移动通信技术知识

移动通信技术知识1移动通信技术内容通信网概述移动通信的基本概念数字蜂窝移动通信系统的组成与网络结构移动通信中的编号计划路由选择与控制技术安全管理移动通信系统的业务2通信网概述通信网的基本结构及构成要素电话通信网的等级结构及路由设置第1章移动通信概念重点移动通信的概念、特点移动通信系统中的信号的基本处理过程难点移动通信系统中的信号的基本处理过程目的和要求掌握移动通信概念、特点理解移动通信系统中的信号的基本处理过程41.1移动通信的基本概念移动通信概念移动通信的特点移动通信的发展概述移动通信的工作方式51.1移动通信的基本概念个人通信(5W)whoever，whenever，wherever，whomever，whatever移动通信为其的实现提供了条件和可能性61.1.1移动通信概念移动通信的概念通信双方或至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式如：移动体（车辆、船舶、飞机）与固定点之间的通信、或活动的人与固定点、人与人及人与移动体之间的通信等可以双向或单向工作多种信息形式71.1.1移动通信概念移动通信的类型按使用对象分按用途和区域分按经营方式分按信号性质分按无线频段工作方式分按网络形式分按多址方式分81.1.2移动通信的特点移动通信是有线、无线相结合的通信方式无线接入有线或无线传输计算机控制91.1.2移动通信的特点电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落多径传播条件：地形、地物（建筑物）……多径衰落传播的途径不同，到达接收点时的幅度和相位都不一样，移动台在行进途中接收信号的电平起伏不定可能严重地影响通话质量要求：在移动通信系统设计时，必须具有一定的抗衰落能力和储备101.1.2移动通信的特点强干扰条件下工作强干扰：噪声、干扰主要噪声人为噪声----汽车点火噪声要求►选择抗干扰性强的调制方式（调频或调相）►移动通信设备须有足够的抗人为噪声的能力及储备主要干扰互调干扰邻道干扰同频干扰111.1.2移动通信的特点互调干扰由设备的非线性引起多信号同时进入非线性设备产生大量的互调产物进入接收机带宽，并有一定的幅度要求：移动通信设备必须具有良好的选择性同频干扰相同载频电台之间的干扰蜂窝系统、小区制：同频复用要求：在组网时予以充分重视频率配置121.1.2移动通信的特点邻道干扰相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰远近效应：离BS近的MS的强信号干扰邻道上离BS远的MS的弱信号要求：移动设备中使用自动功率控制电路（APC）131.1.2移动通信的特点具有多普勒效应相对速度----相对频移要求：采用锁相技术（VCO）存在阴影（盲区）信号被吸收或反射要求：在网络规划设置基站时必须予以充分的考虑用户经常移动，与BS无固定联系要求：采用跟踪交换技术位置登记、越区切换、漫游…141.1.3移动通信的发展概述移动通信的发展我国移动通信通信系统的发展151.移动通信的发展军用→民用；低频→高频；窄带→宽带；单一业务→多业务1G→2G→(2.5G)→3G→4G、5G162.我国移动通信通信系统的发展1989年：TACS1994年：GSM2001年：GPRS、IS-95CDMA模拟网关闭2008年：3G商用建设阶段171.1.4移动通信的工作方式单工轮流收、发（按----讲）同频单工、异频单工例：对讲机双工通信双方同时收发例：移动电话181.1.4移动通信的工作方式半双工一方轮流收发(单工)，另一方同时收发(双工)双工侧采用天线共用器例：集群调度准双工----双工方式的一种特殊形式接收机常开，发射机只在有信号需发射时才开优点：移动台省电减少空中干扰电平191.2移动通信系统的组成组成：MSC、BS、MS与其他网络相连的中继线MS、BS均有一套收发信机和天馈系统无线小区：BS天线覆盖范围影响无线小区大小的因素发射功率（传播衰耗）基站天线高度（视距传播特性）201.3移动通信中的编号计划（以GSM为例）CDMA中的编号移动用户号MDN国际移动用户识别号IMSI移动台识别码MIN临时本地用户号TLDN电子序列号ESN系统识别码SID网络识别码NIDMSC号HLR号…GSM中的编号移动通信ISDN号MSISDN国际移动用户识别码IMSI临时移动用户识别码TMSI移动用户漫游号码MSRN区域识别号国际移动设备识别码IMEI其他编号系统设备识别号短信中心号码……211.3.1MSISDN移动用户的ISDN号(13S，15S，18S)呼叫号码结构：CC+MDC+SN8613SH0H1H2H313S：网络接入号S为9-4移动用户；0-2联通用户；3电信用户H0H1H2H3：HLR号（确定用户归属，精确到地市）前三位国家统一分配；后一位各省自行分配2223H2H101234567891北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3广东河北河北河北山西山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西8四川四川四川四川湖南贵州湖北云南云南西藏9四川陕西广东甘肃甘肃宁夏安徽青海辽宁新疆以“1390”为例：1.3.1MSISDN拨号程序移动→本地固定：PQRABCD移动→外地固定：0XYZPQRABCD移动→移动：13SH0H1H2H3ABCD固定→本地移动：13SH0H1H2H3ABCD固定→外地移动：013SH0H1H2H3ABCD移动→特服业务：0XYZ1XX移动→紧急呼叫：直接拨1XX（如110、119、120、122、112等）注：XYZ为长途区号；PQR为市话局端局号；ABCD为用户号码241.3.2IMSI国际移动用户识别号15位长，需保密作用：在国际上惟一识别一个移动用户结构：MCC+MNC+MSIN460与NDC+SN对应251.3.3TMSI临时移动用户识别码作用：为对IMSI保密，IMSI仅在空中传送一次，即用由VLR临时分配的TMSI代替TMSI仅在本地有效，由VLR分配可随时改变261.3.4MSRN移动用户漫游号码作用：为漫游的移动用户选路MSRN仅在本地有效，由VLR分配临时，在漫游用户在呼叫时分配271.3.5区域识别位置区识别号LAI作用：在网中的位置区识别结构：MCC+MNC+LAC46000(移动)位置区号码281.3.5区域识别全球小区识别码GCI作用：在全球范围内小区识别结构：LAI+CI小区识别号基站识别码BSIC作用：相邻国家、地区、运营商的相邻BTS的识别结构：NCC+BCC网络色码基站色码291.3.6IMEI国际移动设备识别码15位长，在出厂时设置作用：在国际上惟一识别一个移动设备结构：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)可识别生产厂家、产地*#06#读取301.3.7其他号码MSC/VLR号、HLR号：NO.7中使用HON号：由目标MSC临时分配给移动用户的一个号码MSRN的一部分，在切换通话中使用短信中心号码结构：+8613SH00H1H2H3500+8613SH00X1X2X3500（移动：对应区号）311.4移动通信中信号的基本处理过程数字移动通信系统中，需把模拟信号转换成适合在空中无线信道中传输的数字信号发射信号处理接收信号处理以GSM信号处理为例：321.4.1发射信号处理（以MS为例）MS中，话筒接收下来的信号，需先进行模/数转换，根据抽样定理转换成速率为8KHz的13bit的均匀量化数字信号，再按20ms分段，每20ms段160个采样。分段后按有声段和无声段对信号进行分开处理331.话音编码信源编码作用：使信号适合在信道中传输不同的数字移动通信系统采用不同的话音编码方式如：GSM：RPE-LTPIS-95CDMA：QCELP类型波形编码：低速信号质量差（如PCM）参量编码：可低速，质量中等（模拟信号发生过程）混合编码：低速，且质量较好兼有波形编码和参量编码的优点342.信道编码作用：纠错（前向纠错FEC）误码类型随机性误码：单个码元错误，随机发生主要由噪声引起突发性误码：连续数个码元错误，群误码主要由衰落或阴影造成原理：发端：信息发送前增加冗余码元收端：根据冗余码元及信道模型检出或纠正误码352.信道编码方法卷积码（特殊的分组码）Turbo码36GSM中的信道编码与解码电路3.交织编码作用：把可能存在的连续差错比特分散，以便于信道解码时纠错。纠正突发差错原理：分散连续比特373.交织编码方法：横向写入交织矩阵，然后纵向读出38GSM中20ms编码话音交织（一次交织）4.数字信号调制作用：将数字信号调制成模拟信号在模拟无线信道中传输，以提高抗干扰、抗衰落能力数字调制方式：ASK、FSK、PSK(DPSK)GSM系统采用GMSK调制（特殊的FSK）IS-95CDMA中采用了QPSK方式395.变频调制后的信号进入射频电路进行信号处理，首先上变频到发射频率在接收端，接收下来的高频信号也须下变频（混频）到中频才能实现解调。401.4.2接收信号处理（以MS为例）自天线接收下来的微弱信号先经高频放大后，在混频电路中下变频为中频信号，中频放大后用与发送端调制方式相同的方法将模拟信号恢复成数字基带信号，再送入数字信号处理部分进行接收数字信号处理，包括均衡、解密、去交织、信道解码、话音解码和数/模转换等41均衡作用：产生信道模型，供信道解码中检错、纠错原因：多径衰落码间干扰误码42码间干扰示意图多径时延引起的误码率均衡原理：输出端已知正确的发射序列，与收到的序列比较得到信道传输模型可根据收到序列推测出正确的发送序列（有限误码个数）431.5移动通信系统的业务类型按信息类型分话音业务数据业务按业务的提供方式分基本业务补充业务增值业务不同的运营商所提供的业务分类会有所区别441.5.1基本业务电话业务紧急呼叫业务短消息业务语音信箱业务传真和数据通信业务……451.5.2补充业务不单独向用户提供，须与基本业务一起提供，同一补充业务可应用到若干个基本业务用户操作归属局申请激活、删除、查询类型号码识别类呼叫提供类（遇忙、无应答、无条件、不可及呼叫转移）呼叫限制类（呼入、呼出）呼叫完成类（等待、保持、至忙用户呼叫完成）多方通信（三方、会议电话）集团用户（VPN）计费类461.5.3增值业务手机银行手机证券手机邮箱信息点播彩信随e行手机+笔记本上网WAP娱音在线……47本章小结移动通信系统中，由于用户能在移动中进行通信，具有与有线通信不同的特点，需一定措施以解决所存在问题移动通信系统的编号计划中包含很多类型的编号，其中MSISDN是用户的拨叫号码；IMSI用于国际唯一区分移动用户；IMEI用于国际上唯一区分移动台；TMSI用于对IMSI的保密；MSRN用于路由的选择。移动通信系统中数字话音信号处理必须经过以下几个过程：A/D转换、话音编码、信道编码、交织编码、加密、信号格式形成、调制、上变频、功率放大；在接收端，信号收天线接收下来后，必须经过低噪声放大、混频、解调、均衡、解密、去交织、信道解码、话音解码、D/A转换才能回复出原始的话音信号。移动通信系统可提供的业务包括基本业务、补充业务和增值业务三大类48