无线通信基础及应用 第5章ppt课件.ppt

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1、第5章无线通信系统与网络5.1GSM移动通信系统5.2CDMA蜂窝移动通信系统5.3第三代移动通信系统及其演进5.4第三代移动通信长期演进技术——LTE5.5卫星通信5.6无线传感器网络5.7其他无线通信系统5.1GSM移动通信系统5.1.1概述GSM是GlobalSystemforMobileCommunication(全球移动通信系统)的缩写，是由欧洲电信标准化协会(ETSI，EuropeanTelecommunicationStandardizationInstitute)提出的第二代数字蜂窝移动通信系统标准。经过多年的发展，GSM目前包括GSM900、DCS1800和P

2、CS1900三个不同频段的系统，用户遍及欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋州的130多个国家和地区。GSM采用FDD双工方式和TDMA/FDMA多址接入方式，以语音业务为主，也支持无线的数据业务。GSM的总体结构如图5-1所示。图5-1GSM的总体结构基站控制器(BSC)主要完成如下功能：(1)接口管理。(2)BTS与BSC之间的地面信道管理。(3)无线参数及无线资源管理。(4)无线链路测量与话务量统计。(5)控制小区切换。(6)支持呼叫控制。(7)操作与维护。5.1.2GSM无线子系统的结构原理1.无线子系统的硬件结构图5-2显示了无线子系统的网络结构及其与基站控制器(BSC)的连接

3、关系。图5-2无线子系统的网络结构示意图1)基站收发信机(BTS)BTS通过Abis标准接口与BSC互连，通过Um接口与MS通信，主要完成Um接口协议和Abis接口协议的处理，从而实现BSC与MS之间的信息转换。BTS主要由公共子系统、载频子系统、射频前端子系统和天馈子系统四个功能子系统组成。一种典型BTS的逻辑功能框图如图5-3所示。图5-3典型BTS的逻辑功能框图下面对BTS的不同部分分别进行介绍。(1)公共子系统。(2)载频子系统。(3)射频前端子系统。(4)天馈子系统。天馈子系统的主要功能是作为射频信号发射和接收的通道，由天线、馈线、跳线和塔顶放大器等组成，其连接关系如图5

4、-4所示。图5-4天馈子系统的连接示意图塔顶放大器为可选件，一般选配三工塔放，紧靠天线安装。三工塔放由三工滤波器、低噪声放大器和馈电三部分组成，如图5-5所示。图5-5三工塔放的原理框图2)BSS的操作维护子系统　　操作维护子系统通过OMC提供对基站进行远端操作维护的功能，或是通过人机接口(MMI)终端提供对BSS进行本地近端操作维护的功能。两者都需要BSS操作维护程序的支持。操作维护程序是BSS软件的公共控制部分，是BSS操作维护功能的核心，BSS的其他各部分程序均有与它的接口。2.无线子系统的组网1)星型组网　　星型组网适用于一般的应用场合，在城市人口稠密的地区这种组网方式

5、尤为普遍。星型组网方式的优点是组网中每个BTS都有E1线直接和BSC相连，这种组网方式简单，维护、工程施工、扩容等都很方便。由于信号经过的环节少，因此线路可靠性较高。星型组网的缺点是对传输线的需要量比其他组网方式大。星型组网示意图如图5-6所示。图5-6星型组网示意图2)链型组网　　链型组网示意图如图5-7所示。图5-7链型组网示意图3)树型组网　　树型组网方式适用于网络结构、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。树型组网传输线的消耗量小于星型组网。由于信号经过的环节多，因此树型组网线路可靠性相对较低，工程施工难度较大，维护相对困难；上

6、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。树型组网示意图如图5-8所示。图5-8树型组网示意图4)环型组网　　环型组网方式适用于一般的应用场合。环型组网有较强的自愈能力，如果某处的E1损坏，则环型网可以自愈成一个链型网，业务不会受到任何影响。一般情况下，只要路由允许，都应尽可能组建环型网。环型组网示意图如图5-9所示。图5-9环型组网示意图3.无线子系统的信号流1)下行业务信号流　　下行业务信号流如图5-10所示。图5-10下行业务信号流2)上行业务信号流　

7、　上行业务信号流如图5-11所示。图5-11上行业务信号流3)基站的信令处理信号流　　基站的信令处理信号流如图5-12所示。图5-12基站的信令处理信号流4.BTS软件结构BTS软件结构示意图如图5-13所示。图5-13BTS软件结构示意图5.1.3GSM的主要规格参数GSM的主要规格参数如表5-1所示。1.TDMA/FDMA多址接入方式GSM中物理信道、时隙、帧之间的关系如图5-14所示。图5-14TDMA／FDMA接入方式2.信道频率与绝对射频信道号之间的关系1