現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)第6章

第六章移動無線通信技術(shù)6.1數(shù)字微波通信6.2衛(wèi)星通信6.3移動通信6.4無線局域網(wǎng)16.1數(shù)字微波通信6.1.1基本概念

微波是指頻率為300MHz～300GHz的電磁波，其對應(yīng)的波長為1m～1mm。微波通信是指利用微波段電磁波進(jìn)行的通信。微波波段又可細(xì)分為分米波、厘米波和毫米波。

頻段名稱頻率范圍波長范圍分米波300MHz～3GHz10～100cm厘米波3GHz～30GHz1～10cm毫米波30GHz～300GHz1～10mm21、微波通信的發(fā)展微波通信的發(fā)展可以追溯到19世紀(jì)30年代中期的模擬微波中繼通信，第一個(gè)商用的模擬無線通信系統(tǒng)工作在VHF頻段(30MHz～300MHz,超短波)，采用AM調(diào)制、傳輸12路頻分復(fù)用的模擬話音信號。40年代二戰(zhàn)期間，由于軍事用途，出現(xiàn)了UHF頻段(300MHz～3GHz)的軍用無線中繼通信系統(tǒng)，為了降低對功放的線性性能要求，系統(tǒng)采用FM方式和PPM(脈沖調(diào)制)技術(shù)。此時(shí)，由于采用的頻段低、帶寬窄，無線中繼通信系統(tǒng)的容量、規(guī)模還很小。1951年，美國紐約一舊金山成功開通了商用的微波通信線路，該微波通信線路途經(jīng)100多個(gè)站的接力，工作在4GHz頻段，帶寬為20MHz，能承載480路的模擬話音，第一次實(shí)現(xiàn)了長距離、中容量的通信。3

在隨后的二三十年間，半導(dǎo)體器件取代電子管，工作在2-12GHz頻段基于FM技術(shù)的中、大容量模擬微波通信系統(tǒng)迅速發(fā)展，形成覆蓋全球地面長途通信容量約1/2的規(guī)模。80年代，利用更高頻帶利用率的調(diào)制技術(shù)如16QAM，64QAM，256QAM，使數(shù)字微波通信系統(tǒng)的傳輸效率大大提高，系統(tǒng)容量達(dá)90～400Mbit/s，這個(gè)時(shí)期是微波通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展時(shí)期。90年代后，出現(xiàn)了容量更大的數(shù)字微波通信系統(tǒng)（512QAM，1024QAM等），并且出現(xiàn)了基于SDH的數(shù)字微波通信系統(tǒng)。4

我國從“七五”期間引入微波通信系統(tǒng)建設(shè)長途通信線路。當(dāng)時(shí)光纖技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)尚未成熟，因此長途的通信傳輸一般靠微波接力通信來完成。由于光纖技術(shù)的發(fā)展，長途傳輸干線容量大大提高，光纖已取代微波作為長途傳輸干線的主要角色，但世界上已經(jīng)存在著大量的微波通信系統(tǒng)。在未來的很長時(shí)間內(nèi)，數(shù)字微波將與衛(wèi)星通信一起作為光纖通信系統(tǒng)的輔助手段。并且數(shù)字微波具有建站快、成本低、不須鋪設(shè)線路的特點(diǎn)。此外微波在固定寬帶接入領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。工作在28GHz頻段的LMDS（本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)）已開始大量應(yīng)用，數(shù)字微波通信仍具有良好的市場前景。5

微波中繼通信主要是解決城市與城市之間、地區(qū)與地區(qū)之間大容量信息的傳輸問題，用于長途電話及電視節(jié)目的傳輸。目前我國已建起了以北京為中心，連接全國各主要城市的微波中繼通信系統(tǒng)。我們每天收看到的中央電視臺的電視節(jié)目就是通過微波及衛(wèi)星通信方式傳送的。此外，一些工礦企業(yè)，如石油、電力、鐵道等部門也建立了自己的微波中繼通信專用網(wǎng)，用來傳送本部門內(nèi)部的遙控、遙測及各種業(yè)務(wù)信號。62、微波通信的特點(diǎn)

（1）具有類似光波的特性－直線傳播。（2）微波波段的頻帶寬、通信容量大。（3）適于傳送寬頻帶信號。（4）采用中繼傳輸方式，中繼距離一般40～50km（5）抗干擾能力強(qiáng)，由于波長短，天線尺寸可做得很小，方向性強(qiáng)。76.1.2數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成

1、微波中繼線路的組成微波通信一般每隔50km要設(shè)一個(gè)微波中繼站。微波通信靠幾個(gè)甚至幾十個(gè)微波站進(jìn)行無線電波的發(fā)射和接收，進(jìn)行接力傳送達(dá)到遠(yuǎn)距離通信的目的。微波天線安裝在鐵塔上，鐵塔的高度應(yīng)保證兩個(gè)相鄰站天線滿足視距傳播的要求。由于地面的高低不平以及為了避開地面上的一些障礙物，天線塔一般高達(dá)幾十米。目前大多數(shù)的微波接力天線都是采用反射式的拋物面天線，拋物面的口徑為1～3米，形狀像一口大鍋。8

一個(gè)典型的微波中繼通信線路示意圖如圖6-1所示。它由終端站、樞紐站、分路站（也有不設(shè)分路站的）和若干個(gè)中繼站（也稱再生站）組成。圖6-1微波中繼通信線路示意圖9終端站：

處在微波通信線路的兩端，一般都設(shè)在省會以上的大城市。它將數(shù)字復(fù)用設(shè)備送來的基帶信號或從電視臺送來的電視信號，經(jīng)微波設(shè)備處理后由微波發(fā)信機(jī)發(fā)射給中繼站同時(shí)將微波接收機(jī)接收到的信號，經(jīng)微波設(shè)備處理后變成基帶信號送給數(shù)字復(fù)用設(shè)備?；蚪?jīng)數(shù)字解碼設(shè)備處理后還原成電視信號傳送給電視臺。

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樞紐站：大都設(shè)在省會以上大城市，處在微波通信線路的中間，有二條以上微波通信線路匯接的城市。這樣不僅可以進(jìn)行本線路的用戶間信息交換，也可以與其他線路的用戶進(jìn)行信息交換構(gòu)成通信網(wǎng)。

分路站：又稱上下話路站，為了適應(yīng)一些地方小容量的信息交換而設(shè)置的，設(shè)備簡單，投資小，這樣可滿足一些中小城市與省會以上城市進(jìn)行信息交流，這種站型一般很少設(shè)置。中繼站：是微波通信線路數(shù)量最多的站型，一般都有幾個(gè)到幾十個(gè)。中繼站的作用是將信號進(jìn)行再生、放大處理后，再轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)中繼站，以確保傳輸信號的質(zhì)量。所以，中繼站又叫再生站。11為了提高系統(tǒng)的容量，一條微波中繼線路往往有幾個(gè)載波同時(shí)并行傳輸。這種多載波并行傳輸也叫多波道傳輸。雖然各個(gè)載波有自己獨(dú)立的收發(fā)信設(shè)備，但天饋線是共用的。微波站的設(shè)備包括天線、收發(fā)信機(jī)、調(diào)制器、多路復(fù)用設(shè)備以及電源設(shè)備、自動控制設(shè)備等。多個(gè)收發(fā)信機(jī)可以共同使用一個(gè)天線而互不干擾，增加微波通信系統(tǒng)的總體容量。我國的SDH數(shù)字微波設(shè)備在一條電路上，可同時(shí)傳送三萬多路數(shù)字電話(2.4Gbit/s)。122、數(shù)字微波通信系統(tǒng)的組成

數(shù)字微波通信系統(tǒng)由兩個(gè)終端站、天線饋線系統(tǒng)和中間站(中繼站)構(gòu)成。136.1.3微波通信的應(yīng)用與發(fā)展（1）干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a(bǔ)充，如點(diǎn)對點(diǎn)的SDH微波、PDH微波等。（2）邊遠(yuǎn)地區(qū)和專用通信網(wǎng)。（3）城市內(nèi)的短距離支線連接.在移動通信基站之間、基站控制器與基站間的互連、局域網(wǎng)之間的無線聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境下，也廣泛應(yīng)用微波通信，既可使用中小容量點(diǎn)對點(diǎn)微波，也可使用無需申請頻率的微波數(shù)字?jǐn)U頻系統(tǒng)。例如，基于IEEE802.11系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)工作在微波頻段，其中802.11b工作于2.4GHz，802.11a/g工作于5.8GHz。144）無線寬帶業(yè)務(wù)接入

多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（MDS）是一種固定無線接入技術(shù)，其包括運(yùn)營商設(shè)置的主站和位于用戶處的子站，可以提供數(shù)十MHz甚至數(shù)GHz的帶寬，該帶寬由所有用戶共享。MDS主要為個(gè)人用戶、寬帶小區(qū)和辦公樓等設(shè)施提供無線寬帶接入，其特點(diǎn)是建網(wǎng)迅速但資源分配不夠靈活。MDS包括兩類業(yè)務(wù)：(a)多信道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（MMDS），其特點(diǎn)是覆蓋范圍較大。(b)本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS），其特點(diǎn)是覆蓋范圍較小，但提供帶寬更為充足。156.2衛(wèi)星通信1.衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是微波接力通信向太空的延伸，采用的是微波頻段。衛(wèi)星通信是指利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星離地面很高，所以經(jīng)過一次中繼轉(zhuǎn)接之后即可進(jìn)行長距離的通信。

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(1)通信距離遠(yuǎn),覆蓋范圍大,只要3顆地球靜止衛(wèi)星就可以基本實(shí)現(xiàn)全球的覆蓋.(2)以廣播方式工作，便于實(shí)現(xiàn)多址聯(lián)接.

(3)通信容量大，傳送的業(yè)務(wù)種類多.由于衛(wèi)星采用的射頻頻率在微波波段，可供使用的頻帶寬.（4）性能穩(wěn)定可靠.幾乎不受氣候和氣象變化的影響。就是發(fā)生磁暴甚至核爆炸的情況下，線路仍能正常工作。衛(wèi)星通信特點(diǎn):17

(1)需要采用先進(jìn)的空間電子技術(shù)。高增益天線、大功率發(fā)射機(jī)、低噪聲接收設(shè)備和高靈敏度調(diào)制解調(diào)器等，并且空間的電子環(huán)境復(fù)雜多變，系統(tǒng)必須要承受高低溫差大、宇宙輻射強(qiáng)等不利條件.(2)需要解決信號傳播時(shí)延帶來的影響由于衛(wèi)星與地面站距離遠(yuǎn)，信號傳輸?shù)臅r(shí)延很明顯。對一些業(yè)務(wù)（如話音）來說，必須采取措施解決時(shí)延帶來的影響.(3)需要解決衛(wèi)星的姿態(tài)控制問題.衛(wèi)星通信需要解決的問題:18衛(wèi)星通信的頻率范圍一般選在微波頻段（300MHz~300GHz）。微波頻段的特點(diǎn)是：有較寬的頻譜，可以獲得較大的通信容量；天線增益高、尺寸小；現(xiàn)有的微波通信設(shè)備稍加改造就可以利用。此外，考慮到衛(wèi)星處于電離層之外的外層空間，而微波頻率恰恰能夠較容易地穿透電離層。衛(wèi)星通信使用的頻率:

19表6.2-1衛(wèi)星通信的主要工作頻段目前大部分國際通信衛(wèi)星尤其是商業(yè)衛(wèi)星使用C頻段，即6/4GHz頻段（上行頻率為6GHz，下行頻率為4GHz），轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬為500MHz，國內(nèi)區(qū)域性通信衛(wèi)星多數(shù)也應(yīng)用該頻段.許多國家的政府和軍事衛(wèi)星使用X頻段,即8/7GHz.為了避免C波段的擁擠，以及地面微波網(wǎng)干擾問題，目前已開發(fā)使用Ku頻段，并用于民用衛(wèi)星和廣播衛(wèi)星業(yè)務(wù)。另外也開始使用Ka頻段.20地面站A通過定向天線向通信衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，首先被通信衛(wèi)星內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)器所接收，由轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行處理（如放大、變頻）后，再通過衛(wèi)星天線發(fā)回地面，被地面站B接收，完成從A站到B站之間的信號傳遞。衛(wèi)星通信大都工作于微波波段，為此，地球站天線常常采用面式天線，主要用卡塞格倫天線。天線直徑有30m、10m、5m、3m、lm等.21圖6-6通信衛(wèi)星的組成框圖22

1.衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)按衛(wèi)星運(yùn)行軌道分類1低軌衛(wèi)星(LEO)：hmax＜5000Km，運(yùn)行周期2～4小時(shí)；2中軌衛(wèi)星(MEO)：5000Km～20000Km，運(yùn)行周期4～12小時(shí)；3高軌衛(wèi)星(HEO)：hmax＞20000Km，運(yùn)行周期12小時(shí)以上。4靜止地球軌道衛(wèi)星(GEO)：hmax≈35860Km，運(yùn)行周期24小時(shí)。231．移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有的技術(shù)特點(diǎn)

（1)系統(tǒng)龐大、構(gòu)造復(fù)雜、技術(shù)要求高、站址數(shù)量多

(2)移動終端設(shè)備的體積、重量、功耗均受天線尺寸外形限制。

(3)衛(wèi)星天線波束應(yīng)能適應(yīng)地面覆蓋區(qū)域的變化并保持指向，用戶移動終端的天線波束應(yīng)能隨用戶的移動而保持對衛(wèi)星的指向，或者是“方向性天線波束。

(4)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的用戶鏈路，其工作頻段受到一定的限制，一般在200MHz一10GHz。

(5)因?yàn)橐苿咏K端的EIRP(有效全向輻射功率)有限，對空間段的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器及星上天線需專門設(shè)計(jì)，并采用多點(diǎn)波束技術(shù)和大功率技術(shù)以滿足系統(tǒng)的要求。

24(6)由于移動，當(dāng)移動終端與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器間的鏈路受到阻擋時(shí)，會產(chǎn)生“陰影”效應(yīng)，造成通信的阻斷。對此，移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)使用戶移動終端能夠多星共視。(7)多顆衛(wèi)星構(gòu)成的衛(wèi)星星座系統(tǒng)，需要建立星間通信鏈路和星上處理、星上交換?；蛘?，需建立具有交換和處理能力的信關(guān)關(guān)口地球站。2．移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道帶來的一些特點(diǎn)(1)移動衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域的大小與衛(wèi)星軌道高度及衛(wèi)星數(shù)量有關(guān)。(2)為了實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，需要采用多衛(wèi)星系統(tǒng)。(3)采用中、低軌道帶來的好處為傳播時(shí)延較小，服務(wù)質(zhì)量提高；傳播損耗小，使手持衛(wèi)星終端易于實(shí)現(xiàn)；252、低軌道（LEO）移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)低軌道移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)是位于500Km~1500Km高度范圍的多顆衛(wèi)星組成的全球移動通信系統(tǒng)。主要優(yōu)點(diǎn)：1）、信號傳輸時(shí)延小。2）、地面終端設(shè)備簡單、造價(jià)低，是手持式終端的最佳方式。3）、衛(wèi)星造價(jià)低、發(fā)射容易。低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的兩種成功的應(yīng)用：銥星系統(tǒng)全球星系統(tǒng)26銥星系統(tǒng)：銥星移動通信系統(tǒng)是美國于1987年提出的第一代衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，由66顆低軌衛(wèi)星（軌道高度780km）組成，其每顆衛(wèi)星的質(zhì)量670千克左右，功率為1200瓦，壽命約5年。銥星移動通信系統(tǒng)于1996年開始試驗(yàn)發(fā)射，1998年11月投入使用，耗資50億美圓，每年系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)就達(dá)幾億美元。2000年3月破產(chǎn)，成為通信史上的一個(gè)神話。銥星移動通信系統(tǒng)最大的技術(shù)特點(diǎn)是通過衛(wèi)星與衛(wèi)星之間的接力來實(shí)現(xiàn)全球通信，銥系統(tǒng)是唯一可以實(shí)現(xiàn)在兩極通話的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。使人類在地球上任何“能見到的地方”都可以相互聯(lián)絡(luò)。其最大特點(diǎn)就是通信終端手持化，個(gè)人通信全球化，實(shí)現(xiàn)了5個(gè)“任何”(5W)，即任何人(Whoever)在任何地點(diǎn)(Wherever)、任何時(shí)間(Whenever)與任何人(Whomever)采取任何方式(Whatever)進(jìn)行通信。銥星移動通信系統(tǒng)為用戶提供的主要業(yè)務(wù)是：移動電話（手機(jī)）、尋呼和數(shù)據(jù)傳輸。27圖6-14“銥”系統(tǒng)的示意圖地面移動終端以L波段與衛(wèi)星相連，功率只需0.4瓦28全球星系統(tǒng)（GLOBALSTAR）福特空間公司（即現(xiàn)在的勞拉空間系統(tǒng)公司）在1986年提出為轎車提供移動衛(wèi)星通信服務(wù)的計(jì)劃，全球星于1999年第三季度開始逐漸在全球范圍內(nèi)開通業(yè)務(wù)。2000年5月開始為中國地區(qū)提供服務(wù)。全球星系統(tǒng)有48顆低軌衛(wèi)星組成，軌道高度1414km，衛(wèi)星重量450kg，壽命7.5年。全球星系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)有：話音、數(shù)據(jù)（最高速率達(dá)9.6kbps）、短信息、傳真、緊急呼叫、語音信箱、定位及全球漫游等，其中定位和全球漫游是全球星能提供的特別業(yè)務(wù)。系統(tǒng)彌補(bǔ)了現(xiàn)有地面通信網(wǎng)無法全球覆蓋的不足，為現(xiàn)有通信用戶和發(fā)展中國家的廣大人口開辟了新的通信機(jī)會。2002年2月申請破產(chǎn)保護(hù)，2004年完成重組，至今仍提供服務(wù)。29302、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)(GPS，GlobalPositionSystem)是利用通信衛(wèi)星進(jìn)行的一種空間無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。它能使位于地球表面及空間上任何位置的用戶接收到精確的定位(三維空間坐標(biāo)位置)、速度和時(shí)間信號。

1.美國GPS系統(tǒng)1994年建成，有24顆低軌道衛(wèi)星，GPS保證任一用戶至少同時(shí)收到4顆以上的衛(wèi)星信號，進(jìn)行無源定位，獲得三維空間的位置參數(shù)。2.中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),約5顆靜止軌道，30顆非靜止軌道衛(wèi)星，截止2012年10月，已發(fā)射16顆衛(wèi)星。北斗系統(tǒng)具有短信功能，由終端發(fā)起定位請求。31GPS由三大部分組成：空間部分、控制部分和用戶部分。1)空間部分是GPS人造衛(wèi)星的總稱。人造衛(wèi)星的平均高度約20200Km，運(yùn)行軌道是一個(gè)橢圓，地球位于該橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；運(yùn)行周期約12小時(shí)。2)控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心。所有GPS衛(wèi)星所播發(fā)的用于導(dǎo)航定位的星歷，都是由分布在地面的5個(gè)監(jiān)控站提供的。地面系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測GPS信號、收集數(shù)據(jù)、計(jì)算并注入導(dǎo)航電文，狀態(tài)診斷、軌道修正等。3)用戶部分，它像“收音機(jī)”一樣接收、解調(diào)衛(wèi)星廣播的C/A碼信號，通過運(yùn)算與每個(gè)衛(wèi)星的偽距離，求出接收機(jī)的經(jīng)度、緯度、高度和時(shí)間修正量這四個(gè)參數(shù)。(因此可容納的用戶數(shù)目沒有限制）32

GPS的每顆衛(wèi)星上裝有一部原子鐘，其穩(wěn)定度約10-13量級。它為導(dǎo)航信號提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)航信號中包括衛(wèi)星星歷和時(shí)鐘性能數(shù)據(jù)。遙控監(jiān)測站接收這些信號，同時(shí)將它送給主控站。主控站處理這些數(shù)據(jù)，不斷預(yù)測和修正衛(wèi)星在不同時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)，然后將它送往衛(wèi)星。衛(wèi)星將這些數(shù)據(jù)存儲起來，向用戶播送。目前GPS提供的定位精度優(yōu)于10米(民用)。

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GPS采用了兩種測距碼及數(shù)據(jù)碼。

(1)C/A碼(Coarse/Acquistioncode),粗測碼Gold序列，長1023位，碼速率1.023Mbit/s，偽碼周期1ms。每個(gè)衛(wèi)星的GOLD碼都不一樣，且互相間接近正交。由于碼長較短，便于捕獲。由于碼元寬，因此測量誤差大.偽碼同步精度約碼元寬度的1/100～1/10(2)P碼（precisecode）碼速率10.23Mbit/s(一個(gè)碼元寬度對應(yīng)約29米)，周期266天。在C/A碼捕獲的基礎(chǔ)上進(jìn)行捕獲。加快捕獲時(shí)間。碼寬為C/A碼的1/10，測量誤差小，又稱為精測碼。P碼同時(shí)調(diào)制在L1和L2兩個(gè)載波上，可較完善地消除電離層延遲.P碼是一種結(jié)構(gòu)保密的軍用碼。一般不提供民用。

數(shù)據(jù)碼：導(dǎo)航電文,包含衛(wèi)星星歷，工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星運(yùn)行狀態(tài)、軌道攝動狀態(tài)、大氣折射校正，C/A碼捕獲P碼的導(dǎo)航信息。34GPS定位原理：

當(dāng)同步時(shí)，可得到接收的的時(shí)間t2，同時(shí)從收到的數(shù)據(jù)中又可得到發(fā)送的時(shí)間t1。從而可以計(jì)算出距離R。所有衛(wèi)星的時(shí)基相同(系統(tǒng)時(shí)基)，并與GPS接收機(jī)時(shí)基存在誤差△。利用4顆衛(wèi)星，可測得4個(gè)距離R1、R2、R3、R4。4顆衛(wèi)星的坐標(biāo)可從GPS接收到的數(shù)據(jù)中得到。有四個(gè)未知數(shù)，時(shí)基誤差△，GPS接收機(jī)的坐標(biāo)(X，Y，Z)。

用戶移動速度可根據(jù)測得的GPS接收機(jī)載波的多普勒頻移求出。356.3移動通信

6.3.1基本概念

移動通信是指通信雙方至少有一方在移動中的通信。1、移動通信的特點(diǎn)（1）多普勒效應(yīng)。（2）多徑傳播。接收信號呈現(xiàn)快而深的衰落，每隔半個(gè)波長左右的距離就發(fā)生一次，最大深度可達(dá)20～30dB。（3）陰影效應(yīng)。產(chǎn)生慢衰落，對數(shù)正態(tài)分布，標(biāo)準(zhǔn)偏差為6～8dB，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)20dB。36（4）遠(yuǎn)近效應(yīng)

在同一基地站覆蓋范圍內(nèi)，移動臺在基地站附近時(shí)場強(qiáng)最大，至服務(wù)區(qū)邊緣時(shí)最小，期間的差異有幾十分貝，這種現(xiàn)象叫“遠(yuǎn)近效應(yīng)”。這就要求接收機(jī)必須有較大的動態(tài)范圍，并且各個(gè)用戶會產(chǎn)生干擾。（5）干擾嚴(yán)重（6）對設(shè)備要求苛刻要求設(shè)備體積小、重量輕、操作維護(hù)方便，而且要保證在有振動、沖擊、高低溫等惡劣環(huán)境下，移動臺能穩(wěn)定、可靠地工作。372、移動通信發(fā)展史

1921年美國底特律和密執(zhí)安警察廳開始使用工作在2MHz頻段的車載無線電。從20世紀(jì)40年代中期到60年代中期，美國等發(fā)達(dá)國家陸續(xù)開通了公用汽車電話業(yè)務(wù)，此時(shí)的通話主要是采用大區(qū)制的人工接續(xù)，使用電子管，可用頻道很少，設(shè)備笨重，使用不方便，不容易保密，發(fā)展緩慢，用戶總數(shù)也只有幾百個(gè)。從20世紀(jì)60年代中期到70年代中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了自動交換式的三級結(jié)構(gòu)及頻率合成技術(shù)，可用頻道數(shù)增加，采用了大、中區(qū)制，使頻譜利用率有較大的增加，保密性增強(qiáng)，用戶日益增多。但由頻譜利用率仍不高，使許多用戶的裝機(jī)申請得不到滿足。這一時(shí)期屬于移動通信的初級階段。38

從20世紀(jì)70年代中期開始，隨著集成電路的出現(xiàn)和應(yīng)用，為了解決在頻道有限的情況下，進(jìn)一步提高頻譜利用率以增大系統(tǒng)容量的問題，提出了小區(qū)制大容量系統(tǒng)。該系統(tǒng)是美國貝爾實(shí)驗(yàn)室最早提出來的。這種系統(tǒng)的典型代表就是蜂窩移動通信系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有效地采用了信道頻率復(fù)用技術(shù)，它采用在同一業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)多次重復(fù)使用可用信道組的辦法來擴(kuò)大系統(tǒng)的容量。這一階段的移動通信主要是以模擬通信為代表的第一代移動通信。39

大區(qū)制是指一個(gè)城市僅有一個(gè)無線區(qū)覆蓋，此時(shí)基地站的發(fā)射功率很大，無線區(qū)覆蓋半徑約30～40km，僅適用于業(yè)務(wù)量不大的情形。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、投資較小。缺點(diǎn)是難以進(jìn)行頻率復(fù)用。

中區(qū)制是指無線區(qū)覆蓋半徑為20km左右，基地站數(shù)多，在相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)無線區(qū)中可以利用頻率。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較大區(qū)制復(fù)雜，投資亦大，但可容納更多的用戶。適用于專用移動通信網(wǎng)。

小區(qū)制一般指覆蓋半徑2～10km的多個(gè)無線區(qū)鏈合而成整個(gè)服務(wù)區(qū)的制式。它可實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，較好地解決了信道數(shù)有限而用戶數(shù)很大的矛盾。同時(shí)為減小信道干擾，發(fā)射功率很小，一般為1～3W。目前，大容量公用移動通信系統(tǒng)均采用小區(qū)制。40公用移動通信系統(tǒng)從20世紀(jì)70年代中期開始至今，一共有三代移動通信系統(tǒng)。第一代移動通信系統(tǒng)是模擬移動通信系統(tǒng)，第二代是數(shù)字移動通信系統(tǒng)，第三代是具有分組化、寬帶化、智能化的特點(diǎn)，能在全球?qū)崿F(xiàn)個(gè)人化的移動多媒體通信業(yè)務(wù)。目前，第四代移動通信系統(tǒng)正在開始商用。

41模擬移動通信系統(tǒng)在20世紀(jì)70年代產(chǎn)生。1978年底，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功先進(jìn)移動電話服務(wù)，建成蜂窩移動通信網(wǎng)，1983年在美國芝加哥投入商用。隨后，其他工業(yè)化國家也相繼開發(fā)出了蜂窩移動通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)采用頻分多址FDMA方式，都屬于模擬移動通信系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代開始，模擬移動通信獲得了迅速發(fā)展。1981年世界上僅有五個(gè)國家建立了蜂窩移動通信系統(tǒng)；到1985年發(fā)展至十幾個(gè)國家，用戶總數(shù)為56萬多；到1991年6月用戶總數(shù)為1038萬；1992年7月用戶數(shù)達(dá)到了1797萬。我國，1987年11月，第一個(gè)模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)(英國的TACS)在廣東省建成并投入商用。1985年，中興通訊成立，1988年，華為成立。42模擬移動通信之所以能迅速發(fā)展，其基本原因有：一、采用了多信道共用和頻率復(fù)用技術(shù)，頻率的利用率較高；二、系統(tǒng)具有越區(qū)切換、漫游功能；三、可以直撥市話、長途、國際長途；四、計(jì)費(fèi)功能齊全；五、用戶使用方便。第一代模擬移動通信系統(tǒng)存在的問題：如系統(tǒng)保密性不好、設(shè)備價(jià)格高，體積大，電池的壽命短以及頻率資源的有限與用戶數(shù)不斷增加的矛盾。43第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)：數(shù)字移動通信系統(tǒng)從20世紀(jì)80年代開始研究。到20世紀(jì)90年代世界上有四種數(shù)字移動通信系統(tǒng)：一種是歐洲的GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)系統(tǒng)；在世界上絕大多數(shù)國家使用。另一種是美國的D-AMPS系統(tǒng)，主要在美國使用。再一種是日本的JDC系統(tǒng),僅在日本使用。第四種是美國的CDMA系統(tǒng),應(yīng)用范圍僅次于GSM。其中前三種是采用時(shí)分多址TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)技術(shù)，第四種采用碼分多址CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）技術(shù)。44

從1992年開始，我國使用GSM系統(tǒng)，1994年12月底，廣東首先開通了GSM數(shù)字移動電話網(wǎng)。隨后又引進(jìn)了CDMA系統(tǒng)，1997年底北京、上海、西安、廣州4個(gè)CDMA商用實(shí)驗(yàn)網(wǎng)先后建成開通。

45

進(jìn)入20世紀(jì)90年中期，隨著網(wǎng)絡(luò)的問世和廣泛應(yīng)用。對移動通信也就提出了更高要求，那就是：（1）要求移動通信也能提供綜合化的信息業(yè)務(wù)。如語音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體業(yè)務(wù)。（2）要求移動用戶能夠接入因特網(wǎng)，不僅能看到文本文件，還要能看到活動圖像。（3）解決巨大的移動通信市場與頻率資源有限的矛盾。（4）通信實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋和全球漫游。為了解決上述問題，出現(xiàn)了2.5代及第三代移動通信技術(shù)。46

2.5代移動通信系統(tǒng)主要解決數(shù)字移動通信系統(tǒng)傳輸速率低并能直接上因特網(wǎng)的問題。GSM系統(tǒng)在原來的系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了分組無線業(yè)務(wù)GPRS部分，使原來數(shù)據(jù)傳輸速率從9.6kbit/s提高到120kbit/s。CDMA系統(tǒng)在原來系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展成CDMA1X系統(tǒng)，傳輸速率也就從9.6kbit/s升到150kbit/s左右。2.5代移動通信技術(shù)只提高了用戶數(shù)據(jù)通信的速率，加快了用戶上因特網(wǎng)的速度。要實(shí)現(xiàn)多媒體通信，必須過渡到第三代移動通信。47

第三代移動通信系統(tǒng)就是國際電信聯(lián)盟ITU在1985年提出的未來公用陸地移動通信系統(tǒng)FPLMTS。1996年更名為IMT-2000，意為工作在2000MHz頻段、在2000年之后投入商用的全球移動通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1）提供全球無縫覆蓋和自動漫游。2）提供固定點(diǎn)2Mbit/s、步行384Kb/s、車輛行進(jìn)144Kb/s、衛(wèi)星9.6Kb/s速率的多媒體通信。尤其能支持Internet業(yè)務(wù)。3）適應(yīng)多種業(yè)務(wù)環(huán)境。如蜂窩、衛(wèi)星移動、PSTN、因特網(wǎng)等。4）具有全球惟一的用戶號碼。5）頻譜利用率高、容量大。6）與第二代移動通信系統(tǒng)兼容。48第三代移動通信IMT－2000的標(biāo)準(zhǔn)（1）2000年,ITU確定了W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)。2007年10月，WiMax也成為3G標(biāo)準(zhǔn)之列。（2）目前3G已開始應(yīng)用，但大多數(shù)運(yùn)營的仍然是2G或2.5G的移動通信系統(tǒng)。（3）三大標(biāo)準(zhǔn)間存在相互兼容的問題，并不是真正意義上的全球通信。（4）3G支持的速率還不夠高．如單載波只支持最大2Mbps的業(yè)務(wù)。實(shí)際所能提供的速率一般遠(yuǎn)低于標(biāo)稱速率，難以滿足用戶日益增長的需求。因此研制第四代移動通信系統(tǒng)。493、移動通信系統(tǒng)的組成

一個(gè)基本的蜂窩移動通信系統(tǒng)由移動臺（MS）、基站（BS）和移動電話交換中心（MSC）三部分以及連接這三部分的鏈路組成。服務(wù)區(qū)呈蜂窩狀50移動臺(MS)包括控制單元、收發(fā)信機(jī)和天線。基站(BS)分布在每個(gè)小區(qū)，負(fù)責(zé)本小區(qū)內(nèi)移動用戶與移動電話交換中心之間的連接，它包括控制單元、收發(fā)信機(jī)組、天饋系統(tǒng)、電源與數(shù)據(jù)終端等。移動電話交換中心(MSC)是所有基站、所有移動用戶的交換控制與管理中心，它還負(fù)責(zé)與本地電話網(wǎng)的連接、交換接續(xù)，以及對移動臺的計(jì)費(fèi)。基站與移動電話交換中心之間通過微波、同軸電纜或光纜相連.移動電話交換中心通過同軸電纜或光纜與市話網(wǎng)交換局相連。516.3.2數(shù)字移動通信的基本技術(shù)1、多址技術(shù)

在移動通信中，多個(gè)用戶要同時(shí)通過一個(gè)基站與其他用戶通信，必須對不同用戶和基站之間通信的信號賦予不同的特征，使基站從眾多用戶中區(qū)分出是哪一個(gè)用戶的信號，而各用戶也能從基站發(fā)出的眾多信號中識別出哪一個(gè)信號是發(fā)給自己的。解決這個(gè)問題的辦法稱為多址技術(shù)。

多址技術(shù)的基本類型有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）。實(shí)際中常用到這三種多址方式的混合方式.另外還有空分多址方式。52（1）頻分多址（FDMA）

頻分多址就是就是把整個(gè)可分配的頻譜劃分成若干等間隔的頻道（或稱信道），每個(gè)信道可以傳輸一路話音或控制信息。在系統(tǒng)的控制下任何一個(gè)用戶都可以接入這些信道中的任何一個(gè)。即FDMA是以不同的頻率信道實(shí)現(xiàn)通信的。模擬蜂窩系統(tǒng)是FDMA結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型例子，GSM系統(tǒng)采用了FDMA、TDMA兩種方式。53（2）時(shí)分多址（TDMA）

時(shí)分多址是在一個(gè)寬帶的無線載波上按時(shí)間（或稱為時(shí)隙）劃分為若干時(shí)分信道，每一用戶占用一個(gè)時(shí)隙，只在這一指定的時(shí)隙內(nèi)收（或發(fā)）信號，故稱為時(shí)分多址。即TDMA是以不同的時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信的。TDMA的一個(gè)變形是在一個(gè)單頻信道上進(jìn)行發(fā)射和接收，稱之為時(shí)分雙工（TDD）。其最簡單的結(jié)構(gòu)就是利用兩個(gè)時(shí)隙，一個(gè)發(fā)一個(gè)收。當(dāng)手機(jī)發(fā)射時(shí)基站接收，基站發(fā)射時(shí)手機(jī)接收，交替進(jìn)行。54（3）碼分多址（CDMA）

碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同碼序列實(shí)現(xiàn)的多址方式，即CDMA各用戶是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的。它不像FDMATDMA那樣把用戶的信息從頻率和時(shí)間上進(jìn)行分離，而是在碼域上進(jìn)行分離。有多少個(gè)互為正交的碼序列，就可以有多少個(gè)用戶同時(shí)在一個(gè)載波上通信。每個(gè)用戶都有自己唯一的代碼，根據(jù)正交性原理，接收機(jī)用相應(yīng)的地址碼就能從所有其他信號的背景中恢復(fù)出原來的信息碼。55混頻解調(diào)調(diào)制功放d1S1W1f0調(diào)制功放dNSNWNf0采樣yk判決Wkf0JCDMA接收、發(fā)送系統(tǒng)方框圖56依靠智能天線實(shí)現(xiàn)SDMA通常也不是獨(dú)立使用的，而是與其他如FDMA、TDMA和CDMA等結(jié)合使用。TD－SCDMA包含了TDMA、SDMA和CDMA技術(shù)（4）空分多址（SDMA）將空間方向進(jìn)行劃分。在相同時(shí)間間隙，相同頻率段，在相同地址碼情況下，根據(jù)信號在空間中的方位不同來區(qū)分不同的用戶。572、蜂窩技術(shù)

移動通信的一大限制是使用頻帶比較有限，這就限制了系統(tǒng)的容量，為了滿足越來越多的用戶需求，必須要在有限的頻率范圍盡可能地?cái)U(kuò)大它的利用率，除了采用前面介紹過的多址技術(shù)等以外還發(fā)明了蜂窩技術(shù)。58（1）蜂窩網(wǎng)的構(gòu)成

將一個(gè)移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多小區(qū)(Cell)，每個(gè)小區(qū)設(shè)立基站，與用戶移動臺之間建立通信。正六邊形組網(wǎng)是最經(jīng)濟(jì)的方式,正六邊形的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩，蜂窩網(wǎng)亦由此得名。

(a)正三角形（b）正方形（c）正六邊形圖6-18小區(qū)的形狀59（2）頻率復(fù)用

頻率復(fù)用指處在不同空間位置（不同小區(qū)）上的用戶可以同時(shí)使用相同頻率的信道。即將若干個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群或簇(Cluster)，區(qū)群內(nèi)不同的小區(qū)使用不同的頻率，另一區(qū)群對應(yīng)小區(qū)可重復(fù)使用相同的頻率。不同區(qū)群中的相同頻率的小區(qū)之間將產(chǎn)生同頻干擾，但當(dāng)兩同頻小區(qū)間距足夠大時(shí)，同頻干擾將不影響正常的通信質(zhì)量。60（3）小區(qū)分裂當(dāng)蜂窩移動通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)的部分地區(qū)業(yè)務(wù)量增加時(shí)，分配給該部分小區(qū)的信道數(shù)量最終將不足以支持所要求的用戶數(shù)。一般采用小區(qū)分裂的辦法來增加信道數(shù)，以滿足系統(tǒng)增加容量的要求。

小區(qū)分裂是一種將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)的方法，分裂后的每個(gè)小區(qū)都有自己的基站，并相應(yīng)地減低天線高度和減小發(fā)射機(jī)功率。通過設(shè)定比原小區(qū)半徑更小的新小區(qū)和在原小區(qū)間安置這些小區(qū)，使得單位面積內(nèi)的信道數(shù)目增加，從而增加系統(tǒng)容量。616.3.3GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

GSM系統(tǒng)是基于時(shí)分多址（TDMA）的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，屬于第二代移動通信系統(tǒng)，為世界上絕大多數(shù)國家使用。1、GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)由移動臺（MS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）和操作維護(hù)中心（OMC）四部分組成。62GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基站收發(fā)信臺移動臺基站控制器歸屬用戶位置寄存器(HLR)訪問用戶位置寄存器(VLR)鑒權(quán)中心(AUC)移動設(shè)備識別寄存器(EIR)移動交換中心(MSC)操作維護(hù)中心(OMC)短消息中心SMC63（1）移動臺（MS）

移動臺由SIM卡與機(jī)身設(shè)備組成。

SIM：SubscriberIdentityModule用戶識別模塊。SIM卡基本上是一張符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的“智慧卡”，它包含所有與用戶有關(guān)的和某些無線接口的信息，其中也包括鑒權(quán)和加密信息。使用GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動臺都需要插入SIM卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時(shí)，可以在不用SIM卡的情況下操作移動臺。SIM卡的應(yīng)用使移動臺并非固定地縛于一個(gè)用戶，因此。GSM是通過SIM卡來識別移動電話用戶的。64（2）基站子系統(tǒng)（BSS）基站子系統(tǒng)是由基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC）這兩部分的功能實(shí)體構(gòu)成。BTS屬于基站子系統(tǒng)的無線部分，由基站控制器（BSC）控制，實(shí)現(xiàn)BTS與移動臺MS之間通過空中接口的無線傳輸及相關(guān)的控制功能。BTS可以直接與BSC相連接，也可以通過基站接口設(shè)備BIE采用遠(yuǎn)端控制的連接方式與BSC相連接。BSC是基站子系統(tǒng)BSS的控制部分，提供MS與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)之間的接口管理，承擔(dān)無線信道的分配、釋放和越區(qū)切換管理。一個(gè)基站控制器根據(jù)話務(wù)量需要可以控制數(shù)十個(gè)BTS和若干無線信道。65（3）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）NSS主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動用戶之間通信和GSM移動用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。

NSS由移動交換中心（MSC）、歸屬用戶位置寄存器（HLR）、訪問用戶位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、移動設(shè)備識別寄存器（EIR）五部分功能實(shí)體構(gòu)成。66①移動交換中心（MSC）MSC是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，協(xié)調(diào)、控制整個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)中BSS、OMC的各個(gè)功能實(shí)體。MSC是移動通信系統(tǒng)與另一個(gè)移動通信系統(tǒng)的接口設(shè)備；也是移動通信系統(tǒng)與固定地面公眾網(wǎng)的接口設(shè)備。MSC可從三種數(shù)據(jù)庫，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獲取用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。也能更新這些數(shù)據(jù)庫。MSC可為移動用戶提供電信業(yè)務(wù)、承載業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)；MSC還支持位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等移動功能和其它網(wǎng)絡(luò)功能。67②歸屬用戶位置寄存器（HLR）

HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫，存儲著該HLR控制的所有注冊移動用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。一個(gè)HLR能夠控制若干個(gè)移動交換區(qū)域以及整個(gè)移動通信網(wǎng)，所有移動用戶重要的靜態(tài)數(shù)據(jù)都存儲在HLR中，這包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)。HLR還存儲并且為MSC提供關(guān)于移動用戶實(shí)際漫游所在的MSC區(qū)域相關(guān)動態(tài)信息數(shù)據(jù)。這樣任何入局呼叫可以即刻按選擇路徑送到被叫的用戶。68③訪問用戶位置寄存器（VLR）

VLR存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)已登記的移動用戶相關(guān)信息，為已登記的移動用戶提供建立呼叫接續(xù)的必要條件。VLR從該移動用戶的歸屬用戶位置寄存器HLR處獲取并存儲必要的數(shù)據(jù)。一旦移動用戶離開該VLR的控制區(qū)域，則重新在另一個(gè)VLR登記，原VLR將取消臨時(shí)記錄的該移動用戶數(shù)據(jù)。因此，VLR可看作為一個(gè)動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫。通常VLR和MSC在同一物理實(shí)體。69④鑒權(quán)中心（AUC）

鑒權(quán)中心AUC負(fù)責(zé)管理和提供用戶合法性和安全性的保密數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)用戶鑒權(quán)，保護(hù)空中接口，防止非法用戶的假冒。AUC在歸屬用戶位置寄存器HLR的請求下產(chǎn)生用戶專用的一組鑒權(quán)參數(shù)，并由HLR傳給VLR。⑤移動設(shè)備識別寄存器（EIR）

EIR存儲著移動設(shè)備的國際移動設(shè)備識別碼IMEI,通過檢查白色清單、黑色清單或灰色清單三種表格，在表格中列出了準(zhǔn)許使用的、出現(xiàn)故障需監(jiān)視的、失竊不準(zhǔn)使用的移動設(shè)備的IMEI識別碼，使得運(yùn)營部門對于不管是失竊還是由于技術(shù)故障或誤操作而危及網(wǎng)路正常運(yùn)行的MS設(shè)備都能采取及時(shí)的防范措施。702、GSM系統(tǒng)主要接口

GSM系統(tǒng)的主要接口有A接口、Abis接口和Um接口。這三種接口能保證不同供應(yīng)商生產(chǎn)的移動臺、基站子系統(tǒng)和網(wǎng)路子系統(tǒng)設(shè)備能納入同一個(gè)GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)運(yùn)行和使用。圖6-22GSM系統(tǒng)的主要接口71（1）A接口：為網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)NSS與基站子系統(tǒng)BSS之間的通信接口。就是移動業(yè)務(wù)交換中心MSC與基站控制器BSC之間的互連接口。其物理鏈接采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/sPCM來實(shí)現(xiàn)。此接口傳遞的信息包括移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續(xù)管理等。（2）Abis接口：為基站控制器BSC和基站收發(fā)信臺BTS之間的通信接口。物理鏈接通過采用標(biāo)準(zhǔn)的2.048Mb/s或64kbit/sPCM數(shù)字鏈路來實(shí)現(xiàn)。此接口支持所有向用戶提供的服務(wù)，并支持對BTS無線設(shè)備的控制和無線頻率的分配。（3）Um接口(空中接口)：為移動臺與基站收發(fā)信臺（BTS）之間的通信接口，用于移動臺與GSM系統(tǒng)的固定部分之間的互通。此接口用于傳輸MS與網(wǎng)絡(luò)之間的信令信息和業(yè)務(wù)信息。72特性900MHz1800MHz頻率范圍上行890MHz～915MHz下行935MHz～960MHz上行1710MHz～1785MHz下行1805MHz～1880MHz頻帶寬度25MHz75MHz雙工間隔45MHz95MHz信道帶寬200KHz200KHz頻道序號n1～124(共124個(gè)信道)512～885(共374個(gè)信道)3、GSM系統(tǒng)的頻率配置

GSM包括900MHz和1800MHz兩個(gè)頻段。早期使用的是GSM900頻段，隨著業(yè)務(wù)量的不斷增大，DCS1800頻段投入使用。目前，許多地方這兩個(gè)頻段的網(wǎng)絡(luò)同時(shí)存在，構(gòu)成“雙頻”網(wǎng)絡(luò)。73（1）移動用戶的ISDN號碼(MSISDN：MobileSubscriberInternationalISDN/PSTNnumber)此號碼為主叫用戶呼叫PLMN(陸上公用移動通信網(wǎng))用戶所要撥的號碼(即用戶的手機(jī)號)。其組成如下：其中，CC：CountryCode國家碼，如中國為86。NDC：NationalDestinationCode國內(nèi)接入號，中國移動通信的為135～139，中國聯(lián)通的為130～134.SN：SubscriberNumber移動用戶號。典型的號碼舉例：8613904770001。CCNDCSN4、GSM網(wǎng)的編號計(jì)劃74（2）國際移動用戶識別碼（IMSI：InternationalMobileSubscriberIdentity）

此為GSM系統(tǒng)分配給移動用戶（MS）的唯一識別號(網(wǎng)絡(luò)識別SIM卡的號碼)，此碼在所有位置包括在漫游區(qū)都是有效的。典型的IMSI舉例：460-00-4777770001。（3）臨時(shí)移動用戶識別碼TMSITMSI是為了加強(qiáng)系統(tǒng)保密性而在VLR內(nèi)分配的臨時(shí)用戶識別，它在某一VLR區(qū)域內(nèi)與IMSI唯一對應(yīng)。75（4）移動用戶漫游號碼MSRN與切換號碼HONMSRN(MobileSubscriberRoaming-Number)。HON(Handover-Number)

MSRN在移動被叫過程中臨時(shí)分配，用于移動交換網(wǎng)關(guān)GMSC尋址VMSC或MSCA尋址MSCB所用，在接續(xù)完成后立即釋放。它對用戶而言是不可見的。76（5）位置區(qū)識別碼LAI、全球小區(qū)識別碼CGILAI用于移動用戶的位置更新。CGI是所有GSMPLMN中小區(qū)的唯一標(biāo)識，它由位置區(qū)識別LAI加上小區(qū)識別CI構(gòu)成。即CGI=LAI+CI。（6）基站識別碼（BSIC）

用于識別相鄰的、采用相同載頻的、不同基站收發(fā)信臺BTS。特別是國家邊界地區(qū)采用相同載頻的相鄰BTS。（7）國際移動臺識別碼（IMEI）IMEI唯一地識別一個(gè)移動臺設(shè)備，用于監(jiān)控被竊或無效的移動設(shè)備。775、GSM無線接口的信道結(jié)構(gòu)

GSM系統(tǒng)采用頻分多址（FDMA）和時(shí)分多址（TDMA）的混合模式。FDMA用于相鄰蜂窩小區(qū)之間分享頻率。

TDMA則是每載頻分8個(gè)時(shí)隙，不同用戶使用不同的時(shí)隙，所以一路載頻最多可供8個(gè)用戶同時(shí)使用。從基站收發(fā)信臺BTS到移動臺MS的方向稱為下行鏈路，相反的方向稱為上行鏈路。

GSM無線信道可分為物理信道和邏輯信道。

78

物理信道：一個(gè)時(shí)隙就稱為一個(gè)物理信道。

邏輯信道：按信道中傳送的信息內(nèi)容性質(zhì)劃分，是指在時(shí)隙內(nèi)發(fā)送的比特流（突發(fā)）構(gòu)成的信道。這些邏輯信道映射到物理信道上傳送。邏輯信道又分為兩大類，業(yè)務(wù)信道和控制信道。

業(yè)務(wù)信道（TCH）用于傳送編碼后的話音或客戶數(shù)據(jù)，在上行和下行信道上，點(diǎn)對點(diǎn)(BTS對一個(gè)MS，或反之)方式傳播。

控制信道用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)。根據(jù)所需完成的功能又把控制信道定義成廣播、公共及專用三種控制信道，79

（1）廣播信道（BCH）：由基站發(fā)向移動臺的下行信道，都是點(diǎn)對多點(diǎn)（BTS對多個(gè)MS）方式.頻率校正信道(使移動臺能調(diào)到相應(yīng)頻率上)同步信道（SCH）：基站向移動臺傳送幀同步和基站識別碼信息。廣播控制信道（BCCH）：向移動臺傳送所有小區(qū)的通用信息。如位置區(qū)識別碼，小區(qū)內(nèi)允許的最大輸出功率等。80（2）公共控制信道（CCCH）：用于尋呼被叫及完成移動臺所需專用控制信道的申請和分配。它分為以下三種信道。尋呼信道（PCH）：用于尋呼（搜索）MS，下行信道、點(diǎn)對多點(diǎn)方式傳播；隨機(jī)接入信道（RACH）：MS通過此信道申請分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道（SDCCH），作為對尋呼的響應(yīng)或MS主叫/登記時(shí)的接入，上行信道、點(diǎn)對點(diǎn)方式傳播；允許接入信道（AGCH）：用于基站對移動臺的入網(wǎng)請求作出應(yīng)答，即為MS分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）或直接分配一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH。下行信道、點(diǎn)對點(diǎn)方式傳播。81（3）專用控制信道（DCCH）：用于傳送基站和移動臺之間的指令和信道指配等消息。它分為以下三種信道。

獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）：用在分配業(yè)務(wù)信道TCH之前呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令。

慢速隨路控制信道（SACCH）：傳送移動臺接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號強(qiáng)度的測試報(bào)告，這對實(shí)現(xiàn)移動臺參與切換功能是必要的，它還用于MS的功率管理和時(shí)間調(diào)整。

快速隨路控制信道（FACCH）：在話音傳輸過程中如果突然需要以比SACCH所能處理的高得多的速度傳送信令信息，則借用20ms的話音（數(shù)據(jù)）幀來傳送。這一般在切換時(shí)發(fā)生。826、GSM系統(tǒng)的安全性管理

GSM系統(tǒng)主要有如下安全性措施：（1）接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)采用了對用戶進(jìn)行鑒權(quán)；（2）無線路徑上采用對通信信息加密；（3）對用戶識別碼（IMSI）采用臨時(shí)用戶識別碼（TMSI）保護(hù)；（4）對移動設(shè)備采用識別碼進(jìn)行識別。GSM系統(tǒng)中鑒權(quán)和加密的過程如下：在鑒權(quán)中心AUC和用戶的SIM卡中都存儲著用戶的IMSI號碼和鑒權(quán)鍵Ki，同時(shí)還分別存儲著鑒權(quán)算法A3和加密算法A8，上述IMSI號碼、鑒權(quán)鍵Ki、算法A3和A8都是保密的，用戶本人也不知道。83對每個(gè)用戶來說，鑒權(quán)中心能不斷產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)RAND，并根據(jù)算法A3和A8為每個(gè)用戶算出相應(yīng)的加密鍵Kc、鑒權(quán)響應(yīng)SRES和隨機(jī)數(shù)RAND三個(gè)參數(shù)組成的一組參數(shù)，再將這個(gè)參數(shù)組送到HLR中存儲。當(dāng)用戶要求入網(wǎng)時(shí)必須經(jīng)過鑒權(quán)，MSC/VLR根據(jù)用戶識別碼IMSI向其歸屬的HLR要求提供鑒權(quán)參數(shù)組。要到后，將隨機(jī)數(shù)RAND發(fā)給移動臺MS，移動臺收到后利用其鑒權(quán)Ki，A3，A8得到鑒權(quán)響應(yīng)SRES和加密鍵Kc。移動臺將SRES送回給MSC/VLR，MSC/VLR把收到的符號響應(yīng)與參數(shù)組中的符號響應(yīng)比較，若兩者一致，則鑒權(quán)成功，移動臺MS可以入網(wǎng)，若不一致，則禁止移動臺入網(wǎng)。84（1）漫游管理

移動用戶在移動性的情況下要求改變與小區(qū)和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系的特點(diǎn)稱為漫游。

而在漫游期間改變位置區(qū)及位置區(qū)的確認(rèn)過程則稱為位置更新。在相同位置區(qū)中的移動不需通知MSC,而在不同位置區(qū)間的小區(qū)間移動則需通知MSC，位置更新主要由以下幾種組成。7、GSM系統(tǒng)的移動性管理

GSM系統(tǒng)移動性管理就是確定MS當(dāng)前位置以及使MS與網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系達(dá)到最佳狀態(tài)。根據(jù)MS當(dāng)前狀態(tài)的不同，可分為漫游管理及切換管理。85

①常規(guī)位置更新

所謂常規(guī)位置更新，是指移動臺從一個(gè)位置區(qū)移動到另一位置區(qū)時(shí)進(jìn)行的位置更新過程。

GSM系統(tǒng)每個(gè)小區(qū)的廣播控制信道都會通過系統(tǒng)消息向位于該小區(qū)內(nèi)的所有移動用戶發(fā)送該小區(qū)所屬的位置區(qū)識別碼(LAI)，移動臺收到該小區(qū)的LAI消息并與其SIM卡中存儲的LAI進(jìn)行比較，如果移動臺發(fā)現(xiàn)兩個(gè)LAI不同，說明移動臺已移動到新位置區(qū)，此時(shí)移動臺向MSC/VLR報(bào)告其新的位置區(qū)信息，申請位置更新。MSC/VLR接受移動臺的位置更新請求后，更新VLR中該移動用戶當(dāng)前所在位置區(qū)的信息。這樣，當(dāng)出現(xiàn)對該移動用戶新的呼叫時(shí)，MSC/VLR可將該呼叫準(zhǔn)確地傳遞到移動臺所在的新位置區(qū)，并在該位置區(qū)所屬的所有小區(qū)基站發(fā)起尋呼。86②國際移動用戶識別碼IMSI的分離/附著

IMSI分離也稱為關(guān)機(jī)登記。當(dāng)移動臺關(guān)機(jī)或拿走SIM卡時(shí)，移動臺向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IMSI分離操作消息，MSC/VLR收到該消息后對VLR中的IMSI做上分離標(biāo)記。

IMSI分離的目的是為了避免無效的尋呼，提高系統(tǒng)接通率。當(dāng)移動臺重新開機(jī)后，若此時(shí)移動臺處于分離前相同的位置區(qū)，則將MSC/VLR中VLR的IMSI做附著標(biāo)記，可有效地向移動用戶傳遞尋呼消息；若位置區(qū)已變，則要進(jìn)行新的常規(guī)位置更新。這種IMSI附著的位置更新過程也稱為開機(jī)登記。87③周期性位置登記

當(dāng)移動臺關(guān)機(jī)發(fā)送“IMSI分離”的消息時(shí)，往往會因無線信令鏈路質(zhì)量不好，MSC/VLR無法正確收到“IMSI分離”消息，系統(tǒng)仍會認(rèn)為“IMSI附著”，移動臺仍在原來位置，或者由于用戶移動到無線覆蓋不良的地區(qū)，系統(tǒng)可能無法對用戶進(jìn)行有效的尋呼。為此，系統(tǒng)可通過BCCH廣播消息通知移動臺按系統(tǒng)消息中周期性登記參數(shù)指定的時(shí)間周期進(jìn)行定期登記，例如要求移動臺30分鐘周期性登記一次，若系統(tǒng)收不到周期登記信息，MSC/VLR就給移動臺做“IMSI分離”標(biāo)記。88（2）切換管理

在移動臺通話過程中，不中斷通話而進(jìn)入新的服務(wù)小區(qū)并由之提供服務(wù)的過程稱為切換。改變移動臺服務(wù)小區(qū)進(jìn)行切換的依據(jù)是移動臺對相鄰小區(qū)信號強(qiáng)度的測量報(bào)告、BTS接收移動臺信號的強(qiáng)度、通話質(zhì)量及通信距離等，最后由BSC進(jìn)行評估，判斷是否需要切換。切換條件還有BSS負(fù)荷調(diào)整、來自O(shè)MC的請求等。當(dāng)需要切換時(shí)，網(wǎng)絡(luò)必須為正在通信的移動臺提供切換到新小區(qū)的頻道，以便維持通信的連續(xù)性。89圖6-25由相同MSC、不同BSC控制的小區(qū)間的切換90切換過程如下：①、舊BSC把切換請求及目的小區(qū)標(biāo)識一起發(fā)給MSC。②、MSC判斷是哪個(gè)BSC控制的BTS，并向新BSC發(fā)送切換請求。③、新BSC預(yù)訂目標(biāo)BTS激活一個(gè)業(yè)務(wù)信道TCH。④、新BSC把包含有頻率、時(shí)隙及發(fā)射功率的參數(shù)通過MSC、、舊BSC和舊BTS、傳到MS。⑤、MS在新頻率上通過快速隨路控制信道發(fā)送接入突發(fā)脈沖。⑥、新BTS收到此脈沖后，回送時(shí)間提前量TA至MS.(手機(jī)與基站距離,0~63,TA一個(gè)單位對應(yīng)距離554m)。⑦、MS發(fā)送切換成功信息通過新BSC傳至MSC。⑧、MSC命令舊BSC去釋放TCH。⑨、舊BSC轉(zhuǎn)發(fā)MSC命令至舊BTS并執(zhí)行918、GSM系統(tǒng)的通信管理GSM提供給用戶的業(yè)務(wù)主要有電話業(yè)務(wù)、移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短信息業(yè)務(wù)等。下圖表示移動臺主叫通信流程。92（1）MS撥被叫號，通過空中接口向基站BSS請求隨機(jī)接入信道，然后與MSC/VLR建立信令連接。（2）進(jìn)入ID鑒權(quán)程序，MSC請求HLR提供主叫MS的多套鑒權(quán)三元參數(shù)組。（3）HLR從AUC取其生成的RAND/SRES/Kc三元參數(shù)組多套，轉(zhuǎn)送MSC/VLR。（4）MSC任選一套三元參數(shù)組中的隨機(jī)數(shù)RAND通過BSS送給MS。（5）MS用收到的RAND和SIM卡的鑒權(quán)鍵Ki以及鑒權(quán)算法A3和加密算法A8算出SRES和加密鍵Kc，并把SRES發(fā)給MSC/VLR。93

6）MSC把MS送來的SRES與所選三元參數(shù)組的SRES作比較，若相同，則鑒權(quán)通過；若需加密，則設(shè)置加密模式；為MS重新分配TMSITMSI；進(jìn)入呼叫建立起始階段。（7）MSC為MS指配業(yè)務(wù)信道。（8）MSC采用NO.7信令，通過固定網(wǎng)（ISDN/PSTN）或移動網(wǎng)建立至被叫用戶的通路，并向被叫用戶振鈴。（9）MSC經(jīng)基站向MS回送呼叫證實(shí)信號。（10）被叫摘機(jī)應(yīng)答。（11）BSS向MS發(fā)應(yīng)答（連接）信號，進(jìn)入通話階段。94GSM相關(guān)參數(shù)①使用頻段為：900MHz和1.8GHz頻段。我國：935～960MHz(基站發(fā)),890～915MHz(移動臺發(fā))。②頻帶寬度為25MHz(對900MHz頻段)，25MHz的頻段內(nèi)，信道進(jìn)行頻分復(fù)用：分為125個(gè)載頻（間隔200kHz），在每個(gè)載頻上進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，分為8個(gè)時(shí)隙，這樣共有125x8=1000個(gè)物理信道。每時(shí)隙577μs，8個(gè)時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)TDMA幀，幀長4.615ms。③通信方式為全雙工,雙工通信時(shí)收、發(fā)頻率間隔為45MHz。④調(diào)制方式：高斯低通最小移頻鍵控GMSK⑤

跳頻速率為1/4.615ms＝217跳/s⑥話音傳輸：采用規(guī)則脈沖激勵長線性預(yù)測編碼(RPE-LTP)。⑦話音速率為13kb/s，差錯(cuò)保護(hù)比特9.8kb/s。共22.8kb/s。⑧數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：可提供9.6kb/s的透明數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。956.3.4CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)

CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)是北美的第二代移動通信系統(tǒng)。使用了碼分多址技術(shù)，由于碼分多址技術(shù)本身的特點(diǎn)，使CDMA移動通信系統(tǒng)具有頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大而且是軟容量、軟切換、抗窄帶干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。從而在第三代移動通信中全部采用了碼分多址CDMA技術(shù)。96

碼分多址技術(shù)包含了兩個(gè)基本技術(shù)，一個(gè)是碼分技術(shù)，其基礎(chǔ)是擴(kuò)頻技術(shù)；另一個(gè)是多址技術(shù)。CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)是擴(kuò)展頻譜技術(shù)在移動通信中的一種應(yīng)用。所謂擴(kuò)頻技術(shù)是指用比信息頻帶寬得多的帶寬傳輸信息的技術(shù)。設(shè)代表系統(tǒng)占用帶寬，代表信息帶寬，通常為1~2稱為窄帶通信，50以上稱為寬帶通信，100以上稱為擴(kuò)頻通信。97根據(jù)信息論中的香農(nóng)定理，信道容量、信道帶寬和信噪比 有下述關(guān)系：上式表明，在不變的條件下，只要足夠大，即使在很低的情況下也可實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的信息傳輸。擴(kuò)頻通信就是將信息信號的頻譜擴(kuò)展100倍以上，然后進(jìn)行傳輸，從而提高通信的抗干擾能力。98

在全球廣泛應(yīng)用的第一個(gè)CDMA標(biāo)準(zhǔn)是IS-95A，這一標(biāo)準(zhǔn)支持8kb/s編碼話音服務(wù)，后又推出13kb/s話音編碼器。1998年2月，美國高通公司又推出了IS-95B標(biāo)準(zhǔn)。IS-95B是IS-95A的進(jìn)一步發(fā)展，可提供對64kb/s數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持。IS-95A和IS-95B總稱為IS-95。CDMAone是基于IS-95標(biāo)準(zhǔn)的各種CDMA產(chǎn)品的總稱。1995年9月，世界上第一個(gè)商用CDMA系統(tǒng)在香港開通。2001年12月31日，中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)在全國開通運(yùn)營。99

CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

（1）頻譜利用率高，系統(tǒng)容量較大(比GSM要大4～5倍)。（2）通話質(zhì)量好。（3）采用軟切換技術(shù)，切換成功率高。（4）具有“軟容量”特性（5）CDMA以擴(kuò)頻通信技術(shù)為基礎(chǔ)，抗干擾、抗多徑、抗衰落能力強(qiáng)，保密性好。（6）發(fā)射功率低，輻射小，移動臺電池壽命長。

(7)頻率規(guī)劃簡單。CDMA手機(jī)最高發(fā)射功率只有200mW左右，一般通話平均功率1～2毫瓦量級。GSM手機(jī)最高發(fā)射功率達(dá)1～2W，一般通話平均功率上百毫量級。理論上CDMA手機(jī)的輻射比GSM手機(jī)要小2個(gè)數(shù)量級。100CDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)(1)同步技術(shù)——捕獲與跟蹤；(2)Rake接收；(3)功率控制；(4)軟切換。(5)話音激活技術(shù)101

1．同步技術(shù)

PN碼序列的同步是CDMA擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)。CDMA系統(tǒng)要求接收機(jī)的本地偽隨機(jī)碼PN序列與接收到的PN碼在結(jié)構(gòu)、頻率和相位上完全一致，否則就不能正常接收所發(fā)送的信息。PN碼同步過程分為PN碼捕獲和PN碼跟蹤兩部分。

2．Rake接收技術(shù)

移動通信信道是一種多徑衰落信道，Rake接收技術(shù)就是分別接收每一路的信號進(jìn)行解調(diào)，然后疊加輸出達(dá)到增強(qiáng)接收效果的目的，這里多徑信號不僅不是一個(gè)不利因素，反而在CDMA系統(tǒng)中變成了一個(gè)可供利用的有利因素。1023．功率控制

功率控制是CDMA系統(tǒng)的核心技術(shù)。CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自擾系統(tǒng)，所有移動用戶都占用相同帶寬和頻率，“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問題特別突出。CDMA功率控制可有效克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)”，使系統(tǒng)既能維持高質(zhì)量通信，又不對其他用戶產(chǎn)生干擾。功率控制分為正向功率控制和反向功率控制，

反向功率控制又可分為僅有移動臺參與的開環(huán)功率控制和移動臺、基站同時(shí)參與的閉環(huán)功率控制。103

4．軟切換

與GSM不同，CDMA中越區(qū)切換可分為軟切換和硬切換。1)軟切換軟切換是CDMA系統(tǒng)中特有的。在軟切換過程中，移動臺與原基站和新基站都保持著通信鏈路，可同時(shí)與兩個(gè)(或多個(gè))基站通信。不需要進(jìn)行頻率的轉(zhuǎn)換，而只有導(dǎo)頻信道PN序列偏移的轉(zhuǎn)換。軟切換在兩個(gè)基站覆蓋區(qū)的交界處起到了業(yè)務(wù)信道的分集作用，大大減少由于切換造成的通話中斷，提高了通信質(zhì)量。避免了小區(qū)邊界處的“乒乓效應(yīng)”(在兩個(gè)小區(qū)間來回切換)。

2)硬切換指在載波頻率不同的基站覆蓋小區(qū)之間的信道切換。一個(gè)小區(qū)中可有多個(gè)載頻。如在熱點(diǎn)小區(qū)中，其頻率數(shù)要多于相鄰小區(qū)。當(dāng)進(jìn)行切換的兩個(gè)小區(qū)的頻率不同時(shí)，就必須進(jìn)行硬切換。這時(shí)既有載波頻率的轉(zhuǎn)換，又有導(dǎo)頻信道PN序列偏移的轉(zhuǎn)換。在硬切換過程中，移動用戶與基站的通信會有一個(gè)很短的中斷。104

5．話音編碼與話音激活技術(shù)目前CDMA系統(tǒng)的話音編碼主要有兩種，即碼激勵線性預(yù)測編碼8kbit/s和13kbit/s。8kbit/s的話音編碼達(dá)到GSM系統(tǒng)的13bit/s的話音水平甚至更好。根據(jù)對話音通信的統(tǒng)計(jì)，一般通話時(shí)間只占35%40%，其它時(shí)間是停頓、等待、傾聽對方講話等空閑時(shí)間，話音激活技術(shù)即是在通話時(shí)，發(fā)送功率，不通話時(shí)不發(fā)功率，以減少對其它用戶的影響，提高系統(tǒng)容量。1051、CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

CDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，各單元的功能也大體相似。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)1062、CDMA系統(tǒng)的頻率配置（1）工作頻段

我國CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)采用800MHzAMPS工作頻段，頻率范圍為：上行頻段：825MHz～835MHz；下行頻段：870MHz～880MHz；在此工作頻道上，CDMA數(shù)字移動通信網(wǎng)設(shè)置了一個(gè)基本頻道和一個(gè)或若干個(gè)輔助頻道，這樣當(dāng)移動臺開機(jī)時(shí)，便首先在預(yù)先放置的、用于接入CDMA系統(tǒng)的接入頻道上尋找相應(yīng)控制信道（基本信道），隨后則可直接進(jìn)入呼叫發(fā)起和呼叫接收狀態(tài)。

CDMA頻道間隔為1.23MHz。107圖6-28CDMA頻道頻率分配108FrequencyDomainUser#3User#2User#1SynchPagingPilot1.2288MHzfreqCodeDomain0123456789324063User1User3User264位長的Walsh碼PilotPaging1～7SynchIS-95系統(tǒng)：信號在頻域和碼域上的分布情況H1

=0H2

=0001

H4

=0000010100110110H2N

=HNHNHNHN

Walsh碼CDMA2000中Walsh碼長度4~256可變。

(最少3個(gè))(最多61個(gè))1096.3.5GPRS技術(shù)1、GPRS的概念

GPRS(GeneralPacketRadioService),充分利用了現(xiàn)有的GSM移動通信網(wǎng)設(shè)備，在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加一些硬件設(shè)備和軟件升級，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，它以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，采用IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使現(xiàn)有GSM網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突破了最高速率為9.6kbit/s的限制，最高數(shù)據(jù)速率可達(dá)170kbit/s。GPRS是GSM向3G系統(tǒng)演進(jìn)的重要一環(huán)，故又把它稱為“2.5代技術(shù)。1102、GPRS的特點(diǎn)（1）GPRS的目的是提供較高速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它是對目前GSM網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充。（2）GPRS采用分組交換方式，實(shí)際傳送或接收數(shù)據(jù)時(shí)才占用無線資源。對突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸可按需分配業(yè)務(wù)信道。（3）GPRS還有“永遠(yuǎn)在線”的特點(diǎn)，即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，手機(jī)進(jìn)入一種“準(zhǔn)休眠”狀態(tài)，釋放無線信道給其他的用戶使用。（4）GPRS的計(jì)費(fèi)是根據(jù)用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量而不是上網(wǎng)時(shí)間來計(jì)算的，只要你不傳輸數(shù)據(jù)，哪怕你一直“在線”也不需另外付費(fèi)。（5）數(shù)據(jù)傳輸與話音傳輸可同時(shí)進(jìn)行或切換進(jìn)行。111一、第三代移動通信系統(tǒng)

第三代移動通信系統(tǒng)（3G）是一種能提供多種類型、高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容，能以小型便攜式終端在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)進(jìn)行任何類型通信的通信系統(tǒng)。3G是為多媒體通信而設(shè)計(jì)的，它通過提供高質(zhì)量的視頻和圖像，進(jìn)一步增強(qiáng)人們相互之間的通信能力，其更新穎、更靈活的通信能力和更高的數(shù)據(jù)速率使得公網(wǎng)和專網(wǎng)上的信息和業(yè)務(wù)的接入能力大為增強(qiáng)。6.3.6數(shù)字移動通信的發(fā)展112第三代移動通信系統(tǒng)主要特點(diǎn)可以概括為：（1）全球覆蓋，無縫漫游。2G系統(tǒng)一般為區(qū)域或國家標(biāo)準(zhǔn)，而3G系統(tǒng)是一個(gè)在全球范圍內(nèi)覆蓋的系統(tǒng)，使用相同頻段。

（2）具有支持多媒體業(yè)務(wù)的能力，特別是支持Internet業(yè)務(wù)。現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)以話音為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)一般也僅能提供100Kbps至200Kbps的速率。而第三代移動通信系統(tǒng)最高業(yè)務(wù)速率可達(dá)2Mbps，其業(yè)務(wù)能力可支持話音、分組數(shù)據(jù)、多媒體以及流媒體業(yè)務(wù)。113

（3）第三代移動通信的核心網(wǎng)絡(luò)采用下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從時(shí)分復(fù)用的電路交換到全分組化的IP網(wǎng)絡(luò)的過渡，完成從第二代到第三代的平滑演進(jìn)，并為未來的后三代(B3G)、第四代(4G)移動通信系統(tǒng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。（4）高頻譜效率。理論上3G的頻譜效率是第二代的10倍。（5）低成本。綜合每用戶造價(jià)，3G設(shè)備價(jià)格低于第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。（6）高保密性。由于碼分多址、時(shí)分多址技術(shù)等數(shù)字技術(shù)的采用，系統(tǒng)保密性得到極大提高。1143G標(biāo)準(zhǔn)概述早在1985年ITU-T就提出了第三代移動通信系統(tǒng)的概念，后來考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進(jìn)入商用市場，工作的頻段在2000MHz，且最高業(yè)務(wù)速率為2000kb/s，故1996年正式更名為IMT-2000(InternationalMobileTelecommunication-2000)目前國際電聯(lián)接受的3G標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾種：WCDMA—中國聯(lián)通（HSPA，下行14.4M，上行5.75M）CDMA2000—中國電信（下行3.1Mbps

上行1.8Mbps）TD-SCDMA—中國移動。（HSDPA,2.8M下行,128K上行）2007年又增加Wimax標(biāo)準(zhǔn)。(10M帶寬時(shí)上下行速率30Mbps)115

WCDMA

WCDMA是歐洲和日本提出的寬帶CDMA技術(shù)。繼承了第二代移動通信體制GSM標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)。其關(guān)鍵技術(shù)基于窄帶CDMA技術(shù)并有所改進(jìn)。WCDMA支持高速數(shù)據(jù)傳輸(慢速移動時(shí)384kbps，室內(nèi)走動時(shí)2Mbps)，支持可變速傳輸。其主要特點(diǎn)如下：基站支持異步和同步的基站運(yùn)行方式，組網(wǎng)方便、靈活；適應(yīng)多種速率的傳輸，同時(shí)對多速率、多媒體的業(yè)務(wù)可通過改變擴(kuò)頻比和多碼并行傳送的方式來實(shí)現(xiàn)；上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統(tǒng)的多址干擾，提高了系統(tǒng)容量，也降低了傳輸?shù)墓β?；核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性；支持軟切換和更軟切換。支持自適應(yīng)天線陣技術(shù)與多用戶檢測的技術(shù)。116

WCDMA的演進(jìn)：R99版本:該版本于2000年3月確定，成熟穩(wěn)定,目前在全球廣泛開通的WCDMA都是基于這個(gè)版本的。核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容，核心網(wǎng)分為電路域(CS)和分組域(PS)分別支持話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用了分組化的傳輸，使最高下行速率可以達(dá)到384kb/s.R4版本：是向全分組化演進(jìn)的過渡版本，針對R99基于TDM的核心網(wǎng)作很大的改進(jìn)，引入了軟交換，將控制和承載分離。R5版本：全面IP化。引入了基于會話發(fā)起協(xié)議(SIP)的IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)，提出了高速下行分組接入(HSDPA)的方案，最高下行速率可達(dá)14.4Mb/s(16QAM調(diào)制方式)。R6版本：引入HSUPA，上行速率可達(dá)5.76Mbps。R7版本：HSPA+，在下行/上行分別采用64QAM/16QAM方式?？梢灾С窒滦?上行高達(dá)28/11Mbps的峰值速率。另外引入了2×2MIMO技術(shù)，下行峰值速率可以到達(dá)42Mbps。

R8版本：引入OFDM和多載波技術(shù)，下行/上行速率100/50Mbps.117WCDMA

基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來的3G標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)。支持384kbps～2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，及未來高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。適應(yīng)多種速率的傳輸，可靈活提供多種業(yè)務(wù)，根據(jù)不同的服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)速率分配不同的資源。對多速率、多媒體的業(yè)務(wù)可通過改變擴(kuò)頻比和多碼并行傳送的方式來實(shí)現(xiàn)。核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容。演進(jìn)策略:GSM(2G)—GPRS—EDG