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移动通信120010.1GSM移动通信系统原理培训讲义移动通信2内容移动通信的概述GSM的系统介绍GSM关键技术网络参数介绍移动通信31.1GSM概述与发展简史移动通信的定义GSM的发展历程及现状移动通信发展展望第三代移动通信系统介绍移动通信41.1GSM概述与发展简史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.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.移动通信51.1GSM概述与发展简史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.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),40年代才逐步向民用扩展(美国所建第一个公用汽车电话网).移动通信经历了由模拟通信向数字化通信的发展过程.目前,比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的GSM,美国的ADC和日本的JDC(现改称PDC).移动通信61.1GSM概述与发展简史其中,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.移动通信71.1GSM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:SpecialMobileGroup1993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网络移动通信81.1GSM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移动通信在今天的发展移动通信91.1GSM概述与发展简史2G到3G移动通信技术的发展:GSM系列:GPRS(GeneralPacketRadioService):是GSM网络过渡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.移动通信101.1GSM概述与发展简史GPRS的特点有:GPRS向用户提供从9.6kbps到多于150kbps的接入速率.GPRS支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最多8个用户共享)提高了无线信道的利用率在技术上提供了按数据量计费的可能GPRS支持一个用户占用多个信道:提供较高的接入速率GPRS是移动网和IP网的结合:可提供固定IP网支持的所有业务移动通信111.1GSM概述与发展简史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.移动通信121.1GSM概述与发展简史CDMA系列:cdmaOne(CodeDivisionMultipleAccessOne):属于CDMA第二代,能达到1.25MHz.cdma2000(CodeDivisionMultipleAccess2000):cdma2000是从cdmaOne蜕变进化出来支援3G的一种制式.确保投资发展CDMA的网络商,能够简单及有效率地由cdmaOne过渡到3G进程.cdma2000第一阶段将提供每秒144Kbps的数据传送率,第二阶段支持每秒2Mbps的数据传送速率,是cdma发展3G的最终目标.移动通信131.1GSM概述与发展简史1985年:CCITT提出FPLMTS(未来公众陆地移动通信系统)概念1991年:ITU正式成立TG8/1任务组,负责FPLMTS标准制定1992年:ITU召开WARC(世界无线通信系统会议),对FPLMTS的频率进行了划分,使这次会议成为第三代移动通信标准制定中的里程碑第三代移动通信:如上述,不管通过GSM还是GPRS的方式,最终目标还是3G.3G在其制定过程也经历了一段相当的时间,包括ITU的IMT-2000和欧洲的UMTS.移动通信141.1GSM概述与发展简史1994年:ITU-T和ITU-R正式携手研究FPLMTS1996年:ITU将FPLMTS改为IMT-2000(国际移动电信系统2000=2000年+2000MHz)1998年6月:ITU征集IMT-2000的无线接口技术方案1999年:方案评审,制定规范(包括无线接口标准)2000年:完善规范并制定网络部分标准移动通信151.1GSM概述与发展简史能实现全球漫游:用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游,且可以在不同的速率、不同的运动状态下获得有服务质量的保证;能提供多种业务:提供话音、可变速率的数据、活动视频,特别是多媒体业务;能适应多种环境:可以综合现有的公众电话交换网(PSTN)、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统、提供无缝隙的覆盖;足够的系统容量,强大的多种用户管理能力,高保密性能和服务质量.3G实现的目标:移动通信161.1GSM概述与发展简史为实现上述目标,对3G无线传输技术提出了以下要求:高速传输以支持多媒体业务;室内环境至少2Mbit/s;室内外步行环境至少384kbit/s;室外车辆运动中至少144kbit/s;卫星移动环境至少9.6kbit/s.传输速率能够按需分配.上下行链路能适应不对称需求.移动通信171.1GSM概述与发展简史目前3G的标准主要有:cdma2000朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星等W-CDMA爱立信、诺基亚、西门子等TD-SCDMA中国提出移动通信181.2多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路.常用的使信号多路化的方法基本上有三种,它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式,即人们通常所称的频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分多址CDMA三种接入方式.GSM系统采用了FDMA、TDMA方式.移动通信191.2多址技术1.2.1频分多址FDMAFDMA是以不同的频率信道实现通信的.频分就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道(发射和接收载频),每个信道可以传输一路话音或控制信息.模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子,但GSM系统也采用了FDMA.移动通信201.2多址技术1.2.2时分多址TDMATDMA是以不同的时隙实现通信时分多址是指在一个宽带的无线载波上,将某一信道按时间加以分割,各信号按一定顺序占用某一时间间隙(时隙).即多路信号利用同一个信道在不同时间各自独立地传送.移动通信211.2多址技术1.2.3码分多址CDMACDMA是以不同的代码序列实现通信的码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式.它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离,它可在一个信道上同时传输多个用户的信息.其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码,编码后的信息混合后不会丢失原来的信息.移动通信221.3功率控制当手机在小区内移动时,它的发射功率需要进行变化.当它离基站较近时,需要降低发射功率,减少对其它用户的干扰,当它离基站较远时,就应该增加功率,克服增加了的路径衰耗.所有的GSM手机都可以以2dB为一等级来调整它们的发送功率,GSM900移动台的最大输出功率是8W(规范中最大允许功率是20W,但现在还没有20W的移动台存在).DCS1800移动台的最大输出功率是1W.相应地,它的小区也要小一些.移动通信23延长电池寿命降低网络干扰包括上行功控和下行功控功率控制基于电平和质量BSC、BTS是判决者BCCH载频不参加功率控制时间信号电平目标电平值:e.g.-85dBm功率控制目的移动通信241.4蜂窝技术1.4.1大区制与小区制移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的.基站BTS的覆盖范围有大有小,我们把基站BTS的覆盖范围称之为蜂窝,即小区CELL.采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围,但它的频率利用率较低,也就是说基站提供给用户的通信通道比较少,我们也称之为大区制.采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围,同时它采用频率复用技术来提高频率利用率,有限的频率得到多次使用,所以系统的容量比较大,这种方式称之为小区制或微小区制.移动通信251.4蜂窝技术1.4.2频率复用基础频率复用指处在不同地理位置(不同的小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道.频率复用系统可以极大地提高频谱效率.但如果系统设计得不好,将产生严重的干扰.同频干扰(C/I):因频率复用造成的相邻小区相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I=9DB.邻频干扰(C/A):小区内外相邻频率产生的干扰.GSM要求C/A=-9DB.移动通信261.4蜂窝技术1.4.2频率复用基础频率复用方案:在系统的作用区域内重复使用相同的频率——这种频率复用方案使整个频谱分配被划分为K个频率复用的模式.如K可取3、4、7等值.公式:(D/R)2=3KD:频率复用距离R:小区半径K:频率复用模式移动通信271.4蜂窝技术1.4.2频率复用基础注意:从理论上来说,K应该大些,但分配的信道总数是固定的.如果K太大,则K个小区中分配给每个小区的信道数将减少,中继效率就会降低.小区复用模式图A3A1A2B3B1B2C3C1C2A3A1A2A3A1A2B3B1B2C3C1C2C3C1C2A3A1A2B3B1B2C3C1C2A3A1A2A3A1A2B3B1B2C3C1C2C3C1C2A3A1A2B3B1B2C3C1C2A3A1A2A3A1A2B3B1B2C3C1C2C3C1C2K=31234123412341K=41111213456711K=7移动通信281.5GSM主要参数特性GSM900DCS1800发射频带(MHz)基站935~9601805~1880移动台890~9151710~1785(带宽25M)(带宽75M)双工间隔45MHZ95MHZ射频带宽200KHZ200KHZ射频双工信道总数124374小区半径(Km)最小0.50.5最大3535多址方式TDMATDMA调制GMSKGMSK传输速率(kbps)270.833270.833编码算法RPE-LTPRPE-LTP信道编码具有交织脉冲检错具有交织脉冲检错和1/2编码率卷积码和1/2编码率卷积码每载频信道数全速率88半速率1616移动通信29GSM900频谱分配45MHz双工间隔基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带960905890880872950935925917915GSMTACS/GSMEGSMETACS移动通信30DCS1800频谱分配基站发射频率基站接收频率2MHz保护频带18801805178590MHz双工间隔1710DCS1800移动通信31GSM系统频段G
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