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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

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  • 上传时间:2019-05-25
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    • 1、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

      2、,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(GM

      3、SC)-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

      4、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

      5、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:43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

      6、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

      7、,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)、Q

      8、PSK(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

      9、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)、

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