移动通信技术--第二代移动通信系统--课件

第第2章章 第二代移动通信系统第二代移动通信系统1PPT课件2.1 GSM移动通信系统移动通信系统2PPT课件GSM系统的网络结构GSM系统由三个子系统组成，即操作支持子系统(OSS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)三部分组成。3PPT课件GSM系统的网络结构MSC：移动交换中心HLR：归属位置寄存器AUC：鉴权中心VLR：访问位置寄存器BSC：基站控制器BTS：基站MS：移动台EIR：设备识别寄存器SMC：短消息中心OMC：操作维护中心4PPT课件GSM系统的网络结构移动台（MS）:移动台是整个系统中直接由用户使用的设备。用户的所有信息都存储在SIM卡上，系统中的任何一个移动台都可以利用SIM卡来识别移动用户。移动台有自己的设备识别码IMEI。基站子系统（BSS）：基站子系统包括BTS和BSC，基站通过无线接口直接与移动台实现通信连接，BSC连到网络端的交换机，为移动台和交换子系统提供传输通路。从功能上看，BTS主要负责无线传输，BSC主要负责控制和管理。5PPT课件GSM系统的网络结构网络子系统包括实现GSM交换功能的MSC，以及管理用户数据和移动性的所需的数据库，有时也称之为交换子系统。MSC：MSC是网络核心，它完成最基本的交换功能，即实现移动用户与其他网络用户之间的通信连接。为此，它提供面向系统其他功能实体的接口，到其他网络的接口以及与其他MSC互连的接口。对于容量较大的通信网，一个NSS可以包括若干个MSC、HLR和VLR。在建立固定网用户与GSM移动用户之间的呼叫时，呼叫往往首先被接到关口MSC（GMSC），再由关口MSC负责获取位置信息然后进行接续。6PPT课件GSM系统的网络结构访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR）：）：VLR存储进入其覆盖区的所有用户的全部有关信息，为已经登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当用户离开其覆盖区时，用户的有关信息被删除。VLR在物理实体上总是与MSC一体，这样可以尽量避免由于MSC与VLR之间频繁联系所带来的接续时延。归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR）：）：HLR是系统的中央数据库，存放与用户有关的所有信息，包括用户的漫游权限、基本业务、补充业务及当前位置信息等，从而为MSC提供建立呼叫所需的路由信息等相关数据。一个HLR可以覆盖几个移动交换区域甚至整个移动网络。鉴权中心（鉴权中心（AUC）：）：AUC存储用户的鉴权参数，用以保护用户在系统中的合法地位不受侵犯。由于空中接口的开放性，经由空中接口传送的信息极易受到截获，因此GSM采用了严格的安全措施如用户鉴权，信息的加密等。这些鉴权信息和加密密钥均存放在AUC中。在物理实体上，AUC和HLR共存。设备识别寄存器（设备识别寄存器（EIR）：）：EIR存储与移动台IMEI有关的信息。它可以对移动台的IMEI进行核查，以确定移动台的合法性，防止未经许可的移动台设备使用移动网。7PPT课件GSM系统的网络结构操作支持子系统（OSS）OSS的一侧与设备相连，另一侧是作为人-机接口的计算机工作站。这些专门用于操作维护的设备称为操作维护中心（OMC）。GSM系统的每个组成部分都可以通过网络连接至OMC，从而实现集中维护。OMC由两个功能单元构成。OMC-S（操作维护中心-系统部分）用于MSC，HLR，VLR等交换子系统各功能单元的维护和操作。OMC-R（操作维护中心-无线部分）用于实现整个BSS系统的操作与维护。8PPT课件GSM系统的网络结构-BTS9PPT课件GSM系统的网络结构-BTS10PPT课件GSM系统的网络结构-BTS11PPT课件GSM系统的网络结构-MSC机房12PPT课件GSM系统的网络结构例题2-1某省移动公司计划建设容量为80万用户的GSM网络。拟采用的设备容量如下：HLR:150万用户MSC/VLR:50万用户BSC:10万用户BTS:1500用户为网络安全及发展考虑，在核算设备数量时需预留设备处理能力余量。根据实际情况，该省移动公司对各设备的处理能力余量预留为：HLR:预留50%MSC/VLR：预留50%BSC:预留40%BTS:预留30%请核算该公司需采购上述设备各多少台？并画出网络结构图13PPT课件GSM系统的网络结构解答：HLR可用容量=150万*50%=75万用户需HLR数量=总容量/HLR可用容量=80万/75万=2MSC/VLR可用容量=50万*50%=25万需MSC/VLR数量=总容量/MSC/VLR可用容量=80万/25万=4BSC可用容量=10万*(1-40%)=6万需BSC数量=总容量/BSC可用容量=80万/6万=14BTS可用容量=1500*(1-30%)=1050需BTS数量=总容量/BTS可用容量=80万/1050=76214PPT课件GSM系统的网络结构-MSCMSCMSCMSCHLRHLRBSCBSCBTSBTS15PPT课件GSM服务区域的划分小区当基站采用全向天线时，小区即为基站区当基站采用定向天线时，每个扇区为一个小区。基站区位置区MSC区服务区16PPT课件GSM服务区域的划分例题2-2：某MSC划分为2个位置区L1和L2。L1下辖320个基站，其中10个为全向基站，310个为3扇区基站；L2下辖450个基站，其中15个为全向基站，435个为3扇区基站。请问该MSC共有多少个小区？解答：L1下辖小区数量=10+310*3=940个L2下辖小区数量=15+435*3=1320个该MSC共有小区：940+1320=2260个17PPT课件GSM的编号计划移动台ISDN号码(MSISDN)国际移动用户识别码(IMSI)移动用户漫游号码(MSRN)临时移动用户识别码（TMSI）位置区识别码（LAI）全球小区识别码（CGI）基站识别码（BSIC）国际移动台设备识别码（IMEI）18PPT课件移动台ISDN号码(MSISDN)CCNDCSN|-国际移动用户ISDN号码-|-国内移动用户ISDN号码-|CC国家码。我国为86。NDC国内目的地码，即网络接入号。中国移动的GSM网为139、138、137，中国联通公司的GSM网为130、131，中国电信的CDMA网为133、153。SN客户号码，采用等长8位编号计划，号码结构是H1H2H3H4ABCD，其中HlH2H3H4为每个移动业务本地网的HLR号码，ABCD为移动用户码。19PPT课件国际移动用户识别码(IMSI)MCCMNCMSIN|-国际移动用户户识别码-|-国内移动用户户识别码-|MCC：移动国家号码，由3位数字组成，唯一地识别移动用户所属的国家。我国为460。MNC：移动网号码，由2位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动网。中国移动GSM系统使用00、02，中国联通GSM系统使用01，中国电信CDMA2000-1X系统使用03，中国电信CDMA2000系统使用05，中国联通WCDMA系统使用06，中国移动TD-SCDMA系统使用07。MSIN：移动用户识别代码，网络运营商规定的唯一的移动用户代码。20PPT课件临时移动用户识别码（TMSI）当呼叫一个移动用户时，为保证IMSI的安全，VLR临时分配给移动用户的一个号码。在某一VLR区域内与IMSI唯一对应，它仅在本地使用。移动用户的TMSI与IMSI是对应的，但它们之间没有长期的固定关系，仅在MS呼叫和位置更新时临时指定，并保持到MS被分配新的TMSI时。但当TMSI被释放后，可以重复地给另一个MS使用。21PPT课件移动用户漫游号码(MSRN)当用户处于漫游状态是，HLR请求被叫所在业务区的MSCVLR给该被叫用户分配一个移动用户漫游号码（MSRN）22PPT课件位置区识别码（LAI）位置区识别码用于移动用户的位置更新，其号码结构是：MCCMNCLAC|-LAI-|MCC移动用户国家码，同IMSI中的前三位数字。MNC移动网号，同IMSI中的MNC。LAC位置区号码，为一个2字节BCD编码，表示为X1X2X3X4。在一个GSMPLMN网中可定义65536个不同的位置区。如：460008C9023PPT课件全球小区识别码（CGI）CGI用来识别一个位置区内的小区，它是在位置区识别码（LAI）后加上一个小区识别码（CI），其结构是：MCCMNCLACCI|-LAI-|-CGI-|CI是一个2字节BCD编码，由各MSC自定。CGI举例：4600017A728FD24PPT课件基站识别码（BSIC）BSIC用于移动台识别相同载频的不同基站，特别用于区别在不同国家（地区）的边界地区采用相同载频且相邻的基站。BSIC为一个八进制6bit编码：BSIC=NCC(3bit)+BCC(3bit)NCC:PLMN色码，用来识别PLMN网BCC:BTS色码，用来识别不同的基站我国用NCC区分各省交界同频相邻基站。相邻省份分配不同的NCC。25PPT课件国际移动台设备识别码（IMEI）唯一地识别一个移动台设备的编码，为一个15位的十进制数数字，其结构是：TACFACSNRSPTAC型号批准码，由欧洲型号认证中心分配。FAC工厂装配码，由厂家编码，表示生产厂家及其装配地。SNR序号码，由厂家分配。识别每个TAC和FAC中的某个设备的。SP备用，备作将来使用。26PPT课件例题2-3：GSM终端（含SIM卡）里存储有哪些号码？解答：IMSI、TMSI（或MSRN）、IMEI。其中SIM卡中存储TMSI（或MSRN)）和IMSI，设备中存储IMEI。例题2-4：一个基站的BSIC为58（十进制），它的NCC和BCC是多少？解答：58转换为八进制数为72，所以NCC为7即111，BCC为2即010。27PPT课件GSM系统的接口28PPT课件GSM系统的接口29PPT课件GSM的语音编码pPCM(PulseCodeModulation)-A律编码p脉冲编码调制就是对模拟信号先采样，再对样值幅度量化，编码的过程。30PPT课件GSM的语音编码p采样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号，该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。抽样频率采用8KHZ。p量化，就是用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。31PPT课件GSM的语音编码p编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。每个量化值用8bit的二进制码表示，共256个。p由于PCM-A律编码的采样率为8KHz，每采样值编8位码，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。32PPT课件GSM的语音编码在移动通信系统中，由于网络的频率带宽是有限的，需要采用更低的编码速率，使系统在有限的频率资源内容纳更多的用户。GSM采用三种话音编码技术：速率为13kbps的全速率（FR）编码技术，即规则脉冲激励线性预测编码技术（RPE-LTP）速率为12.2kbps的增强型全速率（EFR）编码技术，即代数码激励线性预测编码技术（ACELPT）速率为5.6kbps的半速率(HR)编码技术，即矢量和激励线性预测编码技术（VSELP）33PPT课件RPE-LTP编码波形编码器可精确地再现原来的话音波形，话音质量较高，但要求的比特速率相应的较高，在12-16kb/s的范围内会造成话音质量恶化。波形编码器硬件上更容易实现，不受时延影响。声源编码是将话音信息用特定的声源模型表示。声源编码可以实现很低的速率（可以低于5kbit/s），但话音质量听起来不自然，很难分辨是谁在讲话。GSM系统的话音编码器是采用声源编码器和波形编码器的混合混合编码器GSM声源编码器速率为3.6kbit/s，波形编码器速率为9.4kbit/s。因此，话音编码器的输出比特率是13kbit/s。34PPT课件GSM系统的业务话音业务电话业务紧急呼叫-无SIM卡或终端锁定状态也可使用承载业务补充业务短消息业务35PPT课件GSM的无线接口GSM网络的工作频段GSM系统上行频段下行频段带宽双工间隔双工信道数GSM90089091593596022545124GSM900E88091592596023545174GSM1800171017851805188027595374GSM190018501910193019902608029936PPT课件GSM的无线接口频道配置绝对频点号和频道标称中心频率的关系为：GSM900:上行频点：f(n)=890.2MHz+(n-1)0.2MHz（n=1124）下行频点：f(n)=935.2MHZ+(n-1)0.200MHZ（n=1124）GSM1800：上行频点：f(n)=1710.2MHz+(n-512)0.2MHz（n=512885）下行频点：f(n)=1850.2MHz+(n-512)0.2MHz（n=512885）其中n为绝对频点号（ARFCN）。37PPT课件GSM的无线接口在我国GSM900使用的频段为：905915MHz（上行）和950960MHz（下行）。频道号为76124，共10M带宽。其中，中国移动公司分配的频段为：905909MHz（上行），950954MHz（下行），共4M带宽，20个频道，频道号为7695。TACS撤网后，中国移动将其频率用于GSM网络，因而其GSM实际可用频段要远大于该范围。（890909MHz（上行），935954MHz（下行）)，中国联通公司分配的频段为：909915MH（上行），954960MHz（下行），共6M带宽，29个频道，频道号为96124。38PPT课件GSM的无线接口例2-5：频道号110对应的GSM900网络的频率是多少？解答：上行：f(110)=890.2+(110-1)*0.2=912MHz下行：f(110)=935.2+(110-1)*0.2=957MHz例2-6：频道号712对应的GSM1800网络的频率是多少？解答：上行：f(712)=1710.2+(712-512)*0.2=1750.2MHz下行：f(712)=1805.2+(712-512)*0.2=1845.2MHz39PPT课件GSM的无线接口同频干扰保护比：C/I9dB。当不同小区使用相同频率时，另一小区对服务小区产生的干扰，它们的比值即C/I。GSM规范中一般要求C/I9dB。工程中一般加3dB余量，即要求C/I12dB。邻频干扰保护比：C/I-9dB。C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰，这两个信号间的比值即C/A。GSM规范中一般要求C/A-9dB，工程中一般加3dB余量，即要求C/A-6dB。载波偏离400kHz的干扰保护比：C/I-41dB。40PPT课件GSM的无线接口多址技术：是指多个用户共用公共信道所采用的技术。多址技术基本上有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）时分多址技术（TDMA）GSM载波间隔为200kHz，每个载波在时域上划分为8个物理信道。它的一个时隙的长度为0.577ms，每个时隙的间隔包含156.25比特。41PPT课件GSM的无线接口信道的概念物理信道和逻辑信道物理信道：对于GSM来说，就是某一载频上的某一时隙逻辑信道：按照消息种类定义逻辑信道分为业务信道和控制信道。业务信道语音业务信道：全速率、半速率数据业务信道：5种。TCH/F9.6，TCH/F4.8，TCH/H4.8，TCH/F2.4，TCH/H2.442PPT课件GSM的无线接口GSM的逻辑信道逻辑信道控制信道广播信道频率校正信道FCCH同步信道SCH广播控制信道BCCH公共控制信道随机接入信道RACH接入许可信道AGCH寻呼信道PCH小区广播控制信道CBCH专用控制信道独立专用控制信道SDCCH慢速随路控制信道SACCH快速随路控制信道FACCH业务信道语音信道数据信道43PPT课件控制信道：控制信道用于携载信令或同步数据，可分为广播信道、公共控制信道和专用控制信道。广播信道（BCH）：包括BCCH、FCCH和SCH信道，它们携带的信息目标是小区内所有的手机，它们是单向的下行信道。公共控制信道（CCCH）：包括RACH、PCH、AGCH和CBCH，RACH是单向上行信道，其余为单向下行信道。专用控制信道（DCCH）：包括SDCCH、SACCH、FACCH。44PPT课件广播信道（BCH）频率校正信道（FCCH）：FCCH信道携带用于校正MS频率的消息，它的作用是使MS可以定位并解调出同一小区的其它信息。同步信道（SCH）：在FCCH解码后，MS接着要解出SCH信道消息，它给出了MS需要同步的所有消息及该小区的的标示信息如TDMA帧号（需22比特）和基站识别码BSIC（需6比特）。广播控制信道（BCCH）：MS在空闲模式下为了有效的工作需要大量的网络信息。而这些信息都将在BCCH信道上来广播。其信息包括小区的所有频点、邻小区的BCCH频点、LAI（MCC+MNC+LAC）等。所有这些消息被称为系统消息（SI）。45PPT课件公共控制信道（CCCH）随机接入信道（RACH）：当MS想与网络建立连接时，它会通过RACH信道来向网络申请它所需的服务信道，属上行信道，点对点传播方式。寻呼信道（PCH）：当网络想与某一MS建立通信时，它就会在PCH信道上根据MS所登记的LAC号向所有具有该LAC号的小区进行寻呼，属下行信道。接入许可信道（AGCH）：当网络收到处于空闲模式下MS的信道请求后，就将给之分配一专用信道。AGCH通过根据该指派的描述（所分信道的描述，和接入的参数），向所有的移动台进行广播，属于下行信道。小区广播控制信道（CBCH）：它用于广播短消息和该小区一些公共的消息（如天气和交通情况），它通常占用SDCCH/8的第二个子信道，下行信道，点对多点传播。46PPT课件专用控制信道（DCCH）独立专用控制信道（SDCCH）：SDCCH是一种双向的专用信道，它主要用于传送建立连接的信令消息、位置更新消息、短消息、用户鉴权消息、加密命令及应答及各种附加业务。慢速随路控制信道（SACCH）：SACCH是一种伴随着TCH和SDCCH的专用信令信道。在上行链路上它主要传递无线测量报告和第一层报头消息（包括TA值和功率控制级别）；在下行链路上它主要传递系统消息type5、5bis、5ter、6及第一层报头消息。这些消息主要包括通信质量、LAI号、CELLID、邻小区的标频信号强度等信息、NCC的限制、小区选项、TA值、功率控制级别。快速随路控制信道（FACCH）：FACCH信道与一个业务信道TCH相关。FACCH在话音传输过程中如果突然需要以比慢速随路控制信道（SACCH）所能处理的高的多的速度传送信令消息，则需借用20ms的话音突发脉冲序列来传送信令，这种情况被称为偷帧，如在系统执行越局切换时。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种中断不会被用户察觉的。47PPT课件GSM的无线接口GSM的物理信道48PPT课件GSM的无线接口普通突发脉冲序列接入突发脉冲序列49PPT课件GSM的无线接口频率校正突发脉冲序列同步突发脉冲序列空闲突发脉冲序列50PPT课件GSM的无线接口逻辑信道与物理信道之间的对应关系当小区载频超过1个时TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0f0f1F0TS0（下行）:BCH和下行CCCH，即FCCH,SCH,BCCH,PCH,AGCHF0TS0（上行）:上行CCCH，即RACHF0TS1（上下行）:上下行SDCCH（含SACCH）F0上的TS2-TS7（上下行）：TCH（含SACCH和FACCH）F1-Fn的所有时隙均映射TCH（含SACCH和FACCH）51PPT课件f0TS0TS1TS2TS3TS4TS5TS6TS7TS0F0TS0:所有控制信道F0上的TS1-TS7：TCH（含SACCH和FACCH）当某一小区仅有一个载频时，所有控制信道都映射到TS0。52PPT课件例2-7：某小区共配置三个载频，请问该小区最多可容纳多少用户同时通话？解答：F0上的TS0和TS1用于映射控制信道，其余6+8+8=22个信道都可用于业务信道，因此可供22个用户同时通话。53PPT课件例2-8：某三扇区基站的载频配置为3/2/2，请问该基站可配置多少个业务信道？解答：每个扇区的F0上的TS0和TS1用于映射控制信道，则：第1小区TCH数量=6+8+8=22第2小区TCH数量=6+8=14第3小区TCH数量=6+8=14该基站TCH总数=22+14+14=5054PPT课件例2-9：某三扇区基站的载频配置为2/1/1，请问该基站可配置多少个业务信道？解答：第一扇区的F0上的TS0和TS1用于映射控制信道，第二、三扇区只有一个载频，故只有TS0用于映射控制信道，因此：第1小区TCH数量=6+8=14第2小区TCH数量=7第3小区TCH数量=7该基站TCH总数=14+7+7=2855PPT课件GSM系统的移动性管理移动性管理包括两个方面：越区切换和位置管理。其中，越区切换反映移动台在小区之间甚至不同地区之间切换的无线链路接续的过程；而位置管理则确保了移动台在移动过程中能被移动通信网络有效地寻呼到。位置管理开机位置登记基于位置的位置更新周期性位置更新56PPT课件开机位置登记：当一个新的移动用户在网络服务区开机登记时，它的位置信息通过空中接口送到网络端的VLR中，并在此进行登记。另外，网络端的HLR也要随时知道MS所在的位置，因此在网络内部VLR和HLR要随时交换信息。BSCBTSMSC/VLRMSC判断用户归属的HLR，并且向其归属HLR发起登记请求HLR/AUCMS解调BCCH信道中的LAI，通过SDCCH信道上报给BTS57PPT课件基于位置的位置更新移动用户处于开机空闲状态时，它被锁定在所在小区的广播信道（BCCH）载频上，随时接收网络端发来的信息。在这个信息中包括了移动用户当前所在位置区信息（LAI）。当移动台接收到网络端发来的位置识别信息ID时，它要将接收到LAI与原来存储的LAI进行比较。若两个LAI相同则表示移动台还在原来的位置区域内，若两LAI不同则表示移动台发生了位置移动，此时移动台要向网络发出位置更新请求信息。网络端接收到请求信息后便在VLR和HLR更新用户的位置信息。BSCBTSMSC/VLRMSC判断用户归属的HLR，并且向其归属HLR发起登记请求HLR/AUCMS解调BCCH信道中的LAI，与手机中存储的原LAI比较，如不同，则通过SDCCH信道上报给BTS58PPT课件周期性位置更新当网络在一定时间内没有收到来自移动台任何信息，系统要求移动台进行周期性位置更新。周期性位置更新是由移动台内的定时器控制的，其定时器的定时值由网络在BCCH上通知移动用户。当定时值到时，移动台便向网络发送位置更新请求消息启动周期位置更新过程。一般在两个周期内，网络接收不到某移动用户的周期性位置更新消息，则网络认为移动台已不在服务区内或移动台电池耗尽，VLR将用户状态置为隐式关机。BSCBTSMSC/VLRMSC判断用户归属的HLR，并且向其归属HLR发起登记请求HLR/AUCMS解调BCCH信道中的周期性位置更新定时器设置，当定时器达到设置值时，通过SDCCH信道进行位置登记59PPT课件例2-10：某GSM网络的周期性位置更新时间设置为55分钟。某用户在图中A处开机沿图示路线行走，并在30分钟后到达B处，B处位于LA1和LA2的交界处。又行走70分钟到达C处，C位于LA2和LA3的交界处。到达C处后又行走40分钟到达D处。整个过程中该用户未发生任何业务。请问在此过程中，该用户共发生了几次位置登记或更新？分别是哪种类型？ABCD解答：共发生4次位置登记或更新。A处：开机登记；B处：基于位置的位置更新；C处基于位置的位置更新；BC之间：周期性位置更新。60PPT课件GSM系统的移动性管理越区切换所谓越区切换是指移动用户在通话期间从一个小区移动到另外一个小区，网络能实时控制将移动台从原来的信道切换到新小区的某个信道，并且保持通话不间断。引起切换的原因一般有两个，一个原因是当移动台的信号强度或质量下降到系统规定的参数以下，移动台将被切换到信号较强的小区；另一个原因是由于某小区的业务信道被全部占用或几乎全被占用，那么移动台被切换到有空闲业务信道的相邻小区，前者是由移动台发起的后者是由系统发起的。61PPT课件切换主要分为3大类：同一BSC控制区内不同小区之间的切换62PPT课件GSM系统的移动性管理同一MSCVLR内不同BSC控制小区间的切换63PPT课件GSM系统的移动性管理不同MSCVLR小区间的切换MSC之间的切换由于信令流程复杂，容易发生切换失败。64PPT课件例题2-11：天津某GSM网络的网络结构规划方案中，MSC1和MSC2交界的一段位于和平区南京路附近，如图。请问这样的规划方案有无不妥？为什么？因为MSC之间的切换成功率较低，所以进行网络规划时，MSC交界应尽量避开人口密集地区和交通主干道路。而南京路是天津市区的交通干线，车流量很大，应远离MSC交界。65PPT课件例题2-12：接例题2-11。规划人员发现上述问题后，将MSC1和MSC2的交界由南京路向北推移到海河。请问，此方案有无不妥？为什么？水面对无线电波会产生较强的反射波，从而在海河两岸形成较大范围的MSC交界区，此区域内用户较易发生由于MSC间切换失败而造成的掉话，而海河两岸是天津市重要的商业区，用户密集。因而此方案仍然不可取。66PPT课件2.2 IS-95CDMA系统系统67PPT课件扩频通信技术扩频通信的可行性香农（Shannon）公式：CWLog2(1十S/N)C：信道容量(用传输速率度量)W：信号频带宽度S：信号功率N：噪声功率S/N一定时，W越大，C越大C一定时，W越大，所需的S/N越小68PPT课件u扩频通信的特点：u抗干扰能力强u所需S/N低，可淹没在噪声中传输u抗频率选择性衰落u保密性好u功率谱密度低u可利用伪随机序列码加密69PPT课件扩频通信技术直接序列扩频扩频码伪随机序列码m序列：最长线性移位寄存器序列m序列特性：伪随机自相关性70PPT课件PN短码CDMA系统使用的PN短码即是m序列的一种。它由15位移位寄存器产生，移位寄存器本身产生的序列长度为215-1个，插入一个0后，为215即32768个，即为PN短码序列。PN序列速率1.2288Mcps，周期26.67ms，每2秒重复75次。PN序列的32768chips被划分为512种不同的偏移（称为偏移指数），每个偏移为64chips。每个PN短码序列的偏移均与同序列其它偏移正交。PN短码在IS-95中用于标识不同的小区。71PPT课件uPN长码uCDMA系统中使用的PN长码也是m序列的一种。它是长度为242-1的周期序列。它的循环周期约为41天10小时12分19.4秒。u移动台都有一个长码生成器。每个用户被分配一个m序列的相位，这个相位是由用户的ESN（移动台的电子序号）计算出来，这些m序列的相位是随机分布且不会重复的。u在反向信道中。长码用来直接进行扩频，用于区分不同的手机。72PPT课件uWALSH码1阶：02阶：00014阶：。uWALSH码具有良好的正交特性uIS-95中使用64阶WALSH码对前向信道进行扩频，码率为1.2288Mcps。73PPT课件74PPT课件例2-13：某基站三个小区的PN短码偏移指数分别为8、176、344，请问三个小区对应的PN短码偏移分别为多少码片（chips）？解答：偏移码片=偏移指数*64chips因此三个小区的偏移码片数分别为：8*64chips=512chips,176*64chips=11264chips，344*64chips=22016chips75PPT课件IS-95CDMA的关键技术多址技术：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）76PPT课件IS-95CDMA的关键技术RAKE接收机多径衰落RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。基站：对每一个反向业务信道，可以同时解调四个多径信号移动台：可以同时解调三个多径信号，可以来自同一基站，也可以来自不同的基站77PPT课件IS-95CDMA的关键技术功率控制CDMA是自干扰系统前向干扰反向干扰反向功率控制反向开环功率控制：初始平均输出功率（dBm）=-平均输入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）试探序列输出的功率电平为：平均输出功率（dBm）=-平均输入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）PWR_STEP之和（dB）反向闭环功率控制：功率控制比特速率为每比特1.25ms（即800bit/s）。“0”比特指示移动台增加平均输出功率，“1”比特指示移动台减少平均输出功率，步长为1dB/比特。78PPT课件前向功率控制基站周期性地降低发射到移动台的发射功率，移动台测量前向信道误帧率，当误帧率超过预定值时，移动台要求基站对它的发射功率增加1，每1520ms进行一次调整。dBm=10log(P/1mw)dBw=10log(P/1w)例如当P=1mw时，相当于0dBm；当P=100mw时，相当于20dBm；当P=0.0000001mw时，相当于-70dBm79PPT课件例2-14：某IS95移动台接收到的平均输入功率为10-7mw，请问此时它的初始平均输出功率为多少mw？(网络设置的NOM_PWR=0dB，INIT_PWR=0dB)解答：平均输入功率10-7mw相当于-70dBm初始平均输出功率=-平均输入功率（dBm）-73+NOM_PWR（dB）+INIT_PWR（dB）=-3dBm相当于1*10-0.3mw80PPT课件CDMA系统中的切换有两类：硬切换和软切换。1）硬切换（HardHandoff）硬切换是指在切换的过程中，业务信道有瞬时的中断的切换过程。硬切换包括以下两种情况：（1）同一MSC中的不同频点之间。（2）不同MSC之间。GSM的切换都是硬切换。81PPT课件软切换是指在切换过程中，移动台在中断与旧的小区的联系之前，先用相同频率建立与新的小区的联系。软切换包括以下三种情况：（1）同一基站的两个扇区之间（这种切换称为更软切换（SofterHandoff）。（2）不同基站的两个小区之间；（3）不同BSC之间。能够实现软切换的原因在于：1、CDMA系统可以实现相邻小区的同频复用；2、手机和基站对于每个信道都采用多个RAKE接收机，可以同时接收多路信号。82PPT课件IS95系统中，将所有的导频信号分为四个导频集。所谓导频集是指所有具有相同频率但不同PN码相位的导频集合。这四个导频集是：激活导频集：与正在联系的基站相对应的导频集合。候选导频集：当前不在有效导频集里，但是已有足够的强度表明与该导频相对应的基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合。相邻导频集：与激活导频所在小区相邻的导频集合。剩余导频集：不被包括在相邻导频集、候选导频集和有效导频集里的所有其它导频的集合。83PPT课件IS-95CDMA的关键技术软切换过程84PPT课件例2-15：某小区T_ADD=-12dB，T_DROP=-15dB，T_TDROP=3s。一移动台正在通话中，其激活集中导频为P1,P2,P3，如图所示。此时该移动台测量到的各导频强度如下：P1=-16dB,P2=-11dB,P3=-8dB,P4=-11dB。且在3秒时间内P1的强度始终低于-16dB。请问2秒后，该移动台的激活导频集内有哪几个导频？请问3秒后，该移动台的激活导频集内有哪几个导频？解答：2秒后激活导频集内导频：P1,P2,P33秒后激活导频集内导频：P2,P3,P4P3P1P2P485PPT课件IS-95CDMA的关键技术分集技术对抗多径衰落的手段空间分集、频率分集、时间分集空间分集是利用多天线来实现的CDMA的宽带传输本身就是频率分集时间分集是利用基站和移动台的RAKE接收机来完成的86PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口工作频段国际上为IS95系统分配了2个频段分别为800MHz和1900MHz，具体为：上行频段：824849MHZ；1850-1910MHZ下行频段：869894MHZ；1930-1990MHZ其中1900MHz频点仅在美国使用。CDMA每一载频占用1.23MHz的带宽。CDMA的频点计算可按如下公式：上行链路:f=825.00MHz+0.03MHz*N下行链路:f=870.00MHz+0.03MHz*N其中N为频点编号。我国为IS95系统分配了10MHz的频段，具体为：下行频段：870880MHz；上行频段：825835MHzN=283，242，201，160，119，78，3787PPT课件例题：已知IS95CDMA网络的283频点对应的上行频率为833.49MHz，请问对应的下行频率是多少？201号频点对应的上下行频率分别是多少？解：283号频点对应的下行频率为：833.49+45=878.49（MHz）201号频点对应的上行频率为：833.49-1.23*2=831.03（MHz）201号频点对应的下行频率为：831.03+45=876.03（MHz）88PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口前向信道前向CDMA信道由下述码分信道组成：1个导频信道、1个同步信道、1-7个寻呼信道和若干个业务信道。前向信道采用64阶Walsh码进行扩频。64阶Walsh码分配如下：W0用于导频信道，W1W7用于寻呼信道（当仅配置1个寻呼信道时，W2W7可用于业务信道），W32用于同步信道，其余Walsh码用于前向业务信道。89PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口u导频信道u导频信道是基站唯一连续发射的信道。u导频信道发送全零的数据。使用W0进行扩频。u它只包括一种信息，即小区的PN短码偏置。u用于移动台初始系统捕获。u移动台通过测量导频信道的强度判断小区的信号强度。90PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口同步信道在基站覆盖区中，移动台利用它来获得初始的时间同步。基站发送的同步信道消息包括以下信息：该同步信道对应的导频信道的PN偏置系统时间长码状态系统标识网络标识寻呼信道的比特率同步信道的比特率是1200bit/s。手机在开机、通话结束、掉话后会去解调同步信道，以获得与基站的同步。91PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口寻呼信道基站使用寻呼信道发送系统信息和对移动台的寻呼消息。寻呼信道发送9600bit/s或4800bit/s固定数据速率的信息。在一给定的系统中所有寻呼信道发送数据速率相同。92PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口前向业务信道前向业务信道是用于呼叫中，基站向移动台发送用户信息和信令信息的。一般采用8KEVRC编码。可变速率编码方式，用户语速慢时，编码速率低，以降低干扰，提高系统容量。编码速率为9600、4800、2400、1200bit/s。93PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口例2-16：某小区分配了2个寻呼信道，请问从Walsh码资源的角度考虑，该小区最多可以分配多少个前向业务信道？解答：前向业务信道数量=64-导频信道数量-同步信道数量-寻呼信道数量=64-1-1-2=6094PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口反向信道反向CDMA信道由接入信道和反向业务信道组成基站和用户使用不同的长码掩码区分每个接入信道和反向业务信道。95PPT课件IS-95CDMA系统的无线接口反向接入信道速率为4800bps发起同基站的通信响应基站发来的寻呼信道消息进行系统注册反向业务信道反向业务信道是用来在建立呼叫期间传输用户信息和信令信息。移动台在反向业务信道上以可变速率9600、4800、2400、1200bit/s的数据速率发送信息。96PPT课件