通信系統(tǒng)與技術(shù)基礎(chǔ)-移動通信技術(shù)

通信系統(tǒng)和技術(shù)基礎(chǔ)5.移動通信技術(shù)5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)5.2無線傳播特性5.3移動通信基本技術(shù)5.4移動通信常用概念5.54G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與組成5.65G認(rèn)知移動通信技術(shù)的演進(jìn)路線多種標(biāo)準(zhǔn)共存、匯聚集中多個頻段共存移動網(wǎng)絡(luò)寬帶化、IP化趨勢2G2.5G2.75G3G3.5G3.75G3.9GGPRSEDGEHSDPAR5HSUPAR6MBMS4GMBMSCDMA20001XEV-DO802.16e802.16mHSDPAHSPA+R7

FDD/TDD4GGSMTD-SCDMAWCDMAR99802.16dCDMAIS95CDMA20001xLTEEV-DORev.AEV-DORev.BHSUPAHSPA+R75.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)5.1.1第一代移動通信技術(shù)5.1.2第二代移動通信技術(shù)5.1.3第三代移動通信技術(shù)5.1.4第四代移動通信技術(shù)5.1.5第五代移動通信技術(shù)5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)1G：模擬語音20世紀(jì)80年代提出，完成于20世紀(jì)90年代初主要技術(shù)模擬技術(shù)和頻分多址（FDMA）技術(shù)特點(diǎn)1.2.4kbps傳輸速率2.只提供區(qū)域性語音業(yè)務(wù)，容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；設(shè)備成本高，質(zhì)量大，體積大。代表制式AMPS（TotalAccessCommunicationSystem，TACS）貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明，1978年開發(fā)，1982年全美部署TACS我國1987年確定以TACS制式作為我國模擬蜂窩移動電話的標(biāo)準(zhǔn)。第一代移動通信系統(tǒng)缺點(diǎn)：頻譜利用率低、容量有限；制式太多，各個系統(tǒng)間沒有公共接口，導(dǎo)致互不兼容、不能漫游，從而限制了用戶覆蓋面；提供的業(yè)務(wù)種類很有限，不能傳送數(shù)據(jù)信息；信息容易被竊聽；不能與綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)兼容等。5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)2G：數(shù)字語音20世紀(jì)90年代提出主要技術(shù)時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）特點(diǎn)：保密性強(qiáng)、頻譜利用率高、提供豐富的業(yè)務(wù)（比如，低速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、可進(jìn)行省內(nèi)外漫游相對于1G模擬語音->數(shù)字語音對語音和控制信號進(jìn)行加密增強(qiáng)安全性催生了諸如短信等新業(yè)務(wù)的開展語音信號數(shù)字化處理壓縮帶來容量上收益第二代移動通信系統(tǒng)從1G跨入2G的分水嶺則是從模擬調(diào)制進(jìn)入到數(shù)字調(diào)制，相比于第1代移動通信，第二代移動通信具備高度的保密性，系統(tǒng)的容量也在增加，同時能夠提高多種業(yè)務(wù)服務(wù)。從這一代開始手機(jī)也可以上網(wǎng)了。第一款支持WAP的GSM手機(jī)是諾基亞7110，它的出現(xiàn)標(biāo)志者手機(jī)上網(wǎng)時代的開始，而那個時代GSM的網(wǎng)速僅有9.6KB/s。數(shù)字通信優(yōu)點(diǎn)：1.頻譜利用率高，有利于提高系統(tǒng)容量，2.提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)，提高通信系統(tǒng)通用性3.抗噪聲，抗干擾抗多徑衰落能力強(qiáng)4.能實(shí)現(xiàn)更有效、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制2G代表制式：—GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）1991年在歐洲投入使用，現(xiàn)全球廣泛應(yīng)用使用FDMA、TDMA技術(shù)工作頻率900-1800MHz,提供9.6kbps的傳輸速率電話業(yè)務(wù)、緊急業(yè)務(wù)、短信業(yè)務(wù)、可視圖文接入等—CDMA20世紀(jì)90年代中后期發(fā)展商用以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的調(diào)制和多址連接技術(shù)8kbps（IS-95A）、64kbps（IS-95B）通信具有隱蔽性、保密性、抗干擾；通話質(zhì)量好、掉線少、輻射低、健康環(huán)保5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)2-3G過渡2.5G—GPRS基于GSM的無線分組交換技術(shù)提供端到端、廣域的無線IP連接網(wǎng)絡(luò)容量只有再需要時進(jìn)行分配，不需要時就釋放傳輸速率150kbps（比GSM快15倍）2.75G—EDGE基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強(qiáng)型移動通信技術(shù)傳輸速度384kbps5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)3G：數(shù)字語音和數(shù)據(jù)第三代移動通信系統(tǒng)國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了官方第3代-Offeratleast144kbps(preferably移動通信(3G)標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000(國際移動通信2000標(biāo)準(zhǔn))。2008年5月，國際電信聯(lián)盟正式公布第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，中國提交的TD-SCDMA正式成為國際標(biāo)準(zhǔn)，與歐洲WCDMA、美國CDMA2000成為3G時代最主流的三大技術(shù)之一。都是在CDMA的技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，CDMA就是3G的根本基礎(chǔ)原理，而展布頻譜技術(shù)就是CDMA的基礎(chǔ)原理IMT2000(InternationalMobileTelecommunications-2000)它能提供高質(zhì)量的寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)，并且實(shí)現(xiàn)全球漫游。它的數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)2Mbit/s，其容量是第二代移動通信技術(shù)的2～5倍，最具代表性的第三代移動通信技術(shù)有美國提出的CDMA2000、歐洲和日本提出的WCDMA以及我國提出的TD-SCDMA（時分同步碼分多址）。特點(diǎn)：能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上實(shí)現(xiàn)實(shí)時視頻、高速多媒體和移動因特訪問業(yè)務(wù)擴(kuò)大高質(zhì)量話音業(yè)務(wù)容量3G代表制式：—W-CDMA(WidebandCodeDivisionMultipleAccess）

以GSM為主，加入GPRS的分組交換實(shí)體技術(shù)，能夠兼容GSM系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)—CDMA2000采用MC-CDMA(多載波CDMA)多址訪問技術(shù)，不僅可以使用原有CDMA系統(tǒng)的各種接口，還可以使用新的接口標(biāo)準(zhǔn)?！猅D-SCDMA(TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess)集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA多種多址方式于一體，采用了一系列高新技術(shù)(智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換等)頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大、系統(tǒng)成本低且適合開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)3.5G

—HSPDA(HighSpeedDownlinkPacketAccess)

屬于W-CDMA技術(shù)的延伸在W-CDMA下行鏈路中提供分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在一個5MHz載波上的傳輸速率可達(dá)8-10Mbps

—HSUPA(HighSpeedUplinkPacketAccess)因HSDPA上傳速度不足(只有384Kbps)而開發(fā)在一個5MHz載波上的傳輸速率可達(dá)10-15Mbps，上傳速度達(dá)5.76Mbps3.75G

—HSPA+(High-SpeedPacketAccess+)增強(qiáng)型高速分組接入技術(shù)，是HSPA的強(qiáng)化版本，最高的下行21Mbps，大部分HSPA+手機(jī)基本都是支持576Mbps的最高上行速度和21Mbps或者28Mbps的最高下行速度5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)4G第四代移動通信系統(tǒng)4G技術(shù)包括LTE-TDD和LTE-FDD兩種制式。嚴(yán)格來講，LTE只是3.9G，盡管被宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可為ITU描述的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)，因此其還未達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級版的LTE-Advanced才滿足ITU對4G的要求。4G網(wǎng)絡(luò)從2012年左右在世界范圍內(nèi)開始大規(guī)模建設(shè)，很快在世界范圍內(nèi)得到了普及。在我國，三大運(yùn)營商從2013年開始建設(shè)，很快建成了覆蓋全國的4G網(wǎng)絡(luò)。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的完善，高速移動上網(wǎng)真正成為可能，各種業(yè)務(wù)如移動支付、移動社交、視頻直播、手機(jī)游戲等迅速涌現(xiàn)并成為人們生活中不可或缺的部分。集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等IMT-Advanced基于全I(xiàn)P分組交換網(wǎng)絡(luò)低速和靜態(tài)傳輸速率達(dá)到1Gbps,高速移動狀態(tài)下達(dá)到100Mbps提供高品質(zhì)的服務(wù)Qos,支持新一代的多媒體傳輸特點(diǎn)：不支持傳統(tǒng)的電路交換的電話業(yè)務(wù)，而是全互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的通信通信速度快、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬、頻率效率高、高質(zhì)量通話、費(fèi)用便宜….缺點(diǎn)：用戶的設(shè)備必須具有與當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商或國家/地區(qū)匹配的頻段和設(shè)置，這可能會給想要在旅行或訪問其他國家/地區(qū)時使用手機(jī)的人帶來困難。出于同樣的原因，切換操作員也可能是件麻煩事。5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)4G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

—LTE-AdvancedLTE的增強(qiáng)版本，完全向后兼容LTE，通常通過在LTE上通過軟件升級即可

峰值速率：下行1Gbps,上行500Mbps—TD-LTE-Advanced

我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代通信技術(shù)

吸納了TD-SCDMA的主要技術(shù)元素5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)20052006200720082009LTE標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展LTEstartWorkItemStartStudyItemStage1FinishWorkItemStage3FinishWorkItemStage2FinishFirstMarketApplication3GPPR8定義了LTE的基本功能，該版本已于2009年3月凍結(jié)，3GPPR9主要完善了LTE家庭基站、管理和安全方面的性能，以及LTE微微基站和自組織管理功能，在2009年12月凍結(jié)3GPPR10定義了LTE-A的關(guān)鍵技術(shù)如relay，載波聚合，8*8MIMO，已在2011年3月凍結(jié)20102011LTE-A

start5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)5.1移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)5G第五代移動通信系統(tǒng)4G技術(shù)包括LTE-TDD和LTE-FDD兩種制式。嚴(yán)格來講，LTE只是3.9G，盡管被宣傳為4G無線標(biāo)準(zhǔn)，但它其實(shí)并未被3GPP認(rèn)可為ITU描述的下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)，因此其還未達(dá)到4G的標(biāo)準(zhǔn)。只有升級版的LTE-Advanced才滿足ITU對4G的要求。4G網(wǎng)絡(luò)從2012年左右在世界范圍內(nèi)開始大規(guī)模建設(shè)，很快在世界范圍內(nèi)得到了普及。在我國，三大運(yùn)營商從2013年開始建設(shè)，很快建成了覆蓋全國的4G網(wǎng)絡(luò)。隨著4G網(wǎng)絡(luò)的完善，高速移動上網(wǎng)真正成為可能，各種業(yè)務(wù)如移動支付、移動社交、視頻直播、手機(jī)游戲等迅速涌現(xiàn)并成為人們生活中不可或缺的部分。充分利用和創(chuàng)新現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)。5GNR包括基于OFDM優(yōu)化的波形和多址接入、非正交波形和多址接入技術(shù)、大規(guī)模多輸入多輸出技術(shù)、同時同頻全雙工技術(shù)、毫米波技術(shù)、異構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）技術(shù)、邊緣計算技術(shù)三大應(yīng)用場景增強(qiáng)移動帶寬(eMBB)海量連接(mMTC)高可靠低時延(uRLLC)缺點(diǎn)：用戶的設(shè)備必須具有與當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商或國家/地區(qū)匹配的頻段和設(shè)置，這可能會給想要在旅行或訪問其他國家/地區(qū)時使用手機(jī)的人帶來困難。出于同樣的原因，切換操作員也可能是件麻煩事。5.2無線傳播特性5.2.1波導(dǎo)效應(yīng)5.2.2多徑效應(yīng)5.2.3陰影效應(yīng)5.2.4多普勒效應(yīng)5.4移動通信常用概念移動通信系統(tǒng)中，無線接入網(wǎng)是最接近用戶的部分，直接影響著用戶的體驗(yàn)。但是由于無線傳輸?shù)慕橘|(zhì)是電磁波，因此電磁波的傳播特性決定了無線傳輸?shù)男阅?。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產(chǎn)生了多徑損耗，同時隨著發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間距離的不斷增加會引起電磁強(qiáng)度的衰減。移動通信系統(tǒng)中無線電波傳播所面臨的問題主要包括波導(dǎo)效應(yīng)、多徑效應(yīng)、陰影效應(yīng)、多普勒效應(yīng)等。在移動通信系統(tǒng)中，采用了多種技術(shù)來克服這幾種效應(yīng)帶來的影響。5.2無線傳播特性18無線信道傳播模型：P（d）=|d|-n

S(d)R(d)P（d）：接收功率；|d|-n：大尺度衰落（圖中直線）；S

(d)：陰影衰落；R(d)：瑞利衰落5.2無線傳播特性電磁波傳播的機(jī)理可以歸結(jié)為反射、繞射和散射。小尺度和慢速大尺度衰減5.2無線傳播特性反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生反射，反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面。散射：當(dāng)電磁波穿行的介質(zhì)中存在小于或等于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常巨大時，發(fā)生散射。散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標(biāo)志和燈柱都會引發(fā)散射。繞射：當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發(fā)生繞射。由阻擋表面產(chǎn)生的二次波散布于空間，甚至于阻擋體的背面。當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間不存在視距路徑，圍繞阻擋體也產(chǎn)生波彎曲。在高頻波段，繞射與反射一樣，依賴于物體的形狀，以及繞射點(diǎn)入射波振幅、相位和極化的情況。5.2無線傳播特性波導(dǎo)效應(yīng)：波長越短的無線電波，當(dāng)遇到物體時，在其表面發(fā)生鏡面反射的可能性也越大。當(dāng)信號在兩側(cè)是規(guī)則樓房的街道中傳播時，以反射方式行進(jìn)，我們稱之為“波導(dǎo)效應(yīng)”。當(dāng)手機(jī)收到強(qiáng)弱不同和接收到達(dá)手機(jī)時間不同的信號可能會掉話也可能信號質(zhì)量差，就像光波一樣，有直射的信號也有反射和折射的的信號被手機(jī)檢測到。波導(dǎo)效應(yīng)主要由建筑、峽谷等引起，如兩旁建筑整齊的街道、隧道、較長的走廊、巖石峽谷等都會形成波導(dǎo)效應(yīng)，信號傳播與在波導(dǎo)內(nèi)傳播相似，沿波導(dǎo)方向損耗小，信號就強(qiáng)，其他方向損耗大，信號強(qiáng)度就弱。波導(dǎo)效應(yīng)容易引起越區(qū)覆蓋和導(dǎo)頻污染等，在井型街道會引起切換頻繁、掉話等。5.2無線傳播特性多徑效應(yīng)：電磁波經(jīng)不同路徑傳播后，各分量場到達(dá)接收端時間不同，按各自相位相互疊加而造成干擾，使得原來的信號失真，或者產(chǎn)生錯誤。在無線通信的信道中，電波傳播除了直射波和地面反射波之外，在傳播過程中還會有各種障礙物所引起的散射波，從而產(chǎn)生多徑效應(yīng)。在數(shù)字無線通信系統(tǒng)中，多徑效應(yīng)產(chǎn)生的符號間干擾會影響到信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。時域均衡、正交頻分復(fù)用（OFDM）和Rake接收機(jī)都能用于對抗由多徑產(chǎn)生的干擾。在看電視的時候如果信號較差，就會看到屏幕上出現(xiàn)重影，這是因?yàn)殡娨暽系碾娮訕審淖笙蛴覓呙钑r，用后到的信號在稍靠右的地方形成了虛像。因此，多徑效應(yīng)是衰落的重要成因。多徑效應(yīng)對于數(shù)字通信、雷達(dá)最佳檢測等都有著十分嚴(yán)重的影響。5.2無線傳播特性多徑效應(yīng)帶來的影響：多徑會導(dǎo)致信號的衰落和相移。瑞利衰落就是一種沖激響應(yīng)幅度服從瑞利分布的多徑信道的統(tǒng)計學(xué)模型。對于存在直射信號的多徑信道，其統(tǒng)計學(xué)模型可以由萊斯衰落描述。在電視信號傳輸中可以直觀地看到多徑對于通信質(zhì)量的影響。通過較長的路徑到達(dá)接收天線的信號分量比以較短路徑到達(dá)天線的信號稍遲。因?yàn)殡娨曤娮訕寬呙枋怯勺蟮接遥t到的信號會在早到的信號形成的電視畫面上疊加一個稍稍靠右的虛像?；陬愃频脑?，單個目標(biāo)會由于地形反射在雷達(dá)接收機(jī)上產(chǎn)生一個或多個虛像。這些虛像的運(yùn)動方式與它們反射的實(shí)際物體相同，因此影響到雷達(dá)對目標(biāo)的識別。解決多徑干擾的措施：提高接收機(jī)的距離測量精度，如窄相關(guān)碼跟蹤環(huán)、相位測距、平滑偽距等；抗多徑天線抗多徑信號處理與自適應(yīng)抵消技術(shù)等5.2無線傳播特性陰影效應(yīng)：由于移動臺的移動會使其周圍環(huán)境(如地形地物)發(fā)生明顯變化，則電波傳播路徑上遭受到建筑物、樹林等障礙物遮擋的程度也會不同。當(dāng)移動臺處于陰影區(qū)中時，信號場強(qiáng)較弱；當(dāng)移動臺穿過陰影區(qū)后，信號場強(qiáng)較強(qiáng)。這使得接收信號場強(qiáng)中值有相對緩慢的變化。這就是陰影衰落。在無線通信的信道中，電波傳播除了直射波和地面反射波之外，在傳播過程中還會有各種障礙物所引起的散射波，從而產(chǎn)生多徑效應(yīng)。在數(shù)字無線通信系統(tǒng)中，多徑效應(yīng)產(chǎn)生的符號間干擾會影響到信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。時域均衡、正交頻分復(fù)用（OFDM）和Rake接收機(jī)都能用于對抗由多徑產(chǎn)生的干擾。在看電視的時候如果信號較差，就會看到屏幕上出現(xiàn)重影，這是因?yàn)殡娨暽系碾娮訕審淖笙蛴覓呙钑r，用后到的信號在稍靠右的地方形成了虛像。因此，多徑效應(yīng)是衰落的重要成因。多徑效應(yīng)對于數(shù)字通信、雷達(dá)最佳檢測等都有著十分嚴(yán)重的影響。5.2無線傳播特性陰影衰落形成的原因：路徑損耗，這是慢衰落的主要原因。障礙物阻擋電磁波產(chǎn)生的陰影區(qū)，因此慢衰落也被稱為陰影衰落。天氣變化、障礙物和移動臺的相對速度、電磁波的工作頻率等有關(guān)。解決陰影衰落的措施：通過調(diào)整設(shè)備參量（如調(diào)整發(fā)射功率）來彌補(bǔ)。過各種抗衰落的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、抗衰落接收技術(shù)及擴(kuò)頻技術(shù)等來解決采用強(qiáng)方向性天線、抗衰落天線、自適應(yīng)接收技術(shù)和留足夠衰落余額等方法克服衰落的影響。分集接收技術(shù)5.2無線傳播特性多普勒效應(yīng)：物體輻射的波長因?yàn)椴ㄔ春陀^測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高（藍(lán)移blueshift）；在運(yùn)動的波源后面時，會產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低（紅移redshift）；波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)波紅（或藍(lán)）移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運(yùn)動的速度。5.3移動通信基本技術(shù)5.3移動通信基本技術(shù)5.3.1多址技術(shù)5.3.2雙工技術(shù)5.3.3數(shù)字調(diào)制技術(shù)5.3.4MIMO技術(shù)5.3.5編碼技術(shù)5.3.6功率控制技術(shù)5.3移動通信基本技術(shù)多址技術(shù)多址技術(shù)是指實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)多用戶之間，小區(qū)內(nèi)外多用戶之間通信地址識別的技術(shù)。多址技術(shù)多用于無線通信。多址技術(shù)又稱為多址接入技術(shù)FDMATDMACDMASDMA頻分多址時分多址碼分多址空分多址FDMA特點(diǎn)：技術(shù)成熟，易與模擬系統(tǒng)兼容，對信號功率控制要求不嚴(yán)格。但是在系統(tǒng)設(shè)計中需要周密的頻率規(guī)劃，基站需要多部不同載波頻率發(fā)射機(jī)同時工作，設(shè)備多且容易產(chǎn)生信道間的互調(diào)干擾。1G系統(tǒng)是典型的FDMA系統(tǒng)。把總帶寬分隔成多個正交的信道，每個用戶占用一個信道。這些頻道在頻域上互不重疊，每個頻道就是一個通信信道，分配給一個用戶。在接收設(shè)備中使用帶通濾波器允許指定頻道里的能量通過，但濾除其他頻率的信號，從而限制臨近信道之間的相互干擾。FDMA系統(tǒng)的基站必須同時發(fā)射和接收多個不同頻率的信號，任意兩個移動用戶進(jìn)行通信都必須經(jīng)過基站的中轉(zhuǎn)，因而必須占用4個頻道才能實(shí)現(xiàn)雙工通信。5.4移動通信常用概念TDMA特點(diǎn)：基站只需要一部發(fā)射機(jī)，可以降低干擾。頻率規(guī)劃簡單，便于動態(tài)規(guī)劃信道。設(shè)備必須有精確的定時和同步，保證各移動臺發(fā)送的信號不會在基站重疊或混淆，并且能準(zhǔn)確地在指定的時隙中接收基站發(fā)給它的信號。讓若干個地球站共同使用一個信道。但是占用的時間不同，所以相互之間不會干擾。在一個寬帶的無線載波上，把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙（無論幀或時隙都是互不重疊的），每個時隙就是一個通信信道，分配給一個用戶。系統(tǒng)根據(jù)一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)射信號（突發(fā)信號），在滿足定時和同步的條件下，基站可以在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。5.4移動通信常用概念CDMA特點(diǎn)：網(wǎng)內(nèi)所有用戶使用同一載波、占用相同的帶寬、各個用戶可以同時發(fā)送或接收信號。具有頻譜利用率高。話音質(zhì)量好、保密性強(qiáng)、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆蓋廣等特點(diǎn)。以不同的偽隨機(jī)碼來區(qū)別基站。各基站使用同一頻率并在同一時間進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)碼分多址通信系統(tǒng)中各用戶發(fā)射的信號共同使用整個頻帶，發(fā)射時間又是任意的，各用戶的發(fā)射信號在時間上、頻率上都可能互相重疊。因此，采用傳統(tǒng)的濾波器或選通門是不能分離信號的，這樣對某用戶發(fā)送的信號，只有與其相匹配的接收機(jī)，通過相關(guān)檢測器才可能正確接收。5.4移動通信常用概念5.3移動通信基本技術(shù)TD-LTE與LTEFDD技術(shù)綜合對比

技術(shù)體制TD-LTELTEFDD采用的相同的關(guān)鍵技術(shù)信道帶寬靈活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M1.4M，3M，5M，10M，15M，20M幀長10ms(半幀5ms，子幀1ms)10ms(子幀1ms)信道編碼卷積碼、Turbo碼卷積碼、Turbo碼調(diào)制方式QPSK，16QAM，64QAMQPSK，16QAM，64QAM功率控制開環(huán)結(jié)合閉環(huán)開環(huán)結(jié)合閉環(huán)MIMO多天線技術(shù)支持支持技術(shù)差異雙工方式TDDFDD子幀上下行配置無線幀中多種子幀上下行配置方式無線幀全部上行或者下行配置HARQ個數(shù)與延時隨上下行配置方式不同而不同個數(shù)與延時固定調(diào)度周期隨上下行配置方式不同而不同，最小1ms1ms5.3移動通信基本技術(shù)雙工方式對比

上行/下行頻率上行/下行時間保護(hù)間隔下行上行下行時間頻率下行上行雙工濾波器保護(hù)帶用時間來分離接收和發(fā)送信道，時間資源在兩個方向上進(jìn)行分配，基站和移動臺之間須協(xié)同一致才能順利工作在支持對稱業(yè)務(wù)時，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱業(yè)務(wù)時，頻譜利用率將大大降低TDDFDD5.3移動通信基本技術(shù)TDD與FDD組網(wǎng)對比FDD和TDD采用的鏈路級關(guān)鍵技術(shù)基本一致，解調(diào)性能相近TDD系統(tǒng)多天線技術(shù)的靈活運(yùn)用，能夠較好的抗干擾并提升性能和覆蓋覆蓋方面的對比同頻組網(wǎng)能力的對比具體機(jī)制的不同系統(tǒng)內(nèi)干擾來源頻率規(guī)劃，時隙規(guī)劃

均可做到業(yè)務(wù)信道基于ICIC基礎(chǔ)上的同頻組網(wǎng)信令信道和控制信道有大體相同的鏈路增益，理論上都能夠支持同頻組網(wǎng)切換、功控機(jī)制相同，同步、重選、物理層信道編解碼等能力上沒有本質(zhì)區(qū)別

TDD系統(tǒng)是時分系統(tǒng)，上下行時隙之間可能有干擾，需要通過時隙規(guī)劃來進(jìn)行協(xié)調(diào)

FDD只有頻率規(guī)劃，結(jié)合ICIC來完成

TDD系統(tǒng)有頻率規(guī)劃和時隙規(guī)劃，頻率規(guī)劃結(jié)合ICIC來完成，時隙規(guī)劃根據(jù)業(yè)務(wù)分布、干擾隔離等方面在組網(wǎng)中進(jìn)行考慮數(shù)字調(diào)制技術(shù)把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號模擬圖像信號經(jīng)數(shù)字化以后就形成PCM信號，也可稱作數(shù)字基帶信號。數(shù)字基帶信號可以直接在短距離內(nèi)進(jìn)行傳輸，如要進(jìn)行長距離傳輸，必須將PCM信號進(jìn)行數(shù)字調(diào)制(通常是采用連續(xù)波作為載波)，然后再將經(jīng)調(diào)制后的信號送到信道上去傳輸。定義數(shù)字調(diào)制可以分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制兩大類。在線性調(diào)制技術(shù)中，傳輸信號的幅度隨調(diào)制信號的變化而線性地變化。線性調(diào)制技術(shù)有較高的帶寬效率，所以非常適用于在有限頻帶內(nèi)要求容納更多用戶的無線通信系統(tǒng)。主要的數(shù)字調(diào)制方式包括比較傳統(tǒng)的幅移鍵控(ASK)多電平正交調(diào)幅(mQAM)頻移鍵控(FSK)相移鍵控(PSK)多相相移鍵控(mPSK)近期發(fā)展起來的網(wǎng)格編碼調(diào)制(TCM)、殘留邊帶調(diào)制(VSB：vestigialsideband)、正交頻分復(fù)用調(diào)制OFDM等方法。5.3移動通信基本技術(shù)LTE的基本配置是DL2*2和UL1*2,最大支持4*4多天線技術(shù)上行多天線技術(shù)上行傳輸天線選擇(TSTD)MU-MIMO下行多天線技術(shù)傳輸分集：SFBC,SFBC+FSTD，閉環(huán)Rank1預(yù)編碼

空間復(fù)用：開環(huán)空間復(fù)用，閉環(huán)空間復(fù)用以及MU-MIMO

波束賦形多天線技術(shù)分類MIMOSISOSIMOMISO5.3移動通信基本技術(shù)多天線技術(shù)SU-MIMO:空分復(fù)用兩個數(shù)據(jù)流在一個TTI中傳送給UESU-MIMO:發(fā)射分集只傳給UE一個數(shù)據(jù)流MU-MIMO結(jié)合SDM.給每個UE傳送兩個數(shù)據(jù)流.MU-MIMO結(jié)合發(fā)射分集.給每個UE傳送一個數(shù)據(jù)流.上行支持MU-MIMO目前支持的配置是1x2或1x4將來支持2x2或4x45.3移動通信基本技術(shù)空間復(fù)用空間分集5.3移動通信基本技術(shù)功率控制技術(shù)CDMA系統(tǒng)中功率控制的目的就是盡可能消除“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，使系統(tǒng)既能維護(hù)高質(zhì)量通信，又不對其他用戶產(chǎn)生干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可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。它是移動臺根據(jù)在小區(qū)中接受功率的變化，調(diào)節(jié)移動臺發(fā)射功率以達(dá)到所有移動臺發(fā)出的信號在基站時都有相同的功率。它主要是為了補(bǔ)償陰影、拐彎等效應(yīng)，所以它有一個很大的動態(tài)范圍,根據(jù)15-95標(biāo)準(zhǔn)，它至少應(yīng)該達(dá)到±32dB的動態(tài)范圍。

閉環(huán)功率控制的設(shè)計目標(biāo)是使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速做出糾正,以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率。在前向功率控制中，基站根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整每個移動臺的發(fā)射功率，其目的是對路徑衰落小的移動臺分派較小的前向鏈路功率,而對那些遠(yuǎn)離基站的和誤碼率高的移動臺分派較大的前向鏈路功率。反向開環(huán)功率控制反向閉環(huán)功率控制前向功率控制5.3移動通信基本技術(shù)5.4移動通信常用概念5.4移動通信常用概念5.4.1空中接口5.3.2小區(qū)5.3.3附著和去附著5.3.4位置區(qū)和位置更新5.3.5尋呼5.3.6切換5.4移動通信常用概念在移動通信中，終端用戶與基站通過空中接口互相連接。空中接口定義的就是基站和移動電話之間的無線傳輸規(guī)范。在不同制式的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)中，空中接口的術(shù)語是不同的。例如在GSM網(wǎng)絡(luò)和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)中，它被稱為Um接口；在TD-SCDMA、WCDMA及LTE網(wǎng)絡(luò)中，它被稱為Uu接口?？罩薪涌冢篶ellcellcellcellcellcellcell小區(qū)：指在移動通信系統(tǒng)中，其中的一個基站或基站的一部分（扇形天線）所覆蓋的區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)移動臺可以通過無線信道可靠地與基站進(jìn)行通信。移動通信系統(tǒng)也被稱為蜂窩通信系統(tǒng)大區(qū)制

小區(qū)制受功率和頻譜資源限制，系統(tǒng)容量有限頻率復(fù)用，大大提高了頻譜資源利用率5.4移動通信常用概念5.4移動通信常用概念接收數(shù)據(jù)小區(qū)搜索，獲得和小區(qū)的時頻同步正常通信過程中周期性地進(jìn)行同步跟蹤和補(bǔ)償能否可以正常同步跟蹤是否是否和小區(qū)建立初始同步是否附著，即UE在進(jìn)行實(shí)際業(yè)務(wù)之前在移動網(wǎng)絡(luò)中的注冊過程，這是一個必要的過程，即用戶只有在附著成功后才可以接收來自網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。需要說明的是，各代移動通信系統(tǒng)都規(guī)定的緊急呼叫（號碼112）則不需要附著過程，緊急呼叫在實(shí)際應(yīng)用中不被認(rèn)為是一種服務(wù)。附著成功的終端，在網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)被標(biāo)識為“開機(jī)”，并將獲得網(wǎng)絡(luò)分配的IP地址，提供“永久在線”的IP連接。與傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)不同的是，4G網(wǎng)絡(luò)直接通過初始化附著為用戶建立默認(rèn)承載，而2G/3G網(wǎng)絡(luò)的用戶需要在附著之后，進(jìn)行激活PDP分組數(shù)據(jù)協(xié)議上下文的過程中才會為其分配IP地址。當(dāng)終端不需要或者不能夠繼續(xù)附著在網(wǎng)絡(luò)時，將會發(fā)起去附著流程。根據(jù)發(fā)起方不同，去附著可以由UE、MME或HSS發(fā)起。UE發(fā)起的去附著一般為關(guān)機(jī)。MME發(fā)起的去附著可能是因?yàn)榻K端長時間沒有與網(wǎng)絡(luò)交互，而HSS發(fā)起的去附著是因?yàn)橛脩舻暮灱s、計費(fèi)信息等原因。這兩種情況都是網(wǎng)絡(luò)主動斷開與終端的連接，而UE在網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)被標(biāo)記為“隱含關(guān)機(jī)”。尋呼當(dāng)核心網(wǎng)需要和用戶建立連接，也就是通常所說的終端被叫或有數(shù)據(jù)需要接收時，核心網(wǎng)會發(fā)起尋呼流程，目的是找到用戶終端并建立一條信令連接。實(shí)現(xiàn)尋呼功能的第一個基礎(chǔ)是位置更新，即用戶通過位置更新上報自己的位置區(qū)。（1）當(dāng)有被叫或有數(shù)據(jù)需要下發(fā)到用戶時，系統(tǒng)啟動尋呼流程，尋呼消息從核心網(wǎng)發(fā)送給用戶位置區(qū)內(nèi)的所有基站。（2）位置區(qū)內(nèi)所有基站在特定的下行信道發(fā)送尋呼消息，終端收聽到尋呼消息，發(fā)現(xiàn)尋呼消息是給自己的，發(fā)出尋呼響應(yīng)消息。（3）尋呼響應(yīng)消息通過某個基站發(fā)送給核心網(wǎng)，核心網(wǎng)對用戶進(jìn)行驗(yàn)證，允許用戶接入并建立連接。（4）連接建立，尋呼流程結(jié)束，開始語音呼叫建立或傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。5.4移動通信常用概念5.4移動通信常用概念當(dāng)正在使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)，或由于無線傳輸業(yè)務(wù)負(fù)荷量調(diào)整、激活操作維護(hù)。設(shè)備故障等原因，為了保證通信的連續(xù)性和服務(wù)的質(zhì)量，系統(tǒng)要將該用戶與原小區(qū)的通信鏈路轉(zhuǎn)換到新的小區(qū)上，這個過程就是切換。切換含義和目的：軟切換（SoftHand-off）是指在導(dǎo)頻信道的載波頻率相同時小區(qū)之間的信道切換。在切換過程中，移動用戶與原基站和新基站都保持通信鏈路，只有當(dāng)移動臺在目標(biāo)基站的小區(qū)建立穩(wěn)定通信后，才斷開與原基站的聯(lián)系。屬于cdma通信息系統(tǒng)獨(dú)有的切換功能，可有效提高切換可靠性。硬切換是在不同頻率的小區(qū)之間的切換，這種切換的過程是移動終端先暫時斷開與原基站聯(lián)系的信道，移動臺自動向新的頻率調(diào)諧，與新的基站建立聯(lián)系，建立新的信道，從而完成切換的過程。也就是先斷再接。在斷開與當(dāng)前基站的連接時，而又沒有切換到新的小區(qū)時可能會掉線影響使用者的正常通信。軟切換就是在切換時先連接新的基站，在斷開原先的基站。硬切換是先斷開后連接。硬切換是指在切換的過程中，先與源基站斷掉，在與目標(biāo)基站建立連接，中間有一個非常短暫的時間，手機(jī)與基站之間徹底斷掉軟切換是指切換過程中，先與目標(biāo)基站建立好連接之后，然后再斷開源基站之間的連接，手機(jī)與基站之間始終都是保持連接的硬切換好