移动通信基础知识（初级）广东省电信工程有限公司GUANGDONG TELECOM ENGINEERING CO,LTD 2010.051 1、移动通信基本概念移动通信基本概念1.1 移动通信的发展1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念1.2 移动通信的分类v 按工作方式分类：单工，双工（FDD,TDD)，半双工v 按多址方式分类：FDMA、TDMA、CDMA、SDMAv 按信号形式分类：模拟网和数字网v 按覆盖范围分类：城域网、局域网、广域网v 按业务类型分类：电话网、数据网、综合业务网、多媒体网v 按服务特性分类：专用网、公用网v 按使用环境分类：陆地通信、海上通信、空中通信v 按使用对象分类：民用系统、军用系统1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念通信系统网络的分类通信系统网络的分类通信网核心网接入网有线接入无线接入光纤接入： PON、APONFTTB/C/H/R 混合光纤同轴网 Cable Modem DSL(ADSL、HDSL)卫星接入 高空平台 蜂窝接入 微波接入 FWA、WLL WLAN PAN1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念移动通信的多址方式1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念模拟拟FDMA数字TDMACDMA信道带宽带宽窄宽宽更宽宽系统统容量较较小大更大话话音质质量一般较较好更好、更稳稳定可靠安全保密性易截获获加密和鉴权鉴权 安全加密和鉴权鉴权 更安全基站覆盖范围围小较较大更大系统规统规 划较较复杂杂较较复杂杂简单简单 高级级功能较较 少较较多更多手机通话时间话时间较较短较较短较长较长CDMACDMA、TDMATDMA和和FDMAFDMA三者主要性能比较三者主要性能比较1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念下面我们们将生活化地描述CDMA与其他通信技术术的区别别： 模拟拟系统统：采用FDMA（频频分多址）技术术。我们们可以想象一个很大的房间间被 做成很多的隔断，每一个隔断里有一对对人正在交谈谈。由于隔断的分隔，谈话谈话 者 不会听到其他人的交谈谈，这这就是FDMA频频分多址系统统。这这是我国最早采用的移 动动通信技术术。它的缺点是系统统受房间间面积积（也就是频频率）的限制很大，无线频线频 率的利用率很低。 GSM蜂窝窝数字系统统：采用TDMA（时时分多址）技术术。我们们可以想象把隔断作 得大些，这样这样 一个隔断可容纳纳几对对交谈谈者。但大家交谈谈有一个原则则：只能同时时 有一对对人讲话讲话 。如果再把交谈谈的时间时间 按交谈谈者的数目分成若干等分，就成为为一 个TDMA（时时分多址）系统统。这这种系统统受容量的限制很大，即一个隔断中有几 个人是确定的，如果人数已满满，则则无法进进入。 CDMA数字通信系统统：采用CDMA（码码分多址）技术术。可以想象一个宽宽敞的 房间间内正在进进行一个聚会，宾宾客在两两一对进对进 行交谈谈。假设设每一对对人使用一种 语语言，有说说中文的，有说说英语语的，也有日语语的等等，所有交谈谈的人都只懂一种 语语言。于是对对于正在交谈谈的每一对对人来说说，别别人的交谈谈声就成了一个背景噪声 。在这这里“宽宽敞的房间间”就是CDMA扩频扩频 通信所采用的宽带载宽带载 波，交谈谈者所有 的语语言就是区分不同的用户户的码码，交谈谈者就是CDMA的用户户，这这就是一个 CDMA（码码分多址）通信系统统。如果能够够很好的控制住背景噪声，那么这这个系 统统中就可以容纳纳很多的用户户，而不受容量的限制。1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念3G3G的标准的标准3G systemCDMA20003GPP2FDD modeWCDMA3GPPFDD modeTD-SCDMACWTSTDD mode1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念3G3G三种制式的比较三种制式的比较1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念1.3 CDMA 1X网络结构无线网络iManager M2000移动综合网管平台BSC/PCFBTSBTS SoftSiteSoftSiteiSiteC光纤计费系统核心网分组域HA 数据业务平台PDSN/FAIP骨干网AAAPLMN/ PSTN/ ISDN核心网电路域HLR/ACGMSC/SSPSCPMSC/SSP/VLR/IPSTPMC1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念华为CDMA 1X BSS组网结构光纤E1iSiteCTM： 一体化小基站 SoftSiteTM： 单载波软基站 BTS3612：12载波基站BTS3606： 6载波基站1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念各模块功能电路域：MS (Mobile Station)：移动台，实现移动终端功能。BTS (Base Transceiver Station)：基站收发信台，通过无线接 口，实现移动通信系统与MS之间的无线通信。BSC (Base Station Controller)：基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关 的控制功能。分组域： AT：接入终端，与IS2000系统中的MS是同一个概念； AN：接入网络，包含BSC和BTS； AN AAA：接入网络侧的AAA服务器；1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念MSC主要功能：控制呼叫建立、连接、释放，呼叫选路； 计费，提供补充业务，处理SMS业务； 与HLR进行通信，如在呼叫到MS时HLR要求MSC提供路由信息； 与VLR进行通信，如在呼叫建立期间要求VLR提供用户信息； 与其他MSC进行通信，如在两个MSC间进行小区切换； 控制与其连接的BSC； 直接接入Internet；GMSC主要功能： 在呼叫建立期间GMSC要求HLR提供呼叫路由信息；根据路由信息进行呼叫选路；1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念HLR (Home Location Register)：归属位置登记处。实际上是一 个数据库，主要储存两类数据： 用户数据，主要包括： 用户的身份IMSI 用户ISDN号码 补充业务 鉴权信息 用户的位置信息 如MSC/VLR地址 VLR (Visitor Location Register)：拜访位置登记处。实际上是一 个分布式HLR数据库，临时储存用户信息，主要包括： MSRN (Mobile Station Roaming Number) 移动台漫游号码 TMSI、IMSI 移动台登记的位置区（LAC） 与补充业务有关的数据 MS的状态1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念1.4 CDMA系统介绍 CDMA发展历程1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念CDMA技术的特点 频谱利用率高 频谱复用系数为1 系统容量大 多种分集方式解决多径衰落 时间分集：符号交织、卷积编码等 频率分集：正交扩频、1.25MHz宽带传输 空间分集：RAKE接收 话音质量好 QCELP可变速率声码器 8K、EVRC、13K三种算法1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 功率控制 反向开环功率控制、反向闭环功率控制 前向功率控制 移动台辅助切换 更软切换、软切换、硬切换 小区呼吸功能 移动台发射功率小 可实现向3G的平滑过渡1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念CDMA频段我国为中国电信cdma2000分配的频率是1920 1935MHz(上行)/21102125MHz(下行)，共15MHz2。目前实际在使用的是上行825MHz 835MHz、下行 870MHz 880MHz的800M A段频带，每载波宽度为 1.25MHz，共有283、242、201、160、119、78、37七 个频点。其中283为1X网络主用频点，37一般是给3G的 EV-DO使用的。1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念CDMA通信模型Interleaving信源 解码deinterleaving信源 编码信道 编码 交织去交织 信道解 码加扰解扰扩频解扩调制解调射频 发射射频 接收1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念几个常用术语 爱尔兰 爱尔兰是衡量话务量大小的一个指标，是话务量的单位 （Erl）。1Erl表示一条信道在1小时内被完全占用。 阻塞率 阻塞率是衡量系统服务等级GOS（Grade Of Service） 的一个概念，就是表示系统的信道数少于用户数目的情 况，通常用百分比表示。GOS=2就表示你拨打100次 电话，有两次可能会遇到系统拥塞的情况。1 1、移动通信基本概念移动通信基本概念 漫游 漫游是指移动台（用户）离开开户区域而继续使用移动 通信网络的能力。 切换 切换是指将移动台从一个信道或基站转移到另一个信道 或基站的过程，在切换过程中并不会中断通话或数据业 务的连接。2 2、无线电传播特性、无线电传播特性2.1 无线传播的特点建筑物反射波 绕射波 直射波 地面反射波陆地移动通信的电波传播机制实际环境的无线 传播LOS和NLOS2 2、无线电传播特性、无线电传播特性移动信道是最复杂的通信信道，因为无线信号在传播时会受到各种各样 的干扰。 除了有线信道中的干扰外，在无线信号的传播途中会有各种各样的障碍 物使信号产生多径效应、阴影效应、散射和衍射产生衰落，导致信号受 到地形的影响。 此外天气的变化也会使无线信号产生慢衰落。当移动台处于高速移动的 状态下情况会更糟，信号还会产生多普勒频移效应。 所有的这些因素又会因为移动台的移动而变化，因此移动通信信道具有 以下特点： 多径传播 由多径传播传播引起的多径干扰，是指无线电波因传输路径的不同引起 到达时间的不同而导致接收端码元的相互干扰。它可使所传输的数据信 号幅度衰落，可能引起波形展宽，因而数据传输速率会受到限制。 移动信道中多径的产生主要是因为庞大建筑物对信号的反射造成的。从 移动台的角度看，就是相同的信号以不同的时间和方向到达移动台。2 2、无线电传播特性、无线电传播特性多径信号不但显著地分散了信号的能量，使移动台接收到的信号能量仅 是发射信号能量的一部分，并且因为多径信号到达移动台所传输的路径 不同和到达时间的不同，而造成相位的不同。这样多径信号之间就会产 生相互抵消的效应，造成极其严重的衰落现象，使信号的信噪比严重下 降，影响接收效果。 另外，如果是宽带通信，信号的频谱较宽，还会发生频率选择性衰落。 这主要是因为针对不同的多径情况，不同频率产生的衰落深度也不同， 造成有的频率分量完全被多径抵消掉。所谓的瑞利衰落是指信号的电场 强度的概率密度函数服从瑞利概率分布的多径衰落。另一个对瑞利衰落 的主要贡献者则是多普勒频率效应。 在移动通信中，多径是不可避免的，尽管它严重干扰通信，但人们也可 以对其加以利用。比如当移动台移动到大型建筑物后面，进入信号阴影 区的时候，无线信号只能通过反射信号到达移动台，人们可借以这种反 射波和/或绕射波来保证语音的连续性。在GSM和CDMA移动通信中针对 多径传输的技术措施分别是时域均衡和分集接收。 2 2、无线电传播特性、无线电传播特性多普勒频移 在生活中我们常会遇到这样的情形，当一辆警车迎面急驶而来时我们会 觉得警笛的声音越来越刺耳尖利，而当其远离驶去时又变得缓和起来。 这就是多普勒频移造成的频率变化。 多普勒频移是指多径效应不仅可使发射信号的振幅发生变化，而且可使 发射信号的频率结构发生变化，造成相位起伏不定，它导致数据信号的 错误接收。 信号阴影与传输损耗 衰落指在接收端信号的振幅总是呈现出忽大忽小的随机变化的现象。依 据持续时间长短，衰落一般有快慢之分。 当移动台进入建筑物阴影时，因为大部分信号能量被建筑物阻挡，所以 也会发生衰落，移动台仅能接收到从其它物体反射来的信号或绕射来的 信号。