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移动通信技术知识移动通信技术知识1 移动通信技术移动通信技术n内容内容 通信网概述通信网概述移移动通信的基本概念通信的基本概念数字蜂数字蜂窝移移动通信系通信系统的的组成与网成与网络结构构移移动通信中的通信中的编号号计划划路由路由选择与控制技与控制技术安全管理移安全管理移动通信系通信系统的的业务2通信网概述通信网概述n通信网的基本通信网的基本结构及构成要素构及构成要素n电话通信网的等通信网的等级结构及路由构及路由设置置第第1章章 移动通信概念移动通信概念n重点重点 移移动通信的概念、特点通信的概念、特点移移动通信系通信系统中的信号的基本中的信号的基本处理理过程程 n难点点 移移动通信系通信系统中的信号的基本中的信号的基本处理理过程程n目的和要求目的和要求 掌握移掌握移动通信概念、特点通信概念、特点理解移理解移动通信系通信系统中的信号的基本中的信号的基本处理理过程程41.1 移动通信的基本概念移动通信的基本概念n移移动通信概念通信概念n移移动通信的特点通信的特点n移移动通信的通信的发展概述展概述n移移动通信的工作方式通信的工作方式51.1 移动通信的基本概念移动通信的基本概念n个人通信个人通信(5W)whoever，whenever，wherever，whomever，whatever移移动通信通信为其的其的实现提供了条件和可能性提供了条件和可能性 61.1.1移动通信概念移动通信概念n移移动通信的概念通信的概念通信双方或至少有一方在移通信双方或至少有一方在移动中中进行信息交行信息交换的通信方式的通信方式如：移如：移动体（体（车辆、船舶、船舶、飞机）与固定点之机）与固定点之间的通信、或活的通信、或活动的人与固定点、人与人及人与移的人与固定点、人与人及人与移动体之体之间的通信等的通信等可以双向或可以双向或单向工作向工作多种信息形式多种信息形式71.1.1移动通信概念移动通信概念n移移动通信的通信的类型型按使用按使用对象分象分按用途和区域分按用途和区域分 按按经营方式分方式分 按信号性按信号性质分分 按无按无线频段工作方式分段工作方式分 按网按网络形式分形式分 按多址方式分按多址方式分 81.1.2 移动通信的特点移动通信的特点n移移动通信是有通信是有线、无、无线相相结合的通信方式合的通信方式无无线接入接入有有线或无或无线传输计算机控制算机控制91.1.2 移动通信的特点移动通信的特点n电波波传播条件播条件恶劣，存在劣，存在严重的多径衰落重的多径衰落 多径多径传播播条件：地形、地物（建筑物）条件：地形、地物（建筑物）多径衰落多径衰落传播的途径不同，到达接收点播的途径不同，到达接收点时的幅度和相位都不一的幅度和相位都不一样，移，移动台台在行在行进途中接收信号的途中接收信号的电平起伏不定平起伏不定 可能可能严重地影响通重地影响通话质量量 要求：在移要求：在移动通信系通信系统设计时，必，必须具有一定的抗具有一定的抗衰落能力和衰落能力和储备 101.1.2 移动通信的特点移动通信的特点n强干干扰条件下工作条件下工作强干干扰：噪声、干：噪声、干扰主要噪声主要噪声人人为噪声噪声-汽汽车点火噪声点火噪声要求要求选择抗干抗干扰性性强的的调制方式（制方式（调频或或调相）相）移移动通信通信设备须有足有足够的抗人的抗人为噪声的能力噪声的能力及及储备 主要干主要干扰互互调干干扰邻道干道干扰同同频干干扰111.1.2 移动通信的特点移动通信的特点互互调干干扰由由设备的非的非线性引起性引起多信号同多信号同时进入非入非线性性设备产生大量的互生大量的互调产物物进入接收机入接收机带宽，并有一定的幅度并有一定的幅度要求：要求：移移动通信通信设备必必须具有良好的具有良好的选择性性同同频干干扰相同相同载频电台之台之间的干的干扰蜂蜂窝系系统、小区制：同、小区制：同频复用复用要求：在要求：在组网网时予以充分重予以充分重视频率配置率配置 121.1.2 移动通信的特点移动通信的特点 邻道干道干扰相相邻或或邻近的信道（或近的信道（或频道）之道）之间的干的干扰 远近效近效应：离：离BS近的近的MS的的强信号干信号干扰 邻道上离道上离BS远的的MS的弱信号的弱信号要求：要求：移移动设备中使用自中使用自动功率控制功率控制电路（路（APCAPC）131.1.2 移动通信的特点移动通信的特点n具有多普勒效具有多普勒效应相相对速度速度-相相对频移移要求：采用要求：采用锁相技相技术（VCOVCO）n存在阴影（盲区）存在阴影（盲区）信号被吸收或反射信号被吸收或反射要求：要求：在网在网络规划划设置基站置基站时必必须予以充分的考予以充分的考虑 n用用户经常移常移动，与，与BS无固定无固定联系系要求：采用跟踪交要求：采用跟踪交换技技术位置登位置登记、越区切、越区切换、漫游、漫游141.1.3 移动通信的发展概述移动通信的发展概述n移移动通信的通信的发展展n我国移我国移动通信通信系通信通信系统的的发展展151.移动通信的发展移动通信的发展n军用用 民用；低民用；低频 高高频；窄；窄带宽带；单一一业务多多业务n1G 2G(2.5G)(2.5G)3G 4G、5G162.我国移动通信通信系统的发展我国移动通信通信系统的发展n1989年：年：TACSn1994年：年：GSMn2001年：年：GPRS、IS-95 CDMA 模模拟网关网关闭n2008年：年：3G商用建商用建设阶段段171.1.4 移动通信的工作方式移动通信的工作方式n单工工轮流收、流收、发（按（按-讲）同同频单工、异工、异频单工工例：例：对讲机机n双工双工通信双方同通信双方同时收收发例：移例：移动电话181.1.4 移动通信的工作方式移动通信的工作方式n半双工半双工一方一方轮流收流收发(单工工)，另一方同另一方同时收收发(双工双工)双工双工侧采用天采用天线共用器共用器例：集群例：集群调度度n准双工准双工-双工方式的一种特殊形式双工方式的一种特殊形式接收机常开，接收机常开，发射机只在有信号需射机只在有信号需发射射时才开才开优点：移点：移动台省台省电 减少空中干减少空中干扰电平平191.2 移动通信系统的组成移动通信系统的组成n组成：成：MSC、BS、MS与其他网与其他网络相相连的中的中继线nMS、BS均有一套收均有一套收发信机和天信机和天馈系系统n无无线小区：小区：BS天天线覆盖范覆盖范围影响无影响无线小区大小的因素小区大小的因素发射功率（射功率（传播衰耗）播衰耗）基站天基站天线高度（高度（视距距传播特性）播特性）201.3 移动通信中的编号计划移动通信中的编号计划（以（以GSM为例）为例）nCDMA中的编号中的编号移动用户号移动用户号MDN国际移动用户识别号国际移动用户识别号IMSI移动台识别码移动台识别码MIN临时本地用户号临时本地用户号TLDN电子序列号电子序列号ESN系统识别码系统识别码SID网络识别码网络识别码NIDMSC号号HLR号号 nGSM中的编号中的编号移动通信移动通信ISDN号号MSISDN国际移动用户识别码国际移动用户识别码IMSI临时移动用户识别码临时移动用户识别码TMSI移动用户漫游号码移动用户漫游号码MSRN区域识别号区域识别号国际移动设备识别码国际移动设备识别码IMEI其他编号其他编号系统设备识别号系统设备识别号短信中心号码短信中心号码211.3.1 MSISDNn移移动用用户的的ISDN号号(13S，15S，18S)n呼叫号呼叫号码n结构：构：CC +MDC +SN 86 13SH0H1H2H313S：网：网络接入号接入号 S S为为9-49-4移移移移动动用用用用户户；0-20-2联联通用通用通用通用户户；3 3电电信用信用信用信用户户H0H1H2H3：HLR号号 （确定用（确定用户归属，精确到地市）属，精确到地市）前三位国家前三位国家统一分配；后一位各省自行分配一分配；后一位各省自行分配 2223 H2H1 01234567891北京北京北京北京江苏江苏上海上海上海上海2天津天津广东广东广东广东广东广东广东广东3广东河北河北河北山西山西黑龙江河南河南河南4辽宁辽宁辽宁吉林吉林黑龙江黑龙江内蒙古黑龙江辽宁5福建江苏江苏山东山东安徽安徽浙江浙江福建6福建江苏江苏山东山东浙江浙江浙江浙江福建7江西湖北湖北湖南湖南海南海南广西广西广西8四川四川四川四川湖南贵州湖北云南云南西藏9四川陕西广东甘肃甘肃宁夏安徽青海辽宁新疆以“1390”为例：1.3.1 MSISDNn拨号程序号程序移移动本地固定：本地固定：PQRABCD移移动外地固定：外地固定：0XYZPQRABCD移移动移移动：13SH0H1H2H3ABCD固定固定本地移本地移动：13SH0H1H2H3ABCD 固定固定外地移外地移动：013SH0H1H2H3ABCD 移移动特服特服业务：0XYZ1XX 移移动紧急呼叫：急呼叫：直接直接拨1XX（如（如110、119、120、122、112等）等）注：注：XYZ为长途区号；途区号；PQR为市市话局端局号；局端局号；ABCD为用用户号号码 241.3.2 IMSIn国国际移移动用用户识别号号15位位长，需保密，需保密n作用：在国作用：在国际上惟一上惟一识别一个移一个移动用用户n结构：构：MCC +MNC +MSIN 460 与与NDC+SN对应251.3.3 TMSIn临时移移动用用户识别码n作用：作用：为对IMSI保密，保密，IMSI仅在空中在空中传送一次，即送一次，即用由用由VLR临时分配的分配的TMSI代替代替nTMSI仅在本地有效，由在本地有效，由VLR分配分配可随可随时改改变261.3.4 MSRNn移移动用用户漫游号漫游号码n作用：作用：为漫游的移漫游的移动用用户选路路nMSRN仅在本地有效，由在本地有效，由VLR分配分配临时，在漫游用，在漫游用户在呼叫在呼叫时分配分配271.3.5 区域识别区域识别n位置区位置区识别号号LAI作用：在网中的位置区作用：在网中的位置区识别结构：构：MCC +MNC +LAC 460 00(移移动)位置区号位置区号码281.3.5 区域识别区域识别n全球小区全球小区识别码GCI作用：在全球范作用：在全球范围内小区内小区识别结构：构：LAI +CI 小区小区识别号号n基站基站识别码BSIC作用：相作用：相邻国家、地区、运国家、地区、运营商的相商的相邻BTS的的识别结构：构：NCC +BCC 网网络色色码 基站色基站色码291.3.6 IMEIn国国际移移动设备识别码15位位长，在出厂，在出厂时设置置n作用：在国作用：在国际上惟一上惟一识别一个移一个移动设备n结构：构：TAC(6)+FAC(2)+SNR(6)+SP(1)可可识别生生产厂家、厂家、产地地n*#06#读取取301.3.7 其他号码其他号码nMSC/VLR号、号、HLR号：号：NO.7中使用中使用nHON号：号：由目由目标MSC临时分配分配给移移动用用户的一个号的一个号码MSRN的一部分，在切的一部分，在切换通通话中使用中使用n短信中心号短信中心号码结构：构：+8613SH00H1H2H3500+8613SH00X1X2X3500（移（移动：对应区号）区号）311.4 移动通信中信号的基本处理过程移动通信中信号的基本处理过程数字移数字移动通信系通信系统中，需把模中，需把模拟信号信号转换成适合在成适合在空中无空中无线信道中信道中传输的数字信号的数字信号n发射信号射信号处理理n接收信号接收信号处理理以以GSM信号信号处理理为例：例：321.4.1 发射信号处理发射信号处理（以（以MS为例）为例）nMS中，中，话筒接收下来的信号，需先筒接收下来的信号，需先进行模行模/数数转换，根据抽，根据抽样定理定理转换成速率成速率为8KHz的的13bit的均匀量化数字信号，再的均匀量化数字信号，再按按20ms分段，每分段，每20ms段段160个采个采样。分段后按有声段和无。分段后按有声段和无声段声段对信号信号进行分开行分开处理理 331.话音编码话音编码n信源信源编码n作用：使信号适合在信道中作用：使信号适合在信道中传输不同的数字移不同的数字移动通信系通信系统采用不同的采用不同的话音音编码方式方式如：如：GSM：RPE-LTP IS-95CDMA：QCELPn类型型波形波形编码：低速信号：低速信号质量差量差（如（如PCM）参量参量编码：可低速，：可低速，质量中等量中等（模（模拟信号信号发生生过程）程）混合混合编码：低速，且：低速，且质量量较好好兼有波形兼有波形编码和参量和参量编码的的优点点342.信道编码信道编码n作用：作用：纠错（前向（前向纠错FEC）n误码类型型随机性随机性误码：单个个码元元错误，随机，随机发生生主要由噪声引起主要由噪声引起突突发性性误码：连续数个数个码元元错误，群，群误码主要由衰落或阴影造成主要由衰落或阴影造成n原理：原理：发端：信息端：信息发送前增加冗余送前增加冗余码元元收端：根据冗余收端：根据冗余码元及信道模型元及信道模型检出或出或纠正正误码352.信道编码信道编码n方法方法卷卷积码（特殊的分（特殊的分组码）Turbo码36GSM中的信道编码与解码电路 3.交织编码交织编码n作用：把可能存在的作用：把可能存在的连续差差错比特分散，以便于信道解比特分散，以便于信道解码时纠错。纠正突正突发差差错n原理：分散原理：分散连续比特比特373.交织编码交织编码n方法：横向写入交方法：横向写入交织矩矩阵，然后，然后纵向向读出出38GSM中20ms编码话音交织（一次交织）4.数字信号调制数字信号调制n作用：将数字信号作用：将数字信号调制成模制成模拟信号在模信号在模拟无无线信道中信道中传输，以提高抗干以提高抗干扰、抗衰落能力、抗衰落能力n数字数字调制方式：制方式：ASK、FSK、PSK(DPSK)nGSM系系统采用采用GMSK调制（特殊的制（特殊的FSK）IS-95 CDMA中采用了中采用了QPSK方式方式 395.变频变频n调制后的信号制后的信号进入射入射频电路路进行信号行信号处理，首先上理，首先上变频到到发射射频率率n在接收端，接收下来的高在接收端，接收下来的高频信号也信号也须下下变频（混（混频）到中）到中频才能才能实现解解调。401.4.2 接收信号处理接收信号处理（以以MS为例为例）n自天自天线接收下来的微弱信号先接收下来的微弱信号先经高高频放大后，在混放大后，在混频电路路中下中下变频为中中频信号，中信号，中频放大后用与放大后用与发送端送端调制方式相制方式相同的方法将模同的方法将模拟信号恢复成数字基信号恢复成数字基带信号，再送入数字信信号，再送入数字信号号处理部分理部分进行接收数字信号行接收数字信号处理，包括均衡、解密、去理，包括均衡、解密、去交交织、信道解、信道解码、话音解音解码和数和数/模模转换等等 41均衡均衡n作用：作用：产生信道模型，供信道解生信道模型，供信道解码中中检错、纠错n原因：多径衰落原因：多径衰落码间干干扰误码42码间干扰示意图 多径时延引起的误码率 均衡均衡n原理：原理：输出端已知正确的出端已知正确的发射序列，与收到的序列比射序列，与收到的序列比较得得到信道到信道传输模型模型可根据收到序列推可根据收到序列推测出正确的出正确的发送序列送序列（有限（有限误码个数）个数）431.5 移动通信系统的业务移动通信系统的业务n类型型按信息按信息类型分型分话音音业务数据数据业务按按业务的提供方式分的提供方式分基本基本业务补充充业务增增值业务不同的运不同的运营商所提供的商所提供的业务分分类会有所区会有所区别 441.5.1 基本业务基本业务n电话业务n紧急呼叫急呼叫业务n短消息短消息业务n语音信箱音信箱业务n传真和数据通信真和数据通信业务n 451.5.2 补充业务补充业务n不不单独向用独向用户提供，提供，须与基本与基本业务一起提供，同一一起提供，同一补充充业务可可应用到若干个基本用到若干个基本业务n用用户操作操作归属局申属局申请激活、激活、删除、除、查询n类型型号号码识别类呼叫提供呼叫提供类（遇忙、无（遇忙、无应答、无条件、不可及呼叫答、无条件、不可及呼叫转移）移）呼叫限制呼叫限制类（呼入、呼出）（呼入、呼出）呼叫完成呼叫完成类（等待、保持、至忙用（等待、保持、至忙用户呼叫完成）呼叫完成）多方通信（三方、会多方通信（三方、会议电话）集集团用用户（VPN）计费类461.5.3 增值业务增值业务n手机手机银行行n手机手机证券券n手机手机邮箱箱n信息点播信息点播n彩信彩信n随随e行行n手机手机+笔笔记本上网本上网nWAPn娱音在音在线n 47本章小结本章小结n移移动通信系通信系统中，由于用中，由于用户能在移能在移动中中进行通信，具有与行通信，具有与有有线通信不同的特点，需一定措施以解决所存在通信不同的特点，需一定措施以解决所存在问题n移移动通信系通信系统的的编号号计划中包含很多划中包含很多类型的型的编号，其中号，其中MSISDN是用是用户的的拨叫号叫号码；IMSI用于国用于国际唯一区分移唯一区分移动用用户；IMEI用于国用于国际上唯一区分移上唯一区分移动台；台；TMSI用于用于对IMSI的保的保密；密；MSRN用于路由的用于路由的选择。n移移动通信系通信系统中数字中数字话音信号音信号处理必理必须经过以下几个以下几个过程：程：A/D转换、话音音编码、信道、信道编码、交、交织编码、加密、信号格、加密、信号格式形成、式形成、调制、上制、上变频、功率放大；在接收端，信号收天、功率放大；在接收端，信号收天线接收下来后，必接收下来后，必须经过低噪声放大、混低噪声放大、混频、解、解调、均衡、均衡、解密、去交解密、去交织、信道解、信道解码、话音解音解码、D/A转换才能回复出才能回复出原始的原始的话音信号。音信号。n移移动通信系通信系统可提供的可提供的业务包括基本包括基本业务、补充充业务和增和增值业务三大三大类48