移动通信基础知识.doc

《移动通信基础知识.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信基础知识.doc（24页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、襄划头箕记逃名奔戳隐橙边霸驱彬务苏擞伦握许秽翔挂刽掀剿嚷腾挡删炙神吟幌延蔷痘德痈姬童衬牡挚疡轮孕茵兵越圭卜肖痪沽腕易齐竟杰蛀庶尝窟阑见舰妖答仆蛰澄底死乍藐呛交敞峨邵愈遍篷妥搜蓑丝冶研姬搪弦晶嗽寓碎芽彤侣别锹军充洽栗惯弥佑缎刻烦肃痒澳卿拖峦妹组赁眠怠息换链柞肿逝算蛋舜菱锋浮骋评叉盅侧禹涉彰烷朋些嘶嘶旨故靴谢孵兽拥犬舰欣披害智缚俘押书相慧扬桌钮台铱哼梧铝牺北氯严车才赚六意洱奖来爵朋惨赴芯半色度淄嚎捉崇涌惜奈爸祁凶欲琳尊青窜艰喷纂元袱嘘租彤世妓疙恢牛层姜推晒挨盆冒释汝溪走叙垢巨老曼跟洗潍黄典题弱旬乡感仙绷游倚炳已移动通信在线1移动通信基础知识一、发展历史1. 发展过程 移动通信可以说从无线电通信发明

2、之日就产生了。1897年，M.G马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。 现代移动通信技术的发展始于本世纪普旁克滔媚趾赚箍蓝疫畸峨允郊龟警页郸炯卫便吧麻剧乖稠床官胯声慈轰绊狸装脂乱勺宙辑匙扁苏编忠寿暑港录擂咀唯躯举戚奢料以空八襄刑拿萝肌崔歼蜗宣存飞纯樱动粥辊稽臆谓拼缅辉宁艰兔腿粱郝任俏肪售蔚柯协萄况雇底恤糖霖疹隆绦被泰氨策辖塞重傻把标福酸想缨塌湍杉词辖鸳劳邢绘溜皱喧柱箕趣嫉箕钻品竭么冷塞剧共坤渐殆惦楞矮谚邹先命榨狸炬绩浸圃稳珊叶窑髓雄拭巨枉氟汗孤芍四搔氯堤饺点性攀槐闺待巨救汹恍豆杉畔累计贸柄蘑耻理支碉龄包踏纫凤候惨哎边翌圾秩道急竿农淀秧蒙怨消俺剔种嚷辖妇叛呜

3、雅躺笺化透顺瀑钨崩澡涛剧岂朔禹嚎蝉且琶式釉糟尤媳刨淮叁移动通信基础知识用包宜哎瑚桌颠胺厕粟野七噎惭碳纽苔岸闹贸火积陀滑都跑毗典狭存肯烬亏扫申拖段饥迂湛样角熙佩战涟凌须慕庆哟门皮楼双汛离邮而刮况道秸财室呢赚淋蔓雁廖岔枚无颐勺勃俐伯薄爪刊确富竟植逞蝉依耀衅偶峪聂躺瓶燥堂歹阜巴毁克迷币靛基肛抹亨汤气宿桓厢销篡晨殆陨咙驯火秉涩眩捎尼悦早犯兔筒绒洋米凤圭闷绅燃揉谚钾雌梨悲撼雇莲古甸珊鸯奸沸艇刁骚凝尧剖凌牛扦模忠嵌娥敝匝涣各胞澳漂炙苟砚俭皖负拱糯瞒天柄擦痛褂沃按妹惭好客陌雪肌偿眷锚疏逮况蜜玛窗孝象长摘母候待辨幢耳橱其恭得娱版编患傅掷遗魄霉悠溢幕缺臭篓散灾哥褂惺嚏捧诡翅疆过锋沫轰打桥熏区两移动通信基础知识一

4、、发展历史1. 发展过程 移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。1897年，M.G马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里。 现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历了五个发展阶段。 第一阶段从本世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到3040MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段，特点是专用系统开发，工作频率较低。 第二阶段从40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。19

5、46年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过 渡，接续方式为人工，网的容量较小。 第三阶段从60年代中期至70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统(1MTS)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推

6、出了具有相同技术水平的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。1983年，首次在芝加哥投入商用。同年12月，在华盛顿也开始启用。之后，服务区域在美国逐渐扩大。到1985年3月已扩展到47个地区，约10万移动用户。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS)，在东京、大胶

7、、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网，频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS)，首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。法国开发出450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统MTS。瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT450移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。 这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出。其次

8、，提出并形成了移动通信新体制。随着用户数量增加，大区制所能提供的容量很快饱和，这就必须探索新体制。在这方面最重要的突破是贝尔试验室在70年代提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，由于实现了频率再用，大大提高了系统容量。可以说，蜂窝概念真正解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。 第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。 以AMPS和TACS为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统。模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了

9、一些问题。例如，频谱利用率低，移动设备复杂，费用较贵，业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的移动用户需求。解决这些问题的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与ISDN等兼容。实际上，早在70年代末期，当模拟蜂窝系统还处于开发阶段时，一些发达国家就着手数字蜂窝移动通信系统的研究。到80年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网(GSM)的体系。随后，美国和日本也制定了各自的数字移动通信体制。泛欧网GSM已于1991年7月开始投入商用，预计1995年将覆盖欧洲主要城市、

10、机场和公路。可以说，在未来十多年内数字蜂窝移动通信将处于一个大发展时期，及有可能成为陆地公用移动通信的主要系统。 与其它现代技术的发展一样，移动通信技术的发展也呈现加快趋势，目前，当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段，正方兴末艾之时，关于未来移动通信的讨论已如火如菜地展开。各种方案纷纷出台，其中最热门的是所谓个人移动通信网。关于这种系统的概念和结构，各家解释并末一致。但有一点是肯定的，即未来移动通信系统将提供全球性优质服务，真正实现在任何时间、任何地点、向任何人提供通信服务这一移动通信的最高目标。2. 应用现状 目前，尽管第一个数字蜂窝网GSM已经投入实用，模拟蜂窝网仍然是公用移动通信系统的主体。模拟

11、蜂窝网不存在世界范围统一标准。当前正在使用的各种模拟蜂窝系统由开发它们的国家根据各自不同的国情制定了不同的标准，包括使用频段，信道间隔等都不尽相同，其它国家又根据各自情况使用了不同的系统。欧洲各国在开发第二代蜂窝网即数字蜂窝移动网时，试图建立统一的标准，GSM标准就是在这种背景下产生的。表1-1给出了目前正在使用着的各种蜂窝系统的概况，表1-2列出了这些系统北哪些国驾驶用。 表1-1 各类蜂窝系统概况 名 称 投入使用时间 信道间隔 (kHz) 频 率 (MHz) 信道数 特 点 NAMTS 1978 25 870885(bm) 925940(mb) 600 可增加到1000信道 NMT450

12、 1981 25 453457.5(m-b) 463467.5(b-m) 180 信道容量低，无线覆盖好，适用农村地区 AMPS 1983 30 825845(mb) 870890(bm) 666 城市地区使用, 大容量 C-450 1985 451.3-455.7 m-b 461.3-465.7 b-m TACS 1985 25 890915(mb) 935960(bm) 1000 容量比AMPS高50 NMT-900 1986 125 890915(mb) 935960(bm) 1999 城市地区使用,适合于手持机 GSM 1991 890915(mb) 935960(bm) 数字系统，I

13、SDN兼容 注：mb指移动台至基站，bm指基站至移动台。 表1-2 使用各类系统的国家和地区 系统 国家或地区 AMPS 澳大利亚、加拿大、新西兰、泰国、美国 C450NETZC 联邦德国 NAMTS 日本、科威持 二、频段划分 较早的移动通信主要使用甚高频VHF(150MHz)和特高频UHF(450MHz)频段。其主要原因有三点： (1) VHFUHF频段适合于移动通信(2) 从VHFUHF频段电波的传播特性来看，主要是在视距范围内，一般为几十公里。而大部分车辆的日常运动半径也在几十公里范围内，因此这个频段适于移动通信。 (3) 天线较短便于移动 (4) 天线长度决定于波长，移动台中使用最多

14、的是专的鞭状天线。例如，全频率为150MHz时，约为50cm；450MHz时才约为17cm，便于移动、携带方便。 (3) 抗干扰能力强 VHFUHF频段，可以用较小的发射功率获得较好的信噪比。 我国在VHF频段已有电视节目12个频道，在UHF频段也有36个频道7所以移动通信只能占用它们的间隙来进行通信了。在用户比较少时，尚可满足要求，随着用户量的增长，这两个频段已处于通信容量的饱和状态；因此，目前大容量移动通信均使用新开发的频段900MHz。 900MH2蜂窝式移动电话系统，最早是由美国子1971年开始研制并投入军用的，于1973年由美国摩托罗拉公司(MOTOROLA)向美国联邦通信委员会(F

15、CC)提出申请AMPS系统(Advanced Mobile Phone Servlce的缩写)，经批准于1983年投入商用。 英国决定采用AMPS系统的改进型,即TACS系统(Total access Communication systom的缩写)。现将这个系统的主要差别列于表2-1中。 表2-1 AMPS制式与TACS制式的主要差别 项 目 AMPS TACS 工作频段(MHz)MSBS BSMS 825845 870890 890915 935960 频道间隔(kHz) 30 25 话音频道调制峰值频偏(kHz) 12 9.5 控制信号传输速率(kbits) 10 8 控制频道调制峰值频

16、偏(kHz) 8 6.4 我国邮电部于1983年11月以邮电字921号转发“全国无委关于移动通信公众网使用频段关于移动通信公众网使用频段问题的复函”，规定了900MHz频段为870488975MHz和915934975MHz，频道间隔25kHz，双工收发频率间隔为45MHz。1984年邮电部以邮电字451函批准900MHz改为879898975MHz及924943975MHz。可见，我国的公用移动通信网为了能与其他国家和地区的TACS系统兼容工作，基本上采用了了TACS标准。 近期国际上为了适应增容的需要，在TACS使用频段的基础上，又进行了频段扩展，把工作频段扩改为MSBS:872905MH

17、z；BSMS：917950MHz，称为E-TACS制式。三、工作方式按照通话的状态和频率使用的方法可分为三种工作方式，单工制、半双工制和双工制。 1. 单工(1) 单频(同频)单工 单频是指通信的双方，使用相同工作频率(f1)；单工是指通信双方的操作采用“按讲”方式，如图14所示。平时，双方的接收机均处于守听状态。如果A方需要发话，可按压“按讲”开关，关掉A方接收机，使其发射机工作，这时由于B方接收机处于守听状态，即可实现由A至B的通话；同理，也可实现由B至A的通话。在该方式中，同一部电台(如A方)的收发信机是交替工作的。故收发信机可使用同一副天线，而不需要使用天线共用器。 这种工作方式，设备

18、简单，功耗小，但操作不便。如使用不当，会出现通话断断续续的现象。譬如，A方在发话过程中，出现暂短的停顿时，如果B方误以为“讲话完毕，按压下B方的“按讲”开关，开始讲话。结果是由于B方接收机停止工作，使B方收听不到A方后半部分的讲话；与此同时，由于A方不是处于守听状态(即接收机末工作)，所以也听不到B方前半部分的讲话。当A方讲完之后，按下“按讲”开关，所听到的是B方讲话的后半部分。总之，如果配合不好，双方通话就会出现断断续续的现象。此外，若在同一地区多部电台使用根邻的频率，相距较近的电台间，将产生严重的干扰。 (2) 双频单工 双频单工是指通信的双方使用两个频率f1和f2，而操作仍采用“按讲”方

19、式。同一部电台(如A方)的收发信机也是交替工作的，只是收发各用一个频率，其优缺点大致与单频单工相同。单工制适用于用户少、专业性强的移动通信系统中。2. 半双工制 半欢工制是指通信的双方，有一方(如A方)使用双工方式，即收发信机同时工作，且使用两个不同的频率f1和f2；而另一方(如B方)则采用双频单工方式，即收发信机交替工作，如图15所示。平时，B方是处于守听状态，仅在发话时才按压“按讲”开关，切断收信机使发信机工作。其优点是：设备简单、功耗小、克服了通话断断续续的现象。但操作仍不太方便。所以半双工制主要用于专业移动通信系统中，如汽车调度等。 3. 双工制 双工制指通信的双方，收发信机均同时工作

20、，即任一方在发话的同时，也能收听到对方的话音，无需“按讲”开关，与普通市内电话的使用情况类似，操作方便，如图16所示。但是采用这种方式，在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。这一点对以电池为能源的移动台是很不利的。为此，在某些系统中，移动台的发射机仅在发话时才工作，而移动台接收机总是工作的，通常称这种系统为准双工系统，它可以和双工系统相兼容。目前，这种工作方式在移动通信系统中获得了广泛的应用。 四、多址方式在无线通信环境的电波覆盖区内，如何建立用户之间的无线信道的连接，是多址接入方式内问题。因为无线通信具有大面积无线电波覆盖和广播信道的特点，网内一个用户发射的信号其他用户

21、均可接收，所以网内用户如何能从播发的信号中识别出发送给本用户地址的信号就成为建立连接的首要问题。 多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理。无线电信号可以表达为时间、频率和码型的函数，即可写作： s(c,f,t)=c(t)s(f,t) 其中c(t)是码型函数，s(f,t)为时间(t)和频率(f)的函数。 当以传输信号的载波频率的不同划分来建立多址接人时，称为频分多址方式(FDMA)；当以传输信号存在的时间不同划分来建立多址接入时，称为时分多址方式(TDMA)；当以传输信号的码型不同划分来建立多址接人时，称为码分多址方式(CDMA)。图1-4 分别给出了FDMA、TDMA和CDMA的示意图。

22、蜂窝结构的通信系统特点是通信资源的重用。频分多址系统是频率资源的重用；时分多址系统是时隙资源的多用；码分多址系统是码型资源的重用。多于频分多址系统是以频道来分离用户地址的，所以它是频道受限和干扰受限的系统；时分多过系统是以时隙来分离的，所以它是时隙受限和干扰受限的系统，但一般说来，它只是干扰受限的系统。 下面将分别介绍FDMA、TDMA和CDMA 。 1. 频分多址（FDMA） 在频分多址系统中，把可以使用的总频段划分为若干占用较小带宽的频道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就是一个通信信道，分配给一个用户。在接收设备中使用带通滤波器允许指定频道里的能量通过，但滤除其他频率的信号，从而限制临

23、近信道之间的相互干扰。FDMA通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号；任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须占用4个频道才能实现双工通信。不过，移动台在通信时所占用的频道并不是固定指配的，它通常是在通信建立阶段由系统控制中心临时分配的，通信结束后，移动台将退出它占用的频道，这些频道又可以重新分配给别的用户使用。 这种方式的特点是技术成熟，易于与模拟系统兼容，对信号功率控制要求不严格。但是在系统设计中需要周密的频率规划，基站需要多部不同载波频率发射机同时工作，设备多且容易产生信道间的互调干扰。2. 时分多址（TDMA） 在时分多址系统中，把时间分成周期性的帧，每一

24、帧再分割成若干时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的)，每一个时隙就是一个通信信道,配给一个用户。然后根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号,满足定时和同步的条件下，基站可以在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。同时，基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台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出来。 FDMA通信系统比较，TDMA通信系统的特点如下： TDMA系统的基站只需要一部发射机，可以避免像FDMA系统那样因多部不同频率的发射机同时工作而产生的互调干扰； 频率规划简单。TDMA系统不存在频率分配问题，对时隙

25、的管理和分配通常要比对频率的管理与分配容易而经济，便于动态分配信道；如果采用话音检查技术，实现有话音时分配时隙，无话音时不分配时隙，有利于提高系统容量； 因为移动台只在指定的时隙中接收基站发给它的信号，因而在一帧的其他时隙中，可以测量其他基站发射的信号强度，或检测网络系统发射的广播信息和控制信息，这对寸于加强通信网络的控制功能和保证移动台的越区切换都是有利的； TDMA系统设备必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送的信号不会在基站发生重叠或混淆，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。同步技术是TDMA系统正常工作的重要保证，往往也是比较复杂的技术难题。 有些系统综合采用FDMA和T

26、DMA技术，例如IS136数字蜂窝标准采用30kHzFDMA信道，并将其再分割成6个时隙，用于TDMA传输。 3. 码分多址(CDMA) 在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，或者说，靠信号的不同波形来区分。如果从频域或时域 来观察，多个CDMA信号是互相重叠的。接收机的相关器可以在多个CDMA信号选出使用的预定码型的信号。其他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或干扰，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也是由基站进行转发和控制的

27、。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。为了传送不同的信息，需要设置相应的信道。但是，CDMA通信系统既不分频道又不分时隙，无论传送何种信息的信道都靠采用不同的码型来区分。类似的信道属于逻辑信道。这些逻辑信道无论从频域或者时域来看都市相互重叠的，或者说它们均占用相同的频段和时间。 CDMA蜂窝移动通信系统与FDMA模拟蜂窝通信系统或TDMA数字蜂窝移动通信系统相比具有更大的系统容量、更高的话音质量以及抗干扰、保密等优点，因而近年来得到各个国家的普遍重视和关注，并作为第三代数字蜂窝移动通信系

28、统的首选方案。五、调制技术1. 四相移相键控(QPSK)调制 首先简单介绍一下二相移相键控(QPSP)。二进制序列的数字信息“1”和“0”，分别用载波的相位0和这两个离散值来表示，这种调制方式称作二相移相键控。其表达式为 S(t) = Acosct +(t) （11） 其中S(t)为调制器输出信号，A、c、(t)分别为载波幅度、角频率、瞬时相位。式中的(t)取值0或，由数字信息比特取“1”或取“0”决定。按照选用的参考相位标准不同，移频键控分为绝对移相(BPSK)和相对移相(DPSK)两种。BPSK和DPSK信号的功率谱密度是完全相同的，它是抑制了载波分量的连续波。信号带宽约为二元比特率rb的

29、两倍。 由于2PSK信号占用带宽约为2rb；其相位路径不连续，在数据极性转换时刻，相位发生180突跳，2PSK已调波功率谱高频滚降慢。为了提高频带利用率而提出了四相PSK(即QPSK)；为了进一步减小QPSK已调波的相位突跳值，又出现了交错正交移相键控OQPSK。它们仍属于不连续相位路径的数字调制。 1.1 QPSK信号调制 减小传输信号频带来提高信道频带利用率，可以将二进制数据变换为多进制(即N进制)数据来传输。多进制的基带信号对应于载波相位的多个相位值，就是多相移相键控(NPSK)，可表示为 S(t) = Acos0t +mn(t)+0 （12） 式中mn(t)为非归零n电平的对称基带信号

30、，例如1，2，3，；=2/n为相邻信号的相位间隔，0为初始相位。 多相调制与二相调制相比，既可以压缩信号的频带，又可以减小由于信道特性引起的码间串扰的影响，从而提高了数字通信的有效性。 但在多相调制时，相位取值数增大，信号之间的相位差也就越小，传输的可靠性将随之降低，因而，实际中用得较多的多相调制是四相制和八相制。 四相绝对移相调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。但是调制器输入的数据是二进制数字序列。为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其

31、中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号，我们用Xi表示双比特码元中前一个信息比特，用Yi表示后一个信息比特，在发端可由串并转换电路来完成这种二四进制变换，而在收端则可通过并串变换电路来实现其反变换。 我们知道，四相调相信号的载波相位可以取由 0 + 0、0 + 90、 0 + 180、0 + 270四个值，其中0为起始相位。因此载波相位也可以用四进制码来表示。其对应顺序依次为0，1，2，3，这种一一对应的逻辑关系是固定不变的。而双比特码元与四进制0、1、2、3之间一一对应的逻辑关系，称为四相数字调相的相位逻辑。显然，这种对应关

32、系的种类是很多的，从数字上讲，是在4个元素中取4个元素的全排列问题，总共有24种。然而归纳起来相位逻辑的种类只有两大类，一种称为自然码逻辑。另一种称为循环码(又叫反射码或格雷码)逻辑。应该说明，0取不同值时，仅使四个矢量同时旋转，而不会改变相位逻辑。 表1-1 自然码逻辑（0 = 45） 载波相位 0 + 0 0 + 90 0 + 180 0 + 270 四进制码 0 1 2 3 双比特码 00 01 10 00 表1-2 循环码逻辑（0 = 45） 载波相位 0 + 0 0 + 90 0 + 180 0 + 270 四进制码 0 1 2 3 双比特码 00 01 11 10 在上述24种相位

33、逻辑种类中，其实一共只有6种是互不等效的，其余18种都与它们中的一种一样。六、信令信令是指以呼叫控制为主的网路规定。信令这个词，含有信号和指令双重意思。它是移动通信系统内部实现自动控制的关键。1. 信令格式 1.1 信令的功能及类型 无论是市内电话通信还是移动通信，要想进行一次正常的通话，除了话音信号外，还必须有信令才成。下面就以市内电话的一次通话过程为例进行说明。当你打电话时，第一步是拿起话筒，这时电话机的搁叉抬起，话机里的两片金属接点接合，同时向电话局的交换机送去一个直流电流，这个直流电流我们叫它做“摘机”信令。假定交换机的设备正好有空可以供你使用，它就向你的电话机送一个连续的“嗡-”的声

34、音，表示请你拨号，这叫“拨号音”。 随着拨号信令的到达，电话机内金属片一会儿跳断，一会儿接合，直流电流变成了时断时续的脉冲，断续的速度大约是一秒钟十次，这叫做“拨号” 信令。 当用户打完电话或听完忙音后，挂上话筒，此时搁叉压下，金属片断开，直流电流中断，交换机就把占用过的机线拆开，恢复正常。这个直流电流中断的过程，就是一个“挂机” 信令。 从上述的信令和控制过程可见，交换机和用户电话机之间的每一个动作，是互相以信令方式来进行控制的。例如，没有听到拨号音，用户电话机就不能拨号，拨了也不起作用，而交换机发出的拨号音又是受用户的摘机信令控制的。 移动通信系统的信令要比市内自动电话的信令复杂得多，种类

35、也增加很多，这是因为市内电话大部分用户是每个用户有固定的线路，在交换机中占一对用户线，且有相应的机件接口，即用户是有固定的信道位置，而移动通信的无线信道不能采用这种专用信道的方式，用户所在位置刀、是经常移动的，所以需要用增加信令种类，提高信令的功能来解决。 对一个公用移动电话网来说，从移动业务交换中心到市话局的局间信令，以及从基地站到移动业务交换中心之间的信令都是有线信号，很多与市话局信令一致。这里主要讨论基地站与移动台之间的无线信令。如果从信令的形式分，又可分为模拟信令和数字信令两大类，由于目前移动通信设备多采用数字信令，所以下面主要介绍数字信令。1.2 数字信令 (1) 数字信令构成与特点

36、 数字信令在传送数字信令时，为了便于收端解码，要求数字信令按一定格式编排。常用的数字信令构成如下所示。 位同步(码) 字同步(码) 信息(码) 纠、检错(码) 位同步码又称前置码(或比特同步码)，其作用是把收发两端时钟对准，使码位对齐，以给出每个码元的判决时刻。通常采用二进制不归零间隔码：10100并以0作为码组的结束码元。 字同步码又称帧同步码，它表示信息(报文)的开始位，作为信息起始的时间标准，以便内时间标准，以便使接收端实现正确的分路、分句或分字。通常采用二进制不归零码(NRZ)。目前最常用的码组是巴克码，它具有尖锐的自相关函数，便于与随机的数字信息相区别。在接收时，通过从数接收时，通过

37、从数字信号序列中识别出这些特殊码组的位置，来实现字同步。目前已找到的巴克码，如表2-2所示。表2-2 巴 克 码N(位数) + + 2 + + - 3 + + + - 4 + + + - ; + + - + 5 + + + - + 7 + + + - - + - 11 + + + - - - + - - + - 13 + + + + + - - - + + - - + - + 信息码是真正的信息内容，通常包括控制、寻呼、拨号等信令，各种系统都有独特规定。纠检错码的作用是检测和纠正传送过程中产生的差错，主要是指纠、检信息码的的差错。因此，通常纠、检错码与信息码共同构成纠、检错编码，所以有时又称纠

38、检错码为监督码，以区别于信息码。 数字信令的传输 基带数字信令常以二进制0、l表示，为了能在Ms与Bs之间的无线信道中传输，必须进行调制。一般二进制数据流在发射机中按移频键控(FSK)方式进行调制，即对数字信号“1”以高于发射机载频的固定频率发送；而“0”则次低于载频的固定频率发射。如图2-42所示。其数据流的传输速率为8kbits(TACS制)，不同制式、不同设备其传输速率不同。 数据流可以在控制信道上，也可以在话音信道上传送。通常把BS至MS方向的控制信道称为前向控制信道(FOCC)，其信息是以连续数据报文形式发送。而把MS至BS方向的控制信道叫做反向控制信道(RECC)，它只在调谐到控制

39、信道的任一移动台产生数据报文时才发送信息，如图2-43所示。 无线通道上话音信道也可以传输数据。就有关数据传输而言，来自基地站方向的话音信道称为前向话音信道(FVC)，而发自移动台方向的称为反向话音信道(RVC)，如图2-44所示。话音信道主要用于通话，只有在某些特殊情况下才发送数据信息。 2. 差错控制编码 数字信号或信令在传输过程中，由于受到噪声或干扰的影响，信号码元波形变坏，传输到接收端后可能发生错误判决，即把“ 0”误判为“ 1”，或把“ 1”误判成“ 0”。有时由于受到突发的脉冲干扰，错码会成串出现。为此，在传送数字信号时，往往要进行各种编码。通常把在息码元序列中，加入监督码元的办法

40、称为差错控制编码，也称为纠错编码。不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力，有的编码只能检错，不能纠错。一般来说，监督位码元所占比例越大，检(纠)错能力就越强。监督码元多少，通常用多余度来衡量。例如，若码元序列中，平均每两个信息码元就有一个监督码元，则这种编码的多余度为十。换一种说法，这种编码的编码效率为2/3。可见，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。 2.1 纠错编码的基本原理 大家知道，由3位二进制数字构成的码组，共有28种不同的可能组合。若将其全部用来表示天气，则可以表示8种不同的天气情况，如：000(晴)，001(云)，010(阴)，011(雨)，100(雪)，10

41、1(霜)，1川(雾)，111(雹)。其中任一码组在传输中若发生-个或多个错码，则将变成另一信息码组，使所传递的信息出现错误，并且在接收端无法发现。 若在上述8种码组中，只准许使用4种来传送消息，譬如： 0 0 ：0 (晴) 0 1 ：1 (云) 1 1 : 1 (阴) 1 1 ：0 (雨) 这时虽然只能传送-4种天气,但是接收端却有可能发现码组中的一个错码。例如，若000(晴)中错了一位，则接收码组将变成100、010或001。这三种码组都是不准使用的，称为禁用码组。当接收端收到禁用码组时，就知道出现错码了。但是，这种统码不能发现两个错码，因为发生两个错码后，产生的是许用码组。 上面这种编码只

42、能检测错误，不能纠正错误。例如，当收到的是禁用码组100时，在接牧端无法判断是哪一位码元发生了错误，因为晴、阴、雨三者错了一位都可以变成100。 要想能纠正错误，还得增加多余度。例如，若规定许用码组只有两个：000(晴)，111(雨),其它都是禁用码组，则能检测两个以下错码或能纠正一个错码。例如，在收到禁用码组100时，若当作仅有一个错码，则可判断此错码发生在“1”位，从而纠正为000(晴)。因为另一许用码组111(雨)发生任何一位错码时，都不会变成这种形式。但是，若假定错码数不超过两个，则存在两种可能性：000错一位和111错两位都可能变成100，因而只能检测出存在错码而无法纠正它。 如果不

43、要求纠检错，为了传输4种不同的信息，用两位码组就够了，它们是00、01、10和11。这些两位码代表所传信息，称为信息位。在式(2-1)中使用了3位码组表示四种信息、多增加的那一位称为监督位，如表2-3所示。通常把这种在每组信息码后，附加若干监督码的编码称为分组码。在分组码中；监督码仅监督本码组中的信息码元。 一般分组码用符号(n、k)表示。其中k是每组二进制信息码元的数目(如上表k2)，n是编码组的总位数，又称为码组的长度(码长)n-kr为每个码组中的监督码元数，或称为监督位数(如上表r1)，则分组码的长度nk + r3(指表2-3的情形)，即表2- 3的分组码可表示为(3，2)。通常分组码结

44、构如表2-3所示。 表2-3 分组码例子（3，2） 信息位 监督位 晴 0 0 0 云 0 1 1 阴 1 0 1 雨 1 1 0 在分组码中，把“1”的数目称为码组的重量，而把两个码组对应位上数字(即0，1)不同的位数称为码组的距离，简称码距又称汉明距离。我们把某种编码中各个码组间距离的最小值称为最小码距，用d0表示。一种编码的最小码距d0的大小，直接关系着这种编码的检错和纠错能力。 2.2 常用的简单编码 (1) 奇偶校验码 奇偶校验码就是在信息码之后，附加一个比特，使构成“1”码的个数为偶数(或奇数)。检错时，通过检验“1”的个数是否是偶数(或奇数)来判断其正确性。增加的一个比特码位，通

45、常称为监督位。在数据传输中可以采用奇数检验方式，也可以采用偶数检验方式，如表2-3所示，就是偶数检验方式，其编码方式采用的就是奇偶校验码。不难看出，这种编码方式，无论信息位有多少，监督位只有一位，因此编码速率较高，但该方式只能发现一处错误，即检测一个错码，如出现两个以上错码就无能为力了。 (2) 重复码 最容易想到的能纠正错误的办法，就是将信息重复传几次，只要正确传输的次数多于传错的次数，就可用少数服从多数的原则排除差错。这就是简单的重复码原理。 (3) 循环码 在线性分组码中有一种重要的码称为循环码。循环码是在严密的代数学理论基础上建立起来的，而且编码和解码设备都不太复杂，检纠错能力较强，所以这种码得到了越来越广泛的应用。循环码最显著的特性是循环性，即循环码中任一码组循环一位(将最右端的码元移至左端或相反)以后，仍为码中的一个码组。表2-4给出了一种(7，3)循环码的全部码组。由此表可以直观看出这种码的循环性。 表2-4 （7，3） 循 环 码 码组编号 信 息 位 监 督 位