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1、现代无线与移动通信系统 期末考试复习,李少谦，胡苏 通信抗干扰技术国家级重点实验室,什么是移动通信？,广义移动通信概念 通信双方或至少其中一方在运动状态中（或临时静止状态）进行信息交互的通信方式。 移动通信是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。 移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。 采用电磁波为传输媒介的无线通信 狭义移动通信概念 蜂窝移动通信系统,第一章 概述,无线与移动通信系统的分类,民用设备和军用设备（使用对象） 陆地通信、海上通信和空中通信（使用环境） 专用网和公用网（服务范围） 局域网和广域网（覆盖范围） FDMA、TDMA、CDMA、OF
2、DMA（多址方式） 单工、双工(TDD和FDD)（工作方式） 1G、2G、3G、4G、5G（代特征） ,第一章 概述,2019/11/7,4,移动通信系统的特点,频谱拥挤、频谱需严格菅理 电波传播存在衰落、多径等问题 面临干扰和噪声 存在高速移动和大动态范围的要求 对移动台体积、重量、功耗的要求高 系统复杂，系统需组网，网络需有越区切换、漫游等功能,2019/11/7,5,对技术的基本要求,高的频谱利用率 好的服务质量 具有移动性和便携性 灵活方便的组网 抗干扰 保密与信息安全,2019/11/7,6,多址方式,在移动通信中，许多用户同时通话，以不同的移动信道分隔，防止相互干扰的技术方式称为多
3、址方式。 频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) 空分多址(SDMA) 包分多址(PDMA),2019/11/7,7,FDMA,频分多址以频率来区分信道。 特点：使用简单，信号连续传输，满足模拟话音通信，技术成熟。 缺点：多频道信号互调干扰严重，频率利用率低，容量小。,2019/11/7,8,TDMA,在一个无线频道上，按时间分割为若干个时隙，每个信道占用一个时隙，在规定的时隙内收发信号。 时分多址只传数字信息，信息需经压缩和缓冲存储的过程，在实际使用时常 FDMA/TDMA复分使用。,2019/11/7,9,CDMA,采用扩频通信技术 每个用户具有特定的地址码（相当
4、于扩频中的PN码），利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。 CDMA在频率、时间、空间上重叠。 优点：系统容量大，抗干扰、抗多径能力高。,2019/11/7,10,双工方式,单工方式 频分双工方式 FDD 时分双工方式 TDD,第一代移动通信,以模拟通信为特征的移动通信 模拟话音与传输 仅为宏小区 频谱利用率低 保密性差、通话质量差 主要接入技术： FDMA 主要代表：AMPS(美国) 、TACS(欧洲),第一章 概述,第二代移动通信,以数字通信为特征的移动通信 数字话音和数据通信 宏/微小区 频谱利用率高、容量大 多种业务、多种先进技术 保密性好主要接入技术：TDMA、
5、CDMA 数据速率：9.6k32Kbps 主要标准：欧洲的GSM，TDMA制式 北美的(IS-95CDMA)，CDMA制式 北美的DAMPS(IS-54)，TDMA制式 日本的PDC，TDMA制式,第一章 概述,2.5代移动通信,第二代提供的以话音为主的业务无法满足人们的需求。 在第二代移动通信基础上，通过增加网络和数据业务的协议，研发出来适用于数据通信的移动系统。 典型：GPRS，CDMA2000 1x 缺点：基于第二代系统，先天不足，无法从根本上提高系统容量和频谱效率。,第一章 概述,2019/11/7,14,第三代移动通信,第三代移动通信为IMT-2000； 1998年，第三代移动通信的
6、标准确定； 2001年10月，首次第三代移动通信的商用在； 2005年以后，第三代移动通信开始大规模商业应用。,移动通信的发展与展望 电子科技大学 李少谦,第三代移动通信特点,频谱利用率高 高速传输支持多媒体业务 室内环境至少2Mbps 步行环境至少384kbps 车速环境至少144kbps 传输速率按需分配 支持上、下行链路的不对称需求 3G增强技术使3G系统信息传输速率达到10Mbps左右,第一章 概述,第三代移动通信系统3大标准,WCDMA （CDMA、FDD） cdma2000 （CDMA、FDD） TD-SCDMA （CDMA/TDMA、TDD）,第一章 概述,2019/11/7,1
7、7,3G增强技术,3G增强技术 高速下行分组接入(HSDPA)技术， 高速上行分组接入(HUDPA)技术， 3G增强技术可使3G系统信息传输速率达到10Mbps左右,2019/11/7,18,B3G/4G新名称： “IMT-Advanced”,2005年10月12日到19日在芬兰，赫尔辛基召开的ITU-R WP8F第17次会议上定义了新一代移动通信的名称： “IMT-Advanced” “IMT-Advanced”是B3G新部分，即支持100Mbps以上速率的蜂窝系统和支持高达1Gbps以上速率的游牧/本地无线接入系统等。,2019/11/7,19,IMT-Advanced候选技术提交,200
8、9年10月，ITU-R WP5D#6收到5个国家和标准化组织的6项技术提案，技术上为LTE-Advanced和802.16m.,2019/11/7,20,LTE及其演进成为宽带无线发展共识 新一代技术以OFDMA为特征 LTE-Advanced及802.16m成为4G技术,IMT-A发展路径: 4G即LTE,2019/11/7,21,中国主导了TD-LTE-Advanced标准,3GPP FDD,WCDMA,LTE FDD,LCR TDD (TD-SCDMA),LTE TDD Type2,HCR TDD,LTE TDD Type1,LTE-Advanced FDD,LTE TDD (TD-LT
9、E),3GPP TDD,LTE-Advanced TDD,3G,演进3G （4G）,IMT-Advanced,融合,在中国主导下，经半年多策略谋划、协调努力，于2007年11月将LTE TDD 融合为一个，即TD-LTE。,GSM数字移动通信系统,GSM系统结构,移动台,移动台（MS：Mobile Station）： 用户端的设备总称。 可以是手持机、车载台、便携式台。 组成： 移动设备(ME) SIM卡 移动台的功能 无线接入数字蜂窝移动通信网 完成各种控制功能并支持各种基本业务(电信业务和承载业务)和补充业务 支持人机接口各种功能，呼叫过程的提示,SIM（Subscriber Identi
10、ty Module）特点： 客户与设备分离 通信安全可靠 用户个人身份号码PIN 鉴权过程： GSM网络和SIM卡之间进行的，以验证用户身份的合法化 加密： SIM含加密参数 成本低，经久耐用,移动台,基站子系统,基站子系统（BSS：Base Station Subsystem） 在一定的无线覆盖区中，由MSC控制，与MS进行通信的设备。 一个BSS可为一个或多个小区服务。 由两部分组成： 基站收发设备（BTS：Base Transceiver Station）：为一个小区服务的无线收发设备。 基站控制器（BSC: Base Station Controller）：无线资源管理，对1个或多个B
11、TS进行控制。,网络子系统,网络子系统/交换子系统 GSM系统的交换功能 用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库。 组成： 移动业务交换中心MSC 访问位置寄存器VLR 归属位置寄存器HLR 鉴权中心AUC 移动设备识别寄存器EIR,系统结构：设备间的接口,三、空中接口 (Um接口),空中接口是系统的最重要的接口，它决定了系统的主要特征和功能 空中接口包含了下述特性： 信道结构和接入能力 MS-BS通信协议 维护和操作特性 性能特性 业务特性,GSM的多址方式： FDMA与TDMA混合方式,物理信道与逻辑信道,GSM信道分为物理信道与逻辑信道 物理信道:用来传送信号或数据的物理通路，一个
12、时隙（TS） 占有25MHz带宽，包含124对频道，频道间隔200kHz （124200K=24.8MHz） 每个载频按时间分为8个时间段，每个时隙段称为一个时隙(slot)，这样的时隙称为信道，或为物理信道； 一个载频可提供8个物理信道，共992（1248）个物理信道,物理信道与逻辑信道,GSM信道分为物理信道与逻辑信道 逻辑信道: 在物理信道基础上，根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义为不同的逻辑信道。 根据其传输方向，分上行信道和下行信道。,物理信道与逻辑信道,逻辑信道,物理信道与逻辑信道,广播信道(BCH, Broadcast CHannel）： 概念： 下行信道 “一点对多
13、点”的单方向控制信道； 用于基站向移动台广播公用的信息； 传输的内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息；,物理信道与逻辑信道,广播信道(BCH, Broadcast Channel)分类： 频率校正信道（FCCH）：传输用于校正移动台工作频率的信息。 同步信道（SCH）：传输移动台的帧同步（TDMA帧号）和BTS的识别码（BSIC）的信息，供移动台进行同步和对基站进行识别。 广播控制信道（BCCH）：广播每个BTS的通用信息（小区特定信息）。,物理信道与逻辑信道,公共控制信道CCCH（Common Control CHannel）： 概念： 双向控制信道 用于呼叫接续阶段传输链路连接所
14、需要的控制信令。,寻呼信道（PCH）：传输基站寻呼移动台的信息。 下行信道，点对多点方式传播； 随机接入信道（RACH）：用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一个独立专用控制信道，可作为对寻呼的响应或MS主叫/登记时的接入。 上行信道，点对点方式传播。 允许接入信道（AGCH）：用于基站对移动台的入网申请作出应答，即给用户分配一个独立专用控制信道。 下行信道，点对点方式传播。,专用控制信道DCCH（Dedicated Control CHannel）：,物理信道与逻辑信道,物理信道与逻辑信道,专用控制信道DCCH（Dedicated Control CHannel）： 概念： 一种“点对点
15、”的双向控制信道 在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必须的控制信息。,物理信道与逻辑信道,专用控制信道DCCH（Dedicated Control CHannel）分类 独立专用控制信道（SDCCH）：用于在分配业务信道之前呼叫建立过程中传送系统信令。例如登记、鉴权等信令。 慢速辅助控制信道（SACCH）：基站用此信道向移动台传送功率控制信息、帧调整信息;同时接收移动台发来的移动台接收的信号强度报告和链路质量报告。 与一个业务信道TCH或一个独立专用控制信道SDCCH联用,物理信道与逻辑信道,快速辅助控制信道（FACCH）： 主要用于传送基站与移动台间的越区切换的信令消息
16、 在话音传输过程中如果突然需要以比SACCH所能处理的高得多的速度传送信令信息，则要中断业务信息，借用18.5ms的语音（数据）突发脉冲序列来传送信令。一般在切换时发生。由于语音译码器会重复上一个18.5ms的话音，补偿删除的话音，所以这种中断是不被用户察觉的。,时隙 一个TDMA帧分为8个时隙，每个时隙长约576.9us，含156.25个码元。 TDMA帧 一个TDMA帧长为约4.612ms，含8个时隙。 复帧 业务复帧：26帧组成，长120ms。 控制复帧：51帧组成，长235.385ms。 超帧 由51个业务复帧或26个控制复帧组成。周期：51264.61510-3 6.12s 超高帧 由2048个超帧组成。2715648个TDMA帧。约3.5小时。,逻辑信道到物理信道的映射,映射方式 下行BCH和CCCH在C0上的TS0上的复用 上行RACH在C0上的TS0上的复用 SDCCH和SACCH在C0上的TS1上的复用 其余（ C0上的
