移动通信基本原理.ppt

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1、移动通信基本原理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望通信技术的发展日新月异，移动业务渗入了人们生活的方方面面，给人们生活带来了极大便利。CDMA是移动通信领域中发展最快的数字无线技术之一，它提供的各类业务在信号质量、安全性、功耗和可靠性等方面都表现出很强的技术优势。随着全球第三代移动通信系统的开通运营，移动通信新时代正在来临并蓬勃发展，本课程介绍移动通信基本原理。2学习完此课程，您将会：移动通信的组成、特点、分类及工作方式移动通信信道的电波传输CDMA

2、技术标准的发展、CDMA2000的发展趋势等第三代移动通信的新技术、业务及其特征,等3第第1 1章章 无线电波传播基本理论无线电波传播基本理论第第2 2章章 移动通信的发展简史移动通信的发展简史第第3 3章章 CDMA CDMA的特点及基本原理的特点及基本原理第第4 4章章 CDMA CDMA频段的划分频段的划分第第5 5章章 CDMA CDMA网络基本架构网络基本架构第第6 6章章 编号计划编号计划第第7 7章章 常用名称解释常用名称解释4无线信号的传输的简单模型无线信号的传输的简单模型信源（发射机）信道信宿（接收机）空中接口的信道是开放的，很容易引入干扰。5无线电波的传播速率、频率无线电波

3、的传播速率、频率无线电波是电磁波，在真空中的传播速度是每秒30万千米。无线电波的波长 波长无线电波的速率/无线电波的频率。800M电波的波长：约37.5CM 1900M电波的波长：约15.8CM6传播特性直接关系到通信设备的能力、天线高度的确定、通信距离的计算、以及为实现优质可靠的通信所必须采用的技术措施等一系列系统设计问题。移动通信系统的无线信道环境比固定无线通信的信道环境更复杂，必须根据移动通信的特点按照不同的传播环境和地理特征进行分析和仿真。无线传播概述无线传播概述7表面波传播电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响电波的传播。一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。

4、另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。外层空间传播电磁波由地面发出，经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星传播、宇宙探测等均属于这种远距离传播。宇宙空间近似于真空状态，传输特性比较稳定。电波的各种传播方式电波的各种传播方式8天波传播籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方。我们把经过电离层反射到地面的电波叫作天波。散射传播当天线辐射出去的电波，投射到那些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点，这种传播称为散射传播。电波的各种传播方式电波的各种传播方式9移动通信电波的三种基本传播方式移动通信电波的

5、三种基本传播方式在移动通信中，影响传播的三种最基本的机制为反射、绕射和散射。（接收功率或它的反面，路径损耗）是基于反射、散射和绕射的大尺度传播模型预测的最重要的参数。这三种传播机制也描述了小尺度衰弱和多径传播。10移动通信电波的三种基本传播方式反射移动通信电波的三种基本传播方式反射当电磁波遇到比波长大得多的物体时发生反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。反射波和传输波的电场强度取决于费涅尔Fresnel）反射系数G。反射系数为材料的函数，并与极性、入射角和频率有关。11移动通信电波的三种基本传播方式绕射移动通信电波的三种基本传播方式绕射当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生

6、绕射。由阻挡表面产生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。当接收机和发射机之间不存在视距路径，围绕阻挡体也产生波弯曲。在高频波段，绕射与反射一样，依赖于物体的形状，以及绕射点入射波振幅、相位和极化的情况。12移动通信电波的三种基本传播方式散射移动通信电波的三种基本传播方式散射当电磁波穿行的介质中存在小于或等于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体。在实际通信系统中，树叶、街道标志和灯柱都会引发散射。13电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射及其他物体的散射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是直接波和反射波、散

7、射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响。空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率和低空大气层的影响。收，发天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一般地说，视线距离可以达到50km左右。移动通信电波的三种基本传播方式移动通信电波的三种基本传播方式14覆盖区大小与天线的高度和增益成比例。在蜂窝系统中，基站天线高度从20m100m不等，其具体取值由环境确定，例如城市中天线高度约为30m，郊区高度取50m，乡村取80m。天线增益的取值同样依赖于环境 空间波传播环境空间波传播环境15长波传播（波长1000米

8、以上）以表面波或天波的形式传播。对其他接受台干扰很强烈；天电干扰对长波的接收的影响严重，特别是雷雨较多的夏季中波传播（波长100-1000米）以表面波或天波的形式传播波长在2000200米的中短波主要用于广播短波传播（波长10-100米）靠表面波和天波传播。各个波段的传播特点各个波段的传播特点16超短波和微波（波长为10米以下）的频率很高，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波、微波一般不用表面波、天波的传播方式，而只能用空间波、散射波和穿透外层空间的传播方式。超短波和微波的频带很宽。超短波广泛应用于电视，调频广播，雷达等方面。利用微波可同时传送几千路电话或几套电视节

9、目。超短波和微波的传播特点基本上相同，主要是在低空大气层做视距传播。因此，为了增大通信距离，一般把天线架高。各个波段的传播特点各个波段的传播特点17传送的功率指的是发射机所发射的能量。拥有较高的传输功率将有助于压制它的频带内其他的干扰信号，但是拥有较高传输功率的设备也将可能耗电较多，同时对别的信号的干扰也加强。灵敏性指的是在信道中可以被接收机接受的最弱信号的测量。数值愈低的那台接收机的设备就愈好。但是这要求所有的制造商和标准都用相同的参考值（如包丢失率）来定义灵敏度。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，信道有一定的带宽。传播性能的指标传播性能的指标18易衰弱。移动信道中信

10、号的强度与距离的高次幂成反比。而在有线信道中，信号的强度与距离成反比干扰强。自然环境中的干扰，工业干扰、系统内干扰。不稳定。陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。衰落是经常发生的，衰落深度可达30dB。无线信道包括了电波的多径传播，时延扩展，衰落特性以及多普勒效应移动信道的复杂性（特点）移动信道的复杂性（特点）19阴影效应阴影效应由于高频的无线电波以直射波为主，高大建筑和山峰会成为无线电波的阻碍，这就象阳光被高大建筑的阻挡，会产生阴影一样。在高大建筑背后，接收信号的强度

11、大幅度下降，这种效应称为阴影衰弱效应。阴影衰弱是慢衰弱的一种，也就是接收信号的强度主要随空间变化而变化随时间变化不大。阴影衰弱服从对数正态分布。20由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落。多径衰弱，可以从时间和空间两个方面来描述和测试。多径衰弱是产生小尺寸衰弱的重要原因。多径衰落多径衰落121多径衰落多径衰落2多径传播使接收端的信号近似于一种叫做Rayleigh瑞利分布的数学分布，故多径快衰落又称为 Rayleigh瑞

12、利衰落。在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。22接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强平均值也会出现缓慢变化。这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化称为慢衰落。慢衰落接收信号近似服从一种叫做对数正态分布的数学分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生，随着移动台的移动，这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素。慢衰落慢衰落23由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，也就是各信号的时延不同。当发送端发送一个极窄的脉冲信号时，移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成

13、，我们称为时延扩展。时延扩展时延扩展24在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”,这也加大了移动通信的复杂性。最大多普勒频移fm与载波频率fc及接收机最大移动速度vm相关：fm=fc vm/C 其中c为无线电波传播速度。发射机的载波频率为910MHz，多普勒频移多普勒频移125多普勒频移多普勒频移2以步行速度1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为4Hz；以60英里/小时的速度移动，则多普勒频移将增加到120Hz左右。26菲涅耳区菲涅耳区菲涅耳区一个直接环绕在可见视距传播路径周围的椭球区域，其半径会因信号传播路径长度和信

14、号频率的不同而有所变化。当发射机和接收机处于视距时，可以建立直达的传播路径。如果路径中有凸出障碍物进入了菲涅耳区，尽管其高度不足以阻挡信号的传播，但无线电波的衍射仍会使部分信号偏转，致使其到达接收机的时间略晚于直达信号。由于这些绕射的信号与直达信号有相位差，叠加的时候就会削弱直达信号，干扰了直达信号。总而言之，尽管发射机能够看到接收机，但这并不意味着发射机就能够建立到接收机良好的信号传输路径。27（1）理论分析，即用电磁场理论或统计理论分析电波在移动环境个中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。往往要提出一些假设条件使信道数学模型简化，所以数学模型对信道的描述都是近似的。（2）现场电波传

15、播实测，即在不同的传播环境中，做电波传播实测试验。测试参数包括接收信号幅度、延时以及其它反映信道特征的参数。对实测数据进行统计分析，可以得出一些有用的结果。（3）移动信道的计算机模拟，计算机具有很强的计算能力，能灵活快速地模拟各种移动环境。相辅相成，可用于研究进程的不同阶段相辅相成，可用于研究进程的不同阶段移动信道研究的基本方法移动信道研究的基本方法28第第1 1章章 无线电波传播基本理论无线电波传播基本理论第第2 2章章 移动通信的发展简史移动通信的发展简史第第3 3章章 CDMA CDMA的特点及基本原理的特点及基本原理第第4 4章章 CDMA CDMA频段的划分频段的划分第第5 5章章

16、CDMA CDMA网络基本架构网络基本架构第第6 6章章 编号计划编号计划29移动通信技术的发展历程移动通信技术的发展历程3G1G2G2.5Gl话音通信话音通信l主要系统：主要系统：AMPS、TACS、NMT、J-TACS、其它、其它n 1G模拟蜂窝（模拟蜂窝（FDMA）l话音通信、低速数据通信：话音通信、低速数据通信：9.6Kbpsl主要系统：主要系统：GSM、IS-95 CDMA、TDMA IS-136、PDCn 2G数字蜂窝（数字蜂窝（TDMA、CDMA）l话音通信、数据通信：话音通信、数据通信：115Kbps/144Kbpsl主要系统：主要系统：GPRS、cdma2000 1Xn 2.

17、5G数据通信（数据通信（TDMA、CDMA）l话音通信、数据通信、移动多媒体话音通信、数据通信、移动多媒体：2Mbpsl主要系统：主要系统：W-CDMA、cdma2000 EV、TD-SCDMAn 3G多媒体数据通信（多媒体数据通信（CDMA-DS/MC/TDD、TDMA）30移动通信技术的发展历程第一代移动通信系统采用频分多址（FDMA），模拟系统代表系统：美国的AMPS、欧洲的TACS主要缺点频谱利用率低采用FDMA所致业务种类有限采用模拟方式所致无数据业务采用模拟方式所致保密性差采用模拟方式所致设备成本高、体积、重量大采用模拟方式所致31移动通信技术的发展历程第二代移动通信系统（2G）采

18、用时分多址（TDMA）或窄带码分多址（CDMA），数字系统代表系统：美国的IS95A（CDMA）、欧洲的GSM（TDMA）、日本的JDC对第一代移动通信系统缺点的改善频谱利用率提高提高了2倍（GSM）或10倍（CDMA）业务种类增加提供了较丰富的电信业务窄带数据业务提供了低速数据业务（最大64Kbit/s）保密性较好具有良好的保密性能减小了设备成本设备（尤其是终端设备）成本大大降低 体积、重量也大大减少32移动通信技术的发展历程第三代移动通信系统（3G）：IMT2000采用宽带码分多址（CDMA），实现移动宽带多媒体通信IMT2000：2000年，在2000M频段实现2000K的数据通信3G对

19、数据通信速率的要求室内环境至少2Mbps室内外步行环境至少384kbps室外车辆运动中至少144kbps卫星移动环境至少9.6kbpsIMT2000推荐的3种制式：WCDMA（欧洲）、CDMA2000（美国）、TDSCDMA（中国）TDSCDMA：中国的第一个国际通信标准33制式制式WCDMAWCDMACDMA2000CDMA2000TD-SCDMATD-SCDMA双工方式双工方式FDD/TDDFDD/TDDFDDFDDTDDTDD带宽（带宽（MM）5/10/205/10/201.25/5/10/201.25/5/10/201.21.2扩频方式扩频方式前向：前向：WALSHWALSH（区（区分

20、信道）分信道）+GOLD+GOLD序序列列2 21818（区分小区）（区分小区）反向：反向：WASLHWASLH（区（区分信道）分信道）+GOLD+GOLD序序列列2 24141（区分用户）（区分用户）前向：前向：WALSHWALSH（区（区分信道）分信道）+M+M序列序列2 21515（区分小区）（区分小区）反向：反向：WASLHWASLH（码（码片转换）片转换）+M+M序列序列2 24141-1-1（区分用户）（区分用户）前向：前向：WALSHWALSH（区（区分信道）分信道）+PN+PN序列序列（区分小区）（区分小区）反向：反向：WASLHWASLH（区（区分信道）分信道）+PN+PN序

21、列序列（区分用户）（区分用户）基站间同步基站间同步异步异步/同步同步同步同步同步同步3G三种制式比较（三种制式比较（1）343G三种制式比较（三种制式比较（2）WCDMAWCDMACDMA2000CDMA2000TD-SCDMATD-SCDMA接收机结构接收机结构RAKERAKERAKERAKERAKERAKE闭环功率控制闭环功率控制支持支持支持支持支持支持越区切换越区切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换解调方式解调方式相干解调相干解调相干解调相干解调相干解调相干解调码片速率码片速率（McpsMcps）3.843.84N*1.2288N*1.22881.281.28

22、发射分集方式发射分集方式TSTDTSTDSTTDSTTDFBTDFBTDOTDOTDSTSSTS无无同步方式同步方式异步异步同步同步异步异步核心网核心网GSM MAPGSM MAPANSI-41ANSI-41GSM MAPGSM MAP制式制式35US-TDMAGSMPDCGPRSWCDMA/TD-SCDMAHSPDAEDGEWCDMA/TD-SCDMAIS-95A CDMAIS-95B CDMACdma2000 1Xcdma2000 3X Data Only1XEV-DOData&Voice1XEV-DV 3G3G移动通信技术标准的不同发展趋势移动通信技术标准的不同发展趋势36CDMA的发展

23、历程的发展历程37CDMA2000空中接口演进空中接口演进19951999200020019.6kbps64kbps153.6/307.2kbpsIS95AIS95Bcdma20001xcdma20001xEV-DOcdma20001xEV-DV2.4Mbps4-6Mbps38 CDMA20001X2001200220032005200620072008 CDMA20001xEV-DO CDMA CDMA/TDM OFDM1xEV-DORev.A1xEV-DORev.BUMB CDMA2000 路路标标下行下行:153.6k上行上行:153.6k下行下行:2.4M上行上行:153.6k下行下行

24、:3.1M上行上行:1.8M1.25M-20M下行下行:46.5M上行上行:27M R5HSDPAR6HSUPA WCDMA 路路标标R99/R4 WCDMAR7HSPA+下行下行:384k上行上行:384k下行下行:14.4M上行上行:384k下行下行:14.4M上行上行:5.76M下行下行:40M上行上行:10MCDMA网络发展趋势网络发展趋势20092010+R8HSPA+1.25M-20M下行下行:280M上行上行:50100MLTE39CDMA2000标准进展情况标准进展情况2000年6月，公布IS-2000 Release A标准1xEV-DO(Data Only)与IS-95 A

25、、B、cdma2000 1X RTT同一频段前向峰值数据速率2.4 Mbps；反向峰值数据速率1Mbps1xEV-DV目前有多家公司提出技术方案2001年5月将形成最后的标准与IS95-A/B 以及cdma2000 1X RTT系统后向兼容前向和反向均高于IMT2000要求的数据速率u前向4.8 Mbps，反向 614 Kbps 401XEV-DO、1XEV-DV技术对比技术对比1XEV-DO：利用单独的载频实现高速数据传输；优点：多个接入终端（AT）实际上时分复用所有载频资源进行数据传递，控制简单，成本较低缺点：由于话音和数据呼叫的呼叫模型不同，可能会导致频率资源浪费1XEV-DV：同一窄频

26、内既可以传送话音，又可以传送高速数据；优点：使频率资源得到了有效地利用缺点：控制复杂，成本较高4115415413113162624646393919197 76 65 5摘自:3G today运营商部署的业务统计娱乐与媒体多媒体消息Web连接个人定制定位业务移动广告社区一键通其他移动电视音乐游戏EmailEmail即时信息即时信息视频信息视频信息博客博客Internet Internet 接入接入移动移动 webweb浏览浏览彩铃彩铃移动移动 portalportal导航导航用户位置用户位置位置搜索位置搜索移动交易拍卖广告调研比赛社交一键通语音一键通视频生产远程理疗公共安全第三代移动通信的数

27、据业务第三代移动通信的数据业务 42第第1 1章章 无线电波传播基本理论无线电波传播基本理论第第2 2章章 移动通信的发展简史移动通信的发展简史第第3 3章章 CDMA CDMA的特点及基本原理的特点及基本原理第第4 4章章 CDMA CDMA频段的划分频段的划分第第5 5章章 CDMA CDMA网络基本架构网络基本架构第第6 6章章 编号计划编号计划43无线网络规划简单，频率复用系数高，工程设计简单，扩容方便CDMA移动通信的特点移动通信的特点AMPS,D-AMPS,N-AMPSCDMA303010 kHz200 kHz1250 kHz131 Users8 Users20 Users1111

28、111111111112344325617Typical Frequency Reuse N=7Typical Frequency Reuse N=4Typical Frequency Reuse N=1Vulnerability:C/I 17 dBVulnerability:C/I 12-14 dBVulnerability:Eb/No 6-7 dBGSM44CDMA移动通信的特点移动通信的特点(覆盖范围大，是标准GSM的2倍左右，相同覆盖范围所用的基站少，节省投资;覆盖1000 km2：GSM需要200个基站，CDMA只需50 个基站。45CDMA移动通信的特点移动通信的特点u频谱利用率高

29、，相同频谱情况下容量是模拟系统的810倍;是GSM的5.5倍；FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA采用调频的多址技术采用调频的多址技术.业务信道在不同业务信道在不同频段分配给不同的用户。频段分配给不同的用户。TACSTACS、AMPSAMPS采用时分的多址技术。业务信道在不采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户同的时间分配给不同的用户GSMGSM、DAMPSDAMPSCDMACDMA是采用扩频的码分多址技术。所是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上、根有用户在同一

30、时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道据不同的编码获得业务信道46CDMA移动通信的特点移动通信的特点隐蔽性好，保密性好。有效信号淹没在噪声中。伪随机序列信源信号TX解调信号RX伪随机序列扩频信号47lCDMA：小区/扇区切换采用软/更软切换切换是先接续再中断服务质量高,有效减低掉话l其他无线系统：小区/扇区切换采用硬切换切换是先中断再接续容易产生掉话更软切换：同一基站、相同频率、不同扇区的CDMA信道间。CDMA移动通信的特点：掉话率低移动通信的特点：掉话率低(采用独特的软切换技术，降低了掉话率；48(话音质量高，采用8K、8KEVRC、13K语音编码技术，良好的背景噪声抑制功能；CD

31、MA移动通信的特点：话音质量高移动通信的特点：话音质量高话音质量64kPCM13kGSM8kCDMA13kCDMA8kEVRCCDMA49(采用完善的功率控制、话音激活技术，降低了手机发射功率，增加了系统容量，延长了电池使用时间，对人体健康的影响最小CDMA移动通信的特点：辐射小移动通信的特点：辐射小发射功率小发射功率小：功率控制，语音激活.50技术技术特点特点第三代移动通信特点12/6/202251BSS Package多址技术 纠错编码技术功率控制技术 软切换技术调制技术多用户检测*RAKE 接收机*智能天线*软件无线电*。l高速率传输以支持多媒高速率传输以支持多媒体业务传输体业务传输l速

32、率能够按需分配速率能够按需分配l上下行链路能适应不对上下行链路能适应不对称要求称要求l提供不同提供不同QoSQoS要求的多种要求的多种业务业务l高频谱利用率高频谱利用率l高容量高容量l高抗干扰能力高抗干扰能力第三代移动通信关键技术第三代移动通信关键技术52FDD:上下行频率配对 TDD：上下行频率相同双工技术双工技术53SDMA：空分多址FDMA:频分多址TDMA：时分多址CDMA：码分多址，3G多址技术多址技术54在CDMA系统中,移动台与基站之间采用码分多址方式进行连接,这种多址方式完全区别于传统的信号调制方式,信号在频率,时间和空间上互相重叠；采用码分多址接入技术和扩频技术，加上丰富的码

33、字资源，使得3G系统具有极高的频率利用率，而且同一频率还可以在相邻小区中复用，这使频率规划简单，容量大。在相同的频段内提供的系统容量比模拟TDMA系统大1020倍，比TDMA数字系统大46倍。CDMA用码字区分信道，码字长度不同，信道提供的速率就不同，所需要的功率也不同，这为3G系统有效支持多种业务、提供不同等级的服务质量奠定了基础。码分多址技术码分多址技术55CDMA 概念类比:国际性集会-同一房间（频率）的多个交谈-每一对话的音量要控制到最小(功率控制）-使用不同的语言（码分）q小区呼吸小区呼吸q软容量软容量56信源编码有效性采用速率可变信源编码进一步提高编码效率8K EVRC（Enhan

34、ced Variable Rate Vocoder),8K QCELP,13KQCELP（Qualcomm Code-Excited Linear Predictive）AMR(动态多码率编码)：AMR编码允许系统根据无线接口的资源动态调整话音编码速率 信源编码技术信源编码技术57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、信令、低速数据通信需要Turbo 码：BER10-6满足数据通信需要信道编码可靠性信道编码可靠性58每个用户对于其他用户都每个用户对于其他用户都相当于干扰，远近效应严相当于干扰，远近效应严重影响系统容量重影响系统容量采用功控技术减少

35、了用采用功控技术减少了用户间的相互干扰，提高户间的相互干扰，提高了系统整体容量了系统整体容量Powerfq目的：为了克服宽带系统的远近效应，需要的功率控制q基本原则:在可接受的信号质量下，功率控制到最小功率控制技术59快速功率控制小区发射功率小区发射功率功率控制功率控制手机发射信号手机发射信号功率控制功率控制节约基站的功率资源节约基站的功率资源减小多址干扰，保证网络容量减小多址干扰，保证网络容量克服远近效应和多径衰落克服远近效应和多径衰落延长电池使用时间延长电池使用时间60硬切换（同频率、不同频率、不同系统）软切换（同频率，不同基站）更软切换（同基站不同扇区）切换技术切换技术61 先断后通（先

36、断后通（Break-before-make）硬切换62 先通后断（先通后断（Make-before-break）主要算法在基站控制器中主要算法在基站控制器中CDMA Soft Handoff软切换63第第1 1章章 无线电波传播基本理论无线电波传播基本理论第第2 2章章 移动通信的发展简史移动通信的发展简史第第3 3章章 CDMA CDMA的特点及基本原理的特点及基本原理第第4 4章章 CDMA CDMA频段的划分频段的划分第第5 5章章 CDMA CDMA网络基本架构网络基本架构第第6 6章章 编号计划编号计划64800MHz频谱分配情况基本信道37781191602012422833844

37、25466507548589630736777辅助信道A段段B段段AB段段 共10M 7个载频共5M 3个载频691846.5MHz845MHz849MHz835MHz825MHz电信C网长城网未分配载载频频基站收（上行、反向）基站收（上行、反向）:825.00+0.03N基站发（下行、前向）基站发（下行、前向）:870.00+0.03NN=840MHz65CDMA频点与信道CDMA反向信道反向信道1.25MHzCDMA前向信道前向信道1.25MHz码分信道频率上、下行频点相差45MHz800MHz频谱分配情况频谱分配情况CDMA占用的载频：上行、下行各10M 上行（825MHz-835MHz

38、）下行（870MHz-880MHz）上、下行频点相差45MHz载频计算：上行：载频=0.030MHz*载频号+825.000MHz 下行：载频=0.030MHz*载频号+870.000MHz 67中国电信中国电信C网频段网频段目前，中国电信CDMA网络共有7个频段可使用：依次为：283，242，201，160，119，78，37。283频段的中心频点是：上行：825+0.03*283=833.49MHz 下行：870+0.03*283=878.49MHz68第第1 1章章 无线电波传播基本理论无线电波传播基本理论第第2 2章章 移动通信的发展简史移动通信的发展简史第第3 3章章 CDMA CD

39、MA的特点及基本原理的特点及基本原理第第4 4章章 CDMA CDMA频段的划分频段的划分第第5 5章章 CDMA CDMA网络基本架构网络基本架构第第6 6章章 编号计划编号计划69无线通信系统组成无线通信系统组成 发基带单元发中频单元发射频单元发天线单元收基带单元收中频单元收射频单元收天线单元无线传播信道70 发端接口处理发端信道处理发端调制映射发端基带滤波收端接口处理收端信道处理收端解调映射收端基带滤波比特流及时钟输入比特流及时钟输出复接、分接扰码、去扰纠错、交织均衡、去干扰扩频映射二进/多进映射基带成形匹配滤波基带复矢量信号输出基带复矢量信号输入无线通信系统组成：基带单元框图无线通信系

40、统组成：基带单元框图71无线通信系统组成：中频单元框图无线通信系统组成：中频单元框图 复数调制器中频放大滤波复数解调器中频信道处理AGC中频放大收端中频滤波发送中频信号输出接收中频信号输入基带复矢量信号输入基带复矢量信号输出发端中频本振载波时钟同步72无线通信系统组成：射频单元框图无线通信系统组成：射频单元框图 上变频器射频功率放大下变频器射频信道处理射频前置放大收端射频滤波发送射频信号输出接收射频信号输入接收中频信号输出发端射频本振收端射频本振发送中频信号输入发端射频滤波频率控制73CDMA系统组网示意图系统组网示意图MSCHLR/AUC2GBTS3GBTS或2GBTS版本升级3GBTSAb

41、isAbisAbisPSTN/PLMN3GBSC或2GBSC版本升级3GBSCInternetPDSNHAAAAserver路由器路由器Ethernet2GBTS2GBSCAbis3G 终端2G终端74UmEAbisAQ CBN HMS BTS BSC PSTNISDNPSPDN MSC SCP MSC/SSP VLR HLR AUC MCDMC SME M MSME M SCPCDMA移动通信系统网络结构图（电路域）移动通信系统网络结构图（电路域）MSS75CDMA网包括：移动终端、BSS子系统、MSS子系统、OMM子系统等部分基站子系统BSS可分为两部分。通过无线接口与移动台相连的基站收发

42、信台（BTS）以及与移动交换中心相连的基站控制器（BSC），BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。基站子系统BSS76移动交换子系统MSS完成CDMA的主要交换功能，同时管理用户数据和移动性所需的数据库。MSS子系统的主要作用是管理CDMA移动用户之间的通信和CDMA移动用户与其它通信网用户之间的通信。移动交换子系统MSS包括以下主要功能单元：u移动交换中心（MSC）u拜访位置寄存器（VLR）u归属位置寄存器（HLR）u鉴权中心（AUC）u短消息中心（MC）MSS子系统子系统77MSC是CDMA网络的核心。1）对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路接续的功能。2）是CDMA网和其他

43、网络之间的接口。3）每个MSC还完成GMSC的功能。4）每个MSC还完成SSP的功能。MSC从三种数据库，拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）和鉴权中心（AUC）中取得处理用户呼叫请求所需的全部数据。反之，MSC根据其最新数据更新数据库。移动交换中心（移动交换中心（MSC）78VLR是一个动态用户数据库。VLR从移动用户的归属位置寄存器（HLR）处获取并存贮必要的数据，包括：用户号码、移动台的位置区信息、移动用户识别码、批准数据、鉴权数据和用户服务清单等参数。一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个VLR登记，原VLR将取消该移动用户的数据记录。通常VLR与MSC合设。

44、拜访位置寄存器（拜访位置寄存器（VLRVLR）79HLR是一个静态数据库，存储管理部门用于移动用户管理的数据。每个移动用户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关移动用户的参数，包括移动用户识别号码、电子序列号、用户号码、服务项目清单、批准有效时间等；一是有关移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLRHLR）80AUC属于HLR的一个功能单元部分，专门用于CDMA系统的安全性管理，用来鉴别用户身份的合法性以及对无线接口上的话音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信的

45、安全。鉴权中心一般与HLR合设。包括参数：A_key,SSD、MIN/IMSI、AAV等鉴权中心（鉴权中心（AUCAUC）81短消息中心的主要功能是接收、存储和转发用户的短消息。通过短消息中心能够更可靠地将信息传送到目的地。如果传送失败，短消息中心保存失败消息直至发送成功为止。短消息中心（短消息中心（MC）82为运营商提供对网络的操作和维护服务、管理签约用户信息，对网络进行规划。主要实现以下功能：主要实现以下功能：1、维护测、维护测试试2、障碍检测及处理、障碍检测及处理3、系统状态监视、系统状态监视4、系统实时控制、系统实时控制5、局数据修改、局数据修改6、性能管理、性能管理7、用户跟踪、告警

46、、用户跟踪、告警8、话务统计等、话务统计等 操作维护中心（OMC）831、A接口：接口：基站子系统与交换子系统之间的接口即A接口，其物理链路通过采用标准的2.048Mbit/s的PCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。一般采用IS-634标准、IOS2.0、IOS4.0等。网络接口网络接口系统各个接口和协议系统各个接口和协议1843.Um接口接口：Um接口被定义为MS与BTS之间的通信接口，即空中接口。它实现了各种制造商的移动台与不同运营者的网络间的兼容性，从而实现了移动台的漫游。此接口遵守IS-95或CDMA20001X标准。2.Abis接

47、口接口：基站子系统中BSC与BTS之间的接口。支持对BTS无线设备的控制。物理层采用直接互联的方法，无统一标准。系统各个接口和协议系统各个接口和协议2 285移动交换子系统MSS内部接口如下图所示：MSCVLRBMSCVLRB EHLR/AUCBSCBTSABSS子系统CDHMCQN网络内部接口网络内部接口网络内部接口网络内部接口86A A接口，信令协议的参考模型接口，信令协议的参考模型DTAPBSSMAP分配功能BSSAPSCCPMTPDTAPBSSMAP分配功能BSSAPSCCPMTPA接口 BSSAP：BSS应用部分 SCCP：信令连接控制部分 DTAP：直接转移应用部分 MTP：消息传

48、递部分 BSSMAP：BSS移动应用部分图 A接口信令协议参考模型87MSSMSS内部及内部及CDMACDMA系统与系统与PSTNPSTN之间的协议之间的协议TUP：电话用户部分 BSSAP：BSS应用部分ISUP：ISDN用户部分 SCCP：信令连接控制部分MAP：移动应用部分 MTP：消息传递部分TCAP：事务处理应用部分应用于CDMA系统的7号信令协议层88第第1 1章章 无线电波传播基本理论无线电波传播基本理论第第2 2章章 移动通信的发展简史移动通信的发展简史第第3 3章章 CDMA CDMA的特点及基本原理的特点及基本原理第第4 4章章 CDMA CDMA频段的划分频段的划分第第5

49、 5章章 CDMA CDMA网络基本架构网络基本架构第第6 6章章 编号计划编号计划89MDNIMSI/MINTLDNHLRSIDNIDESNMSC/VLRREG-ZONE号码类型901、移动用户号码簿号码移动用户号码簿号码(MDN)CC SN MAC国际移动用户DN号码国内有效用户DN号码 号码组成号码组成86N1N2N3H0H1H2H3XXXX此号码为主叫用户呼叫一个数字移动用户时所需拨的号码。91中国国家号为86国内有效移动用户号码簿号码由三部分组成：移动业务接入号(N1N2N3)，HLR识别号(H0H1H2H3)移动用户号(XXXX)。移动业务接入号(N1N2N3)为133。HLR识别

50、号(H0H1H2H3)见表1。移动用户号(SN):XXXX,由各HLR自行分配。1 1、移动用户号码簿号码、移动用户号码簿号码(MDN)(MDN)92H0一般为2，H3由各省自行分配，H1H2H3的分配应首先与PSTN本地网的一致，一个HLR可包含一个或若干个H2H3数值。表中空格处的H1H2（H1不等于0）为备用。备用部分根据发展另行分配。1 1、移动用户号码簿号码、移动用户号码簿号码(MDN)(MDN)93在数字公用陆地蜂窝移动通信网中,唯一地识别一个移动用户的15位号码。MCCMNCMSIN国际移动用户识别国内移动用户识别移动国家号码MCC:460；移动网号MNC:03；移动用户识别码M