移动通信技术

移动通信技术3G培训资料

本课程的目的1、了解和熟悉无线和移动通信的基本原理和知识；2、了解和熟悉第三代移动通信的基本原理和知识。移动通信基本定义移动通信就是通信双方至少有一方在运动状态中进行信息交换，它包括移动用户之间的通信、固定用户与移动用户的通信，概括来说就是

“动中通”。

移动通信系统发展史历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（AdvanceMobilePhoneService）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国。主要标准：美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS主要特点：用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段调制方式：FM业务的种类单一，主要是话音业务系统的保密性较差频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户容量之间的矛盾十分突出第一代模拟蜂窝移动通信系统移动通信系统发展史第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。主要特点：微蜂窝小区结构数字化技术---语音信号数字化新的调制方式---GMSK、QPSK等FDMA/TDMA频谱利用率高，系统容量大便于实现通信安全保密移动通信系统发展史第二代数字蜂窝移动通信系统-CDMA历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北美等国家和地区投入使用，用户反映良好。CDMA系统的主要特点：用户的接入方式采用码分多址（CDMA）软容量、软切换，系统容量大抗多径衰落可运用话音激活、分集接收等先进技术移动通信系统发展简史第三代移动通信系统第三代移动和个人通信系统需要有更大的系统容量和更灵活的高速率、多速率数据的传输，除了语音和数据传输外，还能传送高达2Mbit／s的高质量的活动图像。最具代表性的IMT-2000技术标准，其中所涉及的CDMA技术司以分为三类：WCDMA技术，cdma2000技术，TD-SCDMA技术。移动通信系统发展史第三代数字蜂窝移动通信系统3G的主要特点：支持移动多媒体业务宽带CDMA技术

高频谱效率

FDMA/TDMA/CDMA

从电路交换到分组交换

从媒体(media)到多媒体(Multi-media)

高保密性全球范围无缝漫游系统微蜂窝结构3G主流技术：

WCDMAcdma2000TD-SCDMA

蜂窝移动通信的发展1G2G3G模拟系统GSMWCDMAIS-95cdma2000TD-SCDMAGPRS多址技术多址技术：在移动通信系统中，有许多用户都要同时通过同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从众多用户台的信号中区分出是哪一个用户台发出来的信号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号。多址方式的基本类型有三种，即频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。多址技术分类： 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)---按码型划分用户，时隙/频率共享

空分多址(SDMA)---按空间角度划分用户，频率/时隙/码型共享频分多址（FDMA）含义：每个用户占用一个频率用户识别：频道号特点：

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 以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟/数字话路 对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置 基站由多部不同载波频率的发射机同时工作 不适宜大容量系统使用应用：模拟/数字蜂窝移动通信系统PowerFrequencyTimeFDMA时分多址（TDMA）含义：每个用户占用一个时隙用户识别：时隙特点：

以频率复用为基础，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 是时隙受限和干扰受限系统

TDD模式下，上下型信道信息可以共享应用：GSM系统：（上行890～915MHZ，下行935～960MHZ）频点间隔200KHZ

每个频道8个时隙FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离

:95MHz890915935960双工距离

:45MHzGSM900:GSM1800:GSM系统采用了FDMA、TDMA混合方式：FDD－TDMA

GSM系统频率资源多址技术码分多址（CDMA)

在CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分，或者说，靠信号的不同波形来区分。码分多址（CDMA）FrequencyCDMAPowerTime含义：每个用户使用一个码型，频率/时间共享用户识别：码型特点：

每个基站只需一个射频系统 每个码传输一路数字信号 每个用户共享时间和频率 是一个多址干扰受限系统 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、抗多径能力强应用：IS-95CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统空分多址（SDMA）依靠智能天线实现蜂窝移动通信的基本概念

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。

-“频率复用”的概念

-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)蜂窝通信的基本原理小区、区群与频率复用小区形状的确定小区的实际覆盖想象的覆盖理想的覆盖实际的覆盖频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道可以极大地提高频谱利用率如果系统设计得不好，将产生严重的干扰C1C1f1P0f1P0RRD(D/R)2=3×kD—频率复用距离R—小区半径K—频率复用模式频率复用蜂窝－频率复用方式FDMA频率复用11111111113626221457CDMA频率复用信道总数和频率复用6754321675432167543216754321675432167543216754321无线区群构成和形状无线区群构成

->区群内每个小区使用不同的频率

->区群的形状能够无缝覆盖整个区域

->区群间同频小区的距离保持相等无线区群的几种形状N=3N=4N=7频率复用和同信道干扰定向天线顶点激励的同信道干扰67543216754321675432167543216754321675432167543211111111扇区的裂变Sector-1Sector-2Sector-3Sector-4Sector-5Sector-6Sector-1Sector-3Sector-2G=3x0.85=2.55G=6x0.85=5.1*扇区的重叠按15%记移动通信网络结构VLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLRPSTNEDCHAPSTNBSCBTSBTSAbisBSSA位置管理Why：移动用户的位置变化，为了将一个呼叫传送到移动用户，必须有一个位置管理系统来跟踪用户的位置变化位置管理：原籍位置寄存器和访问位置寄存器位置管理的任务：位置登记和呼叫传递位置更新：解决移动台发现位置变化后及时报告它的当前位置寻呼：如何有效的确定用户在哪个小区位置管理涉及到网络的处理能力和通信能力目的：以尽可能小的处理能力和附加业务量，来最快的确定用户位置鉴权和安全GSM信号通过空中传播<－开放式环境，信号可以被截获，窃听，信息泄漏（移动商务）GSM的安全措施 鉴权：确认用户具有的各种权利 用户对基站鉴权 基站对手机鉴权 基站对用户鉴权 加密：对信息进行加扰，防止第三者窃听。 原始信息加密 空中传输信息加密 使用TMSI越区切换的问题和性能指标越区切换的问题 越区切换的准则，何时需要进行越区切换－when

越区切换如何控制－How

越区切换时信道如何分配－what性能指标 失败概率 因越区切换失败而使通信中断的概率 越区切换的速率 越区切换引起的通信中断的时间间隔 越区切换发生的时延漫游技术定义：离开原MSC区，仍享受服务路由接续：网关局重选漫游号码：MSRN

按呼叫分配无线通信基础无线通信的定义在信息的传输信道方面采用无线电波。无线电波是一种能量传输形式，在传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。无线通信的定义无线电波和光波一样，它的传播速度和传播媒质有关。无线电波在真空中的传播速度等于光速。我们用Ｃ＝３０００００公里／秒表示。在媒质中的传播速度为：Ｖ＝Ｃ/（ε）1/2，式中ε为传播媒质的相对介电常数。空气的介电常数约为1，因此我们认为V=C。电场电场电场振子电波传输方向磁场磁场无线通信的定义无线电波的波长、频率和传播速度的关系：可用式λ＝Ｖ/ｆ表示。在公式中，Ｖ为速度，单位为m/s；ｆ为频率，单位为Hz；λ为波长，单位为m。由上述关系式不难看出，同一频率的无线电波在不同的媒质中传播时，速度是不同的，因此波长也不一样。波长无线通信的定义无线电波的极化 无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种现象称为无线电波的极化。直线极化：xy轴上的电场相位差为0或π。垂直极化、水平极化园极化：xy轴上的电场幅度相等，相位不同。椭圆极化：xy轴上的电场幅度，相位均不相同。左旋极化、右旋极化无线通信的定义移动通信使用的是线极化天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向垂直极化水平极化+45度倾斜的极化-45度倾斜的极化无线通信的定义双极化天线两个天线为一个整体，传输两个独立的波。V/H(垂直/水平)倾斜(+/-45°)微波频段的划分300Mhz---300Ghz微波频段频率波段名波长0.3---1GhzUHF30-15cm1---2GhzL波段15-7.5cm2---4GhzS波段7.5-3.75cm4---8GhzC波段3.75-2.5cm8---12GhzX波段2.5-1.67cm12---18GhzKu波段1.67-1.11cm18---27GhzK波段1.11-0.75cm27---40GhzKa波段0.75-0.5cm40---300Ghz毫米波

0.5-0.01cm

目前移动通信使用的频段都属于UHF、L、S波段。微波的频率很高，波长较短，它的地面波衰减很快。因此也不能依靠地面波作较远距离的传播，它主要是由空间波来传播的。微波传播特牲自由空间传输损耗：Lbs=(4πd/λ)2d为距离Lbs=10lg(4πd/λ)2=20lg4πd/λLbs=32.45+20lgf+20lgdf:Mhzd:Km

微波传播特牲多径衰落：原因由于接收端周围多个散射体反射电磁波在接收端口形成驻波变化的情况。多径衰落为快衰落服从瑞利分布

微波传播特牲阴影衰落：原因由于发射端与接收端存在障碍物阻挡造成场强中值变化。频率越高，建筑物越高、越近，影响越大。相反，频率越低，建筑物越矮、越远，影响越小。阴影衰落为慢衰落服从正态分布

微波传播特牲多普勒频移：快速移动造成的接收信号与实际发射的信号在频率上发生小范围的晃动。在目前移动通信系统中影响不大。

无线通信系统的基本组成基带部分：包括语音编码*、信道编码、交织、形成BUSRT（GSM）、扩频（CDMA）、调制等处理。射频部分：变频、高功率放大、低噪声放大、分合路等处理。天馈系统：将高频电信号转化为电磁波发射、会聚等处理。

基带部分射频部分天馈部分天馈部分射频部分基带部分无线通信的指标介绍与天馈线相关的指标：阻抗单位为平衡与不平衡移动通信使用的一般为50不平衡馈线的损耗单位：dB。天线增益单位：dBi

dBd。天线方向图。天线频率与带宽单位：Hz。天线极化隔离度单位：dB。天馈线系统的驻波比

无线通信的指标介绍导线载有交变电流时，就可以形成电磁波的辐射，辐射的能量与导线的长短和形状有关.当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强的辐射。通常将上述能产生显著辐射的直导线称为振子。

无线通信的指标介绍无线通信的指标介绍 天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示.

方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。无线通信的指标介绍前向功率后向功率以dB表示的前后比=10log

典型值为25dB左右目的是有一个尽可能小的反向功率(前向功率)(反向功率)无线通信的指标介绍120°(eg)峰值-10dB点-10dB点60°(eg)峰值-3dB点-3dB点15°(eg)PeakPeak-3dBPeak-3dB32°(eg)PeakPeak-10dBPeak-10dB俯仰面即垂直面方向图3dB波束宽度方位即水平面方向图10dB波束宽度无线通信的指标介绍

天线增益与方向图的关系 一般说来，天线的主瓣波束宽度越窄，天线增益G越高。天线波束的下倾为使波束指向朝向地面无下倾电下倾机械下倾电下倾的产生无下倾时在馈电网络中路径长度相等有下倾时在馈电网络中路径长度不相等无线通信的指标介绍dBd

和dBi的区别一个单一对称振子dipole具有面包圈形的方向图辐射

一个各向同性isotropic的辐射器在所有方向具有相同的辐射一个天线与对称振子相比较的增益用“dBd”表示一个天线与各向同性辐射器相比较的增益用“dBi”表示例如:3dBd=5.17dBi2.17dB

对称振子的增益为2.17dB

无线通信的指标介绍天线的工作频率范围(带宽)无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的，通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时它所输送的功率都将减小，据此可定义天线的频率带宽。 有几种不同的定义：一种是指天线增益下降三分贝时的频带宽度；另一种是指在规定的驻波比下天线的工作频带宽度。

无线通信的指标介绍反射损耗 当馈线和天线匹配时，高频能量全部被负载吸收，馈线上只有入射波，没有反射波。馈线上传输的是行波，馈线上各处的电压幅度相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗.而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就不能全部将馈线上传输的高频能量吸收，而只能吸收部分能量。入射波的一部分能量反射回来形成反射波。9.5W80

ohms50ohms朝前:10W返回:0.5W无线通信的指标介绍馈线和天线的电压驻波比 在不匹配的情况下,馈线上同时存在入射波和反射波。 反射波和入射波幅度之比叫作反射系数。反射波幅度（Ｚ－Ｚ。）反射系数Γ＝─────＝───────

入射波幅度（Ｚ＋Ｚ。） 驻波波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比(VSWR)

驻波波腹电压幅度最大值Ｖmax|（1+Γ）|

驻波系数Ｓ＝──────────────＝───--─

驻波波节电压辐度最小值Ｖmin|（1-Γ）|

无线通信的指标介绍

发射的指标：

发射功率(Pt)：发射信号的强度。单位：dBm

有效全向辐射功率(EIRP):天线发射信号的强度。单位：dBm

交调、杂散等接收的指标：接收功率(Pr)：发射信号的强度。单位：dBm

接收机灵敏度(s):能达到数字指标要求的最低接收功率。单位:dBm

噪声系数（Nf)：接收机固有的接收机灵敏度：S_BS=Eb/Nt

－10lg(W/Rb)+10lg(KT×W)+NF_BS基站天馈系统基站天馈系统示意图8防雷保护器主馈线（7/8“）5馈线卡6走线架4接地装置3接头密封件绝缘密封胶带，PVC绝缘胶带1天线调节支架GSM/CDMA板状天线抱杆（

50~114mm）2室外馈线9室内超柔馈线7馈线过线窗基站主设备基站天馈系统CDMA基站天馈系统1天线调节支架 用于调整天线的俯仰角度，一般调节范围为：0°~15°；2室外跳线 用于天线与7/8〞主馈线之间的连接。常用的跳线采用1/2〞

馈线，长度一般为3米。3接头密封件 用于室外跳线两端接头（与天线和主馈线相接）的密封。常用的材料有绝缘防水胶带（3M2228）和PVC绝缘胶带3M33+）。4接地装置（7/8〞馈线接地件） 主要是用来防雷和泄流，安装时与主馈线的外导体直接连接在一起。一般每根馈线装三套，分别装在馈线的上、中、下部位，接地点方向必须顺着电流方向。基站天馈系统CDMA基站天馈系统57/8〞馈线卡子 用于固定主馈线，在垂直方向，每间隔1。5米装一个，水平方向每间隔1米安装一个（在室内的主馈线部分，不需要安装卡子，一般用尼龙白扎带捆扎固定）。 常用的7/8〞卡子有两种；双联和三联。

7/8〞双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线。6走线架 用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子。7馈线过窗器 主要用来穿过各类线缆，并可用来防止雨水、鸟类、鼠类及灰尘的进入。8防雷保护器（避雷器） 主要用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线之间，其接地线穿过过线窗引出室外，与塔体相连或直接接入地网。基站天馈系统CDMA基站天馈系统9室内超柔跳线用于主馈线（经避雷器）与基站主设备之间的连接，常用的跳线采用1/2〞超柔馈线，长度一般为2~3米。由于各公司基站主设备的接口及接口位置有所不同，因此室内超柔跳线与主设备连接的接头规格亦有所不同，常用的接头有7/16DIN型、有N型。有直头、亦有弯头。10尼龙黑扎带，主要有两个作用：（1）安装主馈线时，临时捆扎固定主馈线，待馈线卡子装好后，再将尼龙扎带剪断去掉。（2）在主馈线的拐弯处，由于不便使用馈线卡子，故用尼龙扎带固定。室外跳线亦用尼龙黑扎带捆扎固定。11尼龙白扎带：用于捆扎固定室内部分的主馈线及室内超柔跳线。基站天馈系统CDMA基站天馈系统57/8〞馈线卡子 用于固定主馈线，在垂直方向，每间隔1.5米装一个，水平方向每间隔1米安装一个（在室内的主馈线部分，不需要安装卡子，一般用尼龙白扎带捆扎固定）。 常用的7/8〞卡子有两种；双联和三联。

7/8〞双联卡子可固定两根馈线；三联卡子可固定三根馈线。6走线架 用于布放主馈线、传输线、电源线及安装馈线卡子。7馈线过窗器 主要用来穿过各类线缆，并可用来防止雨水、鸟类、鼠类及灰尘的进入。8防雷保护器（避雷器） 主要用来防雷和泄流，装在主馈线与室内超柔跳线之间，其接地线穿过过线窗引出室外，与塔体相连或直接接入地网。基站天馈系统一、全向天线隔离度要求按天线增益为10dBi、隔离度为30dB考虑，天线间距要求如下：天线水平安装时，发射天线和接收天线水平间距不小于3m。天线垂直安装时，发射天线和接收天线垂直间距不小于0.2m。根据全向接收天线分集接收要求，接收天线和接收天线水平间距应不小于4m。二、定向天线隔离度要求按天线增益为15dBi、隔离度为30dB、半功率角为65°考虑，天线间距要求如下：天线水平安装时，同一扇区发射天线和接收天线水平间距不小于5.3m。天线垂直安装时，同一扇区发射天线和接收天线垂直间距不小于0.2m。不同扇区发射天线和接收天线水平间距不小于0.2m。根据定向接收天线分集接收要求，接收天线和接收天线水平间距不小于4m。电磁波的自由空间传输 接收机和发射机之间无任何阻挡的视距路径 接收功率：

接收机功率随着收发两端之间距离的平方衰减电磁波的基本传播机制:反射绕射散射反射和散射移动台天线反射波直射波地面散射波基站天线绕射基站天线移动台天线绕射波山峰移动环境的场强特性接收信道统计分析曲线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呈快速变化（快衰落）移动环境的几个特性空间传播损耗---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移动关键技术语音编码技术调制技术信道分配技术分集技术扩频技术移动通信中的信号传输处理技术调制技术数字频率调制技术（FSK、MSK、GMSK、GFSK)数字相位调制（PSK、QPSK、

/4－QPSK)正交振幅调制（QAM）自适应调制扩频调制编码技术语音编码（信源编码）信道编码（卷积编码、Turbo编码）信源编码信道编码信道解码信源解码调制解调信源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意义：

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，以便应用于手持机调制技术目的：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、非恒定包络调制移动通信中的调制技术移动关键技术信道分配技术固定动态固定与动态结合分集技术接收多路不相关的信号并合并。空间分集技术---用2个以上的天线接收同一个信号频率分集技术---用2个以上的载波频率传输时间分集技术---在不同时间接收同一个信号极化分集技术---接收垂直和水平极化信号常用的分集技术多径信号合并最大比合并直射路径反射路径RAKE接收机扩频技术扩频原理：以频带换取信噪比 香农理论：C=Bwlog2(1+S/N)扩频系统的优点：抗干扰能力强，可抗白噪声、人为干扰、多径干扰等保密性好。扩频信号频谱近似白噪声，若不知PN序列生成方法就难以获取原始信息隐蔽性好。扩频信号近似白噪声，难以检测，宽带扩频信号功率谱密度很低，难以监听易于实现大容量多址通信易于精确定时和测距易于采用各种先进的分集技术，如RAKE接收、智能天线等CDMA直接序列扩频技术数字蜂窝移动通信数字化的原因提高频谱资源的利用率，增加系统容量可提供话音、数据和图像等多种业务用户信息保密数字信号的传输性能优良便于与PSTN、ISDN、PDN、PTN网兼容数字化可采用数字信号处理技术，有利于减少功耗、小型化、降低成本数字移动通信的各个组成模块MSMSBSSEIRMSCMSCHLRVLRAUCOMCPDNPSTNISDNGSM概述GSM（GlobalSystemforMobilecommunications）第二代主流蜂窝移动通信系统采用TDMA/FDMA复用方式采用数字化语音编码和数字调制技术以语音业务为主，也支持无线的数据业务使用最广，用户数最多的移动通信系统GSM的历史1982年，北欧四国向欧洲邮电行政大会CEPT提交建议书要求制定900MHz频段的欧洲公共电信业务规范在ETSI技术委员会下成立“移动特别小组(GroupSpecialMobile)”简称“GSM”来制定有关的标准和建议书1986年，在巴黎对提出的8个建议系统进行现场实验1987.5，GSM选定窄带TDMARPE-LTP话音编码和GMSK调制方式1988年提出主要建议颁布GSM(泛欧数字蜂窝通信网)标准1990年完成了GSM900的规范不同建议书分组成为一套12系列1991年在欧洲开通了第一个系统将GSM更名为“全球移动通信系统”(Globa1systemforMobilecommunications)同年移动特别小组还完成了1800MHz频段的移动电信业务规范名为DCSI800系统1992年大多数欧洲GSM运营者开始商用业务1993年欧洲第一个DCSI800系统投入运营GSM的发展现状第二阶段标准到1993年底也基本完成了主要部分并与1994年底冻结1994年6月又开始考虑第2阶段的有关标准的定义后并入第二阶段标准100多个国家已建立了GSM网络移动通信用户的40%在使用GSMGSM的区域定义GSM服务区公用陆地移动通信网（PLMN）MSC区位置区基站区扇区GSM的号码IMSI---国际移动用户识别码GSM系统中每个用户均分配一个唯一的IMSI在呼叫建立和位置更新时都要使用IMSI其组成为•MCC-移动国家码3位数字如中国的MCC为460•MNC-移动网号最多2位数字用于归属的PLMN•MSIN-移动用户识别码用于移动通信网中的移动用户TMSI---临时移动用户识别码GSM的号码MSISDN---移动台PSTN/ISDN号码

MSISDN用于PSTN或ISDN拨向GSM系统的号码 MSISDN=CC+NDC+SN总长不超过15位数字

CC=国家码(如中国86)NDC=国内地区码SN=用户号码MSRN---移动台漫游号码 当移动台漫游到另一个MSC区时该MSC将给移动台分配一个临时漫游号码用于路由选择格式与被访地的移动台PSTN/ISDN格式相同GSM的号码LAI---位置区识别码

LAI用于移动用户的位置更新LAI=MCC+MNC+LACCGI---小区全球识别码

CGI用来识别一个位置区内的小区CGC=MCC+MNC+LAC+CIBSIC---基站识别码BSIC用于移动台识别不同的相邻基站C采用6比特编码GSM的号码IMEI---国际移动识别标识码IMEI是唯一的用于识别移动设备的号码用于监控被窃或无效的这一类移动设备IMEI=TAC+FAC+SNR+SP(15位数•TAC型号批准码由欧洲型号批准中心分配前2位为国家码•FAC最后装配码表示生产厂或最后装配地由厂家编码•SNR序列号码独立地唯一地识别每个TAC和FAC移动设备所以同一个牌子的同一型号的SNR是不可能一样的•SP备用码通常是0。GSM主要业务GSM的业务是建立在ISDN概念基础上的GSM的业务包括基本通信业务和补充业务基本通信业务包括6类10种电信业务GSM工作频段频段 上行：890～915MHz，1710～1785MHz

下行：935～960MHz，1805～1880MHz

我国：上行：905～915MHz

下行：950～960MHzGSM的频道和调制收发频率间隔：45MHz相邻两频道间隔为200kHz。工作频段包含124对频道，每个频道8个时隙，共992个物理信道调制方式 高斯最小移频键控(GMSK)

原因：邻信道干扰小于-60dB

高斯滤波器：BT=0.3

频谱利用率：1.35bps/HzGSM的信道分类GSM的业务信道业务信道（TCH）传输话音和数据话音业务信道按速率的不同，可分为全速率话音业务信道（TCH/FS）和半速率话音业务信道（TCH/HS）数据业务信道按速率的不同，也分为全速率数据业务信道（TCH/F9.6，TCH/F4.8，TCH/F2.4）和半速率数据业务信道（如TCH/H4.8，TCH/H2.4）（这里的数字9.6，4.82.4表示数据速率，单位为kb/s）GSM的控制信道控制信道(CCH)传输各种信令信息广播信道(BCH)频率校正信道(FCCH)同步信道(SCH)广播控制信道BCCH公共控制信道（CCCH）寻呼信道（PCH）随机接入信道（RACH）准许接入信道（AGCH）GSM的控制信道专用控制信道（DCCH）独立专用控制信道（SDCCH）慢速辅助控制信道（SACCH）快速辅助控制信道（FACCH）GSM系统基本结构BSCMSMSEIRMSCMSCHLRVLRAUCOMCPDNPSTNISDNBTSBTSBTSBSCBTSBTSBTS网络交换子系统基站子系统移动台公共网GSM组成示意图Um无线接口功能无线传输特征TDMA/FDMA接入方式频率与频道序号：上行：890-915下行：935-960信道序号N=1~124，共992个物理信道调制方式：GMSK速率：270.833kb/s载频复用与区群结构：可采用3小区9扇区结构N=3N=4Um无线接口功能话音和信道编码话音：规则脉冲激励长期预测编码（RPE－LTP）信道编码：纠错编码、交织技术跳频和间断传输技术跳频速率：217跳/秒作用：间断传输/话音激活技术Um无线接口功能采用抗干扰措施自适应均衡卷积编码交织编码跳频技术位置登记鉴权加密用户发起呼叫建立用户被呼叫的呼叫建立GSM数据业务的发展1998年高速的数据速率被引入GSM网络。高速电路交换数据HSCSD将数据速率提高，当四个采用14.4kbits/s编码时无线接口应用时达到57.6kbits/s。HSCSD将GSM数据服务采用PSTN/ISDN的标准，并且可以在将来发展到更高的数据速率。GSM数据业务的发展当信道速率提高时采用较少的信道就可达到同样的速率。1999年末GPRS通用分组无线服务的提供是向个人多媒体功能前进的一个重要的里程碑，实现真正的分组数据模式连接。GPRS可以提供超过100Kbits/s的峰值速率（最大速率171.2kbit/s，8个21.4kbits/s信道）。通过消除建立连接的延迟，GPRS提高了数据业务应用的方便性和直接性。GPRS什么是GPRS？GPRS终端；GPRS业务联网方案；WAPOverGPRS；什么是GPRSGPRS即通用分组无线业务，是GSMPhase2+规范实现的内容之一，是一种基于GSM的新型移动分组数据承载业务，其最高速率可达115kbit/s。GPRS允许业务用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。GPRS能确保分组模式数据应用的成本效益和网络资源的有效利用。GPRS优点在GSM覆盖区可获得标准的无线分组交换INTERNET接入；可变的速率，从低比特每秒到171.2kbps；可基于流量收费，使得用户长时间在线而仅基于实际传送的数据收费；分组无线接口，最佳的无线资源应用；网络结构中的分组交换技术，优化网络资源；GPRS特点总结以分组交换的方式使用（统计复用）无线资源；适合于突发性的小量或大量数据传送；速率超过100kbit/s；永远在线，按流量计费……；PSDNIP/X.25GSM900/1800GPRSPSTNGPRS系统构成BTSBSCMSCSGSNGGSNInternetPSTNGPRSBackboneIPNetworkPacketSwitchedCircuitSwitchedGPRSCoreSharedGSMandGPRSInfrastructureGPRSInfrastructureIPWorldHost5HostGPRS的系统构成GPRS是一种基于分组交换传输数据高效率的方式，其数据率是现有GSM的10倍以上GPRS网络是通过在GSM网络结构中引入两个新的网络节点，它们是GPRS网关支持节点GGSN（GatewayGPRSSupportingNode）和GPRS业务支持节点SGSN（ServiceGPRSSupportingNode）GPRS系统构成移动台则必须是GPRS移动台或GPRS／GSM双模移动台。SGSN-SGSN通过帧中继与BTS连接，是GSM网络结构与移动台之间的接口，实现与移动台之间数据的发送与接收，提供分组路由，跟踪移动台在服务区的位置，并实现安全和访问控制功能。GPRS系统构成GGSN-GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN，是连接GSM网络结构与外部分组交换网（如Internet和LAN）的网关。GGSN也可以在这种网络之间建立多个连接，即通过一个GGSN、一个GSM网络可以连接到多个外部网上GPRS系统构成GPRS数据包的发送与接收，其过程如下：笔记本电脑通过串行或无线方式接到GPRS蜂窝电话或Modem上，GPRS蜂窝电话或Modem与GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从基站发送到SGSN节点，而不是通过MSC连接到语有网络上。SGSN与GGSN进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。来自Internet、标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上GPRS结构－详图BTSBSCMSCSGSNGGSNIntranetPSTNNetworkSS7NWSMSCHLRCGBillingSystemRouterServerGPRSBackboneIPNetworkBGInterPLMNNetworkLegalInterceptInternetDNSPCUIntegratedNetworkManagementGPRS：无线IP通过IP协议整合有线无线网络；移动终端通过GPRS网络，透明地接入Internet/Intranet。GPRSInternetIP:IP:11IP通达CDMA移动通信系统CDMA技术发展现状IS-95基站子系统基本业务功能CDMA系统关键技术CDMA系统工作过程CDMA系统的演进CDMA技术发展概述80年代Qualcomm公司首先将CDMA技术商用到蜂窝移动通信系统IS-95的基本特点 容量高链路成本低话音质量高功耗小CDMA多址码码分：用户、信道和基站均依靠多址码识别针对不同的多址码需求，分别使用不同类型的码组基站的识别---不同相移的PN序列，码元周期为215－1信道的识别---正交的Walsh函数，完全正交的64阶Walsh码用户的识别---周期足够长的PN序列，码元周期为242

－1

公共掩码：移动台电子序列号（ESN） 专用掩码：移动台识别号（MIN）

卷积编码和重复：解决多速率业务的矛盾在IS-95系统中采用低速率重复和高速率并行选通发送在WCDMA系统中采用层间可变速率扩频正交码（OVSF），多信道并行发送块交织：抗快衰落IS-95基站子系统基本业务功能主要业务电信业务 向用户提供电话业务、短消息业务、语音信箱业务、传真业务等电信业务承载业务1200～14400bps异步数据1200～14400bps分组数据CDMA/BSS子系统连接示意图BTSBSCBSSBSCMSCMSCBTSMSOMC-RPSTN分组网CDMA的特点大容量与软容量软切换多种形式的分集绿色手机安全性与保密性话音激活与划分扇区可变速率编码器CDMA系统关键技术1、基带信号处理技术2、语音编码技术3、软切换技术4、功率控制技术功率控制技术意义：减小干扰，增加系统容量，CDMA系统是个干扰受限系统 减小远近效应，提高QoS

对抗阴影效应，消除慢衰落 提高电池使用寿命准则：在接收端收到的有用信号功率相等 各个移动台到达基站的信号功率相等远近效应远近效应：基站附近的发射机（MS或非蜂窝系统的发射装置）对远距离MS的通信信道的邻频干扰。如图所示。K信道K+1信道IS-95话音编码比较话音质量是用户选择网络重要因素！背景噪声抑制技术效果显著！软切换技术概念：移动台开始与一个新的基站通信时，并不中断与前一个基站之间的通信特性：软切换发生在具有相同频率分配的CDMA信道之间软切换提供在基站边界处的前向业务信道和反向业务信道的路径分集非相干最大比合并符号判决和译码天线1天线2小区位置1非相干最大比合并符号判决和译码天线1天线2小区位置2选择更好的幀进行声码器处理到声码器语音幀1语音幀2使用相同参考偏移的PN码CDMA系统中的各种切换外部切换：每当一个候选目标小区在包含源小区的BSS的覆盖范围之外时，就会尝试进行一次外部切换软切换：在相同BSS上的小区间内部切换。更软切换：在一个小区内的内部切换IMT-2000无线接口标准

CDMA

TDMA

IMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000

IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECT第三代移动通信标准化格局ITU-TWP3/11、SG2、SG13、SG16

IMT-2000ITU亚太3GPP3GPP2ETSISMGARIBTTCTTA欧洲北美ITU-RWP8FCWTST1P1TIAIMT一2000主流提案WCDMA提案宽带直接序列扩频CDMA方案，由欧洲电信标准协会(ETsI)提交，该系统可由GsM系统平滑演进。目前WCDMA提案由3GPP组织进行全面规范。IMT一2000主流提案cdma2000提案多载波cdma方案。由美国通信工业协会(TIA)提交，该系统可由窄带cdma(Is一95)兼容过渡。其间分为两个阶段，即cdma20001XRTT和cdma20003xRTT。目前cDMA2000提案由3GPP2组织进行全面规范IMT一2000主流提案TD—SCDMA提案时分同步CDMA方案，由大唐公司代表中国、以信息产业部电信科学技术研究院(cATT)的名义提交，可以在GsM系统上演进，在非对称频段上具有显著优势。该提案已被3GPP的R4版本接纳，标志着TD—scDMA技术已经真正得到世界各大通信运营商和设备制造商的认可，成为全球第三代移动通信网络建设的重要选择方案之一。185019001950200020502100215022002250ITUEuropeUSAMSSPCSADBBCDCEFAFEMSSReserveBroadcastauxiliary2165MHz1990MHz1850190019502000205021002150220022501880MHz1980MHzUMTSGSM1800DECTMSS1885MHz2025MHz2010MHzIMT2000MSSUMTSJapanMSSIMT2000MSSIMT2000PHS18951918BC1885AA’2170MHzIMT20002110MHz2170MHzMSSMSSCDMATDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800CDMAFDDWLL196019201945Chinacellular(1)cellular(2)cellular(2)1805MHz1865186518701885189018951910193019451965197019753G频谱分配第三代伙伴项目－3GPP和3GPP23GPP由欧洲的ETSI、日本ARIB、TTC、韩国TTA、美国的T1和中国CWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以GSM为核心网，WCDMA和CDMATDD(TD-SCDMA和UTRATDD)融合技术为无线接口的标准。第三代伙伴项目3GPP2由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、韩国TTA和中国CWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，cdma2000为无线接口的标准。（IS-41标准：用在AMPS系统、IS-136系统和IS-95系统中实现漫游）用户速率与移动性的关系10KbpsWideArea/HighMobilityShortDistance/LowMobilityUserBitRate144Kbps384Kbps2MbpsEvolved2ndGenerationSystems(GSM-HSCSD,GPRS,IS-95B)2ndGenerationSystems(GSM,IS-95,IS-136,PDC)GSM-EDGEIMT-2000第三代统一规范的必要性全球统一频谱，减少频谱冲突跨体制、跨区域的全球漫游大规模生产，降低运营和终端成本减少投资和开发风险，解决知识产权冲突，避免多种系统的选择问题用户、运营者和生产商三者均可获益各国在ITU进行了真诚合作，达成一致：采用IMT-2000家族的概念3G的三大主流技术标准比较WCDMA系统概述移动通信的发展和WCDMA的演进UMTS网络单元构成UTRAN接口功能ATM技术简介UMTS的含义UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem、通用移动通信系统）是采用WCDMA空中接口技术的第三代移动通信系统，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统。WCDMA系统结构和功能UTRAN结构网络单元简介1.UE（UserEquipment）UE包括两部分：

ME（TheMobileEquipment），提供应用和服务

USIM（TheUMTSSubsriberModule），提供用户身份识别网络单元简介2.UTRAN（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，UMTS）陆地无线接入网包括多个无线网络系统（RNS）

RNS分为：

NodeB：基站

RNC（RadioNetworkController）：无线网络控制器网络单元简介

NodeBNodeB是WCDMA系统的基站（即无线收发信机），包括无线收发信机和基带处理部件。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。每个NodeB支持最多6个小区。RNC（RadioNetworkController）

RNC是无线网络控制器，主要用于支持和管理下面所带的NodeB，控制无线资源，位置和功能类似GSM中的BSC。功能如下：控制无线资源，为NodeB提供相应的服务；过载和拥塞控制；管理控制；决定并控制切换；外环功率控制；支持二层协议；网络单元简介3GPP的演进过程

WCDMAFDD引入Iu接口GSM/GPRS核心网R99核心网CS域控制与承载分离R4核心网分组域引入IP多媒体域（IMS）引入HSDPAR5无线接口及业务增强R6WCDMA协议版本的演进R4R5R99继承2G（GSM和GPRS）所有的业务和功能核心网分CS电路域和PS分组域接入网引入WCDMAUTRAN核心网和接入网之间的Iu接口基于ATM继承WCDMAR99所有的业务和功能电路域结构的变化：控制和承载相分离，MSC可以用合一或SERVER、MGW分离结构实现电路域引入分组话音，支持多种传输技术：TDM，ATM，IP继承WCDMAR4所有的业务和功能核心网增加IM（IP多媒体域）RAN向IP方向发展增强的IPQoS能力，支持端到端的IP多媒体业务200020012002功能冻结点内容R991999年4月3GPP完成第一个版本，之后对内容不断进行增补和修改，2001年3月最终冻结。但2000年12月之后的版本变动不大。主要变化体现在新的无线技术的引入，核心网络无根本性改变（仅引入Iu接口）。第二课：内容R42001年3月完成第一个版本。主要变化无线接口：TD－SCDMA无线技术的基本完成。核心网络：MSC被拆分为MSCServer和MGW两部分，开始实施向ALLIP网络的过渡。第二课：内容R52002年6月完成第一个版本。主要变化体现在无线接口：引入HSDPA，IP技术成为无线接入网络的承载技术。核心网络：大量新的功能实体的增加，改变了原有的呼叫流程。IP技术成为所有信令消息的承载技术。

CDMA发展进程

CDMA20001X是后续网络发展的基础，语音容量是IS95的两倍，可提供153.6Kbps的数据业务（Release0）

CDMA20001XEV-DO（