移动通信复习课PPT课件.pptx

复习课 信息学部信息与通信工程学院吴文君wenjunwu 2020 3 20 可编辑 1 移动通信 1 基本概念 个人通信5W whoever whenever wherever whomever whatever任何人在任何时间 任何地点与任何人进行任何种类的信息交换 移动通信通信双方或至少有一方在移动中可进行信息交换的通信方式 如 移动体 车辆 船舶 飞机 与固定点之间的通信 或活动的人与固定点 人与人 人与移动体之间的通信等 固定在管道上的传感器和基站之间的通信属于移动通信吗 蜂窝移动通信系统需要无线和有线通信技术的共同支撑 包含无线接入网和核心网两部分 空中接口移动终端与基站之间的接口 2020 3 20 可编辑 2 2 标准化 大事件2000年5月在伊斯坦布尔的ITU R全会上 TD SCDMA被正式接纳为CDMATDD制式的方案之一 2008年 高通开始参与3GPPLTE和LTE A的标准化工作 3GPP和3GPP2在后3G时代开始融合 3GPP标准规范Release版本与商用移动通信系统之间的对应R99WCDMAR4TD SCDMA中国人在世界通信版图上占有一席之地R8LTE 技术上的3 9G 市场上的4G R10LTE Advanced 4G R13LTE AdvancedPro 4 5G 第三代移动通信标准采用CDMA多址技术的 WCDMA TD SCDMA cdma2000采用OFDMA多址技术的 WiMAX 2020 3 20 可编辑 3 3 无线信道 移动无线信道最大的特点不确定性 衰落特性 衰落特性的分类 大 小尺度是相对于波长而言的 大尺度衰落 路径损耗 阴影衰落小尺度衰落 多径效应 多谱勒扩展衰落建模阴影衰落通常可以建模为对数正态分布多径信道 瑞利 Rayleigh 分布 莱斯 Rician 分布相干 关 带宽和相关时间信号带宽大于相干带宽 Bs Bc 频率选择性衰落信号带宽远小于相干带宽 BsTc 时间选择性衰落 时域快衰符号周期远小于相关时间 Ts Tc 非时间选择性衰落 时域慢衰 2020 3 20 可编辑 4 4 蜂窝组网 为什么选择正六边形作为蜂窝网络小区模型 能够无空隙 无重叠地覆盖一个平面区域的正多边形有正三角形 正方形 正六边形 在正多边形中心部署基站时 正六边形模型的相邻站点间距离最大 小区半径相同时 正六边形模型单小区面积最大 覆盖相同面积所需基站数目少 与全向天线的正圆形覆盖模型结合 采用正六边形模型的相邻站点天线覆盖重叠区域最小 保证相邻小区采用不同频点时 正六边形模型所需频点数量最少 2020 3 20 可编辑 5 4 蜂窝组网 小区簇 区群 和频率复用因子小区簇 完全正交使用全部可用频率的N个小区称为一簇 频率复用因子N 簇的大小 N取值越小 频率复用率越高 N取值越大 同频干扰越小 同频干扰出现在不同簇之间 频率复用因子的取值条件i j是不同时为零的自然数 2020 3 20 可编辑 6 4 蜂窝组网 同频距离 频率复用距离 频率复用距离D是指最近的两个使用相同频率的小区中心之间的距离 同频干扰同频干扰与同频距离和小区半径的比值有关 实际上受频率复用因子影响 考虑同频干扰时的载载噪比同频干扰因子 一种寻找同频相邻小区的方法 2020 3 20 可编辑 7 沿垂直六边形边的方向移动i个小区方向顺时针或逆时针旋转60度再移动j个小区以N 7为例 i 1 j 2 4 蜂窝组网 2020 3 20 可编辑 8 例题 频率复用因子的设计在蜂窝组网设计中 已知接收机要求载噪比大于10dB 在只考虑第一层同频干扰小区的情况下 设计满足条件的频率复用因子N值 当路径损耗指数n取2 3 4时 分别计算满足条件的N 在以下六边形小区覆盖模型中 根据n 3时计算得到的N值 画出一组同频小区 其中 第一层同频小区个数L 6 n 2 N 20 N 21 n 3 N 5 11 N 7 n 4 N 2 58 N 3 4 蜂窝组网 蜂窝移动通信网络中存在的干扰邻道干扰 相邻频道信号落入本频道接收机带内造成的对用用信号的干扰 同频干扰 相邻区群中同信道小区的信道造成的干扰 互调干扰 系统内非线性器件产生的组合频率成分落入本频道接收机带内造成的对用用信号的干扰 切换硬切换 在新的通信链路建立之前先中断旧的通信链路 先断后通 软切换 需要切换时 先与目标基站建立稳定的通信之后 原基站才中断其通信控制 先通后断 WCDMA系统采用软切换 2020 3 20 可编辑 9 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 10 双工方式GSM系统 FDD WCDMA系统 FDD TDD LTE系统 FDD TDD 多址方式GSM系统 FDMA TDMA WCDMA系统 CDMA LTE系统 OFDMA 下行 SC FDMA 上行 时频资源划分GSM系统 频域每200kHz为一个频道时域一个TDMA帧4 615ms包含8个时隙WCDMA系统 频域5MHz带宽不再划分时域一帧10ms包含15个时隙LTE系统 频域每15kHz为一个子载波时域一个无线帧10ms包含10个子帧 每个子帧包含2个时隙 每个时隙包含7个OFDM符号 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 11 核心网GSM系统 电路域 WCDMA系统 电路域和分组域 LTE系统 全IP 无线接入网网元GSM系统 BTS BSCWCDMA系统 NodeB RNCLTE系统 eNodeB空中接口协议栈分层物理层 数据链路层 网络层WCDMA系统与LTE系统不同协议层对应的信道类型 物理信道 逻辑信道 传输信道 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 12 GSM系统的接口 基站子系统BSS 交换子系统SSS A接口是无线接入网和无线核心网的分界线 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 13 GSM系统建立呼叫 移动台发起呼叫 MS主 BSS主 VLR主 MSC主 HLR被 1 RACH发起呼叫 2 AGCH分配SDCCH 3 鉴权过程 4 呼叫建立请求 6 全部通过 5 检查服务 7 呼叫处理 根据被叫MSISDN查找被叫HLR 9 MSISDN 8 话务信道分配 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 14 GSM系统建立呼叫 移动台被呼 MSC主 HLR被 MSC被 VLR被 BSS被 根据被叫IMSI查找被叫MSC VLR 9 MSISDN MS被 10 IMSI 11 MSRN携带路由信息 12 MSRN 13 MSRN呼叫建立 查找被叫LAI 14 发起寻呼 15 PCH寻呼 16 RACH响应 17 AGCH 18 鉴权过程 19 呼叫建立完成 2020 3 20 15 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 16 GSM系统建立呼叫 移动台发起呼叫 MS主 BSS主 VLR主 MSC主 HLR被 1 RACH发起呼叫 2 AGCH分配SDCCH 3 鉴权过程 4 呼叫建立请求 5 检查服务 6 全部通过 7 呼叫处理 根据被叫MSISDN查找被叫HLR 9 MSISDN 8 话务信道分配 19 呼叫建立完成 20 示警 计算接收功率 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 17 例题 小区分裂相关计算小区分裂前后频率复用方案一样的情况下 假定新小区的半径为原来小区的1 a 计算 小区分裂后 信道利用率是小区分裂前的多少倍 保证新 旧小区边界接收到的功率相等的前提下 分裂后新小区基站的发射功率与分裂前旧小区基站发射功率的关系 计算小区面积 相同面积内小区数量为原来的倍 信道利用率是小区分裂前的倍 n为路径损耗指数 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 18 WCDMA系统速率的换算 信源编码信道编码 基带调制 与扩频码相乘 比特 符号 码片 bit s symbol s chip s 码片速率 WCDMA系统中恒定为3 84Mchip s扩频因子 SF 信号与扩频码相乘后带宽扩展的倍数 例题 速率计算已知WCDMA系统中某用户采用QPSK调制 扩频因子为64 求信道编码后输出的比特速率 WCDMA系统中码片速率恒定为3 84Mchip s符号速率 3 84M 64 60k symbol s 信道编码输出速率 60kx2 120k bit s 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 19 P SCH 主同步信道 每个时隙的前256个码片 WCDMA系统中的同步 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 20 S SCH 辅同步信道 WCDMA系统中的同步 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 21 CPICH 公共导频信道 与扰码相乘 与固定扩频码相乘 得到全0序列为止 8个扰码轮流试 确定一个扰码 WCDMA系统中的同步 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 22 利用主同步信道 P SCH 手机开机后 锁定上次通信的频点检测一个固定的序列 主同步码确定时隙的边界 GSM同步到此 利用辅同步信道 S SCH S SCH在各个时隙发送不同的序列搜索15个时隙后 根据特定的起始序列确定帧边界每个扰码组对应不同的序列排列 根据特定的序列排列确定扰码组利用公共导频信道 CPICH CPICH信号与确定的组内的8个扰码轮流相乘再与与固定扩频码相乘得到全0序列即可确定扰码 WCDMA系统中的同步 5 3HSDPA HSUPA HSPA 2020 3 20 可编辑 23 码资源共享 扩频因子固定 SF 16信道可以共享 码域 时域 按需动态调度分配码 时资源 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 24 带通信号的奈奎斯特带宽 即每个载波上信号传输需要的最小带宽根据奈奎斯特带宽设置载波间隔LTE系统 按照一个时隙0 5ms包含7个OFDM符号计算 含循环前缀的符号周期为0 0714ms 实际发送有效信号的时间是0 0667ms 真实的奈奎斯特带宽为 15kHz由于每个符号正好包含了整数个载波周期 满足载波之间的正交性 自然形成了现象 在邻载波的中心频点上 本载波的频谱幅度值为0 OFDM子载波间隔设计 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 25 资源单元 RE ResourceElement 最小的资源单位 对于每一个天线端口 时域上为一个OFDM或者SC FDMA符号 频域上为一个子载波 数据区域物理资源块 PRB PhysicalResourceBlock 由时域上连续的多个符号 频域上连续的多个子载波组成 载波数及符号数由CP类型及子载波间隔决定 RBG ResourceBlockGroup 为业务信道资源分配的资源单位 由一组RB组成 分组大小与系统带宽有关控制区域REG ResourceElementGroup 控制区域中RE集合 用于映射下行控制信道 每个REG中包含4个数据RE CCE ChannelControlElement PDCCH资源分配的资源单位 由9个REG组成 LTE系统资源划分 5 2G 4G系统 2020 3 20 可编辑 26 导频的主要类型下行 小区专有参考信号 公共导频 Cell specificRS UE专有参考信号 MBSFN参考信号 上行 解调用参考信号 DRS 探测用参考信号 SRS 导频的主要作用信道估计信道测量RSRP RSRQ测量上行解调用参考信号还可以用于区分用户导频的间隔设计依据相干 关 带宽 多径时延越大 相干带宽约小 频域导频越密相关时间 移动速度越快 相关时间越小 时域导频越密 LTE系统的导频 5 2G 4G系统 2020 3