切換越區(qū)切換要求：軟切換只能在同一頻率的信道間進行。 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 同一個BSC，不同小區(qū) 同一個MSC/VLR，不同BSC 不同MSC/VLR的區(qū)間切換（3）GSM系統(tǒng)中的越區(qū)種類 越區(qū)切換越區(qū)切換 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)BSCMSCVLR新鏈路

38、原鏈路同一BSC的越區(qū)切換BSCMSCVLR新鏈路原鏈路BSC2同一個MSC/VLR，不同BSC間的越區(qū)切換BSCMSC1VLR新鏈路BSC2MSC2VLR原鏈路 不同MSC的越區(qū)切換 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) GSMGSM系統(tǒng)的工作過程系統(tǒng)的工作過程 呼叫接續(xù)呼叫接續(xù) 越區(qū)切換越區(qū)切換 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) 呼叫接續(xù)呼叫接續(xù)（1）移動用戶主呼 移動用戶向固定用戶發(fā)起呼叫。（2）移動用戶被呼 固定用戶向移動用戶發(fā)起呼叫。 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（1）移動用戶主呼 若MS處于激活且空閑狀態(tài)，要建立一個呼叫，只需撥被叫用戶號碼，再按“發(fā)送”鍵，MS便開始啟動呼叫程序：

39、MS進入“初始化”過程；網(wǎng)絡(luò)對MS進行“鑒權(quán)”、“加密”處理；建立至被叫用戶的呼叫； 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng)（2）移動用戶被呼首先，完成對MS的位置定位；其次，對MS進行“尋呼”；再次，MS收到尋呼后，進入“初始化”過程；最后，完成“呼叫接續(xù)”； 6.3.1 GSM系統(tǒng)系統(tǒng) CDMACDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)概述蜂窩移動通信系統(tǒng)概述CDMACDMA蜂窩通信系統(tǒng)的無線傳輸蜂窩通信系統(tǒng)的無線傳輸 6.3.2 CDMACDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)幾種流行的多址技術(shù)：幾種流行的多址技術(shù)： FDMA 頻分多址頻分多址 每個用戶使用不同的頻率每個用戶使用不同的頻率 一個信道對應(yīng)一個頻率一個信

40、道對應(yīng)一個頻率TDMA 時分多址時分多址 每個用戶使用不同的時隙每個用戶使用不同的時隙 一個信道就是特定頻率的特定時隙一個信道就是特定頻率的特定時隙CDMA 碼分多址碼分多址 一個信道對應(yīng)一種獨特的碼序列。一個信道對應(yīng)一種獨特的碼序列。 每個用戶使用相同的頻率，但采用不同每個用戶使用相同的頻率，但采用不同的碼序列。的碼序列。FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA信道：信道： 通過傳輸媒介為一個用戶傳送信息通過傳輸媒介為一個用戶傳送信息的專用通路。的專用通路。CDMACDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)概述蜂窩移動

41、通信系統(tǒng)概述多址干擾 CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)中，所有用戶在通信過程中都使用同一載波，占用相同的帶寬，即共享同一無線頻道，所以其中任一用戶的通信均會對其他用戶造成干擾，即“多址干擾”；且同時通話的用戶數(shù)越多，相互間的干擾越大。CDMACDMA蜂窩通信系統(tǒng)特點蜂窩通信系統(tǒng)特點遠近效應(yīng) 由于系統(tǒng)中的許多電臺共用一個頻率發(fā)送或接收信號，因而近地強信號壓制遠地弱信號的現(xiàn)象；CDMACDMA蜂窩通信系統(tǒng)特點蜂窩通信系統(tǒng)特點K信道K+1信道功率控制 為了獲得高質(zhì)量和高的容量，所有的信號不管離基站遠近，到達基站的信號功率都應(yīng)該相同，且剛達到BS所需的信噪比；反之一樣。CDMACDMA蜂窩通信系統(tǒng)特點蜂窩通信系統(tǒng)特點 在CDMA系統(tǒng)中，除要傳輸業(yè)務(wù)信息外，還要傳輸各種控制信息，即CDMA系統(tǒng)配置了各種邏輯信道，它們均是由不同的碼序列區(qū)分。CDMACDMA蜂窩通信系統(tǒng)的無線傳輸蜂窩通信系統(tǒng)的無線傳輸1、正向邏輯信道導頻信道（Pilot channel） 傳輸由BS連續(xù)發(fā)送的不包含信息數(shù)據(jù)的導頻信息；同步信道（ Sync channel ） 主要用于傳輸同步信息，MS利用它進行同步捕獲；尋呼信道（ Paging