移动通信基础知识培训课件

1、苏州联通运行维护部无线中心2007年7月16日移动通信基础培训1n移动通信基础介绍n苏州联通无线网络情况n苏州联通运维部的职能2n蜂窝移动通信概述n第一代移动通信：模拟移动通信（19872001）n第二代移动通信：数字移动通信（1994至今）（2000至今）n第三代移动通信（2007？）3n蜂窝移动通信技术的基本概念n提高容量n蜂窝技术不是分割频率而是分割地理区域n蜂窝系统的优势：频率复用4n蜂窝移动通信，也称小区蜂窝移动通信，也称小区制移动通信。它的特点是制移动通信。它的特点是把整个大范围的服务区划把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小设置一

2、个基站，负责本小区各个移动台的联络与控区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市换中心相互联系，并与市话局连接。利用超短波电话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点，波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资重复使用频率，使频率资源可以充分利用。每个小源可以充分利用。每个小区的用户在区的用户在1000以上，以上，全部覆盖区最终的容量可全部覆盖区最终的容量可达达100万用户。万用户。 5n第一代模拟移动通信系统主要制式nAMPSnTACSn第一代的主要缺陷：n容量有限n保密性差，容易发生盗码并机n制式不

3、统一，互不兼容，妨碍漫游，限制了服务覆盖面等6nGSM(全球移动通信系统)（欧洲）nDCS-1800nTDMA IS136(最初被称为DAMPS)（美国）nCDMA IS95（CDMA)nPDC(个人数字蜂窝)（日本）我国数字蜂窝移动通信网以GSM为主，同时也采用了DCS1800以及CDMA制式7n能有效地利用无线频率资源，系统容量大n呼叫质量高n能向用户提供话音以外的多种非话业务n制式比较统一，能方便地提供自动漫游业务（包括国际漫游）n易于加密，提供较完善的保密方法（如话音、接入加密等）n数字网要求的功率较低8n频分多址(FDMA)n时分多址(TDMA)n码分多址(CDMA)n在码分多址系统

4、中，各发送端用各不相同的、相互(准)正交的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的(准)正交性，通过地址识别(相关检测)，从混合信号中选出相应的信号9nCDMAnIS-95A（9.6 kbits 14.4 kbits ）nIS-95B （115.2 kbits）nCDMA-1X （理论最大307.2kbits，实际153.6kbits ）nEV-DO （前向2.4576Mbits，后向307.2kbits ）nGSMnGSM（9.6 kbits）nGPRS（171.2 kbits）nEDGE （384 kbits）10n标准化程度高，接口开放，联网能力强，能国际漫游n能提供准ISDN业务：

5、电信业务、承载业务、补充业务n使用SIM卡，实现机卡分离，手机通用，适合未来个人通信的需要n保密安全性能好，具有鉴权、加密功能n频谱利用率比模拟系统好，系统容量大，比模拟网大三倍以上n价格便宜11HLRVLREIRAUCMSCOMCBSCBTSNSSBSSPLMNPSTNISDNPSPDNCDPDNMSISDN 综合业务数字网PSTN 公众电话交换网PLMN 公众陆地移动网PSPDN 分组交换公众数据网CSPDN 电路交换公众数据网NSS 网络交换子系统MSC 移动交换中心HLR 归属位置寄存器VLR 访问位置寄存器AUC 鉴权中心EIR 设备识别寄存器BSS 基站子系统BSC 基站控制器BT

6、S 基站收发信台OMC 操作维护中心MS 移动台图6-8-2 GSM系统结构12n网络交换子系统(NSS)n移动交换中心(MSC)n归属位置寄存器(HLR)n访问位置寄存器(VLR)n鉴权中心(AUC)n设备识别寄存器(EIR)n基站子系统(BSS)n基站控制器(BSC)n基站收发信台(BTS)n操作维护中心(OMC)n移动台(MS)13 我国GSM数字蜂窝移动通信上行（移动台发，基站收）使用890915MHz，下行（基站发，移动台收） 使用935960MHz工作频段，其中中国移动通信公司GSM系统使用890909MHz和935954MHz工作频段，中国联通公司GSM系统使用909915MHz

7、和954960MHz工作频段。14n传输速率快n支持4种编码方式,并采用多时隙(最多8个时隙)合并传输技术，使数据速率最高可达171.2kbitsn可灵活支持多种数据应用n网络接入速度快n可长时间在线连接n计费更加合理n高效地利用网络资源，降低通信成本n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)n利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本n在无线接口，GPRS采用与GSM相同的物理信道，定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。可设置专用的分组数据信道，也可按需动态占用话音信道nGPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网向第三代演进打下基础15PSTNInt

8、ernetGMSCGGSNSGSNMSCBSS计算机话音数据电路交换域分组交换域GPRS是移动网和I P 网的结合SGSN:服务支持节点GGSN:网关支持节点GPRS终端GPRS终端16CDMA 是一种数字技术是一种数字技术 提供提供1. 23MHz1. 23MHz的无线载频间隔的无线载频间隔 多个用户可同时占用多个用户可同时占用1.23 1.23 MHzMHz无线载频无线载频 为防止干扰，不同的用户分配不同的无线信道为防止干扰，不同的用户分配不同的无线信道( (频率频率) )或或 同一信道内的不同同一信道内的不同码（伪随机码）码（伪随机码） 相同的无线信道能在相邻小区或扇面使用相同的无线信道

9、能在相邻小区或扇面使用 每扇面的话务容量为软容量，不受频率或收发信机数量的严格限制每扇面的话务容量为软容量，不受频率或收发信机数量的严格限制17n更大容量更大容量 频率复用系数为频率复用系数为1 1（考虑到自干扰，实际值约（考虑到自干扰，实际值约0.70.7，和基，和基站类型、密度，所需站类型、密度，所需EbEb/No/No以及话音激活系数等有关以及话音激活系数等有关) )n多种形式的分集技术多种形式的分集技术 时间分集时间分集( (卷积、交织）、卷积、交织）、 频率分集、空间分集（宏分频率分集、空间分集（宏分集）、基站接收天线的分集集）、基站接收天线的分集( (微分集微分集) )n软切换技术

10、软切换技术 在软切换过程中，移动台同时与两个或多个基站通信，在软切换过程中，移动台同时与两个或多个基站通信，改善了整个通话质量改善了整个通话质量( (无缝切换，较低的掉话率无缝切换，较低的掉话率) )并允许最低并允许最低的发射功率，从而提高了频谱效率的发射功率，从而提高了频谱效率n功率控制技术功率控制技术 精确的功率控制减少和克服干扰，系统的低发射功率精确的功率控制减少和克服干扰，系统的低发射功率18n保密性高保密性高 极难解密，极难解密，(2(24242 - 1) - 1)长度的伪随机码序列分配给用户无法长度的伪随机码序列分配给用户无法在短时间内锁定及破译，无法窃取配给用户的伪码序列，在短时

11、间内锁定及破译，无法窃取配给用户的伪码序列， 因其因其每次通话后更换每次通话后更换n软容量（呼吸效应、可变速率）软容量（呼吸效应、可变速率） 小区容量取决于本区及邻区的干扰小区容量取决于本区及邻区的干扰, , 小区容量随话务量的动小区容量随话务量的动态分布而变化，态分布而变化，当降低话音编码速率或增加误帧率均可增加系当降低话音编码速率或增加误帧率均可增加系统容量。统容量。nRAKERAKE接收接收 RAKE RAKE 接收将多径信号合并接收，不仅克服了接收将多径信号合并接收，不仅克服了FDMAFDMA和和TDMATDMA系系统中令人头痛的瑞利衰落问题，而且化害为利，多径信号变成统中令人头痛的瑞

12、利衰落问题，而且化害为利，多径信号变成有用信号并加强了接收信号强度，降低了干扰电平。这在窄带有用信号并加强了接收信号强度，降低了干扰电平。这在窄带FDMA/TDMAFDMA/TDMA系统中是无法做到的。系统中是无法做到的。19什么是 CDMA ？它有什么特点?在蜂窝移动技术上的优势？CDMA的的技技术术优优势势20用户用户1 用户用户2 用户用户3用户用户1用户用户2用户用户3时间时间频率频率时间时间时间时间频率频率频率频率码码业务信道在不同业务信道在不同频段分配给不同用户频段分配给不同用户如：如：TACS系统系统业务信道在不同业务信道在不同时间分配给不同用户时间分配给不同用户如：如：GSM所

13、有用户在同所有用户在同一时间、同一一时间、同一频段上、根据频段上、根据编码获得业务编码获得业务信道信道FDMATDMACDMA用户用户3用户用户2用户用户121CDMA同一时间，同一频率，不同的码同一时间，同一频率，不同的码FDMA不同的频率不同的频率TDMA不同的时间不同的时间.8 slots.GSM不同的时间不同的时间22n2低：低： 手机电磁辐射小，其发射功率低最大200mw，为原GSM的1/10，一般通话时保持在10mw左右。 掉话率低；n2好：好： 通话质量好，接近有线话质； 保密性好，抗干扰能力强；n1长：长： 手机待机时间长；省电n1高：高： 频谱资源利用率高，系统容量大，是GS

14、M的45倍。n1广：广： 每基站的覆盖范围广，为GSM的1.5倍n向第三代平滑过渡，提供更多的多媒体数据业务。向第三代平滑过渡，提供更多的多媒体数据业务。23nGSM900 CDMAn 上行890915MHz 上行825835 MHz n 下行935960MHz 下行870880 MHzn 124射频信道（ARFCN） 以不同的“码”来识别不同用户 其中联通占29个频点nGSM1800n 上行17101785MHzn 下行18051880MHzn 374射频信道（ARFCN）n 其中联通占50个频点24nPN（Pseudo Noise）码和码和Walsh码码nCDMA个人通信系统的扩频编码采用

15、3层结构，如图所示。nCDMA系统中采用两种PN码：长码（即用户码）为长度为242 - 1 （44亿个）的m序列，短码（基站码）为长度215 -1（512个）的m序列。长码：前向用作扰码加密、反向作为移动台标识，用作直接扩频序列，每个用户占用PN长码的一个相位；短码：前向用于基站标识，不同的短码相位对应不同的基站；反向则均为0偏移用于正交调制。 Walsh码（即正交码）具有理想的同步正交性能。在前向用1.2288Mbit/s的64阶Walsh码做扩频函数，保持各业务信道间相互正交 。25n CDMA与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另一部分

16、则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作通信方式。26n上表为7月份传输运维费用统计。窄带信号窄带信号扩频码扩频码扩频码扩频码信号合并信号合并宽带信号宽带信号噪声噪声噪声噪声+宽带信号宽带信号信号与噪声分离信号与噪声分离tP(t)P(t)P(t)P(t)P(t)tttt9.6 K9.6 K1.2288 M1.2288 MpCDMA以一个窄带信号开始，采用扩频技术扩展到以一个窄带信号开始，采用扩频技术扩展到1.23MHz的宽带信号的宽带信号p接收时，从宽带信号中恢复信号接收时，从宽

17、带信号中恢复信号pCDMA系统干扰主要来自相邻小区和同小区其他用户系统干扰主要来自相邻小区和同小区其他用户27n如果小区中的所有用户均以相同的功率发射信号，则靠近基站的手机到达基站的信号就强，而远离基站的手机到达基站的信号就弱，这样将导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的远近效应问题。因为所有用户共同使用同一频率（载波），所以远近效应问题更加突出。CDMA功率控制的目的就是克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。PowerfPowerf28前向功率控制前向功率控制小区发射功率小区发射功率上报功率控制比特上报功率控制比特手机发射信号手机发射信号功率

18、控制命令功率控制命令（每（每1.25ms一次）一次）反向功率控制反向功率控制 克服远近效应和多径衰落克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间延长电池使用时间 29时间接收信号强度发射信号30nRAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能能接收机单径接收电路单径接收电路单径接收电路搜索器计算信号强度与时延合 并合并后的信号tts(t)s(t)31n 不同基站间切换n 不同BSC间切换 软切换：软切换：n 同基站不同扇区间切换 更软切换：更软切换：n 异频切换n 不同系统间切换 硬切换：硬切换：CDM

19、A系统支持多种切换技术32 改善话音质量；控制手机干扰改善话音质量；控制手机干扰 降低掉话率；提高容量与覆盖范围降低掉话率；提高容量与覆盖范围ABCABCABCABCABCABC33n当相邻小区的负荷不相同时，负荷重的小区降低发射功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实现负载控制“小区呼吸小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量增加系统容量负载控制使用的主要手段包括小区呼吸和同覆盖异频小区之间的切换。34nCDMA采用高性能的信道编码，提高系统性能采用高性能的信道编码，提高系统性能n编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用编解码极

20、大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段手段nTurbo码能够使传输信号的信噪比接近码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限（极限（存存在干扰时信息传输的理论极限在干扰时信息传输的理论极限 ）无纠错编码： BER10-1 10-2不能满足通信需要卷积编码： BER10-3满足语音通信需要Turbo 码： BER10-6满足数据通信需要35n话音激活语音编码n可变速率编码n背景噪声抑制36n面向高速、宽带数据传输。 - 国际电信联盟（ITU）称其为IMT-2000（International Mobile Telecom-munication）。最高可提供2Mbp/s的数据传输速率

21、。 - 主流技术为CDMA技术代表有WCDMA（欧，日）、CDMA2000（美）和TDSCDMA（中）。 n无缝业务传递n支持系统平滑升级和现有系统的演进n适应多种运行环境，支持多种数据传输速率，最高可达2Mbpsn以CDMA技术为主体，兼顾TDMA技术，包含FDD和TDD两种双工方式的多元化体系标准。 373839实施第二代网络向第三代演进时应该考虑的关键问题n投资n技术的可用性与成熟性n操作的灵活性n过渡要求40向第三代演进不是立即重新建设一个第三代移动通信网，而是在已有的第二代网络上增加第三代移动通信设备，首先在用户密集地区提供第三代移动通信服务，平滑过渡和升级nGSM网络向第三代的演进

22、nGPRSnEDGEn窄带CDMA网络向第三代的演进ncdma2000-1x41G网 C网nMSC 4个 MSC 2个nBSC 19个 BSC 12个n基站 1075个 基站 510个 n用户 约150万 用户 约80万42nMSC SIEMENS，ALCALTELnBSS MOTOROLAn传输 NOKIA，LUCENT43n基站的维护n动力电源、空调设备的维护n交换的维护n网络优化44n机房部分n基站部分n天线部分45n每天检查BSC各部分工作状态 n每天检查RXCDR各部分工作状态 n每天检查BSC/RXCDR处理器工作状态 n每天检查基站载频的工作状态 n每天检查基站扇区用户占用情况

23、n每天检查BSC、RXCDR及BTS的告警情况 n及时处理OMC GUI上的告警 n每天收取忙时(10:0011:00AM)系统性能统计报告并进行分析 n对于发现的问题，应立即进行处理并记录在值班日记上 n对于损坏的设备，应及时更换并返修 46n供电电源 n机架接地n机房环境及清洁保养n基站发射功率调整和天线驻波比检查n2M线测试nGCLK频率校正n更换载频n拨打测试 47n网络管理中心（NMC）n操作和维护中心（OMC）48n每个网络一个NMCn全局性网络管理n用于长期性规划n供网络管理者和规划者使用n24小时监控49n每个网络多个OMCn地区性网络管理n用于日常操作n供网络操作员使用50n为什么要优化 移动网络优化的目标是尽可能利用系统资源，如系统基础结构和频谱，使系统性能达到最佳。 n优秀无线网络的要求 1 满足所需要的容量 2 覆盖需要覆盖的地区 3 好的质量n优化定义51 无线网络优化工作是对正式投入运行的网无线网络优化工作是对正式投入运行的网络进行参数采集、数据分析、找出影响网络质络进行参数采集、数据分析、找出影响网络质量的原因，并且通过参数调整和其