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3G基础教材.pdf

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上传者: ranxi633 2011-09-19 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《3G基础教材pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础第一章移动通信的发展历程移动通信的发展历程移动通信的关键技术多址方式功率控制蜂窝技术分集技术GPS同步问题简符等。

ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础第一章移动通信的发展历程移动通信的发展历程移动通信的关键技术多址方式功率控制蜂窝技术分集技术GPS同步问题简介无线信道从原始信号到无线电波的转换各逻辑信道的作用CDMA协议导读TIAD协议导读IOS协议导读智能业务相关协议第二章网络体系结构和演进WCDMA系统结构UMTS系统网络构成系统接口UTRAN的基本结构吧RNC(RadioNetworkController)NodeBUTRAN各接口的基本协议结构UTRAN完成的功能GSM数字蜂窝移动通信技术GSM话音处理和收、发信过程GSM系统中的逻辑信道GSM移动通信系统的结构主要接口和功能GSM系统的编号计划GSM呼叫流程描述GSM的业务种类GSM的特点第三代数字移动通信系统(G)IMT无线接口和无线传输技术方案CDMA技术和三大标准的评述G的关键技术IMT系统的基本结构G向G过渡的策略和方案GPRS(通用分组无线业务)技术和网络G向G演进的策略我国GSM向TDSCDMA过渡的方案无线应用协议WAP第三章核心网ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础核心网络基本结构R网络结构及接口R网络结构及接口R网络结构及接口主要接口协议Uu接口Iub接口Iur接口Iu接口第四章基本信令流程UE的状态与寻呼流程UE状态寻呼流程空闲模式下的UE概述PLMN选择和重选小区选择和重选位置登记电路域移动性管理位置更新去活鉴权流程分组域移动性管理流程MM功能概述移动性管理状态GMM的定时器功能SGSN和MSCVLR之间的联系MM过程GPRS附着功能分离功能呼叫控制移动起始呼叫建立移动终止呼叫的建立RAB流程寻呼流程呼叫释放过程分组域会话管理流程SM基本概念PDPContext激活功能PDPContext修改功能PDPContext去激活功能第五章IMS体系架构IMS体系架构的简介什么是因特网协议(IP)多媒体子系统(IMS)ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础IMS业务举例IMS从何而来IP多媒体子系统体系体系上的要求IMS相关实体和功能的描述IMS概念概述注册一次注册多个用户标识符的机制会话的发起IMS会话举例概述主叫和被叫标识路由媒体控制会话的释放SIP背景设计原则SIP体系结构消息格式SIPURItelURISIP结构注册对话会话ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础第一章移动通信的发展历程ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础移动通信的发展历程当今的社会已经进入了一个信息化的社会没有信息的传递和交流人们就无法适应现代化的快节奏的生活和工作。人们期望随时随地、及时可靠、不受时空限制地进行信息交流提高工作的效率和经济效益。移动通信可以说从无线电发明之日就产生了。年马可尼所完成的无线通信实验就是在固定站与一艘拖船之间进行的。而蜂窝移动通信的发展是在二十世纪七十年代中期以后的事。移动通信综合利用了有线、无线的传输方式为人们提供了一种快速便捷的通讯手段。由于电子技术尤其是半导体、集成电路及计算机技术的发展以及市场的推动使物美价廉、轻便可靠、性能优越的移动通信设备成为可能。现代的移动通信发展至今主要走过了两代而第三代现在正处于紧张的研制阶段部分厂家已经推出实验产品。第一阶段是模拟蜂窝移动通信网。时间是本世纪七十年代中期至八十年代中期。年美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)建成了蜂窝状移动通信系统。而其它工业化国家也相继开发出蜂窝式移动通信网。这一阶段相对于以前的移动通信系统最重要的突破是贝尔实验室在七十年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网即小区制由于实现了频率复用大大提高了系统容量。第一代移动通信系统的典型代表是美国的AMPS系统和后来的改进型系统TACS以及NMT和NTT等。AMPS(先进的移动电话系统)使用模拟蜂窝传输的MHz频带在北美、南美和部分环太平洋国家广泛使用TACS(总接入通信系统)使用MHz频带分ETACS(欧洲)和NTACS(日本)两种版本英国、日本和部分亚洲国家广泛使用此标准。第一代移动通信系统的主要特点是采用频分复用语音信号为模拟调制每隔KHzKHz一个模拟用户信道。第一代系统在商业上取得了巨大的成功但是其弊端也日渐显露出来:()频谱利用率低()业务种类有限()无高速数据业务()保密性差易被窃听和盗号()设备成本高()体积大重量大为了解决模拟系统中存在的这些根本性技术缺陷数字移动通信技术应运而生并且发展起来这就是以GSM和IS为代表的第二代移动通信系统时间是从八十年代中期开始。欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后美国和日本也制订了各自的数字移动通信体制。数字移动通信网相对于模拟移动通信提高了频谱利用率支持多种业务服务并与ISDN等兼容。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS和欧洲的GSMICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础系统。()GSM(全球移动通信系统)发源于欧洲它是作为全球数字蜂窝通信的TDMA标准而设计的支持Kbps的数据速率可与ISDN互连。GSM使用MHz频带使用MHz频带的称为DCS。GSM采用FDD双工方式和TDMA多址方式每载频支持个信道信号带宽KHz。GSM标准体制较为完善技术相对成熟不足之处是相对于模拟系统容量增加不多仅仅为模拟系统的两倍左右无法和模拟系统兼容。()DAMPS(先进的数字移动电话系统)也称IS(北美数字蜂窝)使用MHz频带是两种北美数字蜂窝标准中推出较早的一种指定使用TDMA多址方式。()IS是北美的另一种数字蜂窝标准使用MHz或MHz频带指定使用CDMA多址方式已成为美国PCS(个人通信系统)网的首先技术。GSM发展历程如下:年欧洲邮电行政大会CEPT设立了“移动通信特别小组”即GSM以开发第二代移动通信系统为目标。年在巴黎对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试验。年GSM成员国经现场测试和论证比较就数字系统采用频分双工-窄带时分多址(FDD-TDMA)、规则脉冲激励-长期预测话音编码(RPELTP)和高斯滤波最小频移键控(GMSK)调制方式达成一致意见。年十八个欧洲国家达成GSM谅解备忘录(MOU)。年GSM标准生效。该阶段标准称为PHASEI主要定义了M频段的技术标准。随着系统应用日益广泛需求不断增加GSM推出了:PHASEII标准它除了对PHASEI标准进行必要的修正和业务补充外主要增加了M频段的技术标准PHASEII+标准主要增加了GPRS部分的内容。年GSM系统正式在欧洲问世网路开通运行。移动通信跨入第二代。由于第二代移动通信以传输话音和低速数据业务为目的从年开始为了解决中速数据传输问题又出现了代的移动通信系统如GPRS和ISB。移动通信现在主要提供的服务仍然是语音服务以及低速率数据服务。由于网络的发展数据和多媒体通信的发展势头很快所以第三代移动通信的目标就是移动宽带多媒体通信。从发展前景看由于自有的技术优势CDMA技术已经成为第三代移动通信的核心技术。为实现上述目标对G无线传输技术(RTT:RadioTransmissionTechnology)提出了以下要求:()高速传输以支持多媒体业务。室内环境至少Mbps室内外步行环境至少kbps室外车辆运动中至少kbps卫星移动环境至少kbps。ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础()传输速率能够按需分配。()上下行链路能适应不对称需求。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟(ITU)于年提出当时称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTSFuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem)年更名为IMT(InternationalMobileTelecommunication)意即该系统工作在MHz频段最高业务速率可达kbps预期在年左右得到商用。主要体制有WCDMA、cdma和TD-SCDMA。年月日国际电联ITURTG第次会议通过了“IMT无线接口技术规范”建议其中我国提出的TDSCDMA技术写在了第三代无线接口规范建议的IMTCDMATDD部分中。移动通信的关键技术多址方式多址技术多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式即人们通常所称的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)三种接入方式。图用模型表示了这三种方法简单的一个概念。图三种多址方式概念示意图频率频率频率TDMACDMA时间时间时间码ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础FDMA是以不同的频率信道实现通信的TDMA是以不同的时隙实现通信的CDMA是以不同的代码序列实现通信的。移动通信频分多址(FDMA)频分有时也称之为信道化就是把整个可分配的频谱划分成许多单个无线电信道(发射和接收载频对)每个信道可以传输一路话音或控制信息。在系统的控制下任何一个用户都可以接入这些信道中的任何一个。模拟蜂窝系统是FDMA结构的一个典型例子数字蜂窝系统中也同样可以采用FDMA只是不会采用纯频分的方式比如GSM系统就采用了FDMA。时分多址(TDMA)时分多址是在一个宽带的无线载波上按时间(或称为时隙)划分为若干时分信道每一用户占用一个时隙只在这一指定的时隙内收(或发)信号故称为时分多址。此多址方式在数字蜂窝系统中采用GSM系统也采用了此种方式。TDMA是一种较复杂的结构最简单的情况是单路载频被划分成许多不同的时隙每个时隙传输一路猝发式信息。TDMA中关键部分为用户部分每一个用户分配给一个时隙(在呼叫开始时分配)用户与基站之间进行同步通信并对时隙进行计数。当自己的时隙到来时手机就启动接收和解调电路对基站发来的猝发式信息进行解码。同样当用户要发送信息时首先将信息进行缓存等到自己时隙的到来。在时隙开始后再将信息以加倍的速率发射出去然后又开始积累下一次猝发式传输。码分多址(CDMA)码分多址是一种利用扩频技术所形成的不同的码序列实现的多址方式。它不像FDMA、TDMA那样把用户的信息从频率和时间上进行分离它可在一个信道上同时传输多个用户的信息也就是说允许用户之间的相互干扰。其关键是信息在传输以前要进行特殊的编码编码后的信息混合后不会丢失原来的信息。有多少个互为正交的码序列就可以有多少个用户同时在一个载波上通信。每个发射机都有自己唯一的代码(伪随机码)同时接收机也知道要接收的代码用这个代码作为信号的滤波器接收机就能从所有其他信号的背景中恢复成原来的信息码(这个过程称为解扩)。功率控制所有的GSM手机都可以以dB为一等级来调整它们的发送功率GSM移动台的最大输出功率是W(规范中最大允许功率是W但现在还没有W的移动台存在)。DCS移动台的最大输出功率是W。相应地它的小区也要小一些。当手机在小区内移动时它的发射功率需要进行变化。当它离基站较近时需要降低发射功率减少对其它用户的干扰当它离基站较远时就应该增加功率克服增加了的路径衰耗。ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础蜂窝技术频率复用(蜂窝技术)移动通信的飞速发展一大原因是发明了蜂窝技术。移动通信的一大限制是使用频带比较有限这就限制了系统的容量为了满足越来越多的用户需求必须要在有限的频率范围尽可能大地扩大它的利用率除了采用前面介绍过的多址技术等以外还发明了蜂窝技术。那么什么是蜂窝技术呢?移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服务范围的。基站的覆盖范围有大有小我们把基站的覆盖范围称之为蜂窝。采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围但它的频率利用率较低也就是说基站提供给用户的通信通道比较少系统的容量也就大不起来对于话务量不大的地方可以采用这种方式我们也称之为大区制。采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围同时它采用频率复用技术来提高频率利用率在相同的服务区域内增加了基站的数目有限的频率得到多次使用所以系统的容量比较大这种方式称之为小区制或微小区制。下面我们简单介绍频率复用技术的原理。图DR比频率复用的概念在全双工工作方式中一个无线电信道包含一对信道频率每个方向都用一个频率作发射。在覆盖半径为R的地理区域C内呼叫一个小区使用无线电信道F也可以在另一个相距D、覆盖半径也为R的小区内再次使用F。频率复用是蜂窝移动无线电系统的核心概念。在频率复用系统中处在不同地理位置(不同的小区)上的用户可以同时使用相同频率的信道(见图)频率复用系统可以极大地提高频谱效率。但是如果系统设计得不好将产生严重的干扰这种干扰称为同信道干扰。这种干扰是由于相同信道公共使用造成的是在频率复用概念中必须考虑的重要问题。频率复用方案可以在时域与空间域内使用频率复用的概念。在时域内的频率复用是指在不同的时隙里占用相同的工作频率叫做时分多路(TDM)。在空间域上的频率复用可分为两大类:)两个不同的地理区域里配置相同的频率。例如在不同的城市中使用相同频率的AM或FM广播电台。)在一个系统的作用区域内重复使用相同的频率这种方案用于蜂窝系统中。蜂窝式移动电话网通常是先由若干邻接的无线小区组成一个无线区群再由若干个无线区群构成整个服务区。为了防止同频干扰要求每个区群(即单位无线区群)中的小区不得使用相同ICEP嵌入式工程师移动通讯原理和G基础频率只有在不同的无线区群中才可使用相同的频率。单位无线区群的构成应满足两个基本条件:若干个单位无线区群彼此邻接组成蜂窝式服务区域邻接单位无线区群中的同频无线小区的中心间距相等。一个系统中有许多同信道的小区整个频谱分配被划分为K个频率复用的模式即单位无线区群中

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