移动通信技术-ch3-1

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1、第三章 无线接入技术l3.1 无线接入概述无线接入及基本分类无线接入技术是以无线技术(主要是移动通信技术)为传输媒介 向用户提供固定的或移动的终端业务服务，它包括移动式无线接 入和固定式无线接入。移动式无线接入是一种用户终端在较大范 围内移动的接入技术；固定式无线接入是一种能把从有线方式传 送来的信息用无线方式传送到固定用户终端或实现相反传送的接 入技术。无线接入技术能使无线网络与有线公共网完全互联，并 且它具有应用灵活、安装快捷的特点，适用于移动工作人群和广 大农村、山区用户。目前，无线接入技术正在向高速无线接入发 展，MMDS(无线电缆网)接入、DBS(直播卫星系统)接入等高速接 入技术已

2、经开发成功，成为网络接入技术的重要方向。13 无线接入技术 l3.1 无线接入概述无线接入网在通信网中的位置2l3.1 无线接入概述无线接入技术的发展历程：3 无线接入技术3l3.1 无线接入概述无线接入技术的发展历程：3 无线接入技术4l3.2 无线接入的基本技术信源编码与信道编码技术信源编码技术l信源编码技术l信源编码就是将来自模拟信源或离散信源的信号变换为适 合于在数字通信系统中传输的数字信号。l规则脉冲激励长时预测（RPE-LTP）编码lRPE-LTP编码方案是以若干间距相等、相位与幅度优化的脉 冲序列作为RPE（规则脉冲激励），使合成波形接近于原信 号。l线性预测编码（LPC）分析主

3、要目的是提取LPC滤波器的系 数。l短时分析滤波器使用LPC的系数，以5ms子帧为间隔，求出 预测值并由预测值产生短时残差。3 无线接入技术5l3.2 无线接入的基本技术信源编码与信道编码技术信源编码技术l规则脉冲激励长时预测（RPE-LTP）编码续l长时预测（LTP）分析在5ms子帧内计算一次对长时分析滤 波器的修正值，利用残差信号的相关性可使对输出残差信 号的估值更为优化。l RPE-LTP话音编码器将LAR参数、RPE参数及LTP参数等三种 参数编码比特进行复合，获得13kbit/s话音编码输出信号 ；加上前向纠错监督位后为22.8kbit/s；再加上其他控制 信号及保护间隔，每话路传输

4、速率为24.7kbit/s。可以得 到较好的话音质量，同时抗误码性能也较好。3 无线接入技术6l3.2 无线接入的基本技术信源编码与信道编码技术信源编码技术l矢量和激励线性预测（VSELP）编码l矢量和激励线性预测（VSELP）编码是码激励线性 预测（Code Excited Linear Prediction，CELP ）编码的一种。3 无线接入技术7l3.2 无线接入的基本技术信源编码与信道编码技术信道编码技术l信道编码技术l信道编码就是在数据发送之前，在信息码元中再增加冗余 码元（即监督码元），用来供接收端纠正或检出信息在信 道传输中产生的误码。l分组码l在分组码中，监督码元只与本组的信

5、息码元有关。l（1）循环码l循环码是分组码的一个重要分支，其特点是循环码中的任 何一个码字向左或向右循环移位后，仍是该码字集合中的 码字。3 无线接入技术8l3.2 无线接入的基本技术信源编码与信道编码技术信道编码技术l信道编码技术-续l分组码l（2）BCH码lBCH码是一种能纠正多个随机差错的特殊循环码，其码长为 n2m1或是2m1的因子，m为正整数。l（3）R-S码lR-S是Reed-Solomon码的缩写，是一种多进制的BCH码。一 个M进制码元有M个二进制码元。l交织编码l对于突发错误，交织码是一种有效的纠错码。交织编码是 将已编码的码字交织，使突发误码转换为一个纠错码字内 的随机误码

6、。3 无线接入技术9l3.2 无线接入的基本技术信源编码与信道编码技术信道编码技术l信道编码技术-续l卷积码l分组码为达到一定的纠错能力和编码效率，码组长度通常 都比较大，时延随着n的增加而线性增加。lTurbo码lTurbo码包含重复解码、软入/软出解码、递归系统卷积编 码和非均匀交织等概念。Turbo码编码基本结构，它包含两 个并联的相同递归系统卷积编码器，中间由一个交织器分 隔。3 无线接入技术10l3.2 无线接入的基本技术多址接入技术目前无线接入系统中常用的多址方式有：频分多址（ FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多 址（SDMA）等。l频分多址（FDMA）

7、l频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道（或 称信道），分配给不同的用户使用。l时分多址（TDMA）l时分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）是把 无线频谱按时隙划分，若干个时隙组成一帧。3 无线接入技术11l3.2 无线接入的基本技术多址接入技术l码分多址（CDMA）l码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）是使用扩展频谱技术的一种多址技术。l空分多址（SDMA）l空分多址（Space Division Multipl

8、e Access，SDMA）是 通过控制用户的空间辐射能量来提供多址接入能力的，通 过分割空间信道分离同一时隙和同一频道上的多个用户信 号。3 无线接入技术12l3.2 无线接入的基本技术数字调制与扩频技术数字调制技术l数字调制技术l无线接入系统在无线传输中一般多使用频谱效率高、抗干 扰能力强的数字调制技术。l线性调制技术l线性调制方案有PSK，QPSK，DQPSK，OQPSK，/4QPSK， MPSK及MQAM等。l（1）二相相移键控（2PSK）l 绝对相移键控（BPSK）l 差分相移键控（DPSK）l（2）四相相移键控（QPSK）l 交错QPSK（OQPSK）l /4-QPSK3 无线接入

9、技术13l3.2 无线接入的基本技术数字调制与扩频技术数字调制技术l数字调制技术续l恒包络调制技术l（1）二相频移键控（2FSK）l（2）最小频移键控（MSK）l（3）高斯滤波最小频移键控（GMSK）高斯滤波最小频移键控（GMSK）是指在MSK调制器前面 加入高斯低通预调制滤波器的调制方式，如下图所示3 无线接入技术14l3.2 无线接入的基本技术数字调制与扩频技术扩频调制技术l扩频调制技术 扩展频谱通信的理论基础是仙农（Shannon）公式：式中，C为信道容量，单位为bit/s；W为带宽；S为信 号功率；N为噪声功率。3 无线接入技术15l3.2 无线接入的基本技术数字调制与扩频技术扩频调制

10、技术l扩频调制技术l1直接序列扩频l直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS ）是指在发信端直接用伪随机序列（Pseudo-Noise，PN） 去扩展信号的频谱；在收信端，用相同的扩频码序列进行 解扩，将展宽的频谱扩展信号还原成原始信息。l2跳频扩频l跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS） 是指传输信号载波按照预定规律进行离散变化的通信方式 ，即通信使用的载波频率受一组快速变化的伪随机码控制 而随机的跳变。l 3跳时扩频l跳时扩频（Time Hopping Spread Spectrum，THSS）

11、是指 将时间按帧分成若干个时隙，由扩频码序列去控制帧内各 个时隙的信号发射。3 无线接入技术16l3.2 无线接入的基本技术抗衰落技术l分集技术分集技术（Diversity Techniques）就是利用多条具 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 径来传输相同信息，并在接收端对这些信号进行合并（ Combining），以便降低多径衰落的影响，改善传输的可靠 性。l1空间分集l空间分集（Space Diversity）是在发端使用一副发射天线 ，接收端使用多副接收天线，并且接收端天线的间隔足够 大（d/2），从而保证各接收天线输入信号的衰落特性 相互独立。3 无线接入技术17l3

12、.2 无线接入的基本技术抗衰落技术l分集技术续l2时间分集l时间分集（Time Diversity）就是将给定的信号在时间上 相隔一定的间隔重复传输多次，只要时间间隔大于相干时 间，就可以得到多条独立的分集支路。l3频率分集l频率分集（Frequency Diversity）是将要传输的信息分别 以不同的载频发射出去，只要载频的间隔大于相干带宽， 那么在接收端就可以得到衰落特性不相关的信号。l 在接收端取得多条相互独立的支路信号后，可以通过合并 技术来得到分集增益。合并技术有选择式合并、最大比合 并、等增益合并以及开关合并。3 无线接入技术18l3.2 无线接入的基本技术抗衰落技术l自适应均衡

13、技术l码间干扰是在移动无线信道中传输高速率数据的主要障碍，是由无线信道的时变多径传播引起的，采用自适应均衡 技术可以克服码间干扰。 l均衡的算法有多种，即最小均方误差算法（Least Mean Square Error，LMSE）、递归最小二乘法（Recursive Least Square，RLS）、快速递归最小二乘法（Fast RLS） 、平方根递归最小二乘法（Square Root RLS）和梯度递归 最小二乘法（Gradient RLS）等。3 无线接入技术19l3.2 无线接入的基本技术网络安全技术l（1）对于接入网络的呼叫请求进行鉴权，判定用 户身份的合法性。l（2）对移动台的用户

14、识别码进行保护，即用经常 变更的临时移动台识别码代替用户识别码。 l（3）对无线信道上的用户数据和信令信息进行加 密。3 无线接入技术20l3.2 无线接入的基本技术网络安全技术l用户鉴权l（1）移动台做主叫l（2）移动台做被叫l（3）移动台位置登记、位置更新l（4）基站要求鉴权l信息加密l信息加密是指基站和移动台之间交换的用户信息和用户参 数不被截获或监听，用户信息是否需要加密可在呼叫建立 时由信令指明。3 无线接入技术21l3.2 无线接入的基本技术无线空中接口l无线接口自下而上分为三层：物理层（第一层）、数据链 路层（第二层）和管理层（第三层）。l物理层完成编码、调制及各物理信道的扩频。

15、在CDMA方式 中，物理信道用不同的地址码区分。l数据链路层在移动台和基站之间建立可靠的数据传输通道 ，完成建立、维持及释放一个逻辑链路连接所必须的功能 ，包括流量控制、争先判决、序列控制，选择确认或不确 认操作之类的通信方式，将通信数据插入发信数据帧或从 收信帧中取出等。l管理层可进一步分为三个子层，即无线资源管理子层（ Radio Resource Management，RRM）、移动管理子层（ Mobile Management，MM）和连接管理（Connection Management，CM）。3 无线接入技术22l3.3 无线接入的方式无线ATM接入简介l无线ATM信源结构3 无线

16、接入技术23l3.3 无线接入的方式无线ATM接入简介l无线ATM信元的两种模式l封装模式l传统模式l无线ATM的频率段选择l对无线ATM来说，选择一个频率段需要考虑带宽和连接性能 。l无线ATM的差错控制机制l由于无线信道条件恶劣，因此，无线网络与有线网络它的 误码率更高，它的带宽较少和有更多的突发。l有待加强的领域l（l）ATM移动性l（2）广播接入层3 无线接入技术24l3.3 无线接入的方式无线ATM接入网络技术l无线ATM的传输方案l在选择基于无线ATM的传输方案时，必须考虑以下因素：灵活地分配带宽和进行业务类型的选择；有效地复接从突发 数据到多媒体信源的多种业务；通过无线和有线网络提供 端到端的宽带业务；现有的ATM交换设备可用于蜂窝小区间 的交换；易于与B-ISDN连接。l无线ATM的分层模型l无线ATM的基本思路是将标准ATM信元用于网络层功能，而 且在无线链路上为无线信道特定的协议子层增加一个无线 信头和信尾。3 无线接入技术25l3