移动基站设备与维护 第2版 中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材 教学课件 ppt 作者 魏红 第1章移动通信系统概述

1,移动基站设备与维护 (第2版),第1章 移动通信系统概述,2,§1 移动通信系统概述,移动通信技术 移动通信系统 移动通信系统中的信令 基站简介,3,§1.1 移动通信技术,移动通信概念 移动通信特点 移动通信中的主要技术,4,§1.1.1 移动通信的概念,移动通信：通信双方中至少有一方在移动中进行信息交换。 移动-移动；移动-固定 单向或双向 工作方式：单工、半双工、（全）双工 准双工：仅在有信号时发射，而接收机常开 双工方式：FDD、TDD 信息形式：语音、数据、多媒体、图象 按不同的依据有多种分类方式 与无线电通信不是相同概念,5,有线和无线相结合 电波传播条件恶劣，存在严重多径衰落 强干扰条件下工作 具有多普勒效应 存在盲区 用户经常移动,§1.1.2 移动通信的特点,6,§1.1.3 移动通信中的主要技术,同频复用 多信道共用 多址技术 切换 位置登记 漫游 分集技术 跳频 语音间断传输 功率控制技术 扩频 ,提高频率利用率,跟踪交换,抗衰落、抗干扰,7,同频复用 小区制结构（无线区群）中， 间隔一定的距离重复使用相同的频率 提高频率利用率 多信道共用 多个用户共同享用多个信道,8,分集技术 发送端把具有独立衰落特性的信号分散传送； 接收端对多个分集信号进行集中合并处理 微分集类型 极化分集 (不同极化) 空间分集 (不同位置上) 时间分集 (时间间隔) 角度分集 (不同的路径和方向) 场分量分集 (不同的场分量) 频率分集 (频率间隔),9,切换 通话中移动台由一个小区进入另一个小区，为保持通话不中断而进行的频道转换。 小区重选 移动台在空闲状态由一个小区进入另一个小区 位置登记 移动台向系统发送报文表明自己所处位置的过程 漫游 移动台离开注册入网的归属区后仍能入网使用,10,§1.2 移动通信系统,GSM系统 TD-SCDMA系统 WCDMA系统 cdma2000系统,11,§1.2.1 GSM系统,GSM系统的组成 GSM网络结构 GSM系统中的接口,12,1.GSM系统的组成,13,网络子系统NSS（或交换子系统SS） MSC HLR、VLR、AUC、EIR 基站子系统（BSS） BSC BTS 操作维护子系统（OSS） OMC 移动台子系统（MS）,14,（1）网络子系统NSS,MSC： 电话交换功能（与呼叫相关）-核心 类型：普通MSC 网关MSC（GMSC）-选路 汇接MSC（TMSC）-汇接 GMSC和TMSC可独立设置，或与MSC合设； 可兼完成普通MSC的功能,15,HLR 移动用户管理（用户数据管理）-静态 存储信息：用户信息（入网、业务） 位置信息（LAI） 号码：MSISDN、IMSI VLR 移动性管理 -动态 用户离开时，信息即被删除 存储信息：用户信息、位置信息、 TMSI、MSRN,16,EIR： 移动设备管理 防止非法设备入网使用 我国的GSM系统未安装 AUC： 功能：安全性管理 存鉴权信息和加密密钥等用于安全方面的信息,17,BSC 各种接口管理，无线资源和无线参数管理 如：切换定位、时间确定；功率控制；时间提前量确定 BTS 提供与MS的接口及无线链路 由BSC控制并服务于某小区的无线收发设备，完成信道转接，与MS间无线传输及相关控制,（2）基站子系统BSS,18,操作控制、维护管理 主要管理项目及功能单元 移动用户管理 计费管理 移动设备管理 安全性管理 移动网络管理 OMC 网络监视、操作 无线规划 交换系统管理 性能管理 ,（3）操作维护子系统OSS,19,MS：提供用户接入系统的接口 用户设备：手机、车载台、MT MS=ME+SIM GSM移动台必须插入SIM才能正常呼叫 在紧急呼叫时可不插SIM,（4）移动台,20,2.网络结构,我国的GSM网络结构 二、三级混合网络结构 无线覆盖区域结构,21,3.GSM系统中的接口,信号处理过程 数字无线接口Um,22,（1）信号处理过程,BS与MS的数字信号处理过程相似 区别：BSC处理信号来自MSC的64kbit/s的 PCM信号(8bit) MS处理的语音信号来自话筒,23,MS对语音信号的处理过程,24,（2）数字无线接口Um,信道 分级帧结构,25,物理信道：物理的 实际存在的 GSM中：一个载频上的一个时隙 每个载频分为8个时隙-8个物理信道 一个时隙中传送的信息格式-突发 逻辑信道：根据信息种类人为定义 必须映射到物理信道才能实现信息传输 类型：业务信道TCH：传送编码后的话音或用户数据 （可能被FACCH借用） 控制信道CCH：传送信令或同步数据,信道,26,逻辑信道的分类 TCH FCCH频率校正信道 BCH 广播信道 SCH同步信道 BCCH广播控制信道 PCH寻呼信道 CCH CCCH公共控制信道 RACH随机接入信道 AGCH允许接入信道 SDCCH独立专用控制信道 DCCH专用控制信道 SACCH慢速随路控制信道 FACCH 快速随控制信道,27,逻辑信道到物理信道的映射 C0载频 TS0：FCCH、SCH、BCCH、PCH、AGCH TS0：RACH TS1：SDCCH；SACCH TS2TS7：TCH 上下行偏移3个时隙，使MS收发不需同时进行 C1Cn载频 全部8个时隙(TS0TS7)用作TCH,28,突发脉冲序列-时隙 共156.25bit，占时0.577ms 类型 普通突发脉冲序列NB 保护间隔：8.25bit （TCH、BCCH、PCH、AGCH、SDCCH） 频率校正突发脉冲序列FB（FCCH） 同步突发脉冲序列SB（SCH） 接入突发脉冲序列AB（RACH） 保护间隔：68.25bit 空闲突发脉冲序列DB 无信息时代替NB发送,时隙帧结构,29,分级帧结构,30,4.频率利用,同频复用 跳频,31,（1）同频复用,同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域 典型配置：4×3方式 每4个基站为一群，每个基站分3个扇区,32,GSM中频道序号对应工作频率的计算 已知n为频道序号 GSM900 n：1124 上行：fl(n)=890.2+(n-1)*0.2MHz 下行：fh(n)=935.2+(n-1)*0.2MHz = fl(n)+45MHz DCS1800 n：512885 上行：fl(n)=1710.2+(n-512)*0.2MHz 下行：fh(n)=1805.2+(n-512)*0.2MHz = fl(n)+95MHz,33,概念： 通话期间，工作载频在几个频点上跳变 工作时隙不变 采用跳频技术的原因 多径衰落与频率有关 不同频率，其衰落谷点位置不同 利用跳频技术尽可能 作用：改善由衰落造成的误码特性 提高系统的抗衰落性能,（2）跳频,34,跳频的类型 快跳频FFH：跳频速率高于比特传输速率 慢跳频SFH：跳频速率低于比特传输速率 GSM中采用SFH，跳频速率为217跳/秒 每个时隙（帧）一跳，即传156.25bit一跳 速率为：1/4.62ms217,35,跳频的实现 基带跳频： 适用于多发射机系统 频率合成器跳频（射频跳频）： 可单发射机工作 GSM系统中跳频的实现 BTS设备可能支持两种跳频方式，但只能选一种实现 MS只能采用频率合成器跳频方式,36,§1.2.2 TD-SCDMA系统,主要技术与指标 码片速率：1.28Mchip/s 带宽：1.6MHz 双工方式：TDD 多址技术：TDMA/CDMA/FDMA/SDMA 调制方式：QPSK、8PSK、QAM等 扩频方式：直接序列扩频 基站间同步工作 智能天线 软件无线电 接力切换 联合检测 动态信道分配,37,网络结构,38,空中接口 为及时定位MS，把1个10ms的帧分成2个5ms的子帧 子帧结构,39,TD-SCDMA的各类信道及映射关系,40,§1.2.3 WCDMA系统,主要技术和指标 码片速率：3.84Mchip/s 载频带宽：5MHz 调制方式：BPSK、QPSK 双工方式：FDD 多址方式：TDMA/CDMA 扩频方式：直接序列扩频 语音编码：AMR 支持异步和同步的基站运行 支持下行发射分集以提高系统下行链路容量,41,WCDMA的信道编码可根据需要确定是否采用压缩模式 压缩模式,42,空中接口 各信道间映射关系,43,§1.2.4 cdma2000系统,主要技术和指标 码片速率：1.2288Mchip/s 载频带宽：1.25MHz 调制方式：BPSK（上行）、QPSK（下行） 双工方式：FDD 多址方式：FDMA/CDMA 支持同步基站运行 支持下行发射分集以提高系统下行链路容量,44,CDMA2000 1x EV-DO的功率控制方式与CDMA2000 1x不同 ：当移动台远离基站时，基站不增加发送功率，而是降低发送给这些移动台的数据率,45,网络结构,46,cdma2000.1x EV-DO提供移动IP接入方式 ：提供不改变IP地址的移动用户漫游接入,47,空中接口 cdma2000.1x定义了物理信道和逻辑信道，前向信道和反向信道有不同的无线配置 cdma2000.1x EV-DO与 cdma2000.1x不兼容，信道的配置也不同,48,各信道间映射关系,49,§1.3 GSM中的信令,在GSM系统中采用NO.7信令系统 NO.7信令系统 GSM中的信令与协议,50,§1.3.1 NO.7信令系统,NO.7信令的层次 以功能划分模块，完成相对独立的功能 以原语在模块间传递业务信息和网管信息 层次结构,51,层次结构 MTP(消息传递部分)（分三级） 信令网功能（网络层）-第三层 信令链路功能（链路层）-第二层 物理层-第一层 SCCP(信令连接控制部分)：加强MTP部分功能 TCAP(事务处理能力应用部分)：应用业务通信时提供规约和功能 OMAP(操作维护管理部分)：监视、测量及管理功能，协议测试及在线监视 MAP(移动应用部分)：负责移动网特有的信令 CAP(CAMEL应用部分)：提供移动智能业务 ISUP(ISDN应用部分)：在ISDN环境中提供语音/非话交换功能，支持承载、补充业务 TUP(电话用户部分)：有关电话呼叫建立、释放功能及程序，支持部分补充业务,52,图1-17 NO.7信令系统的层次结构,53,§1.3.2 GSM的信令与协议,GSM中信令分层 高层应用、网络层、链路层、物理层,图1-18 NO.7系统在GSM网络中的应用,54,Um接口：MS-BTS 在信令中包含其他GSM设备的信令 物理层：无线信道 链路层：LAPDm（基于ISDN） 网络层：RIL3-RR(支持无线连接、测量报告处理) 无线接口三层协议： 无线资源管理RR、移动性管理MM、连接管理CM,图1-20 MS与GSM各设备通信关系,1.GSM网络接口与协议,55,Abis接口 物理层：PCM (2Mbit/s) 链路层：LAPD 网络层：BTSM和RR BTSM为BTS管理层：用于支持分配传输路径 和测量报告 A接口 物理层：PCM 链路层：MTP2 网络层：MTP3、SCCP 用户部分：BSSAP和Um三层信令 BSSAP为BSS应用层,56,GSM采用OSI七层模型 各对等层间进行信息交换 物理层：GSM L1提供物理链路 为高层提供TCH和CCH 链路层：L2(基于ISDN的D信道的LAPDm) 提供数据码流传送中的纠错能力 A(MTP2)、 Abis(LAPD)、