个人通信第七章1课件

1、第七章 典型系统7.1 第三代移动通信7.1.1第三代移动通信系统简介1、第三代移动通信的基本特征 全球无缝漫游的系统。 具有支持多媒体业务的能力。 抗干扰能力强、保密性好。高频谱效率 高服务质量 9/8/202222、第三代移动通信的基本原理 CDMA收发系统如图所示。图中d1dN分别为用户的信息数据，各用户对应的地址码分别为W1 WN。9/8/20223 码分多址(CDMA)系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用同一个载频，同一频带传输信息。CDMA系统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。系统的接收端必须有本地地址码，用来对接收的信号进行相关检测。其

2、他使用不同码型的用户信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。9/8/202249/8/20225扩频技术抗干扰原理9/8/20226扩频通信：用来传输信息的信号带宽BW远远 大于信息本身带宽BS的一种通信。扩频增益：GP= BW/BS理论依据：C=Blog2(1+S/N)扩频方式：DS（直接序列扩频） FH（跳频扩频）解扩： 利用接收信号和一个与发端同步的 扩频码进行相关处理完成。多址干扰：多用户干扰9/8/20227什么是硬切换？ 移动台在不同频道间的切换，是先断后连上，若时长超过200ms将引起掉话。切换类型 同一MSC的不同CDMA频道间的切换 不同MSC的不同CDMA频道间的切

3、换 CDMA到模拟系统的切换9/8/202210分集技术 分集技术是指系统能同时接收两个或多个输入信号，这些输入信号的衰落互不相关。 CDMA系统综合地利用频率分集、空间分集和时间分集来抵抗衰落对信号的影响，获得高质量的通信性能。 频率分集： 信号使用不同的频率经历不同的路径和独立的衰落，利用两个间隔较大的频率同时发射，在接收端分别接收并进行合并，这样产生了频率分集。 9/8/202211 空间分集：空间位置分集和空间角度分集。在空间角度分集中，智能天线技术是一种提高移动通信容量、抗多址干扰的一种新技术，又被称为空分 多址SDMA，利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信

4、号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。空间位置分集包括多天线发射分集和多天线接收分集，采用多个天线接收是一种经典有效的抗慢衰落的技术，而多天线发射分集是近年来提出的一种提高数据传输速率和频谱效率以及抗衰落的一种新技术。 9/8/202212空时分组码原理STBC定义为：把输入符号的分组映射到空域和时域，产生正交序列，通过不同的发送天线发送。接收机由信道估计、合并（空域和时域）和最大似然判决。9/8/202216语音编码卷积编码： 卷积编码率为1/2，约束长度为9。简单的说就是输入一个数据比特，输出二个码符号，且在输入数据比特流中相连

5、的9 个比特是相关的。多用户检测 多用户检测是一种从接收机端设计入手的干扰抑制方法，它要解决的基本问题是：如何从相互干扰的数字信息串中可靠地解调出某个特定用户的信号。通常用估计算法得到各个信号之间的互相关系数、用户功率等信息，充分利用这些信息估计出其它用户带来的多址干扰，从而消除这种干扰，实现多用户检测。 9/8/202217多用户检测器的主要优点优点 消除或减弱多址干扰、多径干扰、远近效应 简化功率控制，降低功率控制精度 弥补正交扩频码互相关性不理想所带来的消极影响 改善系统性能、提高系统容量、增大小区覆盖范围 更高效的上行频谱利用率 更高效的使用功率 9/8/2022189/8/20221

6、9CDMA 2000-1X的主要技术特点nCMDA 2000-1X信号带宽为1.25MHz，码片速率1.2288Mchips；采用单载波直接序列扩频CDMA多址接入方式；帧长20ms；调制方式为：QPSK（下行）、BPSK（上行）；CDMA 2000-1X容量是IS -95A系统的两倍，可支持144kbit/s的数据传输；兼容IS95A/B。9/8/202223nCDMA 2000-1X引入了分组交换方式。nCDMA 2000-1X采用开环、闭环功率控制，速率为800次/秒。nCDMA 2000-1X上下行同时采用导频辅助相干解调。n网络采用全球定位系统GPS同步，给组网带来一定的复杂性。nC

7、DMA 2000-1X的信道编码采用卷积码和Turbo码。n支持软切换、频间切换与IS -95B间切换。9/8/2022242WCDMA 主要技术特点： n基站同步方式：支持异步和同步的基站运行方式n信号带宽：5MHz；码片速率：3.84Mcps n发射分集方式：TSTD（时间切换发射分集）、STTD（时空编码发射分集）、FBTD（反馈发射分集）n信道编码：卷积码和Turbo码，支持2M速率数据业务n调制方式：上行：BPSK；下行：QPSK n功率控制：上下行闭环功率控制，外环功率控制 9/8/202225n解调方式：导频辅助的相干解调 n语音编码：AMR，与GSM兼容n核心网络基于GSM/G

8、PRS网络的演进，并保持与GSM/GPRS网络的兼容性 n支持软切换和更软切换 扇区间软切换、小区间软切换和载频间硬切换。 n MAP技术和GPRS隧道技术是WCDMA体制的移动性管理机制的核心，保持与GPRS网络的兼容性 9/8/202226WCDMA的技术优势主要有以下几点：(1) 业务灵活。(2) 频谱效率高。采用单小区复用，因此不需要频率规划。利用分层小区结构、自适应天线阵列和相干解调（双向）等技术，网络容量可以得到大幅提高。 (3) 容量和覆盖范围大。WCDMA射频收发信机能够处理的话音用户是典型窄带收发信机的8倍。每个射频载波可处理80个同时话音呼叫或者50个同时的Internet

9、数据用户。WCDMA的容量差不多是窄带CDMA的两倍。 (4) 每个连接可提供多种业务。分组和电路交换业务可在不同的带宽内自由地混合，并可同时向同一用户提供。每个WCDMA终端能够同时接入6个不同业务。9/8/202227(5) 无缝的GSM/UMTS接入。双模终端将在GSM网络和UMTS/IMT-2000网络之间提供无缝的切换和漫游，在两个接入系统之间有尽可能大的业务映像。(6) 终端的经济性和简单性。WCDMA手机所要求的信号处理大约是复合TD/CDMA技术的1/10。更简单、更经济的终端易于进行大量生产，从而也就带来了更高的规模经济、更多的竞争，网络运营公司和用户也将获得更大的选择余地。

10、9/8/202228WCDMA技术的进一步发展：Release 99(R99)版本：1999年12月起，每三个月更新一次，2000年6月版本基本稳定，可供开发。无线接入网络的主要接口Iu、Iub、Iur接口均采用ATM和IP方式，网络是基于ATM的网络；核心网基于演进的GSM MSC和GPRS GSN；电路与分组交换节点逻辑上分开。 Release 2000(R00)版本：主要是引入“全IP网络”，目前初步提出了基于IP的核心网结构，真正的“全IP”标准预计在2002完成，在网络结构上将实现传输、控制和业务分离，同时IP化也将从核心网(CN)逐步延伸到无线接入网(RAN)和终端(UE)。 9/

11、8/202229Release 99初期网络结构（与GSM共存）9/8/2022303TD SCDMA（时分同步码分多址接入 ）2000年5月，ITU正式批准中国提交的TD -SCDMA为国际第三代移动通信标准（IMT-2000）之一。（1）TD -SCDMA的技术特点 信号带宽：系统采用1.28Mchip / s的低码片速率,扩频因子有1、2、4、8、16五种选择。 与CDMA 2000和WCDMA采用频分双工（FDD）模式不同，TD -SCDMA采用时分双工（TDD）模式，这使它具有独特的优势。9/8/202231 TD-SCDMA采用同步CDMA（Synchronous CDMA）技术，

12、降低上行用户间的干扰和保护时隙的宽度；TDD的上行链路和下行链路是根据时间而不是频率来区分的，因此它需要同步化的基站来管理哪一个链路进行发射以及何时进行发射的问题，否则的话将导致严重的干扰。 TD -SCDMA中，对多个低比特率信号并行传输的情况，如多个语音信号同时传输，采用CDMA传输方式。 TD-SCDMA采用接力切换技术（baton handover）。接力切换不同于传统的硬切换和软切换，其出发点是利用移动台的位置信息，结合切换算法和上行同步技术，准确地将需要切换的移动台切换到新的小区。9/8/202234 多用户联合检测技术（multi-user joint detection）。在T

13、D -SCDMA系统中，每个时隙最多由16 个不同的资源用户（RU）组成。 基站采用同步（主从同步，需全球定位系统GPS ）方式。 智能天线（smart antenna）技术。 采用软件无线电（Software Radio）技术。 采用AMR语音编码，支持可变速率，与GSM兼容。9/8/202235制式对比WCDMAcdma2000双工方式FDDFDD多址方式DS-CDMAMCCDMA所需带宽5MHzN1.25MHz,N=1,3(可扩展6,9,12）码片速率3.84McpsN1.2288Mcps,N=1, 3 (可扩展6,9,12)帧（frame）长度10ms5，10，20，40，80ms导频

14、结构前向:公用或专用导频反向:专用导频前向:公用专用辅助导频反向:专用导频调制方式QPSK(前向)/BPSK(反向)QPSK(前向) /BPSK(反向)基带滤波平方根升余弦，滚降系数0.22同IS-95功率控制快速闭环,开环,外环,速率:1500Hz功率调整步长:0.25-4dB开环 闭环(800Hz或50Hz)功率调整步长:1.0,0.5,0.25dB基站间精确同步不需要(同步可选)需要是否跳频否否语音编码自适应多速率可变速率9/8/2022361信道编码和交织2智能天线 天线有两大特性:一是阻抗特性，研究阻抗特性的目的是使馈线与天线阻抗匹配，提高传输效率;二是天线的方向特性，研究方向性的目

15、的是使天线发射的电磁波指向所希望的方向，提高天线的效率，减少对其他用户的干扰。 智能天线分为两大类：多波束智能天线与自适应阵智能天线，简称多波束天线和自适应阵天线。 3G涉及的若干技术9/8/2022373软件无线电（Software Radio） 为3G基站与终端提供了一个开放的、模块化的系统结构。 智能天线结构的实现、用户信号到来方向的检测、射频通道加权参数的计算、天线方向图的赋形。 各种信号处理软件的实现，包括各类无线信令处理软件，信号流变换软件，同步检测、建立和保持软件，调制解调算法软件，载波恢复、频率校准和跟踪软件，功率控制软件，信源编码算法软件以及信道纠错算法编码软件等。9/8/2

16、022384多用户检测技术CDMA传输的普遍问题在于：大量码分的用户信号分别在每个载波和每个收发信机上同时传送。5动态信道分配CDMA系统受到两种系统自身干扰：小区内干扰，也称为多用户接入干扰（MAI），它是由小区内的多用户接入产生的；小区间相互干扰。6高速下行分组接入技术3G业务上下行的不对称性，使FDD系统需要一种有效的支持不对称业务的技术。9/8/2022397.3 PHS系统“无线市话” 的定位用户群基于固定电话用户和移动电话用户之间。不仅是固定网的延伸和补充，同时也是数字蜂窝网的补充。无线市话和移动电话是满足不同需求的不同的通信工具。从中国固定电话和GSM移动电话的发展容量和速度上可

17、以预测到“无线市话”的巨大的市场潜力。 9/8/202240PHS系统特点固定电话网络的延伸和补充容量大提供固定网所有的业务和功能低成本提供不同区域之间的漫游网络系统投资少手机价格低very good ！和固定电话相同的话音质量有效利用现有交换机富裕容量固定无线接入技术和移动交换技术相结合9/8/202241PHS系统技术优点开放的网络结构,以V5.2接口接入PSTN或ISDN网优越的无线性能扩容方便网络结构简单、频率利用率高覆盖半径大、效果好抗多径衰落能力强用户终端具移动性这正是我想要的ZX-PCS与固定网同步发展，提供相应新功能9/8/202242PHS系统功能优越性新的业务增长点解决固定

18、电话的老大难问题一号两机，方便用户提供多项增值业务热装冷用装机难放号难这正是我想要的ZX-PCS符合通信市场竞争的需要9/8/202243系统特点可以与现有任何本地交换机对接既可提供固定接入服务，也可提供移动接入服务支持高速数据业务提供与有线电话相同等级的话音质量系统扩容能力强系统安装简单手机计费费率同有线电话系统支持高话务量9/8/202244系统容量单基站：3个话路，可带10 20个用户(当呼损为2%时)：基站控制器容量基站容量一个基站控制单元最大可管理20个基站系统容量一个单模块ANU最大可带320个基站(无集线比）9/8/202245系统使用频段PHS无线系统使用19001915M H

19、z频段18801900192019601980FDDTDDFDD19151998年10月国家无委下达通知：9/8/202246(1) 载频数：77个，70至77号载频做控制信道使用,1-69号载频用于业务信道(2) 载频间隔：300KHz(3) 复用方式：TDMA/TDD (4) 复用信道数/载频：4个(5) 调制方式：/4QPSK(6) 传输速率：384Kbps，时帧帧长为5ms，划分为8个时隙，时隙长为5ms/8=0.625ms，每个时隙240比特，基站空中接口速率为240bit/0.625ms=384kb/s (7) 语音编码：ADPCM 32Kbps (8) 发射功率：PAS移动台10

20、mW 基站10-200mW (9) PHS的CSID是11位，PSID是7位。PHS系统技术指标 9/8/202247小灵通的技术特点费用低廉，实行单向收费，拨打市话每三分钟为一次，支付与固定电话相同的费用，享受移动电话通信的服务。 在小灵通电话上可以使用来电显示、转移呼叫以及因特网等多种业务，其使用方法与在固定电话上没有区别，计费方法与固定电话相同。绿色通信系统，发射功率低，辐射极小 小灵通采用32KADPCM语音编码，语音质量能与固定电话相媲美，我市引进的小灵通 个人手持电话机是采用中兴公司的技术，质量好，功能全。9/8/202248小灵通的业务特色基本业务主要包括固定电话呼叫移动手机话音

21、业务；移动手机呼叫固定电话话音业务；移动手机呼叫移动手机话音业务；移动手机拨打长途话音业务，包括国际长途话音业务；紧急呼叫业务。9/8/202249小灵通的业务补充业务 主叫号码显示限制；缺席用户服务；不可及呼叫前转；遇忙呼叫前转；无条件呼叫前转；无应答呼叫前转；呼出限制；9/8/202250小灵通的业务增值新业务 数据业务(28kbit/s、56kbit/s)；短消息业务；漫游计费；预付费业务；无线CENTREX；一号双机；区域限制业务；一号通业务；9/8/202251基站类型介绍9/8/202252基站类型介绍9/8/2022539/8/2022549/8/2022557.4 后3G（4G）及正交频分复用（OFDM） 第四代移动通信系统计划以OFDM(正交频分复用)为核心技术提供增值服务，它在宽带领域的应用具有很大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是，它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。9/8/