【正文】 S 基 站 收 發(fā) 信 系 統(tǒng) B S C 基 站 控 制 器M S C 移 動(dòng) 交 換 中 心 V L R 來 訪 位 置 寄 存 器 H L R 歸 屬 位 置 寄 存 器A U C — 鑒 權(quán) 中 心 E I R 設(shè) 備 識 別 寄 存 器 O M C 操 作 管 理 接 口P S T N 公 用 電 話 交 換 網(wǎng) I S D N － 綜 合 業(yè) 務(wù) 數(shù) 字 網(wǎng) P D N － 公 用 數(shù) 據(jù) 網(wǎng)P S T NI S D NP D NSMC 圖 GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 （ MS）： 是移動(dòng)用戶 設(shè)備 部分，由 移動(dòng)終端 和 用戶識別卡(SIM)兩部分組成，移動(dòng)終端是“機(jī)”， SIM卡是“身份卡”，存有認(rèn)證用戶身份的所有信息。 2022/5/24 26 第一節(jié) GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 一、 GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 主要由 移動(dòng)臺(tái) （ MS）、 基站子系統(tǒng) （ BSS）和 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) （ NSS）三部分組成。 可與 ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)）、 PSTN（公用電話網(wǎng)）等互連，與 其它網(wǎng)絡(luò)互連 是利用 現(xiàn)有接口 。 2022/5/24 25 開放的接口： GSM系統(tǒng)從 空中接口 到 網(wǎng)絡(luò)之間 以及網(wǎng)絡(luò)中 各實(shí)體之間 ，提供的 接口 都是 開放性的 。 ?主要特點(diǎn) 頻譜效率高：采用了高效調(diào)制器、信道編碼和語音編碼等技術(shù)，系統(tǒng)具有高頻譜效率。即將 12組頻率 輪流分配到 4個(gè)基站 和將 9組頻率 輪流分配到 3個(gè)基站 ，每個(gè) 站點(diǎn) 可用到 3個(gè)頻率組 。 2022/5/24 20 四、頻率復(fù)用技術(shù) 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中， 頻率資源有限 ，為提高 頻譜利用率 ，在 相隔一定距離 后重新使用 相同的頻率組 ，這種 采用同頻復(fù)用 和 頻率分組 來提高 頻率利用率 方式，就是 頻率復(fù)用技術(shù) 。 優(yōu)點(diǎn)是頻譜利用靈活 ,上、下行 使用 相同的頻率 ，傳輸特性相同 ，有利于使用 智能天線 ,無 收發(fā)間隔 要求 ,支持 不對稱業(yè)務(wù) ,設(shè)備成本低 等。 優(yōu)點(diǎn)是收、發(fā)信號同時(shí)進(jìn)行，時(shí)延小，技術(shù)成熟，缺點(diǎn)是設(shè)備成本高。 ?跳頻（ FH）－ 荷載信息 的 信號 受 偽隨機(jī)序列的 控制 ，在 一組預(yù)先指定 的 頻率上 離散地 跳變 ，從而擴(kuò)展了 發(fā)射信號 的 頻譜 。（ a）基帶跳頻 （ b）射頻跳頻 （ 2）擴(kuò)頻技術(shù) 2022/5/24 16 2022/5/24 17 TRXn TRX2 TRX1 耦 合 器 基帶信號 時(shí)隙 交叉 控制 圖 （ a）基帶跳頻 2022/5/24 18 PN碼發(fā)生器 可變頻率合成器 射頻調(diào)制 頻率合成器 射頻調(diào)制 耦 合 器 基帶信令 基帶信息 F0 F1Fn 圖 （ b）射頻跳頻 擴(kuò)頻通信是將 信息信號 的 頻譜擴(kuò)展 后再進(jìn)行 傳輸 ，提高了系統(tǒng)的 抗干擾 能力，在 強(qiáng)干擾 甚至信號 被噪聲淹沒 的情況下，能保證 可靠通信。 跳頻分為 基帶跳頻 和 射頻跳頻 兩種。 2022/5/24 15 ?CDMA系統(tǒng)的 多址干擾 直接限制 容量 的擴(kuò)大。 CDMA系統(tǒng)通過 自動(dòng)功率控制 減輕其影響。 （ 5）存在多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)。 當(dāng) 移動(dòng)臺(tái)超越 小區(qū) 或 扇區(qū) 時(shí)，由于工作 頻率 相同，只是 地址碼 序列不同，不需要 頻率 的 切換 ，稱之為軟切換。小區(qū)呼吸功能是指 負(fù)荷量動(dòng)態(tài)控制 。 （ 3）具有軟容量和小區(qū)呼吸功能。 （ 2）有很強(qiáng)的抑制干擾和多徑衰落的能力。 ?碼分多址（ CDMA)的特點(diǎn) （ 1）系統(tǒng)容量大。 （ 4）移動(dòng)臺(tái) 復(fù)雜 ，它需要 處理復(fù)雜 的 數(shù)字信號 。 （ 2） TDMA系統(tǒng)中的 數(shù)據(jù)發(fā)射是不連續(xù)的 ，是以 突發(fā) 方式發(fā)射， 耗電較少 ，移動(dòng)臺(tái)可在 空閑 的時(shí)隙 里 監(jiān)聽 其他 基站 ，使 越區(qū)切換 大為簡化。 ?GSM系統(tǒng) 無線路徑上 采用 TDMA方式， 每一個(gè)載頻 可分成 8個(gè) 時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙為一個(gè) 信道 ，一個(gè)載頻最多可有 8個(gè) 移動(dòng)用戶 同時(shí) 進(jìn)行通信。 ?通信時(shí)，給 每個(gè)用戶 分配 一個(gè)時(shí)隙 ，使各 移動(dòng)臺(tái) 在 每幀內(nèi) 只能按 指定的時(shí)隙 向基站 發(fā)射 或 接收 信號。 （ 3）采用 單路單載波 （ SCPC）設(shè)計(jì)，需使用高性能的 射頻 （ RF） 帶通濾波器 來減少鄰道干擾，成本較高。 2022/5/24 9 頻分多址（ FDMA） ?FDMA是把工作頻段劃分成 多個(gè)無線載頻 ，每 一個(gè)載頻信道 可以傳輸 一路語音 或 控制 信息，通信時(shí)不同的 MS占用 不同的頻率信道 進(jìn)行通信。 ?GSM系統(tǒng)使用： 頻分多址（ FDMA） /時(shí)分多址（ TDMA） 混和多址方式，即 FDMA/TDMA。 2022/5/24 8 二、多址技術(shù) ?多址技術(shù)就是把 多個(gè)用戶 接入 一個(gè)傳輸媒質(zhì)實(shí)現(xiàn) 相互間通信時(shí)，給 每個(gè)用戶信號 賦予 不同的特征 ，以 區(qū)分不同 的 用戶 的技術(shù)。 ? GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)采用 高斯預(yù)濾波最小移頻鍵控GMSK。 ?無線傳輸 系統(tǒng)中，是利用 載波 來 攜帶 語音編碼信號的，即用 語音編碼 后的 數(shù)字信號 對 載波 進(jìn)行 調(diào)制 。 2022/5/24 6 第三節(jié) 數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù) 一、數(shù)字調(diào)制技術(shù) ?數(shù)字調(diào)制是使在信道上傳送的 信號特性 與 信道特性 相匹配 的一種技術(shù)。 ?現(xiàn)正在建設(shè)第三代 寬帶 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（ 3G）。 2022/5/24 5 第二節(jié) 移動(dòng)通信的發(fā)展歷程 ? 80年代發(fā)展起來的第一代 模擬 移動(dòng)通信系統(tǒng)。 3. 按工作方式分類： 單向和 雙向 通信方式兩大類，雙向通信方式可又分為單工、 雙工 和半雙工通信方式。 2022/5/24 4 二、移動(dòng)通信的分類 1. 按服務(wù)對象分類： 公用移動(dòng)通信 和專用移動(dòng)通信。 用戶的移動(dòng)性： 用戶 的 移動(dòng)性 和移動(dòng)的 不可預(yù)知性 ，要求系統(tǒng)有完善的 管理技術(shù) 對用戶的位置 進(jìn)行 登記 、 跟蹤， 不因 位置 改變 中斷通信。 2022/5/24 3 噪聲和干擾嚴(yán)重： 移動(dòng)臺(tái)在 移動(dòng)時(shí) 即受到 環(huán)境噪聲 的干擾，又有 系統(tǒng) 干擾。 一、移動(dòng)通信的特點(diǎn) 無線電波傳播環(huán)境復(fù)雜： 移動(dòng)通信的電波處在 特高頻 （ 300－ 3000MHz）頻段，電波傳播主要方式是 視距傳播 。 ?陸地移動(dòng)通信以 蜂窩移動(dòng)通信 系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，以 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信 發(fā)展最為迅速，本章著重介紹 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 主講 郭雙貴 高級工程師 ? 移動(dòng)通信 是指通信 雙方 或至少 一方 處于 移動(dòng)中 進(jìn)行 信息交互 的通信，即 移動(dòng)體 與 移動(dòng)體 、移動(dòng)體 與 固定體 之間的 通信 。 ?按照 移動(dòng)體 所處的 運(yùn)動(dòng)區(qū)域 不同，移動(dòng)通信可分為 陸地移動(dòng)通信 、 海上移動(dòng)通信 和 空中移動(dòng)通信 。 2022/5/24 2 第一節(jié) 移動(dòng)通信的特點(diǎn)及分類 移動(dòng)通信系統(tǒng)由于 用戶的移動(dòng)性 ， 管理技術(shù) 要比固定通信 要復(fù)雜， 移動(dòng) 通信網(wǎng)中依靠的是 無線電波 的 傳播 ，傳播 環(huán)境 比 有線媒質(zhì) 的傳播特性 復(fù)雜 ，移動(dòng)通信 有著與 固定通信 不同的特點(diǎn)。電磁波在傳播時(shí)不僅有 直射波 信號，還有經(jīng) 地面 、 建筑群等產(chǎn)生的 反射 、 折射 、 繞射 的 傳播 ，從而產(chǎn)生 多徑傳播 引起的 快衰落 、 陰影效應(yīng) 引起的 慢衰落，系統(tǒng)必需配有 抗衰落 措施，才能保證正常運(yùn)行。由于系統(tǒng)內(nèi)有多個(gè)用戶 ，必須采用 頻率復(fù)用 技術(shù)，系統(tǒng)就有了 互調(diào)干擾 、 鄰道干擾 、 同頻干擾 等主要的 系統(tǒng)干擾 ，這就要求系統(tǒng)有合理的 同頻復(fù)用 規(guī)劃和 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 等措施。 頻率資源有限： ITU對 無線頻率 的劃分 有嚴(yán)格規(guī)定 ，要設(shè)法提高系統(tǒng)的頻率利用率。 2. 按組網(wǎng)方式分類： 峰窩狀移動(dòng)通信 、移動(dòng)衛(wèi)星通信、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信、公用無繩電話、集群調(diào)度電話等。 4. 按采用的技術(shù)分類： 分為模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)和 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 。 ? 90年代初發(fā)展為第二代 數(shù)字 移動(dòng)通信系統(tǒng)。 ? 3G以 寬帶 多媒體移動(dòng)通信 為目標(biāo)，數(shù)據(jù)傳輸速率： 高速移動(dòng) 環(huán)境－ 144kbit/s； 步行慢速移動(dòng) 環(huán)境－ 384kbit/s； 室內(nèi)靜態(tài) 環(huán)境－ 2Mbit/s； ? 3G世界三大主流標(biāo)準(zhǔn)： WCDMA、 CDMA 202 TDSCDMA（ 我國提出的標(biāo)準(zhǔn) ）。 ?模擬語音信號，經(jīng)過 語音編碼 所得到的 數(shù)字信號 必須經(jīng)過 調(diào)制 才能實(shí)際傳輸。 ?數(shù)字調(diào)制方式有以下幾種： 2022/5/24 7 ?移頻鍵控（ FSK）： 載波的 頻率 按照 數(shù)字信號 “ 1”、“ 0”變化 而對應(yīng) 變化 ； ?移相鍵控（ PSK）： 載波的 相位 按照 數(shù)字信號“ 1”、“ 0”變化 而對應(yīng) 變化 ； ?振幅鍵控（ ASK）： 載波的 振幅 按照 數(shù)字信號“ 1”、“ 0”變化 而對應(yīng) 變化 。 ?移動(dòng)通信使用的 調(diào)制技術(shù) 還有： 二相移相鍵控（ BPSK）、四相移相鍵控（ QPSK）、正交調(diào)幅（ QAM） ,頻譜利用率較高 ,設(shè)計(jì) 難度 和 成本 較高。 ?常用的多址方式： 頻分多址 （ FDMA） 、 時(shí)分多址 （ TDMA） 和 碼分多址 （ CDMA） 。 ?3G系統(tǒng)多址方式使用： 碼分多址（ CDMA)方式。 ?FDMA的特點(diǎn)： （ 1）信道的 帶寬較窄 （ 25－ 30KHz），相鄰頻道要留有 防護(hù)頻帶 ； （ 2）與 TDMA系統(tǒng)比， FDMA系統(tǒng)的 復(fù)雜程度 低。 2022/5/24 10 時(shí)分多址（ TDMA） ?TDMA是把 時(shí)間 分成周期性的 幀 ，每 一幀 再分割成 若干時(shí)隙 ，一個(gè) 時(shí)隙 就是一個(gè)通信 信道 。同 一個(gè)頻道 就可供 幾個(gè)用戶同時(shí) 進(jìn)行通信。 2022/5/24 11 供幾個(gè)用戶 ?如下圖所示的頻分多址和時(shí)分多址方式： a. FDMA b. TDMA 2022/5/24 12 ?時(shí)分多址（ TDMA）的特點(diǎn) （ 1） TDMA系統(tǒng)中 幾個(gè)用戶 共享 同一個(gè)載頻 ，但每個(gè)用戶使用彼此 互不重疊 的 時(shí)隙 。 （ 3）共享設(shè)備的 成本低 ，每 一載頻 為 許多用戶提供業(yè)務(wù)，用戶平均成本大大低于 FDMA系統(tǒng)。 2022/5/24 13 碼分多址（ CDMA） 移動(dòng)通信中， 多個(gè)用戶 使用的 頻率 和 時(shí)間 都是相同的 ，而給每個(gè) 移動(dòng)臺(tái) 分配一個(gè) 獨(dú)立 的 碼序列 ，這種用 不同 的 正交編碼序列 來 區(qū)分 不同移動(dòng) 用戶的 通信方式 ，稱為 碼分多址 。 CDMA 無線信道容量 比 FDMA大近 10倍 。CDMA的 擴(kuò)頻系統(tǒng) 可以把多徑干擾信號 解擴(kuò) 去除。系統(tǒng) 忙時(shí) 只需少許增加 系統(tǒng)噪聲 就可 增加通話用戶 ，即所謂軟容量。 2022/5/24 14 （ 4）軟切換 。 軟切換是先接后斷切換 ，軟切換 可靠性高 。 CDMA的 地址碼不可能 完全正交 ，在 解擴(kuò) 過程中必然帶來 用戶間的干擾； CDMA的 信道 也采用 地址碼 分割，并切公用 載波 ，增加 信道 的同時(shí)干擾也 增加 。 ?由于 信道地址碼 的相互作用，任何 一個(gè)信道 將受到其他 不同地址碼信道 的 干擾 ，稱為 多址干擾 。 碼分多址技術(shù)是基于以下兩種 擴(kuò)頻通信 方式： （ 1）跳頻技術(shù) 跳頻技術(shù)是 擴(kuò)頻通信 中的一種， GSM系統(tǒng)中使用跳頻技術(shù)，其主要功能是可有效地減小 傳播信道 對某個(gè) 頻率 的 選擇性 衰落；可避免 多徑信號 的干擾。 如圖所示。 常用的擴(kuò)頻通信技術(shù)如下： ?直接擴(kuò)頻（ DS）－ 將要傳輸?shù)?信息數(shù)據(jù) 用 高速偽隨機(jī)碼序列調(diào)制 ，由于 偽隨機(jī)序列 的速率（帶寬）遠(yuǎn)大于 信息數(shù)據(jù) 速率，使要傳遞 信息數(shù)據(jù) 信號的 頻譜 被展寬。 2022/5/24 19 三、雙工方式 頻分雙工（ FDD）： 收發(fā)信 各占用一個(gè)頻率 。 時(shí)分雙工（ TDD）： 收發(fā)信 使用 同一個(gè)頻率 ,但使用 不同時(shí)隙 。 缺點(diǎn)是小區(qū)半徑小 ,抗快衰落和多普勒效應(yīng)的能力低于 FDD,終端移動(dòng)速度不能超過 120km/h。 ?實(shí)際應(yīng)用中常采用 4/12 和 3/9 頻率復(fù)用 分組方式