移动通信基础知识.docx

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1、移动通信基础知识1 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或是临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线电话）之间的通信。2 移动通信的主要特点：1)移动通信必须利用无线电波进行信息传输 ；2）移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；3）移动通信可以利用的频谱资源非常有限， 而移动通信业务量的需求却与日俱增；4）移动通信系统的网络结构多种多样， 网络管理和控制必须有效；5）移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用 3 移动通信有以下多种分类方法： 1) 按多址方式可分为频分多址(FDM

2、A)、 时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等； 2) 按工作方式可分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工； 3) 按信号形式可分为模拟网和数字网。 4 无线通信系统的传输方式分单工传输（广播式）和双向传输（应答式）。单向传输只用于无线电寻呼系统。双向传输有单工、双工和半双工三种工作方式。5 所谓单工通信，是指通信双方电台交替地进行收信和发信。根据收、发频率的异同， 又可分为同频单工和异频单工。单工通信常用于点到点通信。优点：组网简单、节省能源；缺点：通话不连续（对讲式），易受干扰。6 所谓双工通信，是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，有时亦称全双工通信双工通信一般使用一对频道，

3、以实施频分双工(FDD)工作方式，接收和发射可同时进行。但是，在电台的运行过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电源消耗较大。为缓解这个问题和减少对系统频带的要求，可在通信设备中采用同步的半双工通信方式，即时分双工(TDD)。此时， 时间轴被周期地分割成时间帧，每一帧分为两部分，前半部分用于电台A（或移动台A）发送，后半部分用于电台B（或基站）发送，这样就可以实现电台A和B（移动台与基站）的双向通信。 7 人们把模拟移动通信系统（包括模拟蜂窝网、模拟无绳电话与模拟集群调度系统等）称作第一代移动通信系统，而把数字化的移动通信系统（包括数字蜂窝网、数字无绳电话、移动数据系统以及移动卫星通信系统

4、等）称作第二代移动通信系统。8 数字通信系统的主要优点可归纳如下： (1) 频谱利用率高，有利于提高系统容量；(2) 能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性；(3) 抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强；(4) 能实现更有效、灵活的网络管理和控制；(5) 便于实现通信的安全保密；(6) 可降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量9 移动通信基本上围绕着两种主干网络在发展，这就是基于话音业务的通信网络和基于分组数据传输的通信网络。 根据运行环境和市场需求的不同， 前者又分为以蜂窝网为代表的高功率宽（广）域网和以无绳电话网为代表的低功率局域网；后者又可分为宽带LAN之类的高速局域网和移动数据网之类

5、的低速宽（广）域网10 常用的移动通信系统有哪些：无线电寻呼系统、蜂窝移动通信系统、无绳电话系统、集群移动通信系统、移动卫星通信系统、分组无线网。11 无线电寻呼系统是一种单向通信系统12 蜂窝通信网络的三大特点：频率再用、小区分裂、越区切换把若干相邻的小区按一定的数目划分成区群 (Cluster), 并把可供使用的无线频道分成若干个(等于区群中的小区数)频率组， 区群内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组， 在其它区群相应的小区中还可以再用，这就是频率再用当用户数增多并达到小区所能服务的最大限度时，把这些小区分割成更小的蜂窝状区域，并相应减小新小区的发射功率和采用相同的频率再用

6、模式，提高系统单位面积可服务的用户数以适应持续增长的业务需求，这种过程称为小区分裂当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这一过程称为越区切换13 只有频率再用距离足够大，才能保证同道干扰低于预定的门限值，这也就限制了区群中所含小区数目不能小于某种值（在模拟蜂窝网中不小于7，在数字蜂窝网中可小到4或3）14我国模拟无绳电话系统采用45 MHz/48 MHz的频段。我国使用的数字式无绳电话系统(低功率无线系统)标准是PHS15无绳电话是一种以有线电话网为依托的通信方式，也可以说它是有线电话网的无线延伸，具有发射功

7、率小、省电、设备简单、价格低廉、 使用方便等优点16 集群移动通信系统属于调度系统的转移通信网。17集群移动通信系统采用的基本技术是频率共用技术。 其主要做法是： 把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限个频道，以容纳数目更多的用户； 改进频道共用的方式，即移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某一个频道，而是在按下其“按讲开关”(PTT)时，才能占用一个频道；一旦松开PTT，频道将被释放，变成空闲频道，并允许其它用户占用该频道18 集群系统的控制方式有两种即专用控制信道的集中控制方式和随路信令的分布控制方式19 按通信占用频道的方式，集群系统可

8、分为消息集群、传输集群和准传输集群等三种方式(1) 消息集群(Message Trunking)。 在消息集群系统中， 每一次呼叫通话期间，一次性地分配一对无线频道， 而且在通话完毕后(即松开PTT开关后)，转发器继续在该频道上工作6 s左右(即脱离时间约为6 s), 才算完成此次接续过程。28s(2)传输集群(TransmissionTrunking)。传输集群通话中，并非始终占用某一个频道，当发话一方松开PTT时，对这一频道的占用即告结束，对方回答或本方再发话时，都要重新分配并占用新的空闲频道。亦即在通话中，每按一次PTT开关就重新占用频道一次。因此，传输集群可以充分利用频道的空闲时间，其

9、频道利用率可以明显提高。不过，用户的话音略有间隙时，PTT就可能松开，使所用频道也立即放弃而被其它用户所占用，其后再讲话时又要重新占用新的空闲频道，从而会导致消息传输不连续或形成通话中断现象。16s(3) 准传输集群(Quasi Transmission Trunking)。 准传输集群是为了克服传输集群的缺点而提出的一种改进型集群方式， 也可以看作是传输集群和消息集群的折中方案。 其做法是： 一方面(和消息集群相比)把脱离的时间缩短为0.52 s; 另一方面(和传输集群相比)在每次PTT松开之后增加0.5 s的保持时间， 然后释放频道。 18s20 Motorola公司提出的“铱”(IRID

10、IUM)系统改用66颗卫星，分6条轨道在地球上空运行21分组无线网是一种利用无线信道进行分组交换的通信网络，即网络中传送的信息要以“分组”或称“信包”(有时简称“包”)为基本单元。分组是由若干比特组成的信息段，通常包含“包头”和“正文”两部分。22 分组传输常见的网络结构有星型结构和分布式结构。23 在GSM系统中，分组模式成为通用分组无线业务(GPRS)24对数字调制技术的主要要求是：已调信号的频谱窄和带外衰减快(即所占频带窄，或者说频谱利用率高)；易于采用相干或非相干解调；抗噪声和抗干扰的能力强；以及适宜在衰落信道中传输。25数字信号调制的基本类型分为振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)

11、和相移键控(PSK)26 移动信道中电波传播特性的研究研究移动信道的传播特性，首先要弄清移动信道的传播规律和各种物理现象的机理以及这些现象对信号传输所产生的不良影响， 进而研究消除各种不良影响的对策。 为了给通信系统的规划和设计提供依据， 人们通常通过理论分析或根据实测数据进行统计分析(或二者结合)， 来总结和建立有普遍性的数学模型， 利用这些模型， 可以估算一些传播环境中的传播损耗和其它有关的传播参数。 理论分析方法通常用射线表示电磁波束的传播，在确定收发天线的高度、位置和周围环境的具体特征后，根据直射、折射、反射、散射、透射等波动现象，用电磁波理论计算电波传播的路径损耗及有关信道参数。实测

12、分析方法是指在典型的传播环境中进行现场测试， 并用计算机对大量实测数据进行统计分析， 以建立预测模型(如冲击响应模型)， 进行传播预测。 27多址方式的基本类型有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。实际中也常用到三种基本多址方式的混合多址方式，比如，频分多址时分多址(FDMATDMA)、频分多址码分多址(FDMACDMA)、时分多址码分多址(TDMACDMA)28通常认为：TDMA系统的通信容量大于FDMA系统， 而CDMA系统的通信容量又大于FDMA和TDMA系统29移动通信系统中采用的抗干扰措施是多种多样的，主要有： 1) 利用信道编码进行检错和纠错(包括前向

13、纠错FEC和自动请求重传ARQ)是降低通信传输的差错率， 保证通信质量和可靠性的有效手段； 2) 为克服由多径干扰所引起的多径衰落， 广泛采用分集技术(包括空间分集、 频率分集、 时间分集以及RAKE接收技术等)、 自适应均衡技术和选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术(如多电平调制、 多载波调制等)； 3) 为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术； 4) 为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、 多波束天线和自适应天线阵列等； 5) 在CDMA通信系统中， 为了减少多址干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术。 30 组网涉及网络结构、网络接口和网络的控制与管理等31网络结

14、构。数字蜂窝通信系统的网络结构，其组成部分为：移动交换中心(MSC)，基站分系统(BSS)(含基站控制器(BSC)、基站收发信台(BTS)，移动台(MS)，归属位置寄存器(HLR)，访问位置寄存器(VLR)，设备标志寄存器(EIR)，认证中心(AUC)和操作维护中心(OMC)。网络通过移动交换中心(MSC)还与公共交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)以及公共数据网(PDN)相连接。32网络接口 (1) 人机接口(Sm接口)。 Sm是用户与移动网之间的接口， 在移动设备中包括键盘、 液晶显示以及实现用户身份卡识别功能的部件。 (2) 移动台与基站之间的接口(Um接口)。 Um是移动

15、台与基站收发信机之间的无线接口，是移动通信网的主要接口，也称空中接口。 (3) 基站与移动交换中心之间的接口(A接口)。此接口所传递的信息主要有：基站管理、 呼叫处理与移动特性管理等。 (4) 基站控制器(BSC)与基站收发信台(BTS)之间的接口(Abis接口)。 基站系统(BSS)包括BSC与BTS两部分， 它们之间的接口称为Abis接口。33 Um接口协议模型举例 第一层(最低层)L1是物理层。它为高层信息传输提供无线信道，能支持在物理媒介上传输信息所需要的全部功能，如频率配置、信道划分、传输定时、比特或时隙同步、功率设定、调制和解调等等。第二层L2是数据链路层。它向第三层提供服务， 并

16、接受第一层的服务。其主要功能是为网络层提供必需的数据传输结构，并对数据传输进行控制。第三层L3是网络层。它的主要功能是管理链路连接， 控制呼叫过程，支持附加业务和短消息业务，以及进行移动管理和无线资源管理等。 34 网络的控制与管理 连接控制(或管理)功能、移动管理、无线资源管理。35常用的数字调制有： 移频键控(FSK)和移相键控(PSK)等36移动通信信道的基本特征是： 第一，带宽有限，它取决于使用的频率资源和信道的传播特性；第二，干扰和噪声影响大， 这主要是移动通信工作的电磁环境所决定的； 第三， 存在着多径衰落。 37扩展频谱(SS，Spread Spectrum)通信简称为扩频通信。

17、扩频通信的定义可简单表述如下： 扩频通信技术是一种信息传输方式， 在发端采用扩频码调制， 使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽， 在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。38各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频信号带宽B与信息带宽Bm之比成正比。 即Gp=10lg（B/Bm）Gp称作扩频系统的处理增益、表示了扩频系统信噪比改善的程度39 按照扩展频谱的方式不同，扩频通信系统可分为：直接序列(DS)扩频、跳频(FH)、跳时(TH)、线性调频(Chirp)以及上述几种方式的组合。40所谓直接序列(DS， Direct Sequency)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列

18、在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息41所谓跳频，是： 用一定码序列进行选择的多频率频移键控。 也就是说， 用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变， 因此称为跳频42与跳频相似， 跳时(TH，Time Hopping)是指使发射信号在时间轴上跳变。43多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若干个低速的子数据流（这样每个子数据流将具有低得多的比特速率），然后，每个子数据流经过调制（符号匹配）和滤波（波形形成g(t)），去调制相应的子载波，从而构成多个并行的已调信号，经过合成后进行传输44在多载波传输技术中，对每一路载波频率

19、（子载波）的选取可以有多种方法，它们的不同选取将决定最终已调信号的频谱宽度和形状。第1种方法是：各子载波间的间隔足够大，从而使各路子载波上的已调信号的频谱不相重叠，如图267（a）所示。该方案就是传统的频分复用方式，即将整个频带划分成N个不重叠的子带，每个子带传输一路子载波信号，在接收端可用滤波器组进行分离。这种方法的优点是实现简单、直接；缺点是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且多个滤波器的实现也有不少困难第2种方法是：各子载波间的间隔选取，使得已调信号的频谱部分重叠，使复合谱是平坦的， 如图2-67（b）所示。重叠的谱的交点在信号功率比峰值功率低3 dB处。子载波之间的正交性通过

20、交错同相或正交子带的数据得到(即将数据偏移半个码元周期)。 第3种方案是：各子载波是互相正交的，且各子载波的频谱有1/2的重叠。如图2-67（c）所示。该调制方式被称为正交频分复用(OFDM)。此时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。图2-67 子载波频率设置 (a) 传统的频分复用； (b) 3 dB频分复用； (c）OFDM45 信道按传输媒介分为有线信道和无线信道。46 根据信道特性参数随外界各种因素的影响而变化的快慢，通常分为“恒参信道”和“变参信道”。所谓“恒参信道”，是指其传输特性的变化量极微且变化速度极慢；或者说，在足够长的时间内，其参数基本不变。“变参信道”与此相反，其

21、传输特性随时间的变化较快。47从发射天线直接到达接收天线的电波称为直射波，它是VHF和UHF频段的主要传播方式；电波经过地面反射到达接收机，称为地面反射波；电波沿地球表面传播，称为地表面波。 48自由空间传播损耗Lfs(dB) = 32.44+20lg d(km)+20lg f(MHz) 可见，传输损耗（衰减）只与工作频率f和传播距离d有关。当f或d增大一倍时，Lfs将分别增加6dB。Lg2=0.301049 信号的局部中值，是在局部时间（或地点）中，信号电平大于或小于它的时间各为50%。这种变化造成的衰落称为慢衰落。50 多径衰落的信号包络服从瑞利分布，所以称为瑞利分布。在移动信道中， 发送

22、到接收机的信号会受到传播环境中地形、地物的影响而产生绕射、反射或散射，因而形成多径传播。 多径传播将使接收端的合成信号在幅度、相位和到达时间上发生随机变化，严重地降低接收信号的传输质量，这就是所谓的多径衰落。 51 慢衰落近似服从正态分布。52 为了防止因衰落（包括快衰落和慢衰落）引起的通信中断，在信道设计中，必须是信号的电平留有足够的余量，以使中断率R小于规定指标。这种电平余量称为衰落储备。53因多径传播造成信号时间扩散的现象， 称为多径时散54为了计算移动信道中信号电场强度中值(或传播损耗中值)，可将地形分为两大类，即中等起伏地形和不规则地形，并以中等起伏地形作传播基准。所谓中等起伏地形，

23、是指在传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过20m，且起伏缓慢，峰点与谷点之间的水平距离大于起伏高度。其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陆混合地形等统称为不规则地形。55不同地物环境其传播条件不同， 按照地物的密集程度不同可分为三类地区： 开阔地。 在电波传播的路径上无高大树木、 建筑物等障碍物， 呈开阔状地面， 如农田、 荒野、 广场、 沙漠和戈壁滩等。 郊区。在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密， 例如，有少量的低层房屋或小树林等。 市区。 有较密集的建筑物和高层楼房。56 Am(f, d)是中等起伏地市区的基本损耗中值，即假定自由空间损耗为0dB，基站天线高度为200m, 移动台天线高

24、度为3m的情况下得到的损耗中值；Hb(hb, d)是基站天线高度增益因子，它是以基站天线高度200m为基准得到的相对增益。Hm(hm, f)是移动台天线高度增益因子， 它是以移动台天线高度3m为基准得到的相对增益。地形地物修正因子KT = Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS ，Kmr郊区修正因子； Qo、Qr开阔地或准开阔地修正因子；Kh、Khf丘陵地修正因子及微小修正因子 ；Kjs孤立山岳修正因子；Ksp斜坡地形修正因子；KS水陆混合路径修正因子。任意地形地区的传播损耗中值LA = LT-KT，LT为中等起伏地市区传播损耗中值， 即LT = Lfs+Am(f, d)-Hb

25、(hb, d)-Hm(hm, f) 例3.2某一移动信道，工作频段为450MHz，基站天线高度为50m，天线增益为6dB，移动台天线高度为3m，天线增益为 0dB；在市区工作，传播路径为中等起伏地，通信距离为10km。 试求：传播路径损耗中值解根据已知条件， KT=0, LA=LT，自由空间传播损耗Lfs = 32.44+20lgf+20lgd= 32.44+20lg450+20lg10 =105.5dB；市区基本损耗中值Am(f,d) = 27dB；基站天线高度增益因子Hb(hb, d) = -12dB；移动台天线高度增益因子Hm(hm, f) = 0dB。由上述各项可得传播路径损耗中值为L

26、A = LT = 105.5+27+12 = 144.5dB例3-3 若上题改为郊区工作，传播路径是正斜坡，且m=15mrad, 其它条件不变，再求传播路径损耗中值。解可知LA=LT-KT， 由上例已求得LT=144.5dB。 根据已知条件，地形地区修正因子KT只需考虑郊区修正因子Kmr和斜坡修正因子Ksp，因而 KT = Kmr+Ksp，Kmr = 12.5dB，Ksp = 3dB所以传播路径损耗中值为 LA = LT-KT = LT- (Kmr+Ksp) = 144.5-15.5 = 129dB57传播损耗预测模型Hata模型适用于1501500 MHz频率范围，在市区的中值路径损耗的标准

27、公式为(CCIR采纳的建议)Lurban(dB)=69.55+26.16lgfc-13.82lghb-a(hb)+(44.9-6.55lghb)lgd式中： fc是在1501500MHz内的工作频率； hb是基站发射机的有效天线高度（单位为m， 适用范围30200 m）， 其定义为天线相对海平面高度hts减去距离从3 km到15 km之间的平均地面高度hga; hre是移动台接收机的有效天线高度（单位为m， 适用范围110 m）; d是收发天线之间的距离（单位为km， 适用范围110km）； a(hre)是移动台接收机的有效天线高度的修正因子 COST-231WalfishIkegami模型，

28、这种模型考虑到了自由空间损耗、 沿传播路径的绕射损耗以及移动台与周围建筑屋顶之间的损耗，该模型中的主要参数有：建筑物高度、道路宽度、建筑物的间隔、相对于直达无线电路径的道路方位。该模型适用的范围： 频率f： 8002000 MHz；距离d：0.025 km；基站天线高度hb： 450m；移动台天线高度hm：13 m。58所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法59分集有两重含义： 一是分散传输， 使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号； 二是集中处理， 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

29、选择与组合)以降低衰落的影响。 60在移动通信系统中可能用到两类分集方式： 一类称为“宏分集”； 另一类称为“微分集”。61 “宏分集”主要用于蜂窝通信系统中，也称为“多基站”分集。这是一种减小慢衰落影响的分集技术，其作法是把多个基站设置在不同的地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和在不同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信(可以选用其中信号最好的一个基站进行通信)。 62 “微分集”是一种减小快衰落影响的分集技术。微分集又可分为下列六种：空间分集、频率分集、极化分集、场分量分集、角度分集、时间分集。 63假设M个输入信号电压为r1(t)， r2(t), ， rM(t)， 则合并器输出电压r(

30、t)为ak为第k个信号的加权系数常用的有以下三种方式：(1) 选择式合并。选择式合并是指检测所有分集支路的信号， 以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合并器的输出。由上式可见， 在选择式合并器中，加权系数只有一项为1， 其余均为0。(2) 最大比值合并，最大比值合并器输出的信号包络为 (3) 等增益合并等增益合并无需对信号加权， 各支路的信号是等增益相加的等增益合并器输出的信号包络为64 为便于比较三种合并方式， 假设它们都满足下列三个条件：(1) 每一支路的噪声均为加性噪声且与信号不相关，噪声均值为零，具有恒定均方根值；(2) 信号幅度的衰落速率远低于信号的最低调制频；(3) 各支路信

31、号的衰落互不相关， 彼此独立。65 所谓RAKE接收机，就是利用多个并行相关器检测多径信号， 按照一定的准则合成一路信号供解调用的接收机。66 RAKE接收机利用多径信号，提高了通信质量。67 纠错编码是以降低信息传输速率为代价来提高传输可靠性的。68一般情况下，码的检、纠错能力与最小码距d0的关系可分为以下三种情况。(1) 为检测e个错码， 要求最小码距d0e+1；(2) 为纠正t个错码，要求最小码距d02t+1； (3) 为纠正t个错码，同时检测e个错码，要求最小码距d0e+t+1 (et)。 69 常用的检错码：奇偶校验码、CRC(循环冗余校验)70 在CDMA移动通信系统中采用了卷积码

32、和交织编码71 组网需要解决以下几个方面的问题：(1) 对于给定的频率资源，大家如何来共享? 即采用什么样的多址技术， 使得有限的资源能传输更大容量的信息? (2) 由于传播损耗的存在，基站和移动台之间的通信距离总是有限的。那么为了使用户在某一服务区内的任一点都能接入网络，需要在该服务区内设置多少基站？另一方面，对于给定的频率资源，如何在这些基站之间进行分配以满足用户容量的要求？这些是区域覆盖技术要解决的问题。 (3) 如何将服务区内的各个基站互连起来，并且要与固定网络(如PSTN、ISDN、BISDN等)互连，从而实现移动用户与固定用户、 移动用户与移动用户之间的互连互通? 也就是说， 移动

33、通信应采用什么样的网络结构? (4) 移动通信的基本特点是用户在网络覆盖的范围内可任意移动。这就要解决下面两个问题：一是当移动用户从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区时，如何保证用户通信过程的连续性，即如何实现有效的越区切换? 二是用户在移动网络中任意移动，网络如何管理这些用户，使网络在任何时刻都知道，该用户当前在哪一个地区的哪一个基站覆盖的范围内，即如何解决移动性管理的问题? (5) 如何在用户和移动网络之间，移动网络和固定网络之间交换控制信息，从而对呼叫过程、移动性管理过程和网络互连过程进行控制， 以保证网络有序运行， 即在移动通信网中应采用什么样的信令系统?72 常用的多址技术有三

34、种：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等73频分多址指将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用74为每个基站配置好一组信道，供该基站所覆盖的区域(称为小区)内的所有移动台共用。 这就是多信道共用问题。75 信道利用率可用每小时每信道的完成话务量来计算在维持B一定的条件下，随着n的加大A不断增长。当n6时，则接近线性关系。在B一定的条件下，随着n的加大而增长，但在n8之后增长已很慢。因此，同一基站的共用信道数不宜过多，一般8个。76 如n=8，为保证呼损率B=5%,全网只能容纳57*8=456个用户；若将B提高到20%，全网就可容纳92*

35、8=736个用户了。77空闲信道的选取方式主要可以分为两类： 一类是专用呼叫信道方式(或称“共用信令信道”方式)； 另一类是标明空闲信道方式。(1) 专用呼叫信道方式。处理呼叫的速度快；但信道的利用率不高。(2) 标明空闲信道方式。可分为“循环定位”、“循环不定位”、“标明多个空闲信道的循环分散定位”和“标明多个空闲信道的循环不定位”等 循环定位。信道利用率高；但是同抢概率也较大，即容易发生冲突 循环不定位方式。减小了同抢概率，但建立呼叫慢78时分多址是指把时间分割成周期性的帧， 每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的)79 在TDMA系统中， 每帧中的时隙结构(或称为突发结构)

36、的设计通常要考虑三个主要问题： 一是控制和信令信息的传输； 二是信道多径的影响； 三是系统的同步80为了解决上述问题， 采取以下四方面的主要措施： 一是在每个时隙中，专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输。 二是为了便于接收端利用均衡器来克服多径引起的码间干扰，在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列。 训练序列对接收端来说是确知的， 接收端根据训练序列的解调结果，就可以估计出信道的冲击响应，根据该响应就可以预置均衡器的抽头系数，从而可消除码间干扰对整个时隙的影响。 三是在上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔(即不传输任何信号)，即每个时隙中传输信号的时间要小于时隙长度，这样可以克服因移

37、动台至基站距离的随机变化，而引起移动台发出的信号到达基站接收机时刻的随机变化，从而保证不同移动台发出的信号，在基站处都能落在规定的时隙内，而不会出现相互重叠的现象。 四是为了便于接收端的同步，在每个时隙中还要传输同步序列。 同步序列和训练序列可以分开传输，也可以合二为一。81 码分多址 是以扩频信号为基础的，利用不同码型实现不同用户的信息传输。82 常用的扩频信号有两类：跳频信号和直接序列扩频信号。83为了保证同信道小区之间有足够的距离， 附近的若干小区都不能用相同的信道。 这些不同信道的小区组成一个区群， 只有不同区群的小区才能进行信道再用。84 区群的组成应满足两个条件： 一是区群之间可以

38、邻接， 且无空隙无重叠地进行覆盖； 二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。即满足公式：N = i2+ij+j2 85 在每个小区中， 基站可设在小区的中央， 用全向天线形成圆形覆盖区， 这就是所谓“中心激励”方式；将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由三副120扇形天线共同覆盖，这就是所谓“顶点激励”方式采用120的定向天线后，所接收的同频干扰功率仅为全向天线系统的1/3，因此可以减少系统的同道干扰。另外，在不同地点采用多副定向天线可消除小区内障碍物的阴影区。86小区的分裂。在整个服

39、务区中，每个小区的大小可以是相同的，这只能适应用户密度均匀的情况。事实上服务区内的用户密度是不均匀的，为了适应这种情况，在用户密度高的市中心区可使小区的面积小一些，在用户密度低的市郊区可使小区的面积大一些。87信道(频率)配置的方式主要有两种：一是分区分组配置法；二是等频距配置法。88分区分组配置法所遵循的原则是： 尽量减小占用的总频段， 以提高频段的利用率； 同一区群内不能使用相同的信道， 以避免同频干扰； 小区内采用无三阶互调的相容信道组， 以避免互调干扰。避免三阶互调 。kijkxy89等频距配置法是按等频率间隔来配置信道的，只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻道干扰90 为了进一步提

40、高频率利用率，使信道的配置能随移动通信业务量地理分布的变化而变化，有两种办法：一是“动态配置法”随业务量的变化重新配置全部信道；二是“柔性配置法”准备若干个信道，需要时提供给某个小区使用。91在数字移动通信系统中， 将移动性管理、 用户鉴权及认证从MSC中分离出来， 设置原籍位置寄存器(HLR)和访问位置寄存器(VLR)来进行移动性管理92 MSC为移动交换中心，它是无线电系统与公众电话交换网之间的接口设备，完成全部必须的信令功能以建立与移动台的往来呼叫。其主要责任是： 路由选择管理； 计费和费率管理； 业务量管理； 向归属位置寄存器(HLR)发送有关业务量信息和计费信息。93 HLR为归属位

41、置寄存器，负责移动台数据库管理。其主要责任是： 对在HLR中登记的移动台(MS)的所有用户参数的管理、修改等； 计费管理； VLR的更新94 VLR为访问位置寄存器，是动态数据库。其主要责任是： 移动台漫游号管理； 临时移动台标识管理； 访问的移动台用户管理； HLR的更新； 管理MSC区、位置区及基站区； 管理无线信道(如信道分配表、 动态信道分配管理、 信道阻塞状态)。 95原籍位置寄存器简称HLR。 它可以看作是GSM系统的中央数据库， 存储该HLR管辖区的所有移动用户的有关数据。 其中，有关用户的参数信息（静态数据）有移动用户号码、访问能力、 用户类别和补充业务等。 此外， HLR还暂

42、存移动用户（当前位置的信息）漫游时的有关动态信息数据。访问位置寄存器简称VLR。 它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域， 则临时存储的该移动用户的数据就会被删除。 因此，VLR可看作是一个动态用户的数据库。 认证中心AUC是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。GSM系统采取了特别的通信安全措施， 包括对移动用户鉴权，对无线链路上的话音、数据和信令信息进行保密等96 与通信有关的一系列控制信号统称为信令。97 信令分为两种：一种是用户到网络节点间的信令（称为接入信令）；另一种是网络

43、节点之间的信令（称为网络信令）98越区(过区)切换(Handover或Handoff)是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。 该过程也称为自动链路转移ALT(Automatic Link Transfer)99越区切换包括三个方面的问题： 越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换； 越区切换如何控制；越区切换时的信道分配100越区切换分为两大类： 一类是硬切换， 另一类是软切换。 101越区切换的准则 在决定何时需要进行越区切换时， 通常根据移动台处接收的平均信号强度来确定， 也可以根据移动台处的信噪比(或信号干扰比)、 误比特率等参数来确定。假定移

44、动台从基站1向基站2运动，其信号强度的变化如图 5 - 27 所示。判定何时需要越区切换的准则如下：(1) 相对信号强度准则：在任何时间都选择具有最强接收信号的基站。 如图 5 - 27 中的 A处将要发生越区切换。这种准则的缺点是：在原基站的信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越区切换。 (2) 具有门限规定的相对信号强度准则：仅允许移动用户在当前基站的信号足够弱(低于某一门限)，且新基站的信号强于本基站的信号情况下，才可以进行越区切换。如图 5 - 27 所示，在门限为Th2时，在B点将会发生越区切换。在该方法中，门限选择具有重要作用。 (3) 具有滞后余量的相对信号强度准则：仅

45、允许移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强度强很多(即大于滞后余量(Hysteresis Margin)的情况下进行越区切换。 (4) 具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则：仅允许移动用户在当前基站的信号电平低于规定门限并且新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时进行越区切换。102 越区切换控制包括两个方面：一是越区切换的参数控制，二是越区切换的过程控制103 过程控制的方式主要有三种：移动台控制、网络控制、移动台辅助 的越区切换104 我国于1983年规定蜂窝式移动电话系统频段为870890.975MHz与915935.975MHz，频道间隔为25MHz。90年采用TACS制式

46、，双工频率间隔45MHz。105蜂窝网移动电话系统本身由移动电话交换局(MTSO)、基站(BS)和移动台(MS)组成。106通常，从基站(BS)至移动台(MS)的传输信道称为前向(或下行)信道， 包括前向话音信道和前向控制信道； 反之， 从MS至BS传输的信道称为反向(或上行)信道， 它也包括反向话音信道和反向控制信道。 107监测音SAT(Supervisory Audio Tone)用于信道分配和对移动用户的通话质量进行监测。 当某一话音信道要分配给某一移动用户时， BS就在前向话音信道上发送SAT信号。 移动台检测到SAT信号后， 就在反向话音信道上环回该SAT信号。 BS收到返回的SA

47、T信号后， 就确认此双向话音信道已经接通， 即可通话。 108信令音ST(Signalling Tone)在移动台至基站的反向话音信道中传输，它是 10 kHz的音频信号。信令音的主要用途如下：第一，当MS收到BS发来的振铃信号时，MS在反向话音信道上向BS发送ST信号，表示振铃成功，一旦移动用户摘机通话，就停发ST信号；第二，移动台在过境切换频道前，在MTSO控制下，BS在原来的前向话音信道上发送一个新分配的话音信道的指令，MS收到该指令后，就发送ST信号以表示确认。109 GSM蜂窝系统的主要组成部分可分为移动台、基站子系统和网络子系统。基站子系统(简称基站BS)由基站收发台(BTS)和基

48、站控制器(BSC)组成；网络子系统由移动交换中心(MSC)、操作维护中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、访问位置寄存器(VLR)、鉴权中心(AUC)和移动设备识别寄存器(EIR)等组成。一个MSC可管理多达几十个基站控制器，一个基站控制器最多可控制256个BTS。由MS、BS和网络子系统构成公用陆地移动通信网，该网络由MSC与公用交换电话网(PSTN)、 综合业务数字网(ISDN)和公用数据网(PDN)进行互连。110移动台的用户识别模块(SIM)，亦称SIM卡。它基本上是一张符合ISO(开放系统互连)标准的“智慧”磁卡，其中包含与用户有关的无线接口的信息，也包括鉴权和加密的信息111 GSM系统工作在以下射频频段：上行(移动台发、基站收) 890915 M