GSM移动通信概述

移动通信概述1.移动通信概述与发展简史2.GSM基本技术3.GSM主要参数4.GSM系统结构与功能移动通信概述移动通信概述与发展简史1第三代移动通信系统介绍移动通信发展展望GSM的发展历程及现状移动通信的定义AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC第二代90年代数字技术驱动数字技术语音业务第三代IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA移动通信概述与发展简史2移动通信概述与发展简史31979年，欧洲发展蜂窝通信，并为此安排蜂窝通信工作频段1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标.1986年，在巴黎，对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验.并建立了GSM标准制定协调小组1987年，GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA，规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见.1990年，颁布GSM第一阶段的规范。1991年，颁布DCS1800第一阶段的规范。GSM委员会开始制定下一代无线通信标准其中，GSM的发展历程如下：GSM概述与发展简史41993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网目前有中国移动、中国联通、中国电信三家运营商截至2010年底，移动客户总数超过5.84亿，3G用户达到2070万户。2010年底，联通用户数总数达到1.5336亿，3G用户达到1406万户。2011年3月30日，中国电信CDMA用户数突破1亿户，超过拥有9000多万用户数的美国VerizonWireless，成为全球最大的C网运营商。此前，电信已建成全球规模最大的CDMA网络。截至2011年6月，全国移动用户超过9亿.在我国......GSM概述与发展简史51G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年无线通信系统时间GSMPDCD-AMPSIS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMTGPRSIS-95B无线通信在今天的发展GSM概述与发展简史6第二代移动通信技术:GSM系列GPRS（GeneralPacketRadioService）：是GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一步，能够将数据传送由9.6Kbps的速率逐步提升到每秒160Kbps的速度.它还不是真正的第三代移动通信系统.GSM概述与发展简史7EDGE令网络容量及数据传送比GPRS更快，足有384Kbps.网络商只需在软硬件上作出少许相应改动，便可继续沿用现有GSM系统，去支持移动多媒体服务，完全符合低成本高效益的理念，能够与WCDMA制式共存.由GSM网络核心繁衍而来的WCDMA，数据传送可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间）的速率，采用5MHz（区别于窄带200KHz)的宽频网络.WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）：EDGE（EnhancedDataRatesforGlobalEvolution）：GSM概述与发展简史8属于CDMA第二代，能达到1.25MHz，目前我国用户超过一亿.cdma2000是从cdmaOne蜕变进化出来支援3G的一种制式.确保投资发展CDMA的网络商，能够简单及有效率地由cdmaOne过渡到3G进程.cdma2000第一阶段将提供每秒144Kbps的数据传送率，第二阶段支持每秒2Mbps的数据传送速率，是cdma发展3G的最终目标.cdmaOne（CodeDivisionMultipleAccessOne）：cdma2000（CodeDivisionMultipleAccess2000）：CDMA系列：GSM概述与发展简史92000年5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，我国提交的TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代最主流的三大技术之一。2008年12月31日，国务院常务会议通过决议，同意启动3G牌照发放工作。2009年1月7日，正式发放3G牌照。中国3G发展历程：无线频段的划分1.移动通信中电波传播2.双工技术3.多址方式4.编码技术5.交织技术6.加密技术7.调制解调技术8.分集技术无线电波自由空间波自由空间波又称直达波，沿直线传播，用于卫星和外部空间通信，以及陆上视距的传播电离层反射波大气中60~600km高度是电离层，电离层可产生电波散射，地球短波通信在这一层反射地波地波传播可以看成是直达波、反射波和表面波的综合多径传播模型快衰落与慢衰落快衰落因多径传输发生，服从瑞利分布，也叫瑞利衰落。慢衰落因障碍物阻挡造成，服从正态分布，也叫阴影衰落双工技术频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行1.GSM、WCDMA、CDMA2000使用FDD2.优点：实现简单3.缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行1.TD-SCDMA使用TDD2.优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不同数量的时隙，频谱利用效率高3.缺点：实现较复杂，需要GPS同步和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难多址技术功率FDMA功率TDMA功率CDMA多址技术的比较FDMATDMACDMA容量14～610～20载干比(C/I)18dB9dB-8～-6dB实现难度易中难移动通信系统模型信源信源编码信道编码交织加密调制解调天线发射分集技术分集技术的分类：•空间分集：（双天线，10波长）•极化分集：（±45度极化）•频率分集：（跳频，扩频）•时间分集：（交织，RAKE)目的：克服移动通信多径环境带来的快衰落，在发射接收是采用分集技术。蜂窝技术移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的.基站BTS的覆盖范围有大有小，我们把基站BTS的覆盖范围称之为蜂窝，即小区CELL.采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户的通信通道比较少，我们也称之为大区制.采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种方式称之为小区制或微小区制.大区制与小区制蜂窝技术频率复用指处在不同地理位置（不同的小区）上的用户可以同时使用相同频率的信道.频率复用系统可以极大地提高频谱效率但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰.同频干扰（C/I）：因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I=9DB.邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干扰.GSM要求C/A=-9DB.频率复用基础蜂窝技术频率复用方案：在系统的作用区域内重复使用相同的频率——这种频率复用方案使整个频谱分配被划分为K个频率复用的模式.如K可取3、4、7等值.公式：(D/R)2=3KD：频率复用距离R：小区半径K：频率复用模式频率复用基础蜂窝技术注意：从理论上来说，K应该大些，但分配的信道总数是固定的.如果K太大，则K个小区中分配给每个小区的信道数将减少，中继效率就会降低.小区复用模式图A3A1A2B3B1B2C3C1C2A3A1A2A3A1A2B3B1B2C3C1C2C3C1C2A3A1A2B3B1B2C3C1C2A3A1A2A3A1A2B3B1B2C3C1C2C3C1C2A3A1A2B3B1B2C3C1C2A3A1A2A3A1A2B3B1B2C3C1C2C3C1C2K=31234123412341K=41111213456711K=7频率复用基础补充知识：功率单位怎样表示发射机信号的大小：•绝对值表示法：w，mw1W=1000mw;•相对值表示法：dBw，dBm0dBw=30dBm;•两者之间的转换:（功率Pout）?dBm=10lg[Pout/1mw]举例：1w=10lg[1w/1mw]=10lg[1*1000]=30dBm2w=10log[2w/1mw]=10log[2*1000]=33dBm40w=10log[40w/1mw]=10log[4*10000]=46dBmdBm表示的功率快查表绝对值dB绝对值wdBm101302323334.7334.7464365753767.8637.878.5738.58983999.5939.510101040GSM主要参数特性GSM900DCS1800发射频带(MHz)基站移动台935～960890～915(带宽25M)1805～18801710～1785(带宽75M)双工间隔45MHZ95MHZ射频带宽200KHZ200KHZ射频双工信道总数124374小区半径（Km）最小最大0.5350.535多址方式TDMATDMA调制GMSKGMSK传输速率（kbps）270.833270.833编码算法RPE-LTPRPE-LTP信道编码具有交织脉冲检错和1/2编码率卷积码具有交织脉冲检错和1/2编码率卷积码每载频信道数全速率半速率816816Page27GSM系统频率资源系统频点配置•GSM900–基站收：f1（n）＝890＋n×0.2MHz–基站发：f2（n）＝f1（n）＋45MHz•GSM1800–基站收：f1（n）＝1710＋（n－511）×0.2MHz–基站发：f2（n）＝f1（n）＋95MHzMSISDN：移动台ISDN号码移动用户号码是指主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中的用户所需拨的号码，是移动用户对外公开的电话号码，MSISDN号码结构如下所示：其中：(1)CC：为国家码，中国为86。目前国内有效移动用户ISDN号码为一个十一位数字的等长号码：n1n2n3H0H1H2H3ABCD。(2)NDC：国内目的地码，即网络接入号n1n2n3，“中国移动”GSM网为135139；“中国联通公司”GSM网为130132。(3)SN：移动用户号码，采用等长8位编号计划。SN号码结构是H0H1H2H3ABCD，其中：H0H1H2H3为每个移动业务本地网的HLR号码，ABCD为移动用户码，由各hlr自行分配。CC+NDC+SNMSISDNGSM编号计划GSM编号计划IMSI：国际移动用户识别码IMSI是数字PLMN网中唯一地识别一个移动用户的号码，为一个16位数字的号码。IMSI永久地属于一个注册用户，在包括漫游区域在内的所有位置都是有效的，其结构如下所示：其中：(1)MCC：移动国家号码，由3位数组成。用于唯一地识别移动用户所属的国家。（中国移动国家号为460）(2)MNC：移动网号，由2位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动网。（“中国移动通信公司”GSMPLMN网为00，“中国联通公司”GSMPLMN网为01。）(3)MSIN：移动用户识别码。采用等长11位数字构成。唯一地识别在一个PLMN网内移动用户的号码，该号码为N1N2N3H0H1H2H3ABCD。MCC+MNC+MSINIMSITMSI：临时移动用户识别号码为了对IMSI保密，当移动用户每次位置登记（包括位置更新）后或者呼叫（主叫或被叫）时，VLR将为其分配一个唯一的TMSI号码，为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码。仅在本MSC业务区内才有效。移动用户的TMSI与IMSI是对应的，但它们之间没有长期的固定关系，仅在MS呼叫和位置更新时临时指定，并保持到MS被分配新的TMSI时。但当TMSI被释放后，可以重复地给另一个MS使用。GSM编号计划LAI：位置区识别码LAI用于位置区识别和位置更新，和MS做被叫时呼叫接续。由三部分组成：其中：(1)MCC：移动用户国家码，由3位数字组成（和IMSI中的前3位数字相同）。(2)NMC：移动网号，由2位数字组成（同IMSI中的MNC）。(3)LAC：位置区号码，为一个2字节的BCD编码。表示为X1X2X3X4，其范围为0000FFFF。全部为0的编码保留不用。在一个GS