移动通信理论基础-EX-070514-解说版

2019/8/161移动通信基础中国电信股份有限公司广州研究院广东省电信有限公司研究院年月日2019/8/162概述移动通信的定义及其特点移动通信的发展演进系统结构关键技术2019/8/163移动通信的定义及其特点移动通信的定义通信双方或者至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式。移动通信不受时间和空间的限制，交流信息机动灵活、迅速可靠移动通信的特点电波传播环境十分恶劣路径损耗慢衰落快衰落–多径，频率选择性衰落–多普勒频移，时间选择性衰落干扰和噪声的影响同频干扰邻道干扰互调干扰接收设备需要很大的动态范围频率拥挤建网技术复杂2019/8/164移动通信的发展演进发展历程技术驱动业务驱动模拟技术数字技术语音业务多媒体业务1AMPSTACSNMTC4502DAMPSIS-95GSMPDC3WCDMATD-SCDMACDMA2000数字蜂窝移动通信系统，90年代业务主要是语音和低速数据模拟蜂窝移动通信系统80年代频率利用率低；业务种类受限；通话容易被窃听第三代移动通信系统，21世纪以宽带多媒体通信为目标123NAMTS2019/8/165移动通信的发展演进发展演进IS-95CDMA2000GSMAMPSGSMWCDMAUWC-136TD-SCDMAGPRS现有技术技术趋势2019/8/166移动通信的发展演进第三代移动通信系统（3G）CDMATDMAIMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECTFDDTDD3GPP3GPP2欧洲ETSI北美T1P1、TIA亚太CWTS、ARIB、TTA、TTC2019/8/167移动通信的发展演进WCDMA/TD-SCDMA的演进WCDMAHSDPAWRC2005/62009/102003/42007/82013/142011/12New”4G”spectrum3GSpectrumLong-term3GevolutionHSUPA4G未来性能和容量的重要飞越...在当前和未来3G的频谱中近期和中期具有高度竞争力的无线接入技术2019/8/168移动通信的发展演进CDMA2000的演进2019/8/169概述系统结构系统组成设备与网元功能关键技术2019/8/1610系统组成系统组成图移动台无线接入网核心网公共服务电话网英特网基站基站基站基站控制器基站控制器电路域交换中心网关分组域控制中心网关移动台移动台……移动台空中接口无线网与核心网接口基站与基站控制器接口与公网的接口移动通信网公众通信网接口归属位置寄存器鉴权中心拜访位置寄存器移动设备识别寄存器操作维护中心操作子系统2019/8/1611系统组成系统组成网络子系统（核心网）电路域交换中心/拜访位置寄存器电路域网关操作子系统分组域控制分组域网关归属位置寄存器/鉴权中心移动设备识别寄存器操作维护中心基站子系统（无线接入网）基站控制器基站移动台2019/8/1612系统组成接口空中接口基站与基站控制器的接口基站控制器之间的接口无线接入网与核心网的接口核心网各网元之间的接口核心网与公网的接口2019/8/1613设备与网元功能移动台接入移动通信网络，完成各种控制功能支持各种业务无线资源管理与操作基站进行空中接口物理层处理(信道编码和交织、速率匹配、扩频等)执行一些基本的无线资源管理操作，如内环功率控制基站控制器负责控制无线资源接口互连操作维护扩容功能2019/8/1614设备与网元功能电路域交换中心移动用户呼叫建立和控制位置更新切换拜访位置寄存器/归属位置寄存器数据查询信令连接用户鉴权与数据加密拜访位置寄存器动态用户数据库，存储控制区域内的用户信息归属位置寄存器用户数据的存储（永久性的，包括用户信息、鉴权参数、用户的位置信息）2019/8/1615设备与网元功能鉴权中心存储鉴权参数和鉴权算法产生、传送鉴权参数移动设备识别寄存器存储国际移动设备识别码（IMEI）检查准许使用、失窃不准使用、出现异常的IMEI操作与维护中心操作与维护操作子系统移动用户管理移动设备管理网络操作与控制2019/8/1616概述系统结构关键技术蜂窝小区频率与频率分配双工复用多址联接编码交织2019/8/1617调制切换功率控制分集接收合并漫游2019/8/1618蜂窝小区蜂窝小区蜂窝组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本稽核图形的覆盖区域，称为蜂窝小区解决常规移动通信系统频谱匮乏、容量小、服务质量差及频谱利用率低的问题蜂窝小区的分类超小区宏小区微小区微微小区ijjiRijjiRdc222232（x)(y)30度dj=3i=1j=2i=2j=1i=3uvRcR2019/8/1619频率与频率分配频率是宝贵的资源对频率的分配和使用要服从国际和国内的统一管理确定移动通信工作频段需要考虑的因素电波传播特性环境噪声及其干扰的影响服务区域地物环境、建筑物情况与已经使用的频段的协调2019/8/1620频率与频率分配中国的频率使用现状（806-960MHz）960MHZ800820840860880900920940中国移动GSM890-909/935-954中国联通GSM909-915/954-960待分配885-890/930-935中国联通CDMA825-835/870-880中国军方835-840/880-885IS-95IS-95824894869849GSMGSM8809159259603GSpectrumdefinedbyWRC00806960TrunkSystem806-821/851-8662019/8/1621频率与频率分配中国定义的蜂窝频段11710-1755/1805-1850中国移动1800GSM1710-1725/1805-1820中国联通1800GSM1745-1755/1840-1850WLL(FDD)1880-1900/1960-1980WLL(TDD)1900-1920GSM1800IS-95PCSIS-95PCS1710178518051880193019901910185017001750180018501900195020002050210021502200MHz17101885202522002110GSM1800DefinedbyWRC00DefinedbyWRC92DefinedbyWRC92中国定义的蜂窝频段21865-1880/1945-1960MHz中国频率使用现状（1710－2200MHz）2019/8/1622频率与频率分配3G频谱规划26908069601700175018001850190019502000205021002150220025001710188519201980201020252110217023002400TDDFDDMSSMSSWRC-00IMT-2000BANDWRC-92IMT-2000BAND中国提议的频段，只在中国有效TDDFDD201022002019/8/1623双工双工通信双方在同一时间可以同时收发信息FDD是在分离(上下行频率具有一定间隔)的两个对称频率信道上，系统进行接收和传送，用保证频段来分离接收和传送信道TDD接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道蜂窝移动通信系统双工技术AMPSFDDGSMFDDIS-95FDDWCDMAFDD(TDD)cdma2000FDDTD-SCDMATDD2019/8/1624复用复用为缓解资源（频率、码等）紧缺矛盾，增加系统容量，可以通过在空间上间隔一定距离从而满足干扰要求的情况下，重复使用统一资源频率复用由于传播损耗提供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率码复用由于传播损耗提供足够的干扰隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一个用于区分基站的码字PowerTDMAPowers1s2s3s4s5s6s7s8s9s10s11s12CDMA2019/8/1625多址联接定义在移动通信系统中，各用户信号通过在射频波道上的复用，从而建立各自的信道，以实现通信的联接接，这称为多址联接分类FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess）以频率来区分信道TDMA（TimeDivisionMultipleAccess）在某一频道上，将时间分割为若干时隙，每个业务信道占有一个时隙，在规定的时隙内收发信号CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）每个用户（收发信机）具有特定的地址码，利用公共频道传输信息从实现技术看，只有高速地址码才能支持大容量CDMA通信，因此CDMA必然采用扩频技术，码分多址也称为扩频多址2019/8/1626多址联接主要移动通信系统的多址方式TACS、AMPS：FDMAGSM：FDMA+TDMATD-SCDMA：FDMA+TDMA+CDMACDMAIS-95、CDMA2000、WCDMA：CDMA2019/8/1627多址联接CDMA扩频IS-95和cdma2000采用m序列作为多址，来标识基站和移动台；WCDMA采用Gold序列作为多址，来标识基站和移动台；窄带信号扩频码判决宽带信号噪声噪声+宽带信号9.6K1.2288M信号与噪声分离窄带信号9.6K+1-1+1-1-1-1-1+1+1+1扩频解扩频符号码片数据扩频码扩频码数据2019/8/1628编码分类信源编码信道编码信源编码定义：将信源以一定的编码规则进行编码，以保证到达接收端后的波形重建能满足一定的保真度要求分类：音频（语音）编码；视频编码（H.261，H.263）语音编码利用语音编码使模拟话音变成数字信号分类波形编码器–PCM，声源编码器–LPC，混合编码器–MPLPC，CELPC，RPE-LTP，EFR，QCELP，EVRC2019/8/1629SMVversusAMRComparisonSMVversusAMRComparison(ListeningTestsat(ListeningTestsatDynastatDynastatLabs10/00)Labs10/00)3.8953.7343.7233.7313.6373.6093.4963.4263.3983.1452.52.72.93.13.33.53.73.9G.711-LawPCMSMVMode08.12kbpsAMR12.2kbpsSMVMode15.79kbpsAMR7.95kbpsSMVMode24.44kbpsAMR5.9kbpsSMVMode33.95kbpsAMR4.75kbpsMOSEVRC8.12kbps编码主要移动通信系统的语音编码GSM–LPC-LTP-RPE，线性预测编码－长期预测－规则脉冲激励，13kbps；WCDMA–AMR，自适应多速率，共8种速率，最高12.2kbps；IS-95–QCELP，Qualcomm码激励线性预测，包括QCELP8k（承载于速率集1）和QCELP13k（承载于速率集2）两种；–EVRC，增强型可变速率编码，承载于速率集1cdma2000–SMV（SelectableModeVocoder），6种模式，最高8.12kbps；编码器MOS64kbpsPCM4.3QCELP13k4.213kbpsGSM3.54QCELP8k3.452019/8/1630编码信道编码利用信道编码可改善传输中的噪声和干扰造成的误码，使得信源信息可以在有噪声信道上进行无差错传输主要的信道编码方式前向纠错（FEC）–分组码，卷积码，Turbo码反馈重传（ARQ）混合纠错（HEC）主要移动通信系统的编码方式GSM、IS-95：卷积码WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA：卷积码、Turbo码2019/8/1631交织交织原理N个编码比特按行存储到m×n的矩阵中，然后按矩阵列的方式读出，这样N个连续编码比特被n－1个比特相间，成为离散比特分布。当传输过程中出现突发差错，接受断经过反交织是突发错误分散。交织使误码离散化，使突