個人通信第七章1課件

1、第七章 典型系統(tǒng)7.1 第三代移動通信7.1.1第三代移動通信系統(tǒng)簡介1、第三代移動通信的基本特征 全球無縫漫游的系統(tǒng)。 具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力。 抗干擾能力強、保密性好。高頻譜效率 高服務(wù)質(zhì)量 9/8/202222、第三代移動通信的基本原理 CDMA收發(fā)系統(tǒng)如圖所示。圖中d1dN分別為用戶的信息數(shù)據(jù)，各用戶對應(yīng)的地址碼分別為W1 WN。9/8/20223 碼分多址(CDMA)系統(tǒng)為每個用戶分配了各自特定的地址碼，利用同一個載頻，同一頻帶傳輸信息。CDMA系統(tǒng)的地址碼相互具有準(zhǔn)正交性，以區(qū)別地址，而在頻率、時間和空間上都可能重疊。系統(tǒng)的接收端必須有本地地址碼，用來對接收的信號進(jìn)行相關(guān)檢測。其

2、他使用不同碼型的用戶信號因為和接收機本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。9/8/202249/8/20225擴(kuò)頻技術(shù)抗干擾原理9/8/20226擴(kuò)頻通信：用來傳輸信息的信號帶寬BW遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于信息本身帶寬BS的一種通信。擴(kuò)頻增益：GP= BW/BS理論依據(jù)：C=Blog2(1+S/N)擴(kuò)頻方式：DS（直接序列擴(kuò)頻） FH（跳頻擴(kuò)頻）解擴(kuò)： 利用接收信號和一個與發(fā)端同步的 擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)處理完成。多址干擾：多用戶干擾9/8/20227什么是硬切換？ 移動臺在不同頻道間的切換，是先斷后連上，若時長超過200ms將引起掉話。切換類型 同一MSC的不同CDMA頻道間的切換 不同MSC的不同CDMA頻道間的切

3、換 CDMA到模擬系統(tǒng)的切換9/8/202210分集技術(shù) 分集技術(shù)是指系統(tǒng)能同時接收兩個或多個輸入信號，這些輸入信號的衰落互不相關(guān)。 CDMA系統(tǒng)綜合地利用頻率分集、空間分集和時間分集來抵抗衰落對信號的影響，獲得高質(zhì)量的通信性能。 頻率分集： 信號使用不同的頻率經(jīng)歷不同的路徑和獨立的衰落，利用兩個間隔較大的頻率同時發(fā)射，在接收端分別接收并進(jìn)行合并，這樣產(chǎn)生了頻率分集。 9/8/202211 空間分集：空間位置分集和空間角度分集。在空間角度分集中，智能天線技術(shù)是一種提高移動通信容量、抗多址干擾的一種新技術(shù)，又被稱為空分 多址SDMA，利用數(shù)字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準(zhǔn)用戶信

4、號到達(dá)方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。空間位置分集包括多天線發(fā)射分集和多天線接收分集，采用多個天線接收是一種經(jīng)典有效的抗慢衰落的技術(shù)，而多天線發(fā)射分集是近年來提出的一種提高數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜效率以及抗衰落的一種新技術(shù)。 9/8/202212空時分組碼原理STBC定義為：把輸入符號的分組映射到空域和時域，產(chǎn)生正交序列，通過不同的發(fā)送天線發(fā)送。接收機由信道估計、合并（空域和時域）和最大似然判決。9/8/202216語音編碼卷積編碼： 卷積編碼率為1/2，約束長度為9。簡單的說就是輸入一個數(shù)據(jù)比特，輸出二個碼符號，且在輸入數(shù)據(jù)比特流中相連

5、的9 個比特是相關(guān)的。多用戶檢測 多用戶檢測是一種從接收機端設(shè)計入手的干擾抑制方法，它要解決的基本問題是：如何從相互干擾的數(shù)字信息串中可靠地解調(diào)出某個特定用戶的信號。通常用估計算法得到各個信號之間的互相關(guān)系數(shù)、用戶功率等信息，充分利用這些信息估計出其它用戶帶來的多址干擾，從而消除這種干擾，實現(xiàn)多用戶檢測。 9/8/202217多用戶檢測器的主要優(yōu)點優(yōu)點 消除或減弱多址干擾、多徑干擾、遠(yuǎn)近效應(yīng) 簡化功率控制，降低功率控制精度 彌補正交擴(kuò)頻碼互相關(guān)性不理想所帶來的消極影響 改善系統(tǒng)性能、提高系統(tǒng)容量、增大小區(qū)覆蓋范圍 更高效的上行頻譜利用率 更高效的使用功率 9/8/2022189/8/20221

6、9CDMA 2000-1X的主要技術(shù)特點nCMDA 2000-1X信號帶寬為1.25MHz，碼片速率1.2288Mchips；采用單載波直接序列擴(kuò)頻CDMA多址接入方式；幀長20ms；調(diào)制方式為：QPSK（下行）、BPSK（上行）；CDMA 2000-1X容量是IS -95A系統(tǒng)的兩倍，可支持144kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸；兼容IS95A/B。9/8/202223nCDMA 2000-1X引入了分組交換方式。nCDMA 2000-1X采用開環(huán)、閉環(huán)功率控制，速率為800次/秒。nCDMA 2000-1X上下行同時采用導(dǎo)頻輔助相干解調(diào)。n網(wǎng)絡(luò)采用全球定位系統(tǒng)GPS同步，給組網(wǎng)帶來一定的復(fù)雜性。nC

7、DMA 2000-1X的信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。n支持軟切換、頻間切換與IS -95B間切換。9/8/2022242WCDMA 主要技術(shù)特點： n基站同步方式：支持異步和同步的基站運行方式n信號帶寬：5MHz；碼片速率：3.84Mcps n發(fā)射分集方式：TSTD（時間切換發(fā)射分集）、STTD（時空編碼發(fā)射分集）、FBTD（反饋發(fā)射分集）n信道編碼：卷積碼和Turbo碼，支持2M速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)n調(diào)制方式：上行：BPSK；下行：QPSK n功率控制：上下行閉環(huán)功率控制，外環(huán)功率控制 9/8/202225n解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào) n語音編碼：AMR，與GSM兼容n核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/G

8、PRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性 n支持軟切換和更軟切換 扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換。 n MAP技術(shù)和GPRS隧道技術(shù)是WCDMA體制的移動性管理機制的核心，保持與GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性 9/8/202226WCDMA的技術(shù)優(yōu)勢主要有以下幾點：(1) 業(yè)務(wù)靈活。(2) 頻譜效率高。采用單小區(qū)復(fù)用，因此不需要頻率規(guī)劃。利用分層小區(qū)結(jié)構(gòu)、自適應(yīng)天線陣列和相干解調(diào)（雙向）等技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)容量可以得到大幅提高。 (3) 容量和覆蓋范圍大。WCDMA射頻收發(fā)信機能夠處理的話音用戶是典型窄帶收發(fā)信機的8倍。每個射頻載波可處理80個同時話音呼叫或者50個同時的Internet

9、數(shù)據(jù)用戶。WCDMA的容量差不多是窄帶CDMA的兩倍。 (4) 每個連接可提供多種業(yè)務(wù)。分組和電路交換業(yè)務(wù)可在不同的帶寬內(nèi)自由地混合，并可同時向同一用戶提供。每個WCDMA終端能夠同時接入6個不同業(yè)務(wù)。9/8/202227(5) 無縫的GSM/UMTS接入。雙模終端將在GSM網(wǎng)絡(luò)和UMTS/IMT-2000網(wǎng)絡(luò)之間提供無縫的切換和漫游，在兩個接入系統(tǒng)之間有盡可能大的業(yè)務(wù)映像。(6) 終端的經(jīng)濟(jì)性和簡單性。WCDMA手機所要求的信號處理大約是復(fù)合TD/CDMA技術(shù)的1/10。更簡單、更經(jīng)濟(jì)的終端易于進(jìn)行大量生產(chǎn)，從而也就帶來了更高的規(guī)模經(jīng)濟(jì)、更多的競爭，網(wǎng)絡(luò)運營公司和用戶也將獲得更大的選擇余地。

10、9/8/202228WCDMA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展：Release 99(R99)版本：1999年12月起，每三個月更新一次，2000年6月版本基本穩(wěn)定，可供開發(fā)。無線接入網(wǎng)絡(luò)的主要接口Iu、Iub、Iur接口均采用ATM和IP方式，網(wǎng)絡(luò)是基于ATM的網(wǎng)絡(luò)；核心網(wǎng)基于演進(jìn)的GSM MSC和GPRS GSN；電路與分組交換節(jié)點邏輯上分開。 Release 2000(R00)版本：主要是引入“全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)”，目前初步提出了基于IP的核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)，真正的“全I(xiàn)P”標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計在2002完成，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上將實現(xiàn)傳輸、控制和業(yè)務(wù)分離，同時IP化也將從核心網(wǎng)(CN)逐步延伸到無線接入網(wǎng)(RAN)和終端(UE)。 9/

11、8/202229Release 99初期網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（與GSM共存）9/8/2022303TD SCDMA（時分同步碼分多址接入 ）2000年5月，ITU正式批準(zhǔn)中國提交的TD -SCDMA為國際第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)（IMT-2000）之一。（1）TD -SCDMA的技術(shù)特點 信號帶寬：系統(tǒng)采用1.28Mchip / s的低碼片速率,擴(kuò)頻因子有1、2、4、8、16五種選擇。 與CDMA 2000和WCDMA采用頻分雙工（FDD）模式不同，TD -SCDMA采用時分雙工（TDD）模式，這使它具有獨特的優(yōu)勢。9/8/202231 TD-SCDMA采用同步CDMA（Synchronous CDMA）技術(shù)，

12、降低上行用戶間的干擾和保護(hù)時隙的寬度；TDD的上行鏈路和下行鏈路是根據(jù)時間而不是頻率來區(qū)分的，因此它需要同步化的基站來管理哪一個鏈路進(jìn)行發(fā)射以及何時進(jìn)行發(fā)射的問題，否則的話將導(dǎo)致嚴(yán)重的干擾。 TD -SCDMA中，對多個低比特率信號并行傳輸?shù)那闆r，如多個語音信號同時傳輸，采用CDMA傳輸方式。 TD-SCDMA采用接力切換技術(shù)（baton handover）。接力切換不同于傳統(tǒng)的硬切換和軟切換，其出發(fā)點是利用移動臺的位置信息，結(jié)合切換算法和上行同步技術(shù)，準(zhǔn)確地將需要切換的移動臺切換到新的小區(qū)。9/8/202234 多用戶聯(lián)合檢測技術(shù)（multi-user joint detection）。在T

13、D -SCDMA系統(tǒng)中，每個時隙最多由16 個不同的資源用戶（RU）組成。 基站采用同步（主從同步，需全球定位系統(tǒng)GPS ）方式。 智能天線（smart antenna）技術(shù)。 采用軟件無線電（Software Radio）技術(shù)。 采用AMR語音編碼，支持可變速率，與GSM兼容。9/8/202235制式對比WCDMAcdma2000雙工方式FDDFDD多址方式DS-CDMAMCCDMA所需帶寬5MHzN1.25MHz,N=1,3(可擴(kuò)展6,9,12）碼片速率3.84McpsN1.2288Mcps,N=1, 3 (可擴(kuò)展6,9,12)幀（frame）長度10ms5，10，20，40，80ms導(dǎo)頻

14、結(jié)構(gòu)前向:公用或?qū)Ｓ脤?dǎo)頻反向:專用導(dǎo)頻前向:公用專用輔助導(dǎo)頻反向:專用導(dǎo)頻調(diào)制方式QPSK(前向)/BPSK(反向)QPSK(前向) /BPSK(反向)基帶濾波平方根升余弦，滾降系數(shù)0.22同IS-95功率控制快速閉環(huán),開環(huán),外環(huán),速率:1500Hz功率調(diào)整步長:0.25-4dB開環(huán) 閉環(huán)(800Hz或50Hz)功率調(diào)整步長:1.0,0.5,0.25dB基站間精確同步不需要(同步可選)需要是否跳頻否否語音編碼自適應(yīng)多速率可變速率9/8/2022361信道編碼和交織2智能天線 天線有兩大特性:一是阻抗特性，研究阻抗特性的目的是使饋線與天線阻抗匹配，提高傳輸效率;二是天線的方向特性，研究方向性的目

15、的是使天線發(fā)射的電磁波指向所希望的方向，提高天線的效率，減少對其他用戶的干擾。 智能天線分為兩大類：多波束智能天線與自適應(yīng)陣智能天線，簡稱多波束天線和自適應(yīng)陣天線。 3G涉及的若干技術(shù)9/8/2022373軟件無線電（Software Radio） 為3G基站與終端提供了一個開放的、模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 智能天線結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)、用戶信號到來方向的檢測、射頻通道加權(quán)參數(shù)的計算、天線方向圖的賦形。 各種信號處理軟件的實現(xiàn)，包括各類無線信令處理軟件，信號流變換軟件，同步檢測、建立和保持軟件，調(diào)制解調(diào)算法軟件，載波恢復(fù)、頻率校準(zhǔn)和跟蹤軟件，功率控制軟件，信源編碼算法軟件以及信道糾錯算法編碼軟件等。9/8/2

16、022384多用戶檢測技術(shù)CDMA傳輸?shù)钠毡閱栴}在于：大量碼分的用戶信號分別在每個載波和每個收發(fā)信機上同時傳送。5動態(tài)信道分配CDMA系統(tǒng)受到兩種系統(tǒng)自身干擾：小區(qū)內(nèi)干擾，也稱為多用戶接入干擾（MAI），它是由小區(qū)內(nèi)的多用戶接入產(chǎn)生的；小區(qū)間相互干擾。6高速下行分組接入技術(shù)3G業(yè)務(wù)上下行的不對稱性，使FDD系統(tǒng)需要一種有效的支持不對稱業(yè)務(wù)的技術(shù)。9/8/2022397.3 PHS系統(tǒng)“無線市話” 的定位用戶群基于固定電話用戶和移動電話用戶之間。不僅是固定網(wǎng)的延伸和補充，同時也是數(shù)字蜂窩網(wǎng)的補充。無線市話和移動電話是滿足不同需求的不同的通信工具。從中國固定電話和GSM移動電話的發(fā)展容量和速度上可

17、以預(yù)測到“無線市話”的巨大的市場潛力。 9/8/202240PHS系統(tǒng)特點固定電話網(wǎng)絡(luò)的延伸和補充容量大提供固定網(wǎng)所有的業(yè)務(wù)和功能低成本提供不同區(qū)域之間的漫游網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投資少手機價格低very good ！和固定電話相同的話音質(zhì)量有效利用現(xiàn)有交換機富裕容量固定無線接入技術(shù)和移動交換技術(shù)相結(jié)合9/8/202241PHS系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)點開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以V5.2接口接入PSTN或ISDN網(wǎng)優(yōu)越的無線性能擴(kuò)容方便網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、頻率利用率高覆蓋半徑大、效果好抗多徑衰落能力強用戶終端具移動性這正是我想要的ZX-PCS與固定網(wǎng)同步發(fā)展，提供相應(yīng)新功能9/8/202242PHS系統(tǒng)功能優(yōu)越性新的業(yè)務(wù)增長點解決固定

18、電話的老大難問題一號兩機，方便用戶提供多項增值業(yè)務(wù)熱裝冷用裝機難放號難這正是我想要的ZX-PCS符合通信市場競爭的需要9/8/202243系統(tǒng)特點可以與現(xiàn)有任何本地交換機對接既可提供固定接入服務(wù)，也可提供移動接入服務(wù)支持高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供與有線電話相同等級的話音質(zhì)量系統(tǒng)擴(kuò)容能力強系統(tǒng)安裝簡單手機計費費率同有線電話系統(tǒng)支持高話務(wù)量9/8/202244系統(tǒng)容量單基站：3個話路，可帶10 20個用戶(當(dāng)呼損為2%時)：基站控制器容量基站容量一個基站控制單元最大可管理20個基站系統(tǒng)容量一個單模塊ANU最大可帶320個基站(無集線比）9/8/202245系統(tǒng)使用頻段PHS無線系統(tǒng)使用19001915M H

19、z頻段18801900192019601980FDDTDDFDD19151998年10月國家無委下達(dá)通知：9/8/202246(1) 載頻數(shù)：77個，70至77號載頻做控制信道使用,1-69號載頻用于業(yè)務(wù)信道(2) 載頻間隔：300KHz(3) 復(fù)用方式：TDMA/TDD (4) 復(fù)用信道數(shù)/載頻：4個(5) 調(diào)制方式：/4QPSK(6) 傳輸速率：384Kbps，時幀幀長為5ms，劃分為8個時隙，時隙長為5ms/8=0.625ms，每個時隙240比特，基站空中接口速率為240bit/0.625ms=384kb/s (7) 語音編碼：ADPCM 32Kbps (8) 發(fā)射功率：PAS移動臺10

20、mW 基站10-200mW (9) PHS的CSID是11位，PSID是7位。PHS系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 9/8/202247小靈通的技術(shù)特點費用低廉，實行單向收費，撥打市話每三分鐘為一次，支付與固定電話相同的費用，享受移動電話通信的服務(wù)。 在小靈通電話上可以使用來電顯示、轉(zhuǎn)移呼叫以及因特網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)，其使用方法與在固定電話上沒有區(qū)別，計費方法與固定電話相同。綠色通信系統(tǒng)，發(fā)射功率低，輻射極小 小靈通采用32KADPCM語音編碼，語音質(zhì)量能與固定電話相媲美，我市引進(jìn)的小靈通 個人手持電話機是采用中興公司的技術(shù)，質(zhì)量好，功能全。9/8/202248小靈通的業(yè)務(wù)特色基本業(yè)務(wù)主要包括固定電話呼叫移動手機話音

21、業(yè)務(wù)；移動手機呼叫固定電話話音業(yè)務(wù)；移動手機呼叫移動手機話音業(yè)務(wù)；移動手機撥打長途話音業(yè)務(wù)，包括國際長途話音業(yè)務(wù)；緊急呼叫業(yè)務(wù)。9/8/202249小靈通的業(yè)務(wù)補充業(yè)務(wù) 主叫號碼顯示限制；缺席用戶服務(wù)；不可及呼叫前轉(zhuǎn)；遇忙呼叫前轉(zhuǎn)；無條件呼叫前轉(zhuǎn)；無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)；呼出限制；9/8/202250小靈通的業(yè)務(wù)增值新業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(28kbit/s、56kbit/s)；短消息業(yè)務(wù)；漫游計費；預(yù)付費業(yè)務(wù)；無線CENTREX；一號雙機；區(qū)域限制業(yè)務(wù)；一號通業(yè)務(wù)；9/8/202251基站類型介紹9/8/202252基站類型介紹9/8/2022539/8/2022549/8/2022557.4 后3G（4G）及正交頻分復(fù)用（OFDM） 第四代移動通信系統(tǒng)計劃以O(shè)FDM(正交頻分復(fù)用)為核心技術(shù)提供增值服務(wù)，它在寬帶領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的潛力。較之第三代移動通信系統(tǒng)，采用多種新技術(shù)的OFDM具有更高的頻譜利用率和良好的抗多徑干擾能力，它不僅僅可以增加系統(tǒng)容量，更重要的是，它能更好地滿足多媒體通信要求，將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等大量信息的多媒體業(yè)務(wù)通過寬頻信道高品質(zhì)地傳送出去。9/8/