中国海洋大学移动通信技术复习

1、移动通信及其特点移动通信及其特点 移动通信是指移动用户之间， 或移动用户与固定用户之间进行的通信。与其他通信方式相比， 移动通信具有以下基本特点。 (1) 电波传播条件恶劣。多径衰落，电平起伏深度深度可达 30dB以上。 第一章第一章 绪论绪论移动通信及其特点移动通信及其特点 (2) 具有多普勒效应，多普勒频移导致附加调频噪声。cosdf(3)干扰严重，要求移动通信系统具有强抗干扰和抗噪声能力。 (4) 接收设备应具有很大的动态范围。(5) 需要采用位置登记、 过境切换等移动性管理技术。 移动通信的工作方式移动通信的工作方式送话器T发射机AR接收机受话器TBRf1f1(f2)f1(f2)f1单

2、工单工半双工半双工TARTBRf1f2f2f1天线共用器送话器受话器发射机接收机双工双工TARTBRf1f2f2f1天线共用器送话器受话器发射机接收机多多 址址 方方 式式 频分多址（频分多址（FDMAFDMA） 时分多址（时分多址（TDMATDMA）通信系统的工作示意图 码分多址（码分多址（CDMACDMA）方式示意图 移动通信体制移动通信体制根据服务区覆盖方式的不同服务区覆盖方式的不同可将移动通信网划分为：大区制移动通信网大区制移动通信网 ：是指在一个服务区（如一个城市）内只设置一个或几个基地站，由它负责移动通信的联络和控制。第二章第二章 移动通信网移动通信网 BSRRRRMS1服务区(无

3、线区)f1f2MS2f4f3小区制（蜂窝）移动通信网：小区制（蜂窝）移动通信网：是指将整个服务区划分成若干个无线小区，每个小区分别设置一个基地站，由它负责本区移动通信的联络和控制。MSCPSTN小区制优点：小区制优点： 1、频谱利用率高。 2、降低干扰。 3、配置灵活。小区制缺点：小区制缺点： 1、基站数增加，建设成本高。 2、越区切换，控制成本增加。蜂窝网蜂窝网n 在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需要的基站数最少，也就是最经济。n正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。 同频道干扰同频道干扰 无用信号的

4、载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰：同频道干扰保护比指标同频道干扰保护比指标移动通信环境下的干扰移动通信环境下的干扰 邻频道干扰邻频道干扰 工作在k频道的接收机受到工作于k1频道的信号的干扰，解决措施： （1） 减小发射机带外辐射； （2） 提高接收机的邻频道选择性； （3）在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用。 互调干扰互调干扰 两个或多个干扰信号作用于非线性器件，产生与有用信号频率相 接近的组合频率，从而对接收机造成的干扰。产生条件： （1）几个干扰信号（A、B、C）与受干扰信号的频率（S）之间满足2A-B =S或A+B-C =S 的条件； （

5、2） 干扰信号的幅度足够大； （3） 干扰站和受干扰的接收机都同时工作。 组网中对抗互调干扰的措施组网中对抗互调干扰的措施 （1）蜂窝移动通信网。 采用互调最小的等间隔频道配置方式， 设备优良的互调抑制指标。 （2）专用的小容量移动通信网。 主要采用不等间隔排列的无三阶互调的频道配置方法来避免发生互调干扰。当需要的频道数较多时， 频道利用率很低。阻塞干扰阻塞干扰当外界存在一个离接收机工作频率较远, 但能进入接收机并作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。近端对远端的干扰近端对远端的干扰频率相近的移动台同

6、时通信，近基站移动台信号淹没远方移动台信号。解决办法：一：使两个移动台所用频道拉开必要间隔； 二：采用功率控制，使所有工作的移动台到达基站功率基本一致蜂窝移动通信网络的频率规划蜂窝移动通信网络的频率规划 等频距分配法等频距分配法 信道间的最小频率间隔最大 有效的避免邻道干扰。例如N=7，则信道的配置为：第一组 1、 8、 15、 22、 29、第二组 2、 9、 16、 23、 30、第三组 3、 10、 17、 24、 31、第四组 4、 11、 18、 25、 32、第五组 5、 12、 19、 26、 33、第六组 6、 13、 20、 27、 34、第七组 7、 14、 21、 28、

7、 35、信道分配策略信道分配策略 “固定配置” 将某一组信道固定配置给某一基站。 只能适用于移动台业务分布相对固定的情况，小区之间的信道无法相互调剂，因此频率的利用率不高。 “动态配置法”随业务量的变化重新配置全部信道； 频率利用率可提高2050，但要及时算出新的配置方案，且能避免各类干扰，基站要能自适应，这是十分困难的。 “柔性配置法”准备若干个信道，需要时提供给某一小区使用。 控制比较简单，只要预留部分信道使各基站都能共用，可应付局部业务量变化的情况，是一种比较实用的方法。多信道共用技术多信道共用技术 独立信道方式：对一个无线小区内的用户分别指定一个信道，不同信道内的用户不能互换信道。多用

8、户共用：无线小区内的N个信道，为该小区内所有用户共用，当k（kN)个信道被占用时，其他需要通话的用户可以选择剩下的任意空闲信道通话。u系统可以容纳比信道数更多的用户数，u使信道利用率得到提高，呼叫话务量呼叫话务量单位时间内（1小时）进行的平均电话交换量。话务量是度量通信系统业务量或繁忙程度的指标。0CtAC每小时平均呼叫次数（包括呼叫成功和呼叫失败的次数）； t0每次呼叫平均占用信道的时间（包括接续时间和通话时间）。如果t0以小时为单位，则话务量A的单位是厄兰（Erl）。 呼损率呼损率在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫失败概率，简称为呼损率（B）。忙时话务量忙时话务量用户忙时话务量，

9、就是指一天中最忙的那个小时（即“忙时”之意）的每个用户的平均话务量，用Aa来表示。忙时集中度忙时集中度忙时话务量与全日话务量之比称为忙时集中度（系数），用K表示。通常，K为814%。C每用户每天平均呼叫次数；T 每次呼叫平均占用信道的时间，单位秒。KACKTAa3600系统容量系统容量在多信道公用时，容量有二种表示法：（1）系统所能容纳的用户数（M）（2）每个信道所能容纳的用户数（m） n共用信道数； A系统全日总话务量； Aa每个用户忙时话务量aAAManAAnMm信道利用率信道利用率每个信道平均完成的话务量:nBAnA)1 ( 越区切换分为两类：一类是硬切换，另一类是软切换。 越区切换的准

10、则，也就是何时需要进行越区切换； 根据接收的信号平均强度、信噪比、误比特率等参数来确定。 相对信号强度准则具有门限规定的相对信号强度准则具有滞后余量的相对信号强度准则具有滞后余量和门限规定的 相对信号强度准则越区切换越区切换 基站 1 的 信号强度 基站 2 的 信号强度 A B C D Th1 Th2 Th3 越区切换的控制策略；移动台控制的越区切换网络控制的越区切换移动台辅助的越区切换 越区切换时信道分配。常用的做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。可用信道数的减少，增加呼损率。减少了通话被中断的概率，从而符合人们的使用习惯。专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式将系统中的一个信道专门用

11、来处理呼叫及为移动台指定通话用的信道，而它(或它们)本身则不再作通话用。在这种方式下，移动台只要一开机，都守候在这个控制信道上。优点：专用呼叫信道处理一次呼叫的速度快（几百毫秒），入网时间短。缺点：当系统的信道不多时，控制信道就不能被充分利用。因此专用呼叫信道方式适合于大容量移动通信系统。例如：蜂窝系统。 信道选择方式信道选择方式 循环定位方式循环定位方式不设专用呼叫信道，基站临时指定一个信道做呼叫信道，在这个信道上发出空闲信号。移动台自动对全部信道搜索，一旦收到空闲信号，就停在该信道。当某个用户叫通后，就在此信道通话，基站另外选一个空闲信道作为临时呼叫信道发空闲音，所有未通话移动台自动转到新

12、的临时呼叫信道守候。 优点：1、全部信道都可用作通话，信道利用率高。 2、平时都已停在一个空闲信道上，不论主呼 还是被呼都能立即进行，接续快。 缺点：由于全部未通话的移动台都停在同一个空闲信道上，同 时起呼的概率较大，容易出现“碰撞”。适用于信道数较少的小容量系统。如美国Uniden公司的集群通信系统。直射波传播损耗直射波传播损耗可看成自由空间的电波传播损耗Lbs, )(lg20lg2045.32dBfdLbsd为距离(km), f为工作频率(MHz)。 第3章 移动通信的电波传播 绕射损耗绕射损耗电波的绕射能力与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强，波长越短，则绕射能力越弱。若无视线传播(

13、LOS)，绕射可帮助覆盖。绕射传播功率：与自由空间相比低5 至25dBhRd1Rd2xPTTRhT(a)(b)RR hRTThTd1Pxd221211ddddxx1菲涅尔半径：障碍物顶点P至直射线TR的距离，称作菲涅尔余隙。规定阻挡时余隙为负，视通时余隙为正。接收信号统计分析结果 移动通信环境下场强变化剧烈。 场强变化的平均值随距离增加而衰减。 场强特性曲线的中值呈慢速变化-慢衰落。 场强特性曲线的瞬时值（几个波长范围内）呈快速变化-快衰落衰落特性衰落特性慢衰落慢衰落 接受点周围地形地物对信号产生影响，使得信号电平在几十米范围内有大幅度的变化。信号的变化呈正态分布。 变化的原因主要有两方面：

14、一、地区位置的改变；阴影效应是产生慢衰落的主要原因。阴影效应是产生慢衰落的主要原因。 二、气象条件变化。 在多个符号期间信号所经历的衰落是相同的 。快衰落特点：快衰落特点：1、衰落的速度很快，每秒可达几十次2、幅度很大，可几十个dB3、变化呈瑞利分布相关因素：地形地物、移动台的速度、信号的波长这种衰落是由多径引起的，所以又称为多径衰落。快衰落快衰落快衰落快衰落-影响影响 导致码间串扰。 衰落会使SNR恶化，因为反射会导致矢量成分互相抵消。 使发送的基带数据脉冲失真，可能会导致锁相环同步问题。 如何降低快衰落的影响如何降低快衰落的影响 均衡。 CDMA技术使用Rake接收机减轻ISI的影响。 交

15、织技术和编码技术，降低准确检测信号所要求的Eb/No 某些传输技术具备的信号特性，可以避免衰落最常见的影响。例如，超宽带传输技术和正交频分复用技术 。平坦衰落与频率选择性衰落平坦衰落与频率选择性衰落信号中各频率分量的衰落与频率有关，传输信道对信号中的不同频率分量有不同的随机响应，这种衰落叫频率选择性衰落。反之，称为平坦衰落。csBB sTcsBB sT奥村奥村(Okumura)模型：模型：任意地形的信号中值预测任意地形的信号中值预测 (1) 计算自由空间的传播衰耗。 )()(lg20)(lg2045.32dBMHzfkmdLbs(2) 市区准平滑地形的信号中值。 ),(),(),(fhHdhH

16、dfALLmmbbmbsT(3) 任意地形地物情况下的信号中值。 TTAKLL 宏蜂窝宏蜂窝 (MacroCell)： Okumura-Hata模型 蜂窝小区的覆盖半径一般在12.5千米左右，宏蜂窝小区的基站的天线尽可能做得很高，基站之间的间距也很大。 微蜂窝微蜂窝 (microcell)： COST-231-Walfish-Ikegami模型, 必须有详细的街道及建筑物的数据 覆盖半径大约为 100m 1km ；基站天线置于相对低的地方，如屋 顶下方，高于地面 5m 10m ，无线波束折射、反射、散射于建筑物间或建筑物内，限制在街道内部。 微蜂窝系统的覆盖区预测模式微蜂窝系统的覆盖区预测模式

17、第四章第四章 移动通信调制技术移动通信调制技术n 移动通信数字调制的基本要求：移动通信数字调制的基本要求：1、移动通信的传播条件极其恶劣，干扰问题也特别严重，所以移动通信中的数字调制技术必须具有优良的抗干扰、抗衰落性能优良的抗干扰、抗衰落性能。2、移动通信可供使用的频率资源却非常有限。通过改善调制技术而提高频谱利用率提高频谱利用率。 （1）占用带宽要窄，但带外辐射要小。 （2）单位频谱所容纳用户数多。3、具有良好的误码性能误码性能。其他：用户终端 高的功率效率 产业化问题成本低易于实现数字移动通信中广泛使用的调制技术数字移动通信中广泛使用的调制技术 1、线性调制技术、线性调制技术 频谱利用率较

18、高，但对调制器和功率放大器的线性要求非常高，因此设计难度和成本较高。使用线性RF放大器发射，功率有效性较差。 典型应用：（IS-95)采用了QPSK调制技术。 2、连续相位调制技术、连续相位调制技术已调波信号具有确定的相位关系而且包络恒定，故也称为恒包络调制技术。特点：带外辐射小，接收机简单（限幅器鉴频器），误码性能好。但是占用带宽比线性调制要宽。典型应用： GSM系统采用的是GMSK技术 基本原理： MPSK信号码元可以表示为式中，k 受调制的相位，其值决定于基带码元的取值； A 信号振幅，为常数； k = 1, 2, M。令A=1，然后将其展开写成 式中，由上式看出，M-PSK信号码元可以

19、看作是两个正交的MASK信号码元之和。因此，其带宽和后者的带宽相同。)cos()(0kktAtstbtattskkkk000sincos)cos()(kkacoskkbsin 多进制相移键控（多进制相移键控（MPSK）QPSK的星座图和相位转换关系Q(1, 1)(1, 1)(1, 1)I(1, 1)QPSK 调制信号的I 路和Q 路信号是同步的，当它们同时发生跳变时，相临QPSK 符号间会发生180相移，这时信号包络瞬时通过零点。如随后发射机放大器线性不理想，则会造成较大的频谱扩展，其旁瓣会干扰邻近频道。交错正交四相相移键控交错正交四相相移键控(OQPSK)串并变换电平产生电平产生载波发生器移

20、相90二进制信息( )I t( )Q tcos 2cAf tsin 2cAf tQPSK信号ab延时2/sTOQPSK信号调制信号的相角每TS/2 时间发生一次跳变，但每次只有一路信号变化，所以相角的跳变只能是90。OQPSK的星座图和相位转换关系 OQPSK 本质上仍是两路BPSK 信号的正交叠加其频谱和QPSK 信号完全一样，在高斯白噪声信道下，采用相关解调的误码性能也相同。 缺点：不能接受差分检测。 MSK信号的基本原理信号的基本原理n MSK信号的频率间隔信号的频率间隔nMSK码元中波形的周期数码元中波形的周期数MSK信号每个码元周期Ts内，包含1 / 4整数倍个载波周期无论f1和f0

21、等于何值，这两种码元包含的正弦波数均相差1/2个周期 sTfff2101调制指数0.5441ccsTnfnT., 3, 2, 1n31mN2022-5-1539 相位网格图： MSK信号的相位是分段线性变化的， 在码元转换时刻相位仍然连续。 相位 (t)在每一码元结束时必定为/2 的整数倍.kskktTat2)(nMSK信号的相位连续性信号的相位连续性n高斯最小频移键控高斯最小频移键控n在进行MSK调制前将矩形信号脉冲先通过一个高斯型的低通滤波器。这样的体制称为高斯最小频移高斯最小频移(GMSK)。n此高斯型低通滤波器的频率特性表示式为：B 滤波器的3 dB带宽。滤波器的冲激响应h(t)： 由

22、于h(t)为高斯特性，故称为高斯型滤波器。)/)(2/2(lnexp)(2BffHB122ln2)(exp)(tthGMSK信号的功率谱密度信号的功率谱密度BbT (MSK)1.00.70.50.40.30.250.160.200.51.01.52.02.5 120 100 80 60 40 200归 一 化 频 率 (ffc)T归一化功率谱密度 / dB在GSM制的蜂窝网中就是采用BTs = 0.3的GMSK调制BTs值越小，码间串扰越大扩展频谱通信扩展频谱通信1. 1. 扩频通信扩频通信（SSSS：Spread SpectrumSpread Spectrum） 扩频通信是一种信息传输方式，

23、在发端采用扩频码调制，使信号所占 的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据。2. 2. 扩频通信的理论基础：香农公式扩频通信的理论基础：香农公式如果增加信号频带宽度，就可以在较低的信噪比的条件下以任意小的差错概率来传输信息。甚至在信号被噪声淹没的情况下，即S/N1，只要相应地增加信号带宽，也能进行可靠的通信。)1 (log2NSBCn扩频通信的特性：扩频通信的特性：p提高抗窄带干扰的能力扩频码扩频码信号合并窄带信号fP(f)宽带信号P(f)f噪声P(f)f噪声+宽带信号P(f)f信号与噪声分离P(f)fn扩频通信的特性：扩频通信的特性：p防

24、止窃听。p提高抗多径传输效应的能力。p多个用户可以共用同一频带。 p提供测距能力。u原理方框图原理方框图u调制器简化方框图：先将两路编码序列模2相加，然后再去进行反相键控。解调输出(a) 信码；(b)伪码序列；(c) 发送序列；(d)发送载波相位；(e) 混频用本振相位；(f) 中频相位；(g)解调信号；(h)干扰信号相位；(i) 混频后干扰信号第五章 GSMGSM数字蜂窝数字蜂窝移动通信系统数字移动通信系统则有如下显著优点：v提高频谱资源的利用率，增大系统通信容量.v提供多种通信服务，话音和数据服务v抗干扰能力强，且噪声不累计v可采用数字信号处理技术，降低误码率，提高传输质量v用户信息保密v

25、便于网络管理与控制，以及与公众固定通信网(PSTN，PDN， ISDN)兼容5.2.1 5.2.1 业务功能介绍业务功能介绍 一、基本业务1、承载业务。定义网络功能，对应于OSI模型的低三层，携带的是数据串。包括同步数据传输，异步数据传输，分组交换等。2、电信业务。携带的是用户能够听到的声音，看到的图像，对应于OSI模型的47层。 二、补充业务。必须和基本电信业务一起提供给用户，例如：号码识别，呼叫服务，计费信息。 5.2 GSM5.2 GSM系统结构与业务功能系统结构与业务功能 GSMGSM系统的结构与功能系统的结构与功能 EIR功能与作用白名单白名单 灰名单灰名单 黑名单黑名单 合法用户和

26、允许漫游用户的IMEI有故障未经型号认证淘汰的IMEI报失被盗或非法使用的IMEI5.5 GSM网络网络 接口接口 我国GSM系统与PSTN和ISDN网的互连方式采用7号信令系统接口。其物理链接方式是通过标准2.048Mbit/s 的PCM 数字传输实现的。GSM 业务区（全部成员国）PLMN 业务区（每国一个或多个）MSC 业务区 （由一个 MSC 控制的区域）小区（一特定 BTS 覆盖的区域）位置区（定位和寻呼区）5.6 GSM5.6 GSM的区域、号码、地址与识别的区域、号码、地址与识别（1）GSM网路的最小不可分割的区域是由一个基站或基站的一个扇形天线所覆盖的区域，或称小区或cell。

27、 （2）位置区。位置区一般由若干个小区组成，移动台在位置区内移动无需进行位置更新。当寻呼用户时，位置区内全部基站可以同时发寻呼信号。系统中，以位置区 识别码（LAI）来区分MSC业务区的不同位置区。 MSCVLRLA1LA2LA3LA4LA5LA6cell 11cell 12cell 7cell 8cell 9cell 4cell 6cell 5cell 3cell 2cell 1（3）MSC区。MSC区系指一个移动交换中心所控制的区域，从地理位置来看，MSC包含多个位置区。（4）公用陆地移动通信网（PLMN）。一个公用陆地移动通信网（PLMN）可由一个或若干MSC区组成。在该区内具有共同的编

28、号制度和共同的路由计划，每个国家有一个或多个。（5)GSM业务区是由全球各个国家的PLMN网路所组成的。 网络路由所要用到的号码网络路由所要用到的号码一旦该移动台离开该服务区，此漫游号码即被收回，并可分配给其它来访的移动台使用。漫游号码的组成格式与MSISDN号码相同。存储在移动台和存储在移动台和SIMSIM卡中的信息卡中的信息在GSM系统中，每个用户均分配一个唯一的国际移动用户识别码。通常在呼叫建立和位置更新时，需要使用IMSI。不超过2字节5.3 GSM5.3 GSM信道配置信道配置 5.3.1 5.3.1 物理信道与逻辑信道物理信道与逻辑信道1.1. 物理信道物理信道GSM的每个载频上按

29、时间分为的每个载频上按时间分为8个时隙个时隙(slot)，这样的时隙叫做信道，这样的时隙叫做信道，或物理信道或物理信道。一个载频上连续的。一个载频上连续的8个时隙组成一个个时隙组成一个TDMA帧帧 。 45 MHz双工间隔双工间隔960950935917 915905890872 基基 站站发射频率发射频率 基基 站站接收频率接收频率2 MHz保护频带保护频带（单位：（单位：MHz）925880GSMTACS/GSMEGSMETACS95 MHz双工间隔双工间隔18801805 17851710 基基 站站发射频率发射频率 基基 站站接收频率接收频率20 MHz保护频带保护频带（频率单位：（频

30、率单位：MHz）DCS18004 3标准复用模式（标准复用模式（GSM体制推荐）体制推荐）紧密复用模式紧密复用模式w3 3w1 3（NORTEL）w2 6（MOTOROLA）w多重复用多重复用MAP（ERICSSON）2.2.逻辑信道逻辑信道 如果把如果把TDMATDMA帧的每个时隙看作为物理信道，那么在物理帧的每个时隙看作为物理信道，那么在物理信道所传输的内容就是逻辑信道。信道所传输的内容就是逻辑信道。CCCHv随路（相关控制）信道随路（相关控制）信道(ACCH)(ACCH)。该信道能与。该信道能与SDCCHSDCCH或者或者TCH公公用在一个物理信道上传送信令消息。用在一个物理信道上传送信

31、令消息。ACCHACCH分为两种信道：分为两种信道： 慢速随路信道（慢速随路信道（SACCHSACCH）。）。BSBS一方面用此信道向一方面用此信道向MSMS传送传送功率控制信息功率控制信息和和帧调整信息帧调整信息；另一方面，；另一方面，BSBS用此信道接收用此信道接收MSMS发发来的来的信号强度报告信号强度报告和和链路质量报告链路质量报告。 快速随路信道（快速随路信道（FACCH）。）。 需要时才出现的信道，所携带信息与需要时才出现的信道，所携带信息与SDCCH相同，不同之处相同，不同之处是被是被分配和固定了时间时隙分配和固定了时间时隙，主要用于，主要用于切换，短信切换，短信及通知手机及通知

32、手机测试哪些临区等。测试哪些临区等。26-Frame 复帧复帧204720462045012 504901 4847232524 01 . 252401 24504801 480 123456751-Frame复帧复帧1超高帧超高帧 = 2048 超帧超帧 =2715648 TDMA帧（帧（3h 28mn 53s 760ms）4.615msTDMA frame120ms1超帧超帧 = 1326 TDMA帧（帧（ 6.12s）235.38ms业务信道业务信道控制信道控制信道 GSM GSM系统的时间调整策略系统的时间调整策略（1 1）帧偏离）帧偏离 前向信道的TDMA帧定时与反向信道的TDMA帧

33、定时的固定3个时隙偏差。这样做的目的是简化设计，避免移动台同一时隙收发。（2 2）定时提前量）定时提前量 为了克服由突发脉冲的传输延时所带来的定时的不确定，基站要指示移动台以一定的提前量发送突发脉冲。移动台收移动台收3 TS OFFSET0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME NTDMA FRAME N移动台发移动台发TIME ADVANCE3 TS OFFSETTDMA FRAME N0 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 7TDMA FRAME N移动台收移动台收移动台发移动台发 突发感冲突发感冲 BURST 突发脉冲是指在一个时

34、隙内传输，由突发脉冲是指在一个时隙内传输，由100100多个调制比多个调制比特组成的特组成的脉冲序列脉冲序列。因此可以将。因此可以将突发脉冲看成是逻辑信突发脉冲看成是逻辑信道在物理信道传输的载体道在物理信道传输的载体。普通突发脉冲序列频率校正突发脉冲序列同步突发脉冲序列接入突发脉冲序列空闲突发脉冲序列“固定比特”全部是0，使调制器发送一个未调载波。易被检测的长同步序列作为训练序列易被检测的长同步序列作为训练序列较长的保护间隔是为了适应移动台首次接入（或切换到另一较长的保护间隔是为了适应移动台首次接入（或切换到另一个个BTS）后不知道时间提前量而设置的。）后不知道时间提前量而设置的。5.4 GS

35、M5.4 GSM系统采用的有关技术系统采用的有关技术 5.4.1 5.4.1 话音编码话音编码v 语音编码为语音编码为信源信源编码。编码。v 语音编码：以较低的编码速率获得较高的话音质语音编码：以较低的编码速率获得较高的话音质 量，量，适应有限带宽的需求适应有限带宽的需求。v 语音编码包括：语音编码包括：v 波形编码波形编码v 参量编码参量编码v 混合编码混合编码 5.4.2 信道编码1.1.交织技术的一般原理交织技术的一般原理v移动通信这种变参信道上，比特差错经常是成串发生的。v信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才有效。v交织技术：把一条消息中的相继比特分散开。这样，在传输过程

36、中即使发生了成串差错，恢复成一条相继比特串的消息时，差错也就变成单个（或长度很短），这时再用信道编码纠错功能纠正差错，恢复原消息。2.2.在在GSMGSM系统中交织方式系统中交织方式v在GSM系统中，信道编码后进行交织。v交织分为两次：第一次交织为内部交织，第二次交织为块间交织。图5.26 GSM 20ms语音编码内部交织 话音编码器和信道编码器将每一20ms话音数字化并编码，提供456个比特。首先对它进行内部交织，即将456个比特分成8帧，每帧57比特。 如果将同一20ms话音的2组57比特插入到同一普通突发脉冲序列中（见图5.27），那么该突发脉冲串丢失则会导致该20ms的话音损失25%的

37、比特，显然信道编码难以恢复这么多丢失的比特。因此必须在两个话音帧间再进行一次交织，即块间交织。 图5.27 普通突发脉冲串 把每20ms话音456比特分成的8帧为一个块，假设有A、B、C、D四块，见图5.28所示，在第一个普通突发脉冲串中，两个57比特组分别插入A块和D块的各1帧（插入方式如图5.29所示），这就是二次交织，这样一个20ms的话音8帧分别插入8个不同普通突发脉冲序列中，然后一个一个突发脉冲序列发送，发送的突发脉冲序列首尾相接处不是同一话音块，这样即使在传输中丢失一个脉冲串，只影响每一话音比特数的12.5%，而这能通过信道编码加以校正。图5.28 话音信道编码 二次交织经得住丧失

38、一整个突发脉冲串的打击，但增加了系统时延。因此，在GSM系统中，移动台和中继电路上增加了回波抵消器，以改善由于时延而引起的通话回音。 图5.29 二次交织 半速率信道半速率信道 业务信道都是以13kbit/s的速率传输语音数据的，通常称为全速率信道；半速率信道是指语音速率从原来的13kbit/s下降到6.5kbit/S。这样两个移动台将可使用一个物理信道进行呼叫，系统容量可增加一倍。 不连续发射不连续发射(DTX）与话音激活技术）与话音激活技术DTX：仅在话音需发送时发射机才工作。发话时： 对话音进行13kb/s编码，话音和背景噪声一 起发送；不发话时：对话音进行500b/s编码，仅播放合成的

39、噪声，以满足听觉需要。 发送侧需有话音活动检测器（VAD)，以检测话音是否存在。DTX技术在MS和BTS侧都能采用，网络操作者可自由选择。DTX技术的作用：技术的作用：v减少了空中干扰电平，与动态功率控制技术一起使用，可大大减少因频率复用而产生的来自通信网自身不可避免的干扰。v功率损耗的降低也延长了MS电池的寿命。|跳频的原理调制调制信道编码与交织信道编码与交织信息数字化及编码信息数字化及编码f1f2f3f4f1按固定间隔（按固定间隔（4.615ms）改变）改变一个信道使用的频率一个信道使用的频率;|跳频方式z基带跳频BBH信道在不同的时隙使用不同收发信机z合成器（射频）跳频SFH收发信机的工

40、作频率不断地改变信道始终通过固定的收发信机传输信息用户在入网签约时，用户鉴权键Ki连同IMSI(国际移动用户标识码)一起分配给用户，每个用户拥有唯一的Ki和IMSI，他们分别存储于AUC数据库和SIM卡中。 kiSRES移动网络为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程，包括以下三种：n普通位置更新普通位置更新n同一端局下的普通位置更新n跨局的普通位置更新n周期性位置更新周期性位置更新nIMSI IMSI 附着流程附着流程作用：作用： 为节省宝贵的空口资源，当被叫用户不可及时，为节省宝贵的空口资源，当被叫用户不可及时，MSCMSC不会发出不会发出pagingpaging

41、消息。消息。VLR VLR 中需要为中需要为IMSI IMSI 设立标志，当设立标志，当IMSIIMSI可用时，将该标志可用时，将该标志置为置为IMSI IMSI 附着。附着。IMSI IMSI 不可用时，将该标志置为不可用时，将该标志置为IMSI IMSI 分离。分离。应用场景：应用场景： 当VLR将你的IMSI标记为“附着”后你就成功的接入网络了。此后MS会处于待机状态。 如果没有IMSI附着这一步操作的话，网络是不知道你开机的。这样的话，当有人寻呼你，听到的回铃音仍然是“您拨叫的用户已关机” 。v同一MSC局内进行位置更新，HLR并不参与位置更新过程。 BSC （2） （1） （3） （

42、4） MSC/VLR 位置区 1 位置区 2 M S M S v越局位置更新 ，这时HLR就要参与位置更新过程 ，每次位置更新之前，都将对这个用户进行鉴权。 （ 5） （2） （3） （1） （ 4） HLR MSC/VLR1 MSC/VLR2 M S M S 3 3、 周期性位置登记周期性位置登记 存在以下两种情况：存在以下两种情况： 1、当MS向网络发送“IMSI分离”消息时，有可能因为此时无线质量差或其他原因，GSM系统无法正确译码，而仍认为MS处于附着状态。 2、MS开着机，却移动到覆盖区以外的地方，即盲区，GSM系统也不知道，仍认为MS处于附着状态。 在这两种情况下，该用户若被寻呼，

43、系统就会不断地发出寻呼消息，无效占用无线资源。 GSM系统要求系统要求MS每过一定时间登记一次，这就是周每过一定时间登记一次，这就是周期性登记。期性登记。v若GSM系统没有接收到MS的周期性登记信息，它所处的VLR就以“隐分离”状态在该MS上做记录，v只有当再次接收到正确的周期性登记信息后，将它改写成“附着”状态。强制登记强制登记5.5.4 越区切换切换与否主要由BSS决定， 当BSS检测到当前的无线链路通信质量下降时，BSS 将根据具体情况进行不同的切换。(1) BSC内切换内切换 BSC建立与新BTS间的链路，并在新小区内分配一TCH供MS切换到此小区后使用，而网路MSC对这种切换不做进一

44、步了解。由于切换后邻近小区发生了变化，MS必须接收了解有关新的邻近小区的信息。5.6 GPRSvGPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service）的简称，是以GSM为基础的一种数据传输技术。v突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，是以封包（Packet)式来传输 。v只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造就可以实现分组交换。第六章第六章 CDMACDMA移动通信系统移动通信系统 CDMA概念概念v CDMA以一个窄带信号开始，采用扩频技术扩展到1.2288MHz的宽带信号v 接收时，从宽带信号中恢复信号v CDMA系统干扰主要来自相邻小区

45、和同小区其他用户基带数据前向纠错与交织正交扩频与调制Rake接收机与解调解码与解交织基带数据9.6 kbps9.6 kbps19.2 ksps19.2 ksps1.2288 Mcps1.2288 Mcps10kHzBW1.25MHz BW10kHzBW1.25MHz BW引入噪声背景噪声杂散信号相邻小区干扰同一小区其它用户干扰 信息数据单位称为比特（bit） 经过卷积编码器、交织与符号重复后的数据被称为符号(symbol) 经过最终扩频后得到的数据被称为码片(chip)CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势1：系统容量大系统容量大 (比比GSMGSM要大要大4-54-5倍倍CDMA技术的特点

46、和优势技术的特点和优势2：软容量软容量(自干扰系统，运营商可在话务量高峰稍微增加误帧率，从而增自干扰系统，运营商可在话务量高峰稍微增加误帧率，从而增加可用信道数。加可用信道数。(小区呼吸。小区呼吸。(话音质量高，采用话音质量高，采用8K8K、8K EVRC8K EVRC、13K13K语音编码技术，语音编码技术，良好的背景噪声抑制功能；良好的背景噪声抑制功能；话音质量(MOS(MOS得分得分) )64kPCM13kGSM8kCDMA13kCDMA8kEVRCCDMACDMA技术的特点和优势技术的特点和优势3：通话质量更佳：通话质量更佳lCDMACDMA：小区：小区/ /扇区切换采用软扇区切换采用

47、软/ /更更软切换切换是先接续再中断服务质软切换切换是先接续再中断服务质量高量高, ,有效减低掉话有效减低掉话l其他无线系统：小区其他无线系统：小区/ /扇区切换采扇区切换采用硬切换切换是先中断再接续容易用硬切换切换是先中断再接续容易产生掉话产生掉话(采用独特的软切换技术，降低了掉率采用独特的软切换技术，降低了掉率CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势4：软切换：软切换软切换缺点：软切换缺点： （1 1） 导致硬件设备的增加。导致硬件设备的增加。 （2 2） 降低了前向容量。降低了前向容量。用户按不同的序列码区分，所以不同的CDMA载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活， 扩展简单。AMPS

48、, D-AMPS, N-AMPSCDMA303010 kHz200 kHz1250 kHz131 Users8 Users20 Users1111111111111112344325617Typical 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 dBGSMCDMA技术的特点和优势技术的特点和优势5：频率规划简单频率规划简单(覆盖范围大，是标准覆盖范

49、围大，是标准GSMGSM的的2 2倍左右，相同覆盖范围所倍左右，相同覆盖范围所用的基站少，节省投资用的基站少，节省投资; ;举例举例: :覆盖覆盖1000 km1000 km2 2： GSMGSM需要需要 200 200 个基站，个基站，CDMACDMA只需只需50 50 个基站。个基站。 ( (注意注意: :严格论证严格论证, ,需通过链路预算需通过链路预算) )CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势6：建网成本低：建网成本低(采用完善的功率控制、话音激活技术，降低了手机发射功率，对采用完善的功率控制、话音激活技术，降低了手机发射功率，对人体健康的影响最小。人体健康的影响最小。(延长了电池

50、使用时间，对环境起到了保护作用。延长了电池使用时间，对环境起到了保护作用。 发射功率小发射功率小：功率控制，功率控制，语音激活语音激活. .CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势7：绿色手机：绿色手机CDMACDMA码址是个伪随机码，而且共有码址是个伪随机码，而且共有4.44.4万亿种可能的排列，万亿种可能的排列，难以破解密码或窃听。难以破解密码或窃听。伪随机序列伪随机序列信源信号信源信号TX解调信号解调信号RX伪随机序列伪随机序列扩频信号每个用户都深深淹没在每个用户都深深淹没在噪声里噪声里CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势8：保密性强：保密性强CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势

51、9：多种形式的分集多种形式的分集(时间分集时间分集采用了符号交织、检错和纠错编码等方法。采用了符号交织、检错和纠错编码等方法。(频率分集频率分集本身是本身是1.25 MHz1.25 MHz宽带的信号，宽带的信号， 起到了频率分集的作用。起到了频率分集的作用。(空间分集空间分集基站使用两副接收天线，基站和移动台都采用了基站使用两副接收天线，基站和移动台都采用了RakeRake接接收机技术，软切换也起到了空间分集的作用。收机技术，软切换也起到了空间分集的作用。 CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势10：功率控制功率控制CDMA技术的特点和优势技术的特点和优势11：话音激活话音激活(在在FDMA

52、FDMA和和TDMATDMA系统里，由于通话停顿时重新分配信道存在一定时延，系统里，由于通话停顿时重新分配信道存在一定时延，所以难以利用话音激活因素。所以难以利用话音激活因素。(CDMACDMA在不讲话时传输速率降低，减轻了对其他用户的干扰。在不讲话时传输速率降低，减轻了对其他用户的干扰。(而而CDMACDMA的容量又直接与所受总干扰功率有关，的容量又直接与所受总干扰功率有关， 这样就可以使容量增这样就可以使容量增加一倍左右。加一倍左右。 第六章第六章 CDMACDMA移动通信系统移动通信系统 IS-95系统前反向物理信道第六章第六章 CDMACDMA移动通信系统移动通信系统 前向逻辑信道前向

53、逻辑信道图6.4 前向传输的逻辑信道组成 Walsh Walsh函数是一种非正弦波的完备正交函数系统，可用哈达函数是一种非正弦波的完备正交函数系统，可用哈达玛矩阵玛矩阵H H通过递推关系构成。由于它仅有可能的取值是通过递推关系构成。由于它仅有可能的取值是1 1和和1 1（或（或0 0和和1 1），比较适合于用来表达和处理数字信号。），比较适合于用来表达和处理数字信号。 WalshWalsh函数具有理想的互相关特性。在函数具有理想的互相关特性。在WalshWalsh函数中，两两之函数中，两两之间的互相关函数为间的互相关函数为“0”0”，亦即它们之间是正交的。，亦即它们之间是正交的。CDMACDM

54、A中中: :用用6464阶阶WalshWalsh函数进行前向扩频，区分扇区内前向码函数进行前向扩频，区分扇区内前向码分信道分信道, ,反向做正交调制反向做正交调制WalshWalsh码的定义码的定义: :Walsh码码沃沃尔尔什什码码（walsh code）-Walsh 函函数数, 正正交交,用用于于 CDMA 系系统统前前向向扩扩频频 011011001010000010000 Hn HnH2n = _ Hn HnWALSH CODES # - 64-Chip Sequence - 0 00000000000000000000000000000000000000000000000000000

55、00000000000 1 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 2 0011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110011 3 0110011001100110011001100110011001100110011001100110011001100110 4 0000111100001111000011110000111100001111000011110000111100001111 5 010110100101101001

56、0110100101101001011010010110100101101001011010 6 0011110000111100001111000011110000111100001111000011110000111100 7 0110100101101001011010010110100101101001011010010110100101101001 8 0000000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111 9 01010101101010100101010110101010010101011010101001

57、0101011010101010 001100111100110000110011110011000011001111001100001100111100110011 011001101001100101100110100110010110011010011001011001101001100112 000011111111000000001111111100000000111111110000000011111111000013 010110101010010101011010101001010101101010100101010110101010010114 001111001100001

58、100111100110000110011110011000011001111001100001115 011010011001011001101001100101100110100110010110011010011001011016 000000000000000011111111111111110000000000000000111111111111111117 010101010101010110101010101010100101010101010101101010101010101018 00110011001100111100110011001100001100110011001

59、1110011001100110019 011001100110011010011001100110010110011001100110100110011001100120 000011110000111111110000111100000000111100001111111100001111000021 010110100101101010100101101001010101101001011010101001011010010122 001111000011110011000011110000110011110000111100110000111100001123 011010010110

60、100110010110100101100110100101101001100101101001011024 000000001111111111111111000000000000000011111111111111110000000025 010101011010101010101010010101010101010110101010101010100101010126 001100111100110011001100001100110011001111001100110011000011001127 01100110100110011001100101100110011001101001