01移动通信系统基础知识

Copyright2003,ZTECORPORATION移动通信知识Copyright2003,ZTECORPORATION目录一、无线通讯基础知识二、GSM三、CDMACopyright2003,ZTECORPORATION通信系统的一般模型•信息源和收信者：模拟信源和离散信源•发送设备：将信源和传输媒介匹配起来•传输媒介：无线或有线•接收设备：从带有干扰的信号中正确恢复出原始消息信息源发送设备传输媒介接收设备收信者干扰Copyright2003,ZTECORPORATION模拟移动通信•第一代模拟移动通信系统：AMPS（美国），TACS（英国等），NMT450/900（荷兰，芬兰等等）•模拟移动通信的局限性：–各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，数字承载业务很难开展–频率利用率低，无法适应大容量的要求–安全.利用率低，易于被窃听，易做“假机”Copyright2003,ZTECORPORATION数字移动通信系统•第二代数字移动通信系统–欧洲GSM–美国CDMA(IS-95)–日本的PDC、PHS•数字移动通信系统的特点：–频谱效率高–容量大–话音质量高–开放的接口–安全性–与ISDN，PSTN等的互连。Copyright2003,ZTECORPORATION数字通信系统•信源编码：去除信源信息的冗余，进行压缩编码•信道编码：为了减少信息经信道传输后产生的差错，增加了一些冗余信息源信源编码信道编码调制传输媒?é收信者信源解码信道解码解调噪声和干扰Copyright2003,ZTECORPORATION无线网络的核心问题•频率资源紧缺•无线传播环境复杂•用户大范围移动Copyright2003,ZTECORPORATION蜂窝系统接入方法Copyright2003,ZTECORPORATIONFDMA:频分多址Copyright2003,ZTECORPORATIONTDMA：时分多址Copyright2003,ZTECORPORATIONCDMA：码分多址Copyright2003,ZTECORPORATION蜂窝小区系统•频率复用：蜂窝小区Copyright2003,ZTECORPORATION蜂窝小区系统的特点•蜂窝小区系统有以下主要特点：–无线频率资源复用。–增大话务量，减少发射功率。–越区自动切换。•当一个移动用户从某小区移动到另一个小区时，为使通话不被中断需要自动切换信道，用户不会察觉到这个过程。–信道分配和小区分裂。•移动网由于其本身的特点，话务分配极不平衡。因而小区的半径、每个小区分配到的信道是不相同的。随着话务量的增加，可以将原有的小区进一步分裂成更小的新小区。Copyright2003,ZTECORPORATION无线网络的核心问题•频率资源紧缺•无线传播环境复杂•用户大范围移动Copyright2003,ZTECORPORATION无线传播环境•复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特性，主要表现为各种形式的衰落。•认识无线传播环境的意义，在于针对移动信道的特点，采取抗衰落措施实现优质可靠的无线通讯。Copyright2003,ZTECORPORATION移动通信信道特点•三类损耗–路径传播损耗：指电波在空间传播所产生的耗损–慢衰落损耗：由阴影效应而产生的损耗–快衰落损耗：由于多径传播而产生的损耗•三种效应–阴影效应：由大型建筑物和其他物体的阻挡而形成在传播接收区域上的半盲区–远近效应：移动用户与基站间距离随机地变化而引起–多普勒效应：用户的高速运动而引起传播频率的扩散而导致的，其扩散程度与用户运动速度成正比Copyright2003,ZTECORPORATION慢衰落和快衰落Copyright2003,ZTECORPORATION多径传播•移动信道的主要特性：多径传播多条路径的反射波的迭加。路径的距离不同，反射波到达的时间和相位就不同。同相迭加则增强，反相迭加则减弱，引起接收信号幅度的急剧变化。Copyright2003,ZTECORPORATION分集技术•分集技术利用多条传输相同信息，且具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径，在接收端进行适当合并，以降低多径衰落的影响，改善传输的可靠性。•分集的实现方法–空间分集–极化分集–频率分集–发射分集Copyright2003,ZTECORPORATION信道编码•目的：信号遇到干扰时提高传输质量。•手段：增加冗余的比特。•编码的一般顺序–循环码•在信息比特后面附加上校验位，用于检错和纠正短的突发错，或只用于检错。–卷积码和Turbo码•用于纠正随机的错误比特。–交织•将接收信号中的连续的比特差错转化为随机的比特差错。Copyright2003,ZTECORPORATION数字信号解调•具有优良的抗干扰、抗衰落特性•采用均衡技术•采用多径分集技术Copyright2003,ZTECORPORATION无线网络的核心问题•频率资源紧缺•无线传播环境复杂•用户大范围移动Copyright2003,ZTECORPORATION移动性•移动台的两种状态–空闲模式：移动台在侦听广播信道，此时它不占用任一信道–专用模式：一条双向信道分配给需要通信的移动台•用户的移动性–移动用户呼叫或被呼叫时，需要知道移动用户所在小区–当移动用户在通话中越区时，必须自动进行越区切换，而不能丢失信息或中断通话。•针对措施–位置管理–越区切换Copyright2003,ZTECORPORATION位置管理•无处不在的寻呼：当一个呼叫到来时，向网络中的所有小区发寻呼信息，免除了移动台向网络报告它当前位置的要求。•小区级的系统位置更新：移动台将所在小区变化的消息通知网络，系统将每个用户当前所在小区信息保存在数据库中，当呼叫到来时，访问数据库，然后在移动用户所在的小区内发寻呼信息。•位置区（LocationArea）：一个位置区包含一组小区，每个小区只属于一个位置区，每个位置区都有一个识别码。Copyright2003,ZTECORPORATION越区切换•当一个通话中的用户从一个小区移到另一个小区时，网络能够自动地转换处理而不造成明显的影响。•切换的方法：–硬切换：切换时先断开源小区的连接，再和目标小区连接。•同步切换：目标小区和源小区同步，切换速度快•异步切换：目标小区和源小区不同步，切换速度较慢–软切换：切换时同时保持目标小区和源小区的连接，切换成功率高。Copyright2003,ZTECORPORATION目录GSMCopyright2003,ZTECORPORATIONGSM的多址方案•FDMA与TDMA的混合方式•每个载波带宽为200kHz，含8个物理信道。时间频率BP15/26ms200KHz间隙Copyright2003,ZTECORPORATIONGSM的主要特点•频谱效率高•容量较高•话音质量较好•接口开放•安全性•利用现有的标准接口与ISDN、PSTN等互连•在SIM卡的基础上实现漫游Copyright2003,ZTECORPORATIONGSM移动通信网结构BSCBTSBTSHLR/AUCEIRSCISDNPLMNPSTNPSPDNOMCBSS(1)……BSS（n）MSA接口BS接口Abis接口Um接口图1.2.1GSM移动通信网结构MSC/VLRCopyright2003,ZTECORPORATIONGSM移动通信网组成•基站收发信台（BTS）•基站控制器（BSC）•移动业务交换中心（MSC）•归属位置寄存器（HLR）•拜访位置寄存器（VLR）•鉴权中心（AUC）•操作与维护中心（OMC）Copyright2003,ZTECORPORATIONCDMA系统特点•频谱利用率高，频率复用系数为1•通信容量大，是FDMA的10倍，TDMA的4倍•覆盖范围大，网络建设成本低•蜂窝呼吸技术，具有软容量特性•话音品质好•平滑的软切换技术，掉话率低•信道数据速率很高,可提供数据业务•保密性能强，易于实现精确定时与测距•手机符合环保的要求，被誉为“绿色手机”Copyright2003,ZTECORPORATION空中接口参数•频率：800MHz上行824MHz～849MHz下行869MHz～894MHz•载波间隔：1.25MHz•调制方式：QPSK•空中传输速率：1.2288Mbit/s•声音编码方式：QCELPCopyright2003,ZTECORPORATIONCDMA频谱概念Copyright2003,ZTECORPORATIONCDMA系统的关键技术•扩频码的选择•功率控制技术•分集接收技术•软切换技术Copyright2003,ZTECORPORATIONTHEEND