2007年苏州联通运行维护部无线中心移动通信基础培训

苏州联通运行维护部无线中心 2007年7月16日,移动通信基础培训,2,移动通信基础介绍,苏州联通无线网络情况,苏州联通运维部的职能,3,蜂窝移动通信概述 第一代移动通信：模拟移动通信（19872001） 第二代移动通信：数字移动通信（1994至今）（2000至今） 第三代移动通信（2007？）,移动通信技术,4,蜂窝移动通信技术的基本概念 提高容量 蜂窝技术不是分割频率而是分割地理区域 蜂窝系统的优势：频率复用,蜂窝移动通信概述,5,蜂窝移动通信，也称小区制移动通信。它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源可以充分利用。每个小区的用户在1000以上，全部覆盖区最终的容量可达100万用户。,蜂窝移动通信概述,6,第一代模拟移动通信系统主要制式 AMPS TACS 第一代的主要缺陷： 容量有限 保密性差，容易发生盗码并机 制式不统一，互不兼容，妨碍漫游，限制了服务覆盖面等,第一代移动通信：模拟移动通信,7,GSM(全球移动通信系统)（欧洲） DCS-1800 TDMA IS136(最初被称为DAMPS)（美国） CDMA IS95（CDMA) PDC(个人数字蜂窝)（日本）,我国数字蜂窝移动通信网以GSM为主，同时也采用了DCS1800以及CDMA制式,第二代数字移动通信系统主要制式,8,能有效地利用无线频率资源，系统容量大 呼叫质量高 能向用户提供话音以外的多种非话业务 制式比较统一，能方便地提供自动漫游业务（包括国际漫游） 易于加密，提供较完善的保密方法（如话音、接入加密等） 数字网要求的功率较低,第二代数字蜂窝系统的优点,9,频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) 在码分多址系统中，各发送端用各不相同的、相互(准)正交的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的(准)正交性，通过地址识别(相关检测)，从混合信号中选出相应的信号,移动通信系统主要采用的多址方式,10,CDMA IS-95A（9.6 kbits 14.4 kbits ） IS-95B （115.2 kbits） CDMA-1X （理论最大307.2kbits，实际153.6kbits ） EV-DO （前向2.4576Mbits，后向307.2kbits ） GSM GSM（9.6 kbits） GPRS（171.2 kbits） EDGE （384 kbits）,第二代移动通信的数据传输,11,标准化程度高，接口开放，联网能力强，能国际漫游 能提供准ISDN业务：电信业务、承载业务、补充业务 使用SIM卡，实现机卡分离，手机通用，适合未来个人通信的需要 保密安全性能好，具有鉴权、加密功能 频谱利用率比模拟系统好，系统容量大，比模拟网大三倍以上 价格便宜,GSM系统的主要优点,12,ISDN 综合业务数字网 PSTN 公众电话交换网 PLMN 公众陆地移动网 PSPDN 分组交换公众数据网 CSPDN 电路交换公众数据网 NSS 网络交换子系统 MSC 移动交换中心 HLR 归属位置寄存器 VLR 访问位置寄存器 AUC 鉴权中心 EIR 设备识别寄存器 BSS 基站子系统 BSC 基站控制器 BTS 基站收发信台 OMC 操作维护中心 MS 移动台,图6-8-2 GSM系统结构,13,网络交换子系统(NSS) 移动交换中心(MSC) 归属位置寄存器(HLR) 访问位置寄存器(VLR) 鉴权中心(AUC) 设备识别寄存器(EIR) 基站子系统(BSS) 基站控制器(BSC) 基站收发信台(BTS) 操作维护中心(OMC) 移动台(MS),GSM系统的组成,14,我国GSM数字蜂窝移动通信上行（移动台发，基站收）使用890915MHz，下行（基站发，移动台收） 使用935960MHz工作频段，其中中国移动通信公司GSM系统使用890909MHz和935954MHz工作频段，中国联通公司GSM系统使用909915MHz和954960MHz工作频段。,15,传输速率快 支持4种编码方式,并采用多时隙(最多8个时隙)合并传输技术，使数据速率最高可达171.2kbits 可灵活支持多种数据应用 网络接入速度快 可长时间在线连接 计费更加合理 高效地利用网络资源，降低通信成本 支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最多8个用户共享) 利用现有的无线网络覆盖，提高网络建设速度，降低建设成本 在无线接口，GPRS采用与GSM相同的物理信道，定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。可设置专用的分组数据信道，也可按需动态占用话音信道 GPRS的核心网络顺应通信网络的发展趋势，为GSM网向第三代演进打下基础,通用无线分组业务（GPRS）的优点,16,17,CDMA,是一种数字技术 提供1. 23MHz的无线载频间隔 多个用户可同时占用1.23 MHz无线载频 为防止干扰，不同的用户分配不同的无线信道(频率)或 同一信道内的不同码（伪随机码） 相同的无线信道能在相邻小区或扇面使用 每扇面的话务容量为软容量，不受频率或收发信机数量的严格限制,码分多址技术,18,更大容量 频率复用系数为1（考虑到自干扰，实际值约0.7，和基站类型、密度，所需Eb/No以及话音激活系数等有关) 多种形式的分集技术 时间分集(卷积、交织）、 频率分集、空间分集（宏分集）、基站接收天线的分集(微分集) 软切换技术 在软切换过程中，移动台同时与两个或多个基站通信，改善了整个通话质量(无缝切换，较低的掉话率)并允许最低的发射功率，从而提高了频谱效率 功率控制技术 精确的功率控制减少和克服干扰，系统的低发射功率,CDMA的特点,19,保密性高 极难解密，(242 - 1)长度的伪随机码序列分配给用户无法在短时间内锁定及破译，无法窃取配给用户的伪码序列， 因其每次通话后更换 软容量（呼吸效应、可变速率） 小区容量取决于本区及邻区的干扰, 小区容量随话务量的动态分布而变化，当降低话音编码速率或增加误帧率均可增加系统容量。 RAKE接收 RAKE 接收将多径信号合并接收，不仅克服了FDMA和TDMA系统中令人头痛的瑞利衰落问题，而且化害为利，多径信号变成有用信号并加强了接收信号强度，降低了干扰电平。这在窄带FDMA/TDMA系统中是无法做到的。,CDMA的特点,20,在蜂窝移动技术上的优势？,C D M A 的 技 术 优 势,CDMA与GSM的差异,21,用户1,用户2,用户3,用户1,用户2,用户3,时间,频率,时间,时间,频率,频率,码,业务信道在不同 频段分配给不同用户 如：TACS系统,业务信道在不同 时间分配给不同用户 如：GSM,所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获得业务信道,FDMA,TDMA,CDMA,用户3,用户2,用户1,CDMA与GSM的差异,22,CDMA 同一时间，同一频率，不同的码,FDMA 不同的频率,TDMA 不同的时间,CDMA与GSM的差异,23,2低： 手机电磁辐射小，其发射功率低最大200mw，为原GSM的1/10，一般通话时保持在10mw左右。 掉话率低； 2好： 通话质量好，接近有线话质； 保密性好，抗干扰能力强； 1长： 手机待机时间长；省电 1高： 频谱资源利用率高，系统容量大，是GSM的45倍。 1广： 每基站的覆盖范围广，为GSM的1.5倍 向第三代平滑过渡，提供更多的多媒体数据业务。,CDMA与GSM的差异,24,GSM900 CDMA 上行890915MHz 上行825835 MHz 下行935960MHz 下行870880 MHz 124射频信道（ARFCN） 以不同的“码”来识别不同用户 其中联通占29个频点 GSM1800 上行17101785MHz 下行18051880MHz 374射频信道（ARFCN） 其中联通占50个频点,CDMA与GSM的差异,25,PN（Pseudo Noise）码和Walsh码 CDMA个人通信系统的扩频编码采用3层结构，如图所示。 CDMA系统中采用两种PN码：长码（即用户码）为长度为242 - 1 （44亿个）的m序列，短码（基站码）为长度215 -1（512个）的m序列。长码：前向用作扰码加密、反向作为移动台标识，用作直接扩频序列，每个用户占用PN长码的一个相位；短码：前向用于基站标识，不同的短码相位对应不同的基站；反向则均为0偏移用于正交调制。,Walsh码（即正交码）具有理想的同步正交性能。在前向用1.2288Mbit/s的64阶Walsh码做扩频函数，保持各业务信道间相互正交 。,CDMA与GSM的差异,26,CDMA与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作通信方式。,CDMA与GSM的差异,27,上表为7月份传输运维费用统计。,窄带信号,扩频码,扩频码,信号合并,宽带信号,噪声,噪声+宽带信号,信号与噪声分离,t,P(t),P(t),P(t),P(t),P(t),t,t,t,t,9.6 K,9.6 K,1.2288 M,1.2288 M,CDMA以一个窄带信号开始，采用扩频技术扩展到1.23MHz的宽带信号 接收时，从宽带信号中恢复信号 CDMA系统干扰主要来自相邻小区和同小区其他用户,CDMA与GSM的差异,28,如果小区中的所有用户均以相同的功率发射信号，则靠近基站的手机到达基站的信号就强，而远离基站的手机到达基站的信号就弱，这样将导致强信号掩盖弱信号，这就是移动通信中的“远近效应“问题。因为所有用户共同使用同一频率（载波），所以“远近效应“问题更加突出。CDMA功率控制的目的就是克服“远近效应“，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。,远近效应,29,前向功率控制,小区发射功率,上报功率控制比特,手机发射信号,功率控制命令（每1.25ms一次）,反向功率控制,克服远近效应和多径衰落 减小多址干扰，保证网络容量 延长电池使用时间,功率控制,30,多径干扰,31,RAKE 接收技术有效地克服多径干扰，提高接收性能,接收机,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,搜索器,计算信号强度与时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),RAKE接收机,32,CDMA系统支持 多种切换技术,切换类型,33,改善话音质量；控制手机干扰 降低掉话率；提高容量与覆盖范围,软切换/更软切换,34,当相邻小区的负荷不相同时，负荷重的小区降低发射功率，使本小区边缘的用户切换到临近小区，从而实现负载控制,“小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖， 增加系统容量,负载控制使用的主要手段包括小区呼吸和同覆盖异频小区之间的切换。,小区呼吸,35,CDMA采用高性能的信道编码，提高系统性能 编解码极大地降低了工作点的信噪比，是无线传输中的常用手段 Turbo码能够使传输信号的信噪比接近Shannon极限（存在干扰时信息传输的理论极限 ）,信道编码,36,话音激活语音编码 可变速率编码 背景噪声抑制,其他关键技术,37,面向高速、宽带数据传输。 - 国际电信联盟（ITU）称其为IMT-2000（Internation