第5章-移動通信系統(tǒng)教材

第5章移動通信系統(tǒng)

第一節(jié)移動通信概述第二節(jié)蜂窩系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)第三節(jié)GSM移動通信系統(tǒng)第四節(jié)CDMA移動通信系統(tǒng)第五節(jié)本章小節(jié)

移動通信(人類通信)的最終目標(biāo)人類通信的最高目標(biāo)是實現(xiàn)任何人在任何時間、任何地點與任何人進(jìn)行任何種類的信息交換（即5W）。

Whoever

任何人

Whenever

任何時間

Wherever

任何地點

Whomever

與任何人

Whatever

任何種類可利用資源為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須充分利用人類擁有的有限的通信資源：

空間SPACE

時間TIME

頻率FREQUENCY無線通信發(fā)展史

1864年麥克斯韋(MaxwelI)預(yù)言了電磁波輻射的存在，1887年赫茲(Hetz)通過實驗加以證實．這為現(xiàn)代的無線電通信提供了理論根據(jù)。無線電波可以在大氣媒質(zhì)中傳播這一理論的創(chuàng)立大大推動了通信技術(shù)的發(fā)展。

1897年，意大利科學(xué)家馬可尼（Marconi）用無線電波成功實現(xiàn)了信息的傳遞，開啟了無線通信發(fā)展的大門。距現(xiàn)在已有100多年了。移動通信的發(fā)展是隨著軍事、民用等領(lǐng)域的需求以及社會的進(jìn)步而逐步發(fā)展起來的，特別是在近20年，移動通信的發(fā)展速度是前所未有的。移動通信最早起源于海上救難，早在20世紀(jì)20年代移動通信技術(shù)就已經(jīng)被用于船舶、航空、警車等專用無線電通信系統(tǒng)。60年代初晶體管的誕生，使移動通信設(shè)備的小型化成為可能。l964年美國在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，推出一種改進(jìn)型的移動電話系統(tǒng)，同年日本也在自己的沿海小型船舶上使用多頻道自動轉(zhuǎn)換的無線電話系統(tǒng)。在這一時期，交換系統(tǒng)已由原來的人工交換發(fā)展為用戶直接撥號的專用自動交換系統(tǒng)。在50和60年代期間，貝爾實驗室和全世界其他的通信公司一起發(fā)展了蜂窩無線電話的原理和技術(shù)。它的概念是把整個覆蓋范圍劃分成小的單元．每個單元復(fù)用頻帶的一部分以提高頻帶的利用率，其代價是更多的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開銷。蜂窩概念是解決頻率不足和用戶容量問題的一個重大突破。它能在有限的頻譜上提供非常大的容量而不需要做技術(shù)上的重大更改。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對民用移動電話的需求日益增加，而且伴隨著微電子技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)展一種較大范圍使用的移動電話系統(tǒng)已經(jīng)具備了理論上、技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的可行性。而且新理論與新體制的不斷發(fā)展和完善，為模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)的誕生奠定了堅實的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)基礎(chǔ)。

1977年美國貝爾實驗室首先提出了800MHz蜂窩無線電話,并推出先進(jìn)的移動電話服務(wù)系統(tǒng)(AMPS).80年代該系統(tǒng)在芝加哥、巴爾的摩和華盛頓正式投入商用.日本1976年研制了陸上移動電話系統(tǒng)(LMTS).1979年，日本開始建設(shè)全國的先進(jìn)移動電話系統(tǒng)NAMTS.

目前國內(nèi)外使用的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)主要有：北美的AMPS,日本的HCMTS,英國與中國采用的TACS,前西德的C450系統(tǒng)以及法國的RadioComm2000系統(tǒng).這些系統(tǒng)分別采用400MHz,450MHz,800MHz和900MHz頻段。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，社會的發(fā)展對移動通信的容量、質(zhì)量以及業(yè)務(wù)種類都提出了更高的要求。而且超大規(guī)模集成電路、微型計算機(jī)、微處理器和數(shù)字信號處理技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展為開發(fā)數(shù)字移動通信系統(tǒng)提供了技術(shù)保障。數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)具有容量大、頻譜利用率高、通信質(zhì)量好、業(yè)務(wù)種類多、易于加密、抗干擾能力強(qiáng)、用戶設(shè)備小、系統(tǒng)成本低等優(yōu)點。

1982年歐洲郵政和遠(yuǎn)程通信管理聯(lián)合會議(CEFT)設(shè)立了移動通信持別小組(GSM——GroupSpecialMobile)，歐共同體各國在GSM小組的協(xié)調(diào)下做了大量的研究和實驗工作。

1987年GSM小組就泛歐數(shù)字蜂窩公眾移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致意見。GSM標(biāo)準(zhǔn)采用多址接入方式為窄帶時分多址(TDMA),話音編碼方式為規(guī)則脈沖激勵長期預(yù)測編碼(KPE，LTP)，調(diào)制方式為高斯濾波移頻鍵控(GMSK)。

l988年GSM標(biāo)準(zhǔn)生效．1991年試運(yùn)行，1992年系統(tǒng)投入商用，并實現(xiàn)了歐共體國家之間的聯(lián)網(wǎng)漫游。美國也于1987年開始研究適合北美使用的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。1989年美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)提出了一種數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，定為Is—54。新的數(shù)字移動蜂窩系統(tǒng)ADC采用雙模式設(shè)計，與AMPS充分兼容。ADC系統(tǒng)采用時分多址和頻分雙工(TDMA／FDD)的工作方式，話音編碼采用矢量和激勵線形預(yù)測編碼，調(diào)制方式采用n／4相移的差分四相相移鍵控。日本也推出了它的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)JDC，技術(shù)與ADC相似。

20世紀(jì)80年代初，歐洲、北美和日本研制的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)幾乎都一致采用時分多址技術(shù)．在1989年以美國Quatcomm公司為主的一些通信公司認(rèn)為未來的數(shù)字移動通信系統(tǒng)的多址方式可以采用碼分多址(CDMA)技術(shù)，井經(jīng)過理論分析和相關(guān)技術(shù)的研究與試驗，證實CDMA具有獨持的性能。試驗表明，在相同的環(huán)境條件下，CDMA系統(tǒng)的容量是AMPS系統(tǒng)的10一20倍，是TDMA系統(tǒng)的5倍左右?，F(xiàn)在，以CDMA為多址方式的數(shù)字動通信系統(tǒng)已進(jìn)入商用市場。

過去十年里最成功的無線通信技術(shù)之一就是由Quatcomm開發(fā)的CDMA技術(shù)。CDMA是一個突破發(fā)展的技術(shù)，它通過增加帶寬和在手機(jī)聽筒內(nèi)裝入復(fù)雜的基帶信號處理電路，大大增加了容量。所有被提議作為3G標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)都是來自CDMA標(biāo)準(zhǔn)。二代移動用戶的數(shù)量也清楚表明CDMA和GSM將作為世界范圍的兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第一節(jié)移動通信概述一、移動通信的特點：1、電波傳播條件復(fù)雜：在移動通信系統(tǒng)(特別是陸地移動通信系統(tǒng))中,由于移動臺可能在各種環(huán)境中不斷運(yùn)動,建筑群或障礙物對其的影響不斷變化,電磁波在傳播時會產(chǎn)生反射、折射、繞射等現(xiàn)象,由此會產(chǎn)生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬及多卜勒等效應(yīng),從而導(dǎo)致接收信號的強(qiáng)度和相位隨時間、地點而不斷變化。只有充分研究電波傳播的規(guī)律,才能進(jìn)行合理的系統(tǒng)設(shè)計。2、遠(yuǎn)近效應(yīng)：移動通信會出現(xiàn)近處移動臺干擾遠(yuǎn)處移動臺的現(xiàn)象，因此要求移動臺發(fā)射功率具有自動調(diào)整的能力。主要有鄰道干擾及同頻復(fù)用所引起的同頻干擾。3、噪聲干擾嚴(yán)重：通信環(huán)境變化很大。4、多普勒效應(yīng)：所謂多普勒效應(yīng)指的是當(dāng)移動臺(MS)具有一定速度v的時候,基站(BS)接收到移動臺的載波頻率將隨v的不同,產(chǎn)生不同的頻移。反之也如此。移動產(chǎn)生的多普勒頻率為

式中,v為移動體速度,λ為工作波長,θ為電波入射角。此式表明,移動速度越快,入射角越小,則多普勒效應(yīng)就越嚴(yán)重。多普勒效應(yīng)示意圖5、移動臺移動性強(qiáng)。二、移動通信分類：1、按設(shè)備的使用環(huán)境分：陸地、海上、航空等2、按服務(wù)對象：公用移動通信、專用移動通信3、按系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)：蜂窩移動電話、集群調(diào)度移動電話、個人無線電話系統(tǒng)、衛(wèi)星通信等三、移動通信無線設(shè)備的工作方式：1、單工制：所謂單工通信是指通信雙方交替進(jìn)行收信和發(fā)信的通信方式,發(fā)送時不接收,接收時不發(fā)送。單工通信常用于點到點的通信。根據(jù)收發(fā)頻率的異同,單工通信可分為同頻單工和異頻單工。

同頻單工是指通信雙方在相同的頻率f1上由收發(fā)信機(jī)輪流工作。平時雙方的接收機(jī)均處于收聽狀態(tài),當(dāng)某方需要發(fā)話時,即按下發(fā)話按鈕,關(guān)掉自己的接收機(jī)而使發(fā)射機(jī)工作,此時由于對方的接收機(jī)仍處于收聽狀態(tài),故可實現(xiàn)通信。這種操作通常稱為“按-講”方式。同頻單工的優(yōu)點是:僅使用一個頻率工作,能夠最有效地使用頻率資源;由于是收發(fā)信機(jī)間斷工作,線路設(shè)計相對簡單,價格也便宜。其缺點是:通信雙方要輪流說話,即對方講完后我方才能講話,使用不方便。

異頻單工是指通信雙方的收發(fā)信機(jī)輪流工作,且工作在兩個不同的頻率f1和f2上。例如基站以f1發(fā)射,移動臺以f1接收,而移動臺以f2發(fā)射,基站以f2接收。異頻單工只是在有中轉(zhuǎn)臺的無線電通信系統(tǒng)中才使用。單工通信2、半雙工制：半雙工通信是介于單工通信和全雙工通信之間的一種通信方式。其中,移動臺的工作情況與單工通信時相似:采用“按-講”方式,即按下按講開關(guān),發(fā)射機(jī)才工作,而接收機(jī)總是在工作?；镜墓ぷ髑闆r與全雙工通信時相似,只是可以采用雙工器,使收發(fā)信機(jī)共用一副天線。半雙工通信的特點是:設(shè)備簡單，功耗小，克服了單工通信斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象,但操作仍不太方便。所以半雙工方式主要用于專業(yè)移動通信系統(tǒng)中,如汽車調(diào)度等。半雙工通信3、雙工制：移動臺和基站能夠同時進(jìn)行通信。雙工通信的特點是:同普通有線電話很相似,使用方便。其缺點是:在使用過程中,不管是否發(fā)話,發(fā)射機(jī)總是工作的,故電能消耗很大,這對以電池為能源的移動臺是很不利的。針對此問題的解決辦法是:要求移動臺接收機(jī)始終保持在工作狀態(tài),而令發(fā)射機(jī)僅在發(fā)話時才工作。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)稱為準(zhǔn)雙工系統(tǒng),也可以和雙工系統(tǒng)兼容。這種準(zhǔn)雙工系統(tǒng)目前在移動通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。雙工通信四、移動通信系統(tǒng)的組成：移動通信系統(tǒng)主要由移動臺(MS,MobileStation)、基地站(BS,BaseStation)、移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC,MobileTelephoneSwitchingCenterorMobileServicesSwitchingCenter)以及傳輸線四個部分組成。移動通信系統(tǒng)的組成第二節(jié)蜂窩系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)一、區(qū)域覆蓋與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：任何移動通信網(wǎng)都有一定的服務(wù)區(qū)域，無線電波輻射必須覆蓋整個區(qū)域，一個基站能夠在其天線電波所能覆蓋的區(qū)域內(nèi)為用戶提供服務(wù)，這樣的覆蓋區(qū)稱為無線電區(qū)，簡稱小區(qū)。1、大區(qū)制：大區(qū)制概念的提出早于小區(qū)制,主要為早期的通信系統(tǒng)所采用,滿足了當(dāng)時系統(tǒng)中小容量的需求。大區(qū)制是指把一個通信服務(wù)區(qū)域僅規(guī)劃為一個或少數(shù)幾個無線覆蓋區(qū),簡稱無線區(qū)。所謂無線區(qū)是指當(dāng)基站采用全向天線時,在無障礙物的開闊地,以通信距離為半徑所形成的圓形覆蓋區(qū)。每個無線區(qū)的半徑在25~45km左右,用戶容量為幾十至數(shù)百個。每個無線區(qū)僅為一個基站所覆蓋,基站基本上是相互獨立的。大區(qū)制移動通信示意圖大區(qū)制的缺點是:由于一個基站所能提供的信道數(shù)有限,因而系統(tǒng)容量不高,不能滿足用戶數(shù)目日益增加的需要,這是由制式本身決定的,無法克服。移動臺的天線低,發(fā)射功率受限,在大的覆蓋區(qū)內(nèi),上行鏈路(由移動臺到基站)的通信就無法保證了,為此,常采用分集接收技術(shù)。即在服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置若干個分集接收點Rd與基站相連,以保證上行鏈路的通信質(zhì)量。大區(qū)制只適合于在中小城市或?qū)Ｓ靡苿泳W(wǎng)等業(yè)務(wù)量不大的情況下使用。為了適應(yīng)大城市或更大區(qū)域的服務(wù)要求,必須采用小區(qū)制組網(wǎng)方式,以在有限的頻譜條件下,達(dá)到擴(kuò)大容量的目的。2、小區(qū)制：小區(qū)制是指把一個通信服務(wù)區(qū)域分為若干個小無線覆蓋區(qū),每個小區(qū)的半徑在2~20km左右,用戶容量可達(dá)上千個。每個小區(qū)設(shè)置一個基站,負(fù)責(zé)本區(qū)移動臺的聯(lián)系和控制,各個基站通過移動業(yè)務(wù)交換中心相互聯(lián)系,并與市話局連接。每個小區(qū)只需提供較少的幾個無線電信道(一個信道組)就可滿足通信的要求,鄰近的小區(qū)使用不同的信道組。

小區(qū)中的基站天線采用全向天線,在理想情況下,它覆蓋的面積可視為一個以基站為中心,以最大可通信距離為半徑的圓。為了不留空隙地覆蓋整個面狀服務(wù)區(qū),各個圓形覆蓋區(qū)之間一定存在很多重疊區(qū)。通過理論分析,通信系統(tǒng)現(xiàn)在大都采用與圓形較接近的正六邊形作為小區(qū)的形狀結(jié)構(gòu),因為這種結(jié)構(gòu)既避免了相鄰覆蓋區(qū)間的重疊,又不會產(chǎn)生空隙,區(qū)域銜接更緊密,產(chǎn)生的相互干擾更小。又由于該結(jié)構(gòu)看上去像是蜂窩,所以稱其為“蜂窩式移動通信”。蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)服務(wù)區(qū)域的形狀不同,小區(qū)制又可分為帶狀區(qū)和面狀區(qū)(蜂窩網(wǎng))等。面狀區(qū)的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)又可分為宏蜂窩結(jié)構(gòu)、微蜂窩結(jié)構(gòu)以及智能蜂窩結(jié)構(gòu)三種。二、頻率管理與有效利用：1、頻率管理：頻段的劃分及主要用途頻率分配現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：

(1)1979年,國際電信聯(lián)盟(ITU)首次給陸地移動通信劃分出主要頻段。根據(jù)ITU的規(guī)定,1980年我國國家無線電管理委員會制定出陸地移動通信使用的頻段(以900MHz為中心)。集群移動通信:806~821MHz(上行);851~866MHz(下行)。軍隊:825~845MHz(上行);870~890MHz(下行)。大容量公用陸地移動通信:890~915MHz(上行);935~960MHz(下行)。此時,我國大容量公用陸地移動通信采用的是TACS體制的模擬移動通信系統(tǒng),相鄰頻道間隔為25kHz。(2)為支持個人通信發(fā)展,1992年,ITU在世界無線電管理大會(WARC’92)上,對工作頻段作了進(jìn)一步劃分:

未來移動通信頻段

1710~2690MHz在世界范圍內(nèi)可靈活應(yīng)用,并鼓勵開展各種新的移動業(yè)務(wù)。

1885~2025MHz和2110~2200MHz用于IMT-2000系統(tǒng),以實現(xiàn)世界范圍的移動通信。

移動衛(wèi)星通信頻段小低軌道移動衛(wèi)星通信:148~149.9MHz(上行);137~138MHz、400.15~401MHz(下行)。大軌道移動衛(wèi)星通信:1610~1626.5MHz(上行);2483.5~2500MHz(下行)。第三代移動衛(wèi)星通信:1980~2010MHz(上行);2170~2200MHz(下行)。1995年,修改為1980~2025MHz(上行);2160~2200MHz(下行)。此時,我國大容量公用陸地移動通信采用的是GSM體制的數(shù)字移動通信系統(tǒng),相鄰頻道間隔為200kHz。上行鏈路采用905~915MHz頻段,下行鏈路采用950~960MHz頻段。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展,可據(jù)需要向下擴(kuò)展,相應(yīng)縮小模擬公用移動電話網(wǎng)的頻段(890~905MHz,935~950MHz)。(3)2000年,ITU在世界無線電管理大會(WARC’2000)上,為IMT-2000重新分配了頻段,標(biāo)志著建立全球無線系統(tǒng)新時代的到來。這些頻段是805~960MHz、1710~1885MHz和2500~2690MHz。目前各國在應(yīng)用以800/900MHz頻段為主的大容量模擬和數(shù)字蜂窩移動通信的基礎(chǔ)上,正在開發(fā)研制1~3GHz頻段能夠用于個人通信的移動通信設(shè)備,并且已經(jīng)有大量1800MHz頻段的通信產(chǎn)品供應(yīng)市場。預(yù)計近幾年,第三代移動通信系統(tǒng)和手持機(jī)將大規(guī)模地進(jìn)入世界范圍的市場。2、無線信道：信道是什么，調(diào)制與解調(diào)。3、有效利用技術(shù)：頻譜資源緊張，怎樣合理利用頻譜資源。

信道的窄帶化

寬帶多址技術(shù)（擴(kuò)頻通信）三、信道的分配與選?。翰捎妙l分復(fù)用、多信道共用技術(shù)，怎樣合理分配頻率，避免相互干擾。

分區(qū)分組配置法

等頻距配置法分區(qū)分組配置法：盡量減少占用的總頻段，以提高頻段的利用率，同一區(qū)群內(nèi)不能使用相同的信道，以避免同頻干擾，小區(qū)內(nèi)采用無三階互調(diào)的相容信道組，以避免互調(diào)干擾。等頻距配置法：按等頻距間隔來配置信道，可根據(jù)群內(nèi)小區(qū)數(shù)來確定同一信道組內(nèi)各信道之間的頻率間隔。第一組用（1，1+N，1+2N，….）第二組用（2，2+N，2+2N，….），

….四、信令：全球移動通信系統(tǒng)第三節(jié)GSM移動通信系統(tǒng)隨著用戶數(shù)量的迅速增長,模擬蜂窩網(wǎng)的局限性逐漸顯現(xiàn),為了克服1G的局限性,歐洲、北美（美國）、日本開始研制2G標(biāo)準(zhǔn)。一、GSM系統(tǒng)概述：功能實體:通信系統(tǒng)內(nèi)的每一個具體的設(shè)備,他們各自 具有一定的功能,完成一定的工作,如VLR、 HLR等。1、GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：GSMArchitectureGSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）、移動臺(MS,MobileStation)

移動臺有三種類型:

車載型、便攜型和手持型。車載型移動臺(簡稱車載臺)的主體設(shè)備安裝在車輛的內(nèi)部,天線與主體設(shè)備分離,安裝在車外。車載臺可以在較大功率下使用。便攜型移動臺(簡稱便攜臺)為用戶手提攜帶的設(shè)備,其天線與設(shè)備安裝在一起。便攜臺可以支持系統(tǒng)所要求的所有功率。便攜臺也可以安裝在車輛上,并且通常都具備車輛安裝時所用的接頭。手持型移動臺(簡稱手持臺或手持機(jī))即現(xiàn)在人們通用的手機(jī)。與車載臺和便攜臺相比,手機(jī)的體積更小、重量更輕、攜帶更方便,因而是移動臺的主流發(fā)展方向。手機(jī)同樣可以安裝在車輛上,并且通常具備安裝插頭。當(dāng)安裝在車輛上時,可使用外部天線。

移動臺包含：1）移動終端(MT,MobileTerminal)

移動終端就是“機(jī)器本身”,它是移動臺的主體,是完成語音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信號的發(fā)射和接收的主要設(shè)備。2）用戶識別卡(SIM,SubscriberIdentityModule)

用戶識別卡中存儲著有關(guān)用戶的個人信息和網(wǎng)絡(luò)管理的一些信息以及加密、解密算法等,通過這些信息可以驗證用戶身份、防止非法盜用、提供特殊服務(wù)等,因而又稱為智能卡。（2）基站子系統(tǒng)(BSS,BaseStationSubsystem)

從整個GSM網(wǎng)絡(luò)來看,基站子系統(tǒng)(簡稱基站)介于網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)和移動臺之間,起中繼作用。一方面,基站通過無線接口直接與移動臺相接,負(fù)責(zé)空中無線信號的發(fā)送、接收和集中管理;另一方面,它與網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)中的移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC)采用有線信道連接,以實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間的通信,傳送系統(tǒng)信號和用戶信息等。以移動臺用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信為例:

基站接收到移動臺的無線信號,經(jīng)過簡單處理之后即傳送給移動交換中心,經(jīng)過交換中心的交換機(jī)等設(shè)備的處理,再通過固定網(wǎng)絡(luò)(PLMN或ISDN等)傳送給固定用戶,即可實現(xiàn)正常的網(wǎng)絡(luò)通信了。正是由于基站子系統(tǒng)在整個GSM網(wǎng)絡(luò)中的重要地位,因而它在GSM網(wǎng)絡(luò)中起著重要的作用,直接影響著GSM網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。一個覆蓋區(qū)中基站的數(shù)量、基站在蜂窩小區(qū)中的位置,基站子系統(tǒng)中相關(guān)組件的工作性能等是決定整個蜂窩系統(tǒng)通信質(zhì)量的重要因素。從組成上看,基站子系統(tǒng)主要包括兩類設(shè)備:基站收發(fā)信臺(BTS)和基站控制器(BSC)。通常來說,一個基站只包括一個BSC,而一個BSC根據(jù)話務(wù)量的需要可以控制一個或多個BTS。BTS可以與BSC直接相連,從而構(gòu)成一個整體基站系統(tǒng);BTS與BSC也可以通過基站接口設(shè)備(BIE)采用遠(yuǎn)端控制(當(dāng)BSC與BTS間距離超過15m時)的連接方式相連。1)基站收發(fā)信臺(BTS,BaseTransferandReceiveStation)BTS屬于基站子系統(tǒng)的無線接口設(shè)備,完全由BSC控制,主要負(fù)責(zé)無線傳輸,完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、無線調(diào)制、編碼等功能。具體來說,它可以接收來自移動臺的信號,也可以把BSC提供的信號發(fā)送給移動臺,從而完成BSC與無線信道之間的信號轉(zhuǎn)換。2)基站控制器(BSC,BaseStationControl)

BSC在BSS子系統(tǒng)內(nèi)充當(dāng)控制器和話務(wù)集中器,它主要負(fù)責(zé)管理BTS,而且當(dāng)BSC與MSC之間的信道阻塞時,由它進(jìn)行指示。BSC同時具有對各種信道的資源管理、小區(qū)配置的數(shù)據(jù)管理、操作維護(hù)、觀察測量和統(tǒng)計、功率控制、切換及定位等功能,是一個很強(qiáng)的功能實體。

（3）網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)(NSS,NetworkSwitchSubsystem)

MSC是GSM系統(tǒng)的核心,是對位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實體,也是移動通信系統(tǒng)與其他公用通信網(wǎng)之間的接口。它使用戶使用各種業(yè)務(wù)成為可能。

1)移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC,MobileServicesSwitchingCenter)MSC的具體功能如下:

MSC可從三種數(shù)據(jù)庫(HLR、VLR和AUC)中獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之,MSC也可根據(jù)其最新得到的用戶請求信息(如位置更新,越區(qū)切換等)更新數(shù)據(jù)庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

MSC作為網(wǎng)絡(luò)的核心,應(yīng)能完成位置登記、越區(qū)切換和自動漫游等移動管理工作。同時具有電話號碼存儲編譯、呼叫處理、路由選擇、回波抵消、超負(fù)荷控制等功能。

MSC還支持信道管理、數(shù)據(jù)傳輸以及包括鑒權(quán)、信息加密、移動臺設(shè)備識別等安全保密功能。

VLR是一個數(shù)據(jù)庫,負(fù)責(zé)存儲MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS(統(tǒng)稱來訪用戶)的來話接聽和去話呼叫所需檢索的信息,例如用戶的號碼,所處位置區(qū)域的識別,向用戶提供的服務(wù)等參數(shù)。具體來講,VLR是為其控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶服務(wù)的,它存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)的已登記的移動用戶的相關(guān)信息,從而為該用戶以后的呼叫連接創(chuàng)造了前提條件。VLR從該移動用戶所在的歸屬位置寄存器(HLR)處獲得并存儲該用戶的數(shù)據(jù)。一旦用戶離開該VLR的控制區(qū)域,則重新在他所進(jìn)入的另一個VLR登記,原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶的數(shù)據(jù)。因此,VLR可看作是一個動態(tài)的用戶數(shù)據(jù)庫。2)來訪位置寄存器(VLR,VisitorLocationRegister)

HLR是GSM系統(tǒng)的中央數(shù)據(jù)庫,主要存儲著管理部門用于移動用戶管理的相關(guān)數(shù)據(jù),具體包括兩類信息:一是有關(guān)用戶的參數(shù),即該用戶的相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù),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;二是有關(guān)用戶目前所處狀態(tài)的信息,即用戶的有關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù),如用戶位置更新信息或漫游用戶所在的MSC/VLR地址及分配給用戶的補(bǔ)充業(yè)務(wù)等。每個移動用戶都應(yīng)在其HLR處注冊登記。

3)歸屬位置寄存器(HLR,HomeLocationRegister)4)設(shè)備識別寄存器(EIR,EquipmentIdentityRegister)對移動臺身份的核準(zhǔn)包括三個組成部分:入網(wǎng)許可證的核準(zhǔn)號碼、裝配工廠號和手機(jī)專用號。針對不同的核準(zhǔn)結(jié)果,移動臺的IMEI會分列于白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格之一。白色清單中收錄了所有的核準(zhǔn)號碼,擁有該清單中的號碼的移動臺可以正常使用網(wǎng)絡(luò);黑色清單中收錄了所有的掛失移動臺和禁止入網(wǎng)移動臺的號碼,擁有這些號碼的移動臺會被暫時禁用(閉鎖);灰色清單收錄了所有的出現(xiàn)異常或功能不全,但不足以禁用的移動臺的號碼,擁有這些號碼的移動臺會受到網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)視,隨時可能被鑒別出其非法身份。這樣便可以確保入網(wǎng)移動設(shè)備不是被盜用的或是故障設(shè)備,確保注冊用戶的安全性。一旦手機(jī)丟失,只要向系統(tǒng)報告該手機(jī)的IMEI號碼,EIR就會將其列入黑色清單,使得盜用者空歡喜一場。

AUC也是一個數(shù)據(jù)庫,保存著關(guān)于用戶的三個參數(shù)(隨機(jī)號碼RAND、響應(yīng)數(shù)SRES和密鑰Kc)。其作用是:通過鑒權(quán)能夠確定移動用戶的身份是否合法,還能夠進(jìn)一步滿足用戶的保密性通信等要求。鑒權(quán)是GSM系統(tǒng)采取的一種安全措施,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用戶通信的安全。任何手機(jī)在通話前都要先經(jīng)過鑒權(quán),待得到系統(tǒng)確認(rèn),承認(rèn)其為合法用戶后,方可進(jìn)入通話接續(xù)。在此過程中,AUC起到了關(guān)鍵的作用。5)鑒權(quán)中心(AUC,AuthenticationCenter)對全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理。6)操作維護(hù)中心(OMC,OperationandMaintenanceCenter)2、無線覆蓋的區(qū)域結(jié)構(gòu)（1）國際移動用戶識別(IMSI,InternationalMobileSubscriberIdentity)國際移動用戶識別碼,顧名思義就是指在世界上所有的GSM系統(tǒng)內(nèi)(尤其是在其無線信道上)都適用的一個國際認(rèn)可的移動用戶身份的標(biāo)志碼。每個GSM移動用戶都有一個IMSI,而且具有全球惟一性和永久不變性(更換身份證或丟失SIM卡的情況除外)。IMSI用于GSM通信網(wǎng)的所有信令中,在用戶的SIM卡、系統(tǒng)的HLR和VLR中都有存儲。就像一個人銀行存折上的密碼一樣,IMSI碼應(yīng)盡可能的保密,否則,通信很容易被竊聽，或者身份被非法用戶冒用。為了滿足各國的不同要求,IMSI的長度是可變的,最長為15位,使用數(shù)字0～93、編碼IMSI號碼的結(jié)構(gòu)為:IMSI號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：

(1)MCC(MobileCountryCode)是移動臺國家碼,由3位數(shù)字組成,用以識別移動用戶所屬的國家。我國的MCC為460。

(2)MNC(MobileNetworkCode)是移動臺網(wǎng)絡(luò)號,由1位或2位數(shù)字組成,用以識別移動用戶所歸屬的移動網(wǎng)。中國移動的GSMPLMN(GSM公用陸地移動網(wǎng))的網(wǎng)號為00,中國聯(lián)通的GSMPLMN網(wǎng)號為01。

(3)MSIN(MobileSubscriberIdentificationNumber)是移動用戶識別碼,由11位數(shù)字組成,用以識別國內(nèi)GSM移動網(wǎng)中的移動用戶。（2）移動臺ISDN號碼(MSISDN,MobileStationISDNNumber)MSISDN也是移動用戶身份號碼,是GSMPLMN之外的用戶(如固定電話用戶或CDMA網(wǎng)用戶)要與GSM用戶通信時所使用的號碼。只有用戶所在的HLR中存儲著該號碼。

MSISDN號碼的結(jié)構(gòu)為:

MSISDN號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：

(1)CC(CountryCode)是國家碼,表示用戶移動臺注冊的那個國家。我國為86。

(2)NDC(NationalDestinationCode)是國內(nèi)目的地址碼,即網(wǎng)絡(luò)的接入號。中國移動GSM網(wǎng)為139、138等;中國聯(lián)通GSM網(wǎng)為130、131等。

(3)SN(SubscriberNumber)是用戶號碼,由7位數(shù)字組成。中國電信SN號碼的結(jié)構(gòu)是H1H2H3H4ABCD,其中,H1H2H3H4為每個移動業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的HLR號碼,ABCD為移動用戶碼。當(dāng)用戶數(shù)量過多,號碼不夠用時,可對SN加以擴(kuò)充。如中國移動GSM網(wǎng)的137,就是后來擴(kuò)充的。移動臺漫游號碼是當(dāng)移動臺由所屬的MSC／VLR業(yè)務(wù)區(qū)漫游至另一個MSC／VLR業(yè)務(wù)區(qū)中時,為了將對它的呼叫順利發(fā)送給它而由其所屬M(fèi)SC／VLR分配的一個臨時號碼。具體來講,為了將呼叫接至處于漫游狀態(tài)的移動臺處,必須要給入口MSC(即GMSC,GatewayMSC)一個用于選擇路由的臨時號碼。為此,移動臺所屬的HLR會請求該移動臺所屬的MSC／VLR給該移動臺分配一個號碼,并將此號碼發(fā)送給HLR,而HLR收到后再把此號碼轉(zhuǎn)送給GMSC。這樣,GMSC就可以根據(jù)此號碼選擇路由,將呼叫接至被叫用戶目前正在訪問的MSC／VLR交換局了。一旦移動臺離開該業(yè)務(wù)區(qū),此漫游號碼即被收回,并可分配給其他來訪用戶使用。（3）移動臺漫游號(MSRN,MobileStationRoamingNumber)

MSRN與MSISDN有相同的結(jié)構(gòu)。例如,中國移動GSM移動通信網(wǎng)技術(shù)體制規(guī)定139后第一位為零的MSISDN號碼為移動用戶漫游號碼(MSRN),即為1390M1M2M3ABC。其中,M1M2M3為MSC的號碼,M1M2與MSISDN號碼中的H1H2相同。（5）國際移動臺設(shè)備識別碼(IMEI,InternationalMobileEquipmentIdentity)

國際移動臺設(shè)備識別碼是用來惟一地標(biāo)識一個移動臺設(shè)備的編碼,即GSM網(wǎng)絡(luò)中的所有終端設(shè)備都可用IMEI這種統(tǒng)一的格式來標(biāo)識。IMEI編碼最多由15位十進(jìn)制數(shù)字組成。IMEI號碼的結(jié)構(gòu)為:IMEI號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：

(1)TAC(TypeApprovalCode)是型號批準(zhǔn)碼,6位數(shù),由歐洲型號認(rèn)證中心統(tǒng)一分配,在設(shè)備通過驗收時提供給生產(chǎn)廠家。

(2)FAC(FactoryAssemblyCode)是生產(chǎn)廠家裝配碼,2位數(shù),用以識別生產(chǎn)廠家及設(shè)備裝配地。

(3)SNR(SerialNumber)是序號碼,6位數(shù),由生產(chǎn)廠家分配,用以識別特定的設(shè)備。

(4)SP(Spare)是備用號碼,1位數(shù),以備將來之用。在GSM的Phase2+階段,IMEI被擴(kuò)展到了16位。其中,最后2位用來標(biāo)明終端軟件的版本號SVN(SoftwareVersionNumber),因此簡寫為IMEISV。（6）位置區(qū)識別(LAI,LocationAreaIdentity)位置區(qū)識別碼用于移動用戶的位置更新。LAI號碼的結(jié)構(gòu)為:

LAI號碼結(jié)構(gòu)中各項含義如下：

(1)MCC是移動臺國家碼,與IMSI中的前三位相同。

(2)MNC是移動臺網(wǎng)絡(luò)號,與IMSI中的MNC相同。

(3)LAC(LocationAreaCode)是位置區(qū)號碼,具有可變長度,最大時為一個雙字節(jié)(16位二進(jìn)制數(shù))BCD編碼,表示為X1X2X3X4。由此可見,在一個GSMPLMN網(wǎng)中可以定義216個(即65536個)不同的位置區(qū)。

LAI是臨時性用戶數(shù)據(jù),存儲于VLR中。當(dāng)移動臺的位置發(fā)生變更時,可能該編碼也要發(fā)生相應(yīng)的變化。（7）全球小區(qū)識別碼(CGI,CellofGlobalIdentity)

全球小區(qū)識別碼是用來識別各個位置區(qū)中的不同小區(qū)的。它是在位置區(qū)識別碼(LAI)后再加上一個小區(qū)識別碼(CI),其結(jié)構(gòu)為:其中,CI(CellIdentity)是一個雙字節(jié)的BCD編碼,由各MSC自定。二、路由及接續(xù)

1、呼叫處理

（

1）固定用戶至移動用戶的入局呼叫這種情況屬于移動用戶被呼的情況。其基本過程為:固定網(wǎng)絡(luò)用戶A撥打GSM網(wǎng)用戶B的MSISDN號碼(如139H1H2H3H4ABCD),A所處的本地交換機(jī)根據(jù)此號碼(139)與GSM網(wǎng)的相應(yīng)入口交換局(GMSC)建立鏈路,并將此號碼傳送給GMSC。GMSC據(jù)此號碼(H1H2H3H4ABCD)分析出B的HLR,即向該HLR發(fā)送此MSISDN號碼,并向其索要B的漫游號碼(MSRN)。

HLR將此MSISDN號碼轉(zhuǎn)換為移動用戶識別碼(IMSI),查詢內(nèi)部數(shù)據(jù),獲知用戶B目前所處的MSC業(yè)務(wù)區(qū),并向該區(qū)的VLR發(fā)送此IMSI號碼,請求分配一個MSRN。VLR分配并發(fā)送一個MSRN給HLR,再由HLR傳送給GMSC。GMSC有了MSRN,就可以把入局呼叫接到B用戶所在的MSC處。GMSC與MSC的連接可以是直達(dá)鏈路,也可以是由匯接局轉(zhuǎn)接的間接鏈路。

MSC根據(jù)從VLR處查到的該用戶的位置區(qū)識別碼(LAI),將向該位置區(qū)內(nèi)的所有BTS發(fā)送尋呼信息(稱為一起呼叫),而這些BTS再通過無線尋呼信道(PCH)向該位置區(qū)內(nèi)的所有MS發(fā)送尋呼信息(也是一起呼叫)。B用戶的MS收到此信息并識別出其IMSI碼后(認(rèn)為是在呼叫自己),即發(fā)送應(yīng)答響應(yīng)。至此,就完成了固定用戶呼叫MS的進(jìn)程。

（

2）移動用戶至固定用戶的出局呼叫

這種情況屬于移動用戶被呼的情況。其基本過程為:GSM網(wǎng)用戶A撥打固定網(wǎng)用戶B的號碼,A的MS在隨機(jī)接入信道(RACH)上向BTS發(fā)送“信道請求”信息。BTS收到此信息后通知BSC,并附上BTS對該MS到BTS傳輸時延的估算及本次接入的原因。BSC根據(jù)接入原因及當(dāng)前資料情況,選擇一條空閑的獨立專用控制信道(SDCCH),并通知BTS激活它。BTS完成指定信道的激活后,BSC在允許接入信道(AGCH)上發(fā)送“立即分配”信息(ImmediateAssignment),其中包含BSC分配給MS的SDCCH描述,初始化時間提前量、初始化最大傳輸功率以及有關(guān)參考值。每個在AGCH信道上等待分配的MS都可以通過比較參考值來判斷這個分配信息的歸屬,以避免爭搶引起混亂。

當(dāng)A的MS正確地收到自己的分配信息后,根據(jù)信道的描述,把自己調(diào)整到該DCCH上,從而和BS之間建立起一條信令傳輸鏈路。通過BS,MS向MSC發(fā)送“業(yè)務(wù)請求”信息。MSC啟動鑒權(quán)過程,網(wǎng)絡(luò)開始對MS進(jìn)行鑒權(quán)。若鑒權(quán)通過,MS向MSC傳送業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(若需要進(jìn)行數(shù)據(jù)加密,此操作之前,還需經(jīng)歷加密過程),進(jìn)入呼叫建立的起始階段。MSC要求BS給MS分配一個無線業(yè)務(wù)信道(TCH)。若BS中沒有無線資源可用,則此次呼叫將進(jìn)入排隊狀態(tài)。若BS找到一個空閑TCH,則向MS發(fā)指配命令,以建立業(yè)務(wù)信道鏈接。連接完成后,向MSC返回分配完成信息。MSC收到此信息后,向固定網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IAM信息,將呼叫接續(xù)到固定網(wǎng)絡(luò)。在用戶B端的設(shè)備接通后,固定網(wǎng)絡(luò)通知MSC,MSC給MS發(fā)回鈴信息。此時,MS進(jìn)入呼叫成功狀態(tài)并產(chǎn)生回鈴音。在用戶B摘機(jī)后,固定網(wǎng)通過MSC發(fā)給MS連接命令。MS作出應(yīng)答并轉(zhuǎn)入通話。至此,就完成了MS主呼固定用戶的進(jìn)程。

2、位置登記和刪除

（1）區(qū)域定義

在GSM這樣的小區(qū)制蜂窩移動通信網(wǎng)中,為了便于管理,劃分了若干不同等級的區(qū)域,但無論移動臺處于何處,只要是在系統(tǒng)區(qū)域內(nèi),就應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)所有的功能,包括越區(qū)切換、自動漫游等。為此,網(wǎng)絡(luò)必須時刻跟蹤并掌握移動臺所處的位置,及時更新移動臺的相關(guān)信息。這就是要進(jìn)行位置登記和刪除的原因。移動臺位置登記和刪除是網(wǎng)絡(luò)移動管理功能的一個重要方面,其進(jìn)程涉及到MS、BS、MSC和位置寄存器HLR、VLR,以及相應(yīng)的接口。

（2）位置登記概念

位置登記是指為了保證網(wǎng)絡(luò)能夠跟蹤移動臺的運(yùn)動,掌握移動臺所處的位置,以便在需要時能夠迅速連接上移動臺、實現(xiàn)正常通信而必須將其位置信息保存起來,并及時地進(jìn)行信息更新。通常,移動臺的位置信息存儲在歸屬位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器(VLR)這兩個功能實體中。

1)首次登記當(dāng)一個移動用戶首次入網(wǎng)時,由于在其SIM卡中找不到原來的位置區(qū)識別碼(LAI),它會立即申請接入網(wǎng)絡(luò),向移動交換中心(MSC)發(fā)送“位置更新請求”信息,通知GSM系統(tǒng)這是一個該位置區(qū)內(nèi)的新用戶。MSC根據(jù)該移動臺發(fā)送的IMSI中的H1H2H3信息,向某個特定的位置寄存器發(fā)送“位置更新請求”信息,該位置寄存器就是該移動臺的歸屬位置寄存器(HLR)。HLR把發(fā)送請求的MSC的號碼(即M1M2M3)記錄下來,并向該MSC回送“位置更新接受”信息。至此,MSC認(rèn)為此移動臺已被激活,便要求訪問位置寄存器(VLR)對該移動臺作“附著”標(biāo)記,并向移動臺發(fā)送“位置更新證實”信息,移動臺會在其SIM卡中把信息中的位置區(qū)識別碼存儲起來,以備后用。

2)位置更新位置更新指的是移動臺向網(wǎng)絡(luò)登記其新的位置區(qū),以保證在有此移動臺的呼叫時網(wǎng)絡(luò)能夠正常接續(xù)到該移動臺處。移動臺的位置更新主要由另一種位置寄存器——訪問位置寄存器(VLR)進(jìn)行管理。移動臺每次一開機(jī),就會收到來自于其所在位置區(qū)中的廣播控制信道(BCCH)發(fā)出的位置區(qū)識別碼(LAI),它自動將該識別碼與自身存儲器中的位置區(qū)識別碼(上次開機(jī)所處位置區(qū)的編碼)相比較,若相同,則說明該移動臺的位置未發(fā)生改變,無需位置更新;否則,認(rèn)為移動臺已由原來位置區(qū)移動到了一個新的位置區(qū)中,必須進(jìn)行位置更新。上述這種情況屬于移動臺在關(guān)機(jī)狀態(tài)下,移動到一個新的位置區(qū),進(jìn)行初始位置登記的情況。另外還有移動臺始終處于開機(jī)狀態(tài),在同一個MSC/VLR服務(wù)區(qū)的不同位置區(qū)進(jìn)行過區(qū)位置登記,或者在不同的MSC/VLR服務(wù)區(qū)中進(jìn)行過區(qū)位置登記的情況。不同情況下進(jìn)行位置登記的具體過程會有所不同,但基本方法都是一樣的。

3)位置刪除如前所述,當(dāng)移動臺移動到一個新的位置區(qū)并且在該位置區(qū)的VLR中進(jìn)行登記后,還要由其HLR通知原位置區(qū)中的VLR刪除該移動臺的相關(guān)信息,這叫做位置刪除。3、切換功能

一個正在通信的移動臺因某種原因而被迫從當(dāng)前使用的無線信道上轉(zhuǎn)換到另一個無線信道上的過程,稱為切換(Handover或Handoff)。最常見的切換是越區(qū)切換,它指的是當(dāng)一個正在通信的移動臺由一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時,為了保證通信上的連續(xù)性,而被系統(tǒng)要求從正在通信的小區(qū)的某一個信道上轉(zhuǎn)換到所進(jìn)入小區(qū)的另一個信道上的過程。在大、中容量的移動通信系統(tǒng)中,高頻率的越區(qū)切換已成為不可避免的事實。因而,必須采用好的切換技術(shù),以保證通信的連續(xù)性,否則,很容易產(chǎn)生“掉話”現(xiàn)象。

在GSM移動通信系統(tǒng)中,為了實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的切換,移動臺會主動參與切換過程。即在發(fā)生切換之前,MS會主動為MSC和BS提供大量的實時參考數(shù)據(jù),這就大大縮短了切換前期的準(zhǔn)備時間,能夠達(dá)到快速切換的目的。這是GSM與原有的模擬移動通信系統(tǒng)的一大區(qū)別,也是技術(shù)上的一大進(jìn)步。

在通信過程中,MS不斷向MSC和BS周期性地提供大量的參考數(shù)據(jù)是系統(tǒng)判斷是否需要發(fā)起切換過程的重要依據(jù)。以這些參考數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),不同的系統(tǒng)可能會采取不同的判斷切換準(zhǔn)則,這些準(zhǔn)則包括:(1)按接收信號載波電平的測量值進(jìn)行判斷;(2)按MS的載干比(即載波功率與干擾噪聲的功率比,記為C/I)進(jìn)行判斷;(3)按MS到BS的距離進(jìn)行判斷。

1）小區(qū)內(nèi)部的切換2）小區(qū)之間的切換(BSC內(nèi)部)3）BSC之間的切換(MSC內(nèi)部)4）MSC之間的切換(PLMN內(nèi)部)5）PLMN之間的切換

2）小區(qū)之間的切換(BSC內(nèi)部)

小區(qū)之間的切換指的是在同一基站控制器(BSC)控制的不同小區(qū)之間的不同信道的切換。發(fā)生此類切換,可能有如下幾種情形:·當(dāng)正在通信的移動臺要由當(dāng)前所處的小區(qū)移動到相鄰的另一個小區(qū)時;·當(dāng)移動臺所處的小區(qū)內(nèi)部發(fā)生了大量的呼叫,需要均衡話務(wù)時。顯然,前一種情形有利于移動臺獲得更高的信號場強(qiáng)和更好的通信質(zhì)量;后一種情形有利于話務(wù)管理,能夠?qū)崿F(xiàn)密集區(qū)域中大多數(shù)移動臺的正常通信。BSC內(nèi)部的不同小區(qū)之間的切換

該類切換的過程如下:MS不斷將其所處小區(qū)周圍的小區(qū)的相關(guān)信息報告給歸屬BTS,歸屬BTS再把這些信息傳送給BSC,BSC以判斷切換準(zhǔn)則為基礎(chǔ),根據(jù)這些信息對周圍小區(qū)進(jìn)行比較排隊,然后由BSC做出決定，是否要進(jìn)行切換、在什么時候進(jìn)行切換和切換到哪個小區(qū)中(BTS上)。BSC先與該小區(qū)的BTS建立鏈路連接,在新小區(qū)內(nèi)選擇并保留出空閑的業(yè)務(wù)信道(TCH),最后,BSC命令MS切換到該小區(qū)內(nèi)保留的空閑業(yè)務(wù)信道上。第四節(jié)CDMA移動通信系統(tǒng)

CDMA

CDMAsystemshaveasimilarnetworkarchitecturetoGSMnetwork,consistingofMS,BTS,BSC,MSC,OMC,relevantdatabase(EIR,AUC,HLR,VLR)ThemajordifferencesbetweenGSMandCDMAsystemareBTS,MS,airinterfacebetweenBTSandMSConcept:CDMAPowerFrequencyTimeFDMAFrequencyPowerTimeFDMA/TDMAFrequencyCDMAPowerTimeEvolutionofmultipleaccesstechniques一、CDMA基本原理（擴(kuò)頻通信）：模擬系統(tǒng)是靠頻率的不同來區(qū)別不同用戶的,GSM系統(tǒng)靠的是極其微小的時差,而CDMA則是靠編碼的不同來區(qū)別不同的用戶。由于CDMA系統(tǒng)采用的是二進(jìn)制編碼技術(shù),編碼種類可以達(dá)到4.4億,而且每個終端的編碼還會隨時發(fā)生變化,兩部CDMA終端編碼相同的可能性是“二百年一遇”,因此,在CDMA系統(tǒng)中進(jìn)行盜碼幾乎不可能。所謂擴(kuò)頻通信,即擴(kuò)展頻譜通信(SpreadSpectrumCommunication),是一種把信息的頻譜展寬之后再進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。頻譜的展寬是通過使待傳送的信息數(shù)據(jù)被數(shù)據(jù)傳輸速率高許多倍的偽隨機(jī)碼序列(也稱擴(kuò)頻序列)的調(diào)制來實現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)。在接收端則采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò),將寬帶信號恢復(fù)成原來的窄帶信號,從而獲得原有數(shù)據(jù)信息。擴(kuò)頻通信與CDMA的關(guān)系是:CDMA只能由擴(kuò)頻技術(shù)來實現(xiàn),而擴(kuò)頻通信并不意味著CDMA。二、CDMA系統(tǒng)的主要優(yōu)點：（1）頻率利用率高。CDMA系統(tǒng)的同一頻率，可以在所有小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，其頻率復(fù)用率為2/3（FDMA和TDMA的頻率復(fù)用率為1/7）。（2）CDMA系統(tǒng)容量大。理論上，CDMA移動網(wǎng)比模擬網(wǎng)大20倍，實際要比模擬網(wǎng)大10倍，比GSM大4到5倍。CDMA系統(tǒng)之所以大，并不是由于其技術(shù)本身,而是由于在CDMA系統(tǒng)中可更有效地采用許多新技術(shù)來增加系統(tǒng)容量，如話音激活或可變速率話音編碼、糾錯編碼、分集接收、功率控制、高效頻率復(fù)用、扇區(qū)劃分等技術(shù)。（3）抗多徑衰落。CDMA可提供多種形式的分集接收（時間分集、頻率分集、空間等分集），大大降低了多徑衰落。（4）抗干擾能力強(qiáng)。CDMA采用寬帶傳輸，將有用信號和干擾信號頻譜能量都加以擴(kuò)散，在接收端利用PN序列的相關(guān)特性進(jìn)行相關(guān)處理，對有用信號頻譜能量壓縮集中，干擾和噪聲因與PN序列不匹配而被抑制，因此大大提高了信噪比，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。（5）軟容量。在FDMA和TDMA系統(tǒng)中,當(dāng)小區(qū)的全部頻道或時隙被占滿后，則小區(qū)就不能接收新的呼叫，

容量有硬性限制。而CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，在指定的干擾電平下，即使用戶已達(dá)到限定數(shù)目，也允許增加個別用戶，系統(tǒng)性能并無明顯下降，因為在CDMA系統(tǒng)中用戶數(shù)和容量之間存在一種“軟”的關(guān)系，在業(yè)務(wù)高峰期，允許誤碼率增加一個小的數(shù)值，以增加忙時的可用信道數(shù)，這時話音質(zhì)量只是略為下降，而不會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。（6）低功率。CDMA采用功率控制后，僅在衰落期間調(diào)高發(fā)射功率電平，從而使平均發(fā)射功率減小，F(xiàn)DMA的最小