移动通信复习与总结ppt课件

,移动通信总结与复习,考试题型,选择题10（5*2）填空题10（5*2）判断题10（5*2）简答题30（5*6）计算与综述题40（4*10）,主要内容,1、移动通信概论,2、移动通信基本技术,3、GSM及其增强移动通信系统,1、移动通信概论,移动通信的主要特点移动通信的工作方式移动通信系统的组成移动通信的发展历程,无线环境,噪声,衰落,移动通信的工作方式,1.单工制单工制分为同频单工和异频单工两种。2.半双工制3.全双工制全双工制有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种形式。,移动通信系统的网络结构,移动通信的发展历程,技术驱动,业务驱动,用户驱动,思考题,1.什么是移动通信？其主要特点是什么？2.数字移动通信的特点是什么？目前应用的有哪几种体制？它们之间的主要差别是什么？3.简述移动通信的工作方式与分类。4.什么是多普勒效应？有何影响？,无线通信系统的基本组成,无线通信系统的基本组成框图,模拟源离散源,模拟波形,信息序列,信源近似还原,信息序列重构,2.1信源编码,信源编码的目的：压缩信源产生的冗余信息降低开销，提高传输链路的有效性,语音编码技术分类,.,波形编码,语音编码技术基本原理,典型的编码方式：PCM、ADPCM等；典型的传输速率：64Kbps、32Kbps,信源编码技术,.,参量编码,典型的编码方式：线性预测编码（LPC）等典型的传输速率：0.89.6Kbps,信源编码技术,语音编码技术基本原理,.,混合编码,在保留参数模型技术精华的基础上，应用波形编码准则优化激励信号在4.89.6Knit/s的数码率上获得较高质量的合成语音典型的编码方式：规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LTP）、码激励线性预测编码（CELP）以及矢量和激励线性预测编码（VSELP）等典型的传输速率：2.49.6Kbps,信源编码技术,语音编码技术基本原理,移动通信中的信源编码举例,16,2.2调制技术,调制的目的：使信号更符合信道传输特征移动通信对调制技术的要求频带利用率高，功率效率高,，易于处理,数字调制技术分类,.,各种移动通信系统所采取的调制方法,调制解调技术,2.3抗干扰与抗衰落技术,电波传播特性抗衰落的措施分集接收(Diversity)信道编码(ChannelCoding)均衡技术(Equalization)扩频通信,信号衰落的原因,接收机运动多普勒频移信号多条路径传播多径效应多径信号相位相反合成信号的幅度快速变化多径信号传播路径不同时延散布无线电波散射路径损耗建筑物阻挡阴影效应强信号抑制弱信号远近效应,多普勒效应你跑的太快了，我跟不上,移动台的运动速度太快了，所引起的频率扩散的效应就是多普勒频移。,多径效应路太多也非好事,通过不同的路径到达接收端的信号，无论是在信号的幅度，还是在到达接收端的时间以及载波相位上都不尽相同。,阴影效应阳光不能普照,移动通信中建筑物等的阻挡所引起的阴影效应。,远近效应CMDA特有的效应,CDMA中离基站距离较近的小区中心，用户接收到的基站信号就比较强。,噪声,移动信道中噪声(简称噪声)的来源一般可分为：内部噪声；自然噪声；人为噪声。,干扰,邻道干扰，是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。同道干扰，也称同频干扰，是指相同载频电台之间的干扰，是移动通信在组网中出现的一种干扰。互调干扰，是指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。,抗衰落的措施：,分集接收(Diversity)信道编码(ChannelCoding)均衡技术(Equalization)扩频通信,分集技术,分集兼听则明宏分集与微分集微分集：时间分集频率分集空间分集角度分集极化分集,现有的主要分集技术,Rake接收机时间分集智能天线空间角度分集多天线阵空间位置分集ARQ重传时间分集跳频扩频频率分集+时间(隐分集)直接序列扩频频率分集(隐分集)交织时间分集(隐分集),分集的合并,选择性合并最大比值合并等增益合并,信道编码与信源编码的区别,典型的几种信道编码,线性分组码、交织编码、自动请求重传（ARQ）。,信道编码应用,应用（检错基本都用CRC）GSM和IS-95主要采用卷积码3G话音:卷积码数据:卷积码,TURBO码B3G话音:卷积码数据:卷积码,TURBO码,LDPC码,扩频通信的理论基础香农公式：展宽信号带宽W，以带宽的增加来换取传输性能的改善。扩频的定义扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的扩频码序列来完成，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的扩频码进行相关解扩及恢复所传信息数据。,扩频通信,扩频系统模型,扩频系统模型,收发双方已知,窄带,宽带,窄带,宽带,思考题,1.试述移动信电波传播的主要特点。2.多径衰落产生的原因是什么？对数字移动通信会造成什么影响？阴影衰落指什么？3.噪声如何分类？人为噪声有哪些特点？4.何谓同频干扰？它是如何产生的？又如何减少其影响？,2.4组网技术,区域覆盖多址技术网络结构,频率复用和蜂窝小区,移动通信网的区域覆盖方式分为两类小容量的大区制大容量的小区制蜂窝:将服务区划分成许多小面积覆盖区域，用一个小功率的发射机来服务一个小面积覆盖区。,蜂窝系统-“小区制”系统小区制用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），即将所要覆盖的地区划分为若干个小区，在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。,频率复用-在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区采用相同的频率（同频小区）。,频率复用和蜂窝小区,共有S个可用信道，分给一个簇（簇的大小为N），簇中的每个小区分配K个信道，各个小区分配不相同，则可用无线信道的总数S为：一个簇对应一定的覆盖区域，若达到单位面积的覆盖需复制M个簇，则信道总数C为：,N=3,K=S/N,M=3,C=MS,若N越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容量越大，频率利用率越高。,簇（区群）,簇内小区数N是应该满足下式：i和j分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区数），都为正整数，不能同时为零,频率复用和蜂窝小区,簇间同频小区位置的确定沿着任意一条六边形边的垂线方向移动i个小区，并逆时针方向旋转60，再移动j个小区。,确定同频小区的方法,思考：画一个N=4的蜂窝系统结构，要求至少包括3个区群，将簇中小区所用频率组用A,B,C,D标识。,1.N=4对应的2维坐标：i=0,j=2,3.确定相邻区群的位置,频率复用和蜂窝小区,频率复用和蜂窝小区,同频小区之间的距离D,120,同频复用比Q:Q的值越小则容量越大；Q值大可以提高传播质量，因为同频干扰小,三种基本多址类型：频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）,多址技术,BS,MS1,MS2,f1,f1,f2,f2,*基站能同时收发多个频率的信号*两MS间通信必须经基站中转，需4个频道实现双工*频道是动态地分配的,FDMA系统的工作示意图：,t,帧1,帧2,f,t1,t2,t5,t8,t1,t2,t5,t8,t1,t2,t5,帧Frame4.615ms,时隙577us,Timeslot,时分多址,.,BS,MS1,MS2,MS3,f1,f1,t,f1,f1,下行（同一小区）,时分多址,.,BS,MS1,MS2,MS3,t1,t2,t5,t,帧1,帧2,f2,t1,t2,t5,t1,t2,t5,t1,t2,t5,f2,f2,f2,上行（同一小区）,时分多址,其他使用不同码型的信号不能被解调多址干扰,思考题,简述蜂窝小区相对于大区制的优缺点试说明多址接入方式的概念、基本原理，以及什么是FDMA、TDMA、CDMA。简述多址接入与双工方式的概念及异同点。已知蜂窝系统中，簇的大小为4，以图的形式画出至少2个相邻的区群。并用A、B、C等标注出区群中的每一个小区，设小区半径为2.0m,试计算其同频复用距离D及同频复用比Q。,3、GSM及其增强移动通信系统,GSM系统概述GSM的空中接口GSM系统控制与管理CDMA系统概述GPRS系统,GSM系统的结构,移动用户的ISDN号码（MSISDN）国际移动用户识别码（IMSI）临时移动用户识别码（TMSI）国际移动设备识别码（IMEI）移动用户漫游号码（MSRN）切换号码(HON)位置区域识别码（LAI）小区全球识别码（CGI）基站识别码（BSIC）,GSM区域和识别号码,技术参数,GSM系统的帧结构,GSM系统逻辑信道的分类,GSM系统控制与管理,位置的登记和更新越区切换鉴权与加密,搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息侦听寻呼消息发送接入脉冲信令信道分配呼叫建立话音信道分配通话呼叫释放,FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH,移动接续管理与逻辑信道分配,客户状态1MS开机空闲状态,接收广播消息(LAI),位置更新请求,记录MSC号码,在VLR中对该客户的IMSI上作“附着”标记,位置更新证实,记录LAI,位置登记,MTC流程,63,MSC/VLR,交换局,HLR,PSTN/ISDN,MOC,位置更新基本流程,LA1,LA2,接收LAI2,位置更新请求,记录MSC号码更新用户位置,“附着”标记IMSI,位置更新证实,更新LAI,小结用户数据的存储方式(1),SIM卡静态数据IMSI（国际移动用户识别码）MSISDN（移动用户的ISDN号码）PIN（个人身份号）鉴权键Ki、鉴权算法A3、加密算法A8动态数据TMSI（临时移动用户识别码）LAI（位置区识别LAI）RAND/SRES/Kc,小结用户数据的存储方式(2),HLR存储在本区域内注册的用户数据静态数据IMSI（国际移动用户识别码）MSISDN（移动用户的ISDN号码）MSISDN包含本地HLR地址信息动态数据用户当前VLR的地址RAND/SRES/Kc,小结用户数据的存储方式(3),VLR：存储当前本区域内激活用户的数据静态数据IMSI（国际移动用户识别码）MSISDN（移动用户的ISDN号码）动态数据TMSI（临时移动用户识别码）LAI（位置区识别LAI）HON（切换号码）RAND/SRES/KcMSRN（移动用户漫游号码）MSRN包含当前VLR地址信息,小结用户数据的存储方式(4),AUC静态数据IMSI（国际移动用户识别码）/鉴权键Ki鉴权算法A3、加密算法A8动态数据RAND/SRES/KcEIRIMEI（国际移动设备识别码）,切换,切换的基本概念切换过程三阶段GSM系统的切换策略GSM系统的切换类型,切换示意图,服务小区,目标小区,MSC,VLR,BSC,切换过程三阶段,(1)测量和目标小区确定测量通信质量和信号强度(2)切换触发按照一定的准则触发切换(3)切换执行硬切换、软切换,具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则,移动台,鉴权鉴权三参数组的产生,(1)鉴权鉴权过程,74,Ki,IMSI，A3,A8,A5,(2)加密,Ki,IMSI，A3,A8,A5,CDMA系统,IS-95CDMA主要技术指标(1),IS95CDMA工作频段前向（移动台收/基站发）：870894MHz反向（移动台发/基站收）：825849MHz双工间隔：45MHzIS95CDMAPCS工作频段前向（移动台收/基站发）：19301990MHz反向（移动台发/基站收）：18501910MHz双工间隔：80MHz载频间隔：1.25MHz双工方式：FDD多址方式：CDMA扩频码速率：1.2288Mc/s调制方式：前向QPSK，反向OQPSK,逻辑信道(1),前向链路信道配置,导频信道,寻呼信道1,寻呼信道7,业务信道1,业务信道24,业务信道25,业务信道55,同步信道,.,.,.,+,H0,H1,H7,H8,H31,H32,H33,H63,对寻呼特殊的移动台和发往一个或多个移动台的系统数据进行编码、加密、扩谱、交织,通过单一的PN码相位提供相干参考和鉴别基台的未调制的扩谱信号,经编码、交织、扩谱调制的移动台时间同步信号,携