现代通信网络（第3版）全套PPT课件.ppt

7.3无线接口空中接口也称无线接口，是移动台与基站收发信机间的接口的统称。空中接口是移动通信实现的关键，是不同制式移动通信系统间的主要区别所在。涉及空中接口信道、数据格式等，传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。空中接口按照业务信号采用模拟还是数字方式传送，可以分为模拟移动通信系统和数字移动通信系统。第一代移动通信系统属于模拟移动通信系统，第二、三代及其以后的移动通信系统则是数字移动通信系统。除非特别说明，我们均以数字移动通信系统为对象进行讨论。空中接口与移动通信的制式有关，本节首先简单介绍空中接口中所涉及的技术以及空中接口协议分层模型，然后介绍GSM空中接口协议。7.3.1空中接口部分关键技术1．多址技术使用多址方式旨在使许多移动用户同时分享有限的信道资源（如无线电频谱资源），即将可用的资源（如可用的信道数目）同时分配给众多用户共同使用，以达到较高的系统容量。在移动通信系统中，常用的三种多址方式是频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种接入方式。图7-3用模型表示了这三种方法简单的一个概念。图7-3三种多址方式概念示意图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。（1）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。（2）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。TDMA的一个变形是在一个单频信道上进行发射和接收，称之为时分双工（TDD）。其最简单的结构就是利用两个时隙，一个发一个收。当手机发射时基站接收，基站发射时手机接收，交替进行。TDD具有TDMA结构的许多优点：猝发式传输、不需要天线的收发共用装置等等。它的主要优点是可以在单一载频上实现发射和接收，而不需要上行和下行两个载频，不需要频率切换，因而可以降低成本。TDD的主要缺点是满足不了大规模系统的容量要求。（3）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），利用该伪随机码以调制方法将用户信号的频谱宽度扩展得比用户信号的原来带宽宽得多发送信号（这个过程称为扩频）；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）。2．调制技术在数字蜂窝移动系统中，采用抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的线性调制和频谱泄露小的恒定包络（连续相位）调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率。（1）线性调制技术传输信号的幅度随着调制数字信号的变化而线性变化，一般来说都不是恒包络的。线性调制主要包括相移键控（PSK）、正交相移键控（QPSK）、交错四相相移键控（OQPSK）、差分四相相移键控（DQPSK）、π/4-QPSK和正交振幅调制QAM等。线性调制技术频谱效率高，所以非常适合高速的移动通