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1、n本章主要内容81 概述82 移动通信主要技术 83 移动通信网84 GSM移动通信系统简介85 CDMA移动通信系统简介86 第三代移动通信系统(3G)87 个人通信88 移动通信的发展趋势-第四代移动通信系统(4G)第第8 8章章 移动通信网移动通信网 18 81 1 概述概述移动通信是一种无线通信方式。在移动通信中,信息的发出者/接收者可能处于移动状态,这种在移动状态下进行的通信称为移动通信。由于通信主体可能处于较大范围的移动状态,必须采用无线通信技术来满足移动的需要,而且这种无线通信技术还必须适应千变万化的复杂传输环境,克服各种自身的和外界产生的干扰,才能保证通信的正常进行,因此可以说
2、移动通信系统是一个非常复杂的通信系统。2811 移动通信系统的分类移动通信的分类方式较多,按系统用途划分可以分为如下几种:1 集群移动通信:2 蜂窝移动通信:3 卫星移动通信:4、无绳电话:3812 移动通信系统的特点1 移动性:2 波传播条件复杂,信号接收不稳定3 噪声和干扰严重:4 通信系统和网络结构复杂:5 要求频带利用率高、设备性能好。4813 移动通信系统的基本组成:5814 移动通信传输特性1、多普勒效应问题:o在移动通信中,当移动台移向基站时,其工作接收到的基站频率变高,远离基站时,其工作接收到的基站频率变低,这种随着移动台的移动而产生的频率偏移称为移动通信中的“多普勒效应”。通
3、常移动台的移动速度的大小决定着频率偏移的大小,速度越快,频偏越大。672、信号衰落较大:由于城市中的高楼林立、高低不平、疏密不同、形状各异,使移动通信中无线电波的传播路径进一步复杂化,导致其传输特性变化十分剧烈,移动台接收到的电波一般是直射波和随时变化的绕射波、反射波、散射波的矢量叠加,而各种波的空间传输路径的不同,使它们具有不同的时间差和相位差,这样就造成所接收信号的电场强度起伏不定,这种现象称为衰落。8815 移动通信中的调制方式o目前已在数字蜂窝移动通信系统中得到广泛应用的有:正交相移键控QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、正交调幅QAM(Quadra
4、ture Amplitude Modulation)和最小移频键控MSK(Minimum Shift Keying)、高斯滤波最小移频键控(GMSK)等方式。o在全球通GSM系统中,采用的是最小高斯滤波频移键控(GMSK)调制技术 98 82 2 移动通信主要技术移动通信主要技术821 多址接入技术1、频分多址FDMA技术:FDMA是用信号的载波频率不同来区分信道的 101112oFDMA技术的特点是技术成熟、稳定、容易实现且成本较低,对信号功率控制要求不严格;它的主要缺点是频谱利用率较低,每个用户都要占用一定的频带,基站需要多部不同载波频率发射机同时工作,设备多且容易产生信道间的互调干扰。F
5、DMA系统通常应用在模拟移动系统中,如模拟移动网TACS系统,就是使用频分多址接入技术。132、时分多址TDMA技术:TDMA技术采用基于时间分割信道的方式。即把时间分割成周期性重复的时间段(帧),对一个帧再分割成更小的时间段(时隙),以周期性重复的时隙作为传送信道,然后根据一定的分配原则,使每个移动用户只能使用指定的时隙作为传输信道收/发信号。1415163、码分多址CDMA技术:在CDMA技术中,不同用户传输信息所用的信号不是用频率不同或时隙不同来区分的,而是用各自不同的编码序列来区分,即靠信号的不同地址码来区分,各个地址码相互具有准正交性,以相互区别地址,而在频率、时间和空间上都可以重叠
6、 171819822 蜂窝技术从理论分析中发现,用正六角形的图形结构来构造小区要比其它形状结构(如圆形、正方形等)效果更好,衔接更紧密,产生的相互干扰更小。因此现在划分小区都采用这种正六角形的图形结构,该结构看上去像是蜂窝,所以称为“蜂窝式移动通信”。2021o常见的蜂窝移动通信系统结构可以分为三类,它们是宏蜂窝结构、微蜂窝结构以及智能蜂窝结构:1、宏蜂窝结构:2、微蜂窝技术结构:3、智能蜂窝技术结构:228 83 3 移动通信网移动通信网831 移动通信网的组成移动通信网由移动台MS(Mobile Station)、基站收发信机BTS(Base Transceiver Station)、基站
7、控制器BSC(Base Station Controller)、移动交换中心MSC(Mobile services Switching Center)、访问位置寄存器VLR(Visitor Location Register)、归属位置寄存器HLR(Home Location Register)、鉴权中心AUC(Authentication Center)、设备识别登记器EIR(Equipment Identification Register)、短消息中心SC(Short message Center)、操作维护中心OMC(Operation and Maintenance Center)组
8、成。231移动交换中心MSC:移动交换中心MSC是移动通信网络的核心,对所属区域中的系统设备进行各种管理、控制,其主要功能包括:(1)信道的管理和分配;(2)呼叫的处理和控制;(3)越区切换和漫游的控制;(4)用户位置信息的登记与管理;24(5)用户号码和移动设备号码的登记和管理;(6)服务类型的控制;(7)对用户实施鉴权;(8)为连接移动通信网中其它的MSC提供链路接口,保证用户在转移或漫游的过程中实现不间断的服务。(9)为连接其它公用通信网络,如公用交换电信网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)提供链路接口,使移动用户与固定用户之间能够实现通信。252、归属位置寄
9、存器HLR:归属位置寄存器HLR是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。在蜂窝通信网中,通常设置若干个HLR,每个用户都必须在某个HLR(相当于该用户的原籍)中登记。登记的内容分为两类:一种是永久性的参数,如用户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等;另一种是暂时性的需要随时更新的参数,即用户当前所处位置的有关参数,即使用户漫游到HLR所服务的区域外,HLR也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的目的是保证当移动用户发出呼叫时,可由该移动用户的原地位置寄存器HLR中获知它当时处于哪一个地区,进而建立起通信链路 263、访问位置寄存器VLR:访问位置寄存器VLR是一种用
10、于存储来访用户位置信息的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务,也可为几个相邻MSC控制区服务。当移动用户漫游到新的MSC控制区时,它必须向该地区的VLR申请登记。VLR要从该用户的HLR 数据库中查询该用户有关的数据,给该用户分配一个新的漫游号码(MSRN),并通知其HLR 修改该用户的位置信息数据,准备为其它用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由一个VLR 服务区移动到另一个VLR服务区时,HLR在修改该用户的位置信息后,还要通知原来的VLR,删除此移动用户的位置信息。274、鉴权中心AUC:鉴权中心AUC的作用是可靠地识别移动用户的身份,只允许有权用户接入网络并获得服务。
11、5、设备标志寄存器EIR:设备标志寄存器EIR是存储移动台设备参数的数据库,用于对移动设备的鉴别和监视,并拒绝非移动台入网。6、操作和维护中心OMC:操作和维护中心OMC的任务是对全网进行监控和操作,例如系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递,以及各种资料的收集、分析与显示等。287 消息中心SC:消息中心SC即可支持点对点的短信息业务,类似数字寻呼业务,实现全国联网,又可支持广播式公共信息发布业务。另外配有语音信箱,可支持语音留言业务,当移动被叫用户暂不能接通时,可接到语音信箱留言,提高网络接通率。8 移动台MS:移动台MS就是便携台(手机
12、或车载台,也可以配有终端设备(TE)或终端适配器(TA),完成话音编码/解码、信道编码/解码、信息加密/解密、信息的调制/解调、信息发射/接收等功能。移动台是物理设备,它还必须包含用户识别模块,该识别模块和硬件设备一起组成移动台。299、基站收发信机BTS:基站收发信机BTS包括无线传输所需要的各种硬件和软件,如发射机、接收机、支持各种小区结构(如全向、扇形、星状和链状)所需要的天线,连接基站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的检测和控制装置等。10、基站控制器BSC:基站控制器BSC是基站收发信机BTS和移动交换中心MSC之间的连接点,也为基站收发信机BTS和操作维修中心OMC之间交换信
13、息提供接口。30移动通信网的长途网络一般为三级结构,在大区中心设立一级移动业务汇接中心,以网状网结构相连;在各大都市设立二级移动业务汇接中心,与相应的一级业务汇接中心以星型网结构相连;在移动业务本地网中设一个或若干个移动端局MSC,也可视业务量由一个MSC覆盖多个移动业务本地网。3132832 移动通信网与固定电话网的互连33833 我国的五种移动电话网我国的五种移动电话网又被称为A、B、C、D、G网,其中A网和B网是模拟网,C、D、G网是数字网 G网是指“全球通”(GSM)数字移动电话网。D网是指DCS1800系统的网 C网是指CDMA(码分多址)制式的移动电话网 348 84 GSM4 G
14、SM移动通信系统简介移动通信系统简介oGSM(Global System for Mobile Communications)数字移动通信系统是由欧洲开发出来的,在蜂窝系统的基础上发展而成的数字移动通信系统。该系统采用开放式网络结构,与ISDN兼容,频率利用率高,成本低,目前已广泛应用于全球移动网中。35841 GSM通信系统组成GSM蜂窝移动通信系统是由网络子系统NSS、基站子系统BSS和移动台(MS)三大部分组成 36842 GSM主要技术1、工作频段的分配:(1)工作频段:37(2)频道间隔:在GSM上行(下行)信道频段范围内,有49个载频,每个载频相隔200KHz,采用TDMA多址接入
15、方式,分为8个时隙,传送全速率(13Kbit/s)话音信息时为8个话音信道;传送半速率(6.5Kbit/s)话音信息时为16个话音信道。38(3)频道配置:频道序号和频点标称中心频率的关系为:上行信道(移动台发,基站收)FL(n)=890.200MHz(n-1)0.200MHz下行信道(基站发,移动台收)FH(n)=FL(n)45MHz其中 n=76124频道 39GSM900系统采用等间隔频道配置方法,频道序号为76-124(1-75为其它移动通信系统使用),共49个频点 402、时分多址技术(TDMA):在GSM系统中,每个无线载频上是采用时分多址(TDMA)方式复用的。每载频上可分成8个
16、时隙,每一时隙为一个信道,因此,一个载频最多可有8个移动用户同时使用。413 空间分集技术:在若干个支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号,然后通过合并技术将各个支路信号合并后输出,那么便可在接收终端上大大降低深衰落的影响。分集的方法有空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集和分量分集等多种。在移动通信中,通常采用空间分集。424 话音编码:在GSM系统中,为了降低每个话音信道的编码的比特率,以在规定的有限带宽信道中传输,而采用一种特殊的“线性预测编码LPC(Linear Predictive Coding)-长期预测LTP(Long Term Prediction)-规则脉冲
17、激励RPE(Regular Pulse Excitation)编码器”,即(LPC-LTP-RPE编码器),其输出比特速率为13kbit/s。435、跳频技术:跳频就是使发射机发射的频率不断跳变。通过跳频,包含字码一部分的所有突发脉冲不会被瑞利衰落以同一方式破坏,从而提高系统的抗干扰能力。可见,跳频相当于频率分集。44843 GSM系统编号和拨号方式1 GSM系统移动台ISDN号码MSISDN:CCNDC+SNMSISDN(Mobile Station International ISDN Number)号码是指主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中用户所需拨的号码。号码的结构为:其中:(
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