1、2022/7/201第三章 個人通信的空中接口2022/7/202物理層確定無線電參數(shù)介質接入控制層負責介質訪問管理和數(shù)據(jù)封裝選擇物理信道，建立和釋放連接；將控制信息處理為適合傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)鏈路控制層為上層提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路網(wǎng)絡層匯聚信令3.1 空中接口的基本概念物理層網(wǎng)絡層物理層介質接入控制層（MAC）數(shù)據(jù)鏈路層（DLC）數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層（NWK）3.1.1 空中接口的協(xié)議體系2022/7/2033.1.2 多址協(xié)議頻分多址（FDMA） 定義：將移動通信頻段寬度等間隔地劃分為N個互不 重疊的信道。移動臺發(fā)出的信號調制到頻帶內 不同的信道載頻上，基站根據(jù)載頻頻率的不同 來識別發(fā)射地址，從而

2、完成多址聯(lián)接。 FDMA是以不同的頻率信道來實現(xiàn)通信2022/7/204時分多址（TDMA）定義：在一個無線頻道上，按時間分割為若干個時隙， 每個業(yè)務信道占用一個時隙，在規(guī)定的時隙內 收、發(fā)信號的多址方式。滿足條件：TDMA是以不同的時隙實現(xiàn)通信2022/7/205碼分多址（CDMA）定義：每個用戶收、發(fā)信機具有特定的地址碼，利用公 共頻道傳輸各自所需的信息的方式。滿足條件：CDMA是以不同的代碼序列來實現(xiàn)通信2022/7/2062022/7/2072022/7/2082022/7/2093.1.3 個人通信對空中接口的要求工作在規(guī)定頻段(1.82.2 GHz)；支持廣泛的業(yè)務和多種業(yè)務速率(

3、或多媒體業(yè)務)(速率可高達2Mbit/s)，并提供標準速率的業(yè)務接口；具有與固定網(wǎng)絡業(yè)務可比的高質量和完整性；能工作在混合蜂窩小區(qū)的場合(宏小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)等)；能工作在不同的環(huán)境(室內室外、商用家用、蜂窩無繩等)；在無線電資源管理方面具有高度靈活性；能工作在不同經(jīng)營者的網(wǎng)絡中；使用智能網(wǎng)技術進行移動性管理和業(yè)務控制；具有高度的開放性和靈活性，以適應未來技術的發(fā)展。 2022/7/2010Baier方案：Rc1=1.023Mc/s 射頻帶寬：1MHzRc2=5.115Mc/s 射頻帶寬：5MHzRc3=20.46Mc/s 射頻帶寬：20MHzG=Rc/Rb3.2 基于可變速率CDMA的空

4、中接口3.2.1 可變速率CDMA的系統(tǒng)概念二、 可變速率傳輸?shù)脑砦锢頂?shù)據(jù)信道（PDCH）相對Rx功率16kb/s7kb/s2.4kb/s16kb/sDTX物理控制信道（PCCH）t一、 可變速率空中接口概念2022/7/20112022/7/20122022/7/2013 業(yè)務信道2022/7/2014 業(yè)務信道2022/7/2015控制信道2022/7/2016 廣播信道（BCH）2022/7/2017 公共控制信道（CCCH）2022/7/2018 專用控制信道（DCCH）2022/7/2019 專用控制信道（DCCH）功能2022/7/20202022/7/2021一、通用發(fā)射機結構

5、3.2.2 可變速率CDMA的通用傳輸系統(tǒng)方案信道編碼信道編碼信道編碼交織交織交織復接禎產(chǎn)生PDCH禎產(chǎn)生及編碼PCCH擴頻&調制擴頻&調制線性組合脈沖整形頻率變換DCCHTCH/STCH/D配置單元資源管理單元業(yè)務描述碼片速率載頻功率控制新道其它物理新道2022/7/20221、編碼和交織卷積碼基本概念 卷積碼是在任何一段規(guī)定時間內編碼器產(chǎn)生的n個碼元，不僅取決于這段時間中的k個信息碼元，而且還取決于前N1段規(guī)定時間內的信息碼元。這時，監(jiān)督位監(jiān)督著這N段時間內的信息。 這N段時間內的碼元數(shù)目nN 稱為這種碼的約束長度。通常把卷積碼記作（n,k,N），其編碼效率為R=k/n。 2022/7/2

6、023編碼原理 圖示卷積碼的參量為k=1，n=2，N=6，約束長度為nN=12。2022/7/2024例：圖所示編碼器，若輸入序列為11010101，求輸出序列。答案：111 110 010 100 001 100 001 100M3M2M1輸入序列輸出序列 g1g2g32022/7/2025交織技術1. 功能 針對移動信道的干擾、衰落等往往產(chǎn)生較長的突發(fā)錯誤情況，采用交織技術以使誤碼離散化，致使突發(fā)差錯信道變?yōu)殡x散差錯信道，利用接收端糾正隨機離散差錯功能，就可以改善整個數(shù)據(jù)序列傳輸質量。2022/7/20262. 實現(xiàn)方法（交織原理）按行填入數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)m列1m+1m+n2m+2m2mnmn

7、行2022/7/2027例：11010，10110，10111，01011，11101，11111 發(fā)信 按行讀入 11010 交織 10110 10111 01011 11101 11111按列讀出：111011，100111，0110110，111101，001111受突發(fā)干擾： 111011，100111，0110110 ，000010，001111 按列讀入 11000 10100 收信 10101 去交織 01001 11111 11101按行讀出：11000，10100，10101，01001，11111，111012022/7/20282、時分復用和幀產(chǎn)生邏輯信道的組合多種組合方

8、法：TCH/S+DCCHTCH/D+DCCHTCH/D+ TCH/S+ DCCH3、擴展碼和調制2022/7/20294. 功率控制技術a. 功率控制準則1）功率平衡準則：在接收端收到的有用信號功率相等。2）信號干擾比SIR平衡準則：接收到的SIR相等。 在上行鏈路，干擾來自同一小區(qū)，接收功率相等，兩準則等效。而下行鏈路，干擾不僅僅局限于單個小區(qū)，由于干擾不同，即使接收功率相等，SIR 也會不同，此時不等效。 功率平衡準則的功控易于實現(xiàn)，但性能上不如基于SIR平衡準則。但SIR平衡準則易導致正反饋，使系統(tǒng)失去穩(wěn)定性。2022/7/2030b. 功控方法1）反向功控與前向功控反向功控：上行鏈路的

9、功控。用來控制移動臺的發(fā)射功率，使BS收到的所有MS的信號功率或SIR相等；使各用戶間相互干擾最小，以達到克服“遠近效應”的目的。同時節(jié)省能量延長電池壽命。前向功控：下行鏈路的功控。用來控制BS的發(fā)射功率，使所有MS在小區(qū)的任何位置收的功率或SIR基本相等。2）開環(huán)功控與閉環(huán)功控（反向）開環(huán)功控：MS根據(jù)接收功率的變化對信道的衰落特性進行估計，調整移動臺的發(fā)射功率，補償路徑損耗中大的突發(fā)衰落。缺點：不精確，是粗糙的估計。閉環(huán)功控：BS據(jù)收到的信號（上行）強弱（與標準相比），產(chǎn)生功控命令。MS據(jù)此命令來提升或降低發(fā)射功率的一個固定量，以保證BS收到的SIR基本相等。優(yōu)點：控制精確，用于滿足傳輸質

10、量。2022/7/2031外環(huán)功控：確定閉環(huán)精控中的門限值。將MS發(fā)射功率的調整與通話質量聯(lián)系起來，據(jù)實際SIR或誤幀率來動態(tài)決定接收SIR門限。外環(huán)功控使閉環(huán)控制更完善。3）開環(huán)功控與閉環(huán)功控（前向）開環(huán)功控：BS根據(jù)接收到的MS的功率對信道的衰落特性進行估計，調整各業(yè)務臺的發(fā)射功率，閉環(huán)功控：基站和移動臺相結合，動態(tài)改變功率。MS監(jiān)測到前向信道的幀質量向BS報告，BS將此與閾值比較，確定如何調整（增加或減少發(fā)射功率）。2022/7/2032一、同步問題移動臺如何實現(xiàn)禎同步？二、宏分集三、不同頻率小區(qū)間的切換壓縮模式3.2.3 可變速率CDMA在蜂窩系統(tǒng)中的應用2022/7/2033PRMA

11、的原理一、什么是PRMA?分組預約多址是利用通話過程中的空閑時間的一種技術。該協(xié)議較成功地解決了基于TDMA方式的蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量增加和業(yè)務綜合等問題。 可用時隙 被預約的時隙二、PRMA協(xié)議的蜂窩移動通信系統(tǒng)主要優(yōu)點有：采用話音激活技術，性能較TDMA有較大的改善；具有軟容量；終端訪問信道延遲時間小；可實現(xiàn)無縫隙的越區(qū)切換接續(xù)；可方便地與基于ATM的固定網(wǎng)互連。 3.3 基于PRMA的空中接口2022/7/20343.4.1 無線ATM的原理ATM的由來 20世紀80年代以來，B-ISDN 標準問世，建立在電路交換和分組交換基礎上的一種新的交換技術異步傳輸模式ATM (Asynchro

12、nous Transfer Mode)是支持B-ISDN服務的交換技術。 ATM采用統(tǒng)計時分復用的方式來進行數(shù)據(jù)傳輸。統(tǒng)計復用就是根據(jù)各種業(yè)務的統(tǒng)計特性，在保證業(yè)務質量要求的情況下，在各個業(yè)務之間動態(tài)地分配網(wǎng)絡帶寬，以達到最佳的資源利用率。3.4 基于無線ATM的空中接口2022/7/2035復 用2022/7/2036交 換2022/7/2037傳統(tǒng)的交換方式：電路交換（Circuit Switching）適應業(yè)務浪費帶寬分組交換（Packet Switching）存儲轉發(fā)系統(tǒng)延遲的不確定性ATM與傳統(tǒng)交換方式比較-12022/7/2038ATM概述 ATM（Asynchronous Tra

13、nsfer Mode）是一種以信元為單位的異步轉移模式，異步意味著來自任一用戶的信息信元流不必是周期性的。 ATM結合了電路交換和分組交換的優(yōu)點，能在單一的主體網(wǎng)絡中攜帶多種信息媒體，承載多種通信業(yè)務，并且能夠保證Qos。ATM與傳統(tǒng)交換方式比較-22022/7/2039轉移模式: 綜合了傳輸、復用、交叉連接和交換的技術ATM是快速分組交換技術、采用統(tǒng)計復用方式 一種結合了電路交換和分組交換的各自優(yōu)點的技術ATM能傳送所有類型的業(yè)務量(話音、數(shù)據(jù)、圖像)固定比特率簡單可變比特率 復雜電路交換多速率 電路交換快速電路交換ATM快速分組交換 幀中繼 分組交換交 換 技 術ATM與傳統(tǒng)交換方式比較-

14、32022/7/2040面管理層管理控制平面用戶平面高層高層SAALAALATM層物理層信令信息ATM協(xié)議參考模型用戶平面 用來傳送用戶數(shù)據(jù)、流量控制、差錯控制和其他用戶功能信息； 控制平面 處理為建立和釋放連接所需的信令； 管理平面 提供層管理和平面管理兩種不同的功能 ；2022/7/2041ATM 適配層(AAL)ATM 層物理層2個子層:（1）物理媒體子層(PM) 線路編碼、光電轉換、比特定時（2）傳輸會聚子層(TC) 傳輸幀的產(chǎn)生和恢復 信元定界 產(chǎn)生信頭錯誤檢驗碼（HEC） 傳輸幀自適應 信元速率解耦 ATM物理層2022/7/2042ATM層功能：信元頭的產(chǎn)生和提取；信元丟失優(yōu)先級

15、處理，處理CLP；信元接續(xù)標識處理VPI/VCI值驗證、識別、變換等處理，信元交換；一般流量控制ATM 適配層(AAL)ATM 層物理層ATM層ATM協(xié)議棧2022/7/2043PTI - 凈荷類型CLP - 信元丟失優(yōu)先級HEC - 信頭誤碼控制Payload - 載荷,48 字節(jié)GFC - 一般流量控制VPI - 虛通道標識VCI - 虛通路標識8 7 6 5 4 3 2 112345.53VPIVCIVCIVCIPTICLPHECPAYLOADGFCVPI12345.53UNI 信元格式NNI 信元格式8 7 6 5 4 3 2 1VPIVCIVCIVCIPTICLPHECPAYLOAD

16、VPIATM信元格式2022/7/2044（1）虛信道和虛信道連接（2）虛通道和虛通道連接（3）VC、VP及傳輸通道的關系虛信道VC、虛通道VP及傳輸通道之間的關系2022/7/2045（4）VP交換和VC交換VP交換VC和VP交換2022/7/2046ATM 適配層(AAL)ATM 層物理層ATM適配層2個子層：匯聚子層 (CS) 將用戶的應用數(shù)據(jù)單元ADU劃分為信元或將信元重裝成為應用數(shù)據(jù)單元ADU；分段和重組 (SAR)消息識別、時間/時鐘恢復2022/7/2047無線ATM的原理二、無線ATM的原理 在固定網(wǎng)絡中采用基于ATM的ISDN網(wǎng)絡，在無線接入部分采用保證ATM信元可靠和透明傳

17、輸?shù)南到y(tǒng)，從而使得ATM終端能在各種環(huán)境下高效地接入BISDN網(wǎng)絡。2022/7/20482022/7/20492022/7/20502022/7/2051基本思路： 在無線接入部分采用信元中繼或ATM信元透明傳輸?shù)姆桨福瑏碜畲笙薅鹊丶嫒軦TM的協(xié)議框架。 3.4.2 基于無限ATM的傳輸方案2022/7/2052空中接口采用的協(xié)議框架與ATM協(xié)議框架協(xié)調一致。在ATM層以下添加直接由無線信道特點決定的物理層、介質訪問控制層和數(shù)據(jù)鏈路層。 2022/7/2053一、PCN MAC層1、分組CDMA協(xié)議 每個用戶分別使用不同的擴頻碼字，以分組的方式來傳輸多種不同的用戶業(yè)務。3.4.3 無線ATM的協(xié)議2022/7/20542、多業(yè)務動態(tài)預約TDMA2022/7/2055話音業(yè)務工作過程；請求被接受： 有CBR空閑時隙。請求被拒絕： 接入請求在規(guī)定的最大接入時延內因碰撞未能被正 確接收。 接入請求傳輸成功后，在規(guī)定的時間內仍無空閑的 CBR時隙。2022/7/2056二、PCN 數(shù)據(jù)鏈路層1、CDMA數(shù)據(jù)鏈路層移動互連單元寬帶交換節(jié)點2022/7/2057ATM信元的傳輸過程： 一個標準ATM信元到達無線終端后 ，其信息段封裝在兩個PCN信元中，只保留PT和CLP兩個控制域，且在信