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1、10.4 陆地移动通信系统陆地移动通信是指通信双方或至少其中一方在运动状态中通过陆地通信网络进行信息传递的通信方式。通信的理想目标是5个W:任何人（WHOEVER）在任何时间（WHENEVER）任何地点（WHEREEVER）与任何他人（WHOMEVER）进行任何类型（WHATEVER）的信息交换，则至少通信网的最后一段必须经过移动通信系统。2024/7/311移动通信信道的特点传播的开放性传播的开放性 无线电通信网通过无线电波在空间的传播来传输息，与有线电相比， 其信道是敞开的，其他无关的电磁信号都可串绕进来。 接收点地理环境的复杂性与多样性接收点地理环境的复杂性与多样性 高楼林立的城市中心繁
2、华区 以一般性建筑物为主的近郊小城镇区 以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区 通信用户的随机移动性通信用户的随机移动性 慢速步行时的通信 高速车载时的不间断通信2024/7/312陆地移动通信系统的分类蜂窝公用陆地移动通信系统集群调度移动通信系统无绳电话系统2024/7/313陆地移动通信系统的组成由移动终端、基地站和网络2024/7/314陆地移动通信的特点移动通信必须利用无线电波进行信息传输；电波传播环境恶劣；移动台受其他移动台的干扰及噪声影响；要求使用的接收机接收信号的动态范围大；可用频谱资源非常有限，而移动通信业务量与日俱增；组网技术复杂，网络管理和控制必须有效；移动台必须小，轻，省电
3、，可靠，适合在移动环境中使用2024/7/315陆地移动通信技术无线链路级技术 可靠传输 多址系统网络级技术 无线网络覆盖 无线资源管理 移动性管理 安全管理 互联协议2024/7/316陆地移动通信业务话音业务消息型业务无线IP业务增值业务2024/7/31710.4.2蜂窝的概念1969年，Bell实验室把整个大范围的无线服务区划分成彼此相邻的正六边形小区，每个小区设置基站。每个基站使用多个无线电频率作为通信信道，各相邻基站使用不同的无线电频率。区群的概念2024/7/318蜂窝通信的主要特征发射机低功率、覆盖范围小频率再用切换和中央控制小区分裂可用于增加容量2024/7/319蜂窝组网技
4、术宏蜂窝技术：基站天线高，每小区125Km，小区内易产生“盲点”和“热点”。微蜂窝技术：基站天线低于房顶，小区覆盖30300米，传输功率低，安装方便灵活。智能蜂窝技术：基站采用具有高分辨率阵列信号处理能力的自适应天线系统，智能监测移动终端所处的位置，将确定的信号功率传递给移动终端的蜂窝小区。蜂窝小区正向微型化发展，半径降至100m。IMTS系统覆盖2024/7/3110蜂窝组网中的问题如何提高频率利用率？信道窄带化、窄带调制技术、多址技术和同频复用技术。如何进行区域覆盖？大区制、小区制、微蜂窝技术和带状网络如何进行通话控制？信令的种类：移动台位置、移动台操作。信令的传送方式2024/7/311
5、1切换硬切换：先断后通软切换：先通再断软切换硬切换2024/7/311210.4.3 蜂窝移动通信系统2024/7/3113GSM系统组成和功能介绍移动台(MS)、基站子系统(BSS)、移动业务交换中心(MSC)、外来用户位置寄存器(VLR)、本地用户位置寄存器(HLR)、设备识别寄存器(EIR)、鉴别中心(AUC)、操作维护中心(OMC)、短信息中心(SC)。2024/7/3114移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收BS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控
6、制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能2024/7/3115MSC：是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，
7、还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MSC还应能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。HLR：是存储管理部门用于移动客户管理的数据库。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。VLR：是一个动态数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。AC：用于产生为确定移动客
8、户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）的功能实体。EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。2024/7/311610.4.4 无线资源管理无线资源：基站、扇区、频率、时间、码道、功率1.面向网络的无线资源管理2.面向连接的无线资源管理3.无线资源的分配和调度2024/7/311710.4.5 移动台管理用于移动台的位置发生改变时，网络为保证其通信正常而进行的操作移动台的注册漫游2024/7/311810.4.6 安全性管理防止入侵者读取或修改传输或存储的数据防止入侵者
9、获取对系统资源或服务的访问权技术措施：鉴权 加密2024/7/311910.4.7 GSM系统1982年，北欧四国向欧洲邮电行政大会提交建议书，要求制订900MHz频段的欧洲公共电信业务规范，建立全欧统一的蜂窝网移动通信系统，以解决欧洲各国由于采用多种不同模拟蜂窝系统造成的互不兼容，无法提供漫游服务的问题。同年成立了欧洲移动通信特别小组，简称GSM(Group Special Mobile).1988年，18个欧洲国家颁布了GSM标准，即泛欧数字蜂窝通通信标准。包括两个并行的标准：GSM900和DCS1800，这两个系统功能相同，主要的差异是频段不同。2024/7/3120GSM数字移动通信的
10、组成2024/7/3121工作频带和载频间隔GSM900： 上行890-915MHz 下行935-960MHz 双工间隔为45MHzDCS1800：上行1710-1785MHz 下行1805-1880MHz 双工间隔为95MHz 2024/7/3122联通800M CDMA频段是：移动台：825MHz835MHz基 站：870MHz880MHz联通900M GSM的频段是：移动台：909MHz915MHz基 站：954MHz960MHz移动900M GSM的频段是：移动台：890MHz909MHz基 站：935MHz954MHz移动DCS1800的频段是：移动台：1710MHz1720MHz基
11、 站：1805MHz1815MHz联通DCS1800的频段是：移动台：1745MHz1755MHz基 站：1840MHz1850MHz以联通GSM为例，6MHz带宽，信道间隔200kHz，共28个频点。每个信道8个时隙。2024/7/3123时分多址技术每个载频分成8个时隙，每个时隙为一个信道突发脉冲序列传输：移动台只在他使用的规定时隙内发射脉冲。支持多种语音编码：降低话音比特率，提高信道利用率。发射/接收设备共享2024/7/3124GSM900系统的特点具有开放的通用接口标准提供可靠的安全保护功能支持各种电信承载业务和补充业务容量增大频谱利用率提高抗干扰能力增强2024/7/3125GSM
12、技术的发展GSMGRPSEDGE-WCDMA2024/7/3126CDMA数字移动通信系统扩频技术：在发送端，用一高速伪随机码与数字信号相乘，扩展了传输带宽，在接收端解扩。码分多址技术：为每一个用户分配唯一的序列码(地址码)，每站使用此码片序列m(m=64或128)进行编码传输。基本原理：“1”乘以任何数为本身，“0”乘以任何数为0。各码片必须不同，各码片正交。2024/7/3127CDMA通信的优点系统容量大：GSM系统45倍软容量：以误码为代价，增大系统容量。软切换：先接通后切断可进行多址通信、安全保密性好抗干扰能力强、抗多径干扰高通话质量和低发射功率：功率控制技术话音激活技术：不讲话时降
13、低数据速率2024/7/3128CDMA系统功能结构2024/7/3129IS-95CDMA系统无线规划电子序号码：厂商为每一个移动台唯一确定的32bit号码工作频段：中国联通825849MHz或18501910MHz(基站收)、870894MHz或19301990MHz(基站发)，可用频率24MHz，间隔45MHz。无线覆盖半径：300m50Km以上多载波技术：解决高话务密度问题，尽量使多载波基站连成片，在覆盖区边缘设立导频信号基站，用以触发软切换，减少掉话现象。2024/7/3130CDMA中的关键技术 一、一、 地址码的选择地址码的选择 二、二、 直接扩频系统的同步直接扩频系统的同步三、
14、三、 功率控制功率控制 四、四、 软切换软切换2024/7/3131一、一、 地址码的选择地址码的选择理想的地址码和扩频码主要应具有以下性能：(1)有足够多的地址码组码；(2)有尖锐的自相关特性；(3)码组彼此之间的互相关性为零；(4)不同的码元数平衡相等；(5)尽可能大的复杂度。2024/7/3132 二、二、 直接扩频系统的同步直接扩频系统的同步一般扩频系统的同步包括三方面的内容：(1)载波同步(2)位同步(3)序列同步 三、三、 功率控制功率控制功率控制分为前向功率控制和后向功率控制，而后向功率控制又分为仅由移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。 2024/7/3
15、133 四、四、 软切换软切换软切换是指当一个移动台需要与新基站进行通信时，并不先中断与原有基站的联系，因而软切换只能在相同频率的CDMA信道间进行，这样位于两个基站覆盖区交界处的移动台可以在不间断通信的条件下实现业务信道的切换，从而大大减少由于切换所带来的掉话现象，保证了通信的可靠性。2024/7/3134未来移动通信中的关键技术自适应编码调制技术多输入多输出技术软件无线电2024/7/3135自适应编码调制技术可变速率调制技术（1）可变速率正交振幅调制（VR-QAM）（2）可变扩频增益码分多址（VSG-CDMA）（3）多码码分多址（MC-CDMA）（4）可变扩频因子正交频分和码分多址（VS
16、F-OFCDM）自适应编码调制自适应编码调制(AMC)讲不同速率的编码与不同的调制方式结合起来，系统根据收发信道的情况动态选择最佳的编码组合。2024/7/3136多输入多输出技术智能天线：自适应阵列天线空时编码：对发送信号进行联合编码，在多个天线上同时发送，实现接收端的有效分集合并，提高系统的可靠性。多输入多输出（MIMO）系统：提高系统的可靠性，增加分集增益；提高系统的传输容量。2024/7/3137软件无线电 软件无线电(Software Defined Radio，简称SDR)，就是采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。其基本思想是调制解调尽可能采用数字信号处理技术，并用软件实现。它升级方便，多模式切换简单。AD、DA转换尽可能靠近射频端。 软件无线电有以下一些特点： (1)灵活性； (2)集中性； (3)模块化。2024/7/3138
