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1 基础类系列教材之 移动通信基础 中国电信2009年度移动互联网业务维护技能竞赛培训教材 2 通信技术的发展日新月异 移动业务渗入了人们生活的方方面面 给人们生活带来了极大便利 CDMA是移动通信领域中发展最快的数字无线技术之一 它提供的各类业务在信号质量 安全性 功耗和可靠性等方面都表现出很强的技术优势 随着全球第三代移动通信系统的开通运营 移动通信新时代正在来临并蓬勃发展 本课程介绍移动通信基本原理 前言 3 学习完此课程 您将会 掌握移动通信的组成 特点 分类及工作方式了解移动通信信道的电波传输了解CDMA技术标准的发展 CDMA2000的发展趋势等了解第三代移动通信的新技术 业务及其特征 目标 4 内容介绍 第1章移动通信概述第2章移动通信信道的电波传输第3章CDMA蜂窝移动通信第4章第三代移动通信 5 内容介绍 第1章移动通信概述第1节移动通信的组成第2节移动通信的特点第3节移动通信的分类第4节移动通信的工作方式 6 无线通信系统组成 发基带单元 发中频单元 发射频单元 发天线单元 收基带单元 收中频单元 收射频单元 收天线单元 无线传播信道 7 发端接口处理 发端信道处理 发端调制映射 发端基带滤波 收端接口处理 收端信道处理 收端解调映射 收端基带滤波 比特流及时钟输入 比特流及时钟输出 复接 分接扰码 去扰 纠错 交织均衡 去干扰 扩频映射二进 多进映射 基带成形匹配滤波 基带复矢量信号输出 基带复矢量信号输入 无线通信系统组成 基带单元框图 8 无线通信系统组成 中频单元框图 复数调制器 中频放大滤波 复数解调器 中频信道处理 AGC中频放大 收端中频滤波 发送中频信号输出 接收中频信号输入 基带复矢量信号输入 基带复矢量信号输出 发端中频本振 载波时钟同步 9 无线通信系统组成 射频单元框图 上变频器 射频功率放大 下变频器 射频信道处理 射频前置放大 收端射频滤波 发送射频信号输出 接收射频信号输入 接收中频信号输出 发端射频本振 收端射频本振 发送中频信号输入 发端射频滤波 频率控制 10 移动通信网络结构 11 移动通信的组成 12 移动通信的组成 移动通信系统是移动体之间 移动体和固定用户之间以及固定用户与移动体之间 能够建立许多信息传输通道的通信系统 移动通信包括无线传输 有线传输 信息的收集 处理和存储等 使用的主要设备有无线收发信机 移动交换控制设备和移动终端设备 移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖而成 呈蜂窝状 通过接口与公众通信网 PSTN ISDN PDN 互联 移动通信系统包括移动交换子系统 SS 操作维护管理子系统 OMS 基站子系统 BSS 和移动台 MS 是一个完整的信息传输实体 13 移动通信的组成 移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的 BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道 SS负责呼叫控制功能 所有的呼叫都是经由SS建立连接的 OMS负责管理控制整个移动网 MS也是一个子系统 它实际上是由移动终端设备和用户数据两部分组成的 移动终端设备称为移动设备 用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中 此数据模块称为用户识别卡 SIM 14 内容介绍 第1章移动通信概述第1节移动通信的组成第2节移动通信的特点第3节移动通信的分类第4节移动通信的工作方式 15 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由于在通信中至少有一方处于运动状态 只能通过无线电波进行联络 因此移动通信也称为移动无线电通信方式 具有复杂的电波传播环境由于电波受到城市高大建筑物的阻挡等原因 移动台接收到的是多径信号 即同一信号通过各种途径到达接收天线 这种信号的幅度会发生快速和剧烈的变化 称为快衰落 因此 当出现严重的衰落现象 而移动台又处于高速运动中的时候 就会加快衰落现象 其衰落深度可达30dB左右 此时 就要求移动台具有良好的抗衰落的技术指标 另外 移动通信是在运动过程中进行的 移动台之间会出现近处移动台干扰远处移动台的现象 称为远近效应 因此 一般要求移动台的发射功率具有自动调整的能力 同时移动台的接收机需要具有自动增益控制的能力 当通信距离迅速改变时能自动进行信号调整 16 移动通信的特点 干扰大 需采用抗干扰措施移动台通信环境变化是很大的 经常处于强干扰区 例如 移动台附近的发射机可能对正在通信的移动台形成强干扰 又如 汽车在公路上行驶 本车和其它车辆的噪声所形成的干扰也相当严重 因此 要求移动通信具备很强的抗干扰能力 对移动台的要求高移动台长期处于运动中 尘土 振动 日晒雨淋的情况时常遇到 这就要求它必须有防振 防尘 防潮 抗冲击等能力 还要求性能稳定可靠 携带方便 低功耗等 同时 为了方便用户使用 要求操作方便 坚固耐用 这就给移动台的设计和制造带来很多困难 17 移动通信的特点 通道容量有限有限的频率资源决定了有限的信道数目 这和日益增长的用户量形成了一对矛盾 为了解决这个矛盾 除了开辟新的频段 缩小频道间隔之外 研究各种有效利用频率的技术和新的体制是移动通信面临的重要课题 多普勒效应运动中的移动台所接收的信号频率将随运动速度而变化 产生不同的频移 称为 多普勒效应 从而造成接收点的信号场强不断变化 其变化范围可达20 30dB 18 内容介绍 第1章移动通信概述第1节移动通信的组成第2节移动通信的特点第3节移动通信的分类第4节移动通信的工作方式 19 按使用对象可分为民用设备和军用设备 按使用环境可分为陆地通信 海上通信和空中通信 按多址方式可分为频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 和码分多址 CDMA 等 按覆盖范围可分为广域网和局域网 按业务类型可分为电话网 数据网和综合业务网 按工作方式可分为同频单工 异频单工 异频双工和半双工 按服务范围可分为专用网和公用网 按信号形式可分为模拟网和数字网 移动通信的分类 20 多址接入方式 FDMA TDMA和CDMA的示意图 21 FDMA系统原理 FDMA为每一个用户指定了特定信道 这些信道按要求分配给请求服务的用户 在呼叫的整个过程中 其他用户不能共享这一频段 22 FDMA系统中的干扰问题 互调干扰互调干扰是指系统内由于非线性器件产生的各种组合频率成分落入本频道接收机通带内造成的对有用信号的干扰 邻道干扰邻道干扰是指相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内造成的对有用信号的干扰 同频道干扰同频道干扰一般是指相同频率电台之间的干扰 在蜂窝系统中 同频道干扰是指相邻区群中同信道信号之间造成的干扰 它与蜂窝结构和频率规划密切相关 23 FDMA系统的特点 FDMA信道每次只能传送一路电话 每信道占用一个载频 相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求 符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的 移动台较简单 和模拟的较接近 基站复杂庞大 重复设置收发信设备 FDMA系统每载波单个信道的设计 使得在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的信号通过 滤除其他频率的信号 从而限制邻近信道间的相互干扰 越区切换较为复杂和困难 24 TDMA系统原理 TDMA是在一个宽带的无线载波上 把时间分成周期性的帧 每一帧再分割成若干时隙 无论帧或时隙都是互不重叠的 每个时隙就是一个通信信道 分配给一个用户 25 TDMA系统的特点 突发传输的速率高 远大于语音编码速率 每路编码速率设为Rbit s 共N个时隙 则在这个载波上传输的速率将大于NRbit s 发射信号速率随N的增大而提高 TDMA用不同的时隙来发射和接收 因此不需双工器 基站复杂性减小 抗干扰能力强 频率利用率高 系统容量大 越区切换简单 26 CDMA系统原理 CDMA系统为每个用户分配了各自特定的地址码 利用公共信道来传输信息 CDMA系统的地址码相互具有准正交性 以区别地址 而在频率 时间和空间上都可能重叠 27 CDMA技术特点 CDMA系统的许多用户共享同一频率 不管使用的是TDD还是FDD技术 容量的软特性 由于信号被扩展在一较宽频谱上从而可以减小多径衰落 在CDMA系统中 信道数据速率很高 28 CDMA系统存在的问题 CDMA系统存在着两个重要的问题 一个问题是来自非同步CDMA网中不同用户的扩频序列不完全是正交的 这种扩频码集的非零互相关系数会引起各用户间的相互干扰 即多址干扰 MAI 在异步传输信道以及多径传播环境中多址干扰将更为严重 另一个问题是 远 近 效应 29 内容介绍 第1章移动通信概述第1节移动通信的组成第2节移动通信的特点第3节移动通信的分类第4节移动通信的工作方式 30 移动通信的工作方式 单工通信 单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信 根据收 发频率的异同 又可分为同频单工和异频单工 双工通信 是指通信双方可用同时进行传输消息的工作方式 有时也称全双工通信 半双工通信与双工通信相似 移动台采用单工的 按 讲 方式 即按下按讲开关 发射机才工作 而接收机总是工作的 31 双工技术 上行数据 下行数据 时分 TDD频分 FDD 对于数字移动通信而言 双向通信可以用频率或时间分开 前者称为FDD 频分双工 后者称为TDD 时分双工 EVDO的频率分配 32 TDD 时分双工 时分双工的优势 EVDO的频率分配 33 FDD 频分双工 频分双工FDD的优势 EVDO的频率分配 34 内容介绍 第1章移动通信概述第2章移动通信信道的电波传输第3章CDMA蜂窝移动通信第4章第三代移动通信 35 内容介绍 第2章移动通信信道的电波传输第1节无线电波基本概念第2节移动通信信道的传输特性 36 传播特性直接关系到通信设备的能力 天线高度的确定 通信距离的计算 以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题 移动通信系统的无线信道环境比固定无线通信的信道环境更复杂 必须根据移动通信的特点按照不同的传播环境和地理特征进行分析和仿真 无线传播概述 37 无线电波概念 无线电波什么叫无线电波 无线电波是一种能量传输形式 在传播过程中 电场和磁场在空间是相互垂直的 同时这两者又都垂直于传播方向 无线电波什么叫无线电波 无线电波是一种能量传输形式 在传播过程中 电场和磁场在空间是相互垂直的 同时这两者又都垂直于传播方向 38 无线电波频率划分 不同频段内的频率具有不同的传输特性 39 无线电波的传播特点 40 无线电波的传播示意图 41 无线电波的波长公式 42 无线电波传播途径 43 表面波传播电波是紧靠着地面传播的 地面的性质 地貌 地物等的情况都会影响电波的传播 一方面使电波发生变化和引起电波的吸收 另一方面由于地球表面是球型 使沿它传播的电波发生绕射 外层空间传播电磁波由地面发出 经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播 如卫星传播 宇宙探测等均属于这种远距离传播 宇宙空间近似于真空状态 传输特性比较稳定 电波的各种传播方式 44 天波传播籍此电离层的反射作用 电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方 我们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波 散射传播当天线辐射出去的电波 投射到那些不均匀体的时候 类似于光的散射和反射现象 电波发生散射或反射 一部分能量传播到接收点 这种传播称为散射传播 电波的各种传播方式 45 空间波传播 移动通信电磁波直接从发射天线传播到接收天线 另外还可以经地面反射而到达接收天线 所以接收天线处的场强是直接波和反射波的合成场强 直接波不受地面影响 地面反射波要经过地面的反射 因此要受到反射点地质地形的影响 空间波在大气的底层传播 传播的距离受到地球曲率和低空大气层的影响 收 发天线之间的最大距离被限制在视线范围内 要扩大通信距离 就必须增加天线高度 一般地说 视线距离可以达到50km左右 电波的各种传播方式 46 覆盖区大小与天线的高度和增益成比例 在蜂窝系统中 基站天线高度从20m 100m不等 其具体取值由环境确定 例如城市中天线高度约为30m 郊区高度取50m 乡村取80m 天线增益的取值同样依赖于环境 空间波传播环境 47 长波传播 波长1000米以上 以表面波或天波的形式传播 对其他接受台干扰很强烈 天电干扰对长波的接收的影响严重 特别是雷雨较多的夏季中波传播 波长100 1000米 以表面波或天波的形式传播波长在2000 200米的中短波主要用于广播短波传播 波长10 100米 靠表面波和天波传播 各个波段的传播特点 48 超短波和微波 波长为10米以下 的频率很高 表面波衰减很大 电波穿入电离层很深 甚至不能反射回来 所以超短波 微波一般不用表面波 天波的传播方式 而只能用空间波 散射波和穿透外层空间的传播方式 超短波和微波的频带很宽 超短波广泛应用于电视 调频广播 雷达等方面 利用微波可同时传送几千路电话或几套电视节目 超短波和微波的传播特点基本上相同 主要是在低空大气层做视距传播 因此 为了增大通信距离 一般把天线架高 各个波段的传播特点 49 传送的功率指的是发射机所发射的能量 拥有较高的传输功率将有助于压制它的频带内其他的干扰信号 但是拥有较高传输功率的设备也将可能耗电较多 同时对别的信号的干扰也加强 灵敏性指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信号的测量 数值愈低的那台接收机的设备就愈好 但是这要求所有的制造商和标准都用相同的参考值 如包丢失率 来定义灵敏度 信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻 信道有一定的带宽 传播性能的指标 50 内容介绍 第2章移动通信信道的电波传输第1节无线电波基本概念第2节移动通信信道的传输特性 51 模拟有线信道中典型的信噪比约为46dB 通过选择合适的材料与精心加工 可以确保有一个相对稳定的电气环境 信噪比的波动通常不超过l一2dB 陆地移动系统中 移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域 其天线将接收从多条路径传来的信号 再加移动台本身的运动 使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制 衰落是经常发生的 衰落深度可达30dB 无线信道包括了电波的多径传播 时延扩展 衰落特性以及多普勒效应 移动信道的复杂性 52 移动通信中的多径传播特性 移动信道环境 53 移动通信中的多径传播特性 陆地移动信道的主要特征是多径传播 传播过程中会遇到各种建筑物 树木 植被以及起伏的地形 会引起电波的反射 如上图所示 这样 到达移动台天线的信号不是单一路径来的 而是许多路径来的众多反射波的合成 由于电波通过各个路径的距离不同 因而各条反射波到达时间不同 相位也就不同 不同相位的多个信号在接收端叠加 有时同相叠加而增强 有时反相叠加而减弱 这样 接收信号的幅度将急剧变化 即产生了衰落 这种衰落是由于多径现象所引起的 称为多径衰落 54 移动通信中的多径传播特性 通常在移动通信系统中 基站用固定的高天线 移动台用接近地面的低天线 例如 基站天线通常高30m 最高可达90m 移动台天线通常高2m 3m 移动台周围的区域称为近端区域 该区域内的物体造成的反射是造成多径效应的主要原因 离移动台较远的区域称为远端区域 在远端区域 只有高层建筑 较高的山峰等的反射才能对该移动台构成多径 而且这些路径要比近端区域中建筑物所引起的多径的长度要长 55 由于电波通过各个路径的距离不同 因而各个路径来的反射波到达时间不同 相位也就不同 不同相位的多个信号在接收端迭加 有时迭加而加强 方向相同 有时迭加而减弱 方向相反 这样 接收信号的幅度将急剧变化 即产生了快衰落 在城市环境中 一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次 多径传播使接收端的信号近似于一种叫做Rayleigh分布的数学分布 故多径快衰落又称为Rayleigh衰落 多径衰落 56 移动通信中的阴影效应 当电波在传播路径上遇到起伏地形 建筑物 植被 高大的树林 等障碍物的阻挡时 会产生电磁场的阴影 移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时 就构成接收天线处场强中值的变化 从而引起衰落 称为阴影衰落 由于这种衰落的变化速率较慢 又称为慢衰落 慢衰落是以较大的空间尺度来度量的衰落 57 移动通信中的阴影效应 慢衰落速率主要决定于传播环境 即移动台周围地形 包括山丘起伏 建筑物的分布与高度 街道走向 基站天线的位置与高度 移动台行进速度等 而与频率无关 慢衰落的深度 即接收信号局部中值电平变化的幅度取决于信号频率与障碍物状况 频率较高的信号比频率较低的信号容易穿透建筑物 而频率较低的信号比频率较高的信号更具有较强的绕射能力 慢衰落的特性是与环境特征密切相关的 可用电场实测的方法找出其统计规律 58 接收信号除瞬时值出现快衰落之外 场强平均值也会出现缓慢变化 这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化称为慢衰落 慢衰落接收信号近似服从一种叫做对数正态分布的数学分布 变化幅度取决于障碍物状况 工作频率 障碍物和移动台移动速度等 快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生 随着移动台的移动 这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素 慢衰落 59 由于电波通过各个路径的距离不同 因而各个路径来的反射波到达时间不同 也就是各信号的时延不同 当发送端发送一个极窄的脉冲信号时 移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成 我们称为时延扩展 时延扩展 60 在移动通信中 当移动台移向基站时 频率变高 远离基站时 频率变低 所以我们在移动通信中要充分考虑 多普勒效应 这也加大了移动通信的复杂性 最大多普勒频移fm与载波频率fc及接收机最大移动速度vm相关 fm fcvm C其中c为无线电波传播速度 发射机的载波频率为910MHz 以步行速度1 33m s移动由此引起的最大多普勒频移为 4Hz 以60英里 小时的速度移动 则多普勒频移将增加到 120Hz 多普勒频移 61 内容介绍 第1章移动通信概述第2章移动通信信道的电波传输第3章CDMA蜂窝移动通信第4章第三代移动通信 62 内容介绍 第3章CDMA蜂窝移动通信第1节移动通信发展简史第2节CDMA技术标准的发展第3节CDMA2000的发展趋势 63 移动互联网业务维护技能竞赛办公室编制 63 移动通信技术的发展历程 3G 1G 2G 2 5G 话音通信主要系统 AMPS TACS NMT J TACS等 1G 模拟蜂窝 FDMA 话音通信 低速数据通信 9 6Kbps主要系统 GSM CDMAIS 95 TDMAIS 136 PDC 2G 数字蜂窝 TDMA CDMA 话音通信 数据通信 115Kbps 144Kbps主要系统 GPRS cdma20001X 2 5G 数据通信 TDMA CDMA 话音通信 数据通信 移动多媒体 2Mbps主要系统 W CDMA cdma2000EV TD SCDMA 3G 多媒体数据通信 CDMA DS MC TDD TDMA 64 移动通信发展简史 第一代移动通信系统采用频分多址 FDMA 模拟系统代表系统 美国的AMPS 欧洲的TACS主要缺点频谱利用率低采用FDMA所致业务种类有限采用模拟方式所致无数据业务采用模拟方式所致保密性差采用模拟方式所致设备成本高 体积 重量大采用模拟方式所致 65 移动通信的发展简史 第二代移动通信系统 2G 采用时分多址 TDMA 或窄带码分多址 CDMA 数字系统代表系统 美国的IS 95A CDMA 欧洲的GSM TDMA 日本的JDC对第一代移动通信系统缺点的改善频谱利用率提高 提高了2倍 GSM 或10倍 CDMA 业务种类增加 提供了较丰富的电信业务窄带数据业务 提供了低速数据业务 最大64Kbit s 保密性较好 具有良好的保密性能减小了设备成本 设备 尤其是终端设备 成本大大降低体积 重量也大大减少 66 移动通信的发展简史 第三代移动通信系统 3G IMT2000采用宽带码分多址 CDMA 实现移动宽带多媒体通信IMT2000 2000年 在2000M频段实现2000K的数据通信3G对数据通信速率的要求室内环境至少2Mbps室内外步行环境至少384kbps室外车辆运动中至少144kbps卫星移动环境至少9 6kbpsIMT2000推荐的3种制式 WCDMA 欧洲 CDMA2000 美国 TD SCDMA 中国 TD SCDMA 中国的第一个国际通信标准 67 3G三种制式比较 1 68 3G三种制式比较 2 69 内容介绍 第3章CDMA蜂窝移动通信第1节移动通信发展简史第2节CDMA技术标准的发展第3节CDMA2000的发展趋势 70 CDMA技术标准的发展 71 CDMA技术标准的发展 CDMA技术标准的发展经历了两个阶段 第一阶段 融合IS 95CDMA标准的cdmaOne系统 IS 95窄带CDMA是cdmaOne系列标准中最先发布的标准 真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS 95A 这一标准支持8k编码话音服务 其后又分别出版了13k话音编码器的TSB74标准 支持1 9GHz的CDMAPCS系统的STD 008标准 其中13k编码话音服务质量已经非常接近有线电话的话音质量 72 CDMA技术标准的发展 随着移动通信对数据业务需求的增长 1998年2月 美国高通公司宣布将IS 95B标准用于CDMA基础平台上 IS 95B在兼容IS 95A配置的基础上 提高了CDMA系统性能 并增加用户移动通信设备的数据流量 提供对64kbps数据业务的支持 73 CDMA技术标准的发展 第二阶段 从窄带cdmaOne向第三代cdma2000过渡 cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准 cdma2000在标准研究的前期 提出了1X和3X的发展策略 由于cdma2000 1x只能提供114kbit s速率的数据业务 不能提供ITU要求的3G的2Mbit s的高速数据和多媒体业务 因此提供了cdma2000 3x和cdma2000 1x EV标准 以提供高速业务 但由于cdma2000 3x的优势仅在于提高了数据业务 占用的频谱相对较宽 难以实现 应用的可能性不大 故在今后相当长的时间内 运营商都不会考虑cdma2000 3x 目前cdma2000有由3GPP2制定的Release0 A B C和D五个支持cdma2000 1x及其增强型技术的版本 由EIA TIA发布的支持cdma20001xEV DO的IS 856和IS 856A标准 以及cdma20001xEV DV 74 内容介绍 第3章CDMA蜂窝移动通信第1节移动通信发展简史第2节CDMA技术标准的发展第3节CDMA2000的发展趋势 75 CDMA2000的发展趋势 cdma2000 1x是cdma2000的第一个阶段 是1999年6月由ITU确立的标准 称之为2 75G移动通信系统 Cdma2000 1x采用直接序列扩频码分多址DS CDMA 频分双工FDD方式 码片速率为1 2288Mcps 载波带宽为1 25MHz cdma2000 1x EV的标准是在cdma2000 1x基础上制定的演进技术 第一阶段 1x EV DO DataOnly Cdma2000 1x EV DO 也称为HRPD 技术 主要对数据业务进行了增强 不支持语音 在1 25MHz的带宽内可提供最高2 4Mbps的下行数据传输速率 DORev0版本已经在韩国 美国和日本等国家商用 DORevA版本在1 25MHz的带宽内可提供最高3 1Mbps的下行数据传输速率 在DORevA的基础上 采用多载波捆绑的方式进一步提高数据速率 形成了DORevB标准 也称为空中接口演进AIEPhase1 该标准已经发布 76 CDMA2000的发展趋势 cdma2000 1x EV的标准是在cdma2000 1x基础上制定的演进技术 第二阶段 1x EV DV DataandVoice Cdma2000 1x EV DV即1x演进数据话音业务 通过引入一系列新技术 提高了数据业务和语音业务的性能 LTE LongTermEvolution 长期演进 项目是3G的演进 始于2004年3GPP的多伦多会议 LTE并非人们普遍误解的4G技术 而是3G与4G技术之间的一个过渡 是3 9G的全球标准 它改进并增强了3G的空中接入技术 采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准 在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit s与上行86Mbit s的峰值速率 改善了小区边缘用户的性能 提高小区容量和降低系统延迟 77 内容介绍 第1章移动通信概述第2章移动通信信道的电波传输第3章CDMA蜂窝移动通信第4章第三代移动通信 78 内容介绍 第4章第三代移动通信第1节第三代移动通信的新技术第2节第三代移动通信的业务及其特征 2019 12 19 79 技术 特点 第三代移动通信特点 80 多址技术 纠错编码技术 功率控制技术 软切换技术 调制技术多用户检测 RAKE接收机 智能天线 软件无线电 高速率传输以支持多媒体业务传输速率能够按需分配上下行链路能适应不对称要求提供不同QoS要求的多种业务高频谱利用率高容量高抗干扰能力 第三代移动通信关键技术 81 第三代移动通信的新技术 1 高效信道编译码技术在第三代移动通信系统中都采用了卷积码和Turbo码两种纠错编码 在高速率 对译码时延要求不高的数据链路中使用Turbo码以利于其优异的纠错性能 考虑到Turbo码译码的复杂度 时延的原因 在语音和低速率 对译码时延要求比较苛刻的数据链路中使用卷积码 在其他逻辑信道中也使用卷积码 82 第三代移动通信的新技术 2 软件无线电技术软件无线电技术的基本思想是高速模 数 A D 和数 模 D A 转换器尽可能靠天线处理 所有基带信号处理都用软件方式替代硬件实施 第三代移动通信系统需要很多关键性技术 软件无线电技术基于同一硬件平台 通过加载不同的软件 就可以获得不同的业务特性 这对于系统升级 网络平滑过渡 多频多模的运行情况来讲 相对简单容易 成本低廉 因此对于第三代移动通信系统的多模式 多频段 多速率 多业务 多环境的特殊要求特别重要 83 第三代移动通信的新技术 3 智能天线技术无线覆盖范围 系统容量 业务质量 阻塞和掉话等问题一直困扰着蜂窝移动通信系统 采用智能天线阵 AdaptiveAntennaArrays 技术可以提高第三代移动通信系统的容量及服务质量 智能天线阵技术是基于自适应天线阵列原理 利用天线阵列的波束合成和指向 产生多个独立的波束 自适应地调整其方向图以跟踪信号变化 对干扰方向调零以减少甚至抵消干扰信号 提高接收信号的载干比 C I 以增加系统的容量和频谱效率 其特点在于以较低的代价换得无线覆盖范围 系统容量 业务质量 抗阻塞和掉话等性能的显著提高 智能天线阵由N单元天线阵 A D转换器 波束形成器 Beam former 波束方向估计及跟踪器等几部分组成 84 第三代移动通信的新技术 4 多用户检测和干扰消除技术多用户检测的基本思想是把所有用户的信号都当做有用信号 而不是当做干扰信号 经过近20年的发展 CDMA系统多址干扰抑制或多用户检测技术 已慢慢走向成熟及实用 考虑到复杂度及成本等的原因 目前的多用户检测实用化研究 主要围绕基站进行 85 第三代移动通信的新技术 5 向全IP网过渡第三代移动通信系统的应用和服务将在数据速率和带宽方面提出更多的要求 唯一的办法就是过渡到全IP网络 它将真正实现语音和和数据的业务融和 移动IP的目标就是将无线语音和无线数据综合到一个技术平台上传输 这一平台就是IP协议 全IP网络可节约成本 提高可扩展性 灵活性和使网络运作更有效率等 基于移动IP技术 为用户快速 高效 方便地部署丰富的应用服务成为可能 86 第三代移动通信的新技术 6 IMT 2000无线协议分层模型在IMT 2000中将Um接口分成4层 物理层 介质接入层 链路接入层和网络层 包括呼叫控制 移动性管理和无线电资源管理 在此无线接口基础上可为网络运营者设计各种业务提供灵活的开发环境 87 内容介绍 第4章第三代移动通信第1节第三代移动通信的新技术第2节第三代移动通信的业务及其特征 88 移动数据用户想要 89 摘自 3Gtoday 运营商部署的业务统计 第三代移动通信的数据业务 90 第三代移动通信的业务及其特征 3G业务实现的演进3G的业务完全包含2G的业务 对于2G上原有的电路交换型业务初期主要在CS域实现 而PS域上主要实现数据业务 随着网络的演进 各种业务逐步在PS域上实现 3G业务特征3G的业务从2G继承而来 在新的体系结构下 又产生了一些新的业务能力 所以其支持的业务种类繁多 业务特性差异很大 总体上有如下特征 对于语音等实时业务 普遍有QoS的要求 向后兼容GSM上所有的业务 引入多媒体业务的概念 中国电信移动互联网业务维护技能竞赛办公室 91 第三代移动通信的业务及其特征 3G业务分类基本电信业务补充业务承载业务智能业务位置业务多媒体业务 中国电信移动互联网业务维护技能竞赛办公室 92 第三代移动通信的业务及其特征 基本电信业务语音业务 对于电路交换语音业务 其QoS有保证 不需另外提供保障机制 对于分组交换语音业务 需要提供专门