福建农林大学教案.docx
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福建农林大学教案
第四部分典型的移动通信系统(4学时)
主要内容
一、蜂窝移动通信系统(重点)
二、无线市话系统
三、其它移动通信系统
一、蜂窝移动通信系统
主要内容
v4.1.1GSM数字蜂窝移动通信系统
v4.1.2CDMA数字蜂窝移动通信
v4.1.3第三代移动通信系统(3G)
4.1.1GSM数字蜂窝移动通信系统
1.GSM系统结构
2.GSM编号
3.GSM的频率配置
4.GSM的多址方式
5.GSM移动台
6.GSM的呼叫
7.用户识别卡(SIM卡)
1.GSM系统结构(四部分)
GSM系统主要由移动台(MS)、移动网子系统(NSS)和基站子系统(BSS)和操作支持子系统(OSS)四部分组成,看下图。
1)移动台(MS):
移动台是公用GSM移动通信网中移动用户使用的设备,也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备,它可以为车载型、便携型和手持型。
2)移动网子系统(NSS):
移动网子系统又称交换子系统,主要完成GSM系统的交换功能和用户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能,它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用;
3)基站子系统(BSS)
是在一定的无线覆盖区域中由MSC控制并与MS进行通信的系统设备。
它主要负责无线发送、接收和无线资源管理等功能。
基站子系统是由基站控制器(BSC)和基站收发信台(BTS)这两部分的功能实体构成。
4)操作支持子系统(OSS)
操作支持子系统(OSS)需要完成许多任务,包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作与维护。
主要包括网路管理中心(NMC)、安全性管理中心(SEMC)、用于用户识别卡管理的个人化中心(PCS)、用于集中计费管理的数据后处理系统(DPPS)等功能实体。
2.GSM编号
1)移动台国际ISDN号码(MSISDN)
MSISDN号码是指主叫用户为呼叫公用数字蜂窝移动通信网GSM系统中一个移动用户所需拨的号码。
一个移动台可分配一个或多个MSISDN号码,一个MSISDN号码总长不超过15位数字。
其号码组成如下
2)国际移动用户识别码(IMSI)
为了在整个GSM移动通信网中正确识别某个移动用户,就必须给移动用户分配一个特定的识别码,这个识别码称为国际移动用户识别码(IMSI),也称为国际移动用户身份码(它不是呼叫号码),存储在用户识别卡(SIM)、HLR、VLR中。
3)临时移动用户识别码(TMSI)
为了对移动用户识别码保密,MSC/VLR可给每个来访的移动用户分配一个临时移动用户识别码(TMSI)(仅限在本MSC/VLR业务区内使用),每个移动用户的IMSI和TMSI可按一定算法转换。
4)移动用户漫游号码(MSRN)
当移动用户漫游到一个新的业务区后,为使GSM移动通信网路能再进行路由选择,而给该用户分配一个临时性的移动用户漫游号码(MSRN)
5)国际移动台设备识别码(IMEI)
IMEI唯一地识别一个移动台设备,用于监控被窃或无效的移动设备,为一个15位的十进制数字。
6)位置区识别码(LAI)
7)全球小区识别码(CGI)
8)位置基地站识别码(BSIC)
9)MSC/VLR号码
是在No.7信令消息中使用的代表MSC的号码,“中国电信”GSMPLMN网中的MSC/VLR号码结构为用户号码为全0的MSRN号码。
10)HLR号码
HLR号码是在No.7信令消息中使用的代表HLR的号码,“中国电信”GSMPLMN网中的HLR号码结构是用户号码为全0的MSISDN号码。
11)HLR号码
切换号码(HON)是指当进行移动交换局间越局切换时,为选择路由,由目标MSC(即要求切换到的MSC)临时给移动用户分配的一个号码。
3.GSM的频率配置
GSM系统采用蜂窝小区结构,属于TDMA/FDMA系统。
有两个工作频段:
一个是900MHZ,一个是1800MHZ。
频道编号
在无线通信中,每个射频信道由一个上行(移动台发,基站收)和一个下行(移动台收,基站发)频率对组成,这种方式称为频分双工(FDD)。
GSM系统采用等间隔频道配置,其频道号(n)和标称中心频率的关系是:
fL(n)=890MHz+0.2nMHz(下频段)
fH(n)=fL(n)+45MHz(上频段)
上式中n=1~124,n值称为绝对射频信道号码
4.GSM的多址方式
GSM无线接口的TDMA/FDMA混合多址方式示意图
5.GSM移动台
(1)移动台的电原理图
(2)移动台工作原理:
发射过程、接收过程
(3)GSM手机接收机电路结构及工作原理
一是超外差一次变频接收电路;
二是超外差二次变频接收电路;
三是直接变频式线性接收电路。
(4)GSM手机发射机电路结构及工作原理
---带发射变换模块的发射机电路结构
----带发射上变频器的发射机电路结构
----直接变频发射机电路结构
6.GSM的呼叫处理
v固定用户至移动用户的入局呼叫
v移动用户至固定用户的出局呼叫
v移动用户至移动用户的呼叫
7.用户识别卡(SIM卡)
移动电话机与SIM卡共同构成移动通信终端设备。
无论是GSM系统还是CDMA系统,数字移动电话机用户在“入网”时会得到一张SIM卡。
SIM卡是(SubscriberIdentityModel客户识别模块)的缩写,也称为智能卡、用户身份识别卡。
GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。
vSIM卡的存储容量有3kB、8kB、16kB、32kB、64kB等。
vSIM卡能够储存多少电话号码和短信取决于卡内数据存储器EEPROM的容量(有2KB、3KB、8KB容量)。
v假设一张EEPROM容量为8KB的SIM卡,可储存以下容量的数据:
100组电话号码及其对应姓名、15组短信息、25组最近拨出的号码、4位SIM卡密码(PIN)。
v目前中国移动/中国联通实际对普通用户提供的多数是普通8K的SIM卡。
4.1.2CDMA数字蜂窝移动通信
1.CDMA蜂窝通信系统的基本原理
CDMA扩频通信系统原理示意图(看图讲解)
2.CDMA系统的特点
3.CDMA数字蜂窝网的网络结构
CDMA蜂窝系统由移动台(MS)、基站子系统(BSS)、移动网子系统(NSS)和操作支持子系统(OSS)四部分组成。
4.CDMA系统提高系统容量的关键技术
(1)功率控制
反向信道开环功率控制
反向信道闭环功率控制
前向信道功率控制
(2)软切换
当移动台从一个小区进入相同频率的另一个小区时发生的切换,它由MSC控制完成。
5.CDMA移动电话的组成及工作原理
CDMA系统的移动台是双模式移动台,是与模拟系统兼容的,移动台可以工作于模拟和数字CDMA两种蜂窝移动通信系统。
4.1.3第三代移动通信系统(3G)
1.3G的含义
第三代移动通信系统简称3G,是由国际电信联盟(ITU)率先提出并负责组织研究的,采用宽带码分多址(CDMA)数字技术的新一代通信系统,是近20年来现代移动通信技术和实践的总结和发展。
3G在最早提出时被命名为未来公共陆地移动通信系统(FPLMTS,FuturisticPublicLandMobileTelecommunicationSystem),后更名为IMT-2000(InternationalMobileTelecommunications2000)。
2.实现目标
第三代移动通信系统的目标包括以下几个主要方面:
(1)与第二代移动通信系统及其他各种通信系统(固定电话系统、无绳电话系统等)相兼容。
(2)全球无缝覆盖和漫游。
(3)支持高速率(高速移动环境144kb/s;室外步行环境384kb/s;室内环境2Mb/s)的多媒体(话音、数据、图像、音频、视频等)业务。
3.第三代移动通信的关键技术
1.多载波调制
2.多址技术
3.软件无线电
4.智能天线
5.异步转移模式(ATM)
6.智能网(IN)
4.频谱规划
1)主要工作频段
(1)频分双工(FDD)方式:
1920~1980MHz、2110~2170MHz。
(2)时分双工(TDD)方式:
1880~1920MHz、2010~2025MHz。
2)补充工作频段
(1)频分双工(FDD)方式:
1755~1785MHz、1850~1880MHz。
(2)时分双工(TDD)方式:
2300~2400MHz,与无线电定位业务共用,均为主要业务,共用标准另行制定。
3)卫星移动通信系统工作频段
1980~2010MHz、2170~2200MHz。
5.应用
(1)Internet应用。
(2)无线视频、图像的传输。
(3)多媒体服务。
(4)各种承载服务。
6.系统结构
三个组成部分包括:
(1)用户终端。
(2)无线接入网(RAN,RadioAccessNetwork)。
(3)核心网(CN,CoreNetwork)。
四个接口包括:
(1)网络与网络接口(NNI,NetworkandNetworkInterface),指的是IMT-2000家族核心网之间的接口,是保证互通和漫游的关键接口。
(2)无线接入网与核心网之间的接口(RAN-CN),对应于GSM系统的A接口。
(3)移动台与无线接入网之间的无线接口(UNI)。
(4)用户识别模块和移动台之间的接口(UIM-MT)。
7.三种制式全球漫游能力比较
8.三种制式建网的经济性比较
9.中国第三代移动通信(C3G)计划
项目主要参研单位
经过严格评审,二十余家国内一流水平的移动通信制造企业、研究院所、高校参与C3G项目的科研开发:
大唐电信(WCDMA/CDMA2000)
东方通信(cdma2000/WCDMA)
上海贝尔(WCDMA)
首信集团(WCDMA/cdma2000)
电信技术传输所(标准/测试)
清华大学(WCDMA)
北京邮电大学(WCDMA)
中兴通信(WCDMA)
电信科学技术研究院(TD-SCDMA)
华为技术(WCDMA)
巨龙公司(cdma2000/WCDMA)
东南大学(cdma2000/WCDMA)
中国科技大学(WCDMA)
解放军信息工程大学(WCDMA)
二、无线市话系统
v4.2.1PAS系统
PAS(PersonalAccessPhoneSystem)是一种新型的无线接入系统,它依托于原有的市话网,采用先进的微蜂窝技术,以无线的方式接入到固定电话网,使传统的固定电话可以在网络覆盖区域内携带使用,用户可以随时随地接听、拨打市内、国际电话,也可方便地拨打寻呼和移动电话,是市话的有效延伸和补充,同时又保留了有线网络带宽,稳定,大容量,多业务等固有的优势。
v4.2.2小灵通手机
小灵通手机的技术指标
(1)体积:
小于200cm3
(2)重量:
小于100g(含电池)
(3)射频频率:
1895.150MHz--1917.950MHz
(4)发射功率:
10mW(平均)、80mW(峰值)
(5)灵敏度:
小于16dbμV (6)通信方式:
TDMA/TDD时分多址/时分双工(7)复用信道数/载频:
4个(8)调制方式:
π/4QPSK(9)传输速率:
384Kbps (10)语音编码:
ADPCM32Kbps(11)铃声频率:
2800Hz、1800Hz
小灵通手机的特点
(1)语音清晰
(2)移动通信
(3)绿色环保
(4)功能完备
(5)超长待机、通话时长
(6)精巧时尚
(7)费用低廉
小灵通手机组成框图
三、其它移动通信系统
v4.3.1无线寻呼系统
无线寻呼系统的概念及组成
概念:
无线寻呼系统是一种单向传输数字信息的选择呼叫系统,它通常由寻呼控制中心、基站和寻呼接收机(俗称BP机)组成。
无线寻呼系统框图:
无线寻呼网所使用的频率
※国际无线电咨询委员会(CCIR)建议使用的频段为:
26.1MHz~50MHz66MHz~88MHz
146MHz~174MHz450MHz~470MHz
※我国无线电管理委员会规定的频段如下表所示,共用6个频段,计60个频点,频道间隔为25KHz,频率稳定度要求优于±5×10-7。
v4.3.2集群系统
集群系统的概念:
集群移动通信系统(简称集群系统)是一种共用无线频道的专用调度移动通信系统,它采用了现代通信中的多信道共用和动态分配信道技术
集群移动通信系统的组成由移动台、调度台、基站、控制中心和区域控制中心组成。
集群移动通信系统特点:
1)共用频率2)共用设施3)共享覆盖区4)共享通信业务5)共同分担费用6)改善服务
集群系统的网络结构:
v4.3.3移动卫星通信系统
移动卫星通信的分类
※按应用分为海事移动卫星系统(MMSS),航空移动卫星系统(AMSS)和陆地移动卫星系统(LMSS)。
海事卫星通信系统:
海事卫星通信的国际组织为INMARSAT(现称国际移动卫星组织),该组织营建了覆盖全球的国际海事卫星通信系统,称为INMARSAT系统
INMARSAT系统由船站、岸站、网络协调站和卫星组成。