无线维护岗位认证移动通信基本原理

1学习完此课程，您将会：移动通信的组成、特点、分类及工作方式移动通信信道的电波传输CDMA技术标准的发展、CDMA2000的发展趋势等第三代移动通信的新技术、业务及其特征,等目标2内容介绍第1章无线电波传播基本理论第2章移动通信的发展简史第3章CDMA的特点及基本原理第4章CDMA频段的划分第5章CDMA网络基本架构3无线电波的传播速率、频率无线电波是电磁波，在真空中的传播速度是每秒30万千米。无线电波的波长波长＝无线电波的速率/无线电波的频率。800M电波的波长：约37.5CM1900M电波的波长：约15.8CM4移动通信电波的三种基本传播方式在移动通信中，影响传播的三种最基本的机制为反射、绕射和散射。（接收功率或它的反面，路径损耗）是基于反射、散射和绕射的大尺度传播模型预测的最重要的参数。这三种传播机制也描述了小尺度衰弱和多径传播。5　　电磁波直接从发射天线传播到接收天线，另外还可以经地面反射及其他物体的散射而到达接收天线。所以接收天线处的场强是直接波和反射波、散射波的合成场强，直接波不受地面影响，地面反射波要经过地面的反射，因此要受到反射点地质地形的影响。　　空间波在大气的底层传播，传播的距离受到地球曲率和低空大气层的影响。收，发天线之间的最大距离被限制在视线范围内，要扩大通信距离，就必须增加天线高度。一般地说，视线距离可以达到50km左右。移动通信电波的三种基本传播方式6覆盖区大小与天线的高度和增益成比例。在蜂窝系统中，基站天线高度从20m～100m不等，其具体取值由环境确定，例如城市中天线高度约为30m，郊区高度取50m，乡村取80m。天线增益的取值同样依赖于环境空间波传播环境7易衰弱。移动信道中信号的强度与距离的高次幂成反比。而在有线信道中，信号的强度与距离成反比干扰强。自然环境中的干扰，工业干扰、系统内干扰。不稳定。陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。衰落是经常发生的，衰落深度可达30dB。无线信道包括了电波的多径传播，时延扩展，衰落特性以及多普勒效应移动信道的复杂性（特点）8阴影效应由于高频的无线电波以直射波为主，高大建筑和山峰会成为无线电波的阻碍，这就象阳光被高大建筑的阻挡，会产生阴影一样。在高大建筑背后，接收信号的强度大幅度下降，这种效应称为阴影衰弱效应。阴影衰弱是慢衰弱的一种，也就是接收信号的强度主要随空间变化而变化随时间变化不大。阴影衰弱服从对数正态分布。9由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落。多径衰弱，可以从时间和空间两个方面来描述和测试。多径衰弱是产生小尺寸衰弱的重要原因。多径衰落－110多径衰落－2多径传播使接收端的信号近似于一种叫做Rayleigh瑞利分布的数学分布，故多径快衰落又称为Rayleigh瑞利衰落。在城市环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次。11接收信号除瞬时值出现快衰落之外，场强平均值也会出现缓慢变化。这种由阴影效应和气象原因引起的信号变化称为慢衰落。慢衰落接收信号近似服从一种叫做对数正态分布的数学分布，变化幅度取决于障碍物状况、工作频率、障碍物和移动台移动速度等。快衰落和慢衰落是由相互独立的原因产生，随着移动台的移动，这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素。慢衰落12由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，也就是各信号的时延不同。当发送端发送一个极窄的脉冲信号时，移动台接收的信号由许多不同时延的脉冲组成，我们称为时延扩展。时延扩展13在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”,这也加大了移动通信的复杂性。最大多普勒频移fm与载波频率fc及接收机最大移动速度vm相关： fm=fcvm/C其中c为无线电波传播速度。发射机的载波频率为910MHz，多普勒频移－114多普勒频移－2以步行速度1.33m/s移动由此引起的最大多普勒频移为±4Hz；以60英里/小时的速度移动，则多普勒频移将增加到±120Hz左右。15内容介绍第1章无线电波传播基本理论第2章移动通信的发展简史第3章CDMA的特点及基本原理第4章CDMA频段的划分第5章CDMA网络基本架构第6章编号计划16移动通信技术的发展历程3G1G2G2.5G话音通信主要系统：AMPS、TACS、NMT、J-TACS、其它1G－模拟蜂窝（FDMA）话音通信、低速数据通信：9.6Kbps主要系统：GSM、IS-95CDMA、TDMAIS-136、PDC2G－数字蜂窝（TDMA、CDMA）话音通信、数据通信：115Kbps/144Kbps主要系统：GPRS、cdma20001X2.5G－数据通信（TDMA、CDMA）话音通信、数据通信、移动多媒体：2Mbps主要系统：W-CDMA、cdma2000EV、TD-SCDMA3G－多媒体数据通信（CDMA-DS/MC/TDD、TDMA）17移动通信技术的发展历程第三代移动通信系统（3G）：IMT2000采用宽带码分多址（CDMA），实现移动宽带多媒体通信IMT2000：2000年，在2000M频段实现2000K的数据通信3G对数据通信速率的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 室内环境至少2Mbps室内外步行环境至少384kbps室外车辆运动中至少144kbps卫星移动环境至少9.6kbpsIMT2000推荐的3种制式：WCDMA（欧洲）、CDMA2000（美国）、TD－SCDMA（中国）TD－SCDMA：中国的第一个国际通信标准18制式WCDMACDMA2000TD-SCDMA双工方式FDD/TDDFDDTDD带宽（M）5/10/201.25/5/10/201.2扩频方式前向：WALSH（区分信道）+GOLD序列218（区分小区）反向：WASLH（区分信道）+GOLD序列241（区分用户）前向：WALSH（区分信道）+M序列215（区分小区）反向：WASLH（码片转换）+M序列241-1（区分用户）前向：WALSH（区分信道）+PN序列（区分小区）反向：WASLH（区分信道）+PN序列（区分用户）基站间同步异步/同步同步同步3G三种制式比较（1）193G三种制式比较（2）WCDMACDMA2000TD-SCDMA接收机结构RAKERAKERAKE闭环功率控制支持支持支持越区切换软、硬切换软、硬切换软、硬切换解调方式相干解调相干解调相干解调码片速率（Mcps）3.84N*1.22881.28发射分集方式TSTDSTTDFBTDOTDSTS无同步方式异步同步异步核心网GSMMAPANSI-41GSMMAP制式20CDMA20001X200120022003~2005200620072008CDMA20001xEV-DOCDMACDMA/TDMOFDM1xEV-DORev.A1xEV-DORev.BUMBCDMA2000路标下行:153.6k上行:153.6k下行:2.4M上行:153.6k下行:3.1M上行:1.8M1.25M-20M下行:46.5M上行:27MR5HSDPAR6HSUPAWCDMA路标R99/R4WCDMAR7HSPA+下行:384k上行:384k下行:14.4M上行:384k下行:14.4M上行:5.76M下行:40M上行:10MCDMA网络发展趋势20092010+R8HSPA+1.25M-20M下行:280M＋上行:50~100MLTE21内容介绍第1章无线电波传播基本理论第2章移动通信的发展简史第3章CDMA的特点及基本原理第4章CDMA频段的划分第5章CDMA网络基本架构第6章编号计划22无线网络规划简单，频率复用系数高，工程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 简单，扩容方便CDMA移动通信的特点AMPS,D-AMPS,N-AMPSCDMA303010kHz200kHz1250kHz131Users8Users20Users1111111111111112344325617TypicalFrequencyReuseN=7TypicalFrequencyReuseN=4TypicalFrequencyReuseN=1Vulnerability:C/I@17dBVulnerability:C/I@12-14dBVulnerability:Eb/No@6--7dBGSM2021/2/6BSSPackage23技术特点第三代移动通信特点24多址技术＊纠错编码技术＊功率控制技术＊软切换技术＊调制技术多用户检测*RAKE接收机*智能天线*软件无线电*。。。。。高速率传输以支持多媒体业务传输速率能够按需分配上下行链路能适应不对称要求提供不同QoS要求的多种业务高频谱利用率高容量高抗干扰能力第三代移动通信关键技术25FDD:上下行频率配对TDD：上下行频率相同 双工技术26SDMA：空分多址FDMA:频分多址TDMA：时分多址CDMA：码分多址，3G多址技术27快速功率控制小区发射功率功率控制手机发射信号功率控制节约基站的功率资源减小多址干扰，保证网络容量克服远近效应和多径衰落延长电池使用时间28硬切换（同频率、不同频率、不同系统）软切换（同频率，不同基站）更软切换（同基站不同扇区）切换技术29内容介绍第1章无线电波传播基本理论第2章移动通信的发展简史第3章CDMA的特点及基本原理第4章CDMA频段的划分第5章CDMA网络基本架构第6章编号计划30800MHz频谱分配情况基本信道3778119160201242283384425466507548589630736777辅助信道A段B段A’B’段共10M7个载频共5M3个载频691846.5MHz845MHz849MHz835MHz825MHz电信C网长城网未分配载频基站收（上行、反向）:825.00+0.03N基站发（下行、前向）:870.00+0.03NN=840MHz31800MHz频谱分配情况CDMA占用的载频：上行、下行各10M上行（825MHz-835MHz）下行（870MHz-880MHz）上、下行频点相差45MHz载频计算：上行：载频=0.030MHz*载频号+825.000MHz下行：载频=0.030MHz*载频号+870.000MHz32中国电信C网频段目前，中国电信CDMA网络共有7个频段可使用：依次为：283，242，201，160，119，78，37。283频段的中心频点是：上行：825+0.03*283=833.49MHz下行：870+0.03*283=878.49MHz33内容介绍第1章无线电波传播基本理论第2章移动通信的发展简史第3章CDMA的特点及基本原理第4章CDMA频段的划分第5章CDMA网络基本架构第6章编号计划34无线通信系统组成发基带单元发中频单元发射频单元发天线单元收基带单元收中频单元收射频单元收天线单元无线传播信道35CDMA系统组网示意图MSCHLR/AUC2GBTS3GBTS或2GBTS版本升级3GBTSAbisAbisAbisPSTN/PLMN3GBSC或2GBSC版本升级3GBSCInternetPDSNHAAAAserver路由器路由器Ethernet2GBTS2GBSCAbis3G终端2G终端36UmEAbisAQCBNHMSBTSBSCPSTNISDNPSPDNMSCSCPMSC/SSPVLRHLRAUCMCDMCSMEMMSMEMSCPCDMA移动通信系统网络结构图（电路域）MSS37CDMA网包括：移动终端、BSS子系统、MSS子系统、OMM子系统等部分基站子系统BSS可分为两部分。通过无线接口与移动台相连的基站收发信台（BTS）以及与移动交换中心相连的基站控制器（BSC），BTS负责无线传输、BSC负责控制与管理。基站子系统BSS38移动交换子系统MSS完成CDMA的主要交换功能，同时管理用户数据和移动性所需的数据库。MSS子系统的主要作用是管理CDMA移动用户之间的通信和CDMA移动用户与其它通信网用户之间的通信。移动交换子系统MSS包括以下主要功能单元：移动交换中心（MSC）拜访位置寄存器（VLR）归属位置寄存器（HLR）鉴权中心（AUC）短消息中心（MC）MSS子系统393.Um接口：Um接口被定义为MS与BTS之间的通信接口，即空中接口。它实现了各种制造商的移动台与不同运营者的网络间的兼容性，从而实现了移动台的漫游。此接口遵守IS-95或CDMA20001X标准。2.Abis接口：基站子系统中BSC与BTS之间的接口。支持对BTS无线设备的控制。物理层采用直接互联的方法，无统一标准。系统各个接口和 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 －2408、位置区识别码（LAI）在一个SID区或NID区中唯一识别一个位置区的号码,它包含12比特，由各地自行分配。9、小区识别码（CI）在一个位置区下的不同基站或扇区所覆盖区域的标识，它包含12比特，由各地自行分配。位置区和小区共同确定一个移动用户的位置信息LAC、CI4110、BSID基站识别码是一个16BIT的数，唯一地识别一个NID下属地基站它由各本地网自行管理。42内容介绍第1章无线电波传播基本理论第2章移动通信的发展简史第3章CDMA的特点及基本原理第4章CDMA频段的划分第5章CDMA网络基本架构第6章编号计划第7章常用名称解释43Ec/Io的定义Ec/IodB-25-15-100EcIoEnergyofdesiredpilotaloneTotalenergyreceivedI0=Totalpower1.25MHz=ECI0PilotP1’spowerTotalpower1.2288M/s1.25MHz=PilotP1’spowerTotalpowerEc/IoMeasuresthe“strength”ofthepilotForetellsthereadabilityoftheassociatedtrafficchannelsGuidessofthandoffdecisionsCanbedegradedbystrongRFfromothercells,sectorsCanbedegradedbynoise44Ec/Io的定义Ec:每码片的能量。Io:手机收到的总功率,包括有用信号及干扰。Ec/Io：表示导频信道，Eb/Nt，表示的是业务信道。45Ec/IoEc/Io越大，说明有用信号的比例越大。在某一点上Ec/Io大，有两种可能性。一是Ec很大，在这里占据主导水平，另一种是Ec不大，但是Io很小，也就是说这里来自其他基站的杂乱导频信号很少，所以Ec/Io也可以较大。后一种情况属于弱覆盖区域，因为Ec小，Io也小，所以RSSI也小，所以也可能出现掉话的情况。在某一点上Ec/Io小，也有两种可能，一是Ec小，RSSI也小，这也是弱覆盖区域。另一种是Ec小，RSSI却不小，这说明了Io也就是总强度信号并不差。这种情况经常是BSC切换数据配置出了问题，没有将附近较强的导频信号加入相邻小区表，所以手机不能识别附近的强导频信号，将其作为一种干扰信号处理。在路测中，这种情况的典型现象是手机在移动中RSSI保持在一定的水平，但Ec/Io水平急剧下降，前向FER急剧升高，并最终掉话。46RSSIRSSI:ReceivedSignalStrengthIndicator在空载下看RSSI的平均值是判断干扰的最主要手段。对于新开局，用户很少，空载下的RSSI电平一般小于-105dBm。在业务存在的情况下，有多个业务时RSSI平均值一般不会超过-95dBm。47RSSI与RxPowerRSSI:ReceivedSignalStrengthIndicator　　Rx:Recieivedpower　　两者是同一概念，具体指（前向或者反向）接收机接收到信道带宽上的宽带接收功率。前向链路接收机（指手机）接收到的通常用Rx表示.反向链路接收机（指基站侧）通常用反向RSSI表示。前向Rx通常用作覆盖的判断依据（当然还需结合Ec/Io），反向RSSI通常作为判断系统干扰的依据。48VSWR电压驻波比-1驻波比全称为电压驻波比，又名VSWR和SWR，为英文VoltageStandingWaveRatio的简写。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。驻波比是驻波波腹处的声压幅值Vmax与波节处的声压Vmin幅值之比。49VSWR电压驻波比-2在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰汇合发生驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中正向波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念，　　SWR=R/r=(1+K)/(1-K)　　反射系数K=(R-r)/(R+r)　　(K为负值时表明相位相反)　　式中R和r分别是输出阻抗和输入阻抗。当两个阻抗数值一样时，即达到完全匹配，反射系数K等于0，驻波比为1。这是一种理想的状况，实际上总存在反射，所以驻波比总是大于1的。　　射频系统阻抗匹配。特别要注意使电压驻波比达到一定要求，因为在宽带运用时频率范围很广，驻波比会随着频率而变，应使阻抗在宽范围内尽量匹配。一般要求小于1.550dBm用于表示功率的绝对值，相对于1mW的功率的比值。 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 ：＝10lg(功率值P/1mw)[例1]，如果发射功率P为10W，则按dBm单位进行折算后的值为：10lg(10W/1mw)=10lg10000=40dBm[例2]对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。51dBi,dBd均用于表达功率增益，两者都是一个相对值，只是参考的基准不一致。dBi：参考基准为全方向性天线点源天线dBd：参考基准为偶极子天线同一增益用dBi表示，要比用dBd表示大2.15,即dBi＝dBd＋2.15[例1]对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi。　　[例2]0dBd=2.15dBi。52dBdB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面公式计算：10lg（甲功率/乙功率）[例1]甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3dB。53bit、Byte、symbol、chipbit:0/1数字，每一个表示1bit。Byte：字节，1Byte＝8bitSymbol：调制解调时使用的识别单位。Bit信息经过卷积编码或TURBO编码、重复、交织、CRC校验等处理后，生成Symbol符号。Chip：码片，最小单位，可以看成是一种时间长度。一个PNChip长度为：1/1.2288*10^(-6)秒（10的负6次方）54QosQoS（QualityofService）服务质量通常QoS提供以下三种服务模型：Best-Effortservice（尽力而为服务模型）Integratedservice（综合服务模型，简称Int-Serv）Differentiatedservice（区分服务模型，简称Diff-Serv）55不同QoS业务级别对应的业务属性级　　别业务属性Conversational会话级双向，低延时，低数据失率，对延时变化(抖动)敏感Streaming流级与会话级别相同,但是是单向的,对延时更少敏感的。可能会要求更高带宽Interactive交互级双向、突发的、可变带宽，要求适中的延时，部分可纠错的适中的数据失率Background背景级能够容忍大延时和数据失率，有可变带宽56AT、MSMS：MobileStation，移动台。1X网络中对移动终端的称呼。AT：AccessTerminal，接入终端。EV-DO网络中对终端的称呼。57谢谢!