2g-3g-4g移动通信系统物理层演进毕业论文(编辑修改稿)

2g-3g-4g移动通信系统物理层演进毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

制造厂家组成的标准化委员会设计出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。 蜂窝系统的概念和理论在二十世纪六十年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统，尤其是实现移动台的控制直到七十年代随着半导体技术的成熟，大规模集成电路器件和微处理器技术的发展以及表面贴装工艺的广泛应用，才为 蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。 直到 1979 年美国在芝加哥开通了第一个 AMPS（先进的移动电话业务）模拟蜂窝系统，而北欧也于 1981 年 9 月在瑞典开通了 NMT（北欧移动电话）系统，接着欧洲先后在英国开通 TACS 系统（全接入通信系统），德国开通 C－ 450 系统等。 蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。 其频率复用大大提高了频率利用率并增大系统容量，网络的智能化实现了越区切换和漫游功能，扩大了客户的服务范围，但上述模拟系统有四大缺点： 各系统间没有公共接口； 很难开展数据承 载业务； 频谱利用率低无法适应大容量的需求； 安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。 尤其是在欧洲各系统间没有公共接口，这些系统都只是国内系统，手机不可能在国外使用，相互之间不能漫游，对客户之间造成很大的不便。 为了方便全欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统， 1982 年北欧国家向 CEPT（ Conference Europeof Postand Telemunications）提交了一份建议书，要求制定 900MHz频段的公共欧洲电信业务规范。 在这次大会上就成立 了一个在欧洲电信标准学会（ ETSI）技术委员会下的“移动特别小组（ Group Special Mobile）”，简称“ GSM”，由该小组来制定有关的标准和建议书。 1986 年在巴黎，该小组对欧洲各国及各公司经大量研究和实验后所提出的 8 个建议系统进行了现场实验。 1987 年 5 月 GSM 成员国就数字系统采用窄带时分多址 TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE 一 LTP 话音编码和高斯滤波最小移频键控 GMSK 调制方式达成一致意见。 同年，欧洲17 个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录（ MoU），相互达成履行规 范的协议。 与此同重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 6 时还成立了 MoU 组织，致力于 GSM 标准的发展。 1990 年完成了 GSM900 的规范制定，共产生大约 130 项的全面建议书，不同建议书经分组而成为一套 12 系列的 ETSI GSM 标准建议书。 1991 年在欧洲开通了第一个系统，同时 MoU 组织为该系统设计和注册了市场商标，将GSM 更名为“全球移动通信系统”（ Global System for Mobile munications）。 从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。 同年，移动特别小组根据英国的建议，完成了制定1800MHz 频段的公共欧洲电信业务的规范，名为 DCS1800 系统。 该系统与 GSM900 具有同样的基本功能特性，因而该规范只占 GSM 建议的很小一部分，仅将 GSM900 和 DCS1800 之间的差别加以描述，绝大部分二者是通用的， GSM900 和 DCS1800 这两个系统都属于 GSM系统。 1992 年大多数欧洲 GSM 运营者开始商用业务。 1993 年欧洲第一个 DCS1800 系统投入运营。 此后 GSM 系统在全球迅速发展，全球绝大多数移动运营商都采用了 GSM 制式。 到 2020 年 3月 GSM 网络已经覆盖近 200 个国家， 450 家运营商经营 GSM 网络，总客户数已超过 8 亿，预计到 2020 年，全球 GSM 用户将达到 10 亿。 GSM 网络也成为最成熟的第二代移动通信系统，随着 GPRS 在开通和大力发展， GSM 网络已经平划过渡到 移动通信系统，目前有85%的移动通信运营商选择 GSM— GPRS— 3G 的发展之路。 根据欧洲的计划， GSM 将近一步过渡到 WCDMA，这是目前最成熟，也是今后主流的第三代移动通信系统。 2020 年我国 GSM 用户突破 2 亿，中国移动通信公司也成为世界上客户数最多、网络规模最大的移动通信运营商。 二、 GSM 系统的基本特 点 GSM 移动通信系统是完全依照 ETSI 制定的 GSM 规范研制而成，任何 GSM 数字蜂窝移动通信系统都必须符合 GSM 技术规范。 GSM 系统是一种典型的开放式结构，它具有一下主要特点： ① GSM 系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准话接口方案，保证任何厂商提供的 GSM 系统设备可以互连。 同时， GSM 系统与各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使 GSM 系统可以与各种公用通信网实现互连互通； ② GSM 系统除了可以开放基本的 话音业务外，还可以开放各种承载业务，补充业务以及与 ISDN 相关的各种业务； 三、 GSM 系统的组成 GSM 系统由一系列功能单元组成，从图 的系统结构可以看出，整个系统可以分为重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 7 四个相互独立的子系统，由移动台 MS（ mobile station）、基站子系统 BSS（ base station subsystem）、 网络交换子系统 NSS（ work switching subsystem）、操作维护子系统 OSS（ operation support system）组成。 （ 1） 移动台 MS 移动台是公用 GSM 移动通信网中用户使用的设备， 移动台类型可分为车载台、便携台和手机。 移动台通过无线接口接入 GSM 系统，即具有无线传输与处理功能。 此外，移动台必须提供与使用者之间的接口。 移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端（ MS）《作用：射频、基带处理、控制》和用户识别卡（ SIM）《作用：存储数据、鉴权、加密运算》。 ?移动终端就是“机”，它可完成语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。 SIM 卡还存储与网络和用户有关的管理数据，只有插入 SIM 后移动终端才能接入进网，但 SIM 卡本身不是 代金卡。 SIM 卡的应用使一部移动台可为不同用户服务 ? B T SB T S B S CM S C / V L RO M CE I RH L R /A U C B S SD P P S P C S S E M CN M C O S S N S SP S T NI S D NP D NMS 图 GSM 系统组成 （ 2） 基站子系统 BSS A 基站收发信台 BTS 基站子系统（ BSS）是 GSM 系统的基本组成部分。 它通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理。 另一方面，基站子系统与网络子系统（ NSS）中的移动交换中心（ MSC）相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。 基站子系统主要由基站收发信机（ BTS）和基站控制器（ BSC）构成。 基 站控制器（ BSC）是具有对一个或多个 BTS 进行控制的功能，实际上它是一台具有很强处理能力的小型交换机，它主要负责无线网络资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 基站收发信机（ BTS）是无线接口设备，它完全由 BSC 控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。 BTS 主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。 基带单元主要用于必要的语音和数据传输速率适配以及信重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 8 道编码等。 载频单元主要用于调制 /解调与发射机 /接收机之间的耦合等。 控制单元则 用于 BTS的操作与维护。 B 基站控制器 BSC 基站控制器 BSC 是基站子系统 BSS 的控制部分， 它是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发台（ BTS）和移动交换中心（ MSC）之间交换信息提供接口。 一个基站控制器通常控制几个基站收发台，其主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台的过区切换进行控制等。 （ 3） 网络交换子系统 NSS 网络交换子系统 NSS 主要包含有 GSM 系统的交换功能和用于用户数据与移动性能管理。 NSS 由移动业务交换中心 MSC、归属用户位置寄存器 HLR（ home location register）访问用户位置寄存器 VLR（ visitor location register）、鉴权中心 AUC（ authentication center ）、移动设备识别寄存器 EIR（ equipment information register）和操作维护中心 OMC（ operations and maintenance center）六个功能单元组成。 典型小区类型参数如表 所示。 表 典型小区类型参数 小区类型 大小区 宏小区 微小区 微微小区 小区半径 100～ 500km  35km  1km  50km 安 装 LEO/HEO/GSO 建筑物 /塔顶等 路灯柱 /建筑物墙 建筑物内 终端速度  500km/h  100km/h  10km/h （ 4）操作维护子系统 GSM 系统还有个操作维护子系统（ OMC），它主要是对整个 GSM 网络进行管理和监控。 通过它实现对 GSM 网内各种部件功能的监视、系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递，以及各种资料的收集、分析与显示等功能。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 9 第二节 TDSCDMA移动通信系统简介 一、 TD 趋势 TDSCDMA 目前主要是西门子公司和中国大唐集团在开发，较前两个技术标准而言，对TDSCDMA 进行大力支持和结成产业联盟的企业还比较少。 TDSCDMA 标准是中国电信技术研究院所提出的，作为具有中国独立知识产权的新技术，将成为在中国地区和 WCDMA 同时采用的 3G 标准。 该方案的主要技术集中在大唐公司手中，它的设计参照了 TDD(时分双工 )在不成对的频带上的时域模式。 TD― SCDMA 的无线传输方案灵活地综合了 FDMA， TDMA 和 CDMA 等基本传输方法。 通过与联合检测相结合，它在传输容量方面表现非凡。 通过引进智能天线，容量还可以进一步提高。 智能天线凭借其定向性降低了小区间频率复用所产生的干扰，并通过更高的频率复用率来提供更高的话务量。 基于高度的业务灵活 性， TD― SCDMA无线网络可以通过无线网络控制器（ RNC）连接到交换网络，如同三代移动通信中对电路和包交换业务所定义的那样。 在最终的版本里，计划让 TD― SCDMA 无线网络与 INTERNET 直接相连。 TD－ SCDMA 所呈现的先进的移动无线系统是针对所有无线环境下对称和非对称的 3G 业务所设计的，它运行在不成对的射频频谱上。 TD－ SCDMA 传输方向的时域自适应资源分配可取得独立于对称业务负载关系的频谱分配的最佳利用率。 因此， TD－ SCDMA 通过最佳自适应资源的分配和最佳频谱效率，可支持速率从 8kbps 到 2Mbps 的语音、互联网等所有的 3G 业务。 TDSCDMA 较前两种技术标准略显稚嫩，其主要技术特点如下： （ 1）信号带宽为。 （ 2）码片速率为。 （ 3）采用智能天线技术，提高了频谱效率。 （ 4）采用同步 CDMA 技术，降低上行用户间的干扰和保持时隙宽度。 （ 5）接收机和发射机采用软件无线电技术。 （ 6）采用联合检测技术，降低多址干扰。 （ 7）多时隙，具有上下行不对称信道分配能力，适应数据业务。 重庆邮电大学本科毕业设计（论文） 10 （ 8）采用接力切换，降低掉话率，提高切换的效率。 （ 9）语音 编码： AMR 与 GSM 兼容。 （ 10）核心网络基于 GSM/GPRS 网络的演进，并保持与它们的兼容性。 （ 11）基站间采用 GPS 或者网络同步方式，降低基站间干扰。 目前，越来越多的国内外企业开始认可 TDSCDMA 技术。 TDSCDMA 技术论坛的会员已经超过 260 家，主要是因为在频谱利用率方面， TDSCDMA 具有明显的优势，会比 FDD 系统的容量高 到 5 倍，其原因一方面是 TDD 方式能够更好地利用频率资源，另一方面在于， TDSCDMA 的设计目标是要做到设计的所有码道都能同时工作，而在这方面，目前 WCDMA 系统 256 个扩频信道中只有 60 个可以同时工作。 因此，有专家认为，TDSCDMA 是目前频谱利用率最高的技术。 此外， TDSCDMA 可以很好地支持不对称业务，也被认为是 TDSCDMA 的一个重要优势，而 FDD 系统在支持不对称业务时，频谱利用率会降低，并且目前尚未找到更为理想的解决方案。 同时，。