移动通信32张.pptx

第六章第六章 移动通信移动通信6.1 移动通信概述6.2 移动通信的基本技术6.3 数字蜂窝移动通信系统6.4 第三代移动通信系统现现代移代移动动通信通信网网络络技技术术1 1 通信双方或至少其中一方在移动环境下进行信通信双方或至少其中一方在移动环境下进行信息传递的通信方式，包括移动体之间或移动体与固息传递的通信方式，包括移动体之间或移动体与固定体之间的通信。定体之间的通信。F什么是移动通信什么是移动通信?6.1 移动通信概述 18871887年，马可尼在陆地和一艘轮船上完成无线通信试验，年，马可尼在陆地和一艘轮船上完成无线通信试验，标志无线通信的开始。标志无线通信的开始。19281928年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志移动通年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志移动通信的开始。信的开始。19461946年，年，BellBell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网，话网，19601960年，实现无线频道自动选择域公用电话网自动拨年，实现无线频道自动选择域公用电话网自动拨号连接。号连接。19741974年，美国年，美国BellBell实验室提出蜂窝移动通信的概念。实验室提出蜂窝移动通信的概念。F 移动通信的发展历程移动通信的发展历程6.1 移动通信概述 1980s1980s，第一代移动通信系统，第一代移动通信系统，19831983年美国的年美国的AMPSAMPS，19801980年北欧的年北欧的NMTNMT，19791979年日本的年日本的NAMTS,1985NAMTS,1985年英国年英国TACSTACS系统系统 1990s1990s，第二代移动通信系统，第二代移动通信系统，19921992年商用的年商用的GSMGSM，19911991年北美的年北美的IS-54IS-54，19931993年日本的年日本的PDC,1993PDC,1993年美国提出的年美国提出的IS-IS-9595（N-N-CDMACDMA）2000s2000s，第三代移动通信系统，第三代移动通信系统，欧洲、日本欧洲、日本的的WCDMAWCDMA ，北美北美的的CDMA-CDMA-20002000 ，中国中国的的TD-SCDMATD-SCDMAF 移动通信的发展历程移动通信的发展历程6.1 移动通信概述 系统间没有公共接口。系统间没有公共接口。无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展。业务很难开展。频率利用率低，无法适应大容量的要求。频率利用率低，无法适应大容量的要求。安全性差，易于被窃听，易做安全性差，易于被窃听，易做“假机假机”。第一代移动通信系统特点6.1 移动通信概述 频谱利用率，系统容量大。频谱利用率，系统容量大。用户能获得多种服务（以话音业务为主，并提供低速率用户能获得多种服务以话音业务为主，并提供低速率以电路型为主的数据业务）。以电路型为主的数据业务）。能自动漫游。能自动漫游。话音质量比第一代好。话音质量比第一代好。保密性好。保密性好。可以与可以与ISDNISDN、PSTNPSTN等网络互连。等网络互连。第二代移动通信系统优点6.1 移动通信概述 数据功能差，不能支持多媒体业务。如使用数据功能差，不能支持多媒体业务。如使用GSMGSM手机上手机上网，理论上只能达到网，理论上只能达到9.6k9.6k的上网速度。的上网速度。全球不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用全球不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，全球漫游比较困难。的频率也不一样全球漫游比较困难。第二代移动通信系统缺点6.1 移动通信概述具有全球标准具有全球标准使用全球公共频带使用全球公共频带具有全球使用的小型终端具有全球使用的小型终端具有全球漫游能力具有全球漫游能力 从媒体（从媒体（MediaMedia）多媒体（多媒体（Multi-mediaMulti-media）微蜂窝结构微蜂窝结构提高改良的频率使用效率提高改良的频率使用效率具有易于向下一代系统发展的灵活性具有易于向下一代系统发展的灵活性具有高速的分级数据速率具有高速的分级数据速率在固定位置环境下能达到在固定位置环境下能达到2Mbps2Mbps对步行用户能达到对步行用户能达到384kbps384kbps对车载用户能达到对车载用户能达到144kbps144kbps 第三代移动通信系统特点6.1 移动通信概述信道传输条件恶劣移动台使用无线信道，在电波传播的过程中，由于多径衰多径衰落落、建筑物阻挡造成的阴影效应阴影效应、移动台运动引起的多普勒频多普勒频移移等，使接收信号极不稳定。信号起伏幅度可达30dB以上。F 移动通信的特点移动通信的特点6.1 移动通信概述强干扰情况下工作 移动通信除受到汽车发动机的火花干扰及工业干扰以外，主要的干扰有互调干扰、邻道干扰及同频干扰互调干扰、邻道干扰及同频干扰。互调干扰互调干扰：由于部件的非线性引起；非线性部件的输出信号中，会包含输入信号所没有的新的频率成分，如果这些新的频率成分落入其他信号的频率范围之内，就会对该信道造成干扰，称为互调干扰；邻道干扰邻道干扰：相邻或邻近信道之间，由于信道隔离度不够造成的干扰；同频干扰同频干扰：相同频率的无用信号造成的干扰。6.1 移动通信概述可供使用的频率资源有限移动通信的可用频率范围有限，而移动通信的用户数却在猛增，故有效地利用频率资源是移动通信系统的一个重要研究课题。建网技术复杂由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线通道，同时需支持位置登记、越区切换及漫游存取的跟踪技术，这使其信令种类比固定网要复杂得多。此外，在入网和计费方式也有其特殊的要求。所以移动通信系统相当的复杂。6.1 移动通信概述F 移动通信的工作方式移动通信的工作方式 移动通信工作方式移动通信工作方式 单向通信方式单向通信方式 双向通信方式双向通信方式 单工通信方式单工通信方式 双工通信双工通信 方式方式半双工通信方式半双工通信方式 6.1 移动通信概述所所谓谓单单向向通通信信：通通信信双双方方中中的的一一方方只只能能接接收收信信号号，而而另另一一方方只只能能发发送送信信号号，不不能能互互逆逆。收收信信号号方方不不能能对对发发信信号号方直接进行信息反馈。方直接进行信息反馈。陆陆地地移移动动通通信信中中的的无无线线寻寻呼呼系系统统就就采采用用这这种种工工作作方方式式。BP机机只只能能收收信信而而不不能能发发信信，反反馈馈信信息息只只能能通通过过“打打电电话话”间接地来完成。间接地来完成。F 移动通信的工作方式移动通信的工作方式 6.1 移动通信概述所所谓谓双双向向通通信信方方式式就就是是通通信信双双方方都都可可以以接接收收信信号号和和发发送信号。送信号。日日常常生生活活中中的的电电话话机机、手手机机、对对讲讲机机等等都都是是双双向向通通信信方式。方式。F 移动通信的工作方式移动通信的工作方式 6.1 移动通信概述 移动通信的双方只能交替地进行发信和收信，而移动通信的双方只能交替地进行发信和收信，而 不能同时进行发信和收信。不能同时进行发信和收信。常用的对讲机就是采用的这通信方式。平时天线常用的对讲机就是采用的这通信方式。平时天线 与接收机相连接，发信机不工作。当一方用户需与接收机相连接，发信机不工作。当一方用户需 要要讲讲话话时时，按按下下“按按-讲讲”开开关关（PTT），天天线线与与发发 信机相连（发信机开始工作）。另一方的天线接信机相连（发信机开始工作）。另一方的天线接 至接收机，因而可收到对方发来的信号。至接收机，因而可收到对方发来的信号。根据收、发频率的异同，又可以分为同频单工和根据收、发频率的异同，又可以分为同频单工和 异频单工。异频单工。1、单工通信方式、单工通信方式6.1 移动通信概述2、双工通信方式、双工通信方式通信双方在通话时收发信机同时工作，即任意一方在通信双方在通话时收发信机同时工作，即任意一方在发话的同时，也能收听到对方的信息，与普通有线电发话的同时，也能收听到对方的信息，与普通有线电话的使用情况类似；话的使用情况类似；通信双方通过双工器来完成双工通信；通信双方通过双工器来完成双工通信；分为分为频分双工（频分双工（FDDFDD）和和时分双工（时分双工（TDDTDD）。6.1 移动通信概述3、半双工通信方式、半双工通信方式 指通信双方的一方使用频分双工方式，收发信机同指通信双方的一方使用频分双工方式，收发信机同时工作，另一方则采用异频单工方式，收发信机交替工时工作，另一方则采用异频单工方式，收发信机交替工作，也称为双向异频半双工工方式。作，也称为双向异频半双工工方式。主要用于专用移动通信中，如汽车调度。主要用于专用移动通信中，如汽车调度。基地台是双工方式，即收发信机同时工基地台是双工方式，即收发信机同时工 作，而移动作，而移动台是按键讲话的异频单工方式。台是按键讲话的异频单工方式。6.1 移动通信概述 蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统无线寻呼系统无线寻呼系统 无绳电话系统无绳电话系统 F 常见的移动通信系统常见的移动通信系统 集群移动通信系统集群移动通信系统 6.1 移动通信概述蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 把把整整个个服服务务区区划划分分成成若若干干个个较较小小的的区区域域（小小区区），各各小小区区均均用用小小功功率率的的基基站站发发射射机机覆覆盖盖，许许多多小小区区像像蜂蜂窝窝一一样样覆覆盖盖任任意意形形状状的的服服务务地区。地区。6.1 移动通信概述公用电话网无线电寻呼控制中心及主发射台用户回路市话中心要呼叫某一市话中心要呼叫某一“袖珍玲袖珍玲”用户，可拨寻呼中心的专用户，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要代传的号码及要代传的消息，并自动在无线信道上发出呼代传的号码及要代传的消息，并自动在无线信道上发出呼叫叫.被呼用户的袖珍接收机发出呼叫声，并在液晶屏上显示主被呼用户的袖珍接收机发出呼叫声，并在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简单消息。呼用户的电话号码及简单消息。袖珍玲用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。袖珍玲用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。无线寻呼系统无线寻呼系统6.1 移动通信概述普通话机座机市话局用户线 无绳电话系统无绳电话系统 普通的电话单机分成座机普通的电话单机分成座机和手机两部分和手机两部分 座机与有线电话网连接，座机与有线电话网连接，手机与座机间用无线电连接。手机与座机间用无线电连接。因手机与座机间不用电线因手机与座机间不用电线相连，故称为相连，故称为“无绳无绳”电话。电话。以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸 普通的电话单机分成座机普通的电话单机分成座机和手机两部分和手机两部分 座机与有线电话网连接，座机与有线电话网连接，手机与座机间用无线电连接。手机与座机间用无线电连接。因手机与座机间不用电线因手机与座机间不用电线相连，故称为相连，故称为“无绳无绳”电话。电话。6.1 移动通信概述集群移动通信系统集群移动通信系统 用于集团调度指挥；用于集团调度指挥；可可用用信信道道为为系系统统的的全全体体用用户户共共用用，具具有有自自动动选选择择信信道道功功能能，是是共共享享资资源源、分分担担费费用用、共共用用信信道道设设备备及及服服务务的的多多用用途途、高高效效能能的的无无线线调调度度通信系统。通信系统。6.1 移动通信概述F 移动通信的发展趋势移动通信的发展趋势宽带化、分组化、智能化、综合化、个人化宽带化、分组化、智能化、综合化、个人化宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一；IP协议将成为电信网的主导通信协议；核心网络综合化，接入网络多样化；移动智能网技术与IP技术的组合将进一步推动全球个人通信的发展；网络将从以技术为中心转向以应用为中心；IP技术将成为未来网络的核心技术。6.1 移动通信概述第六章第六章 移动通信移动通信6.1 移动通信概述6.2 移动通信的基本技术6.3 数字蜂窝移动通信系统6.4 第三代移动通信系统现现代移代移动动通信通信网网络络技技术术24246.2.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 6.2.1 移动信道特征及抗衰落方法移动信道特征及抗衰落方法6.2 移动通信的基本技术移动通信的基本技术 6.2.1 移动信道特征及抗衰落方法移动信道特征及抗衰落方法 移动信道电波传播特性 移动信道衰落特性 抗衰落技术 蜂窝无线移动通信系统中，电磁波传播机理多种多样，但总体上可归结为：反射、绕射和散射。在城区，发射机和接收机之间一般无直射路径，而高层建筑产生强烈的绕射损耗。另外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径的电磁波相互作用引起多径损耗。同时，随着发射机和接收机之间距离的不断增加，引起电磁波强度的衰减。移动信道电波传播特性F 电磁波的自由空间传输电磁波的自由空间传输 自由空间传播是指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗的空间。卫星通信和微波视距通信属于典型的自由空间传播。自由空间传播损耗：移动信道电波传播特性F 多径传播理论模型多径传播理论模型典型的两径模型是多径信号传播理论的前提，平面大地的两径传播模型如图5.2所示。当存在建筑物和起伏地形时，接收信号中将包含建筑物等反射的电波，此时，可用三径、四径等多径传播模型来描述移动信道。移动信道电波传播特性图5.2 两径传播模型 6.2.1 移动信道特征及抗衰落方法移动信道特征及抗衰落方法 移动信道电波传播特性 移动信道衰落特性 抗衰落技术接收信道统计分析曲线F 移动环境的场强特性移动通信环境下场强变化剧烈场强变化的平均值随距离增加而衰减场强特性曲线的中值呈慢速变化（慢衰落）场强特性曲线的瞬时值呈快速变化（快衰落）移动信道衰落特性空间传播损耗-路径损耗阴影效应-由地形结构引起，表现为慢衰落多径效应-由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落多普勒效应-由于移动体的运动速度和方向引起，多径条件下将引起多普勒频谱展宽 移动信道衰落特性多径效应多径效应产生原因：由于接收端周围多个散射体反射电磁波，在接收端口形成驻波变化的情况。由此产生的衰落称为多径衰落。统计特性：多径衰落为快衰落，服从瑞利分布。特点：时域存在“时延扩展”；频域存在“频率选择性衰落”-相关带宽；解决方案：采用分集接收技术。移动信道衰落特性 6.2.1 移动信道特征及抗衰落方法移动信道特征及抗衰落方法 移动信道电波传播特性 移动信道衰落特性 抗衰落技术 分集接收技术：接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信号进行待定的处理，以降低信号的电平起伏。抗衰落技术空间分集技术-用2个以上的天线接收同一个信号频率分集技术-用2个以上的载波频率传输时间分集技术-在不同时间接收同一个信号极化分集技术-接收垂直和水平极化信号常用的分集技术常用的分集技术常用的分集技术常用的分集技术抗衰落技术6.2.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 6.2.1 移动信道特征及抗衰落方法移动信道特征及抗衰落方法6.2 移动通信的基本技术移动通信的基本技术 6.2.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 区域覆盖技术 多址技术蜂窝系统-“小区制”系统 将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1-10km左右,在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。-蜂窝分类 宏蜂窝(Macro-cell)2-20km 微蜂窝(Micro-cell)0.42 km 微微蜂窝(Pico-cell)400m区域覆盖技术小区小区形状的确定小区形状的确定小区的实际覆盖小区的实际覆盖想象的想象的想象的想象的覆盖覆盖覆盖覆盖理想的理想的理想的理想的覆盖覆盖覆盖覆盖实际的实际的实际的实际的覆盖覆盖覆盖覆盖区域覆盖技术频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道；可以极大地提高频谱利用率；如果系统设计得不好，将产生严重的同频干扰；C C1 1C C1 1f f1 1P P0 0f f1 1P P0 0R RR RD DD：同频复用距离R：小区半径区域覆盖技术区群？通常由若干个邻接小区构成区群，再由区群披此邻接构成整个服务区；为防止同频干扰，同一区群中的小区，不得使用相同的频率；且邻接区群中的同频小区中心间距相等；区域覆盖技术区群中小区数应满足的关系式：N=i2+ij+j2，i、j为不同时为零的正整数。N可能的取值见下表所示。区域覆盖技术N=3N=3N=4N=4N=7N=7区域覆盖技术 激励方式中心激励 基站位于小区中央，采用全向天线实现无线区覆盖；顶点激励 在每个六边型的三个顶角上设置基站，采用120度扇形辐射的定向天线实现无线区覆盖。图激励方式示意图区域覆盖技术小区分裂 随着城市建设的发展，为适应新的用户密度变化，可采用“小区分裂”的方法，即将原有的无线小区进一步细分，以增大系统的容量和密度。图增加新基站的分裂区域覆盖技术 6.2.2 移动通信的组网技术移动通信的组网技术 区域覆盖技术 多址技术 多址技术多址技术多址技术：在移动通信系统中，有许多用户都要同时通过同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从众多用户台的信号中区分出是哪一个用户台发出来的信号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号。多址方式的类型有：即频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)。（1 1）频分多址（）频分多址（FDMAFDMA）PowerFrequencyTimeFDMA 将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道供不同的用户使用。多址技术多址技术（1 1）频分多址（）频分多址（FDMAFDMA）用户识别：频道号（在频谱域实现了用户的正交分割）；特点：简单、容易实现，以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路；以频率复用为基础，需严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统；对功控的要求不高，硬件设备取决于频率规划和频道设置；应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统；多址技术多址技术（2 2）时分多址（）时分多址（TDMATDMA）FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA 把时间分成周期性的帧，每一帧再分为若干个时隙供用户作信道使用。多址技术多址技术（2 2）时分多址（）时分多址（TDMATDMA）用户识别：时隙（在时间域实现了用户的正交分割）；特点：以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户；每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置；系统要求严格的系统定时同步；是时隙受限和干扰受限系统；应用：GSM系统（载频间隔：200KHz，每频道8个时隙）；多址技术多址技术 在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。（3 3）码分多址（）码分多址（CDMACDMA）FrequencyCDMAPowerTime 多址技术多址技术用户识别：码型（在码域实现用户的正交分割）；特点：每个基站只需一个射频系统；每个码传输一路数字信号，每个用户共享时间和频率；是一个多址干扰受限系统；需要严格的功率控制；需要定时同步；软容量、软切换，系统容量大；抗衰落、抗多径能力强；应用：IS-95 CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统；（3 3）码分多址）码分多址（CDMACDMA）多址技术多址技术（4 4）空分多址（）空分多址（SDMASDMA）通过空间的分割来区别不同的用户，即通过控制用户的空间辐射能量，使用定向波束天线来服务于不同的用户。依靠智能天线实现。多址技术多址技术第六章第六章 移动通信移动通信6.1 移动通信概述6.2 移动通信的基本技术6.3 数字蜂窝移动通信系统6.4 第三代移动通信系统现现代移代移动动通信通信网网络络技技术术56566.3.2 CDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 6.3.1 GSM系统系统6.3 数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统 GSM原意为“Group Special Mobile”移动特别小组，1991年在欧洲开通了第一个系统，工作频率为900MHz。同时MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，将GSM更名为Global System for Mobile Communication，俗称“全球通”。同年，移动特别小组还完成了制定1800MHz频段的公共欧洲电信业务的规范，名为DCS1800系统。GSM900和DCS1800就是我们平常讲的“双频网络”，两系统功能相同，主要是工作频率不同。6.3.1 GSM系统系统 系统的结构与功能系统的结构与功能图5.22GSM系统的网络结构 6.3.1 GSM系统系统移动台（移动台（MSMS）GSMGSM移动通信网中用户使用的设备；移动通信网中用户使用的设备；用用户户识识别别模模块块（SIMSIM）卡卡:一一张张符符合合ISOISO标标准准的的“智智慧慧”磁磁卡卡，包包含含与与用用户户有有关关的的无无线线接接口口信信息息以以及及用用于于鉴鉴权权和和加加密密的信息；的信息；实现了实现了“个人与终端个人与终端”的分离；的分离；系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统基站子系统（基站子系统（BSSBSS）在一定无线覆盖区中，由在一定无线覆盖区中，由MSCMSC控制与控制与MSMS进行通信的系统设备。进行通信的系统设备。构成：构成：BTSBTS、BSCBSC、天线公用器、天线等。、天线公用器、天线等。在在BSCBSC中增加码变换器及相应的复用设备，完成中增加码变换器及相应的复用设备，完成PRE-LTPPRE-LTP编编码与码与PCMPCM码之间的转换。码之间的转换。系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统网络子系统(NSS)对对GSMGSM中中MSMS之间通信和之间通信和MSMS与其它通信网中用户通信起着与其它通信网中用户通信起着管理作用；管理作用；主要功能包括：交换、移动性管理、安全性管理及负责主要功能包括：交换、移动性管理、安全性管理及负责收集计费、账单信息等。收集计费、账单信息等。系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统（1）MSC 地域覆盖上构成节点，主要完成接续任务；地域覆盖上构成节点，主要完成接续任务；MSCMSC支持移动性管理、计费管理等网络功能；支持移动性管理、计费管理等网络功能；每个每个MSCMSC还应能完成入口还应能完成入口MSCMSC的功能。的功能。PSTNGMSCVMSCBSS 系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统（2）HLR 中央数据库，存储其所辖区的所有移动用户的有关数据。（3）VLR动态用户数据库，存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据；系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统（4）鉴权中心（AUC）对移动用户鉴权，防止无权用户接入系统；对无线链路上的话音、数据和信令信息进行保密等，保证无线通信安全；AUC中存储着鉴权信息和加密密钥。系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统（5）移动设备识别寄存器（EIR）存储移动设备的国际移动设备识别码（IMEI），对移动设备进行识别、监视、闭锁等功能；有三种表格清单白色清单：移动设备准许使用；灰色清单：可使用，但处于监测状态下；黑色清单：失窃而不准使用；系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统操作支持子系统（OSS）操作支持子系统（OSS）需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作和维护。包括网路管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用户识别卡管理的个人化中心（PCS）、用于集中计费管理的数据后处理系统（DPPS）等功能实体。系统的结构与功能系统的结构与功能 6.3.1 GSM系统系统 GSMGSM系统的主要参数系统的主要参数发射频带(MHZ)基站935960移动台890915双工间隔45MHZ载频带宽200KHZ射频双工信道总数124小区半径（KM）最小0.5最大35多址接入方式 TDMA/FDMA传输速率（kbps）270.833全速率话音编译码比特率（kbps）13国际漫游能力有每载频信道数全速率8半速率16 6.3.1 GSM系统系统 多址技术：FDMA/TDMA 6.3.1 GSM系统系统工作频段 信道间隔：信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离双工距离:95 MHz890915935960双工距离双工距离:45 MHzGSM 900:GSM 1800:6.3.1 GSM系统系统 信道分类物理信道：一个载频上的TDMA帧的一个时隙；逻辑信道：根据在某个物理信道上传输信息类型不同，定义了若干逻辑信道；逻辑信道分类如下：6.3.1 GSM系统系统 信道分类 6.3.1 GSM系统系统（1）业务信道（TCH）用于传送编码后的语音或用户数据，分上行信道和下行信道。（2）控制信道（CCH）控制信道用于传送控制呼叫进程的信令或同步数据。信道分类 6.3.1 GSM系统系统控制信道（CCH）广播信道（BCH）“一点对多点”单向控制信道，用于BS向MS广播公用信息；频率校正信道（FCCH）同步信道（SCH）广播控制信道（BCCH）6.3.1 GSM系统系统控制信道（CCH）共用控制信道（CCCH）“一点对多点”双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需的控制信令；寻呼信道（PCH）随机接入信道（RACH）准许接入信道（AGCH）6.3.1 GSM系统系统控制信道（CCH）专用控制信道（DCCH）“点对点”双向控制信道，传输在呼叫接续阶段和通信进行当中所需的控制信息；独立专用控制信道（SDCCH）慢速辅助控制信道（SACCH）快速辅助控制信道（FACCH）6.3.1 GSM系统系统 GSMGSM系统的工作过程系统的工作过程 呼叫接续呼叫接续 越区切换越区切换 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系统系统 位置更新位置更新定义：移动通信网为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程；在GSM系统中，位置信息存储在HLR和VLR中；位置登记的三个步骤：在管理新LA的VLR中登记MT；修改HLR中记录服务该MT的新VLR的ID号；在旧VLR和MSC中注销该MT。6.3.1 GSM系统系统 GSMGSM系统的工作过程系统的工作过程 呼叫接续呼叫接续 越区切换越区切换 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系统系统 越区切换越区切换（1）定义 将当前正在进行的移动台与BS之间的通信链路从当前BS转移到另一个BS的过程；该过程也称为自动链路转移ALT（automatic link transfer）。6.3.1 GSM系统系统（2）越区切换方式 硬切换：在新连接建立以前，先中断旧的连接。（eg，TACS、GSM系统）越区切换越区切换 6.3.1 GSM系统系统（2）越区切换方式 软切换：在与新BS建立可靠连接之后再中断旧链路。（eg，IS-95系统）越区切换越区切换要求：软切换只能在同一频率的信道间进行。6.3.1 GSM系统系统同一个BSC，不同小区同一个MSC/VLR，不同BSC不同MSC/VLR的区间切换（3）GSM系统中的越区种类 越区切换越区切换 6.3.1 GSM系统系统同一BSC的越区切换同一个MSC/VLR，不同BSC间的越区切换不同MSC的越区切换 6.3.1 GSM系统系统 GSMGSM系统的工作过程系统的工作过程 呼叫接续呼叫接续 越区切换越区切换 位置更新位置更新 6.3.1 GSM系统系统 呼叫接续呼叫接续（1）移动用户主呼 移动用户向固定用户发起呼叫。（2）移动用户被呼 固定用户向移动用户发起呼叫。6.3.1 GSM系统系统（1）移动用户主呼 若MS处于激活且空闲状态，要建立一个呼叫，只需拨被叫用户号码，再按“发送”键，MS便开始启动呼叫程序：MS进入“初始化”过程；网络对MS进行“鉴权”、“加密”处理；建立至被叫用户的呼叫；63.1 GSM系统系统（2）移动用户被呼首先，完成对MS的位置定位；其次，对MS进行“寻呼”；再次，MS收到寻呼后，进入“初始化”过程；最后，完成“呼叫接续”；6.3.1 GSM系统系统6.3.2 CDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 6.3.1 GSM系统系统6.3 数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统 CDMACDMA蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统概述 CDMA CDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点 CDMACDMA蜂窝通信系统的无线传输蜂窝通信系统的无线传输6.3.2 CDMACDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统CDMACDMA发展历史和现状发展历史和现状9090年代初，年代初，QualcommQualcomm公司首次将公司首次将CDMACDMA技术引入民用通信领域；技术引入民用通信领域；19931993年，第一个年，第一个CDMACDMA标准标准IS-95IS-95发布；发布；19961996年，年，CDMACDMA标准标准IS-95AIS-95A发布；发布；20002000年，年，CDMA2000-1XCDMA2000-1X标准标准IS-2000 Release 0 IS-2000 Release 0、Release ARelease A出台；出台；20002000年，年，1XEV-DO1XEV-DO、1XEV-DV1XEV-DV等宽带等宽带CDMACDMA技术纷纷出台，部分技术纷纷出台，部分提案已经被提案已经被3GPP23GPP2采纳；采纳；CDMACDMA蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统概述几种流行的多址技术：几种流行的多址技术：FDMA 频分多址频分多址每个用户使用不同的频率每个用户使用不同的频率一个信道对应一个频率一个信道对应一个频率TDMA 时分多址时分多址每个用户使用不同的时隙每个用户使用不同的时隙一个信道就是特定频率的特定时隙一个信道就是特定频率的特定时隙CDMA 码分多址码分多址一个信道对应一种独特的码序列。一个信道对应一种独特的码序列。每个用户使用相同的频率，但采用不同每个用户使用相同的频率，但采用不同的码序列。的码序列。FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA信道：信道：通过传输媒介为一个用户传送信息通过传输媒介为一个用户传送信息的专用通路。的专用通路。CDMACDMA蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统概述 CDMACDMA蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统概述 CDMACDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点 CDMACDMA蜂窝通信系统的无线传输蜂窝通信系统的无线传输6.3.2 CDMACDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统多址干扰 CDMA蜂窝移动通信系统中，所有用户在通信过程中都使用同一载波，占用相同的带宽，即共享同一无线频道，所以其中任一用户的通信均会对其他用户造成干扰，即“多址干扰”；且同时通话的用户数越多，相互间的干扰越大。CDMACDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点远近效应 由于系统中的许多电台共用一个频率发送或接收信号，因而近地强信号压制远地弱信号的现象；CDMACDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点K信道K+1信道功率控制 为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站远近，到达基站的信号功率都应该相同，且刚达到BS所需的信噪比；反之一样。CDMACDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点类比:国际性集会-同一房间（频率）的多个交谈 -使用不同的语言（码分）背景噪声-每一对话的音量要控制到最小(功率控制）自干扰CDMACDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点 CDMACDMA蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统概述 CDMA CDMA蜂窝通信系统特点蜂窝通信系统特点 CDMACDMA蜂窝通信系统的无线传输蜂窝通信系统的无线传输6.3.2 CDMACDMA蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 在CDMA系统中，除要传输业务信息外，还要传输各种控制信息，即CDMA系统配置了各种逻辑信道，它们均是由不同的码序列区分。CDMACDMA蜂窝通信系统的无线传输蜂窝通信系统的无线传输1、正向逻辑信道导频信道（Pilot channel）传输由BS连续发送的不包含信息数据的导频信息；同步信道（Sync channel）主要用于传输同步信息，MS利用它进行同步捕获；寻呼信道（Paging channel）供BS在呼叫建立阶段传输寻呼控制信息给MS；正向业务信道（Forward Traffic channel）传输话音编码数据或其他业务数据和少量随路信令；CDMACDMA蜂窝通信系统的无线传输蜂窝通信系统的无线传输2、反向逻辑信道接入信道（Access channel）MS通过它向BS发起呼叫、响应BS发来的寻呼信息及进行登记注册；反向业务信道（Reverse Traffic channel）与正向业务信道相对应，特点与作用基本相同；CDMACDMA蜂窝通信系统的无线传输蜂窝通信系统的无线传输第六章第六章 移动通信移动通信6.1 移动通信概述6.2 移动通信的基本技术6.3 数字蜂窝移动通信系统6.4 第三代移动通信系统现现代移代移动动通信通信网网络络技技术术102102模拟技术数字技术技术驱动AMPSTACSNMTC450NAMTS第一代模拟蜂窝移动通信系统80年代FDMA话音DAMPS IS-95 GSMPDC第二代数字蜂窝移动通信系统90年代TDMA话言和低速数据CDMA2000 WCDMA第三代数字蜂窝移动通信系统21世纪CDMA宽带多媒体语音业务多媒体业务业务驱动技术技术驱动驱动6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）1、个人通信的概念 所谓个人通信即为五个W：“在任何时间（Whenever）、任何地点（Wherever）、任何人（Whoever）可以同任何人（Whomever）进行任何业务（Whatever）的通信”。6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）2、IMT-20003G最早由ITU在1985年提出，称为未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）。1996年更名为国际移动通信2000即IMT2000。工作频段2000MHz商用时间2000年左右最高速率2000Kbit/s6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）（1）IMT-2000具有以下特征实现全球漫游综合化（提供多种业务）适应多种环境足够的系统容量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和高的服务质量便于过渡和演进6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）（2）对RTT的要求高频谱效率高速传输以支持多媒体业务传输速率能够按需分配上、下行链路适应不对称需求保证一条连接的QoS6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）IMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECT CDMA TDMA FDDTDD（3）IMT-2000中RTT提案6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）针对于主流CDMA技术，通过融合，目前形成三种主流技术标准：WCDMAWCDMA、CDMA2000CDMA2000、TD-SCDMATD-SCDMA。3、3G标准化组织3GPP成立于1998年12月，由欧洲ETSI、日本ARIB、韩国TTA和美国的T1等组成。负责制定基于GSM MAP核心网、以WCDMA、CDMA TDD为无线接口的标准，称为UTRA；同时也负责在无线接口上定义与ANSI-41核心网兼容的协议。6.4 第三代移动通信系统（第三代移动通信系统（3G）3GPP2成立于1999年1月，由美国的TIA、日本ARIB、韩国TTA等组成。负责制定基于ANSI/IS-41核心网、以cdma2000为无线接口的标准；同时