《现代通信技术基础》第6章-移动通信

1、 第第6章章 移动通信移动通信v 6.1 移动通信概述 v 6.2 移动通信的主要关键技术 v 6.3 GSM移动通信系统 v 6.4 CDMA移动通信系统 v 6.5 第三代移动通信系统v 6.6 WCDMA移动通信系统v 6.7 TD-SCDMA移动通信系统v 6.8 cdma 2000移动通信系统 v 6.9 新一代移动通信技术v6.1 移动通信概述 6.1.1 移动通信系统的分类 6.1.2 移动通信的特点 6.1.3 蜂窝通信的概念 6.1.4 移动通信的管理 v6.2 移动通信的主要关键技术 6.2.1 无线传输技术概述 6.2.2 码分多址（CDMA） v6.3 GSM移动通信系

2、统 6.3.1 GSM系统概述 6.3.2 GSM系统的组成 6.3.3 GSM系统的通信过程 6.3.4 通用分组无线业务（GPRS） v6.4 CDMA移动通信系统 6.4.1 CDMA系统原理 6.4.2 CDMA系统的技术体制 v6.5 第三代移动通信系统（3G） 6.5.1 3G概述 6.5.2 3G的关键技术 6.5.3 3G的技术标准v6.6 WCDMA移动通信系统 6.6.1 WCDMA的网络特点 6.6.2 WCDMA网络接口与系统技术v6.7 TD-SCDMA移动通信系统 6.7.1 TD-SCDMA的技术特点 6.7.2 TD-SCDMA网络接口与系统技术v6.8 cdm

3、a 2000移动通信系统 6.8.1 cdma 2000的网络特点 6.8.2 cdma 2000 1x空中接口v 移动通信是指通信双方或至少有一方是在运动中通过通信网络进行信息交换的。例如固定点与移动体之间、移动体与移动体之间、人与人之间或人与移动体之间的通信，都属于移动通信。移动通信主要包括陆地移动通信和卫星移动通信；若无特别说明，一般泛指前者。v 典型的移动通信系统如图6-1所示。v 硬切换是指移动终端被连接到不同的移动通信系统、不同的频率分配或不同的空中接口特性时，必须断掉原来小区的无线信道，才能使用新小区的无线信道进行通信；硬切换在空中接口是先断后通的过程。v 软切换是当移动终端的通

4、信被连到另一个小区的业务信道时，不需要中断当前服务小区的业务信道。 v 蜂窝式移动通信系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）、移动台（MS）及与市话网相连接的中继线等组成，如图6-3所示。6.2.1 无线传输技术无线传输技术（1）显分集和隐分集v 显分集：也称为空间分集，其工作原理是将若干个天线分隔开来，然后连接到一个公共的接收系统，当任一天线监测到信号峰值，接收机即可选择接收到的最佳信号作为输入。v 隐分集：在接收端利用信号处理技术实现分集，其分集作用隐蔽于传输的信号中（如交织编码、直接序列扩频技术等），隐分集技术只需单一天线来接收信号，因而广泛应用于数字移动通信系统中。无线传输技术

5、（2）宏分集和微分集v 宏分集：是把多个基站设备安放在不同的地理位置和不同的方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信，接收机选择信号最好的基站接收，这种方式可减少慢衰落。v 微分集：是一种减少快衰落的技术，常用的实现方法有多种，如天线分集技术、时间分集技术、频率隐分集技术、多径分集技术等。无线传输技术 无线传输技术无线传输技术v 开关多波束智能天线：结构较简单，整个区域由数目确定的多个并行波束覆盖，每个波束的指向和宽度是固定的，用户在小区内移动，基站选择某个波束使接收信号最强。v 自适应阵天线：采用多天线阵元结构形成全向天线，系统采用数字信号处理技术识别用户信号的到达方向，并在此方向形成天线主

6、波束。 1. CDMA基本原理基本原理v CDMA扩频通信系统原理图如图6-4 所示。v CDMA是一种以扩频通信为基础的调制和多址连接技术。扩频通信技术在信号发端用一高速伪随机序列与数字信号相乘，由于伪随机码的速率比数字信号的速率大得多，因此扩展了信息传输带宽。在收信端，则用相同的伪随机序列与接收信号相乘，进行相关运算，将扩频信号进行解扩。扩频通信具有隐蔽性、保密性、抗干扰等优点。4. OFDM与与CDMA技术比较技术比较 （1）调制技术（2）峰均功率比（3）抗窄带干扰能力（4）抗多径干扰能力（5）功率控制技术（6）网络规划（7）均衡技术v GSM 系统由交换系统（即移动交换中心，MSC）、

7、基站系统（BSS）、移动台（MS）、操作维护中心（OMC）等部分组成，如图6-6所示。3. 移动台移动台v 移动台（MS）是通信网络的终端无线设备，也是用户能与GSM系统中直接接触的唯一设备。移动台的类型不仅包括手持台（手机），还包括车载台和便携式台，目前手机功能丰富使用方便，手机用户已占整个用户的极大部分。v 移动台由移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）两部分组成v 通话中，移动台不断向所在小区基站报告本小区和相邻小区基站无线信号参数；本小区基站依据这些参数，判断是否需要进行越区切换。v 当满足越区切换条件时，基站向移动台发出越区切换请求。越区切换请求信息包括国际移动用户识别码（IMSI）

8、和新基站位置码。同时，将越区切换请求信息传送给移动业务交换中心MSC。v MSC判断新的基站是否属于本辖区；若属于本辖区，MSC将通知访问位置寄存器（VLR）并为其选择空闲信道。VLR将空闲信道号及识别码（IMSI）回送给MSC，MSC将空闲信道频率及IMSI经本小区基站通知移动台。移动台将工作频率切换到新的频率点上，并进行环路核准。核准信息经MSC核准后，MSC通知基站释放原信道。v 若MSC判定新基站属于新的MSC辖区，则将越区切换请求转送给新MSC。新MSC访问其VLR，该VLR找出空闲信道并通知新MSC；而新MSC再将新基站号、新信道频率值及识别码经MSC本区的基站发送给移动台。以后越

9、区切换的过程同上v 码分多址（CDMA）体制具有抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰、抗多径延迟扩展的能力，同时具有提高蜂窝系统的通信容量、便于模拟与数字体制的共存及过渡等优点，使CDMA系统成为时分多址（TDMA）系统的强有力的竞争对手。 6.5.1 3G概述 v 拥有较高的通信服务质量 v 具有高度的灵活性v 由第二代移动通信平滑演进到3G系统 v 具有较强的抗干扰能力 3G概述 v 资讯类业务 v 互联网业务 v 金融业务 v 定位导航 v 远程监控 双工方式 多址方式 声码器 信道编码 功率控制 切换 基站同步方式 用户设备 通用陆地无线接入网络 核心网 外部网络 v 空中接口协议结构空

10、中接口协议结构 WCDMA系统结构中的空中接口（Uu）是指用户设备（UE）和无线接入网（UTRAN）之间的接口，通过使用无线传输技术，将用户设备接入到系统固定网络部分。 WCDMA空中接口的协议结构分为两面三层，垂直方向分为控制平面和用户平面；水平方向分为物理层、数据链路层和网络层。数据链路层又包括媒体接入控制（MAC）层、无线链路控制（RLC）层、分组数据汇聚协议（PDCP）层和广播多播控制（BMC）层；其中MAC和RLC由控制面与用户面共用，PDCP和BMC仅用于用户面。 Uu接口协议用于在UE和UTRAN之间传送用户数据和控制信息，建立、重新配置和释放无线承载业务。 v TD-CDMA系

11、统的技术特征系统的技术特征 TDD模式 低码片速率 上行同步 接力切换 智能天线 软件无线电技术v TD -SCDMA系统空中接口信道系统空中接口信道 逻辑信道 传输信道 物理信道 v cdma 2000的主要特点是与现有的TIAEIA-95-B标准向后兼容，并可与IS-95系统的频段共享或重叠，使得cdma 2000系统可从IS-95系统的基础上平滑的过渡和发展，保护已有的投资。同时，通过网络扩展方式可提供在基于GSM-MAP的核心网上运行的能力。v cdma 2000采用MC-CDMA（多载波CDMA）的多址方式，可支持话音、分组数据业务等，并且可实现业务质量（QoS）保证。v cdma

12、2000采用的功率控制有开环、闭环和外环等3种方式（速率为800次秒或50次秒），还可采用辅助导频、正交分集、多载波分集等技术来提高系统的性能。v cdma 2000系统的一个载波带宽为1.25 MHz。若系统分别独立使用每个载波，则称为cdma 2000 1x系统；若系统将3个载波捆绑使用，则称为cdma 2000 3x系统。cdma 2000 1x系统的空中接口技术称为1x无线传输技术（RTT）。cdma 2000 1x系统是cdma 2000移动通信系统发展的第一阶段，已在世界上多个国家和地区投入商用。v cdma 2000 1x分别独立使用每个载波；一个载波带宽为1.25 MHz。系统前向信道和反向信道均采用码片速率为1.2288 Mchip/s的单载波直接序列扩频方式，可与现有的IS-95系统后向兼容，并可以与IS-95B系统的频段共享或重叠。v 空中接口协议结构与物理信道空中接口协议结构与物理信道 空中接口的协议结构中包括物理层、数据链路层及高