《移動(dòng)通信技術(shù)與系統(tǒng)》 課件 第15次課課件 - 階段性復(fù)習(xí)一

移動(dòng)通信移動(dòng)通信解決了因?yàn)槿说囊苿?dòng)而產(chǎn)生的通信問題。通信的雙方或一方處于移動(dòng)中的通信就叫做移動(dòng)通信。移動(dòng)通信的頻段變遷：1G到5G核心技術(shù)的變革！模擬系統(tǒng)寬帶多媒體1G3G高速智能-全I(xiàn)P數(shù)字系統(tǒng)2G4G—語音業(yè)務(wù)抗干擾能力弱保密性差容納的用戶數(shù)少抗干擾能力強(qiáng)保密性較好容納的用戶數(shù)大大增加萬物互聯(lián)5G速率：2G到5G數(shù)據(jù)速率覆蓋面積移動(dòng)性宏小區(qū)微小區(qū)固定接入64kbps2Mbps200Mbps2G4G3G2G到5G手機(jī)的數(shù)據(jù)通信速度有顯著的提升！5G數(shù)十Gbps核心技術(shù)——GSM1、頻分雙工－窄帶時(shí)分多址（FDD－TDMA）頻分雙工時(shí)分多址窄帶信號(hào)的上下行頻率不同每路信號(hào)頻帶窄，200KHz按時(shí)間不同使用同一條信道，每載頻支持8個(gè)信道頻分雙工時(shí)分多址窄帶核心技術(shù)——GSM3、高斯濾波最小頻移鍵控調(diào)制1、頻分雙工－窄帶時(shí)分多址2、規(guī)則脈沖激勵(lì)－長(zhǎng)期預(yù)測(cè)話音編碼RPE-LTPGMSKFDD－TDMA主要增加了GPRS部分的內(nèi)容PHASEⅡ＋除了對(duì)PHASEI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的修正和業(yè)務(wù)補(bǔ)充外，主要增加了1800M頻段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)PHASEⅡ標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的三個(gè)階段PHASEⅠ主要定義了900M頻段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)使用的3G標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)聯(lián)通WCDMA寬帶碼分多址

中國(guó)移動(dòng)

TD-SCDMA時(shí)分同步碼分多址中國(guó)電信

CDMA2000碼分多址20004G的概念0203能提供傳輸速率達(dá)到100Mbit/s和1Gbit/s的室外和室內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸能力01多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)0202一種寬帶接入的IP系統(tǒng)和分布式的網(wǎng)絡(luò)5G的特點(diǎn)低時(shí)延無人駕駛在線游戲高清視頻流低功耗隨身物品類一月以上充一次電泛在網(wǎng)萬物互聯(lián)家電家具醫(yī)療監(jiān)測(cè)教育養(yǎng)老高速度傳輸速度可達(dá)每秒數(shù)十Gb流暢使用VR整部超高畫質(zhì)電影可在1秒之內(nèi)下載完成GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理語音信號(hào)處理過程語音A/D分段語音編碼信道編碼交織加密突發(fā)脈沖調(diào)制射頻D/A接續(xù)語音解碼信道解碼去交織解密均衡器解調(diào)射頻33.8kbit/s22.8kbit/s13kbit/s8KHz13bit語音編碼語音編碼260bit分段20ms語音8kHz抽樣160個(gè)樣本全速率:13Kbps半速率：6.5kbps信道編碼260bit很重要50bit較重要132bit不重要78bit奇偶校驗(yàn)+3=53bit185bit尾比特+4189bit卷積x2378bit456bit語音交織完整過程57行將456比特分成8個(gè)子塊一次交織12345678... ... 4524534544554567654321076540123二次交織12345678910111213141516????????449450451452453454455456????????????????比特交織語音處理的數(shù)據(jù)變化20ms語音分組20ms20msABC57bits信息11偷幀偷幀33尾尾26bits訓(xùn)練8個(gè)突發(fā)A8A7A6A5B4B3B2B1B8B7B6B5C4C3C2C18個(gè)子塊,每塊

57比特

語音編碼信道編碼交織常規(guī)突發(fā)456bitsA456bitsB456bitsC57bits信息A8B4A7B3A6B2A5B1B8C4B7C3B6C2B5C1260bits260bits260bits13kbps22.8kbps8.25bits保護(hù)間隔GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理多用戶同時(shí)使用手機(jī)問題復(fù)用問題地區(qū)間蜂窩技術(shù)相鄰小區(qū)同小區(qū)內(nèi)蜂窩技術(shù)不能使用相鄰頻點(diǎn)不能使用相同頻點(diǎn)和相鄰頻點(diǎn)。大區(qū)制一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)PSTN服務(wù)區(qū)MSC服務(wù)區(qū)小區(qū)制一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)的一小部分蜂窩技術(shù)激勵(lì)方式中心激勵(lì)頂點(diǎn)激勵(lì)基站在小區(qū)正中央全向天線O型站點(diǎn)基站在三個(gè)不相鄰頂點(diǎn)上定向天線S型站點(diǎn)無線區(qū)群構(gòu)成基本條件條件一構(gòu)成無線區(qū)群的圖樣之間能夠彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個(gè)面積條件二相鄰單元中，同頻道的小區(qū)間距離相等，且最大。滿足這些條件的區(qū)群的形狀和區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)（即頻率組數(shù)）的取值不是任意的。K頻率復(fù)用模式單位區(qū)群內(nèi)的小區(qū)個(gè)數(shù)

ij

滿足同頻干擾要求的情況下，應(yīng)盡可能取小的K值。小區(qū)分裂中心激勵(lì)小區(qū)的分裂頂點(diǎn)激勵(lì)小區(qū)的分裂半徑：R新=R舊/2面積：S新=S舊/4容量：T新=4T舊Tn

=4nT0

n次分裂：

GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理多用戶同時(shí)使用手機(jī)問題復(fù)用問題地區(qū)間蜂窩技術(shù)同區(qū)內(nèi)多址技術(shù)FDMATDMA多址技術(shù)頻分多址時(shí)分多址碼分多址當(dāng)以傳輸信號(hào)的載波頻率不同劃分來建立多址接入時(shí)當(dāng)以傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同劃分來建立多址接入時(shí)當(dāng)以傳輸信號(hào)的碼型不同劃分來建立多址接入時(shí)——FDMA——TDMA——CDMAGSM900系統(tǒng)915MHz100KHz100KHz100KHz100KHz200KHz雙工間隔：45MHz890MHz960MHz935MHz25MHz（124個(gè)頻點(diǎn)）25MHz25MHz（124個(gè)頻點(diǎn)）1號(hào)——124號(hào)頻點(diǎn)1號(hào)——124號(hào)頻點(diǎn)頻點(diǎn)N計(jì)算公式：FUN=890+N×0.2MHzFDN=FUN

+45MHzDCS1800系統(tǒng)1785MHz100KHz100KHz100KHz100KHz200KHz雙工間隔：95MHz1710MHz1880MHz1805MHz75MHz（374個(gè)頻點(diǎn)）75MHz75MHz（374個(gè)頻點(diǎn)）512號(hào)——885號(hào)頻點(diǎn)512號(hào)——885號(hào)頻點(diǎn)1.分段—20ms的語音片段2.壓縮—每段分4

時(shí)隙，每時(shí)隙0.577ms3.輪流傳—8個(gè)用戶4.成幀—4.615ms的時(shí)分多址幀分段壓縮輪流傳成幀20ms01234567

時(shí)隙

TDMA幀1TDMA幀24.615ms4.615ms01234567時(shí)

分在GSM中的實(shí)現(xiàn)多址在GSM中的實(shí)現(xiàn)1.拆幀發(fā)送—8個(gè)時(shí)隙分發(fā)出去2.按需接收—8個(gè)用戶3.還原語音—每個(gè)用戶都聽到連續(xù)聲音01234567

TDMA幀拆幀發(fā)送按需接收還原語音GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理多用戶同時(shí)使用手機(jī)問題復(fù)用問題干擾問題地區(qū)間蜂窩技術(shù)同區(qū)內(nèi)多址技術(shù)FDMATDMA小區(qū)內(nèi)功率控制用戶網(wǎng)絡(luò)功率控制根據(jù)需要調(diào)整基站與手機(jī)的發(fā)射功率。定義手機(jī)和基站上報(bào)的測(cè)量報(bào)告。依據(jù)：減少網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部干擾目的：手機(jī)電池的使用時(shí)間變長(zhǎng)了，通話質(zhì)量好按功控方式靜態(tài)功控動(dòng)態(tài)功控普通功控快速功控采用固定步長(zhǎng)的形式對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整的形式步長(zhǎng)2dB采用非固定步長(zhǎng)的形式對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整的方式GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理多用戶同時(shí)使用手機(jī)問題復(fù)用問題干擾問題地區(qū)間蜂窩技術(shù)同區(qū)內(nèi)多址技術(shù)FDMATDMA小區(qū)內(nèi)功率控制同頻點(diǎn)定時(shí)提前定時(shí)提前將移動(dòng)臺(tái)提前往返時(shí)延時(shí)長(zhǎng)發(fā)送信號(hào)的技術(shù)。定時(shí)提前使基站按照規(guī)定時(shí)間接收到上行信號(hào)。目的用TA表示。以每比特的傳輸時(shí)間為時(shí)間單位（3.69μs）取值范圍為0～63個(gè)比特之間的任意整數(shù)時(shí)間單位TA計(jì)算63

3.69

s

3

108m/s2RMAX==35kmTA

3.69

s

3

108m/s2L=2L

1000m3

108m/s

3.

69

sTA=GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理多用戶同時(shí)使用手機(jī)問題復(fù)用問題干擾問題地區(qū)間蜂窩技術(shù)同區(qū)內(nèi)多址技術(shù)FDMATDMA小區(qū)內(nèi)功率控制同頻點(diǎn)定時(shí)提前同信號(hào)分集接收分集思想集中處理.把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行合并以降低衰落的影響。分散發(fā)送使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的、攜帶同一信息的衰落信號(hào)。分集分集方法合并方式空間分集在GSM中的應(yīng)用一發(fā)兩收：兩付接收天線獨(dú)立接收同一信號(hào)GSM900，天線間距5米~6米，6dB左右的增益。DCS1800，波長(zhǎng)較短，天線間距可以縮短。合并方式性能對(duì)比A在相同分集重?cái)?shù)情況下，最大比值合并方式改善信噪比最多，等增益合并方式次之；B在分集重?cái)?shù)較小時(shí)，等增益合并的信噪比改善接近最大比值合并C選擇式合并得到的信噪比改善量最少。GSM關(guān)鍵技術(shù)手機(jī)使用問題語音信號(hào)?射頻信號(hào)語音信號(hào)處理多用戶同時(shí)使用手機(jī)問題復(fù)用問題干擾問題地區(qū)間蜂窩技術(shù)同區(qū)內(nèi)多址技術(shù)FDMATDMA小區(qū)內(nèi)功率控制同頻點(diǎn)定時(shí)提前干擾點(diǎn)跳頻技術(shù)同信號(hào)分集接收跳頻技術(shù)使原先固定不變的無線電發(fā)信頻率按一定的規(guī)律和速度來回跳變，讓對(duì)方也按此規(guī)律同步跟蹤接收的通信技術(shù)。使用跳頻技術(shù)的通信系統(tǒng)。載波頻率固定的通信系統(tǒng)。跳頻技術(shù)定頻通信系統(tǒng)跳頻通信系統(tǒng)跳頻技術(shù)速度慢跳頻A快跳頻B跳頻速率低于信息比特率的跳頻技術(shù)。跳頻速率高于或等于信息比特率的跳頻技術(shù)。GSM217次/s用戶跳頻間隔幀跳頻間隔一幀時(shí)間間隔一幀時(shí)間時(shí)隙跳頻對(duì)于某個(gè)用戶來說，兩種跳頻方式的跳頻間隔時(shí)間是一樣的，都是一個(gè)幀的時(shí)間。中國(guó)聯(lián)通中國(guó)移動(dòng)停止跳頻BCCH所在發(fā)信機(jī)的0時(shí)隙不跳不影響運(yùn)行BCCH所在的發(fā)信機(jī)所有時(shí)隙不跳業(yè)務(wù)信息在一個(gè)發(fā)信機(jī)上，以不同的頻率間隔發(fā)送兩種跳頻方式對(duì)比發(fā)信機(jī)BCCH某載頻故障時(shí)運(yùn)營(yíng)商每個(gè)發(fā)信機(jī)的頻率固定有多個(gè)發(fā)信機(jī)，業(yè)務(wù)信息在不同發(fā)信機(jī)上間隔發(fā)送每個(gè)發(fā)信機(jī)的頻率不固定頻率基帶跳頻射頻跳頻GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BSS基站子系統(tǒng)NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)OSS操作支持子系統(tǒng)作用：

負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源的管理NSS是整個(gè)系統(tǒng)的核心作用：對(duì)GSM移動(dòng)用戶之間及移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換、連接與管理作用：完成移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理、系統(tǒng)的操作與維護(hù)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MS移動(dòng)臺(tái)用戶身份鑒權(quán),可供GSM網(wǎng)絡(luò)客戶身份進(jìn)行鑒別保密算法及密鑰，對(duì)客戶通話時(shí)的語音信息進(jìn)行加密。用戶PIN的操作和管理用戶的電話簿等內(nèi)容唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)客戶。存儲(chǔ)了該數(shù)字移動(dòng)電話客戶的信息。SIM23451SIM卡中的數(shù)據(jù)IMSI（國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼）、Ki（手機(jī)鑒權(quán)秘鑰）、安全算法(A3、A8)固化數(shù)據(jù)TMSI（臨時(shí)識(shí)別碼）、LAI（位置區(qū)識(shí)別碼）、KC臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)PIN(個(gè)人識(shí)別號(hào))、PUK（PIN碼的解鎖碼）業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)基站子系統(tǒng)BSSBSS基站子系統(tǒng)BTSBSCBIEBIEBTSSMTCSM

包含基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）、基站控制器（BSC）、碼變換器（TC）和子復(fù)用設(shè)備（SM）。無線發(fā)送與接收無線資源的控制與管理執(zhí)行GSM的話音編碼和解碼以及數(shù)據(jù)速率適配基站收發(fā)信臺(tái)BTS基站主設(shè)備天饋系統(tǒng)板狀天線抱桿室外饋線走線架主饋線防雷保護(hù)器室內(nèi)超柔饋線基站主設(shè)備

發(fā)送接收天線設(shè)備

發(fā)送接收

電源供給基站主設(shè)備

控制管理

發(fā)送接收虛線為數(shù)據(jù)流、控制信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)等內(nèi)部總線基站控制管理Abis接口處理、基站操作維護(hù)、時(shí)鐘同步及產(chǎn)生、內(nèi)外告警采集及處理控制管理功能，還具有主備份功能?；臼瞻l(fā)信機(jī)無線信道的控制和處理、無線信道數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收、基帶信號(hào)在無線載波上的調(diào)制和解調(diào)、無線載波的發(fā)送與接收功能電源進(jìn)行直流電源到各模塊的分配,并提供過載短路保護(hù)和電源輸入濾波功能。天線設(shè)備完成載波信號(hào)的合路和分路等功能碼型變換13kbps13kbps13kbps13kbpsBTSMSC64kbpsSMTC16kbps×4+3kbps×4BTSBSCMSCTC16kbps16kbpsGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BSCMSCBSS基站子系統(tǒng)NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)對(duì)于位于它管轄區(qū)域中的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制、交換移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心BSCBSCBSCGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)BSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLR臨時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)前MSC管轄范圍內(nèi)的用戶數(shù)據(jù)來訪用戶位置寄存器NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLR存儲(chǔ)歸屬地手機(jī)用戶的數(shù)據(jù)

NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)歸屬用戶位置寄存器一個(gè)用戶的信息只能存在一個(gè)HLR中GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLRAUC鑒權(quán)中心為用戶鑒定使用權(quán)限生成密鑰NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLR移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器AUC對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)手機(jī)的移動(dòng)設(shè)備識(shí)別碼進(jìn)行登記備案NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLRAUC用于維護(hù)管理OMC操作維護(hù)中心NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLRAUC統(tǒng)一管理OMCOMCOMCOMCOMCOMCNMC操作維護(hù)中心NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLRAUC集中計(jì)費(fèi)處理OMCNMC數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)DPPSNSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLRAUC集中管理用戶識(shí)別卡OMCNMCDPPSPCS用戶識(shí)別卡個(gè)人化中心NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLRAUCOMCNMCDPPSPCS負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)安全SEMC安全性管理中心NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)HLREIRBSCMSCBSS基站子系統(tǒng)BTSBTSMSOSS操作支持子系統(tǒng)VLR移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器移動(dòng)臺(tái)基站收發(fā)信臺(tái)基站控制器移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心鑒權(quán)中心歸屬用戶位置寄存器AUCOMC操作維護(hù)中心NMC操作維護(hù)中心數(shù)據(jù)后處理系統(tǒng)DPPSPCS用戶識(shí)別卡個(gè)人化中心SEMC安全性管理中心來訪用戶位置寄存器NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)BSS基站子系統(tǒng)GSM的接口MSBTSBSCMSCUmAbisAVLRVLRBGHLR/AUCCMSCEEIRFGMSCPSTNISDNPLMNPSPDN共用電信網(wǎng)DGSM信令協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)Layer2:數(shù)據(jù)鏈路層通過協(xié)議和ARQ機(jī)制，保證兩個(gè)終端間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。主要目的是在移?dòng)臺(tái)和基站之間建立可靠的專用數(shù)據(jù)鏈路。Layer3:網(wǎng)絡(luò)層實(shí)際負(fù)責(zé)控制和管理的協(xié)議層，在移動(dòng)臺(tái)要進(jìn)行通信時(shí)，建立、維持和釋放交換電路。Layer1:物理層傳送比特流所需的物理鏈路、為高層提供各種不同功能的邏輯信道定義了發(fā)送/接收信息的所有方法。GSM信令協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)L1L2L3MSBTSBSCMSCUmAbisAGSMRFGSMRFSigL1SigL1LAPDmLAPD