《數(shù)字通信》課件第10章

10.1移動通信的基本概念10.2CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)

1.GSM數(shù)字移動通信的組成

數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)、無線基站子系統(tǒng)(BSS)和移動臺(MS)三大部分組成，如圖10.1所示。10.1移動通信的基本概念圖10.1GSM數(shù)字移動通信的組成圖10.1中GSM系統(tǒng)連接的幾個數(shù)據(jù)網(wǎng)簡介如下：

(1)PLMN：公眾陸地移動通信網(wǎng)(PublicLandMobilecommunicationNetwork)。由政府或它所批準(zhǔn)的經(jīng)營者，以為公眾提供陸地移動通信業(yè)務(wù)為目的而建立和經(jīng)營的網(wǎng)路。

(2)PSTN：公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PublicSwitchedTelephoneNetwork)。

(3)ISDN：

綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IntegratedServicesDigitalNetwork)。它是一個數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)，是一種典型的電路交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

(4)PSPDN：

分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PacketSwitchedPublicDataNetwork)。

2.GSM的頻率配置

1)工作頻段分配

900MHzTDMA數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)采用900MHz作為其工作頻段。

2)頻道間隔

相鄰頻道間隔為200kHz，每個頻道采用時分多址接入方式，共分為8個時隙，即8個頻道(全速率)，那么每個信道占用帶寬為(200kHz/8)=25kHz。

3)雙工收發(fā)間隔

雙工收發(fā)間隔為45MHz。

4)頻道配置

在900MHz頻段的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)中，采用了等間隔頻道配置方式。

3.GSM系統(tǒng)主要性能簡介

GSM系統(tǒng)主要性能如下：

(1)發(fā)射頻率：上行890~915MHz,下行935~960MHz。

(2)多址方式：TDMA。

(3)雙工方式：FDD。

(4)雙工間隔：45MHz。

(5)載波頻道間隔：200kHz，共124載頻。

(6)語音編碼：規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼(RPELPC)，語音編碼速率為13kb/s。

(7)信道編碼：采用循環(huán)冗余碼、1/2卷積碼及交織編碼

(8)跳頻速率：217跳/秒。

(9)調(diào)制方式：高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)，調(diào)制速率為270.833kb/s。

(10)時隙和TDMA幀：物理信道/時隙，時隙周期577μs，8時隙/幀。

(11)小區(qū)結(jié)構(gòu)：在農(nóng)村地區(qū)可采用宏小區(qū)，小區(qū)半徑可達(dá)35km；城市地區(qū)小區(qū)半徑一般為10~20km；市中心等業(yè)務(wù)密集地區(qū)可采用微小區(qū)，半徑為0.5km。

4.數(shù)字移動通信中的主要技術(shù)

在此主要對數(shù)字移動通信中的多址聯(lián)接技術(shù)、編碼技術(shù)以及調(diào)制與解調(diào)技術(shù)等進(jìn)行討論。

1)多址聯(lián)接技術(shù)

多址聯(lián)接方式有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)等。

2)語音與信道的編碼技術(shù)

數(shù)字移動通信系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘枮閿?shù)字信號，因而發(fā)送端必須首先將模擬語音信號轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，即進(jìn)行語音編碼。而在接收端再將此數(shù)字信號還原成模擬信號。

3)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

數(shù)字移動通信對數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的要求是：采用盡量窄的功率譜信號；頻譜效率高；傳輸質(zhì)量高；采用差分檢測方案。

5.抗干擾技術(shù)

在數(shù)字移動通信系統(tǒng)中，其傳輸通道由于包括有線和無線通道，因而通信環(huán)境中存在噪聲和干擾。

1)鄰道干擾

鄰道干擾是指相鄰或相近的頻道信號所造成的干擾。

2)遠(yuǎn)近效應(yīng)

當(dāng)兩個移動臺距基站的距離不同，而以相同的頻率和相同的功率發(fā)送信號時，則基站接收來自遠(yuǎn)端移動臺的有用信號將淹沒在近端移動臺所發(fā)送的信號之中，這種由于接收點(diǎn)位置不同，使得發(fā)信機(jī)與基站之間的路徑損耗不同而引起的接收功率下降，被稱為遠(yuǎn)近效應(yīng)。

3)同頻干擾

同頻干擾是指所有落到接收機(jī)通帶內(nèi)的與有用信號頻率相同的無用信號的干擾，也稱為同信道干擾。

4)互調(diào)干擾

當(dāng)兩個以上的不同頻率作用于一個非線性電路時，這兩個頻率將會互相調(diào)制，并產(chǎn)生一個新的頻率，如果該新頻率正好落在某一信道中，則工作于此信道的接收系統(tǒng)將會接收到該新頻率信號，由此構(gòu)成對該接收機(jī)的干擾，這種干擾稱為互調(diào)干擾。

1.擴(kuò)頻通信

擴(kuò)頻通信是一種新的信息傳輸方式，即在系統(tǒng)中所傳輸?shù)囊颜{(diào)信號帶寬遠(yuǎn)大于調(diào)制信息帶寬。通常我們以擴(kuò)頻信號帶寬BW與調(diào)制信號帶寬BS的比作為參考。只有當(dāng)BW/BS＞100時，信息傳輸方式才被稱為擴(kuò)頻通信，否則只能是寬帶或窄帶通信。10.2CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)擴(kuò)頻通信主要有以下幾方面的特點(diǎn)：

(1)擴(kuò)頻信號具有隱蔽性。

(2)擴(kuò)頻信號具有保密性。

(3)擴(kuò)頻信號具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

(4)能夠提高系統(tǒng)容量。

(5)系統(tǒng)復(fù)雜。

2.CDMA中的關(guān)鍵技術(shù)

1)地址碼的選擇

理想的地址碼和擴(kuò)頻碼主要應(yīng)具有以下性能：

(1)有足夠多的地址碼組碼。

(2)有尖銳的自相關(guān)特性。

(3)碼組彼此之間的互相關(guān)性為零。

(4)不同的碼元數(shù)平衡相等。

(5)盡可能大的復(fù)雜度。

2)直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步

一般擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步包括三方面的內(nèi)容，即載波同步、位同步和序列同步。

3)功率控制

功率控制分為前向功率控制和后向功率控制，而后向功率控制又分為僅由移動臺參與的開環(huán)功率控制和移動臺、基站同時參與的閉環(huán)功率控制。

4)