移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)

1、移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)移動(dòng)通信，是指通信的一方或雙方在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)通信，也就是說，通信的雙方至少有一方 處在運(yùn)動(dòng)中或暫時(shí)停留在某一非預(yù)定的位置上。特點(diǎn)：移動(dòng)通信的傳輸信道必須使用無線電波傳播電波傳播特性復(fù)雜干擾多而復(fù)雜組網(wǎng)方式靈活多樣移動(dòng)通信設(shè)備必須適于在移動(dòng)環(huán)境中使用。常見的移動(dòng)通信系統(tǒng)包括以下類型：無線電尋呼系統(tǒng)公用移動(dòng)電話通信系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)集群移動(dòng)通信系統(tǒng)“陰影”效應(yīng)會(huì)使信號(hào)發(fā)生慢衰落；多徑傳播會(huì)使信號(hào)發(fā)生快衰落。移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)小區(qū)駛?cè)肓硪粋€(gè)小區(qū)時(shí)，需進(jìn)行頻道切換，亦稱為過境切換。移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)蜂窩網(wǎng)業(yè)務(wù)區(qū)駛?cè)肓硪粋€(gè)蜂窩網(wǎng)業(yè)務(wù)區(qū)時(shí)，被訪蜂窩網(wǎng)亦能為外來用戶提供 服務(wù)，這種過程稱為漫游。移動(dòng)通信的工

2、作方式包括：?jiǎn)蜗虻膯喂し绞?，雙向信道的單工，半雙工和雙工方式。在無線通信系統(tǒng)中是利用載波開攜帶話音編碼信號(hào)，即利用話音編碼后的數(shù)字信號(hào)對(duì)載波 進(jìn)行調(diào)制：當(dāng)載波的頻率按照數(shù)字信號(hào)“1”、“0”變化而對(duì)應(yīng)地變化，這稱為移頻鍵控（FSK）； 當(dāng)載波相位按照數(shù)字信號(hào)“1”、“0”變化而對(duì)應(yīng)地變化，則稱之為移相鍵控（PSK）； 當(dāng)載波的振幅按照數(shù)字信號(hào)“1”、“0”變化而相應(yīng)地變化，則稱之為振幅鍵控（ASK）。電磁波從發(fā)射機(jī)發(fā)出，傳播到接收天線。主要的傳播方式有（1）地波；（2）天波；（3）直射波；（4）散射波電磁波在傳播過程中主要有下列幾點(diǎn)特性：（1）電波在均勻媒質(zhì)中沿直線傳播（2）能量的擴(kuò)散與吸收。

3、所以離開天線的距離越遠(yuǎn)，空間的電磁場(chǎng)就越弱（3）反射與折射（4）電波的干涉。由同一波源產(chǎn)生的電磁波，經(jīng)過不同的路徑到達(dá)某接收點(diǎn)，則該就收點(diǎn) 的場(chǎng)強(qiáng)由不同路徑來的電波合成。這種現(xiàn)象稱為波的干涉，也稱作多經(jīng)效應(yīng)。（5）電波的繞射。電波的繞射能力與電波的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，繞射能力越強(qiáng)；波長(zhǎng)越 短，則繞射能力越弱。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)對(duì)于基站有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，收到的電波將發(fā)生頻率的變化，此變化稱為多普勒頻移。常見的導(dǎo)波線有兩種：平行雙導(dǎo)線和泄漏同軸電纜。移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)可分為海事移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)（MMSS）、航空移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)（AMSS）和陸地 移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)（LMSS）衛(wèi)星中繼信道可視為無限電接力信道的一種特殊形式，它由通信

4、衛(wèi)星、地球站、上行線 路及下行線路組成。主要特點(diǎn)：（1）衛(wèi)星與地球站之間的電波傳播路徑大部分在大氣層以外的空間，其傳播損耗可近似按 自由空間的傳播條件進(jìn)行估算。（2）傳播距離遠(yuǎn)，傳播損耗大，時(shí)延也較大。（3）地球站至衛(wèi)星的仰角較大（2056），天線波束不易遭受地面反射的影響，緩解了 多經(jīng)效應(yīng)引起的快衰落。但地球站附近的高大建筑物造成的“陰影”效應(yīng)仍會(huì)引起慢衰落。（4）當(dāng)使用的工作頻率纏裹1GHz時(shí)，因雨、雪等原因?qū)a(chǎn)生附加的傳輸損耗。移動(dòng)信道中加性噪聲（簡(jiǎn)稱噪聲）的來源是多方面的，一般分為：內(nèi)部噪聲；自然噪聲；人為噪聲。由相同頻率的無用信號(hào)所造成的干擾，即為同頻干擾，常稱作共道干擾。互調(diào)干擾是

5、由傳輸信道中非線性部件產(chǎn)生的。幾個(gè)不同頻率的信號(hào)同時(shí)加入一非線性電 路，就會(huì)產(chǎn)生各種頻率的組合成分，這些新的頻率成分便可能成為互調(diào)干擾。造成互調(diào)干擾主要有三個(gè)方面：發(fā)射機(jī)互調(diào)；接收器互調(diào)；在天線、饋線、雙工器等 處。判別某個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)無線區(qū)所選擇的一組頻道是否會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào)干擾，只要判別頻 道序號(hào)差值有無相同即可。選用無三階互調(diào)頻道組工作的利弊：不落入本系統(tǒng)的工作頻道之內(nèi)的干擾，但是三階互調(diào)頻 道產(chǎn)物可能落入其他通信系統(tǒng)，造成有害的干擾。16分集技術(shù)類型：空間分集；極化分集；角度分集；頻率分集；時(shí)間分集多址技術(shù)：當(dāng)以傳輸信號(hào)的載波頻率不同來區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱為頻分多址（FDMA）當(dāng)以

6、傳輸信號(hào)存在的時(shí)間不同來區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱為時(shí)分多址（TDMA）當(dāng)以傳輸信號(hào)的碼型不同來區(qū)分信道建立多址接入時(shí)，稱為碼分多址（CDMA）SDMA （空分多址）方式就是通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶大區(qū)制實(shí)際上多用于專用網(wǎng)或小城市的公共網(wǎng)。大區(qū)制由于只有一個(gè)基地臺(tái)，其信道數(shù)有限，因此容量較小，一般只能容納數(shù)百至數(shù)千個(gè)用戶。帶狀網(wǎng)主要用于覆蓋公路、鐵路、海岸等蜂窩網(wǎng)小區(qū)的形狀區(qū)群的組成。為了保證信道小區(qū)之間有足夠的距離，附近的若干小區(qū)不能用相同的信道。只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。同頻（信道）小區(qū)的距離。群內(nèi)小區(qū)數(shù)N越大，同信道小區(qū)的距離就越遠(yuǎn)，抗同頻干擾 的性能也就越好中心激勵(lì)與頂

7、點(diǎn)激勵(lì)小區(qū)的分裂為了進(jìn)一步提高頻率利用率，使信道的配置能隨移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量地理分布的變化而變化，有兩種方法：“動(dòng)態(tài)配置法”一一隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道“柔性配置法”一一準(zhǔn)備若干個(gè)信道，需要時(shí)提供給某一小區(qū)使用越區(qū)（過區(qū)）切換是指將當(dāng)前正在進(jìn)行的移動(dòng)臺(tái)與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移 到另一個(gè)基站的過程。越區(qū)切換包括三個(gè)主要問題：越區(qū)切換的準(zhǔn)則，也就是何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換越區(qū)切換如何控制越區(qū)切換時(shí)信道分配越區(qū)切換分為兩大類：硬切換；軟切換。硬切換是指在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。軟切換是指既維持舊的連接，又同時(shí)建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來改善通信 質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠

8、連接之后再中斷舊鏈路。在決定何時(shí)需要進(jìn)入越區(qū)切換時(shí)，通常是根據(jù)移動(dòng)臺(tái)處接收的信號(hào)平均強(qiáng)度，也可以根 據(jù)移動(dòng)臺(tái)處的信噪比（或信號(hào)干擾比）、誤比特率等參數(shù)來確定。信令是移動(dòng)臺(tái)與交換系統(tǒng)之間、交換系統(tǒng)與交換系統(tǒng)之間相互傳送的地址信息、管理信 息（包括呼叫建立、信道分配與保持信息、拆線信息甚至計(jì)費(fèi)信息等）以及其他叫喚信息。 信令也稱為信號(hào)方式，是建立通話所必須的非話音信號(hào)。忙時(shí)話務(wù)量是指一天中最忙的那個(gè)小時(shí)（即“忙時(shí)”之意）的每個(gè)用戶的平均話務(wù)量。呼損率的物理意義是損失話務(wù)量與呼叫話務(wù)量之比的百分?jǐn)?shù)。呼損率在數(shù)值上等于呼叫 失敗次數(shù)與總呼叫次數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)。信道特性對(duì)傳輸信號(hào)幅度的影響將明顯反映到話音

9、通信的質(zhì)量。在移動(dòng)信道的傳播條件 下，信道的多經(jīng)衰落特性將對(duì)模擬信號(hào)的傳輸起主要影響。數(shù)字通信系統(tǒng)中，誤碼率是表征通信質(zhì)量的重要參數(shù)。在移動(dòng)信道的傳播條件下，色散信道 特性對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠绊懖粌H為幅度衰落，更重要地表現(xiàn)為時(shí)域上的多經(jīng)延遲擴(kuò)展和頻域 上的多經(jīng)頻譜擴(kuò)展。為了能在色散信道中可靠地進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸，需要采用以下技術(shù)措施： 分集技術(shù)；差錯(cuò)控制技術(shù)；交織技術(shù)；擴(kuò)展頻譜技術(shù)；信道均衡技術(shù)基站子系統(tǒng)是由基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實(shí)體構(gòu)成的。移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC可從三種數(shù)據(jù)庫(kù)，即歸屬用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位 置寄存器（VLR）和鑒權(quán)中心（AUC）

10、獲取處理用戶位置登記和呼叫請(qǐng)求所需的全部數(shù)據(jù)。 鑒權(quán)中心。存儲(chǔ)著鑒權(quán)信息和加密密鑰，用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線接口 的移動(dòng)用戶通信的安全。AUC屬于HLR的一個(gè)功能單元部分，專用于GSM系統(tǒng)的安全性 管理。GSM系統(tǒng)的主要接口是指A接口、Abis接口和Um接口GSM如采用120定向天線時(shí)，一個(gè)小區(qū)分為3個(gè)扇區(qū)；若采用60定向天線時(shí)，一個(gè) 小區(qū)分為6個(gè)扇區(qū)。雙工收發(fā)間隔。在900MHz頻段，雙工收發(fā)間隔為45MHz，在1800MHz頻段，雙工收 發(fā)間隔為95MHz。GSM采用交織技術(shù)的原因：由于持續(xù)較長(zhǎng)的深衰落谷點(diǎn)會(huì)影響到相繼一串的比特，導(dǎo)致 陸地移動(dòng)通信上比特差錯(cuò)經(jīng)常成串發(fā)生，而信

11、道編碼僅在檢測(cè)和校正單個(gè)差錯(cuò)和不太長(zhǎng)的差 錯(cuò)串時(shí)才有效，為了解決這問題，希望能找到把一條消息中的相繼比特分散開的方法，即一 條消息中的相繼比特以非相繼方式發(fā)送，即交織技術(shù)。在GSM系統(tǒng)中，信道編碼后進(jìn)行交織，交織分為兩次，第一次交織為內(nèi)部交織，第二次交 織為塊間交織。GSM系統(tǒng)中的跳頻分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種GSM系統(tǒng)在安全性方面有了顯著的改進(jìn)，其主要是在下列部分加強(qiáng)了保護(hù)：接入網(wǎng)絡(luò)方面采用了對(duì)客戶鑒權(quán)無線路徑上采用對(duì)通信信息加密對(duì)移動(dòng)設(shè)備采用設(shè)備識(shí)別對(duì)客戶識(shí)別碼用臨時(shí)識(shí)別碼保護(hù)SIM卡用PIN碼保護(hù)采用擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行通信的優(yōu)越性在于用擴(kuò)展頻譜的方法可以換取信噪比上的好處。模2加法器運(yùn)算規(guī)則可

12、用下式表示：c（t）=m（t） p（t）當(dāng)m（t）與p（t）相同時(shí)，c（t）為0；而當(dāng)m（t）與p（t）符號(hào)不同時(shí)，則為1無線信道用來傳輸無限信號(hào)，包括：基站發(fā)往移動(dòng)臺(tái)，稱前向（或下行）無線信道，有時(shí)稱作正向鏈路移動(dòng)臺(tái)發(fā)往基站，稱反向（或上行）無線信道，或稱作反向鏈路CDMA蜂窩系統(tǒng)在基站至移動(dòng)臺(tái)的傳輸方向（正向傳輸）上，設(shè)置了導(dǎo)頻信道、同步信 道、尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道；在移動(dòng)臺(tái)至基站的傳輸方向（反向傳輸）上，設(shè)置了接入信 息和反向業(yè)務(wù)信道CDMA蜂窩系統(tǒng)采用碼分多址方式，收發(fā)使用不同載頻（收發(fā)頻差45MHz），亦即通信方 式是頻分雙工。在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，各基站配有GPS接收機(jī)，保證系統(tǒng)

13、中各基站有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)， 即CDMA蜂窩系統(tǒng)的公共時(shí)間基準(zhǔn)。小區(qū)內(nèi)所有移動(dòng)臺(tái)均以基站的時(shí)間基準(zhǔn)作為各移動(dòng)臺(tái) 的時(shí)間基準(zhǔn)，從而保證全網(wǎng)的同步。CDMA蜂窩通信系統(tǒng)由三大部分組成：網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、移動(dòng)臺(tái)所謂遠(yuǎn)近效應(yīng)就是當(dāng)基站同時(shí)接收兩個(gè)距離不同的移動(dòng)臺(tái)發(fā)來的信號(hào)時(shí)，由于兩個(gè)移動(dòng) 臺(tái)頻率相同，則距基站近的（設(shè)距離為山）移動(dòng)臺(tái)MS,將對(duì)另一移動(dòng)臺(tái)MS2 （它距基站距離 為d2, d2d,）信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。上行鏈路開環(huán)功率控制就是控制各移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率的大小。它可分為開環(huán)功率控制和 閉環(huán)功率控制。上行鏈路開環(huán)功率控制亦稱反向鏈路開環(huán)功率控制。它的前提條件是假設(shè)上行與下行傳輸損 耗相同，移動(dòng)臺(tái)接收并測(cè)量基站發(fā)來的信號(hào)強(qiáng)度，并估計(jì)下行傳輸損耗，然后根據(jù)這種估計(jì)， 移動(dòng)臺(tái)自行調(diào)整其發(fā)射功率，即接收信號(hào)增強(qiáng)，就降低其發(fā)射功率；接收信號(hào)減弱，就增加 其發(fā)射功率。所謂閉環(huán)功率控制，即由基站檢測(cè)來自移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度或信噪比，根據(jù)測(cè)得結(jié)果與預(yù)定的 標(biāo)準(zhǔn)值比較，形成功率調(diào)整指令，通知移動(dòng)臺(tái)調(diào)整其發(fā)射功率，調(diào)整階距為0.5dB。一般情 況下這種調(diào)整指令每1ms發(fā)送一次就可以了。通過網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以使GSM在以下四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)良好的平衡：覆蓋；質(zhì)量；容量；成本