《移动通信技术 第2版 教学课件 ppt 魏红 第4章GSM GPRS到WCDMA的发展及技术应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信技术 第2版 教学课件 ppt 魏红 第4章GSM GPRS到WCDMA的发展及技术应用（180页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,移动通信技术 (第2版),第4章 GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用,2,第4章 GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用,内容 GSM主要技术及无线接口 GPRS无线接口和关键技术 WCDMA的无线接口和关键技术,3,第4章 GSM、GPRS到WCDMA的发展及技术应用,重点 GSM数字信号的处理过程及无线接口的信道配置，时隙帧结构 GPRS的概念、网络结构、空中接口、用户数据的传输 WCDMA的无线接口技术 难点 GSM中数字信号的处理过程 GSM的无线接口 GPRS的无线接口 WCDMA的无线接口、信道结构,4,目的和要求 掌握GSM各类关键技术及无线接口中信道配置、时
2、隙帧结构 理解GSM系统对信号的基本处理过程 掌握GPRS网络结构、无线接口及关键技术 理解WCDMA的演进及关键技术,5,4.1 GSM,GSM系统组成及网络结构 GSM数字信号的处理 GSM中的频率利用 无线接口 SIM及安全技术,6,GSM数字移动通信系统的优点 频谱利用率更高，进一步提高了系统容量 提供了一种公共标准，便于全自动漫游 提供新型非话业务，与ISDN兼容 保密性好，安全性好 数字传输技术抗衰落性强，传输质量高，话音质量好 可降低成本费用，减小设备体积,7,GSM技术指标及参数,频段： GSM900：下行：935960MHz 上行：890915MHz 双工间隔：45MHz 频
3、带宽度：25MHz 载频间隔：200KHz （频道间隔） 信道分配：每载频8时隙；全速信道8个,8,通信方式：全双工 （准双工） 信道总速率：270.8kbit/s 调制方式：GMSK 话音编码：RPE-LTP 输出速率：13kbit/s 数据速率：9.6kbit/s（低速） 跳频速率：217跳/秒 每时隙信道速率：33.8kbit/s 其他技术：FDMA/TDMA多址技术、跳频、间断传输、分集接收，交织信道编码，自适应均衡,9,4.1.1 GSM系统组成及网络结构,GSM系统 (符合典型2G数字移动通信系统结构) 网络子系统NSS（或交换子系统SS） MSC HLR、VLR、AUC、EIR
4、基站子系统（BSS） BSC BTS 操作维护子系统（OSS） OMC 移动台子系统（MS）,10,GSM网络结构,GSM话路网网络结构 二级网络结构 TMSC1、MSC 三级网络结构 TMSC1、TMSC2、MSC,11,我国的GSM网络结构：二、三级混合网络结构 二、三级混合网络结构的连接方案 TMSC1：网状结构，各省一对 TMSC2：与对应的一对TMSC1相连 MSC：与对应的两个TMSC相连,12,4.1.2 GSM数字信号处理,BS与MS的数字信号处理过程相似 区别：基站处理信号来自MSC的64kbit/s的PCM信号(8bit) MS处理的语音信号来自话筒 MS对语音信号的处理过
5、程,13,GSM的话音编码：RPE-LTP 编码过程 预处理 线性预测 短时分析预测 长期预测 规则激励编码,1.话音编码,14,信道编码方法： 信道编码后输出速率： 456bit/20ms = 22.8kbit/s,2.信道编码,15,GSM中的交织（第一次交织）,3.交织,16,重排和交织,17,二次交织,18,GSM中的编码过程 A/D 分段 RPE/LTP 信道编码 交织 信息经交织编码形成8帧， 每帧114bit。将114bit分 成两段，填入普通突发 脉冲序列。,19,分级帧结构,由普通突发脉冲序列构成帧、复帧、超帧、超高帧的分级帧结构 每个突发脉冲序列共156.25bit，占时5
6、77s，在一个时隙中发送 8个时隙组成一个4.62ms的TDMA帧 26个话音TDMA帧组成一个持续时间为120ms的复帧；在控制信道中51个帧组成一个复帧 51个26帧的复帧（或26个51帧的复帧）构成一个超帧； 2048个超帧组成一个超高帧，总计2715648个TDMA帧，占时3小时28分53.7秒,20,21,数字调制方式：ASK、FSK、PSK GSM中的数字调制：GMSK MSK：f1、f2只差半个波形 GMSK：MSK前加高斯低通滤波器,4.数字调制技术,22,GSM中使用的均衡方式 Viterbi均衡：最小均方误差准则 GSM的普通突发脉冲序列NB中26bit的训练序列，收端已知
7、，收端根据收到的解调序列比较，取差值最小作为信道模型输出给信道解码用于纠错,5. Viterbi均衡,23,4.1.3 GSM中的频率利用,频率复用：同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域频道序号对应工作频率的计算 GSM系统中的频率复用方式 典型的频率复用方式:43、33、26、13方式,24,频率紧密复用需注意的问题 跳频方式、功控、DTX等抗干扰措施 跳频点数 频率加载率 网络优化 ,25,2.频道序号对应工作频率的计算,已知n为频道序号 GSM900 n：1124 上行：fl(n)=890.2+(n-1)*0.2MHz 下行：fh(n)=935.2+(n-1)*0.2MHz
8、= fl(n)+45MHz *实际工作中的“信道”往往指的是频道，请注意区分使用场合 DCS1800 n：512885 上行：fl(n)=1710.2+(n-512)*0.2MHz 下行：fh(n)=1805.2+(n-512)*0.2MHz = fl(n)+95MHz,26,4.1.4无线接口,GSM中的接口类型及位置 A接口：MSCBSC Abis接口：BSCBTS Um接口：BTSMS Sm接口：MESIM、用户 B：MSCVLR C：MSCHLR D：HLRVLR E：MSCMSC F：MSCEIR G：VLRVLR,27,2.数字无线接口Um,信道 逻辑信道的分类 突发脉冲序列 逻辑
9、信道到物理信道的映射 MS测试原理 移动用户接续过程中逻辑信道的应用,28,(1) 信道,物理信道：物理的 实际存在的 GSM中：一个载频上的一个时隙 每个载频分为8个时隙-8个物理信道 一个时隙中传送的信息格式-突发 逻辑信道：根据信息种类人为定义 必须映射到物理信道才能实现信息传输 类型：业务信道TCH：传送编码后的话音或用户数据 （可能被FACCH借用） 控制信道CCH：传送信令或同步数据,29,(2)逻辑信道的分类,逻辑信道的配置,30,CCH,BCH： FCCH：用于校正MS工作频率 SCH ：传时间同步信息(含TDMA帧号、BSIC) BCCH ：广播每个BTS的特定的通用信息 C
10、CCH： (所有MS共用) PCH ：用于寻呼MS RACH：用于寻呼响应或主呼接入， 申请分配一个SDCCH AGCH ：用于为MS分配一个SDCCH DCCH： (给特定的MS) SDCCH ：分配TCH前，呼叫建立过程中传系统信令， 如：登记、鉴权 SACCH：传连接信令，与TCH、SDCCH相关 如：RSSI报告，MS功率管理，时间调整 FACCH：传比SACCH处理速率快得多的信息，与TCH相关， 如：切换指令,31,(3)突发脉冲序列,突发脉冲序列-时隙 共156.25bit，占时0.577ms 类型 普通突发脉冲序列NB 频率校正突发脉冲序列FB 同步突发脉冲序列SB 接入突发脉
11、冲序列AB 空闲突发脉冲序列DB,32,NB,使用信道：BCCH、PCH、AGCH、SDCCH、TCH 格式,33,FB,使用信道：FCCH(使MS获得频率上的同步) 格式,34,SB,使用信道：SCH，使MS获得时间同步 格式,35,AB,使用信道：RACH 格式,36,DB,使用：无信息需传输时，代替NB发送，以避免由于干扰和噪声影响而使MS误动作 不携带任何信息，不分配给任何MS 格式：与NB相同 加密比特改为具有一定模型的混合比特,37,逻辑信道到物理信道的映射,C0载频 TS0：51个时隙重复（构成51帧的复帧） FFCCH；SSCH； BBCCH； CCCCH（PCH、AGCH）,
12、38,TS0：51个时隙重复（构成51帧的复帧） RRACH,39,TS1：102个时隙重复 DnSDCCH；SnSACCH 上下行偏移3个时隙,40,TS2TS7：26个时隙重复 TTCH；AFACCH 上下行偏移3个时隙，使MS收发不需同时进行,41,基站中的其余载频C1Cn 全部8个时隙(TS0TS7)用作TCH,42,MS测试原理,空闲状态 开机：小区选择 扫描最强的BCH载频是否本系统？ 是：锁定 否：扫描次强BCH 待机：小区重选 监听BCH信道中6个最强载波表、PCH中是否有呼叫、是否需小区重选(进入新小区),43,呼叫接续状态 BTS发，MS收并测试本工作信道的RSSI MS在
13、规定工作时隙发 MS在收发间隔测试周边BTS的BCH的RSSI MS在空闲帧读取周边BTS的SCH上的BSIC，以便在的测试中区分不同BTS,以MS占用TS2为例,44,滑动复帧 原因：在呼叫接续测试中，MS须读取周边BTS的SCH上的BSIC，但根据映射关系，10个时隙仅有一个SCH，MS读取到BSIC的概率很小 滑动复帧 TCH： 26帧一个周期 BCH+CCCH：51帧一个周期 使MS有更多机会读取到SCH上的BSIC,45,46,移动用户的接续过程,移动用户开机，初始化 搜索最强的BCH锁定，在FCCH上获取频率同步 在SCH上获得时间同步 在BCCH上读取小区特定信息 如：邻近小区载
14、波表 本小区载频，LAI 系统国家码、网络码 随后进入空闲状态,47,移动用户登记（位置登记、鉴权） MS在RACH上要求接入，申请分配一个SDCCH 系统在AGCH上分配一个SDCCH 在SDCCH上完成登记 在SACCH上发控制指令 随后进入空闲状态,48,MS被呼 系统在PCH上发起呼叫 MS在RACH上寻呼响应，申请接入 系统在AGCH上分配SDCCH MS和系统在SDCCH上完成鉴权， 在SACCH上发控制指令， 在SDCCH上分配TCH MS转入TCH上通信,49,MS主呼 MS在RACH上主呼，申请接入 系统在AGCH上分配SDCCH MS和系统在SDCCH上完成鉴权， 在SAC
15、CH上发控制指令， 在SDCCH上分配TCH MS转入TCH上通信,50,4.1.5 SIM及安全技术,SIM（用户识别模块） 功能 数据存储：IMSI、TMSI、鉴权键Ki、密钥Kc、密钥序号n、加密算法A3、A5、A8、PIN、PUK、PLMN号、LAI、BSIC、业务、个人信息 执行安全操作：鉴权、加密、IMSI的保密、PIN操作,51,SIM结构 组成：CPU、RAM、ROM、EEPROM、串行通信单元 触点：,52,使用 插入SIM后MS才能正常通信 寿命 物理：插拨约1万次 芯片：写入约5万次 SIM防水、耐磨、防静电、接触可靠，但使用仍需注意： 不人为浸水、硬物括擦 不随意弯折 不经常插拔 拆前先关机 保持清洁，清洁用纯酒精或橡皮擦拭 正确进行PIN操作,53,PIN操作 操作： PIN连续输错3次，SIM被锁 需输入PUK解锁 PUK连续输错10次，SIM报废 PUK的提供 普通用户：由运营商管理 预付费用户：随卡,54,安全操作 安全措施 鉴权、加密、IMSI的保密、设备识别、PIN操作 三参数组 随机数RAND 符号响应SRES 加密密钥Kc,55,鉴权,SRES,SRES,56,加密,57,用户识别码的保密 为防止IMSI被窃取，由VLR分配TMSI代替IMSI在空中传输，并不断更新 TMSI的更新,58,设备识别 在
