移动通信基础知识(初级)剖析

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1、移动通信基础知识（初级） 广东省电信工程有限公司 GUANGDONG TELECOM ENGINEERING CO,LTD 2010.05 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 1.1 移动通信的发展 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 1.2 移动通信的分类 v 按工作方式分类：单工，双工（FDD,TDD)，半双工 v 按多址方式分类：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA v 按信号形式分类：模拟网和数字网 v 按覆盖范围分类：城域网、局域网、广域网 v 按业务类型分类：电话网、数据网、综合业务网、多媒体网 v 按服务特性分类：专用网、公

2、用网 v 按使用环境分类：陆地通信、海上通信、空中通信 v 按使用对象分类：民用系统、军用系统 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 通信系统网络的分类通信系统网络的分类 通信网 核心网 接入网 有线接入 无线接入 光纤接入： PON、APON FTTB/C/H/R 混合光纤同轴网 Cable Modem DSL(ADSL、HDSL) 卫星接入 高空平台 蜂窝接入 微波接入 FWA、WLL WLAN PAN 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 移动通信的多址方式 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 模拟拟FDMA数字TDMACDMA 信道带宽带宽窄宽宽更宽宽 系统统容量较较小大

3、更大 话话音质质量一般较较好更好、更稳稳定可靠 安全保密性易截获获加密和鉴权鉴权 安全加密和鉴权鉴权 更安全 基站覆盖范围围小较较大更大 系统规统规 划较较复杂杂较较复杂杂简单简单 高级级功能较较 少较较多更多 手机通话时间话时间较较短较较短较长较长 CDMACDMA、TDMATDMA和和FDMAFDMA三者主要性能比较三者主要性能比较 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 下面我们们将生活化地描述CDMA与其他通信技术术的区别别： 模拟拟系统统：采用FDMA（频频分多址）技术术。我们们可以想象一个很大的房间间被 做成很多的隔断，每一个隔断里有一对对人正在交谈谈。由于隔断的分隔，谈话谈话

4、者 不会听到其他人的交谈谈，这这就是FDMA频频分多址系统统。这这是我国最早采用的移 动动通信技术术。它的缺点是系统统受房间间面积积（也就是频频率）的限制很大，无线频线频 率的利用率很低。 GSM蜂窝窝数字系统统：采用TDMA（时时分多址）技术术。我们们可以想象把隔断作 得大些，这样这样 一个隔断可容纳纳几对对交谈谈者。但大家交谈谈有一个原则则：只能同时时 有一对对人讲话讲话 。如果再把交谈谈的时间时间 按交谈谈者的数目分成若干等分，就成为为一 个TDMA（时时分多址）系统统。这这种系统统受容量的限制很大，即一个隔断中有几 个人是确定的，如果人数已满满，则则无法进进入。 CDMA数字通信系统统

5、：采用CDMA（码码分多址）技术术。可以想象一个宽宽敞的 房间间内正在进进行一个聚会，宾宾客在两两一对进对进 行交谈谈。假设设每一对对人使用一种 语语言，有说说中文的，有说说英语语的，也有日语语的等等，所有交谈谈的人都只懂一种 语语言。于是对对于正在交谈谈的每一对对人来说说，别别人的交谈谈声就成了一个背景噪声 。在这这里“宽宽敞的房间间”就是CDMA扩频扩频 通信所采用的宽带载宽带载 波，交谈谈者所有 的语语言就是区分不同的用户户的码码，交谈谈者就是CDMA的用户户，这这就是一个 CDMA（码码分多址）通信系统统。如果能够够很好的控制住背景噪声，那么这这个系 统统中就可以容纳纳很多的用户户，而

6、不受容量的限制。 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 3G3G的标准的标准 3G system CDMA2000 3GPP2 FDD mode WCDMA 3GPP FDD mode TD-SCDMA CWTS TDD mode 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 3G3G三种制式的比较三种制式的比较 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 1.3 CDMA 1X网络结构 无线网络 iManager M2000 移动综合网管平台 BSC/PCF BTS BTS SoftSite SoftSite iSiteC 光纤 计费系统 核心网分组域 HA 数据业务平台 PDSN/FA IP

7、骨干网 AAA PLMN/ PSTN/ ISDN 核心网电路域 HLR/AC GMSC/SSP SCP MSC/ SSP/VLR/IP STP MC 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 华为CDMA 1X BSS组网结构 光纤 E1 iSiteCTM： 一体化小基站 SoftSiteTM： 单载波软基站 BTS3612：12载波基站BTS3606： 6载波基站 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 各模块功能 电路域： MS (Mobile Station)：移动台，实现移动终端功能。 BTS (Base Transceiver Statio

8、n)：基站收发信台，通过无线接 口，实现移动通信系统与MS之间的无线通信。 BSC (Base Station Controller)：基站控制器，实现无线系统到 交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关 的控制功能。 分组域： AT：接入终端，与IS2000系统中的MS是同一个概念； AN：接入网络，包含BSC和BTS； AN AAA：接入网络侧的AAA服务器； 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 MSC主要功能： 控制呼叫建立、连接、释放，呼叫选路； 计费，提供补充业务，处理SMS业务； 与HLR进行通信，如在呼叫到MS时HLR要求MSC提供路由信息； 与VLR进行通信

9、，如在呼叫建立期间要求VLR提供用户信息； 与其他MSC进行通信，如在两个MSC间进行小区切换； 控制与其连接的BSC； 直接接入Internet； GMSC主要功能： 在呼叫建立期间GMSC要求HLR提供呼叫路由信息； 根据路由信息进行呼叫选路； 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 HLR (Home Location Register)：归属位置登记处。实际上是一 个数据库，主要储存两类数据： 用户数据，主要包括： 用户的身份IMSI 用户ISDN号码 补充业务 鉴权信息 用户的位置信息 如MSC/VLR地址 VLR (Visitor Location Register)：拜访位置登

10、记处。实际上是一 个分布式HLR数据库，临时储存用户信息，主要包括： MSRN (Mobile Station Roaming Number) 移动台漫游号码 TMSI、IMSI 移动台登记的位置区（LAC） 与补充业务有关的数据 MS的状态 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 1.4 CDMA系统介绍 CDMA发展历程 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 CDMA技术的特点 频谱利用率高 频谱复用系数为1 系统容量大 多种分集方式解决多径衰落 时间分集：符号交织、卷积编码等 频率分集：正交扩频、1.25MHz宽带传输 空间分集：RAKE接收 话音质量好 QCELP可变速率声码器

11、8K、EVRC、13K三种算法 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 功率控制 反向开环功率控制、反向闭环功率控制 前向功率控制 移动台辅助切换 更软切换、软切换、硬切换 小区呼吸功能 移动台发射功率小 可实现向3G的平滑过渡 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 CDMA频段 我国为中国电信cdma2000分配的频率是1920 1935MHz(上行)/21102125MHz(下行)，共15MHz2。 目前实际在使用的是上行825MHz 835MHz、下行 870MHz 880MHz的800M A段频带，每载波宽度为 1.25MHz，共有283、242、201、160、119、78、3

12、7七 个频点。其中283为1X网络主用频点，37一般是给3G的 EV-DO使用的。 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 CDMA通信模型 Interleaving 信源 解码 deinterleaving 信源 编码 信道 编码 交织 去交织 信道解 码 加扰 解扰 扩频 解扩 调制 解调 射频 发射 射频 接收 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 几个常用术语 爱尔兰 爱尔兰是衡量话务量大小的一个指标，是话务量的单位 （Erl）。1Erl表示一条信道在1小时内被完全占用。 阻塞率 阻塞率是衡量系统服务等级GOS（Grade Of Service） 的一个概念，就是表示系统的信道数

13、少于用户数目的情 况，通常用百分比表示。GOS=2就表示你拨打100次 电话，有两次可能会遇到系统拥塞的情况。 1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 漫游 漫游是指移动台（用户）离开开户区域而继续使用移动 通信网络的能力。 切换 切换是指将移动台从一个信道或基站转移到另一个信道 或基站的过程，在切换过程中并不会中断通话或数据业 务的连接。 2 2、无线电传播特性、无线电传播特性 2.1 无线传播的特点 建筑物反射波 绕射波 直射波 地面反射波 陆地移动通信的电波传播机制 实际环境的无线 传播 LOS和NLOS 2 2、无线电传播特性、无线电传播特性 移动信道是最复杂的通信信道，因为无线信号

14、在传播时会受到各种各样 的干扰。 除了有线信道中的干扰外，在无线信号的传播途中会有各种各样的障碍 物使信号产生多径效应、阴影效应、散射和衍射产生衰落，导致信号受 到地形的影响。 此外天气的变化也会使无线信号产生慢衰落。当移动台处于高速移动的 状态下情况会更糟，信号还会产生多普勒频移效应。 所有的这些因素又会因为移动台的移动而变化，因此移动通信信道具有 以下特点： 多径传播 由多径传播传播引起的多径干扰，是指无线电波因传输路径的不同引起 到达时间的不同而导致接收端码元的相互干扰。它可使所传输的数据信 号幅度衰落，可能引起波形展宽，因而数据传输速率会受到限制。 移动信道中多径的产生主要是因为庞大建

15、筑物对信号的反射造成的。从 移动台的角度看，就是相同的信号以不同的时间和方向到达移动台。 2 2、无线电传播特性、无线电传播特性 多径信号不但显著地分散了信号的能量，使移动台接收到的信号能量仅 是发射信号能量的一部分，并且因为多径信号到达移动台所传输的路径 不同和到达时间的不同，而造成相位的不同。这样多径信号之间就会产 生相互抵消的效应，造成极其严重的衰落现象，使信号的信噪比严重下 降，影响接收效果。 另外，如果是宽带通信，信号的频谱较宽，还会发生频率选择性衰落。 这主要是因为针对不同的多径情况，不同频率产生的衰落深度也不同， 造成有的频率分量完全被多径抵消掉。所谓的瑞利衰落是指信号的电场 强

16、度的概率密度函数服从瑞利概率分布的多径衰落。另一个对瑞利衰落 的主要贡献者则是多普勒频率效应。 在移动通信中，多径是不可避免的，尽管它严重干扰通信，但人们也可 以对其加以利用。比如当移动台移动到大型建筑物后面，进入信号阴影 区的时候，无线信号只能通过反射信号到达移动台，人们可借以这种反 射波和/或绕射波来保证语音的连续性。在GSM和CDMA移动通信中针对 多径传输的技术措施分别是时域均衡和分集接收。 2 2、无线电传播特性、无线电传播特性 多普勒频移 在生活中我们常会遇到这样的情形，当一辆警车迎面急驶而来时我们会 觉得警笛的声音越来越刺耳尖利，而当其远离驶去时又变得缓和起来。 这就是多普勒频移造成的频率变化。 多普勒频移是指多径效应不仅可使发射信号的振幅发生变化，而且可使 发射信号的频率结构发生变化，造成相位起伏不定，它导致数据信号的