移动通信网络及技术复习资料.docx

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移动通信网络及技术复习资料

第二章

1.GSM的特点

（1）频谱效率高。

（2）容量大。

（3）语音质量高。

（4）提供开放的接口。

（5）安全性高

（6）可与现有通信网络互联

（7）具有漫游功能

2.GSM系统的总体结构

由移动台（MS）、基站子系统（BSS）、网络子系统（NSS）和运营支持子系统（OSS）组成。

MS和BTS之间的接口叫Um接口

BSC与BTS之间的接口叫做Abis接口，BSC与MSC之间的接口叫做A接口。

3.BSS组网方式按网络拓扑

（1）星型组网

适用：

一般应用场合，在城市人口稠密的地区尤为普遍。

优点：

简单，维护、工程施工、扩容等都很方便。

由于信号经过的环节少，因此线路的可靠性较高。

缺点：

星型组网方式对传输线的需要量比其他组网方式大。

（2）链型组网

适用：

呈带状分布的业务区域或用户密度较小的特殊地区，如高速公路沿线、铁路沿线等。

优点：

可降低传输设备、工程建设和传输链路租用的成本。

缺点：

信号经过的环节较多，线路可靠性较差；上级BTS的故障可能会影响下级BTS的正常运行；链型组网对串联的级数有限制，串联的节点数一般要求不超过5级。

（3）树型组网

适用：

网络结构、站点及用户密度分布较复杂的情况，比如大面积用户与热点地区或小面积用户交错的地区。

优点：

传输线的消耗量小于星型组网。

缺点：

由于信号经过的环节多，线路可靠性相对较低，工程施工难度较大，维护相对困难；上级BTS的故障可能会影响下级BTS的正常运行；扩容不方便，可能会引起对网络的较大改造；树型组网对串联的级数有限制，一般要求串联不超过5级，即树的深度不要超过5层。

（4）环型组网

适用：

一般的应用场合。

优点：

有较强的自愈能力，如果某处的E1损坏，环型网可以自愈成一个链型网，业务不受到任何影响。

一般情况下，只要路由允许，都应尽可能组建环型网。

4.GSM系统的主要规格参数

5.TDMA/FDMA多址接入方式

GSM蜂窝系统采用TDMA、FDMA和FDD体制。

25MHz频段中共有125个射频信道，去掉上下各一个100kHz的保护带宽，实际可用射频信道是124个，以绝对无线信道号（ARFCN）标识。

一个ARFCN代表一对前向和反向射频信道。

对GSM900，前向和反向信道的频率间隔为45MHz；对DCS1800和PCS1900系统，前向和反向信道的频率间隔为95MHz，每载频带宽为200kHz。

每载波都在时间上划分成时隙（TS），一个时隙号码和ARFCN相结合构成前向链路和反向链路中的一个物理信道。

一个时隙的时间宽为0.577ms，8个时隙构成一个TDMA帧，一个TDMA帧长为4.615ms。

6.信道频率与绝对射频信道号之间的关系

1） GSM900

共有124个可用射频信道，ARFCN为1～124。

按照国家规定，中国移动通信公司占用890MHz～909MHz/935MHz～954MHz，中国联合通信公司占用909MHz～915MHz/954MHz～960MHz。

　　频率与ARFCN的关系如下：

　　基站收：

f1（n）=890.2+（n－1）×0.2（MHz）

　　基站发：

f2（n）=f1（n）+45（MHz）

2） DCS1800

共有374个频点，序号（ARFCN）为512～885。

中国移动占用1710MHz～1720MHz/1805MHz～1815MHz；

中国联通占用1745MHz～1755MHz/1840MHz～1850MHz。

　　频率与序号（n）的关系如下：

　　基站收：

f1（n）=1710.2+（n－512）×0.2（MHz）

　　基站发：

f2（n）=f1（n）+95（MHz）

7.国际移动用户识别码（IMSI）

IMSI的总长不超过15位数字，每位数字仅使用0～9的数字。

MCC代表移动用户所属国家代号，占3位数字，中国为460；

MNC代表移动网号码，最多由两位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动通信网；

MSIN代表移动用户识别码，用以识别某一移动通信网（PLMN）中的移动用户。

8.国际移动设备识别码（IMEI）

IMEI是区别移动台设备的标志，可用于监控被窃或无效的移动设备。

TAC代表型号批准码，由欧洲型号标准中心分配；

FAC代表装配厂家号码；

SNR代表产品序号，用于区别同一个TAC和FAC中的每台移动设备；

SP代表备用。

9.移动台国际ISDN号码（MSISDN）

MSISDN为呼叫GSM系统中的某个移动用户所需拨的号码。

一个移动台可分配一个或几个MSISDN号码。

CC代表国家代号，即移动台注册登记的国家代号，中国为86；

NDC代表国内地区码，每个PLMN有一个NDC；

SN代表移动用户号码。

10.GSM逻辑信道

（1）业务信道TCH

全速率传送时，用户数据在一个时隙中传送。

半速率传输时，两个用户的业务数据映射到同一个时隙上，采用隔帧交替传送的方式，即两个半速率的用户可以共享同一个时隙。

TCH复帧（包含26个TDMA帧）在第13和第26帧中会插入慢速辅助控制信道（SACCH）数据或空闲帧（IDLE）。

如果第26帧中包含IDLE数据位，则为全速率TCH；如果包含SACCH数据，则为半速率的TCH。

（2）控制信道CCH

控制信道用于传送系统的信令和同步信号。

三种主要的控制信道：

广播信道（BroadcastCHannel，BCH）

公共控制信道（CommonControlCHannel，CCCH）

专用控制信道（DedicatedControlCHannel，DCCH）。

控制信道复帧包含51个TDMA帧。

11.GSM帧结构

带宽为200kHz的GSM射频信道在时间上划分成宽度约为576.92μs的等间隔时隙TS，每个时隙传156.25bit信息。

GSM系统共有8×124=992个物理信道。

GSM帧的时长为8×0.57692≈4.615ms，包括8×156.25=1250bit。

GSM的帧速率为216.66帧/秒，一个射频信道的数据速率约为270.833kb/s，单个时隙的数据速率为33.85kb/s。

两种复帧：

业务复帧，包含26个TDMA帧，时长为120ms，用于TCH、FACCH和SACCH；

控制复帧，包含51个TDMA帧，时长为235.385ms，用于BCCH、CCCH和SDCCH。

超帧：

51个业务复帧或26个控制复帧组成，因此，一个超帧包含51×26=1326个TDMA帧，时长为6.12s。

超高帧：

2048个超帧构成，包含2715648个TDMA帧，时长12533.76s（3小时28分53秒760毫秒）。

加密算法以TDMA帧号为一个输入参数，只有使用超高帧提供的大帧数才能保证提供充分的保密性。

12.接入突发序列

起始尾比特是8比特，保护时间为68.25比特，这两个时间都比较长。

目的：

考虑基站开始接收接入请求时的状况具有偶然性，既不知道确切的接收时间，也不知道移动台发射的功率电平、载波频率、移动台与基站之间的距离等参数，留有较长的起始时间和保护时间有利于减小接入突发落入其他时隙的可能，提高了基站解调的成功率。

接入突发的训练序列比较长，

目的：

使基站能够检测出尚未同步的移动台的信息。

13.交织

目的：

减小突发错误的影响。

实质：

时间分集。

过程：

将要传输的数据码重新排序，使得突发差错时产生的成串错误的比特位来自交织前信道编码不同的位置。

当在接收端去交织后，数据编码恢复了原来的顺序，从而连续的突发差错就变成了离散的随机差错，便可以用卷积编码等信道编码技术进行纠正。

GSM系统中同时采用了比特交织和块交织两种方法。

14.鉴权过程

GSM的鉴权算法是A3算法。

A3算法有两个输入参数：

用户IMSI对应的固定密钥Ki和AUC本地产生的RAND，其运算结果是一个32比特的用户鉴权SRES。

过程：

（1）网络方的MSC/VLR向MS发出鉴权命令信息，其中包含鉴权算法所需的RAND。

（2）SIM卡收到命令后，先将RAND与自身存储的Ki经A3算法得出一个SRES，再通过鉴权响应信息将SRES值传回网络方。

（3）网络方在发出鉴权命令的同时，也采用同样的算法得到自己的一个SRES*。

（4）若这两个SRES完全相同，则认为该用户是合法用户，鉴权成功；否则，认为是非法用户，拒绝用户的业务要求。

15.GSM系统的加密过程

为了在BTS和MS之间交换用户信息和用户参数时不被非法用户截获或监听而采取的措施。

加密过程：

（1）网络方的MSC/VLR向MS发出加密模式命令信息，其中包含RAND。

（2）SIM卡收到命令后，将RAND与自身存储的Ki，经A8算法得出加密密钥（Kc），加密密钥Kc和MS用户的数据用A5算法运算得到加密数据，经过加密的用户信息传送至网络方。

（3）网络方在发出加密模式命令的同时，也采用同样的算法得到自己的机密密钥Kc。

（4）网络方对接收到的已加密数据用加密密钥Kc和算法A5进行解密，若得到正确的用户数据，则加密成功；否则，加密失败。

16.GSM跳频原理

跳频：

按要求改变信道所用的频率。

目的：

提高系统抗干扰、抗衰落能力。

GSM的无线接口，也采用了跳频的方法。

原因：

第一是频率分集；第二是干扰分集。

17.GPRS概述

GPRS（GeneralPacketRadioService）称为通用分组无线业务，是在现有GSM系统上发展出来的一种分组形式的数据业务。

GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、频带、突发结构、跳频规则和帧结构。

18.GPRS的系统结构

GSN有两种类型：

GPRS业务支持节点（ServingGSN，SGSN），GPRS网关支持节点（GatewayGSN，GGSN）。

第三章

1.常用扩频码

① m序列，即最长线性伪随机系列；

② Gold序列；

③ Walsh函数正交码。

2.IS-95参数

（1）频段：

下行频段为869MHz～894MHz（基站发射）；上行频段为824MHz～849MHz（移动台发射）。

（2）信道数：

每一载频有64个码分信道，这64个码分信道是由64个正交Walsh函数组成的，在IS-95系统中分别用W0～W63标识；每一小区可分为3个扇区，三个扇区可共用一个载频。

（3）调制方式：

基站采用QPSK，移动台采用OQPSK。

（4）扩频方式：

采用DS（直接序列扩频）技术。

（5）语音编码：

可变速率CELP，最大速率为8kb/s，最大数据速率为9.6kb/s。

每帧时间为20ms。

（6）信道编码：

卷积编码在下行链路中采用编码率r=1/2、约束长度为k=9；在上行链路中采用编码率r=1/3、约束长度k=9。

交织编码的交织间距为20 ms。

扩频调制码为PN码，码片的速率为1.2288Mc/s；

基站识别码为m序列，周期为215－1；

用户识别码，周期为242－1。

（7）导频、同步信道：

为移动台提供载频标准和时间同步。

（8）多径信号的利用：

IS-95系统中分集方式为路径分集，采用RAKE接收方式，移动台使用3路径分集，基站使用4路径分集。

3.CDMA数字蜂窝系统频谱带宽为1.23MHz。

4.IS-95系统的无线传输

（1）前向信道

1）前向逻辑信道

由导频信道（PilotChannel）、同步信道（SynchronizingChannel）、寻呼信道（PagingChannel）和前向业务信道（TrafficChannel）等组成。

导频信道传输由基站连续发送的导频信号，占用物理信道的W0。

同步信道主要传输同步信息，占用物理信道的W32，速率为1.2kb/s。

寻呼信道在呼叫接续阶段传输寻呼移动台的信息，占用物理信道的W1～W7，其速率可为9.6kb/s、4.8kb/s。

用于传输用户信息，业务速率可以逐帧（20ms）改变，前向业务信道最多有63个业务信道，且有四种传输速率（9.6kb/s、4.8kb/s、2.4kb/s、1.2kb/s）。

（2）反向信道

1）反向逻辑信道

反向链路中的逻辑信道由反向接入信道和反向业务信道等组成，反向链路码分物理信道和逻辑信道配置。

反向链路支持最多62个不同业务信道和最多32个不同接入信道。

1个（或多个）接入信道与1个寻呼信道相对应，1个寻呼信道至少对应1个、最多可对应32个反向CDMA接入信道，标号从0到31。

2）接入信道和反向业务信道的区别：

①接入信道调制中没有加CRC校验比特，反向业务信道也只对数据速率较高的9600b/s和4800b/s的两种速率使用CRC校验；

②接入信道发送速率是固定的，而反向业务信道可以选择不同的速率发送。

第四章

1.WCDMA网络结构及主要参数

WCDMA通信系统也称为UMTS。

整个系统由三部分构成：

陆地无线接入网络（UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork，UTRAN）子系统；

核心网络（CoreNetwork，CN）子系统；

用户终端（UserEquipment，UE）设备。

2.WCDMA系统的基本技术参数

3.传输信道

传输信道位于MAC层和物理层之间。

传输信道定义和分类的依据：

该信道使用的组合传输格式或者组合传输格式集。

传输格式是由编码方式、交织、比特率和映射的物理信道定义的；

传输格式集是特定传输格式的集合。

分为：

专用传输信道（DCH—专用信道）；

公共传输信道：

BCH—广播信道；FACH—前向接入信道；PCH—寻呼信道；RACH—反向（随机）接入信道；CPCH—公共分组信道；DSCH—下行共享信道

4.传输信道

1.传输信道的相关概念

（1）传输块（TransportBlock，TB）：

是供物理层处理MAC子层和L1之间数据交换的基本单元。

（2）传输块大小（TransportBlockSize）：

定义为一个TB内的比特数。

在一个给定的传输块集合内，传输块大小总是固定的；也就是说，一个传输块集合内所有的传输块大小一致。

（3）传输时间间隔（TransmissionTimeInterval，TTI）：

一个传输块集合到达的时间间隔，等于在无线接口上物理层传送一个传输块集所需的时间。

它总是最小交织周期（10ms，无线帧长度）的倍数。

在每一个TTI内，MAC传送一个传输块集到物理层。

（4）传输格式（TransportFormat，TF）：

在一个TTI内，一个传输信道上传送传输块集的格式，这些格式是由L1提供给MAC层（或MAC提供给L1）的。

传输格式由两部分组成，即动态部分和准静态部分。

5.公共传输信道

六类，即BCH、FACH、PCH、RACH、CPCH和DSCH。

BCH:

广播信道

FACH:

前向介入信道

PCH:

寻呼信道

RACH:

随机接入信道

CPCH:

公共分组信道

DSCH:

下行共享信道

6.物理信道分类

7.同步信道（SCH）

SCH是一个用于小区搜索的下行链路信号。

SCH包括两

个子信道，基本SCH和辅助SCH。

基本SCH（P-SCH）和辅助SCH（S-SCH）的10ms无线帧分成15个时隙，每个长为2560码片。

8.传输信道到物理信道的映射

第五章

1.TD-SCDMA的基本技术参数

2.TD-SCDMA系统的特点

优点：

（1）有利于频谱的有效利用。

（2）更适合于不对称业务。

（3）上、下行链路中具有对称信道特性

（4）设备成本低

缺点：

（1）移动速度与覆盖问题

（2）基站的同步问题

（3）干扰问题

3.3G空中接口协议结构

4.逻辑信道与传输信道之间的映射关系

5.公共传输信道

（1）广播信道（BCH）。

该信道是一个下行传输信道，用于广播系统和小区的特有信息。

（2）寻呼信道（PCH）。

该信道是一个下行传输信道，用于当系统不知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。

（3）前向接入信道（FACH）。

该信道是一个下行传输信道，用于当系统知道移动台所在的小区位置时，承载发向移动台的控制信息。

FACH也可以承载一些短的用户信息数据包。

（4）随机接入信道（RACH）。

该信道是一个上行传输信道，用于承载来自移动台的控制信息。

RACH也可以承载一些短的用户信息数据包。

（5）上行共享信道（USCH）。

该信道是一种被几个UE共享的上行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。

（6）下行共享信道（DSCH）。

该信道是一种被几个UE共享的下行传输信道，用于承载专用控制数据或业务数据。

6.TD-SCDMA的物理信道结构

1）帧结构

TD-SCDMA系统为了实现快速功率控制和定时提前校准以及对一些新技术的支持（如智能天线、上行同步等），将一个10ms的帧分成两个结构完全相同的子帧，每个子帧的时长为5ms。

每一个子帧又分成长度为675μs的7个常规时隙（TS0～TS6）和3个特殊时隙，即DwPTS（下行导频时隙）、G（保护间隔）和UpPTS（上行导频时隙）。

2）时隙结构

（1）下行导频时隙（DwPTS）。

（2）上行导频时隙（UpPTS）。

（3）常规时隙。

7.传输信道到物理信道的映射关系

8.接力切换

SCDMA通信系统中的接力切换基本过程可描述如下：

（1）MS和BS0通信；

（2）BS0通知邻近基站信息，并提供用户位置信息；

　　（3）切换准备（MS搜索基站，建立同步）；

　　（4）BS或MS发起切换请求；

　　（5）系统决定执行切换；

　　（6）MS同时接收来自两个基站的相同信号；

　　（7）完成切换。

第六章

1.CDMA2000的无线接口参数

2.CDMA2000-1X

从IS-95A/B演进到CDMA2000-1X，主要增加了高速分组数据业务，原有的电路交换部分基本保持不变。

在原有的IS-95A/B的基站中，需要增加分组控制模块PCF来完成与分组数据有关的无线资源控制功能；

在核心网部分增加分组数据服务节点PDSN和鉴权认证系统AAA，其中PDSN完成用户接入分组网络的管理和控制功能，AAA完成与分组数据有关的用户管理工作。

IS-95A/B系统和CDMA2000-1X系统使用了完全相同的射频单元，直接利用已有天线升级软件，并增加分组数据部分，即可完成从IS-95A/B系统向CDMA2000-1X系统的升级，最大限度地保护了运营商的投资。

CDMA2000-1X可以工作在8个RF频段，如IMT-2000频段、北美PCS频段、北美蜂窝频段和TACS频段等。

CDMA2000-1X的前向和反向信道结构主要采用码片速率为1×1.2288Mc/s，数据调制用64阵列正交码调制方式，扩频调制采用平衡四相扩频方式，频率调制采用OQPSK方式。

CDMA2000-1X前向信道的导频方式、同步方式、寻呼信道均兼容IS-95A/B系统控制信道特性；

CDMA2000-1X反向信道包括接入信道、增强接入信道、公共控制信道、业务信道，其中增强接入信道和公共控制信道除可提高接入效率外，还能适应多媒体业务。

与IS-95A/B相比，CDMA2000-1X具有以下新的技术特点：

（1）快速前向功率控制技术：

与IS-95A/B系统前向信道只能进行较慢速的功率控制相比，CDMA2000-1X的前向快速闭环功率控制技术大大提高了前向信道的容量。

（2）反向导频信道：

CDMA2000-1X反向信道也可以做到相干解调，与IS-95A/B系统反向信道所采用的非相关解调技术相比可以提高3dB增益，相应的反向链路容量提高一倍。

（3）快速寻呼信道：

极大地减少了移动台的电源消耗。

（4）前向发射分集：

前向信道采用发射分集，提高信道的抗衰落能力，改善前向信道信号质量，以提高系统容量。