介紹
移動通信(Mobile communication)是移動體之間的通信,或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人,也可以是汽車、火車、輪船、收音機等在移動狀態中的物體。市場
2013年1-3月我國移動通信手持機內銷16316萬台,增速達39%。移動通信手持機的生產和銷售向智慧型手機加速傾斜,3月份上市新機型中智慧型手機占比達到77%,內銷量同比增長62.5%,占手機內銷58%。
組成
移動通信系統由兩部分組成:
(1) 空間系統;
(2) 地面系統:①衛星移動無線電台和天線;②關口站、基站。
移動通信系統從20世紀80年代誕生以來,到2020年將大體經過5代的發展歷程,而且到2010年,將從第3代過渡到第4代(4G)。到4G,除蜂窩電話系統外,寬頻無線接入系統、毫米波LAN、智慧型傳輸系統(ITS)和同溫層平台(HAPS)系統將投入使用。未來幾代移動通信系統最明顯的趨勢是要求高數據速率、高機動性和無縫隙漫遊。實現這些要求在技術上將面臨更大的挑戰。此外,系統性能(如蜂窩規模和傳輸速率)在很大程度上將取決於頻率的高低。考慮到這些技術問題,有的系統將側重提供高數據速率,有的系統將側重增強機動性或擴大覆蓋範圍。
從用戶角度看,可以使用的接入技術包括:蜂窩移動無線系統,如3G;無繩系統,如DECT;近距離通信系統,如藍牙和DECT數據系統;無線區域網路(WLAN)系統;固定無線接入或無線本地環系統;衛星系統;廣播系統,如DAB和DVB-T;ADSL和Cable Modem。
特點
(1)移動性。就是要保持物體在移動狀態中的通信,因而它必須是無線通信,或無線通信與有線通信的結合。
(2)電波傳播條件複雜
。因移動體可能在各種環境中運動,電磁波在傳播時會產生反射、折射、繞射、都卜勒效應等現象,產生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等效應。
(3)噪聲和干擾嚴重。
在城市環境中的汽車火花噪聲、各種工業噪聲,移動用戶之間的互調干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。
(4)系統和網路結構複雜。
它是一個多用戶通信系統和網路,必須使用戶之間互不干擾,能協調一致地工作。此外,移動通信系統還應與市話網、衛星通信網、數據網等互連,整個網路結構是很複雜的。
(5)要求頻帶利用率高、設備性能好。
分類
移動通信的種類繁多。按使用要求和工作場合不同可以分為以下幾種。集群
集群移動通信,也稱大區制移動通信。它的特點是只有一個基站,天線高度為幾十米至百餘米,覆蓋半徑為30公里,發射機功率可高達200瓦。用戶數約為幾十至幾百,可以是車載台,也可是以手持台。它們可以與基站通信,也可通過基站與其它移動台及市話用戶通信,基站與市站有線網連線。
蜂窩
蜂窩移動通信,也稱小區制移動通信。它的特點是把整個大範圍的服務區劃分成許多小區,每個小區設定一個基站,負責本小區各個移動台的聯絡與控制,各個基站通過移動交換中心相互聯繫,並與市話局連線。利用超短波電波傳播距離有限的特點,離開一定距離的小區可以重複使用頻率,使頻率資源可以充分利用。每個小區的用戶在1000以上,全部覆蓋區最終的容量可達100萬用戶。
衛星
衛星移動通信。利用衛星轉發信號也可實現移動通信,對於車載移動通信可採用赤道固定衛星,而對手持終端,採用中低軌道的多顆星座衛星較為有利。
無繩電話
無繩電話。對於室內外慢速移動的手持終端的通信,則採用小功率、通信距離近的、輕便的無繩電話機。它們可以經過通信點與市話用戶進行單向或雙方向的通信。
使用模擬識別信號的移動通信,稱為模擬移動通信。為了解決容量增加,提高通信質量和增加服務功能,大都使用數字識別信號,即數字移動通信。在制式上則有時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)兩種。前者在全世界有歐洲的GSM系統(全球移動通信系統)、北美的雙模製式標準IS一54和日本的JDC標準。對於碼分多址,則有美國Qualcomnn公司研製的IS-95標準的系統。總的趨勢是數字移動通信將取代模擬移動通信。而移動通信將向個人通信發展。進入21世紀則成為全球信息高速公路的重要組成部分。移動通信將有更為輝煌的未來。
技術發展
1G模擬制式的移動通信系統,得益於70年代的兩項關鍵突破:微處理器的發明和交換及控制鏈路的數位化。AMPS是美國推出的世界上第一個1G移動通信系統,充分利用了FDMA技術實現國內範圍的語音通信。
2G
風靡全球十幾年的數字蜂窩通信系統,80年代末開發。2G是包括語音在內的全數位化系統,新技術體現在通話質量和系統容量的提升。GSM(Global System for Mobile Communication)是第一個商業運營的2G系統,GSM採用TDMA技術。
2.5G
2.5G在2G基礎上提供增強業務,如WAP。
3G
3G是移動多媒體通信系統,提供的業務包括語音,傳真,數據,多媒體娛樂和全球無縫漫遊等。NTT和愛立信1996年開始開發3G(ETSI於1998年),1998年國際電聯推出WCDMA和CDMA2000兩商用標準(中國2000年推出TD-SCDMA標準,2001年3月被3GPP接納,起源於李世鶴帶頭搞的SCDMA)第一個3G網路運營於2001年的日本。3G技術提供2MBPS標準用戶速率(高速移動下提供144KBPS速率)。
4G
4G是真正意義的高速移動通信系統,用戶速率20Mbps。4G支持互動多媒體業務,高質量影像,3D動畫和寬頻網際網路接入,是寬頻大容量的高速蜂窩系統。2005年初,NTTDoCoMo演示的4G移動通信系統在20KM/小時下實現1Gbps的實時傳輸速率,該系統採用4X4天線MIMO技術和VSF-OFDM接入技術。
相關介紹
CDMA蜂窩移動通信技術介紹自20世紀70年代末第一代模擬移動通信系統面世以來,移動通信產業一直以驚人的速度迅猛發展,已經成為帶動全球經濟發展的主要高科技產業之一,並對人類生活及社會發展產生了重大影響。其中,CDMA碼分多址移動通信技術以其容量大、頻譜利用率高、保密性強、綠色環保等諸多優點,顯示出強大的生命力,引起人們的廣泛關注,成為第三代移動通信的核心技術。
CDMA通信技術
CDMA(CodeDivisionMultipleAccess,碼分多址)作為一種多址技術早已出現,起初僅在抗干擾和保密性能等方面受到人們的注意,被用在軍用抗干擾系統中。1989年,美國高通(Qualcomm)公司最先推出CDMA蜂窩移動通信系統的構想。
碼分多址蜂窩移動通信技術實際上包含兩個基本技術,即碼分多址技術和擴頻通信技術。所謂擴頻,簡單地講就是用某種技術將信號的頻譜進行擴展,工程中常用直接序列對信號進行擴頻,即用一個高速碼序列碼去調製低速原始數據信息。碼分多址(CDMA)與頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)一樣,是多址技術的一種。
CDMA系統中的每一個信號被分配一個正交序列或PN(PseudoNoise,偽隨機噪聲)序列用作擴頻序列對其進行擴頻,不同信號的能量被分配到不同的正交序列或PN序列里。在接收機,通過使用相關器只接受選定的正交序列或PN序列並壓縮其頻譜,凡不符合該用戶正交序列的信號就不被壓縮頻寬,結果只有指定的信號才能被提取出來。
我們將CDMA與FDMA、TDMA三種多址方式進行比較。FDMA採用調頻的多址技術,在不同頻段的業務信道被分配給不同的用戶;TDMA是採用時分的多址技術,業務信道在不同的時間被分配給不同的用戶;CDMA採用擴頻的碼分多址技術,所有用戶在同一時間、同一頻段上,但根據不同的編碼獲得業務信道。在技術實現上,就是利用碼型的不同來調製解調不同的用戶。
通信優點
1.系統容量大。在CDMA系統中所有用戶共用一個無線信道,當有的用戶不講話時,該信道內的所有其它用戶會由於干擾減小而得益。CDMA數字移動通信系統的容量理論上比模擬網大20倍,實際上比模擬網大10倍,比GSM大4至5倍。
2.通信質量好。CDMA系統採用確定聲碼器速率的自適應閾值技術、高性能糾錯編碼、軟切換技術和抗多徑衰落的分集接收技術,可提供TDMA系統不能比擬的、極高的通信質量。
3.頻帶利用率高。CDMA是一種擴頻通信技術,儘管擴頻通信系統抗干擾性能的提高是以占用頻帶頻寬為代價的,但是CDMA允許單一頻帶在整個系統區域內可重複使用,使許多用戶共用這一頻帶同時通話,大大提高了頻帶利用率。這種擴頻CDMA方式雖然要占用較寬的頻帶,但按每個用戶占用的平均頻帶來計算,其頻帶利用率是很高的。
4.適用於多媒體通信系統。CDMA系統能方便地使用多碼道方式和多幀方式,傳送不同速率要求的多媒體業務信息,處理方式和合成方式都比TDMA方式和FDMA方式靈活、簡單,利於多媒體通信系統的套用。
5.手機發射功率低。CDMA系統通過功率控制,使得CDMA手機儘量降低發射功率,以減少干擾和提高網路容量。
6.頻率規劃靈活。用戶按不同的碼序列區分,扇區按不同的導頻碼區分,相同的CDMA載波可以在相鄰的小區內使用,因此CDMA網路的頻率規劃靈活,擴展方便。
關鍵技術
1.功率控制技術
功率控制技術是CDMA系統的核心技術。CDMA系統是一個自干擾系統,所有移動用戶都占用相同頻寬和頻率,因此需要某種機制使得各個移動台信號到達基站的功率基本處於同一水平上,否則離基站近的移動台發射的信號很容易蓋過其它離基站較遠的移動台的信號,造成所謂的“遠近效應”。CDMA功率控制的目的就是克服“遠近效應”,使系統既能維護高質量通信,又減輕對其他用戶產生的干擾。功率控制分為前向功率控制和反向功率控制,反向功率控制又可分為僅由移動台參與的開環功率控制和移動台、基站同時參與的閉環功率控制。
(l)反向開環功率控制。移動台根據在小區中接收功率的變化,調節移動台發射功率以達到所有移動台發出的信號在基站時都有相同的功率。它主要是為了補償陰影、拐彎等效應。
(2)反向閉環功率控制。閉環功率控制的設計目標是使基站對移動台的開環功率估計迅速做出糾正,以使移動台保持最理想的發射功率。
(3)前向功率控制。在前向功率控制中,基站根據移動台提供的測量結果,調整對每個移動台的發射功率,其目的是對路徑衰落小的移動台分配較小的前向鏈路功率,而對那些遠離基站和誤碼率高的移動台分配較大的前向鏈路功率。
碼技術
PN碼的選擇直接影響到CDMA系統的容量、抗干擾能力、接入和切換速度等性能。CDMA信道的區分是靠PN碼來進行的,因而要求PN碼自相關性好,互相關性弱,實現和編碼方案簡單等。CDMA系統就是採用一種基本的PN序列——m序列作為地址碼。基站識別碼採用周期為215-1的m序列(稱為短碼),用戶識別碼採用周期為242-1m序列(稱為長碼)。
3.RAKE接收技術
移動通信信道是一種多徑衰落信道,RAKE接收技術就是分別接收每一路的信號進行解調,然後疊加輸出達到增強接收效果的目的,這裡多徑信號不僅不是一個不利因素,而且在CDMA系統變成一個可供利用的有利因素。一般地,RAKE接收機有搜尋器(Searcher)、解調器(Finger)和合併器(Combiner)三個模組組成。通常CDMA基站一個RAKE接收機有4個解調器,移動台有3個解調器。
4.軟切換技術
移動台從A基站覆蓋區域向B基站覆蓋區域行進,在A、B兩基站的邊緣,移動台先與B基站建立連線後,再將與A基站原來的連線斷開,這種技術稱之為軟切換。CDMA系統工作在相同的頻率和頻寬上,因而軟切換技術實現起來比TDMA系統要方便容易得多。
5.話音編碼技術
CDMA系統使用了確定聲碼器速率的自適應閾值,從而可以根據背景噪聲電平的變化改變聲碼器的數據速率。這些閾值的使用壓制了背景噪聲,因而在噪聲環境下也能提供清晰的話音。CDMA2000系統採用的話音編碼技術有CELP(CodeExcitedLinearPrediction,代碼激勵線性預測)、QCEP8K/13K(QualcommCELP)、EVRC(EnhancedVariableRateCoder,增強型可變速率編碼器)等。
演進歷程
作為第三代移動通信技術的一個主要代表,CDMA2000是美國向ITU-T提交的第三代移動通信空中接口標準的建議,它由CDMAIS-95標準發展演進而來。
CDMAOne是基於IS-95標準的各種CDMA製造廠商的產品和不同運營商的網路的總稱,也是國際CDMA發展組織(CDG)的一個品牌。IS-95標準於1993年7月發布,是CDMAOne系列標準中最先發布的一個標準,但真正在全球得到套用的第一個CDMA標準是美國TIA(電信工業協會)於1995年5月正式頒布的窄帶CDMA標準IS-95A。IS-95A是CDMAOne第二個標準,工作頻段為800MHz,兼容模擬和CDMA通信系統。在IS-95A的基礎上,又分別出版了支持13K話音編碼的TSB-74檔案、支持1900MHz的CDMAPCS系統的STD-008標準和支持64Kbps數據業務的IS-95B標準。
然而CDMAOne系統也僅能提供最高為64Kbps的數據業務,不能滿足人們對多媒體通信的需求。為了能進一步提升數據傳輸速率和系統容量,3GPP2標準化組織制定並發布了IS-2000,即CDMA2000標準。在CDMA2000技術體制研究的前期,提出了1x和3x的發展策略。如果系統分別獨立使用頻寬為1.25MHz的載頻,則被叫做1x系統;如果系統將3個載頻捆綁使用,則叫做3x系統。但隨後的研究表明,1x和1x增強型技術代表了未來發展方向。同是1x,在CDMA2000向前發展的過程中,技術又出現了兩個分支:1xEV-DO和1xEV-DV,且這兩種技術均能滿足ITU對第三代移動通信系統的要求(如最高數據傳輸速率達到2Mbps)。
CDMA20001xEV-DO標準最早起源於Qualcomm公司於1997年向CDG提出的高速率(HDR)技術。此後,經過不斷完善,Qualcomm公司於2000年3月以CDMA20001xEV-DO的名稱向3GPP2提交了正式的技術建議方案。“EV”是Evolution的縮寫,“DO”則是“DataOnly”或是“DataOptimized”的縮寫,EV-DO表示該技術是對CDMA20001x在提供數據業務方面的一種演進和增強。2000年10月,3GPP2通過了1xEV-DO的空中接口標準《CDMA2000HighRagePacketDataAirInterfaceSpecification》(簡稱HRPD)。到目前為止,3GPP2已經完成了1xEV-DO(或稱HRPD)的空中接口標準的Rev0和RevA兩個版本。由於1xEV-DO採用獨立的載頻來承載數據業務,因此終端只能通過雙模互操作來實現語音業務和數據業務。
CDMA20001x已經發展出CDMA2000Release0、CDMA2000ReleaseA、CDMA2000ReleaseB、CDMA2000ReleaseC和CDMA2000ReleaseD等5個版本,商用較多的是Release0版本。部分運營商引入了ReleaseA的一些功能特性,ReleaseB作為中間版本被跨越;1xEV-DV對應於CDMA2000ReleaseC和CDMA2000ReleaseD。
事實上,1xEV-DV距離真正商業還有很長一段距離。業界普遍認為,1xEV-DO能夠對無線高速數據及其套用提供良好的支持,而且在1xEV-DO的ReleaseA版本上能夠保證高效的QoS,在此基礎上提供諸如VOIP之類的實時業務。相比之下,1xEV-DV並不具備明顯的技術優勢。同時,由於1xEV-DV的標準比1xEV-DO複雜,在技術實現和開發進度上明顯滯後於1xEV-DO。出於對以上兩方面原因的考慮,國際上越來越多的主流CDMA2000運營商對1xEV-DV的需求明顯降低,而紛紛選擇1xEV-DO。所以,1xEV-DO就成為CDMA2000比較現實的演進技術。
網路結構
CDMA2000行動網路由移動終端(UE)、無線接入網(AN)和核心網(CN)三個部分構成。
1.移動終端
移動終端是用戶接入行動網路的設備。
2.無線接入網
無線接入網實現移動終端接入到行動網路,主要邏輯實體包括1x基站(1xBTS)、1x基站控制器(1xBSC)、HRPD基站(HRPDBTS)、HRPD基站控制器(HRPDBSC)和接入網鑒權、授權、計費伺服器(AN-AAA)和分組控制功能(PCF)。
(1)1x基站:採用CDMA20001x空中接口技術,提供無線收發信息功能。
(2)1x基站控制器:管理多個1x基站,提供語音、數據業務的資源管理、會話管理、路由轉發、移動性管理等功能。
(3)HRPD基站:採用HRPD的空中接口技術,提供無線收發信息功能。
(4)HRPD基站控制器:管理多個HRPD基站
(5)接入網鑒權、授權、計費伺服器:提供接入網級的接入認證功能。
(6)分組控制功能:與1x基站控制器或HRPD基站控制器配合,提供與分組數據有關的無線信道控制功能。
3.核心網
核心網負責移動性管理、會話管理、認證鑒權、基本的電路和分組業務的提供、管理和維護等功能,包括核心網電路域和核心網分組域兩個部分。
(1)核心網電路域
核心網電路域分為兩種,即TDM電路域和軟交換電路域。在實際組網中,核心網可以採用這兩種電路域中的一種,但軟交換電路域是網路演進的方向。如果需要對原來是TDM電路域的核心網採用軟交換電路域進行升級換代時,初期可以新建軟交換電路域,並使兩種電路域同時工作。
TDM電路域採用ANSI41標準,主要邏輯實體包括移動交換中心(MSC)、拜訪位置暫存器(VLR)、歸屬位置暫存器(HLR)和鑒權中心(AC)等。
1)移動交換中心:提供對所管轄區域的移動終端進行呼叫控制、移動性管理、電路交換等功能。
2)拜訪位置暫存器:存儲與呼叫處理有關數據的資料庫,用於完成呼叫接續。
3)歸屬位置暫存器:管理移動用戶信息的資料庫,包括用戶識別信息、簽約業務信息以及用戶的當前位置信息。
4)鑒權中心:產生鑒權參數並對用戶進行認證鑒權。
軟交換電路域採用了控制與承載相分離的網路架構,控制平面負責呼叫控制和相應業務處理信息的傳送,承載平面負責各種媒體資源的轉換,主要網元包括移動軟交換(MSCe)和媒體網關(MGW)。
1)移動軟交換:提供呼叫控制和移動性管理功能。
2)媒體網關:提供媒體控制功能。
(2)核心網分組域
核心網分組域主要邏輯實體包括分組數據服務節點(PDSN)、認證授權和計費伺服器(AAA)、歸屬代理(HA)、外埠代理(FA)、域名伺服器(DNS)和L2TP網路伺服器(LNS)。
1)分組數據服務節點:為用戶提供分組數據業務,具體功能包括管理用戶通信狀態和轉發用戶數據。
2)鑒權、授權、計費伺服器:提供管理用戶的許可權、開通的業務、認證信息、計費信息等功能。
3)歸屬代理:提供移動IP位址分配、路由選擇和數據加密等功能。
4)外埠代理:提供移動IP註冊、反向隧道協商以及數據分組轉發等功能。
5)域名伺服器:提供CDMA行動網路分組域設備的域名解析功能。
6)L2TP網路伺服器:提供國際漫遊用戶的L2TP承載建立、用戶IP位址分配及計費信息轉接等功能。
CDMA20001xEV-DO技術
由於空中接口採用了前向快速功控、反向相干導頻、Turbo碼、動態信道分配、發射分集等新技術,CDMA20001x系統容量和數據速率得到進一步提高。以系統實現的技術版本Rev0和RevA為例,前者向用戶提供的最高前向速率為153.6Kbps,最高反向速率為76.8Kbps;後者前向速率達到307.2Kbps,反向速率達到153.6Kbps。對高速分組數據業務的支持是CDMA20001x技術的最大亮點。為此,系統在物理層引入補充信道,並在網路側增加了兩個重要的設備:分組控制功能(PCF)和分組數據服務節點(PDSN),前者主要是在基站和PDSN之間提供PPP幀的傳輸,是無線鏈路協定(RLP)連線的終止點,後者則是點對點協定(PPP)連線的終止點,為IP數據包提供路由功能。
隨著Internet與信息技術的高速發展,市場對無線數據業務的需求日益增長,而且數據業務向著多樣性、大容量和非對稱方向發展。雖然CDMA20001x的數據速率高於IS-95,但仍然不能滿足數據業務的需求。CDMA20001xEV-DO技術的出現,進一步提高了系統的數據速率。
1.CDMA20001xEV-DO技術的設計思想
數據和語音業務具有不同的特性。數據業務對實時性要低於語音業務,而對誤比特率的要求卻高於語音業務。一般地,前向數據業務的速率需求比反向高出數倍,而語音業務則是前反向對稱的業務。因此,像在CDMA20001x系統中那樣,將數據業務和語音業務通過擴頻碼復用在一起,並通過快速功控來共享基站的發射功率和頻率資源,對於高速數據業務來說系統效率較低。
把數據和語音業務分別放在兩個獨立的載波上承載,是CDMA20001xEV-DO的基本思想,即CDMA20001xEV-DO系統用單獨的載頻來提供高速分組數據業務,傳統的語音業務與中低速數據業務則用CDMA20001x系統承載。不同於CDMA20001x系統採用閉環功控技術以抵消信道衰落影響的傳統方法,1xEV-DO藉助於新的幀結構、更短的時隙,採用前向調度算法,始終以最大功率為當前傳輸速率最高(也即信道條件最好)的終端服務,從而變對抗信道衰落為充分利用信道衰落,實現了系統整體數據吞吐量的提高。
CDMA20001xEV-DO系統的設計最初是針對非實時、不對稱的高速分組數據業務的。作為Internet的無線接入手段,1xEV-DO主要提供網頁瀏覽、檔案下載等前向數據量大、對時延要求不高的傳統網際網路業務,並未考慮滿足實時業務的需求。因此,設計1xEV-DO系統時重點改善了前向鏈路,對反向鏈路的最佳化相對較少。1xEV-DO前向鏈路採樣了時分復用(而不是碼分復用)、自適應調整編碼(AMC)、混合自動請求重發(HARQ)、多用戶調度、功率分配和虛擬軟切換等關鍵技術;在反向鏈路上,最初Rev0版本只是為配合前向增加了速率控制機制,基本沿襲了CDMA20001x的技術,僅採用了連續導頻,改善了解調性能。從網路套用的結果來看,系統設計達到了預期目的。以傳輸速率為例,Rev0版本在單扇區系統滿載的情況下,可以提供平均為600Kbps的上網速率,達到與有線網路(如ADSL)基本相同的水平。
2.CDMA20001xEV-DO技術的發展
3GPP2已就1xEV-DO技術推出兩個版本,即Rev0和RevA。
(1)CDMA20001xEV-DORev0
1xEV-DO的核心思想是通過動態控制數據速率而非功率,使每個用戶以可能得到的最高速率通信,基站總以最高功率傳送信號,使處於有利位置的終端可以獲得較高的傳輸速率。前向鏈路使用可變時隙的方式進行時分復用,並採用了自適應調製編碼(AMC)、動態信道評估以及混合自動重複請求(HARQ)等機制,將前向峰值速率由CDMA20001x的153.6Kbps提高到2.4Mbps,頻譜效率提高到了1.92b/s/Hz。
1xEV-DO前向採用虛擬軟切換機制,移動台在任一時刻只接受來自一個基站的數據。根據實時的動態數據控制(DRC)信息,基站可快速地相互切換。同時,基站測量載乾比(C/I)並在DRC信道向移動台指示最佳基站;移動台則不斷測量導頻強度,並不斷要求一個與當前信道條件相符的數據速率。基站按當時移動台所能支持的最大速率進行編碼,當用戶需求改變及信道條件改變時,動態地確定最佳化的數據速率。在反向,1xEV-DO仍然採用與IS-95、CDMA2000相同的軟切換技術。
1xEV-DO空中接口協定設計簡潔、靈活。協定棧模型按功能分為7層,對應完成不同的功能。各層之間沒有嚴格的上下層承載關係,相互獨立,便於維護。各層協定都可根據終端與網路的配置以及承載業務類型的不同,由終端與網路共同協商、配置。在1xEV-DO空中接口1xEV-DORevA7層協定之上運行TCP/IP協定,為各種數據業務套用提供了統一的技術平台。
但是,1xEV-DORev0是面向非對稱的無線數據業務,在滿足用戶各種新業務方面存在一些不足:
1)前反向業務能力不平衡。1xEV-DORev0前向鏈路的峰值速率達到了2.4Mbps,而反向鏈路的峰值速率只有153.6Kbps。這種前反向鏈路的不對稱限制了對稱型數據業務的開展;
2)對QoS的支持不能滿足業務多樣性要求。1xEV-DORev0系統對服務質量基本上採用盡力而為(BestEffort)的機制,因此,對以可視電話為代表的實時類數據業務,無法提供足夠的QoS技術保證機制;
3)數據與語音業務的並發問題。1xEV-DORev0是以數據方式接入Internet為設計目標,且與電路域沒有任何聯繫,也使1xEV-DO系統難以接收到電路域中關於語音的呼叫信息。解決方案為雙模終端,在使用1xEV-DO網路的同時,周期性地監聽1x網路的尋呼信息,增加了終端電池消耗,也影響1xEV-DO數據業務的使用;
4)不支持共享的廣播信道。1xEV-DORev0空中接口沒有定義高速的廣播喲業務信道,只能由多個單播信道完成,造成無線資源的浪費。
(2)CDMA20001xEV-DORevA
1xEV-DORevA是1xEV-DORev0的增強型技術,它通過一系列技術手段,特別是在反向鏈路的物理層採用了HARQ技術,大大改善了數據業務傳送的時延;前向鏈路支持的峰值速率也提高到3.1Mbps,反向鏈路支持的峰值達到1.8Mbps。
針對1xEV-DORev0的不足,3GPP2在1xEV-DORevA中提出了以下幾點相應的改進方案。
1)提高了系統反向鏈路的數據吞吐率。反向鏈路峰值速率達到1.8Mbps;
2)改進了系統的前向鏈路。前向鏈路增加了對更高數據傳輸速率(3.1Mbps)和更低的速率(4.8Kbps)的支持,從而大大提高了空中接口的數據打包效率,提高了在用戶信道條件好時的瞬時吞吐率;
3)增強了對QoS的支持。系統在物理層、MAC層以及更高層都進行了改進。前向鏈路增加了對更小數據包的支持,利用對時延敏感的小包傳送,而且可以多用戶同時傳送,減少等待時間;反向鏈路採用了子分組傳送,降低平均傳送時延,MAC層採用T2P(Traffic-to-Pilot)技術,有效減小對時延敏感業務的時延和抖動。新增了反向DSC信道,提升切換速度;
4)完善了CDMA20001x與1xEV-DO系統間的雙模操作。為了得到電路域的信息,便於在1xEV-DO系統與CDMA20001x的電路域之間建立聯繫,1xEV-DORevA對網路側進行了改動,使得1xEV-DOAN(接入網)能夠支持CDMA20001x系統互操作的A1接口,以接收來自1xMSC的尋呼訊息、短訊息等電路域信息。為此,RevA空中接口套用層新增了CSSNP(Circuit-SwitchedServiceNotificationProtocol)協定,將電路域訊息封裝為特定的數據包,通過1xEV-DO空中接口定義的隧道協定傳送給雙模終端。
(3)1xEV-DO技術特點
與IS-95/CDMA20001x技術相比,1xEV-DO除了上述在空中接口上的特點外,在射頻參數、技術實現和組網等方面具有如下特點。
1)射頻參數方面。1xEV-DO與IS-95/CDMA20001x具有相同的RF特性、碼片速率、功率要求、覆蓋區域,從而最大限度地保護了運營商的現有投資,使得網路進行1xEV-DO升級時,能夠直接使用現有IS-95/CDMA20001x的射頻部分。事實上,大部分廠家均支持通過1x設備升級的方式來實現HRPDBTS和HRPDBSC的功能。
2)技術實現方面。1xEV-DO與IS-95/CDMA20001x具有相同的功率控制、軟切換、接入過程、編碼等技術,可以使設備商利用IS-95/CDMA20001x方面的成熟經驗,較方便地研製1xEV-DO產品。
3)組網方面。1xEV-DO在組網方面靈活。對於只需要分組數據業務的用戶,可以單獨組網;對於同時需要語音、數據業務的用戶,則可以與IS-95/CDMA20001x聯合組網,同時提供語音和高速分組數據業務。另外,對於同時支持CDMA20001x和1xEV-DO的雙模終端,1xEV-DO技術還提供了在兩個系統間進行切換的機制。
圖書信息2
書 名 移動通信(人民郵電出版社)
叢 書 名 21世紀高等院校信息與通信工程規劃教材
標準書號 ISBN 978-7-115-22692-1
編目分類 TN929.5
作 者 張玉艷 於翠波 編著
譯 者 --
責任編輯 蔣亮
開 本 16 開
印 張 22
字 數 534 千字
頁 數 341 頁
裝 幀 平裝
版 次 第1版第1次
初版時間 2010年3月
本 印 次 2010年3月
首 印 數 -- 冊
定 價 36.00 元
內容提要
本書較全面地介紹了移動通信的基本理論和系統原理。全書共分10章,基本內容包括:移動通信概述;無線移動通信信道的特徵及描述;移動通信系統的調製技術和擴頻技術;常用的抗衰落技術;移動通信網組網的基本原理;移動通信在實際中的套用系統,包括GSM移動通信系統、CDMA2000移動通信系統、WCDMA移動通信系統和TD-SCDMA移動通信系統;移動通信的發展趨勢。
本書可作為普通高等院校通信工程、電子信息等專業相關課程的教材,也可作為通信工程技術人員的參考用書。
目 錄
第1章 概述 1
1.1 移動通信的概念及特點 1
1.1.1 移動通信概念 1
1.1.2 移動通信的主要特點 2
1.1.3 移動通信系統的分類 3
1.2 移動通信的發展歷史 4
1.3 常用的無線通信系統 6
1.3.1 無繩電話系統 6
1.3.2 第二代移動通信系統 7
1.3.3 第三代移動通信系統 8
1.3.4 衛星移動通信系統 10
1.3.5 數字集群移動通信系統 12
1.3.6 無線區域網路 15
1.4 我國移動通信的發展概況 20
1.5 本書內容安排 21
小結 21
習題 22
參考文獻 22
第2章 無線移動信道 24
2.1 無線移動信道特性 24
2.1.1 無線移動信道對無線電信號的影響 24
2.1.2 與無線移動信道相關的基本概念 26
2.2 無線環境下的噪聲與干擾 28
2.1.1 噪聲 28
2.1.2 干擾 29
2.3 電磁波與無線電頻譜 32
2.4 無線電波傳輸環境 34
2.5 無線電波傳播機制 36
2.5.1 直射 36
2.5.2 反射 38
2.5.3 折射 39
2.5.4 繞射 41
2.5.5 散射 43
2.6 陰影效應 43
2.7 多徑效應 44
2.7.1 都卜勒效應 45
2.7.2 多徑信道描述 45
2.7.3 多徑接收信號分析 50
2.8 移動信道傳播損耗預測模型 55
2.8.1 Okumura模型 55
2.8.2 Okumura-Hata模型 60
2.8.3 COST231模型 61
2.8.4 ITU模型 62
2.8.5 室內傳播模型 62
小結 66
習題 67
參考文獻 68
第3章 調製解調 69
3.1 概述 69
3.2 數字相位調製 70
3.2.1 二進制相移鍵控 70
3.2.2 四相相移鍵控 72
3.2.3 偏移四相相移鍵控 76
3.2.4 四相相移鍵控 77
3.3 正交振幅調製 78
3.4 數字頻率調製 81
3.4.1 二進制頻移鍵控 81
3.4.2 最小頻移鍵控 86
3.4.3 高斯濾波的最小頻移鍵控 91
3.5 多載波調製 94
3.5.1 子信道無重疊的多載波數據傳輸 95
3.5.2 子信道可重疊的多載波調製 96
3.5.3 正交頻分復用調製 98
小結 103
習題 104
參考文獻 104
第4章 擴頻通信技術 105
4.1 擴頻通信基本概念 105
4.1.1 擴頻通信技術簡介 105
4.1.2 擴頻通信系統分類及特點 107
4.2 擴頻系統中常用的擴頻碼 109
4.2.1 理想地址碼和擴頻碼 109
4.2.2 碼序列分析基礎知識 109
4.2.3 常用的較理想的碼序列 111
4.2.4 擴頻碼和地址碼套用舉例 122
4.3 擴頻通信技術套用 123
4.3.1 擴頻通信理論基礎 123
4.3.2 擴頻通信的主要性能指標 125
4.3.3 直接序列擴頻通信系統 125
4.3.4 跳頻擴頻系統 128
4.4 多址接入技術 129
4.4.1 移動通信系統中頻率的使用 130
4.4.2 多址接入技術 132
4.5 功率控制技術 137
4.6 RAKE接收機 139
小結 141
習題 142
參考文獻 142
第5章 抗衰落技術 143
5.1 分集 143
5.1.1 獨立衰落路徑的實現 144
5.1.2 接收分集系統模型 145
5.1.3 選擇合併 146
5.1.4 門限合併 148
5.1.5 最大比合併 149
5.1.6 等增益合併 150
5.1.7 分集方式比較 151
5.2 糾錯編碼 152
5.2.1 線性分組碼 153
5.2.2 卷積碼 160
5.2.3 交織與級聯 165
5.3 均衡 167
5.3.1 均衡的原理 168
5.3.2 均衡器的類型 169
5.3.3 線性均衡 170
5.3.4 最大似然序列估計 173
5.3.5 判決反饋均衡 173
5.3.6 其他均衡方法 175
5.3.7 自適應均衡 175
小結 177
習題 178
參考文獻 178
第6章 移動通信系統組網 179
6.1 通信網簡介 179
6.1.1 通信網的構成 179
6.1.2 用戶接入網 180
6.2 蜂窩組網技術 184
6.2.1 移動通信網的區域覆蓋 184
6.2.2 蜂窩小區的特性 188
6.3 無線系統的信道分配 192
6.4 多信道共用 195
6.4.1 多信道共用的意義 195
6.4.2 話務量、服務等級和信道數的關係 196
6.4.3 空閒信道的選取 202
6.5 蜂窩組網系統干擾和容量分析 202
6.5.1 蜂窩組網干擾分析 202
6.5.2 不同接入方式系統容量 204
6.6 蜂窩系統的移動性管理 207
6.6.1 蜂窩系統服務區域劃分及編號 207
6.6.2 位置更新 209
6.6.3 切換 209
6.7 蜂窩網路設計套用實例 211
小結 214
習題 215
參考文獻 215
第7章 GSM數字蜂窩移動通信系統 216
7.1 GSM系統網路結構 216
7.1.1 GSM系統的結構與功能 216
7.1.2 基站子系統 217
7.1.3 網路子系統 218
7.1.4 操作維護子系統 219
7.1.5 移動台 220
7.2 GSM網路接口與協定 221
7.2.1 GSM系統的主要接口 221
7.2.2 網路子系統的內部接口 222
7.3 GSM系統主要參數 223
7.3.1 頻帶的劃分及使用 223
7.3.2 各類空中信道 224
7.3.3 幀結構、復幀結構 225
7.4 GSM系統的號碼與識別 226
7.5 GSM的漫遊、安全和呼叫管理 229
7.5.1 用戶鑒權和加密 229
7.5.2 位置更新和漫遊管理 232
7.5.3 切換 234
7.5.4 呼叫的管理 236
7.5.5 移動台的狀態 237
7.6 通用分組無線業務 240
7.6.1 GPRS特點及套用 240
7.6.2 GPRS網路結構 241
7.6.3 GPRS空中接口(Um) 244
7.6.4 GPRS的移動性和會話管理 248
7.7 EDGE 251
7.7.1 EDGE概述 251
7.7.2 EGPRS特點 252
7.7.3 EGPRS網路結構和無線接口 254
小結 255
習題 256
參考文獻 256
第8章 WCDMA移動通信系統 257
8.1 WCDMA移動通信系統的特點 257
8.2 WCDMA 網路結構與接口 260
8.2.1 UMTS系統結構 260
8.2.2 基於R99、R4、R5/R6的核心網結構 263
8.3 UTRAN接口協定模型 270
8.4 WCDMA空中接口 272
8.4.1 Uu接口協定結構 272
8.4.2 物理層 274
8.4.3 數據鏈路層 279
8.4.4 無線資源控制層 282
8.5 WCDMA系統中呼叫的建立過程 285
8.5.1 電路域呼叫過程 285
8.5.2 分組域呼叫過程 289
8.6 HSPA網路技術 291
8.6.1 HSPA概述 291
8.6.2 引入HSPA對R99/R4版本無線網路結構的影響 293
8.6.3 HSPA對用戶協定結構的影響 296
小結 297
習題 298
參考文獻 298
第9章 TD-SCDMA移動通信系統 299
9.1 概述 299
9.2 TD-SCDMA空中接口 301
9.2.1 TD-SCDMA空中接口協定結構 301
9.2.2 TD-SCDMA物理層 303
9.2.3 TD-SCDMA物理信道 308
9.2.4 傳輸信道編碼和復用 309
9.2.5 擴頻與調製 310
9.2.6 TD-SCDMA系統的碼分配 312
9.2.7 N頻點技術 312
9.3 TD-SCDMA系統物理層主要工作過程 313
9.3.1 小區搜尋 313
9.3.2 上行同步 314
9.3.3 隨機接入過程 315
9.4 TD-SCDMA系統中的HSPA技術 316
9.4.1 TD-HSDPA 316
9.4.2 TD-HSUPA 319
小結 321
習題 322
參考文獻 322
第10章 移動通信的發展趨勢 323
10.1 移動通信系統的演進 323
10.2 LTE 325
10.2.1 LTE概述 325
10.2.2 LTE的系統結構 327
10.3 IMT-Advanced 333
10.4 MIMO和空時編碼技術 335
10.4.1 MIMO技術 335
10.4.2 空時編碼 337
小結 340
習題 341
參考文獻 341
圖書信息1
基本信息書 名: 移動通信
作 者:龐寶茂
出版社:西安電子科技大學出版社
出版時間:2009年08月
開本:16開
定價: 30.00 元
內容簡介
《移動通信》全面系統地闡述了現代移動通信的基本原理、基本技術以及當前廣泛套用的典型的移動通信系統(GSM、IS-95),對第三代移動通信的主要標準(WCDMA、CDMA 2000、TD-SCDMA、WiMAX)做了較為全面的介紹,最後介紹了移動通信的最新技術。《移動通信》比較全面地反映了當代數字移動通信的理論和技術。
《移動通信》既可作為高等學校通信工程、電子工程、信息工程專業高年級本科生教材和研究生教材,也可作為通信工程技術人員和科研人員的參考書。
圖書目錄
第1章 緒論
第2章 移動信道特性與抗衰落技術
第3章 數字調製解調技術
第4章 語音編碼技術
第5章 移動通信網路技術基礎
第6章 GSM數字蜂窩移動通信系統
第7章 IS-95數字蜂窩移動通信系統
第8章 第三代移動通信系統及其演進
第9章 移動通信新技術
參考文獻
……
移動通信
▪ 蜂窩行動電話網 ▪ 公共陸地移動網 ▪ 移動虛擬專用網 ▪ 本地公用陸地移動網
▪ 移動網際網路 ▪ 移動智慧型網 ▪ 無線智慧型網 ▪ 無線城域網
▪ 無線區域網路 ▪ 無線個人域網 ▪ 無線電接入網 ▪ 通用電信無線接入網
▪ 多頻網 ▪ 蜂窩行動電話系統 ▪ 全接入通信系統 ▪ 高級行動電話系統
▪ 個人數字蜂窩電信系統 ▪ 全球移動通信系統 ▪ 通用分組無線業務 ▪ GPRS服務支持節點
▪ GPRS網關支持節點 ▪ GPRS無線資源業務接入點 ▪ GPRS移動性管理與會晤管理 ▪ GPRS移動性管理
▪ GPRS支持節點 ▪ EDGE系統 ▪ cdmaOne系統 ▪ cdma2000系統
▪ cdma2000 1x系統 ▪ cdma2000 1x EV-DO系統 ▪ cdma2000 1x EV-DV系統 ▪ TD-SCDMA系統
▪ 第三代移動通信系統 ▪ IMT-2000系統 ▪ IP多媒體子系統 ▪ 增強型3G移動系統
▪ 未來公眾陸地移動電信系統 ▪ 高速下行鏈路分組接入 ▪ 後3G ▪ 蜂窩數字分組數據系統