通信基础知识(CDMA)

1、 目的：目的： 普及通信基础知识，支撑好经营工作。普及通信基础知识，支撑好经营工作。 过程：过程： 120120分钟。分钟。 要点：要点： 通信常识、移动通信知识、通信常识、移动通信知识、CDMACDMA技术优势。技术优势。 收获：收获： 通过学习了解通信基础知识，为经营工作奠通过学习了解通信基础知识，为经营工作奠 定必要的专业基础。定必要的专业基础。 通信基础知识培训讲议 通信基础知识培训内容框架： 一、通信和电信的基本概念一、通信和电信的基本概念 二、电信网基本构成二、电信网基本构成 三三、 什么是通信、电信？ 一般地说，通信是指由一地向另一地进行通信是指由一地向另一地进行 消息的有效传递

2、消息的有效传递。 如打电话，它是利用电话（系统）来传递消息；捎 口信，是利用人来传递消息；飞鸽传书，是利用鸽子来传 递消息；古代的 “消息树”、“烽火台”和现代仍使用 的 “信号灯”等则是利用光的方式传递消息的。 广义来讲通信网络就是一张传送网广义来讲通信网络就是一张传送网 通信的目的是传递消息通信的目的是传递消息，消息具有不同的形 式，例如：语言、文字、数据、图像、符号等等。 通信中消息的传送是通过信号来进行的，如：红 绿灯信号、狼烟、电压、电流信号等。信号是消 息的载荷者。 在各种各样的通信方式中，利 用 “电信号” 来承载消息的通信方法称之为电通信，即电信。 这种通信具有迅速、准确、可靠

3、等特点，受时间、 地点、空间、距离的限制小，因而得到了飞速发 展和广泛应用。如今，在自然科学中， “通信” 与“电信”几乎是同义词了。 传输系统传输系统 （传送）（传送） 交换系统交换系统 （路由目标选择）（路由目标选择） 终端终端 （用户界面）（用户界面） 其它其它 电信网的基本电信网的基本 构成构成 对电信网运营商而言，网管监测和计费等网络支撑系统对电信网运营商而言，网管监测和计费等网络支撑系统 同样是重要不可或缺。同样是重要不可或缺。 通信系统和公路系统有很大的相似性，传输 相当于公路，信息相当于行人和车辆，交换 则相当于交通警，而信令则是交通规则、路 标。 通信（电信）系统与公路系统通

4、信（电信）系统与公路系统 随着通信网的发展，传输和交换一体化 成为趋势。传输已具备路由选择功能 （交换功能）。接入网便是传输、交换联 姻的产物。 通信（电信）系统与公路系统通信（电信）系统与公路系统 电信网的分类方式电信网的分类方式 1 1）按业务的分类方式）按业务的分类方式 （电话网、数据网、互联网（电话网、数据网、互联网） 2 2）按网络功能实现的技术方法的分类方式）按网络功能实现的技术方法的分类方式 （有线传输网、无线传输网、电路交换网、（有线传输网、无线传输网、电路交换网、 分组交换网分组交换网） 3 3）按终端功能的分类方式）按终端功能的分类方式 （移动网、固定网）（移动网、固定网）

5、 4 4） 问题：问题： CDMA CDMA移动电话网是无线通信网吗？移动电话网是无线通信网吗？ 互联网是固定通信网吗？互联网是固定通信网吗？ 名称术语并不重要，关键是对于本质的理解。名称术语并不重要，关键是对于本质的理解。 1、移动通信概述 2、GSM系统 3、CDMA系统 什么是移动通信什么是移动通信 定义: 通信的双方至少有一方可以处于运 动的信息交换状态 主要应用: 无绳电话 、无线寻呼 、陆地移动 通信系统 、卫星移动通信系统 联通主要经营: 陆地移动通信系统 移动通信系统 包括移动台MS、交换子系统NSS 、无线 子系统BSS和操作维护子系统。 交换子系统:主要完成交换功能和客户数

6、据与移动性管 理、安全性管理所需的数据库功能。 无线子系统:主要负责完成无线发送接收和无线资源管 理等功能。 操作维护子系统:对整个网络进行管理和监控,也就是 网管系统 无线通信基本流程是： MS通过无线接口UM到BTS基 站再经过A-bis接口到BSC基站 控制器再通过A接口到MSC. NSS:交换子系统 HLR/AUCHLR/AUC MSC/VLR MSC/VLR BSS：基站子系统 BSC(BSC(无线资源的控制与管理) ) RNC(RNC(无线网络控制器) ) BTS(BTS(发送和接收无线信息的站点)-NODEB(-NODEB(无线终端UE) ) HLR/AUCHLR/AUC（位置归

7、属寄存器/ /鉴权中心） HLR是一个存储本地用户资料的数据库，它的主要功能如 下： 1、用户的号码 MSISDN（手机号+86）、IMSI（国际移动用户识别码,查 看归属HLR）等 2、用户的业务类型 国际长权、SMS、呼叫转移、来电显示、漫游、呼叫限制 3、位置信息（MSC/VLR信息） 另外，AUC是鉴权中心，负责对用户合法身份的鉴权（KI)。 VLRVLR（拜访者位置寄存器） VLR是存储用户包括漫游用户的动态数据库，它的 功能主要是临时寄存用户的信息，主要是HLR的用户信 息的“复制”，尤其是漫游用户的信息，另外，更为 详细的位置信息（LAC）也在这里记录。 MSCMSC（移动交换中

8、心） MSC负责用户的话务处理、呼叫控制、计费信 息的生成等功能外，还参与移动性的管理。 1、号码翻译 2、路由表 3、计费信息的采集 BSC 负责无线资源的管理、切换管理等； BTS 负责与移动台之间进行无线发送接收 MS 包括移动设备(ME)和用户识别模块(SIM/UIM) 基本电信业务 电话业务、短信业务和传真业务 补充业务 呼叫等待、呼叫保持、呼叫转移、主叫号码 显示、三方通话等。 增值业务 语音智能业务（预付费、VPN等） 无线数据业务（基于短信、电路、IP等） 无线电波传播复杂 具有极度的随机性 无线电波的衰落 移动台和基站之间的相对位置和相对速度影响 通信效果 多普勒频移现象 将

9、无线覆盖区划分成许多以正六边形为几何形状 的覆盖区域（小区），一个较低功率的发射机覆 盖一个小区。 采用频率复用技术解决容量问题，为了避免同频 干扰，需要相同的频率之间要相隔足够远的距离， 但WCDMA系统全网采用同一个频率。 越区切换:当通话中的移动用户由一个小区进入 相邻小区时，为了保证通话的连续性，需要将目 前正在通话的信道切换到相邻小区的信道，从而 保证不中断业务。 “小灵通”不是技术名称，一种无线市话业务，即利用市 内电话网的交换、传输、号码资源和无线接入技术，在 市内电话（或本地电话）网的范围内打移动的市内电话， 其性质是市内电话的延伸。 “小灵通”的网络是由基站（带有天线）、“小

10、灵通” 手机和公众交换电话网（PSTN）组成。“小灵通”的基 站覆盖范围从几十米（通常为50米）到几百米，比移动 电话基站覆盖范围要小。 “小灵通”的工作原理是发话用户的手机发出的信号 通过无线传输方式送到基站，基站又将信号经市内电话 线路送到市内电话局，再经公众电话网的交换，连接到 受话用户的手机上或桌机上。 第一代:模拟通信系统 如美国的AMPS，欧洲的TACS，日本的 NAMTS，以FDMA技术为主。特点是频谱利用率 低、通话质量差、制式太多，不利于漫游。 第二代:数字通信系统 以数字传输TDMA（GSM） 、CDMA为主体 技术，制定了完善的呼叫处理和网络管理功 能，频谱效率提高，系统

11、容量增大，保密性 好，标准化程度提高，目前主要由欧洲的 GSM，北美的DAMPS和IS-95(CDMA) ，日本的 PDC。 北美 中国 欧洲 为了满足高速数据通信任务提出3G： 截至2004年8月 超过45个国家和地区的110个3G商用网络投入使用 WCDMA网络为35个 CDMA2000 1x商用网络67个 CDMA2000 1x EVDO网络8个 截至2004年6月 全球共发放IMT2000核心频段的3G牌照114个 WCDMA为112个 CDMA2000为2个 3G市场全面启动 亚洲：日本和韩国是世界推出3G业务最早的国家 欧洲：和记电讯是3G发展最好的运营商 美国：Spring PC

12、S,Verizon Wireless和AT&T公司使用3G 3G应用 目前已经可以享受的业务 简单话音和消息类业务 多媒体消息类业务 定位业务 移动接入互联网业务 高级话音业务（移动视频和多媒体电话） 3G热点业务 多媒体短信息业务 移动定位服务 可视电话 移动电子商务 移动Internet接入业务 移动游戏 3G业务 3G业务 四种工作环境下提供数据业务的要求 移动卫星 高速移动：500km/h，64-144kbps 室内外步行：384kbps 室内固定用户：2Mbps 全球无缝覆盖 主要业务要求 提供高质量话音 电路交换和包交换数据的高质量传输(BER1*10-6) 提供增值业务和智能网业

13、务 和第二代移动通信系统兼容 GSM (Global System For Mobile Communication) 即全球移动通信系统，是由欧洲主要电信运 营者和制造厂家组成的标准化委员会设计出来的， 它是在蜂窝系统的基础上发展而成。 比如联通的130,131 移动的139等号段 电信没有GSM网 物理信道 上、下信道频率间隔为45MHZ，工作在 900MHZ附近，每个载波之间的间隔为200KHZ。 随着业务的发展，在900MHZ频段满之后， 又开辟了1800MHZ新频段。 每个载波上面分配8个时隙，即提供8个物 理信道。 逻辑信道 专用信道:传送用户语音或数据的业务信道，还 有一些用于控

14、制的专用信道。 公共信道:用于传送基站向移动台传送的广播消 息等。 引入分组域设备(GGSN和SGSN) ，组建 单独的GPRS网络，现在叫分组网，目前网络 规模发展最快的网络，为用户提供数据业务。 GPRS网与GSM使用同样的基站，但需要 对基站的软件和硬件进行升级，还要增加新 的移动性管理程序。 无线接口引入CDMA技术 核心网向全IP过渡，目前黑龙江联通基本完 成IP化改造 引入软交换技术，使用宽带无线接入技术， 提供高速数据业务 引入IP多媒体子系统实现各种新业务 C D M A ode istributed ulti- ddress 保密保密 性强性强 话音清晰、不掉线话音清晰、不掉

15、线 绿色环保、低辐射绿色环保、低辐射 话音清晰、不掉线话音清晰、不掉线 扩频技术扩频技术 保密性强保密性强 长码序列长码序列 绿色环保、低辐射绿色环保、低辐射 扩频通信的基本原理就是用频带换取信噪比， 其目的是为了提高通信系统的可靠性。 由于扩频系统使用码周期很长的伪随机码， 经它调制后的数字信息类似于随机噪声，具 有良好的保密性和抗干扰性。 Spread 频谱频谱 传统通信系统传统通信系统 发送的发送的 低速信息低速信息 TX 恢复出的恢复出的 低速信息低速信息 RX 窄带信号窄带信号 扩频系统扩频系统 快速快速 扩频序列扩频序列 发送的发送的 低速信息低速信息 TX 恢复出的恢复出的 低速

16、信息低速信息 RX 快速快速 扩频序列扩频序列 宽带信号宽带信号 每个移动台使用一个唯一的用户长码序列，该序列是根据每个移动台使用一个唯一的用户长码序列，该序列是根据4242位长码寄位长码寄 存器的内容、存器的内容、3232位的位的ESN及掩码生成的，因此及掩码生成的，因此在在CDMACDMA系统中有系统中有 2 2的的4242次方种长码序列用于区分用户，根本没有可次方种长码序列用于区分用户，根本没有可 能被破译窃听。能被破译窃听。长码寄存器在移动台初始化期间与长码寄存器在移动台初始化期间与CDMA系统系统 建立同步建立同步 速率速率1.2288Mcps，周期为，周期为4141天天1010小时

17、小时1212分钟分钟19.419.4秒秒 长码寄存器长码寄存器 ( 1.2288 MCPS) 公共长码掩码公共长码掩码 (静态) 用户长码序列用户长码序列 (1.2288 MCPS) 1100011000PERMUTEDESN AND = SUM 模模2 2加加 绿色环保、低辐射绿色环保、低辐射 话音清晰、不掉线话音清晰、不掉线 保密性强保密性强 软切换软切换 软容量软容量 小区呼吸小区呼吸 切换就是当移动台从一个基站的覆盖范围进入另外一个基站的覆盖切换就是当移动台从一个基站的覆盖范围进入另外一个基站的覆盖 范围时移动台保持与移动电话交换局范围时移动台保持与移动电话交换局(MTSO)通信的过程

18、。通信的过程。 在以下情况，切换可保持呼叫：在以下情况，切换可保持呼叫： 用户穿过小区的边界用户穿过小区的边界 用户遭遇噪声或超过特定门限的干扰用户遭遇噪声或超过特定门限的干扰 呼叫期间基站的组成部件出现故障退出服务呼叫期间基站的组成部件出现故障退出服务 切换包括以下几个阶段：切换包括以下几个阶段： 切换起始切换起始 目标选择目标选择 切换完成切换完成 GSM切换切换 先断后接（先断后接（break- before-make） 通话质量变差通话质量变差 掉话的概率增加掉话的概率增加 CDMA切换切换 先接后断（先接后断（Make- before-break） 用户没有感觉用户没有感觉 改善了呼

19、叫质量改善了呼叫质量 基站 A H A N D O F F 基站 B MAKE TDMA B R E A K 基站 A 基站 B 基站 A 基站 B CDMA 软切换软切换：移动台开始与目标基站通信但不中断：移动台开始与目标基站通信但不中断 与当前提供服务的基站的通信与当前提供服务的基站的通信. . 可以同时包括三个基站并使用三个基站的信号可以同时包括三个基站并使用三个基站的信号 移动台合并从每个基站发送来的信号移动台合并从每个基站发送来的信号 基站基站 A 基站基站 B MTX（交换机）（交换机） B S C PSTN 相同小区的不同扇区之相同小区的不同扇区之 间的切换间的切换 跨越两扇区时

20、始终保持跨越两扇区时始终保持 与两个扇区的同时通信与两个扇区的同时通信 直到移动台切换完全完直到移动台切换完全完 成成 可能频繁发生可能频繁发生 MTXMTX知道但并不参与知道但并不参与 所有行为由基站管理所有行为由基站管理 从两个扇区接收到的信从两个扇区接收到的信 号可以被合并以改善信号可以被合并以改善信 号质量号质量 alpha beta gamma 软切换优势软切换优势 减少掉话，提高话音质量，减少掉话，提高话音质量， 增加覆盖增加覆盖 软切换的缺点软切换的缺点 占用多个信道单元和功率资占用多个信道单元和功率资 源，影响系统容量源，影响系统容量，这是影，这是影 响系统容量的一项重要因素。

21、响系统容量的一项重要因素。 软切换的优势及缺点软切换的优势及缺点 空闲状态空闲状态 空闲切换空闲切换 CDMA-to-CDMA切换切换 更软切换更软切换 呼叫期间呼叫期间 软切换软切换 CDMA-to-Analog切换切换 更高的话务负荷造成更高的噪声水平 移动台为达到Eb/No（信躁比）, 则必须以 更大的功率发射 移动台发射功率达到极限 ( 23dBm ) 时， 即达到了小区覆盖边缘 容量容量 覆盖覆盖 CDMACDMA容量为容量为软容量软容量：即用户数量的逐渐：即用户数量的逐渐 增多只会导致话音质量的微小下降，增多只会导致话音质量的微小下降，不会出不会出 现接不进来的情况；现接不进来的情

22、况；另外，某个小区用户数另外，某个小区用户数 的增加会导致本小区覆盖范围的收缩，这就的增加会导致本小区覆盖范围的收缩，这就 是是CDMACDMA系统独有的系统独有的小区呼吸小区呼吸功能。被呼出的功能。被呼出的 用户将由其他的相邻小区提供服务。这样，用户将由其他的相邻小区提供服务。这样， 本小区覆盖范围小了，用户少了，话音质量本小区覆盖范围小了，用户少了，话音质量 影响也很小。影响也很小。 软容量、小区呼吸软容量、小区呼吸 绿色环保、低辐射绿色环保、低辐射 话音清晰、不掉线话音清晰、不掉线 保密性强保密性强 功率控制功率控制 CDMA是一种基于用户数量的是一种基于用户数量的干扰受限干扰受限系统系

23、统 与与TDMA系统不同，系统不同，CDMA系统是软容量限制系统系统是软容量限制系统 每个用户都是共享信道中的噪声源每个用户都是共享信道中的噪声源 用户的噪声是累积的，因为在同一时间内，所有用用户的噪声是累积的，因为在同一时间内，所有用 户使用相同的频率，每一个用户相对于其他用户都户使用相同的频率，每一个用户相对于其他用户都 是干扰。是干扰。 这就对系统能够容纳多少用户，造成了实际的限制这就对系统能够容纳多少用户，造成了实际的限制 所以，移动台精确的功率控制是至关重要的！所以，移动台精确的功率控制是至关重要的！ 功率控制的目标就是，使每个移动台保持在绝对最功率控制的目标就是，使每个移动台保持在绝对最