1、第第4章章 无线网接入技术无线网接入技术 无线接入技术概述无线接入技术概述 无线接入网络及技术无线接入网络及技术 WLAN无线局域网无线局域网 WiMAX全球微波互联接入全球微波互联接入 移动无线接入技术移动无线接入技术第第4章章 无线接入技术无线接入技术 无线接入网的概念及优点无线接入网的概念及优点无线接入网的分类无线接入网的分类一一 无线接入技术概述无线接入技术概述无线接入网的概念及优点无线接入网的概念及优点1、无线接入网的概念无线接入网的概念 无线接入技术（Radio Interface Technologies，RIT）是指通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来，以实现用户与网络间的
2、信息传递，即利用卫星、微波及超短波等传输手段向用户提供各种电信业务的接入技术。无线接入网的概念及优点无线接入网的概念及优点2、无线接入网的优点n移动性：具有高移动性，通信范围不受环境条件的限制；n可靠性高：抗干扰性强、网络的保密性好；n易于扩展：无线接入网有多种配置方式，能够根据用户需要灵活选择。建网容易，管理方便。无线接入网的分类无线接入网的分类n固定无线接入网固定无线接入网：直播卫星系统多路多点分配业务系统n移动无线接入网移动无线接入网集群调度移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统无绳电话系统卫星移动通信系统 信源编码与信道编码技术信源编码与信道编码技术 多址接入技术多址接入技术 抗衰落技术
3、抗衰落技术 网络安全技术网络安全技术二、无线接入网络及技术二、无线接入网络及技术信源编码与信道编码技术信源编码与信道编码技术1、信源编码信源编码和信道编码（和信道编码（1/4）信源编码将来自信源的模拟信号变成适合在数字通信系统中传输的数字信号。移动通信对语音编码的要求是:编码速率要适合在移动信道内传输,纯编码的速度应低于16kbit/s;在一定编码速率下语音质量应尽可能高,即解码后的复原语音的保真度要高;编解码时延要短;要能适应衰落信道的传输,即抗误码性能要好,以保持较好的语音质量;算法的复杂程度要适中,应易于大规模电路的集成。语音编码技术通常分为三类:波形编码,参量编码和混合编码。信源编码与
4、信道编码技术信源编码与信道编码技术1、信源编码信源编码和信道编码（和信道编码（2/4）n波形编码：波形编码是将连续的语音信号通过抽样、量化、编码后变成数字信号，力图使重建语音波形保持原语音信号的波形形状。解码是其反过程。n参量编码：参量编码又称声源编码，是将原始的模拟信号经过取样、量化后提取出信号的特征参量，并将信号的特征参量变换成数字代码进行传输。解码为其反过程。n混合编码：参量编码又称声源编码，是将原始的模拟信号经过取样、量化后提取出信号的特征参量，并将信号的特征参量变换成数字代码进行传输。解码为其反过程。信源编码与信道编码技术信源编码与信道编码技术信源编码信源编码和信道编码（和信道编码（
5、3/4）信道编码是指在数据发送之前，在信息码元中再增加监督码元，接收端通过督码元来检测或纠正信息在传递过程中产生的误码，从而提高信道的可靠性。由于移动通信存在干扰和衰落，在信号传输过程中将出现差错，故对数字信号必须采用纠、检错技术，即纠、检错编码技术。差错控制方式主要有3种，即前向纠错（Forward Error Correction，FEC）、自动反复重传（Automatic Repeat reQuest，ARQ）和混合纠错（Hybrid Error Correction,HEC）。信源编码与信道编码技术信源编码与信道编码技术信源编码信源编码和信道编码（和信道编码（4/4）n前向纠错也叫前向
6、纠错码，是增加数据通讯可信度的方法。在单向通讯信道中，一旦错误被发现，其接收器将无权再请求传输。FEC 是利用数据进行传输冗余信息的方法，当传输中出现错误，将允许接收器再建数据。n自动反复重传方式是指在发送端发出的信息中包含具有纠错的码，接收端的译码器接收到信息后如果发现接收有错误，则给出重发指令，通知发送端重发传输消息，直到接收端接收到正确的为止。n混合纠错是前两者的结合，收端收到码后，检查差错情况，如果错误在码的纠错能力范围以内，则自动纠错，如果超过了码的纠错能力，但能检测出来，则经过反馈信道请求发端重发。混合纠错方式在实时性和译码复杂性方面是前向纠错和检错重发方式的折衷，可达到较低的误码
7、率较适合于环路延迟大的高速数据传输系统。多址接入技术多址接入技术概述概述 多址接入技术的目的是让多个用户能同时接入基站，享受基站提供的通信服务，保证各个用户之间的信号不会互相干扰。每一代通信系统有自己独特的多址接入技术。第一代移动通信系统（1G）主要采用频分多址接入方式（FDMA），第二代移动通信系统（2G）主要采用时分多址接入方式（TDMA），第三代移动通信系统（3G）主要采用码分多址接入方式（CDMA），第四代通信系统（4G）主要采用正交频分复用多址接入方式（OFDMA）。多址接入技术多址接入技术频分多址（频分多址（FDMA）将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子
8、信道传输1路信号。不同的用户采用不同的频带来传输信息，即不同的用户信息在不同的频带上传输，从而避免用户间信号的相互干扰。在频分复用技术中要求各个子信道频率之和应小于总频率宽度。频分复用技术还在各个子信道之间设立隔离带，采用频分复用的技术使调制后的信号在采用不同的频率传递，多路信号同时在一个信道内传输。多址接入技术多址接入技术频分多址（频分多址（FDMA）的优缺点的优缺点频分复用系统的优点：n提高频带利用率n信道复用率高，n容许复用的路数多，n分路很方便频分复用系统的主要缺点：设备生产比较复杂，会因滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而产生路间干扰，而且收发两端需要大量的载波，且载波必须同步，
9、容量太小多址接入技术多址接入技术时分多址（TDMA）时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。多址接入技术多址接入技术时分多址（TDMA）优缺点优点n抗干扰能力较好；n频带利用率及系统容量较大；n所需要的设备较少，成本降低；n基站的复杂性较小。缺点nTDMA传输需要精确的定时和同步，因此所需的传输开销大于FDMA多址接入技术
10、多址接入技术码分多址技术（码分多址技术（CDMA）CDMA基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用各自不同的编码序列来区分。接收机用相关器可以在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号。其它使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。它们的存在类似于在信道中引入了噪声
11、和干扰，通常称之为多址干扰。在CDMA蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输是由基站进行转发和控制的。为了实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即通常所谓的频分双工。无论正向传输或反向传输，除去传输业务信息外，还必须传送相应的控制信息。多址接入技术多址接入技术码分多址技术（码分多址技术（CDMA）优缺点优缺点n系统容量大n系统容量的配置灵活n通话质量更佳n频率规划简单n建网成本低多址接入技术多址接入技术正交频分多址（OFDMA）OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这
12、样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。OFDM是一种多载波调制方式，通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落，其基本原理是将信号分割为N个子信号，然后用N个子信号分别调制N个相互正交的子载波。由于子载波的频谱相互重叠，因而可以得到较高的频谱效率。多址接入技术多址接入技术正交频分多址（OFDMA）信号处理图 多址接入技术多址接入技术正交频分多址（OFDMA）优缺点n在窄带带宽下也能够发出大量的数据；n能够持
13、续不断地监控传输介质上通信特性的突然变化；n可以自动地检测到传输介质下哪一个特定的载波存在高的信号衰减或干扰脉冲，然后采取合适的调制措施来使指定频率下的载波进行成功通信；n OFDM技术特别适合使用在高层建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号散播的地区。n对抗频率选择性衰落或窄带干扰。n可以有效地对抗信号波形间的干扰，n通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力nOFDM技术抗窄带干扰性很强，n信道利用率很高，缺点n对相位噪声和载波频偏十分敏感n峰均比过大n所需线性范围宽抗衰落技术抗衰落技术分集接受分集接受在无线通信系统中采取了分集接收、信道均衡和扩频通信等技术。分集接收分集接收：分
14、集接收是指利用电磁波在空间、频率、极化、时间上有足够大差异时衷落的不相干性，用分别接收、解调、然后合成，或一并接收、分别解调后合成的方法，获取稳定信号的接收方式。分集的基本原理是通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。接收机使用多个副本包含的信息能比较正确的恢复出原发送信号。分集有两重含义：1)分散传输：使接收端能获得多个统计独立、携带同一信息的衰落信号。2)集中处理：即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并（包括选择与组合）以降低衰落的影响。分集接受分集接受分集分集合并的三种方式合并的三种方式n最大比值合
15、并：在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测。在接受端各个不相关的分集支路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测n选择式合并：N个接收机的输出信号先送入选择逻辑，选择逻辑再从N个接收信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出。每增加一条分集支路，对选择式分集输出信噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。n等增益合并：等增益合并也称为相位均衡，仅仅对信道的相位偏移进行校正而幅度不做校正。等增益合并不是任何意义上的最佳合并方式，只有假设每一路信号的信噪比相同的情况下，在信噪比最大化的意义上，它才是最佳的。它输出的结果是各
16、路信号幅值的叠加。抗衰落技术抗衰落技术信道均衡技术信道均衡技术均衡是指接收端的均衡器产生与信道相反的特性，用来抵消信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。由于移动衰落信道具有随机性和时变性，这就要求均衡器必须能够实时地跟踪移动通信信道的时变特性，称为自适应均衡器。一为频域均衡，它使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输的条件。分别校正幅频特性和群时延特性，序列均衡通常采用这种频域均衡法。二为时域均衡，就是直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰的条件。抗衰落技术抗衰落技术扩频通信技术扩频通信技术 简称扩频通信，是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远
17、大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列（一般是伪随机码）来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪比S/N。抗衰落技术抗衰落技术扩频通信技术，扩频方式：扩频通信技术，扩频方式：n直接序列扩频：用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱，在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调，还原出原始的信息。n跳频扩频：简称FH（FrequencyHopping）：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去
18、进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频n跳时扩频：简称TH（TimeHopping）：与跳频相似，跳时是使发射信号在时间轴上跳变。可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。n宽带线性调频：简称Chirp（ChirpModulation）：如果发射的射频脉冲信号在一个周期内，其载频的频率作线性变化，则称为线性调频。n混合方式：将以上集中扩频方法结合就构成了混合扩频系统，常见的有FH/DS、TH/DS、FH/TH等。抗衰落技术抗衰落技术扩频通信技术，优点：扩频通信技术，优点：n易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率n抗干扰性强，误码率低n隐蔽性好，对各种窄带通信系统的
19、干扰很小n可以实现码分多址n抗多径干扰n能精确地定时和测距n适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务抗衰落技术抗衰落技术扩频通信技术，优点：扩频通信技术，优点：n易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率n抗干扰性强，误码率低n隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小n可以实现码分多址n抗多径干扰n能精确地定时和测距n适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务抗衰落技术抗衰落技术MIMO技术技术n多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信
20、质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。nMIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用，其中空间分集有利于解决抗衰落：空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收可靠性。抗衰落技术抗衰落技术MIMO分集技术的特点分集技术的特点1）增加覆盖无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间
21、流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。2）提高信道的容量MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。3）提高信道的可靠性利用MIMO信道提供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码率。抗衰落技术抗衰落技术MIMO分集技术的特点分集技
22、术的特点1）增加覆盖无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号。每份信号都是一个空间流。使用单输入单输出（SISO）的系统一次只能发送或接收一个空间流。MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。2）提高信道的容量MIMO接入点到MIMO客户端之间，可以同时发送和接收多个空间流，信道容量可以随着天线数量的增大而线性增大，因此可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。3）提高信道的可靠性利用MIMO信道提
23、供的空间复用增益及空间分集增益，可以利用多天线来抑制信道衰落。多天线系统的应用，使得并行数据流可以同时传送，可以显著克服信道的衰落，降低误码率。抗衰落技术抗衰落技术网络安全技术网络安全技术n鉴权技术：用于在通信网络中对试图访问来自服务提供商的服务的用户进行鉴权的方法。n加密机制：加密机制用来对无线链路的数据进行加密，保证无线网络数据只被所期望的用户接收和理解。网络安全技术网络安全技术以3G UMTS网络鉴权为例，看看网络和用户分别是怎么鉴权的。（1）当用户购机入网时，运营商将国际移动用户标识IMSI和用户鉴权键Ki一起分配给用户，同时将该用户的IMSI和Ki存入鉴权中心，这样鉴权参数信息存储在
24、手机的用户身份模块卡和AUC中。（2）拜访位置寄存器VLR从AUC获得用户的鉴权数据，移动交换中心MSC）/VLR从鉴权数据中选取一组未使用过的鉴权参数。MSC/VLR向手机发起鉴权请求。请求消息中携带所选取的鉴权参数中的RAND、AUTN和CKSN参数。（3）手机中的USIM根据收到的RAND和自己保存的IMSI、Ki一起计算出XMAC，与从网络侧收到的AUTN中的MAC值进行比较。如果相同，继续验证接收到的AUTN中序列号SQN是否在有效的范围内。序列号SQN的设置是为了防止他人冒充网络，利用截获的、旧的鉴权参数AUTN欺骗用户。如果SQN有效，则认为这是个合法网络，网络鉴权成功。手机计算
25、出RES，并将RES发送给MSC/VLR/SGSN。否则若发现SQN值无效时，手机会向网络报错并且触发网络与手机间的SQN重新同步过程。如果SQN同步失败或者MAC值不同，则网络鉴权失败。（4）MSC/VLR将自己用RAND、IMSI和Ki算出的XRES与手机返回的RES进行比较。如果相同，则认为用户合法，用户鉴权成功，网络允许手机接入；否则认为用户不合法，用户鉴权失败，拒绝为其服务。网络安全技术网络安全技术信息加密机制信息加密机制信息加密技术是利用数学或物理手段，对电子信息在传输过程中和存储体内进行保护，以防止泄漏的技术。用户通信信息的加密是指基站和移动台之间交换的用户信息和用户参数的进行加
26、密，以防止被截获或监听。信息加密技术是为了保护的信息，同时加强了鉴权的过程。在CDMA系统中，采用通过和密钥的模2加进行码元置换的加密方法。CDMA系统采用伪随机码直接扩频的方式，伪随机码长达2421位，使得CDMA空中信号占用频谱宽、抗干扰能力强、隐蔽性强且扰码加密性好。同时CDMA设计了许多用于保护用户安全的方法，防止在空中接口泄漏用户识别码、位置信息和用户正在传递的信息。WLAN概述和优点概述和优点 WLAN组成组成 WLAN技术应用和发展技术应用和发展三、三、WLAN无线局域网无线局域网WLAN概述和优点概述和优点无线局域网络（Wireless Local Area Networks，
27、WLAN）是指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系，从而使网络的结构和终端之间的通信更加灵活。无线局域网拓扑结构是指基于IEEE802.11标准的无线局域网允许在局域网络环境中使用可以不必授权的ISM频段中的2.4GHz或5GHz射频波段进行无线连接。WIFI是由AP（Access Point）和无线网卡组成的无线网络WLAN概述和优点概述和优点n 无线电波的覆盖范围广，WiFi的半径则可达100米左右。n 传输速度非常快，可以达到11Mbps。n 厂商进入该领域的门槛比较低。n 与有线网络相比，WLAN最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限
28、制WLAN组成组成WLAN的网络结构是由站点、接入点、基本服务单元、分配系统、扩展服务单元和关口来组成WLAN组成组成（1）站点（Station）具有WIFI通信功能的，并且连接到无线网络中的终端设备。（2）接入点（AP）接入点既有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能。（3）基本服务单元（BSS）是网络最基本的服务单元。最简单的服务单元可以只由两个站点组成。站点可以动态地联结（Associate）到基本服务单元中。（4）分配系统（DS）分配系统用于连接不同的基本服务单元。（5）扩展服务单元（ESS）由分配系统和基本服务单元组合而成。（6）关口Portal关口（Portal），也是一个逻辑成
29、分。用于将无线局域网和有线局域网或其它网络联系起来。WLAN概述和优点 WLAN组成 WLAN技术应用和发展三三 WLAN无线局域网无线局域网WLAN技术应用和发展技术应用和发展）数字家庭WLAN技术的应用和发展n数字家庭n无线社区n移动办公n无线商旅n无线校园 WiMAX概述 WiMAX的关键技术 WiMAX技术优势四四 WIMAX全球微波互联接入全球微波互联接入WiMAX概述概述 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接入。1999年IEEE802.16工作组正式成立，主要负责制定无线城域网中空中接口的标
30、准。WiMAX是以IEEE80216系列标准为基础的一种宽带无线接入技术。IEEE802.16标准系列包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g等标准。根据是否支持移动特性，802.16标准又可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准。其中，802.16、16a、16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带接入空中标准WiMAX的关键技术WiMAX的关键技术nOFDM/OFDMAn链路自适应技术nMIMO技术nQoS机制n自适应编码调制WiMAX技术优势技术优势 WiMAX技术优势技
31、术优势:n传输距离远:WiMAX 的无线信号传输距离最远可达50kmn接入速度高:WiMAX 所能提供的最高接入速度是70Mbit/sn建设成本低n兼容程度高n系统容量大:WiMAX 技术的应用频段非常宽，包括1066GHz 频段n业务范围广 UMTS技术 LTE技术五五 移动无线接入技术移动无线接入技术UMTS技术技术n第一代移动通信技术是模拟移动通信，主要采用的是模拟调制技术与频分多址接入（FDMA）技术。n第二代移动通信是数字移动通信，2G主要业务是语音，其主特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。欧洲的GSM和美国高通公司推出的IS-95CDMA等，我国主要采用GSM，美国、韩国主要
32、采用CDMA。n第三代移动通信技术支持话音和多媒体数据通信，它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务，例如高速数据、慢速图像与电视图像等。国际电信联盟（ITU）目前一共确定了全球四大3G标准，分别是WCDMA、CDMA2000、TD-SCSMA和WIMAX。n第四代移动通信技术LTE是3G技术的演进，其改进了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。LTE在20MHz的频谱带宽下能够提供下行326Mbps与下行86Mbps的峰值速率。UMTS技术技术UMTS架构：核心网分为电路域CS和分组域PS，电路域基于GSM Phase2+的电路核心网的基础上演进而来，
33、网络单元包括移动业务交换中心MSC、访问位置寄存器 VLR和网关移动业务交换中心。GMSC分组域基于GPRS核心网的基础上演进而来，网络单元包括业务 GPRS 支持节点SGSN 网关、GPRS 支持节点GGSN、归属位置寄存器 HLR、鉴权中心 AuC 和设备标识寄存器EIR。EIR为电路域和分组域共用网元。UMTS技术技术核心网包括的网元功能包括：n移动交换中心MSC：是CS 域网络的核心，它提供交换功能，负责完成移动用户寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、基站管理等功能，并提供面向其它功能实体的接口功能。n拜访位置寄存器 VLR：是服务于其控制区域内的移动用户的，它存储着进入其
34、控制区域内已登记的移动用户的相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。n网关MSC GMSC：是用于连接核心网CS域与外部的PSTN的实体，通过 GMSC 可以完成CS 域与PSTN的互通，它主要功能是为PSTN与CS 域的互联提供物理连接，并且在固定用户呼叫移动用户时具有向HLR要漫游号码的功能。nSGSN是GPRS业务支持节点是PS域网络的核心，它对MS 的位置进行跟踪，完成安全鉴权功能与接入控制，并与GGSN 共同完成PDP连接的建立，维护与删除UMTS技术技术nGGSN是GPRS网关支持节点可以将GGSN理解为连接核心网分组域与外部网络的网关，核心网PS域通过GGSN与外
35、部的分组网相连一般来说是指Internet TCP/IP。n归属位置寄存器HLR是系统的数据中心，它存储着所有在该HLR签约的移动用户的位置信息、业务数据、帐户管理等信息，并可实时地提供对用户位置信息的查询和修改及实现各类业务操作，包括位置更新、呼叫处理、鉴权、补充业务等完成移动通信网中用户移动性管理。n鉴权中心AuC用于系统的安全性管理，AuC存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。n8、移动设备识别寄存器EIR存储着移动设备的国际移动设备识别码，IMEI 通过核查白色清单、黑色清单或灰色清单这三种表格，在表格中分别列出准许使用的出现故障需监
36、视的 失窃不准使用的移动设备的IMEI号码，使得运营部门对于不管是失窃还是由于技术故障或误操作而危及网络正常运行的UE设备，都能采取及时的防范措施，以确保网络内所使用的移动设备的唯一性和安全性。UMTS技术技术无线网主要包括：nRNC是RNS的控制部分，主要负责各种接口的管理，承担无线资源和无线参数的管理，它主要与MSC和SGSN以Iu口相连，UE和UTRAN之间的协议在此终结。nNodeB属于RNS 的无线部分，由RNC控制服务于某个小区的无线收发信设备，完成空中接口与物理层相关的处理信道编码、交织、速率匹配、扩频等，同时它还完成一些内环功率控制等无线资源管理功能。nUE移动台是用户设备，它
37、可以为车载型、便携型和手持型，物理设备与移动用户可以是完全独立的。UMTS技术技术UMTS特性：nUMTS是一个自干扰系统，上行的用户靠扰码区分，下行的用户（物理信道）靠OVSF码区分，上行干扰受限，下行功率和码资源受限。运行频段上行19201980MHz，下行21102170MHz，运行模式支持同步/异步基站运行模式，信号带宽5MHz，码片速率3.84Mcps。WCDMA终端发射功率：室内为20mW，室外为300mW，由于发射功率低，终端待机时间延长。nUMTS的业务种类包括：CS业务：PS业务：nUMTS系统在各种场景下的数据速率：高速移动(120km/h):144 kbps步行速度(3k
38、m/h):384 kbps室内:2 MbpsHSDPA:14.4 MbpsHSUPA:5.76Mbps nUMTS采用AMR语音编码技术，语音传输速率最高达到12.2Kbit/s，因此语音质量接近固定网的语音质量。UMTS技术技术UMTS关键技术：nRAKE技术：RAKE接收机就是通过多个相关检测器接收多径信号中各路信号并把它们合并在一起。包括选择性，最大比合并和等增益合并。n多用户检测：解决干扰问题的一个有效方法是使用多用户检测技术 MUD。MUD是通过取消小区间干扰来改进性能，增加系统容量。n智能天线：是基于自适应天线阵原理，利用天线阵的波束赋形产生产生多个独立的波束，并自适应地调整波束方
39、向来跟踪每一个用户，达到提高信号干扰噪声比SINR，增加系统容量的目的n功率控制：在 WCDMA 系统中，功率控制按方向分为上行反向功率控制和下行前向功率控制，按移动台和基站是否同时参与又分为开环功率控制和闭环功率控制两大类LTE技术技术LTE结构和接口：LTE 采用了与2G、3G 均不同的空中接口技术、即基于OFDM 技术的空中接口技术，并对传统3G 的网络架构进行了优化，采用扁平化的网络架构，亦即接入网E-UTRAN 不再包含RNC，仅包含节点eNB，提供E-UTRA 用户面PDCP/RLC/MAC/物理层协议的功能和控制面RRC 协议的功能。eNB 之间由X2 接口互连，每个eNB 又和
40、演进型分组核心网EPC 通过S1 接口相连。S1 接口的用户面终止在服务网关S-GW 上，S1 接口的控制面终止在移动性管理实体MME 上。控制面和用户面的另一端终止在eNB 上。LTE技术技术1、eNB 功能LTE 的eNB 除了具有原来NodeB 的功能之外，还承担了原来RNC 的大部分功能，包括有物理层功能、MAC 层功能（包括HARQ）、RLC 层（包括ARQ 功能）、PDCP 功能、RRC 功能（包括无线资源控制功能）、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间的无线资源管理功能等。具体包括有：n无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下行链路的动态资源分配
41、（即调度）等功能nIP 头压缩和用户数据流的加密n当从提供给UE 的信息无法获知到MME 的路由信息时，选择UE 附着的nMMEn路由用户面数据到S-GWn调度和传输从MME 发起的寻呼消息n调度和传输从MME 或O&M 发起的广播信息n用于移动性和调度的测量和测量上报的配置LTE技术技术2、MME 功能MME 是SAE 的控制核心，主要负责用户接入控制、业务承载控制、寻呼、切换控制等控制信令的处理。MME 功能与网关功能分离，这种控制平面/用户平面分离的架构，有助于网络部署、单个技术的演进以及全面灵活的扩容。nNAS 信令nNAS 信令安全nAS 安全控制n3GPP 无线网络的网间移动信令n
42、idle 状态UE 的可达性（包括寻呼信号重传的控制和执行）n跟踪区列表管理nP-GW 和S-GW 的选择n切换中需要改变MME 时的MME 选择n切换到2G 或3GPP 网络时的SGSN 选择n漫游n鉴权n包括专用承载建立的承载管理功能LTE技术技术3、S-GW 功能S-GW 作为本地基站切换时的锚定点，主要负责以下功能：在基站和公共数据网关之间传输数据信息；为下行数据包提供缓存；基于用户的计费等。neNB 间切换时，本地的移动性锚点n3GPP 系统间的移动性锚点nE-UTRAN idle 状态下，下行包缓冲功能、以及网络触发业务请求过程的n初始化n合法侦听n包路由和前转n上、下行传输层包标
43、记n运营商间的计费时，基于用户和QCI 粒度统计n分别以UE、PDN、QCI 为单位的上下行计费nPDN 网关（P-GW）功能LTE技术技术4、公共数据网关P-GW 作为数据承载的锚定点，提供以下功能：包转发、包解析、合法监听、基于业务的计费、业务的QoS 控制，以及负责和非3GPP 网络间的互联等。n基于每用户的包过滤（例如借助深度包探测方法）n合法侦听nUE 的IP 地址分配n下行传输层包标记n上下行业务级计费、门控和速率控制n基于聚合最大比特速率（AMBR）的下行速率控制LTE技术技术LTE的双工方式：LTE系统同时定义了频分双工(Frequency Division Duplexing
44、,FDD)和时分双工(Time Division Duplexing,TDD)两种不同的双工方式。TDD是指收发共用一个射频频点，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信；FDD是指收发使用不同的射频频点来进行通信。LTE技术技术TDD-LTE对比FDD-LTE的优势和劣势：1、能够灵活配置频率，TDD不需要成对的频率，频率的利用率高，满足LTE系统的需求；2、可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务；3、具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本；4、接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度；5、具
45、有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术。TDD双工方式相较于FDD，也存在明显的不足：1、由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半；2、TDD系统上行受限，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站；3、TDD系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰。LTE技术技术LTE特性：LTE将原有的UMTS下电路交换+分组交换结合网络简化为全IP扁平化基础网络架构。E-UTRA是LTE的空中接口，他的主要特性有：1、峰值下载速度可高达299.6Mbit/s，峰值上传速度可高达75.4Mbit/s。2、最优状况下小IP数据包可
46、拥有低于5ms的延迟，相比原无线连接技术拥有较短的交接和建立连接准备时间。3、加强移动状态连接的支持如,可接受终端在不同的频段下以高至350km/h或500km/h的移动速度下使用网络服务。4、下载使用OFDMA,上载使用SC-FDMA以节省电力。5、1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz频点带宽均可应用于网络。6、支持从覆盖数十米的毫微微级基站至覆盖100公里的Macrocell宏蜂窝基站。7、支持至少200个活跃连接同时连入单一5MHz频点带宽。8、使用ip化管理网络,有效防止现有3G技术的切换问题。LTE技术技术LTE下行多址接入方式下行多址接入方式OFDM
47、A常规频分复用与OFDM 的信道分配情况如下图所示，可以看出OFDM 至少能够节约二分之一的频谱资源LTE技术技术LTE下行多址接入方式下行多址接入方式OFDMAOFDM 的主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。LTE技术技术LTE下行多址接入方式下行多址接入方式OFDMAOFDM 利用快速傅立叶反变换（IFFT）和快速傅立叶变换（FFT）来实现调制和解调。LTE技术技术上行多址接入上行多址接入SC-FDMA：OFDM 系统的输出是多个子信道信号的叠加，因此，如果多个信号的相位一致，所得到的叠加信号的瞬时功率就会远远高于信号的
48、平均功率，PAPR 高，对发射机的线性度提出了很高的要求。所以在上行链路，基于OFDM 的多址接入技术并不适合用在UE 侧使用。TE在上行采用的是单载频频分多址(SC-FDMA)技术。SC-FDMA同OFDM 相比，它具有较低的峰均比。SC-FDMA技术和OFDMA十分类似。每个用户的数据流比特被映射到星座图符号（比如BPSK符号、QPSK符号 或者M-QAM符号）。系统给不同的用户分配不同的傅立叶系数。傅立叶系数的分配在映射单元和逆映射单元内完成。发射端在IFFT之前插入傅立叶沉默系数，接收端则在FFT之后去除这个系数。OFDMA中，数据符号被独立地调制到每一个子载波，因此在任何一个时点，每
49、个子载波的振幅取决于数字信号调制方案的星座点。而在SC-FDMA，调制到特定子载波上的某个时点的所有数据符号的线性组合。SC-FDMA的特征是输出单载频发射信号，而OFDMA输出的是多载频信号。LTE技术技术1.通过DFT 离散傅里叶变换，获取这个时域离散序列的频域序列。这个长度为M 的频域序列要能够准确描述出M 个数据符号块所表示的时域信号。2.DFT 的输出信号送入N 点的离散傅里叶反变换IDFT 中去，其中NM。因为IDFT 的长度比DFT 的长度长，IDFT 多出的那一部分输入为用0 补齐。3.在IDFT 之后，为避免符号干扰同样为这一组数据添加循环前缀。从上面的调制过程可以看出，DF
50、TS-OFDM 同OFDM 的实现有一个相同的过程，即都有一个采用IDFT 的过程，所以DFTS-OFDM 可以看成是一个加入了预编码的OFDM 过程。LTE技术技术MIMO(Multiple Input Multiple output：多输入多输出)技术利用空间中的多径因素，在发送端和接收端采用多个天线，通过空时处理技术实现分集增益或复用增益，充分利用空间资源，提高频谱利用率。总的来说，MIMO 技术的基础目的是：1、提供更高的空间分集增益：联合发射分集和接收分集两部分的空间分集增益，提供更大的空间分集增益，保证等效无线信道更加“平稳”，从而降低误码率，进一步提升系统容量；2、提供更大的系统
