1、移動(ydng)通信技術(shù)1共五十二頁移動(ydng)通信基本概念 移動臺 無線基站 移動交換中心(zhngxn) 蜂窩小區(qū) 切換 漫游2共五十二頁大區(qū)制一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)域技術(shù)簡單通信質(zhì)量差頻率利用率低系統(tǒng)(xtng)容量小蜂窩(fngw)通信基本原理3共五十二頁GSM蜂窩(fngw)覆蓋示意圖室內(nèi)站微蜂窩宏蜂窩 GSM 900微蜂窩微蜂窩宏蜂窩 DCS 18004共五十二頁蜂窩(fngw)通信基本原理5共五十二頁蜂窩(fngw)通信幾個概念和區(qū)別多址技術(shù)頻分多址(FDMA) 、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)雙工(shun n)技術(shù)時分雙工與頻分雙工窄帶系統(tǒng)與寬帶系統(tǒng)單個信道的

2、帶寬與所期望信道的相干帶寬一致一個信道的發(fā)射帶寬大于這個信道的相干帶寬寬帶系統(tǒng)通常能夠帶來頻率分集的優(yōu)勢6共五十二頁多址技術(shù)(jsh)示意圖頻率時間TDMA時間頻率FDMA頻率時間碼字CDMA傳統(tǒng)(chuntng)多址技術(shù)碼分多址技術(shù)7共五十二頁頻分多址技術(shù)(jsh)(FDMA) FDMA信道每次只能傳遞一個電話如果一個FDMA信道沒有使用，并且處于空閑狀態(tài)，它不能被其他用戶使用以增加共享容量。 在分配成語音信道后，基站和移動臺就會同時地連續(xù)不斷地發(fā)射。 FDMA需要精確的RF濾波器，需要雙工器（單天線）。 非線性效應(yīng)：許多信道共享一個天線，功率放大器的非線性會產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外(

3、 wi)的RF輻射。 FDMA比TDMA簡單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷 FDMA通常是窄帶系統(tǒng)。8共五十二頁時分多址技術(shù)(jsh)(TDMA)多個用戶共享一個載波頻率，分享不同時隙。TDMA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞是不連續(xù)的，是分組發(fā)射，可以關(guān)閉。不連續(xù)發(fā)送，可以利用空閑時隙監(jiān)聽(jin tn)其他基站，實現(xiàn)切換處理。需要自適應(yīng)均衡；需要保護時隙。分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開銷，如保護數(shù)據(jù)同步。按照不同的用戶提供不同的帶寬。TDMA的效率是指發(fā)射的數(shù)據(jù)中信息所占的百分比。9共五十二頁移動通信電波(din b)傳播的特點 時間接收信號強度發(fā)射信號多徑環(huán)境(hunjng)10共五十二頁移動通信電波傳播(chu

4、nb)的特點 電磁波多經(jīng)傳播反射、散射和繞射多普勒頻率擴展，運動引起信道變化（擴散頻移 ）無線環(huán)境中的信號(xnho)衰減分成三部分：幅度衰減較大的路徑損耗伴隨中等幅度衰減的具有對數(shù)正態(tài)分布特性的慢變化成分大尺度變化衰減幅度較小的快變化成分小尺度衰落兩類典型小尺度衰落包絡(luò)分布的描述方法：瑞利分布（非視距傳播）萊斯分布（視距傳播）11共五十二頁蜂窩無線區(qū)域(qy)的組成方法 頻率復(fù)用(f yn)的概念（容量擴充） 呼叫阻塞載頻受限頻道擴充受限成本受限12共五十二頁無線區(qū)域(qy)的劃分 七小區(qū)頻率(pnl)復(fù)用13共五十二頁“扇區(qū)化”的技術(shù)，扇區(qū)化即是將一個基站分成多個小區(qū)，每個小區(qū)都有自己的發(fā)

5、射和接收天線，相當于一個獨立的小區(qū)。扇區(qū)化的小區(qū)使用特制的定向天線，使該小區(qū)發(fā)射的無線電波集中在一個特定的方向上。這樣做有很多優(yōu)點，首先小區(qū)發(fā)射的無線電波能量集中到了一個更小的區(qū)域如60度，120度或180度，而不是以360度全向發(fā)射，這樣可以獲得更強的信號，有利于“室內(nèi)覆蓋”等。另外，更好地防止同信道干擾和鄰信道干擾，同頻復(fù)用距離縮短，在同一(tngy)地理區(qū)域可以有更多的小區(qū)，可以支持更多的移動用戶。 服務(wù)(fw)小區(qū)“扇區(qū)化” 14共五十二頁實際的無線區(qū)劃和組成 15共五十二頁兼容性抗噪聲(zoshng)與干擾信道擴充標準化開放接口安全與保密越區(qū)切換平穩(wěn)用戶識別ISDN兼容語音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

6、增強型業(yè)務(wù)(yw)與補充業(yè)務(wù)(yw)GSM系統(tǒng)特點16共五十二頁語音(yyn)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)普通電話緊急呼叫短消息業(yè)務(wù)(yw)雙電話號碼 個人號碼 公司號碼數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)基本數(shù)據(jù)速率 9.6 Kb/s 4.8 Kb/s 2.4 Kb/s可視圖文與網(wǎng)上瀏覽用戶電報傳真17共五十二頁增強型業(yè)務(wù)范圍多方(dufng)通話呼叫轉(zhuǎn)移來顯、呼叫(h jio)等待短消息業(yè)務(wù)話費查詢18共五十二頁MSC BSC BTS BTSHLRVLREIRNSS PSTN IWF ECTRAU SIM ME NMC OMC OMCOMSBSSMSGSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)19共五十二頁MSC功能(gngnng)與作用呼叫處理呼叫建立、連接與清

7、除切換過程(guchng)移動性管理位置更新過程用戶身份識別移動設(shè)備識別操作與維護數(shù)據(jù)庫管理測量人機接口（MMI）網(wǎng)間互通計費 MSC20共五十二頁HLR功能(gngnng)與作用HLR: Home Location Register用戶識別號（IMSI, MSISDN）當前用戶的VLR（當前位置）業(yè)務(wù)限制信息 用戶申請的補充業(yè)務(wù)補充業(yè)務(wù)信息（例：當前轉(zhuǎn)移(zhuny)的電話號碼）用戶狀態(tài)（registered/deregistered）鑒權(quán)key和AUC功能移動用戶漫游號（MSRN）HLR21共五十二頁VLR功能(gngnng)與作用VLRVLR：Visitor Location Regis

8、ter移動臺狀態(tài)(zhungti)部分補充業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)移動站的位置登記（LAI）臨時移動用戶識別號（TMSI）管理 移動用戶漫游號MSRN 管理22共五十二頁AUC功能(gngnng)與作用MSCBSCBTSBTSMSCHLRVLREIRVLRABCDEFGAUCH 鑒權(quán)和加密數(shù)據(jù) Ki, RAND A3,A8 算法 Kc,SRES23共五十二頁EIR功能(gngnng)與作用包含所有經(jīng)注冊(zhc)登記的合法移動設(shè)備包含所有被禁止使用的移動設(shè)備包含所有要跟蹤的移動設(shè)備EIR：Equipment Identity Register存儲移動設(shè)備分類表（IMEI）白名單 黑名單 灰名單24共五十二頁I

9、MEI查詢(chxn)流程 呼叫建立 在EIR查詢IMEI 請求IMEI傳送 查詢結(jié)果送MSC MS發(fā)送IMEIMSBSSMSCEIR25共五十二頁基站子系統(tǒng)（BSS）的組成(z chn)OMC-RTCBSCBTSBTSMSMSUM接口(ji ku)Abis接口A接口基站控制器 BSC基站收發(fā)信機 BTS無線操作維護中心 OMC-R碼變換器 TC（Transcoder）26共五十二頁BSC的一般(ybn)結(jié)構(gòu)數(shù)字(shz)中繼交換網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)字中繼A接口Abis接口27共五十二頁BSC的作用(zuyng)功能實現(xiàn)(shxin)A接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)A接口No.7號信令功能（SP

10、）實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）實現(xiàn)A接口與Abis接口間信道交換功能實現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)層的功能實現(xiàn)無線資源管理（RR）實現(xiàn)BSS管理應(yīng)用部分的功能實現(xiàn)切換功能等28共五十二頁BTS的一般(ybn)結(jié)構(gòu)基站接口設(shè)備信令處理編碼與交織譯碼與解交織加密解密調(diào)制均衡解調(diào)發(fā)信機收信機天 線跳頻控制時鐘AbisUmBTS的功能模塊29共五十二頁BTS的作用(zuyng)功能實現(xiàn)Abis接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)Abis接口數(shù)據(jù)鏈路層（LAPD）實現(xiàn)BTS管理功能實現(xiàn)部分(b fen)無線資源管理（RR）實現(xiàn)Um接口物理層規(guī)定（PCM/E1）實現(xiàn)Um接口

11、數(shù)據(jù)鏈路層（LAPDm）實現(xiàn)實現(xiàn)跳頻功能實現(xiàn)信道加密、解密功能實現(xiàn)信道編譯碼、交織與解交織功能實現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)功能30共五十二頁移動(ydng)臺（MS）的組成MESIM31共五十二頁移動(ydng)臺的電原理圖語音編碼信道編碼交織加密TDMA突發(fā)序列形成調(diào)制TxRx雙工器解調(diào)均衡解密解交織語音解碼信道解碼VCO頻率合成器定時與控制32共五十二頁功率(gngl)控制與接收靈敏度043 dBm141 dBm239 dBm337 dBm435 dBm. . .1513 dBm功率控制電平等級：步長：2 dB; 容限：2.0 dB接收靈敏度： 移動臺： -102 dBm基站： -102 dBm33共五

12、十二頁用戶(yngh)識別卡（SIM）用戶固定數(shù)據(jù)IMSIKi接入控制級安全算法網(wǎng)絡(luò)臨時數(shù)據(jù)TMSILAIKc選擇的PLMN業(yè)務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)使用的語言話費數(shù)據(jù)34共五十二頁GSM網(wǎng)絡(luò)(wnglu)的接口GAAbisUmAUCHLRMSCEIRIWFTCBSCBTSBTSBTSECNMCOMCVLRMSCIWFTCECVLRTCPSTNBSCBTSBTSBTSBTSBTSBTSBSSBCHDEF35共五十二頁GSM系統(tǒng)(xtng)的頻率配置45 MHz雙工間隔960950935917915905890872 基 站發(fā)射頻率 基 站接收頻率2 MHz保護頻帶（單位：MHz）925880GSMTACS/

13、GSMEGSMETACS36共五十二頁DCS1800的頻率(pnl)配置95 MHz雙工間隔1880180517851710 基 站發(fā)射頻率 基 站接收頻率20 MHz保護頻帶（頻率單位：MHz）DCS180037共五十二頁公眾陸地(ld)移動網(wǎng) (PLMN) 結(jié)構(gòu)SPSPSPSP數(shù)據(jù)庫層信令層用戶層GMSCMSCMSCBSCBTSBTSSPSPSPSPLEPSTNPLMNCBDEFGHLRVLRVLREIRAuCHMS網(wǎng)絡(luò)層38共五十二頁 公眾(gngzhng)陸地移動網(wǎng) (PLMN) 的組網(wǎng)MSCHLRBSSMSCBSSMSCBSSHLRTS2TS1TS3LSLSLS長途編號區(qū)1長途編號區(qū)

14、3長途編號區(qū)239共五十二頁移動被叫計費(j fi)原則LEGMSCHLRMSC/VLR歸屬PLMN訪問PLMNMSC/VLR123456支付: 1、2、3支付: 53、6支付: 440共五十二頁GPSR簡介 GPRS （General Packet Radio Service）通用無線分組業(yè)務(wù)作為第二代移動通信技術(shù)GSM向第三代移動通信（3G）的過渡技術(shù)，是由英國BT Cellnet公司早在1993年提出(t ch)的，是GSM Phase2+ (1997年)規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。 GPRS技術(shù)(jsh)41共五十

15、二頁GPRS發(fā)展(fzhn)背景Internet數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的推動原有GSM系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的缺點無線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，費用昂貴數(shù)據(jù)速率(sl)低，HSCSD最高64kbit/s移動數(shù)據(jù)通信市場的巨大需求 向第三代移動通信邁進 42共五十二頁GPRS的優(yōu)勢(yush)無線/網(wǎng)絡(luò)資源利用率高，計費方式(fngsh)靈活，價格合理速率較高：1-8個時隙，CS1-CS4，可達約10kbit/s - 170kbit/s分組交換平臺為多種業(yè)務(wù)提供承載可以逐步向3G、全IP網(wǎng)演進43共五十二頁GPRS的特點(tdin)上下行鏈路可不對稱，數(shù)據(jù)速率可變“永遠在線”：在不進行數(shù)據(jù)傳輸時可將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起，不占用(

16、zhn yn)無線/網(wǎng)絡(luò)資源，再進行數(shù)據(jù)傳輸時能較快恢復(fù)，無需重新發(fā)起業(yè)務(wù)一個MS可同時進行多個數(shù)據(jù)會話根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和MS的工作模式，用戶可以分別/交替/同時進行話音和分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)44共五十二頁GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BG 邊界網(wǎng)關(guān) CG 收費網(wǎng)關(guān) DNS 域名服務(wù)器 DHCP 動態(tài)主機配置協(xié)議 GIN GPRS截獲(jihu)節(jié)點 MFS 多功能服務(wù)器 TC 碼型變換器 WP 無線應(yīng)用協(xié)議 GPRS網(wǎng)絡(luò)可以看作是一個IP子網(wǎng) 45共五十二頁CDMA的基本概念 擴頻多址（SSMA）所傳信號的帶寬必須遠大于信息(xnx)的帶寬。所產(chǎn)生的射頻信號的帶寬與所傳信息無關(guān)。 通信原理與信息論的著名Shannon公

17、式(gngsh)：C=FTLg(1+S/N) ；其中：F為限頻帶寬； T為限時帶寬；S/N為信號功率信噪比； C為信道容量。 一個限時(T) 限頻(F)限功率(S)的連續(xù)白色高斯信道，其信道容量C可 以形象的用3個主要信號參量所決定的體積來表示。擴頻通信的基本原理，就是用頻帶換取信噪比 。 46共五十二頁CDMA移動(ydng)通信系統(tǒng)的特點 強抗干擾能力 、語音質(zhì)量更佳 信號在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性 寬帶(kun di)傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果 碼字的多址傳輸，利用了多用戶分集的效果 采用RAKE接收機，有效利用了信道相干時間形成的時間分集效應(yīng) 擴頻因子靈活變換

18、，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸 頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM 支持軟切換和更軟切換 支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測 同步難度大、系統(tǒng)更復(fù)雜 47共五十二頁cdma2000 1x技術(shù)(jsh)特點IS-95A/B是cdma2000的子集碼片速率1.2288 Mcps擴頻調(diào)制：前向QPSK，反向HPSK反向?qū)ьl，相干解調(diào)快速(kui s)前向和反向功率控制前向發(fā)射分集：OTD、STS信道編碼增加Turbo碼可變幀長，5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms支持F-QPCH，延長手機待機時間速率最大可達307.2kbps支持QoS協(xié)商支持多媒體業(yè)務(wù)支持8K/13K QC

19、ELP 8 kbps EVRC信道容量是IS-95A/B的2倍 48共五十二頁cdma2000網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ss7MSC/VLRHLR PSTNISDNcdma2000 BSSBTSBSCBTSBSC/PCFcdma2000 BSSHAPDSNIPBackboneInternet,Intranet,etc.RadiusGMSC49共五十二頁三種(sn zhn)主要3G體制比較采用國家歐洲，日本美國，韓國中國繼承基礎(chǔ)GSM窄帶CDMAGSM試用期日本 2002年韓國2001年底同步方式異步同步異步碼片速率(Mcps)3.84N*1.22881.28空中接口WCDMAcdma2000，兼容IS95TD-SCDMA核心網(wǎng)GSM MAPANSI-41GSM MAPWCDMAcdma2000TD-SCDMA50共五十二頁3G 使用(shyng