移动通信系统课件一

课程内容移动通信概述外部噪声和干扰移动通信组网原理数字移动通信主要技术GSM数字移动通信系统CDMA数字移动通信系统数据移动通信第三代移动通信系统课程重点1.移动通信的特点、系统组成、性能指标2.移动通信组网方式3.移动通信的主要技术（多址技术、蜂窝技术、语音压缩技术等）4.GSM数字移动通信系统（结构，Um接口、通信流程、安全性管理和移动性管理等）5.CDMA数字移动通信系统（结构、通信流程、安全性管理和移动性管理等）6.移动数据通信和第三代移动通信系统第一章移动通信概述1.1概述及发展简况1.2移动通信特点1.3移动通信系统的组成1.4移动通信工作频段1.5无线电路工作方式1.6移动通信网性能指标1.7移动通信发展趋向1.8第三代移动通信与个人通信1.1概述及发展简况1.什么是移动通信？移动通信是指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信方式。移动体之间的通信只能依靠无线电传输.那什么是无线通信呢？无线通信指利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式。电磁波是它的载体。通常有：移动台→固定台（如市话）固定台→移动台移动台→移动台1.1概述及发展简况2.移动通信发展简况移动通信并不是一项很新的技术，但却是一项正在急剧发展的技术.早期——20年代开始在军事及某些特殊领域使用（美国警察的车载无线电系统），特点：工作频率低（短波范围）；专用系统40～70年代中——逐步向民用扩展（美国所建第一个公用汽车电话网），特点：由专网发展到公网、容量小。70～80年代———移动通信蓬勃发展阶段，移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程.1.1概述与发展简史3.数字移动通信的优点：a)频谱利用率高，可以进一步提高系统容量b)便于与ISDN网络接口实现多种业务c)保密性能好d)抗信道衰落能力强e)便于实现网络的有效、灵活管理与控制f)其它如体积小、设备成本低1.1概述与发展简史4.GSM的发展历程如下：1982年，欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM，以开发第二代移动通信系统为目标.1986年，在巴黎，对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验.1987年，GSM成员国经现场测试和论证比较，就数字系统采用窄带时分多址TDMA，规则脉冲激励长期预测(RPE-LTP)话音编码和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见.1.1概述与发展简史1988年，十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MOU).1989年，GSM标准生效.1991年，GSM系统正式在欧洲问世，网路开通运行.移动通信跨入第二代.1992年，系统命名为：GlobalSystemforMobile（全球通）组织机构：SpecialMobileGroup1993年，PhaseII规范1994年，全世界范围运行1995年，DCS1800商业运行1996年，引入微蜂窝的技术，GSM900/1800双网运行1997年已有109个国家239个运营者运营着超过4400万用户的GSM网络1.1概述与发展简史在我国......1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网目前有中国移动与中国联通两家运营商中国电信也在积极酝酿进入移动领域截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过400万，年增长率99%以上截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和1856个县市，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为91%，县市覆盖率为86%专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到2005年达2亿.1.1概述与发展简史我国移动用户增长：1.1概述与发展简史全球移动用户增长(1999年全球无线通信市场比1998年增长了21.6%，达到281亿美圆)02468101219992004全球移动用户（亿）1.1概述与发展简史1G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年无线通信系统时间GSMPDCD-AMPSIS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMTNTTGPRSIS-95B无线通信在今天的发展1.1概述与发展简史CDMA数字移动通信系统采用的先进技术：自动功率控制越区切换语音压缩扩频和RAKE接收1.2移动通信的特点1.移动通信必须采用无线信道传输方式2.信道传输特性复杂且不稳定，具体表现为：（1）多径传播产生快衰落----瑞利衰落（2）慢衰落（阴影效应）（3）多谱勒频移（4）远近效应（5）外部噪声和干扰3.无线信道的频率资源有限4.移动通信技术的综合性很强，涉及有线、无线、自动控制、计算机技术等各方面专业技术5.对设备性能要求高1.3移动通信系统的组成1.移动通信系统的组成交换子系统（NSS）：移动交换中心（MSC）归属位置寄存器（HLR）被访位置寄存器（VLR）设备识别寄存器（EIR）鉴权中心（AC）操作维护中心（OMC）负责交换移动台各种类型的呼叫（本地、长途等），提供与基站子系统（BSS）的接口、与OMC的接口以及与其它MSC的连接。支持移动台越区切换、MSC控制区之间的漫游等。1.3移动通信系统的组成基站子系统（BSS）：基站控制器（BSC）基站收发信机（BTS）负责管理无线资源（信道分配、越区切换等），实现固定网与移动用户之间的通信。移动台（MS）：类型：手持机、车载台等构成：收、发信机，频率合成，数据逻辑单元，送受话器，按键及控制单元。功能：自动扫描基站频率、响应寻呼、自动更换频率和调整发射功率。NSS←PCM中继电路（光纤、电缆、微波）→BSS←无线电波（空中接口）→MS1.3移动通信系统的组成2.收发信机的构成（P10，图1-3）发信信号处理：语音编码、信道纠错编码、加密、帧结构生成等。收信信号处理：语音解码、信道纠错解码、解密、解帧结构调制/解调：将被传信息变换为适合空中传输的形式。频率合成器：为收、发信机提供高稳定读的频率源。收、发通道：使已调信号调到适合于空中传输的载频上。双工器：使收、发通路共用天线，但又避免收发相互。1.4移动通信工作频段1.确定工作频段考虑原则：根据电波传播特性、天线尺寸（视距传播）环境噪声及干扰的影响服务区域范围、地形和障碍物尺寸以及建筑物的渗透性能有利于设备小型化与已经开发的频段的协调和兼容性2.我国陆地移动通信使用的频段（表1-3）1.4移动通信工作频段电磁波频段与波段(C=L*F)频段名称频率范围波段名称波长范围极低频（ELF）3~30Hz极长波100~10Mm超低频（SLF）30~300Hz超长波10~1Mm特低频（ULF）300~3000Hz特长波1000~100Km甚低频（VLF）3~30KHz甚长波100~10Km低频（LF）30~300KHz长波10~1Km中频（MF）300~3000kHz中波1000~100m高频（HF）3~30MHz短波100~10m甚高频（VHF）30~300MHz超短波10~1m特高频（UHF）300~3000MHz分米波1~0.1m超高频（SHF）3~30GHz厘米波10~1cm极高频（EHF）30~30GHz毫米波10~1mm至高频（THF）30~3000GHz亚毫米波1~0.1mm光波310-6~310-8m872880890897.5905915917925935942.5950960MHzETACSTACSGSMETACSTACSGSM1.4移动通信工作频段EGSMEGSMB网A网移动4M联通6M移动4M联通6MB网A网12347374757695969798123124125移动可压缩TACS，下扩GSM频点移动GSM20个频点联通GSM29个频点频段总带宽：25MHz频道间隔：200kHz频点：25000/200=125个(可用)频道序号：n=1—1241.4移动通信工作频段1710175517851805185018801234222223224225我国DCS1800上行频段我国DCS1800下行频段上行(MS→BTS)：1710—1785MHZ下行(BTS→MS)：1805—1880MHZ我国目前实际使用低45MHz双工间隔：95MHz载频间隔：200KHz频点使用情况见示意图：1.5无线电路工作方式1.同频单工制定义：收、发共用同一个频率，且收、发不同时工作的按键通信方式。特点：收、发共用频率，可节省频率收、发不同时工作，相互无干扰设备简单、省电要求邻网频率间隔大操作不方便、不习惯，通话断续，不适合与公网接口1.5无线电路工作方式2.双工制定义：收、发分别用两个频率，且收、发同时工作的通信方式。特点：收、发频率间有一定的间隔，抗干扰能力强操作方便，符合人们打电话的习惯适宜多频道同时工作的系统适于与公网接口移动台间不能直接通话（通过基站转接）发射机处于常开状态耗电大，易产生干扰。1.5无线电路工作方式3.异频单工制定义：收、发使用不同频率，且收、发不同时工作的按键通信方式。特点：受邻近电台干扰少频率利用率低1.6移动通信网性能指标1.移动电话话音质量和信噪比要求话音质量的合格标准（P16表1-4）话音质量5级评分标准（P16表1-5）信噪比标准：公共网：29dB专用网：20dB信噪比S/N，载噪比C/N1.6移动通信网性能指标2.服务等级（呼损率B表示）定义：指一个正常运行系统中，忙时呼叫被阻塞的概率。决定因素：系统同时发出的呼叫数、总话务量、信道数等。国家标准：无线信道呼损率5%，高密度话务区=2%中继电路呼损率应更低，如：0.5%B网络接通率（企业评定工作成绩之一）设备正常时，B与网络设计、容量、频率规划有关。1.6移动通信网性能指标3.通信概率定义：指移动用户在给定服务区域边缘进行成功通话（达到规定的通话质量）的概率，包括位置概率和时间概率。公众网：市区、近郊及高密度用户地区通信概率不低于90%。农村、山区及低密度用户地区通信概率不低于50%。专用网：在一个调度区内，满足3级话音质量要求下的通信概率应大于95%。1.7移动通信发展趋势1.移动通信技术发展趋势（1）开发更高频段（2）进一步提高频谱利用率频道窄带化采用频率复用和波道共用技术采用窄带数字调制技术扩展频谱传输技术（3）实现数字化2.移动通信业务发展趋势（1）移动业务走向数据化和分组化（2）未来移动通信网络将是全IP网络（3）未来移动通信系统的三大主体结构1.8第三代移动通信与个人通信个人通信即实现5W，任何人（whoever)无论在何时(whenever)何地(wherever)都可以与任何人(whomever)以任何方式(whatever)进行通信业务。对更高比特率数据业务和更好频谱利用率的迫切需要，是推动第三代移动通信系统发展的主要动力第三代移动通信技术：GSM系列：GPRS（GeneralPacketRadioService）：是GSM网络过渡到3G（第三代移动通讯）的第一步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正的第三代移动通信系统.1.8第三代移动通信EDGE（EnhancedDataRatesforGlobalEvolution）：EDGE令网络容量及数据传送比GPRS更快，足有283Kbps.网络商只需在软硬件上作出少许相应改动，便可继续沿用现有GSM系统，去支持移动多媒体服务，完全符合低成本高效益的理念，能够与日后WCDMA制式共存.WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）：由GSM网络核心繁衍而来的WCDMA，数据传送可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间）的速率，采用5MHz（区别于窄带200KHz)的宽频网络.1.8第三代移动通信CDMA系列：cdmaOne（CodeDivisionMultipleAccessOne）：属于CDMA第二代，能达到1.25MHz，目前全球用户接近三千五百万.cdma2000（CodeDivisionMultipleAccess2000）：cdm