DTM CDMA2000.xxx-移动通信基础知识-v1.0.0

移动通信基础知识DTM.CDMA2000.***-v1.0.0熟悉移动通信基础概念了解电波传播特性掌握移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有2大唐移动©版权所有3移动通信基础知识大唐移动©版权所有4移动通信基本概念移动通信电波传播特性移动通信抗干扰、抗衰落技术5蜂窝网络架构蜂窝系统（“小区制”系统）：将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1-10km左右,在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务；特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用时间长，辐射小等；问题：系统复杂，越区切换，漫游，位置登记；更新和管理以及系统鉴权等。蜂窝分类宏蜂窝(Macro-cell)2-20km微蜂窝(Micro-cell)0.4－2km微微蜂窝(Pico-cell)<400m分层蜂窝(由多种蜂窝组成)1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有56蜂窝网络架构引入“频率复用”的概念。1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有67话务理论话务量E度量通信系统通话业务量或繁忙程度的指标单位时间（1小时）内呼叫次数与每次呼叫的平均占用信道时间之积，即E=C×t单位：爱尔兰（Erl）1Erl表示一个小时内不断占用一个信道的话务量完成话务量Ec：呼叫成功接通的话务量损失话务量El

1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有78话务理论呼损率L呼损：由于用户数大于信道数，当多个用户同时要求服务而信道数不够时，有部分用户因无空闲信道而不能通话，即为呼叫失败呼损率：通信系统中，造成呼叫失败的概率呼损率的物理意义：损失话务量与呼叫话务量之比的百分数（也可用呼叫次数表示）L=（El/E）×100%=（Cl/C）×100%呼损率越小，成功呼叫的概率越大，用户就越满意。因此呼损率也称为系统的服务等级。呼损率与话务量是一对矛盾，服务等级与信道利用率也是矛盾的，必须选择一个合适的值利用爱尔兰公式计算出的呼损率列表为爱尔兰呼损表，反映话务量、呼损率和共用信道数间的关系工程上，常用查表的方式计算话务量1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有89话务理论忙时集中率K忙时、非忙时考虑用户数与信道数时应采用忙时话务量忙时话务量：最繁忙的一小时的话务量忙时集中率：忙时话务量与全日（24小时）话务量的比值K=忙时话务量/全日话务量1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有910话务理论每用户忙时话务量E用户E用户=CTK/3600（Erl/用户）C为每天平均呼叫次数；T为每次呼叫平均占用时间(s)；K为繁忙小时集中率

E用户是一个统计平均值对专用移动通信系统，用户忙时的话务量可按0.06Erl/用户计算；对于公用移动通信系统，用户忙时的话务量按0.01Erl/用户来计算。1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1011话务理论每信道容纳的用户数MEc=(E/n)/E用户E/n为每信道平均话务量，E可由爱尔兰呼损表查得。每个信道所容纳的用户数与在一定呼损条件下系统所能负载的话务量成正比，与每用户忙时话务量成反比。1.1移动通信网络结构1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1112移动通信双工方式根据信息的传送方向，通信可以分为单工、半双工和全双工三种方式信息只能单向传送为单工；信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工；信息能够同时双向传送则称为全双工。双工又可分为：时分双工（TDD），频分双工（FDD）；时分双工（TDD）：上下行通信采用同一个频段，但以不同的时隙进行收发；频分双工（FDD）：用频段的不同来区分上下行。1.2移动通信双工方式1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1213移动通信多址技术多址技术是指能够使多用户共用公共通信信道的一种技术，也就是多用户区分技术。频分多址(FDMA)---按频道划分用户，频带独享，时间共享；时分多址(TDMA)---按时隙划分用户，时隙独享，频率共享；码分多址(CDMA)---按码道划分用户，时隙/频率共享；空分多址(SDMA)---按空间角度划分用户，频率/时隙/码道共享。1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1314频分多址技术用户识别：频点特点：简单，容易实现，适用于模拟和数字信号；以频率复用为基础，以频带划分各种小区；需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统；以频点区分用户地址，一个频点传输一路模拟/数字话路；对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和载波设置；基站由多个不同载波频率的发射机同时工作。1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1415频分多址技术1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1516时分多址技术用户识别：时隙特点：以频率复用为基础，同一小区内以时隙区分用户；每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置；系统要求严格的系统定时同步；对功控的要求不严；是时隙受限和干扰受限系统；TDD模式下，上下行信道信息可以共享。1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1617时分多址技术1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1718码分多址技术用户识别：码道特点：每个码传输一路数字信号；用户共享时间和频率；是干扰受限系统；需要严格的功率控制；需要定时同步；软容量、软切换，系统容量大；抗衰落、抗多径能力强。1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1819码分多址技术1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有1920空分多址技术用户识别：空间角度特点：采用智能天线波束赋形技术；通过空间角度不同区分不同的用户数据；用户共享时间、频率和码道资源；抗衰落、抗多径能力强。1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有2021空分多址技术1.3移动通信多址技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有2122移动通信无线传输技术1.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有22语音编码技术语音编码技术是数字移动通信的基础，是第一代与第二代移动通信的主要区别。语音编码的作用：提高通话质量（数字化＋信道编码纠错）提高频谱利用率（低码率编码）提高系统容量（低码率，语音激活技术）移动通信对语音编码的要求：编码速率低，话音质量好抗噪声干扰和抗误码的能力强编译码延时小编译码器复杂度低，便于大规模集成功耗小，以便应用于手持机231.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有23语音编码技术241.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有24信道编码技术卷积编码251.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有25信道编码技术Turbo编码1993年，由C.Berrou等提出；逼近香农极限；香农编码定理：在有噪声的环境下，只要信源的信息速率不超过信道容量，就可以找到一种编码方法，使信息的传输速率任意逼近于信道容量，而传输的错误概率任意逼近于零；用于中、高速数据业务。261.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有26信道编码技术Turbo编码271.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有27交织技术交织目的：把一个较长的突发差错离散成随机差错，再利用纠正随机差错的编码技术消除随机差错交织原因：深度衰落，较长时间人为干扰，大自然突发噪声交织深度越大，抗突发差错能力越强交织器结构：281.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有28调制技术调制的目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配，以便有效进行信息传输调制的分类：调制信号：模拟调制、数字调制相位连续性：相位连续调制、相位不连续调制信号包络：恒定包络调制、非恒定包络调制291.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有29调制技术301.4移动通信无线传输技术1移动通信基本概念大唐移动©版权所有30基本呼叫311.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念MOC(MobileOriginatedCall)MTC(MobileTerminatedCall)MMC(MobiletoMobileCall)大唐移动©版权所有31移动主叫321.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念大唐移动©版权所有BSS:BaseStationSubsystemMSC:MobileSwitchingCenterVLR:VisitingLocationRegisterHLR:HomeLocationRegisterCoreNetworkBSSMSCVLRHLRPSTN32移动被叫331.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念大唐移动©版权所有MSC-BVLRHLRBSSMSC-AVLRHLRPSTN1、HomeLocation与VistingLoacation2、MSC与多个BSS3、单个BSS与多个UE33移动漫游341.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念大唐移动©版权所有MSC-BVLRHLRBSS001MSC-AVLRHLRBSS100漫游是蜂窝移动电话的用户在离开本地区或本国时，仍可以在其他一些地区或国家继续使用他们的移动电话手机。34移动漫游351.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念大唐移动©版权所有硬切换软切换接力切换BSSMSCBSSVLRHLR35361.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念BSS001BSS100交棒前交棒中交棒后硬切换示意图硬切换大唐移动©版权所有36BSS001BSS100371.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念软切换大唐移动©版权所有37接力切换示意图交棒前交棒中交棒后BSS001BSS100381.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念接力切换大唐移动©版权所有38391.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念编号规划PLMN（公众陆地移动通信网）移动国家号码(MCC)：中国为460移动网号(MNC)：移动为00，联通：01LAI（位置区标识）LAI＝PLMN+LACLAC：位置区码RAI（路由区标识）RAI＝LAI+RACRAC：路由区码大唐移动©版权所有MCCMNC移动网络号移动国家号码39401.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念编号规划MSISDN（移动用户号码）国家号码(CC)：中国为86MAC：移动接入码=139(8、7、6、5、0、1)移动用户号：H0H1H2H3ABCDH0H1H2H3：HLR识别码，由总部统一分配到本地网；ABCD：移动用户号，由HLR自行分配大唐移动©版权所有CCMACSN国内有效移动用户ISDN号码国际移动用户ISDN40411.5移动通信网络呼叫相关概念1移动通信基本概念编号规划IMSI（国际移动用户识别码）移动国家号码(MCC)：中国为460移动网号(MNC)：移动为00，联通：01移动用户识别码(MSIN)：H1H2H3TMSI（临时移动用户识别码）提高IMSI使用的安全性本地MSC分配的4字节编码大唐移动©版权所有41MCCMNCMSIN国内移动用户识别码国际移动用户识别码移动通信基础知识大唐移动©版权所有42移动通信基本概念移动通信电波传播特性移动通信抗干扰、抗衰落技术43电磁波传播特性直射：无线电波在自由空间传播的方式反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，就会发生反射绕射：当发射机和接收机之间的传播路由被尖锐的边缘阻挡时，就会发生绕射散射：当电磁波的传播路由存在小于波长的物体，并且单位体积内这种障碍物体的数目非常巨大时，就会发生散射大唐移动©版权所有2.1无线电波传播方式2移动通信电波传播特性44反射和散射2.1无线电波传播方式2移动通信电波传播特性45绕射2.1无线电波传播方式2移动通信电波传播特性46无线电波衰落无线移动信道传播过程中会遇到各种建筑物、树木、植被以及起伏的地形，会引起能量的吸收和穿透以及电波的反射、散射和绕射等；无线信号在传播时受到的多种途径衰减的损耗可以表示为：大唐移动©版权所有2.2无线电波衰落2移动通信电波传播特性47无线电波衰落P(d)为接收信号功率，是基站和移动台之间距离的函数；d^(-n)为空间传播损耗，n一般为3～5；S(d)为阴影衰落，是由传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波遮蔽所引起的衰落；R(d)为多径衰落，是由移动传播环境的多径传播引起的衰落。大唐移动©版权所有2.2无线电波衰落2移动通信电波传播特性48无线电波衰落大唐移动©版权所有2.2无线电波衰落2移动通信电波传播特性49无线电波衰落在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时值呈现快速变化的特征，这就是多径衰落，其衰落特性符合瑞利分布。这种衰落由于衰落速率较快，又可称为快衰落。在数十波长的范围内对信号求平均，可得到短区间中值。在数百波长的区间内，信号的短区间中值也出现缓慢变动的特征。这就是阴影衰落。其衰落特性符合对数正态分布。在较大区间内对短区间中值求平均可得长区间中值。长区间中值随基站的距离而变，其衰减特性一般服从率。它表明的是在以公里计的较大范围内接收信号的变化特性。大唐移动©版权所有2.2无线电波衰落2移动通信电波传播特性50无线电波衰落空间传播损耗：路径损耗阴影效应：由地形结构引起，表现为慢衰落多径效应：由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落多普勒效应：由于移动体的运动速度和方向引起，多径条件下将引起多普勒频谱展宽大唐移动©版权所有2.2无线电波衰落2移动通信电波传播特性移动通信基础知识大唐移动©版权所有51移动通信基本概念移动通信电波传播特性移动通信抗干扰、抗衰落技术52噪声和干扰噪声和干扰是通信性能变坏的重要因素接收机能否正常工作，不仅取决于接收机输入信号大小，而且取决于干扰和噪声的大小高接收机灵敏度时，当外部噪声和干扰远高于接收机固有噪声时，接收机灵敏度会大大降低接收机输入信噪比小于允许门限值时，接收机就不能进行正确接收噪声可分为内部噪声和外部噪声干扰包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有53内部噪声主要指接收机本身的固有噪声主要来源是电阻的热噪声和电子器件的散弹噪声热噪声由粒子的热运动产生，温度越高，粒子动能越大，形成的噪声也越大热噪声的瞬时值服从高斯分布，又称高斯噪声热噪声的频带极宽，几乎是所有无线电频谱的叠加，又称白噪声散弹噪声由于载流子随机通过PN结，单位时间内通过PN结的载流子数目不一致，表现为通过PN结的正向电流在平均值上下作不规则起伏变化3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有54外部噪声外部噪声分自然噪声和人为噪声自然噪声指天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声等功率谱主要在100MHz频段以下，陆地移动通信中，自然噪声远低于接收机固有噪声，可忽略人为噪声由各种电气设备中电流或电压的剧变而形成的电磁波辐射所产生城市人为噪声比较大，主要是汽车点火噪声频谱较宽，强度随频率升高而下降基站与移动台所受影响不同为了抑制人为噪声，应采取必要的屏蔽和滤波措施，也可在接收机上采取相应的措施平均人为噪声功率N=KT0Bi3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有55外部噪声人为噪声与频率的关系3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有56噪声系数噪声比信噪比衡量噪声对有用信号的影响程度信号与噪声的功率之比：S/N=PS/PN信噪比越大，恢复原始信号就越容易，传输的话音越清晰，传输的图像和文字分辨率越高噪声系数噪声系数指网络输入端的信噪比与输出端的信噪比的比值，用于衡量信噪比通过线性网络的变化NF=(Si/Ni)/(So/No)=No/(Ap*Ni)Si为输入信号功率，Ni为噪声功率So为输出信号功率，No为输出噪声功率Ap=So/Si3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有57同频干扰一般是指相同频率电台之间的干扰表现为差拍干扰和由于调制而产生的调频干扰同频道电台间的空间隔离不够，就会造成同频干扰3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有58邻道干扰邻道干扰是指相邻的或邻近的信道之间的干扰由于发射机的调制边带扩展和边带噪声辐射，离基站近的K±1信道的MS强信号干扰离基站远的K信道的MS弱信号共信道干扰，即干扰分量落在被干扰接收机带内基站发射机对MS接收机的邻道干扰不严重3.1移动系统中的干扰和噪声3移动通信抗干扰、抗衰落技术大唐移动©版权所有59互调干扰互调干扰产生的原因互调干扰是由于多个信号加至非线性器件上，产生与有用信号频率相近的