全書課件：移動通信技術(shù)

第一章:概論1.1移動通信的概念1.2移動通信系統(tǒng)的分類1.3移動通信系統(tǒng)的組成和工作原理1.4移動通信的基本技術(shù)1.5移動通信的發(fā)展第一章:概論【本章重點難點】

掌握移動通信系統(tǒng)的基本分類、基本組成和工作原理重點掌握移動通信的特點及主要技術(shù)1.1移動通信的概念1.1.1什么是移動通信? 移動通信是指通信的雙方,至少有一方是在移動中進行信息交換的。例如,固定體與移動體(汽車、輪船、飛機)之間的通信;或移動體之間的通信;這里所說的信息交換,不僅指話音通信,隨著移動通信的不斷發(fā)展,還包括數(shù)據(jù)、傳真、圖象等通信業(yè)務(wù)。1.1.2移動通信的特點必須利用無線電波進行信息傳輸在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行的可利用的頻譜資源非常有限,而業(yè)務(wù)量卻與日俱增網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣,網(wǎng)絡(luò)管理與控制必須有效移動通信設(shè)備必須始于在移動環(huán)境中使用1.2移動通信系統(tǒng)的分類移動通信系統(tǒng)類型很多,可按不同方法進行劃分:按使用對象分,可分為軍用、民用;按用途和區(qū)域分,可分為陸上、海上、空間;按經(jīng)營方式分,可分為公眾網(wǎng)、專用網(wǎng);按通信網(wǎng)的制式分,可分為大區(qū)制、小區(qū)制;按無線電頻道工作方式分,可分為單工制、半雙工制、雙工制;按信號性質(zhì)分,可分為模擬、數(shù)字;按調(diào)制方式分,可分為調(diào)頻、調(diào)相、調(diào)幅等;按多址復(fù)接方式分,可分為頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。1.2.1按無線電頻道工作方式分可分為單工制、半雙工制和雙工制三種。半雙工制是基站雙工工作，移動臺單工工作，信息雙向傳輸使用兩個頻率。這種方式設(shè)備簡單，功耗小，克服了通話斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象，但操作仍不大方便。半雙工制主要用于專用移動通信系統(tǒng)。1.2.1按無線電頻道工作方式分可分為單工制、半雙工制和雙工制三種。單工制采用“按鍵”控制方武通常雙方接收機均處于守候狀態(tài)。此工作方式設(shè)備簡單，功耗小，但操作不便，通話時易產(chǎn)生斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象。它一般應(yīng)用于用戶少的專用調(diào)度系統(tǒng)。1.2.1按無線電頻道工作方式分可分為單工制、半雙工制和雙工制三種。雙工制是指收發(fā)雙方采用一對頻率使基站，移動合同時工.這種方式操作方便，但電能消耗大。模擬或數(shù)字式的蜂窩電話系統(tǒng)都采用雙工制。1.2.2按多址復(fù)接方式分多址方式有:頻分多址FDMA(FrequencyDivisionMultipleAccess)時分多址TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)碼分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)模擬式蜂窩移動通信網(wǎng)采用頻分多址方式,GSM移動通信網(wǎng)采用時分多址方式TDMA/FDMA混合多址方式第三代采用CDMA多址方式基本方式的CDMA/FDMA混合多址方式1.2.2按多址復(fù)接方式分2.多址的基本原理FDMA：是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個等間隔的頻道(或稱信道)1.2.2按多址復(fù)接方式分2.多址的基本原理TDMA：是把時間分割成周期性的幀,每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都是互不重疊的),1.2.2按多址復(fù)接方式分2.多址的基本原理CDMA：是不同的移動臺占用同一頻率,每一移動臺被分配一個獨特的隨機的碼序列,每一移動臺的碼序列不同,也就是彼此是不相關(guān)的,或相關(guān)性很小,以便區(qū)分不同移動臺,在CDMA中,可容納比TDMA還要多的用戶數(shù)。1.2.3按通信網(wǎng)的制式分可分為大區(qū)制、小區(qū)制:基站發(fā)射電波的覆蓋范圍稱為無線小區(qū)。小區(qū)的劃分可有效的利用有限的無線通信頻率資源，小區(qū)的劃分要考慮鄰接小區(qū)使用不同頻率最少無線頻率數(shù)目。若不考慮覆蓋范圍，最有效的方法是小區(qū)的形狀為正六邊形，也就是蜂窩狀結(jié)構(gòu)，需要的最少頻率數(shù)目為三對。一般來說，移動通信網(wǎng)的區(qū)域覆蓋方式分為兩類：一類是小容量的大區(qū)制；另一類是大容量的小區(qū)制。這兩種制式的控制方式有明顯的差別。小區(qū)制采用了空域的同信道再用,頻率資源利用率高，可容納用戶量大，控制方式也就復(fù)雜。1.2.3按通信網(wǎng)的制式分1.大區(qū)制大區(qū)制的移動通信系統(tǒng)一般設(shè)有一個基站，它負責(zé)服務(wù)區(qū)內(nèi)移動通信的聯(lián)絡(luò)與控制。大區(qū)制的移動通信系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、所需頻道數(shù)少、不需交換設(shè)備、投資少、見效快，適合用在用戶數(shù)較少的區(qū)域。1.2.3按通信網(wǎng)的制式分2.小區(qū)制小區(qū)制就是把整個服務(wù)區(qū)域劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)分別設(shè)置一個基站，負責(zé)本小區(qū)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制?？稍谝苿咏粨Q中心的統(tǒng)一控制下，實現(xiàn)小區(qū)之間移動用戶通信的轉(zhuǎn)接，以及移動用戶與市話用戶的聯(lián)系。小區(qū)制提高了頻率的利用率，而且由于基站功率減小，也使相互間的干擾減少了。1.2.3按通信網(wǎng)的制式分2.小區(qū)制存在同頻干擾。無線小區(qū)的范圍應(yīng)根據(jù)實際用戶數(shù)的多少靈活確定，所以這種體制是公用移動電話通信發(fā)展的一個方向?；緮?shù)量的增加，建網(wǎng)的成本就提高了。移動臺需要經(jīng)常地更換工作頻道，這樣對控制交換功能的要求就提高了1.2.4按信號性質(zhì)分所有的通信系統(tǒng)都朝著數(shù)字化方向發(fā)展,模擬蜂窩網(wǎng)稱作第一代移動通信系統(tǒng),數(shù)字蜂窩網(wǎng)稱作第二代移動通信系統(tǒng).數(shù)字移動通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點:頻譜利用率高,有利于提高系統(tǒng)容量抗干擾的能力強能實現(xiàn)更有效的、更靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制便于實現(xiàn)通信的安全與保密可降低設(shè)備成本能提供多種業(yè)務(wù)服務(wù),提高通信系統(tǒng)的通用性能減小用戶手機的體積和重量1.3移動通信系統(tǒng)的組成和工作原理1.3.1移動通信系統(tǒng)的組成:移動通信系統(tǒng)一般由移動臺(MS)、基站(BS)、移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)組成,它與市話網(wǎng)(PSTN)通過中繼線相連接。基站和移動臺設(shè)有收、發(fā)信機和天饋線等設(shè)備。移動業(yè)務(wù)交換中心主要是提供路由進行信息處理和對整個系統(tǒng)的集中控制管理。每個基站都有一個可靠通信的服務(wù)范圍,稱為無線小區(qū)。無線小區(qū)的大小,主要由發(fā)射功率和基站天線的高度決定。服務(wù)面積可分為大區(qū)制和小區(qū)制。大區(qū)制是指一個城市由一個無線區(qū)覆蓋,此時基站發(fā)射功率很大,無線區(qū)覆蓋半徑可達25km以上。小區(qū)制一般是指覆蓋半徑為2～10km的區(qū)域,由多個無線區(qū)鏈合而成整個服務(wù)區(qū)的制式,此時,基站發(fā)射功率很小。目前發(fā)展方向是將小區(qū)劃小,成為微區(qū)、宏區(qū)和毫區(qū),其覆蓋半徑降至100m左右。1.3移動通信系統(tǒng)的組成和工作原理1.3.2工作原理:移動臺是用戶直接接觸的設(shè)備移動臺和基站之間是無線傳輸移動業(yè)務(wù)交換中心主要負責(zé)處理信息和整個系統(tǒng)的集中控制管理服務(wù)區(qū)內(nèi)任意兩個移動用戶之間的通信需經(jīng)基站,移動業(yè)務(wù)交換中心和中繼線轉(zhuǎn)接傳輸;移動業(yè)務(wù)交換中心通過中繼線與市話網(wǎng)相連,可實現(xiàn)移動用戶和固定用戶之間的通信;構(gòu)成一個有線和無線相結(jié)合的移動通信網(wǎng).1.4移動通信的基本技術(shù)1.4.1調(diào)制技術(shù)泛歐數(shù)字移動通信系統(tǒng)GSM----高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)美國和日本的數(shù)字移動通信系統(tǒng)----四相移相鍵控(QPSK)1.4.2多址技術(shù)FDMATDMACDMA1.4.3話音編碼技術(shù)話音編碼的類別:波形編碼聲源編碼混合編碼GSM話音編碼:帶有長期預(yù)測的規(guī)則脈沖激勵線性預(yù)測編碼(RPE-LTP)1.4.4抗衰落、抗干擾技術(shù)基本概念多徑衰落多普勒效應(yīng)陰影效應(yīng)互調(diào)干擾同頻干擾鄰頻干擾分集技術(shù)時間分集空間分集頻率分集1.4.5信道編碼和交織技術(shù)信道編碼為改善數(shù)字信息在傳輸過程中由于各種噪聲和干擾造成的誤差,提高系統(tǒng)的可靠性分組碼循環(huán)冗余校驗碼(CRC)卷積碼交織技術(shù)能分散誤差跳頻技術(shù)1.4.6組網(wǎng)技術(shù)參考GSM移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖分析1.5移動通信的發(fā)展移動無線電話在20世紀早期偶爾被海軍和海洋部門用于通信，在60年代，改進型移動電話系統(tǒng)開始安裝，在80年代移動通信開始盛行。移動通信的發(fā)展大致可分為:第一代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)1.5.1模擬時代----第一代移動通信系統(tǒng)模擬系統(tǒng)：如AMPS和TACS系統(tǒng)主要采用頻分多址技術(shù)FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess）模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)容量小，F(xiàn)DMA技術(shù)在信道之間必須有警界波段來使站點之間相互分開，這樣在警界波段就會成很大的帶寬浪費。模擬系統(tǒng)的安全性能很差，任何有全波段無線電接收機的人都可以收聽到一個單元里的所有通話。模擬系統(tǒng)主要以語音業(yè)務(wù)為主，基本上很難開展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。1.5.2數(shù)字時代----第二代移動通信系統(tǒng)主要采用時分多址TDMA技術(shù)或者是窄帶碼分多址CDMA技術(shù)，如中國移動的GSM系統(tǒng)和中國聯(lián)通正在大規(guī)模鋪設(shè)的窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)。GSM系統(tǒng)是由歐洲提出的二代通信標準，經(jīng)過十余年的發(fā)展，GSM取得了空前的成功，目前，其市場份額已超過全球移動用戶的60%以上CDMA移動通信技術(shù)是由美國提出的二代移動通信系統(tǒng)標準，CDMA技術(shù)最早是被軍用設(shè)備所采用，直接擴頻和抗干擾性是其突出的特點1.5.2數(shù)字時代----第二代移動通信系統(tǒng)二代通信系統(tǒng)的核心網(wǎng)仍然以電路交換為基礎(chǔ)，因此，語音業(yè)務(wù)仍然是其主要承載的業(yè)務(wù)隨著各種增值業(yè)務(wù)的不斷增長，二代系統(tǒng)也可以傳輸?shù)退俚臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)。對移動通信來說，數(shù)字傳輸比模擬傳輸有幾個優(yōu)點，聲音、數(shù)據(jù)和傳真可集成在一個系統(tǒng)中；信號壓縮算法的提高，每信道所需的帶寬會越來越窄；可采用糾錯碼技術(shù)提高通信質(zhì)量；可對數(shù)字信號進行加密以確保安全。目前第二代移動通信系統(tǒng)正在得到廣泛的使用。1.5.33G時代----第三代移動通信系統(tǒng)雖然第二代移動通信系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)的系統(tǒng)容量小、頻譜利用率低等一些方面的不足至處，但是，隨著對通信業(yè)務(wù)種類和數(shù)量需求的劇增，業(yè)務(wù)類型主要限于語音和低速數(shù)據(jù)的第二代移動通信系統(tǒng)也已經(jīng)不能滿足未來發(fā)展的需要，因此，ITU提出了大容量、高速率、全方位的第三代移動通信的概念.由于3G的提出除了要進一步提高話音質(zhì)量外，最主要的目的是為了滿足日益增長的數(shù)據(jù)通信、視頻傳輸、個性化服務(wù)等等，因此，最關(guān)鍵的的環(huán)節(jié)也就是提高移動通信的傳輸速率。1.5.33G時代----第三代移動通信系統(tǒng)目前國際電聯(lián)公開的3G標準有三個：歐洲和日本共同提出的WCDMA、美國以高通公司為代表提出的CDMA2000以及中國以大唐集團為代表提出的TD-SCDMA，這些標準在核心網(wǎng)中都采用分組交換方式，采用CDMA技術(shù)解決無線端口問題。目前，3G系統(tǒng)還處于試驗期，還沒有開始大規(guī)模的建設(shè)和應(yīng)用。3G的主要特點有：

世界范圍內(nèi)高度共同性的設(shè)計。具有高速和多種速率傳輸能力,在廣域覆蓋下的最高速率達384Kbps，本地覆蓋下的最高速率為2048Kbps。多媒體應(yīng)用能力，多種業(yè)務(wù)能力和多種終端。實現(xiàn)全球覆蓋和全球無縫漫游。具有較高的頻譜利用率。具有較高的QOS。具有很高的兼容性、靈活性和安全性。具有突出的個性化服務(wù)。Chap2.移動信道中的電波傳播2.1電波傳播特性2.2移動信道的特征2.3移動信道的損耗估算Chap2.移動信道中的電波傳播【本章重點難點】

掌握移動信道中電波傳播方式及主要特性根據(jù)預(yù)測模型技術(shù)掌握自由空間傳輸衰耗及電波傳播衰耗中值的計算方法Chap2.移動信道中的電波傳播2.1電波傳播特性2.1.1電波傳播方式2.1.1.1直射波

1)自由空間傳播損耗2)視線傳播極限距離3)障礙物的影響與繞射損耗2.1.1.2反射波2.2移動環(huán)境中電波傳播特點2.2.1多徑效應(yīng)引起的信號瑞利衰落(近距離反射體)

2.2.2多徑效應(yīng)引起的時延擴展特性(遠距離反射體)

2.2.3多普勒頻移自由空間傳播自由空間是滿足下述條件的一種理想空間。均勻無限大空間；各向同性；電導(dǎo)率為零，相對介電常數(shù)和相對磁導(dǎo)率恒為1，即介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ分別等于真空介電常數(shù)ε0和真空磁導(dǎo)率μ0。

表6-2-1典型介電常數(shù)和電導(dǎo)率

介質(zhì)介電常數(shù)(F/m)電導(dǎo)率(S/m)

銅15.8*107

海水804

淡水800.001

郊區(qū)地面140.01

市區(qū)地面30.0001

地面（平均）150.0052.1.1直射波1)自由空間傳播損耗自由空間傳播損耗只與傳播距離和工作頻率有關(guān)2.1.1.1直射波

2)視線傳播極限距離(大氣折射)天線高度，發(fā)射天線頂點A到切點C距離（Re遠≥ht，hτ）切點C到接收天線頂點B距離d2視線傳播的極限距離d為(自發(fā)射天線頂點A到接收天線頂點B的距離為)

極限:不考慮能量耗散,單純從可視的幾何角度考慮2.1.1.1直射波

2)視線傳播極限距離

視線傳播的極限距離d:標準大氣折射Re=8500km，視線傳播的極限距離d:式中天線高度ht、hτ單位m，視線傳播極限距離單位km3)障礙物的影響與繞射損耗

由障礙物引起的附加傳播損耗稱繞射損耗X

表示障礙物頂端p至直射TR的距離,稱菲涅爾余隙X1是第一菲涅爾區(qū)在p點橫截面的半徑3)障礙物的影響與繞射損耗

由障礙物引起的繞射損耗與菲涅爾余隙的關(guān)系如圖,當(dāng)x/x1>0.5時附加傳播損耗約為0dB選天線時應(yīng)使x>0.5x1Chap2.移動信道中的電波傳播2.1電波傳播特性 直射波 1)自由空間傳播損耗 2)視線傳播極限距離 3)障礙物的影響與繞射損耗 反射波

時延擴展特性2.2移動信道的特征2.3移動信道的損耗估算2.4分集接收2.1.2反射波當(dāng)電波傳播中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑界面時，如果界面尺寸比電波波長大得多時就會產(chǎn)生鏡面反射

，因此從發(fā)射天線到接收天線的電波包括直射波和反射波，如圖所示。2.1.1.2反射波相位差

的大小對接收到的信號會產(chǎn)生嚴重的影響。例如當(dāng)

=（2n+1）

時（其中n為正整數(shù)），直射波和反射波恰好反相而起相互抵消的作用，見圖

Chap2.移動信道中的電波傳播2.1電波傳播特性 2.1.1直射波 1)自由空間傳播損耗 2)視線傳播極限距離 3)障礙物的影響與繞射損耗 2.1.2反射波2.2移動信道的特征 2.2.1多徑效應(yīng)引起的信號衰落

2.2.2時延擴展特性 2.2.3多普勒頻移2.3移動信道的損耗估算2.4分集接收2.3移動信道的損耗估算2.3.1接收信號電平的統(tǒng)計方法2.3.2地形地物分類2.3.3中等起伏地上市區(qū)的損耗中值2.3.4中等起伏地上郊區(qū)的損耗中值2.3.5不規(guī)則地形上的損耗中值2.3.6任意地形地區(qū)的傳播損耗中值

2.3.1接收信號電平的統(tǒng)計方法

瞬時值變動是在移動距離為幾十個波長的區(qū)間內(nèi)，瞬時接收信號電平的變動(伴隨著快速變動的衰落)，短區(qū)間場強中值在移動距離為幾十個波長的短區(qū)間內(nèi)，接收信號電平的中值長區(qū)間場強中值在移動距離為幾十米長的短區(qū)間內(nèi)，接收信號電平的中值

2.3.2地形地物分類

地形：中等起伏地形

是指在傳播路徑的地形剖面圖上，地面起伏高度不超過20m，峰點與谷點之間的水平距離大于起伏高度。不規(guī)則地形： 其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陸混合地形等統(tǒng)稱為不規(guī)則地形。

2.3.2地形地物分類地物：開闊地在電波傳播的路徑上無高大樹木、建筑物等障礙物，郊區(qū)在靠近移動臺近處有些障礙物但不稠密，

市區(qū)有較密集的建筑物和高層樓房2.3.3中等起伏地上市區(qū)的損耗中值中等起伏地上市區(qū)的損耗中值或場強中值作為基準由電波傳播理論可知，傳播損耗取決于傳播距離d、工作頻率f、基站天線高度hb和移動臺天線高度hm等。在大量實驗、統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，可作出傳播損耗基本中值的預(yù)測曲線。圖給出了典型中等起伏地上市區(qū)的基本中值A(chǔ)m(f,d)與頻率、距離的關(guān)系曲線。圖上，縱坐標刻度以dB計，是以自由空間的傳播損耗為0dB的相對值。讀出的是基本損耗中值大于自由空間傳播損耗的數(shù)值。

2.3.3中等起伏地上市區(qū)的損耗中值A(chǔ)m(f,d)是中等起伏地市區(qū)的基本損耗中值，即假定自由空間損耗為0dB，基站天線高度為200m，移動臺天線高度為3m的情況下得到的損耗中值。Hb(hb,d)是基站天線高度增益因子，它是以基站天線高度200m為基準得到的相對增益。Hm(hm,f)是移動天線高度增益因子，它是以移動臺天線高度3m為基準得到的相對增益。

2.3.3中等起伏地上市區(qū)的損耗中值

2.3.3中等起伏地上市區(qū)的損耗中值如果基站天線的高度不是200m，則損耗中值的差異用基站天線高度增益因子Hb(hb,d)表示。顯然，當(dāng)hb>200m時，Hb(hb,d)>0dB。

2.3.4中等起伏地上郊區(qū)的損耗中值郊區(qū)場強中值與基準場強中值之差稱為郊區(qū)修正因子kmr，

郊區(qū)場強中值大于市區(qū)場強中值?；蛘哒f，郊區(qū)的傳播損耗中值比市區(qū)傳播損耗中值要小。

開闊地的傳播條件優(yōu)于市區(qū)、郊區(qū)及準開闊地，在相同條件下，開闊地上場強中值比市區(qū)高達20dB。

2.3.5不規(guī)則地形上的損耗中值丘陵地的地形參數(shù)用地形起伏高度

h表征。

隨著丘陵地起伏高度（

h）的增大，由于屏蔽影響的增大，傳播損耗隨之增大，因而場強中值隨之減小丘陵地平均修正因子Kh。此外，可以想到在丘陵地中，場強中值在起伏地的頂部與谷部必然有較大差異，為了對場強中值進一步加以修正,丘陵地起伏的頂部與谷部微小修正因子Khf。

2.3.5不規(guī)則地形上的損耗中值孤立山丘修正因子

斜波修正因子2.3.6任意地形地區(qū)的傳播損耗中值中等起伏地市區(qū)傳播損耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)任意地形地區(qū)的傳播損耗中值LA=LT-KTKT=Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+Ks)

郊區(qū)開闊地準開闊地丘陵孤立山丘斜波水陸混合

①某一移動通信系統(tǒng)，基站天線高度為30m，移動臺天線高度為3m，天線增益為0dB，市區(qū)為中等起伏地，通信距離為10km，工作頻率為450MHz，試求傳播損耗中值。解：中等起伏地市區(qū)傳播損耗中值LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)自由空間傳播損耗

Lfs=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg10=32.44+53+20=105.5∵Am(f,d)=27dBHb(hb,d)=-16dB∴LT=105.5+27-(-16)=148.5dB（市區(qū)基本損耗中值，Am(f,d)=27dB基站天線高度，增益因子Hb(hb,d)=-16dB）Chap3.噪聲與干擾3.1噪聲3.2鄰道干擾3.3同頻干擾3.4互調(diào)干擾3.5分集接收Chap3.噪聲與干擾【本章重點難點】

掌握移動通信系統(tǒng)的同頻干擾、鄰頻干擾、近端對遠端干擾和互調(diào)干擾的基本概念及有效措施分集接收技術(shù)、抗多徑衰落的原理和經(jīng)常采用的分集、合并方式重點掌握移動通信的干擾及抗干擾技術(shù)3.1噪聲1.噪聲的分類:移動信道中的噪聲可分為:內(nèi)部噪聲:系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的各種噪聲如:收信機噪聲,發(fā)信機噪聲等外部噪聲:人為噪聲:指各種電氣裝置中電流或電壓發(fā)生急劇變化形成的電磁輻射.如:電動機,電焊機,高頻電氣裝置,電器開關(guān)所產(chǎn)生的火花放電所形成的電磁輻射自然噪聲:也叫環(huán)境噪聲,如大氣噪聲,宇宙噪聲等3.1噪聲2.噪聲的特點:可加性噪聲隨機性噪聲3.2鄰道干擾1.概念指相鄰的或鄰近的頻道的信號相互干擾2.產(chǎn)生原因:調(diào)頻信號含有無窮多個邊頻分量,而頻道間隔是有限的當(dāng)某些邊頻分量落入鄰道接收機的通帶內(nèi),就會造成鄰道干擾3.3同頻干擾1.同頻復(fù)用:移動通信系統(tǒng)中,為提高頻率利用率,在相隔一定距離之后,再重復(fù)使用相同的頻率,即同頻復(fù)用.同頻復(fù)用即帶來同頻干擾:復(fù)用距離越近,同頻干擾就越大,但頻率利用率高復(fù)用距離越遠,同頻干擾就越小,但頻率利用率低3.3同頻干擾2.射頻防護比:為減小同頻道干擾的影響和保證接收信號的質(zhì)量,必須使接收端的有用信號電平與同頻干擾電平之比大于某個數(shù)值,該數(shù)值即為射頻防護比.由于同頻干擾影響與調(diào)制方式和頻偏有關(guān),因此在不同信號和不同干擾情況下,其射頻防護比不同.3.3同頻干擾概念:允許使用相同頻率信道的無線小區(qū)之間的最小距離,即同頻復(fù)用距離.指接收機的輸入端的有用信號與同頻干擾的比值大于射頻防護比3.同頻復(fù)用距離:則以dB記的信噪比：[S/I]=[S]-[I]=[LI]-[LS]則DI/DS=10[S/I]/40故得同頻道再用距離D=DI+r0即：D=(1+10[S/I]/40)r03.4互調(diào)干擾1.概念:是由收發(fā)設(shè)備的非線性產(chǎn)生的干擾.當(dāng)兩個或多個不同頻率的信號同時輸入到非線性電路時,由于非線性的作用,會產(chǎn)生許多諧波和組合頻率分量,其中與所需信號頻率相接近的組合頻率分量會順利地通過接收機而形成干擾,即為互調(diào)干擾.3.無三階互調(diào)頻道組產(chǎn)生三階互調(diào)干擾的頻率是：

fx=fi+fj-fk

或fx=2fi-fjB123456789101112fi=f0+BCifj=f0+BCj

fk=f0+BCkCi是頻道序號f03.無三階互調(diào)頻道組得用頻道序號表示的三階互調(diào)關(guān)系式：

Cx=Ci+Cj-Ck

或Cx=2Ci-Cj用頻道序號差值表示的三階互調(diào)干擾：

di,x=dk,j即只需判定頻道序號有無相同即可。

分集技術(shù)就是利用多條路徑傳輸相同信息，且具有近似相等的平均信號強度和相互獨立衰落特性的信號路徑，并在接收端對這些信號進行合并，以便大大降低多徑衰落的影響，這里所說的“非相關(guān)”條件是不可少的，倘若兩個衰落信號同步地起伏，那么這種分集方法就不會有任何效果。分集有兩重含義：一是分散傳輸，使接收端能獲得多個統(tǒng)計獨立的、攜帶統(tǒng)一信息的衰落信號；二是集中處理，即接收機把收到的多個統(tǒng)計獨立的衰落信號進行合并（包括選擇與組合）以降低衰落的影響。3.5分集接收1.分集接收原理

在移動通信系統(tǒng)中可能用到兩類分集方式：一類稱為“宏分集”；另一類稱為“微分集”?！昂攴旨保褐饕糜诜涓C通信系統(tǒng)中，也稱為“多基站”分集。這是一種減小慢衰落影響的分集技術(shù)，是把多個基站設(shè)置在不同的地理位置上（如蜂窩小區(qū)的對角上）和在不同方向上，同時和小時內(nèi)的一個移動臺進行通信（可以選用其中信號最好的一個基站進行通信）3.5分集接收2.分集方式2.分集方式“微分集”：是一種減小快衰落影響的分集技術(shù)，在各種無線通信系統(tǒng)中都經(jīng)常使用。理論和實踐都表明，在空間、頻率、極化、場分量、角度及時間等方面分離的無線信號，都呈現(xiàn)互相獨立的衰落特性。

2.分集方式（1）空間分集?？臻g分集的依據(jù)在于快衰落的空間獨立性，在任意兩個不同的位置上接收同一個信號，只要兩個位置的距離大到一定程度，則兩處所收信號的衰落是不相關(guān)的。為此，空間分集的接收機至少需要兩副相隔距離為d的天線，間隔距離d與工作波長、地物及天線高度有關(guān)。（2）頻率分集。用兩個以上不同的頻率傳輸同一信息。頻率分集需要用兩部以上的發(fā)射機（頻率相隔53kHz以上）同時發(fā)送同一信號，并用兩部以上的獨立接收機來接收信號。它不僅使設(shè)備復(fù)雜，而且在頻譜利用方面也很不經(jīng)濟。微分集方式：2.分集方式（1）空間分集。（2）頻率分集。（3）時間分集：時間分集就是將給定信號在時間上相隔一定的時間重復(fù)傳輸m次，只要時間間隔大于相干時間，就可以得到M條獨立的分集支路。微分集方式：3.5分集接收3.合并方式R(t)=a1r1(t)+a1r1(t)+….+amrm(t)=∑akrk(t)（1）選擇式合并。又稱開關(guān)式相加。是檢測所有分集支路的信號，以選擇其中信噪比最高的那一個支路的信號作為合并器的輸出。這種方式方法簡單，實現(xiàn)容易。但由于未被選擇的支路信號棄之不用，因此抗衰落不如后述兩種方式。當(dāng)分集重不多時（2重）可取。3.5分集接收3.合并方式R(t)=a1r1(t)+a1r1(t)+….+amrm(t)=∑akrk(t)（2）最大比值合并。最大比值合并是一種最佳合并方式，每一支路信號包絡(luò)rk(t)用rk表示。每一支路的加權(quán)系數(shù)ak與信號包絡(luò)rk成正比而與噪聲功率Nk成反比即由此可得最大比值合并器輸出的信號包絡(luò)為3.5分集接收3.合并方式R(t)=a1r1(t)+a1r1(t)+….+amrm(t)=∑akrk(t)（3）等增益合并。等增益合并無需對信號加權(quán)，各支路的信號是等增益相加的，等增益合并方式實現(xiàn)比較簡單，其性能接近于最大比值合并。等增益合并器輸出的信號包絡(luò)為3.5分集接收4.合并方式性能比較等增益合并的各種性能與最大比值合并相比，低得不多，但從電路實現(xiàn)上看，較最大比值合并簡單，尤其是加權(quán)系數(shù)的調(diào)整，前者遠較后者簡單，因此等增益合并是一種較實用的方式，當(dāng)分集重數(shù)不多時，選擇式合并方式仍然是可取的。3.6跳頻跳頻是指載波頻率在很寬頻率范圍內(nèi)按某種圖案（序列）進行跳變。跳頻技術(shù)改善了無線信號的傳輸質(zhì)量，可以明顯降低同頻道干擾和頻率選擇性衰落第四章:組網(wǎng)技術(shù)4.1

小區(qū)（蜂窩）和區(qū)群的概念 4.1.1小區(qū)及其形狀 4.1.2區(qū)群及其圖案4.2區(qū)域覆蓋 4.2.1同頻道再用距離及區(qū)群圖案的選取 4.2.2小區(qū)分裂及信道配置第四章:組網(wǎng)技術(shù)【本章重點難點】

掌握小區(qū)、區(qū)群及頻率復(fù)用的概念采用小區(qū)制提高系統(tǒng)無線信道容量的基本原理及設(shè)計方法頻率規(guī)劃的基本概念和頻率分配、信道分配方式系統(tǒng)服務(wù)等級、話務(wù)量與共用信道之間的關(guān)系重點掌握移動通信的頻率規(guī)劃技術(shù)4.1.1小區(qū)及其形狀每個基站的覆蓋區(qū)稱為一個小區(qū)。

1.一維情況：----帶狀服務(wù)區(qū)鐵路、公路沿線沿海城市f1f2f3f1f2f3三頻組4.1.1小區(qū)及其形狀f1f2f1f2f1f2二頻組f1f2f3f2f3f1三頻組2.二維情況

(1)小區(qū)形狀

內(nèi)接圓的正多邊形：服務(wù)區(qū)面積一定的情況下，正六邊形的形狀最接近理想圓形，用它覆蓋整個服務(wù)區(qū)所需基站數(shù)最少。小區(qū)有效面積交疊區(qū)區(qū)域面積相鄰小區(qū)中心點的距離相鄰小區(qū)的數(shù)目4.1.2．區(qū)群及其圖案區(qū)群的組成:不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進行信道再用。

區(qū)群的組成應(yīng)滿足兩個條件：1.區(qū)群之間可以鄰接，且無空隙無重疊地進行覆蓋；2.二是鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺乐g的距離相等。

N=i2+ij+j2

4.1.2．區(qū)群及其圖案同頻道小區(qū)間距離:d2=3NR2N越大d越大R越大d越大d越大同頻干擾越小，但在覆蓋區(qū)域相同的情況下頻率利用率將越低d大于等于D（同頻道再用距離）的情況下,N越小越好4.2區(qū)域覆蓋4.2.1同頻道再用距離(同頻干擾)及區(qū)群圖案的選取在滿足一定通信質(zhì)量的條件下，允許使用相同頻道的無線區(qū)之間的最小距離為同頻道再用的最小安全距離，稱同頻道再用距離D

。所謂“安全”系指接收機輸入端的有用信號與同頻道干擾的比值已大于射頻防護比。4.2區(qū)域覆蓋4.2.1同頻道再用距離(同頻干擾)及區(qū)群圖案的選取若干擾源數(shù)記為M,則4.2區(qū)域覆蓋4.2.1同頻道再用距離(同頻干擾)及區(qū)群圖案的選取

干擾數(shù)M1236n=4要求

2.823.353.564.42n=3.53.273.984.475.45n=33.995.015.757.234.2區(qū)域覆蓋4.2.1同頻道再用距離(同頻干擾)及區(qū)群圖案的選取4小區(qū)圖案N=4，D=3.46R7小區(qū)圖案N=7，D=4.6R

9小區(qū)圖案N=9，D=5.2R12小區(qū)圖案N=12，D=6R13小區(qū)圖案N=13，D=6.24R16小區(qū)圖案N=16，D=6.9R19小區(qū)圖案N=19，D=7.55R(d2=3NR2)對于M=6的干擾，至少應(yīng)選用N=7的圖案，才能滿足D/R≥4.42的要求。4.2.2小區(qū)分裂及信道配置小區(qū)分裂方法1)將小區(qū)半徑縮小并增加新的基站。2)在原基站采用方向性天線將小區(qū)扇區(qū)化，4.2.2小區(qū)分裂及信道配置中心激勵與頂點激勵，4.2.2小區(qū)分裂及信道配置

提高系統(tǒng)容量的小區(qū)覆蓋方式4.2.2小區(qū)分裂及信道配置右圖為7小區(qū)復(fù)用，對于120度扇區(qū)，第一層的干擾源數(shù)目由6下降到2！4.2.3小區(qū)分裂Cellsplitting小區(qū)分裂作用1)提高系統(tǒng)容量（將小區(qū)半徑縮小并增加新的基站。）2)提高頻率利用率（在原基站采用方向性天線將小區(qū)扇區(qū)化）4.2.2小區(qū)分裂及信道配置信道配置1)分區(qū)分組配置法原則：①小區(qū)內(nèi)采用無三階互調(diào)的頻道組②盡量減小占用的總頻段2)等頻距配置法原則：①小區(qū)內(nèi)采用等頻率間隔的頻道組②頻率間隔應(yīng)足夠大1)分區(qū)分組配置法第1組1，5，14，20，34，36第2組2，9，13，18，21，31第3組3，8，19，25，33，40第4組4，12，16，22，37，39第5組6，10，27，30，32，41第6組7，11，24，26，29，35第7組15，17，23，28，38，422)等頻距配置法第1組1，8，15，22，29第2組2，9，16，23，30第3組3，10，17，24，31第4組4，11，18，25，32第5組5，12，19，26，33第6組6，13，20，27，34第7組7，14，21，28，354.2.3

服務(wù)等級和話務(wù)量的計算1．多信道共用技術(shù)2.話務(wù)量的計算話務(wù)量是度量通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)量或繁忙程度的指標。所謂話務(wù)量A，是指單位時間內(nèi)進行的平均電話交換量。話務(wù)量A可用公式表示為:

A=C·t0

式中，C是單位時間內(nèi)的平均呼叫請求次數(shù)（包括呼叫成功和呼叫失敗的次數(shù)），t0是每次呼叫平均占用信道的時間（包括接續(xù)時間和通話時間）。

4.2.3

服務(wù)等級和話務(wù)量的計算3．服務(wù)等級（忙時呼損率）4．信道利用率在多信道共用系統(tǒng)中，單位時間內(nèi)信道空閑的時間越短，信道的利用率越高。由于信道被占用的時間就是話務(wù)量，所以信道利用率可以用每個信道平均實現(xiàn)的話務(wù)量來表示。若共用信道數(shù)為n，則信道利用率為

Chap5.信息有效傳輸技術(shù)5.1信源編碼5.2信道編碼(隨機干擾)5.3交織技術(shù)(突發(fā)干擾)Chap5.信息有效傳輸技術(shù)【本章重點難點】掌握信息有效傳輸?shù)囊蛩?，信源編碼和信道編碼的目的RPE-LTP語音編碼過程卷積編碼和交織編碼的方式重點是掌握移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)信息有效傳輸?shù)囊恍┘夹g(shù)手段及其原理5.1信源編碼(話音編碼)5.1.1信源編碼的作用及方式1.作用:將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號利用人們發(fā)聲過程中的冗余度和聽覺特性降低數(shù)碼率提高系統(tǒng)的利用率5.1.1信源編碼的作用及方式2.語音的特性:從聲學(xué)的觀點:由于發(fā)音器官的聲音激勵源和口腔或鼻腔聲道的形狀不同從而產(chǎn)生不同的聲音.人類的聽覺具有掩蔽效應(yīng)聽覺系統(tǒng)對不同頻段的感覺靈敏度也不一樣.具有有限的動態(tài)范圍.5.1.1信源編碼的作用及方式3.語音編碼的分類:波形編碼聲源編碼(參量編碼):以人類話音的產(chǎn)生模型為基礎(chǔ),分析表征話音激勵源和聲道等的特征參數(shù),再運用這些特征參數(shù)重新合成話音信號的編碼方式.其數(shù)碼率可壓縮至2.4kbit/s以下混合編碼3.語音編碼的分類:5.1.1信源編碼的作用及方式4.波形編碼脈碼調(diào)制PCM自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制自適應(yīng)子帶編碼5.1.1信源編碼的作用及方式5.聲源編碼(參量編碼)通道聲碼器相位聲碼器共振峰聲碼器線性預(yù)測聲碼器LPC5.1.1信源編碼的作用及方式6.混合編碼:多脈沖激勵線性預(yù)測編碼MPLPC碼激勵線性預(yù)測編碼CELPC帶線性預(yù)測的長期預(yù)測規(guī)則脈沖激勵編碼RPE-LTP5.1.2GSM話音編碼:1.帶線性預(yù)測的長期預(yù)測規(guī)則脈沖激勵編碼RPE-LTP5.1.2GSM話音編碼:5.1.2GSM話音編碼:20ms話音經(jīng)RPE-LTP編碼后，以13kbit/s速率輸出，即260bits.5.2信道編碼(隨機干擾)5.2.1信道編碼作用及方式1.信道編碼作用改善數(shù)字信息在傳輸過程中由于各種噪音和干擾而造成的誤差提供檢錯糾錯能力提高系統(tǒng)的可靠性5.2.1信道編碼作用及方式2.信道編碼的分類:線性分組碼循環(huán)碼奇偶校驗碼循環(huán)冗余校驗碼CRC卷積碼塊卷積碼1.卷積編碼器卷積碼利用N級移位寄存器實現(xiàn).(每級k個移位寄存器)，輸入信息序列每次以k個比特(輸入幀)送人移位寄存器，通過移位寄存器的不同抽斗(由編碼規(guī)則確定)模2相加，每次得到n個比特(輸出幀)編碼輸出序列。同0N級(kN個移位寄存器)卷積碼當(dāng)前輸出的n個比特，不僅與當(dāng)前輸入的k個比特有關(guān)，還與其前后的k(N-1)個比特有關(guān)。約束深度:移位寄存器的個數(shù)kN。記作(n、k、N)卷積編碼器同0N級(kN個移位寄存器)1.卷積編碼器卷積編碼器每次輸入k個比特，得到n個比特的輸出，編碼效率:R=k/n。如k=1，n＝2GSM:R=1/2約束深度:5(2、1、5)同0N級(kN個移位寄存器)1.卷積編碼器3.生成多項式卷積編碼器由移位寄存器的數(shù)量和模2加法器與移位寄存器的連接方式所決定。生成多項式:表示模2加法器與移位寄存器的連接關(guān)系的多項式。某級寄存器與模2加法器相連接，則多項式系數(shù)為1，，若無連接，則系數(shù)為0。3.生成多項式如圖編碼器，生成多項式:g1(x)=1+x+x2g2(x)=1+x2生成多項式中的xi表示寄存器的位置，最低次項(常數(shù)項)表示現(xiàn)時輸入位。3.生成多項式生成多項式用二進制或八進制數(shù)表示，如

g1(x)=1+x+x2=x2+x+1(111)2＝(7)8

g2(x)=1+x2=x2+1(101)2＝(5)8

卷積編碼器中移位寄存器的數(shù)量和生成多項式已知時，則編碼器結(jié)構(gòu)確定。

5.2.2GSM信道編碼50bits132bits78bits5013278334[(50+3)+(132+4)]*2=37878456bitsCRC線性分組碼卷積碼Ⅰa類Ⅱ類Ⅰb類5.3交織技術(shù)(突發(fā)干擾)5.3.1交織作用交織：把一條消息中的相繼比特隔開傳輸，以非相繼比特方式傳輸作用：經(jīng)碼序的重新排序，改善持續(xù)誤碼情況5.3.2GSM的二次交織5.3.2GSM的二次交織6.1GSM數(shù)字蜂窩通信網(wǎng)

6.1.1

GSM通信網(wǎng)的主要參數(shù)

6.1.2GSM組成結(jié)構(gòu)及基本功能

6.1.3通信區(qū)域劃分

Chap6:GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)【本章重點難點】

掌握GSM移動通信系統(tǒng)的基本組成、基本原理及特點

掌握移動臺在小區(qū)間移動過程中，移動核心網(wǎng)中各設(shè)備的工作狀態(tài)，相關(guān)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的改變，為此需要進行的信息通信Chap6:GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)6.1.1GSM組成結(jié)構(gòu)及基本功能

SIMGMSCHLREIRAUCVLRMSCBSCBTSMSAISDNPSTNPSPDN-Intranett-InternetBSSUmAbisNSSBSS6.1.1GSM組成結(jié)構(gòu)及基本功能

1.移動臺(MS)

利用無線接入采用用戶識別模塊SIM卡進行通移動臺的類型有車載臺，便攜臺和手持臺。移動臺能通過無線方式按入通信網(wǎng)絡(luò)，為主叫和被叫提供通信完成各種控制和處理MS還具備與使用者之間的接口，如完成通話呼叫所需要的話簡、揚聲器，顯示屏和按或鍵，6.1.1GSM組成結(jié)構(gòu)及基本功能

(2)BBS包含（BTS和BSC），移動通信系統(tǒng)中無線通信部分的所有地面基礎(chǔ)設(shè)施，通過無線接口直接與移動臺實現(xiàn)通信連接?？刂乒δ埽˙SC）和無線傳輸功能（BTS），完成無線信道的發(fā)送、接收和管理。每個BTS有多部收發(fā)信機（TRX），即占用多個頻率點，而每個頻率點又分成8個時隙，這些時隙就構(gòu)成了信道BTS是覆蓋一個小區(qū)的無線電收發(fā)信設(shè)備。(2)BBSBSCBSC是基站收發(fā)臺和移動交換中心之間的連接點,也為基站收發(fā)臺和操作維護中心之間交換信息提供接口。一個基站控制器通?？刂茙讉€基站收發(fā)臺,其主要功能是進行無線信道管理,實行呼叫和通信鏈路的建立和拆除,并為本控制區(qū)內(nèi)的移動臺的越區(qū)切換進行控制等。6.1.1GSM組成結(jié)構(gòu)及基本功能

(3)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)NSS具有系統(tǒng)交換功能和數(shù)據(jù)庫功能，數(shù)據(jù)庫中存有用戶數(shù)據(jù)及移動性、安全牲管理所需的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中起著管理作用。NSS內(nèi)各功能實體之間通過No.7信令協(xié)議互相通信。NSS由移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、拜訪位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)中心(AUC)、設(shè)備識別寄存器(EIR)和操作維護中心（OMC）構(gòu)成。NSSMSC是一個大的程控數(shù)字交換機，能控制若干個BSC,即處理和協(xié)調(diào)GSM系統(tǒng)內(nèi)部用戶的通信接續(xù)，對位于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動臺進行交換與控制，同時提供移動網(wǎng)與固定公眾電信網(wǎng)的接口。VLR是存儲用戶位置信息的動態(tài)數(shù)據(jù)庫。為那些目前位于相應(yīng)MSC業(yè)務(wù)區(qū)域的用戶臨時存貯注冊數(shù)據(jù)，它存貯的位置數(shù)據(jù)比HLR中的要精確一些。VLR總是與各個MSC集成在一起的。EIR是存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，用來實現(xiàn)對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能。EIR只允許合法的設(shè)備使用，對非法設(shè)備禁止接入網(wǎng)絡(luò)。NSSHLR是管理移動用戶的數(shù)據(jù)庫。HLR所存儲的信息分兩類：一類是有關(guān)用戶參數(shù)的信息，例如用戶類別、所提供的服務(wù)、用戶的各種號碼、識別碼，以及用戶的保密參數(shù)等；另一類是用戶當(dāng)前的位置信息。例如移動臺漫游號碼、VLR地址等。AUC（鑒別中心）與HLR連在一起，提供對用戶身份鑒別的鑒別參數(shù)和用戶的保密參數(shù)。GMSC網(wǎng)關(guān)交換機提供移動網(wǎng)與固定公眾電信網(wǎng)的接續(xù)。NSSAUC（鑒別中心）與HLR連在一起，提供對用戶身份鑒別的鑒別參數(shù)和用戶的保密參數(shù)。提供移動網(wǎng)與固定公眾電信網(wǎng)的接續(xù)。接口表示相鄰實體間的接觸點，信令協(xié)議是個功能實體間的語言。

PSTN用戶通過GMSC網(wǎng)關(guān)交換機在HLR（管理移動的數(shù)據(jù)庫）中找到移動用戶當(dāng)前的位置信息（例如移動臺漫游號碼、VLR地址等）。進而找到移動用戶當(dāng)前的BSC,由BSC發(fā)尋呼，找到移動用戶。6.1.3通信區(qū)域劃分位置區(qū)位置區(qū)是指移動臺可任意移動但不需要進行位置更新的區(qū)域。位置區(qū)可由一個或若干個小區(qū)（或基站區(qū)）組成。為了呼叫移動臺，可在一個位置區(qū)內(nèi)所有基站同時發(fā)尋呼信號?；緟^(qū)位于同一基站的一個或數(shù)個基站收發(fā)信臺（BTS）包括的所有小區(qū)所覆蓋的區(qū)域，即為基站區(qū)。小區(qū)采用基站識別碼或全球小區(qū)識別碼進行標識的無線覆蓋區(qū)域。采用全向天線時，小區(qū)即為基站區(qū)。6.2移動臺編號技術(shù)MSISDN，用戶號碼，撥號用IMSI，系統(tǒng)識別用戶身份

TMSI，臨時身份，活動用戶；MSRN，漫游號碼，建立呼叫時。IMEI

：設(shè)備身份。LAI：位置區(qū)識別碼GSM系統(tǒng)采用了四種用戶尋址方式

MSISDN:主叫呼叫移動客戶所撥號碼。結(jié)構(gòu)：CCNDCSNCC＝國家碼。NDC＝網(wǎng)絡(luò)接入號，

1．移動臺ISDN號碼(MSISDN)撥號目的:找客戶VLR←…號(HLR)

結(jié)構(gòu)：

MCCMNCMSINMCC＝移動國家號碼，我國460,MNC＝移動網(wǎng)號，MSIN＝移動客戶識別碼，(2)國際移動用戶識別碼（IMSI）(IntenationalMobileSubscriberldentity)(3）臨時移動用戶識別碼（TMSITemporaryMobileStationldentity傳TMSI代替IMSI（4）移動臺漫游號碼（MSRN)

MSRN(MobileStationRoamingNumber)功能：形成呼叫路由,與MSISDN結(jié)構(gòu)相同:CC：訪問的VLR的國家碼；

NDC：訪問的VLR的PLMN碼；

SN:用戶號碼。6.2移動臺編號技術(shù)（5）位置區(qū)識別碼(LAI)MS位置，

結(jié)構(gòu)：

3位數(shù)字2位數(shù)字最大16bit

MCCMNCLAC

|------------LAI-------|

MCC＝移動客戶國家碼，同IMSI。

MNC＝移動網(wǎng)號，同IMSI。

LAC＝位置區(qū)號碼，

6.3.1．

信道定義及邏輯信道分類6.3.2．

突發(fā)脈沖序列6.3.3．

邏輯信道與物理信道間對應(yīng)關(guān)系(信道復(fù)用)6.3.4．

幀結(jié)構(gòu)（超幀、超高幀）6.3無線接口的各層協(xié)議及基本功能

1

信道定義：信息傳輸?shù)耐ǖ?，分物理信道和邏輯信道物理信道：某一載頻中的某一時隙。邏輯信道：攜帶信息的通道。6.3.1物理層（無線接口）邏輯信道業(yè)務(wù)信道TCH:傳送數(shù)字話音或用戶數(shù)據(jù)的信道;業(yè)務(wù)信道可分為全速率業(yè)務(wù)信道TCH/F和半速率業(yè)務(wù)信道TCH/H;一個載頻可提供8個全速率業(yè)務(wù)信道或16個半速率業(yè)務(wù)信道.控制信道CCH:用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)的信道;主要有三種:廣播信道(BCCH),公共控制信道(CCCH),專用控制信道(DCCH).控制信道CCH廣播信道(BCCH):從BTS到MS的一點對多點的單項控制信道,用于向移動臺廣播各類消息;屬下行鏈路;包括三種信道:頻率校正信道(FCCH),同步信道(SCH),廣播控制信道(BCCH).廣播信道(BCCH):頻率校正信道(FCCH):攜帶供移動臺進行頻率校正的信息同步信道(SCH):攜帶移動臺陣痛不信息和基站收發(fā)信臺識別信息.廣播控制信道(BCCH):用于廣播BTS的通用信息(小區(qū)特定信息).控制信道CCH公共控制信道(CCCH):是一點對多點的雙向控制信道;主要攜帶接入管理功能所需要的信息;供網(wǎng)絡(luò)中各移動臺共同使用,包括三種信道:尋呼信道(PCH),隨機接入信道(RACH),允許接入信道(AGCH).公共控制信道(CCCH):尋呼信道(PCH):點對點,下行,用于基站尋呼移動臺隨機接入信道(RACH):點對點,上行,作為尋呼的響應(yīng),MS通過此信道申請分配一個獨立專用控制信道(SDCCH).允許接入信道(AGCH):點對點,下行,基站用此信道為MS分配一個獨立專用控制信道(SDCCH).控制信道CCH

專用控制信道(DCCH):點對點雙向控制信道;根據(jù)控制過程的需要,將DCCH分配給移動臺和基站,實現(xiàn)它們之間的點對點的信令傳輸;包括三種信道:獨立專用控制信道(SDCCH),慢速隨路控制信道(SACCH),快速隨路控制信道(FACCH).專用控制信道(DCCH):獨立專用控制信道(SDCCH):點對點,上/下行,此信道在業(yè)務(wù)信道沒分配前,即在呼叫建立過程中傳送信令,用于傳送MS和BTS連接及分配信道的信令.慢速隨路控制信道(SACCH):

點對點,上/下行,此信道在建立起業(yè)務(wù)信道后使用的信令信道;如傳送服務(wù)區(qū)及鄰近小區(qū)的信號強度的測試報告,以便進行越區(qū)切換;快速隨路控制信道(FACCH):

點對點,上/下行,此信道與一條業(yè)務(wù)信道連用,攜帶與獨立專用控制信道(SDCCH)同樣的信息,但在未分配SDCCH時才分配FACCH;通過從業(yè)務(wù)信道借取的幀來實現(xiàn)接續(xù);如傳送越區(qū)切換等指令. 傳輸信道廣播信道FCCH：頻率校正控制信道：發(fā)基站頻率，頻率校正SCH：同步信道：TDMA號,BTS識別碼BCCH：廣播控制信道：廣播基站通用信息公共控制信道

PCH：尋呼信道：尋呼用戶AGCH：準許接入信道：為用戶分配獨立專用信道RACH：隨機接入信道：用戶申請分配獨立專用信道專用控制信道SDCCH：獨立專用信道：用戶通話前鑒權(quán)，登記用SACCH：慢速隨路控制信道：功率控制，測量信號強度FACCH：快速隨路控制信道：通話時傳信令2。突發(fā)脈沖序列在一個時隙(時間片）中發(fā)出的信息比特格式共四種突發(fā)脈沖序列普通

突發(fā)脈沖序列攜帶業(yè)務(wù)信道信息及除頻率校正信道同步信道隨機接入信道以外的控制信道上的信息加密比特是57比特加密數(shù)據(jù)或話音，1比特的借用標志表示突發(fā)是否被快速隨路控制信道借用，訓(xùn)練比特是已知比特，供均衡器產(chǎn)生信道模型，尾比特（000），保護時間為空白時間，保證突發(fā)不會重疊。頻率校正突發(fā)脈沖序列攜帶頻率校正信道信息，固定比特全部為0，調(diào)制器發(fā)送一個未調(diào)載波，尾比特（000），保護時間為空白時間，保證突發(fā)不會重疊。同步突發(fā)脈沖序列攜帶同步信道信息，加密比特和同步序列為TDMA幀號（移動臺可根據(jù)其判斷控制信道TS0上傳送的是哪類邏輯信道）,BTS識別碼（移動臺進行信號強度測量時，用其識別BTS），尾比特（000），保護時間為空白時間，保證突發(fā)不會重疊。368接入突發(fā)脈沖序列攜帶隨機接入信道信息，尾比特（000），保護時間較長，因為隨機接入（第一次發(fā)），不知時間提前量（遠則提前發(fā)），為保證突發(fā)不會重疊。邏輯信道與物理信道間對應(yīng)關(guān)系SDCCH+SACCH下行鏈路C0載頻的TS1邏輯信道與物理信道間對應(yīng)關(guān)系SDCCH+SACCH上行鏈路C’0(C0+45MHz)載頻的TS1邏輯信道與物理信道間對應(yīng)關(guān)系邏輯信道與物理信道間對應(yīng)關(guān)系幀結(jié)構(gòu)（超幀、超高幀）

2．呼叫連接模式6.4接續(xù)過程6.4.1鑒權(quán)與加密6.4.2漫游與位置更新6.4.3切換6.4.1鑒權(quán)與加密1.鑒權(quán)：對移動用戶的合法性進行識別判定移動臺接入網(wǎng)絡(luò)時便應(yīng)用此功能，如呼叫，位置更新SIM卡存有IMSI和鑒權(quán)密鑰KiAUC中同樣存有IMSI和鑒權(quán)密鑰KiAUC產(chǎn)生三個參數(shù)組：6.4.1鑒權(quán)與加密鑒權(quán)過程如下：6.4.1鑒權(quán)與加密2.加密：在無線信道上傳播時使用VLR發(fā)加密模式命令M在MS中，M+TDMA幀號+密鑰Kc經(jīng)A5算法得到加密數(shù)據(jù)加密/解密過程如下：6.4.1鑒權(quán)與加密加密/解密過程如下：6.4.2漫游與位置更新-11.移動臺的狀態(tài)1)移動(MS)關(guān)機持有MS的用戶有時因某種原因會將MS關(guān)掉。在這種狀態(tài)下，MS不能應(yīng)答尋呼消息，GSM網(wǎng)絡(luò)不能將信息傳到MS，MS也不能通知網(wǎng)絡(luò)其所處的位置，此時MS被認為是"分離"狀態(tài)。6.4.2漫游與位置更新-22）移動臺(MS)開機但空閑移動用戶雖然開機但沒有通信，在這種狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)可以成功地尋呼到MS，此時MS被認為是“附著”，MS開機后就會對周圍進行測試，并連接到接收性能最好的廣播信道上；當(dāng)Ms移動時，還要不斷地測試周圍信號強度，總是鎖定在某一廣播信道上，這就叫漫游。Ms還要通知網(wǎng)絡(luò)其所處位置區(qū)的變化，這個過程叫"位置更新"。6.4.2漫游與位置更新-33）移動合（MS）處于通信狀態(tài)在MS處于通信狀態(tài)下，無線網(wǎng)絡(luò)就分配給MS一個業(yè)務(wù)信道傳送話音或數(shù)據(jù)。當(dāng)MS移動時，根據(jù)所接收信號強度，有能力轉(zhuǎn)到其它信道上，這個過程叫“切換”。為了決定MS是否需要切換以及如何切換，網(wǎng)絡(luò)要對來自MS和BTS的信號強度測試報告進行分析判斷，這叫"定位"。6.4.2漫游與位置更新-42．位置登記位置登記是指網(wǎng)絡(luò)保持跟蹤移動臺實際所處的位置并存儲位置信息。通常位置信息存儲在稱為位置寄存器的功能實體中，即存儲在HLR和VLR中，位置登記主要包括下述過程：位置更新,位置刪除,周期性位置更新,IMSI分離/附著.6.4.2漫游與位置更新-5位置更新:移動臺在開機或移動過程中,若收到的的位置區(qū)識別碼與移動臺存儲的位置識別碼不一致,則發(fā)出位置更新請求,通知網(wǎng)絡(luò)需更新移動臺的位置識別碼.位置刪除:當(dāng)移動臺移動到一個新的位置區(qū)后,網(wǎng)絡(luò)確認移動臺在當(dāng)前訪問的VLR中重新登記后,將從原來的VLR中刪除該移動臺的相關(guān)信息.周期性位置更新:處于等待狀態(tài)且位置穩(wěn)定的移動臺,網(wǎng)絡(luò)將以適當(dāng)?shù)臅r間間隔周期性地令其進行位置更新.IMSI分離/附著:使移動臺通知網(wǎng)絡(luò),它們進入開機/關(guān)機或用戶識別卡取出/插入狀態(tài).6.4.2漫游與位置更新-63．漫游與位置更新漫游是指移動臺無論是在歸屬GSMPLMN覆蓋區(qū)內(nèi)移動，還是移動到其他GSMPLMN覆蓋區(qū)內(nèi)，都可以進行去話呼叫或來話呼叫。由系統(tǒng)構(gòu)成的移動通信網(wǎng)絡(luò)能自動跟蹤正在漫游的移動臺位置，位置寄存器之間可以通過7號信令鏈路互相詢問和交換移動臺的漫游信息，從技術(shù)上保證了GSM系統(tǒng)能有效地提供自動漫游功能.6.4.2漫游與位置更新-73．位置更新位置更新包括：不同位置區(qū)的位置更新不同業(yè)務(wù)區(qū)的位置更新6.4.2漫游與位置更新-8不同業(yè)務(wù)區(qū)的位置更新的接續(xù)過程:1.移動臺MS從一個位置區(qū)(屬于MSC-B的覆蓋區(qū))移動到另一個位置區(qū)(屬于MSC-A的覆蓋區(qū));2.通過檢測由基站BS持久發(fā)送的廣播信息,移動臺發(fā)現(xiàn)新收到的位置區(qū)識別碼與目前所使用的位置區(qū)識別碼不一致;3.4.移動臺通過該基站向MSC-A發(fā)送具有”我在這里”的信息位置更新請求;5.MSC-A把含有MSC-A標識和MS識別碼的位置更新請求消息送給HLR.6.HLR發(fā)回響應(yīng)信息,其中含有全部相關(guān)的用戶數(shù)據(jù);7.8.在被訪問的VLR中進行用戶數(shù)據(jù)登記;9.把有關(guān)位置更新響應(yīng)消息通過基站送給移動臺(如果重新分配TMSI,此時一起送給移動臺).10.通知原來的VLR,刪除與此移動用戶有關(guān)的數(shù)據(jù).6.4.3切換-11.切換的概念切換是指將一個正在進行中的呼叫從一個無線信道切換到另一個無線信道，以保障通信不中斷。切換允許在不同的小區(qū)之間進行，也允許在同一小區(qū)的不同無線信道之間進行。6.4.3切換-11.切換可分為以下幾種情況：小區(qū)內(nèi)部切換，小區(qū)之間切換（BSC內(nèi)部切換），BSC之間切換（MSC內(nèi)部切換），MSC之間切換（PLMN內(nèi)部切換），PLMN之間切換。6.4.3切換-22.切換的接續(xù)過程----MSC之間的切換的基本流程:0.穩(wěn)定的呼叫連接狀態(tài);1.移動臺對鄰近的基站發(fā)出的信號進行無線測量,包括功率,距離和話音質(zhì)量,這三個指標決定切換的門限.無線測量結(jié)果通過信令信道報告給基站子系統(tǒng)BSS中的基站收發(fā)信臺BTS;2.無線測量結(jié)果經(jīng)過BTS預(yù)處理后傳送給基站控制器BSC,BSC綜合功率,距離和話音質(zhì)量進行計算并與切換門限值進行比較,決定是否進行切換,然后向MSC-A發(fā)出切換請求;3.MSC-A決定進行MSC之間的切換;4.MSC-A請求在MSC-B區(qū)域內(nèi)建立無線信道,然后在MSC-A與MSC-B之間建立連接;5.MSC-A向移動臺發(fā)出切換命令,移動臺切換到已準備好連接通路的的基站;6.移動臺發(fā)出切換成功的確認信息傳送給MSC-A,以釋放原來的信息等資源.6.4出局呼叫-11.出局呼叫的概念出局呼叫是指移動用戶呼叫固定用戶的過程。6.4出局呼叫-22.出局呼叫的接續(xù)過程:1).在服務(wù)小區(qū)內(nèi),一旦移動用戶撥號后,即移動臺向基站請求隨機接入信道RACH;2).在移動臺MS與移動業(yè)務(wù)交換中心MSC之間建立信令連接的建立過程;3).對移動臺的識別碼進行鑒權(quán)的過程,如果需加密,則設(shè)計加密模式等,進入呼叫建立起始階段;4).分配業(yè)務(wù)信道;5).采用7號信令用戶部分ISUP/TUP通過與固定網(wǎng)(ISDN/PSTN)建立至被叫用戶的通路,并向被叫用戶振鈴,向移動臺回送呼叫接通證實信號;6).被叫用戶摘機應(yīng)答,向移動臺發(fā)送應(yīng)答信息,最后進入通話階段.6.5入局呼叫-11.入局呼叫的概念入局呼叫是指固定用戶呼叫移動用戶的過程。6.5入局呼叫-22.入局呼叫的接續(xù)過程1).通過7號信令用戶部分ISUP/TUP,入口MSC(GMSC)接受來自固定網(wǎng)(ISDN/PSTN)的呼叫;2).GMSC向HLR詢問有關(guān)被叫移動用戶正在訪問的MSC地址(即MSRN);3).HLR請求被訪問VLR分配MSRN,MSRN是在每次呼叫的基礎(chǔ)上由被訪的VLR分配并通知HLR的;4).GMSC從HLR獲得MSRN后,就可重新尋找路由建立至被訪MSC的通路;5).6).被訪MSC從VLR獲得有關(guān)用戶數(shù)據(jù);7).8).MSC通過位置區(qū)內(nèi)的所有基站BS向移動臺發(fā)送尋呼消息;9).10).被叫移動用戶的移動臺發(fā)回尋呼響應(yīng)消息,然后執(zhí)行出局呼叫流程中的1.2.3.4.相同的過程,直到移動臺振鈴,向主叫用戶回送呼叫接通證實信號;11).移動用戶摘機應(yīng)答,向固定網(wǎng)發(fā)送應(yīng)答信息,最后進入通話階段.第7章CDMA數(shù)字蜂窩移動通信7.1CDMA系統(tǒng)的基本原理

7.1.1擴頻通信原理7.1.2擴頻通信主要特點

7.1.3CDMA碼序列7.1.4CDMA的基本原理7.2CDMA通信系統(tǒng)的傳輸方式

7.2.1邏輯信道7.2.2CDMA正向傳輸信道的構(gòu)成7.2.3CDMA反向傳輸信道的構(gòu)成7.2.4正向傳輸信道和反向傳輸信道的比較7.1CDMA系統(tǒng)的基本原理

CDMA移動通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)的FDMA和TDMA移動通信系統(tǒng)相比，具有抗干擾性好、抗多徑衰落性好、保密性高、容量大、頻率資源利用率高等特點?；跀U頻技術(shù)的碼分多址接入是CDMA移動通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)，它可以通過給不同的用戶分配各自特定的地址碼序列，將處于相同時隙和頻率的用戶信號分離開來，采用共享信道方式傳輸信息。在接收端，系統(tǒng)利用與發(fā)送端完全一致的本地地址碼對接收信號進行相關(guān)檢測，提取需要的用戶信號，而將其他適用不同碼型的信號視為帶寬干擾而從中剔除掉。在存在著各種干擾和多徑衰落的無線信道環(huán)境中，擴頻信號的寬帶特性使得系統(tǒng)的性能得到明顯的改善。7.1.1擴頻通信原理

1.背景擴頻通信是近年發(fā)展非常迅速的一種技術(shù),它與光纖通信、衛(wèi)星通信,一同被譽為進入信息時代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。它不僅在軍事通信中發(fā)揮出了不可取代的優(yōu)勢,而且廣泛地滲透到了社會的各個領(lǐng)域,如通信、遙測、監(jiān)控、報警和導(dǎo)航等。

2.定義所謂擴頻通信,即擴展頻譜通信(SpreadSpectrumCommunication),是一種把信息的頻譜展寬之后再進行傳輸?shù)募夹g(shù)。頻譜的展寬是通過使待傳送的信息數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)傳輸速率高許多倍的偽隨機碼序列(也稱擴頻序列)的調(diào)制來實現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)。在接收端則采用相同的擴頻碼進行相關(guān)同步接收、解擴,將寬帶信號恢復(fù)成原來的窄帶信號,從而獲得原有數(shù)據(jù)信息。擴頻通信與CDMA的關(guān)系是:CDMA只能由擴頻技術(shù)來實現(xiàn),而擴頻通信并不意味著CDMA。定義包含三方面的含義:信號的頻譜被展寬了2)采用擴頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜3)在接收端用相關(guān)解調(diào)來解擴

3.實現(xiàn)條件由上述定義可知,擴頻技術(shù)必須滿足兩個基本要求:(1)所傳信號的帶寬必須遠大于原有信息所需的最小帶寬;(2)所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與原有信息無關(guān)。

4.工作原理

擴頻通信的一般工作原理如圖3-2所示。圖中,在發(fā)送端輸入的信息先經(jīng)過信息調(diào)制形成數(shù)字信號,然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜。展寬后的信號再經(jīng)過射頻調(diào)制,調(diào)制到較高頻率上再發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號經(jīng)過射頻解調(diào),恢復(fù)到中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴。再經(jīng)信息解調(diào),即恢復(fù)出原始信息。由此可見,—般的擴頻通信系統(tǒng)都要進行三次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,擴頻通信多了擴頻調(diào)制和解擴兩個部分。擴頻通信工作原理6.特點隱蔽性好,對各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小2)頻譜利用率高,易于重復(fù)使用頻率3)抗干擾性強,