通信系統(tǒng)_CH4移動(dòng)1

1、第第4 4章章 移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng) 通通 信信 系系 統(tǒng)統(tǒng)2第四章第四章 移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)3 4.1 4.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)概述移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 4.1.1 4.1.1 移動(dòng)通信的概念移動(dòng)通信的概念4.1.2 4.1.2 移動(dòng)通信的特點(diǎn)移動(dòng)通信的特點(diǎn)4.1.3 4.1.3 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展4.1.4 4.1.4 蜂窩的概念蜂窩的概念 44.1.1 移動(dòng)通信的概念移動(dòng)通信的概念54.1.2 移動(dòng)通信的特點(diǎn)移動(dòng)通信的特點(diǎn)6 4.1 4.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)概述移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 4.1.1 4.1.1 移動(dòng)通信的概念移動(dòng)通信的概念4.1.2 4.1.2 移動(dòng)通信的

2、特點(diǎn)移動(dòng)通信的特點(diǎn)4.1.3 4.1.3 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展4.1.4 4.1.4 蜂窩的概念蜂窩的概念 7第一階段第一階段n 二十世紀(jì)二十世紀(jì)2020年代年代4040年代為初期階段年代為初期階段 1） 電波傳播特性測(cè)試電波傳播特性測(cè)試 2） 在短波頻段進(jìn)行了一些通信應(yīng)用在短波頻段進(jìn)行了一些通信應(yīng)用n 典型系統(tǒng)：典型系統(tǒng)：美國(guó)警察使用的車載無線電系統(tǒng)，使用頻率美國(guó)警察使用的車載無線電系統(tǒng)，使用頻率 2MHz2MHz，到，到4040年代提高到年代提高到303040MHz40MHz1. 1. 早期發(fā)展早期發(fā)展8第二階段第二階段n 4040年代年代 6060年代，公共移動(dòng)通

3、信系統(tǒng)出現(xiàn)年代，公共移動(dòng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)n 典型系統(tǒng)：典型系統(tǒng)：美國(guó)建立的第一個(gè)公共汽車電話網(wǎng)，使用三個(gè)美國(guó)建立的第一個(gè)公共汽車電話網(wǎng)，使用三個(gè)頻道、信道間隔頻道、信道間隔120kHz120kHz、單工通信方式。、單工通信方式。n 5050年代中期，貝爾實(shí)驗(yàn)室完成了移動(dòng)電話網(wǎng)與公共電話網(wǎng)年代中期，貝爾實(shí)驗(yàn)室完成了移動(dòng)電話網(wǎng)與公共電話網(wǎng)的接續(xù)。人工接續(xù)方式。的接續(xù)。人工接續(xù)方式。n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：完成從專用移動(dòng)網(wǎng)向公共移動(dòng)網(wǎng)的過渡，網(wǎng)絡(luò)容量完成從專用移動(dòng)網(wǎng)向公共移動(dòng)網(wǎng)的過渡，網(wǎng)絡(luò)容量較小，采用大區(qū)制組網(wǎng)方式。較小，采用大區(qū)制組網(wǎng)方式。9第三階段第三階段n 6060年代中期年代中期 7070年代中期年代

4、中期n 典型系統(tǒng)：典型系統(tǒng)：美國(guó)推出的改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)（美國(guó)推出的改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)（Improved Improved Mobile Telecommunication SystemMobile Telecommunication System，IMPSIMPS) )。使用。使用150MHz150MHz，450MHz450MHz頻段，頻段，大區(qū)制組網(wǎng)大區(qū)制組網(wǎng)，中小容量，中小容量，實(shí)現(xiàn)了無線頻道的自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了無線頻道的自動(dòng)選擇及與公共電話網(wǎng)的自動(dòng)接續(xù)。選擇及與公共電話網(wǎng)的自動(dòng)接續(xù)。107070年代中期年代中期 8080年代中期年代中期n 典型系統(tǒng)典型系統(tǒng): : 78 78年底，年底，貝爾實(shí)驗(yàn)

5、室貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)研制成功高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)（Advanced Mobile Phone SystemAdvanced Mobile Phone System，AMPS)AMPS)，建立了，建立了世界上第一世界上第一個(gè)商用化蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。個(gè)商用化蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)。n 隨后英國(guó)開發(fā)出了隨后英國(guó)開發(fā)出了TACS(Total Access Communication TACS(Total Access Communication System)System)，日本開發(fā)出了，日本開發(fā)出了NTTNTT系統(tǒng)，北歐的系統(tǒng)，北歐的NMTNMT系統(tǒng)。所有系統(tǒng)工系統(tǒng)。所有系統(tǒng)工作在作在800800

6、、900MHz900MHz頻段。頻段。2 2 第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)11信道2信道1 信道N信道1 信道N收發(fā)間隔 信道帶寬功率時(shí)間移動(dòng)臺(tái)收（基站發(fā)）移動(dòng)臺(tái)發(fā)（基站收）FDMA的頻道劃分方法的頻道劃分方法12早期大區(qū)制：早期大區(qū)制： 在覆蓋區(qū)域的中心位置設(shè)置具有較高天線的大在覆蓋區(qū)域的中心位置設(shè)置具有較高天線的大功率發(fā)射機(jī)，將信號(hào)發(fā)射至整個(gè)區(qū)域。功率發(fā)射機(jī)，將信號(hào)發(fā)射至整個(gè)區(qū)域。蜂窩小區(qū)制：蜂窩小區(qū)制： 解決了有限頻率資源與大量用戶的矛盾。解決了有限頻率資源與大量用戶的矛盾。13FE小區(qū)1DGBDECAGBFAGB小區(qū)8七小區(qū)群再用距離相同字母小區(qū)使用相同頻率組1415n

7、應(yīng)用：應(yīng)用：以以FDMAFDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)（技術(shù)為基礎(chǔ)的模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)（AMPSAMPS，TACS,NMTTACS,NMT等）建立使用以來，第一代商用化蜂窩移動(dòng)通信等）建立使用以來，第一代商用化蜂窩移動(dòng)通信取得了巨大成功，市場(chǎng)的發(fā)展和需求大大超過了原有的預(yù)取得了巨大成功，市場(chǎng)的發(fā)展和需求大大超過了原有的預(yù)測(cè)。測(cè)。n弊端弊端 頻率利用率低；頻率利用率低； 業(yè)務(wù)種類少；業(yè)務(wù)種類少； 通信保密性差；通信保密性差； 各種技術(shù)體制互不兼容等。各種技術(shù)體制互不兼容等。n解決辦法解決辦法 開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，提供語音、數(shù)據(jù)等多種開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，提供語音、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)

8、。業(yè)務(wù)。168080年代中期年代中期 9090年代末年代末 典型系統(tǒng)典型系統(tǒng): :nGSMGSM系統(tǒng)系統(tǒng)(Global System for Mobile Communication)(Global System for Mobile Communication) n 1982 1982年歐洲電信管理部門年歐洲電信管理部門(CEPT)(CEPT)設(shè)立了移動(dòng)特別小組設(shè)立了移動(dòng)特別小組(GSM)(GSM)委員會(huì)，其任務(wù)是制定泛歐無線蜂窩系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)工作委員會(huì)，其任務(wù)是制定泛歐無線蜂窩系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)工作在在900MHz900MHz頻段。泛歐蜂窩標(biāo)準(zhǔn)支持國(guó)際漫游，促進(jìn)了歐洲電頻段。泛歐蜂窩標(biāo)準(zhǔn)支

9、持國(guó)際漫游，促進(jìn)了歐洲電信業(yè)的發(fā)展。信業(yè)的發(fā)展。 19881988年公布年公布GSMGSM標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 2 2 第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)17n GSMGSM蜂窩通信網(wǎng)是世界上首先推出的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)蜂窩通信網(wǎng)是世界上首先推出的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，所，所頒布的頒布的GSMGSM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、信令和接口等給出了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、信令和接口等給出了詳細(xì)的描述，而且描述，而且符合公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)符合公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng)(PLMN)(PLMN)的一般要求，能適的一般要求，能適應(yīng)與其它發(fā)展中的數(shù)字通信網(wǎng)應(yīng)與其它發(fā)展中的數(shù)字通信網(wǎng)( (如如ISDN)ISDN)的互連。的互連

10、。n GSMGSM系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)中存在的一些根本性技術(shù)缺陷，在系統(tǒng)解決了模擬系統(tǒng)中存在的一些根本性技術(shù)缺陷，在網(wǎng)絡(luò)性能和容量上較模擬網(wǎng)有重大改善，因此倍受推崇。網(wǎng)絡(luò)性能和容量上較模擬網(wǎng)有重大改善，因此倍受推崇。 n GSMGSM系統(tǒng)系統(tǒng)9191年投入商用，世界上絕大多數(shù)國(guó)家采用該技術(shù)體年投入商用，世界上絕大多數(shù)國(guó)家采用該技術(shù)體制。制。 18n北美的北美的DAMPSDAMPS系統(tǒng)系統(tǒng) 特點(diǎn)：數(shù)字和模擬兼容（也叫特點(diǎn)：數(shù)字和模擬兼容（也叫雙模式雙模式）。用戶利用一種雙）。用戶利用一種雙模手機(jī)，既能在數(shù)字蜂窩網(wǎng)中通信，也能在模擬蜂窩網(wǎng)中通信。模手機(jī)，既能在數(shù)字蜂窩網(wǎng)中通信，也能在模擬蜂窩網(wǎng)中通信

11、。 數(shù)模兼容系統(tǒng)的開發(fā)背景是北美已廣泛建立了體制統(tǒng)一的模擬通數(shù)模兼容系統(tǒng)的開發(fā)背景是北美已廣泛建立了體制統(tǒng)一的模擬通信系統(tǒng)，采用雙模式通信系統(tǒng)不僅可以提高通信容量，而且有利信系統(tǒng)，采用雙模式通信系統(tǒng)不僅可以提高通信容量，而且有利于解決新設(shè)備建立和舊設(shè)備利用的矛盾。于解決新設(shè)備建立和舊設(shè)備利用的矛盾。n日本的日本的JDCJDC系統(tǒng)系統(tǒng) 在在GSMGSM和和DAMPSDAMPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的通信系統(tǒng)。基礎(chǔ)上發(fā)展起來的通信系統(tǒng)。 GSMGSM、DAMPSDAMPS、JDCJDC均為采用均為采用TDMATDMA技術(shù)的第二代數(shù)字移動(dòng)通技術(shù)的第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。信系統(tǒng)。19TDMA示意圖時(shí)分雙工時(shí)分

12、雙工(TDD)(TDD)：上下行幀都上下行幀都在相同的頻率上。在相同的頻率上。 頻分雙工（頻分雙工（FDDFDD）：）：上行鏈路上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。頻率上。2021 Qualcomm Qualcomm公司通過理論分析和不斷的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，證明公司通過理論分析和不斷的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，證明CDMACDMA具有許多具有許多TDMATDMA技術(shù)所沒有的獨(dú)特的屬性，并認(rèn)為技術(shù)所沒有的獨(dú)特的屬性，并認(rèn)為CDMACDMA是移動(dòng)是移動(dòng)通信環(huán)境下獲得大容量和高質(zhì)量的一種靈活有利的技術(shù)，它通信環(huán)境下獲得大容量和高質(zhì)量的一種靈活有利的技術(shù)，它既能解決近期模擬系統(tǒng)容量不足的問題，

13、也是通往個(gè)人通信既能解決近期模擬系統(tǒng)容量不足的問題，也是通往個(gè)人通信的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決辦法。的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決辦法。n19951995年年N NCDMACDMA標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，即標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，即IS-95AIS-95A。 IS-95AIS-95A定義了移動(dòng)臺(tái)與基站之間的空中接口規(guī)范，定義定義了移動(dòng)臺(tái)與基站之間的空中接口規(guī)范，定義了雙模工作方式，定義了系統(tǒng)接口和信令協(xié)議。了雙模工作方式，定義了系統(tǒng)接口和信令協(xié)議。n N-CDMAN-CDMA系統(tǒng)系統(tǒng) 2223nCDMACDMA系統(tǒng)和系統(tǒng)和TDMATDMA系統(tǒng)比較系統(tǒng)比較 一般將以一般將以TDMATDMA技術(shù)的技術(shù)的GSMGSM、DAMPSDAMPS等和等和N-CDMAN-

14、CDMA稱為第稱為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。 24n 最早由國(guó)際電信聯(lián)盟最早由國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)于于1985年提出，當(dāng)時(shí)稱為未來公年提出，當(dāng)時(shí)稱為未來公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（Future Public Land Mobile Telecommunication System, FPLMTS)。 n 1994年更名為年更名為 IMT2000。 n 1992年世界無線電大會(huì)為年世界無線電大會(huì)為IMT2000分配了分配了230MHz的頻的頻帶。預(yù)計(jì)帶。預(yù)計(jì)2000年投入運(yùn)營(yíng)。年投入運(yùn)營(yíng)。n特點(diǎn)：特點(diǎn)： 主要采用主要采用1.8-2.2GHz1.8-2.2GHz頻帶，使

15、用智能網(wǎng)（頻帶，使用智能網(wǎng)（ININ）技術(shù)進(jìn)）技術(shù)進(jìn)行移動(dòng)性管理和業(yè)務(wù)控制，能集成蜂窩系統(tǒng)、無繩系統(tǒng)、衛(wèi)行移動(dòng)性管理和業(yè)務(wù)控制，能集成蜂窩系統(tǒng)、無繩系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)等多種無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提供廣泛的移動(dòng)電信業(yè)務(wù)。星系統(tǒng)等多種無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，提供廣泛的移動(dòng)電信業(yè)務(wù)。n3G3G的提出的提出4.4.第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的提出及發(fā)展第三代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的提出及發(fā)展25nITUITU的的IMT-2000IMT-2000空中接口的主要目標(biāo)空中接口的主要目標(biāo): :n 全球同一頻段，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無縫隙覆蓋，全球漫游全球同一頻段，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，無縫隙覆蓋，全球漫游n 提供多媒體業(yè)務(wù)提供多媒體業(yè)務(wù) 車速環(huán)境車速環(huán)境

16、 144kb/s 144kb/s 步行步行 384kb/s384kb/s 室內(nèi)室內(nèi) 2Mb/s2Mb/sn 便于過渡和演進(jìn)。便于過渡和演進(jìn)。n 由于由于2G2G網(wǎng)絡(luò)已具有相當(dāng)規(guī)模，故網(wǎng)絡(luò)已具有相當(dāng)規(guī)模，故3G3G需在需在2G2G基礎(chǔ)上靈活演進(jìn)，基礎(chǔ)上靈活演進(jìn)，且與固定網(wǎng)兼容且與固定網(wǎng)兼容 n 高服務(wù)質(zhì)量高服務(wù)質(zhì)量n 高頻譜利用率高頻譜利用率n 低成本低成本n 高保密性能高保密性能26 同時(shí)，還要將同時(shí)，還要將ISDNISDN業(yè)務(wù)延伸到移動(dòng)環(huán)境，能傳送高達(dá)業(yè)務(wù)延伸到移動(dòng)環(huán)境，能傳送高達(dá)2Mb/s2Mb/s的多媒體信息，以實(shí)現(xiàn)的多媒體信息，以實(shí)現(xiàn)未來的個(gè)人通信目標(biāo)未來的個(gè)人通信目標(biāo)： 任何人、在任

17、何地方、任何時(shí)候都能和另一個(gè)人進(jìn)行任何任何人、在任何地方、任何時(shí)候都能和另一個(gè)人進(jìn)行任何方式便利的通信。方式便利的通信。27n標(biāo)準(zhǔn)化：標(biāo)準(zhǔn)化： IMT-2000 無線傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化無線傳輸技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化由由ITU-R完成，完成， 網(wǎng)絡(luò)部分標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)部分標(biāo)準(zhǔn)化由由ITU-T負(fù)責(zé)。負(fù)責(zé)。無線傳輸技術(shù)無線傳輸技術(shù)(RTT)： 是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的最重要組成部分，也是各國(guó)和各大電是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的最重要組成部分，也是各國(guó)和各大電信制造商和運(yùn)營(yíng)商極為關(guān)注的焦點(diǎn)。信制造商和運(yùn)營(yíng)商極為關(guān)注的焦點(diǎn)。1999年年10月月ITU在赫爾辛基在赫爾辛基舉行的會(huì)議確定了五種方案，經(jīng)過幾年的發(fā)展，最后有三種方案舉行

18、的會(huì)議確定了五種方案，經(jīng)過幾年的發(fā)展，最后有三種方案成為主流：成為主流： IMT-2000 CDMA DS， 即歐洲和日本的即歐洲和日本的 UTRAW-CDMA； IMT-2000 CDMA MC，即美國(guó)的，即美國(guó)的cdma2000 MC； IMT-2000 CDMA TDD, 即中國(guó)的即中國(guó)的TD-SCDMA； 28 在公認(rèn)的三種第三代移動(dòng)通信主流技術(shù)中，包含了在公認(rèn)的三種第三代移動(dòng)通信主流技術(shù)中，包含了: : 兩個(gè)兩個(gè)FDD: (WCDMAFDD: (WCDMA和和CDMA2000)CDMA2000) 一個(gè)一個(gè)TDD: TDD: （中國(guó)（中國(guó)CWTSCWTS提出的提出的TDTDSCDMA)

19、SCDMA)。 CDMACDMA技術(shù)已成為技術(shù)已成為3G3G的重要技術(shù)。的重要技術(shù)。 DS: DS: 直接序列擴(kuò)頻擴(kuò)直接序列擴(kuò)頻擴(kuò) MC: MC: 多載波多載波 SC: SC: 單載波單載波 （FDDFDD頻分雙工）（頻分雙工）（TDDTDD時(shí)分雙工）時(shí)分雙工）29nWCDMA:WCDMA:n 歐洲愛立信公司最先對(duì)歐洲愛立信公司最先對(duì)WCDMAWCDMA技術(shù)進(jìn)行研究；技術(shù)進(jìn)行研究；n 日本日本19941994年開始年開始IMT-2000IMT-2000無線傳輸系統(tǒng)的研究，最后確無線傳輸系統(tǒng)的研究，最后確定將定將NTT Do Co MoNTT Do Co Mo公司的公司的WCDMAWCDMA綜合

20、綜合FDD/TDDFDD/TDD方式作為日本方式作為日本的方案。的方案。n 最后兩家公司達(dá)成協(xié)議，將各自的最后兩家公司達(dá)成協(xié)議，將各自的WCDMAWCDMA技術(shù)進(jìn)行融合，技術(shù)進(jìn)行融合，最終形成了現(xiàn)在的技術(shù)，其最終形成了現(xiàn)在的技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)是建立在窄帶關(guān)鍵技術(shù)是建立在窄帶CDMACDMA的的基礎(chǔ)上。基礎(chǔ)上。30nCDMA2000:CDMA2000:31nTD-SCDMA:n我國(guó)郵電科學(xué)技術(shù)研究院在我國(guó)郵電科學(xué)技術(shù)研究院在19971997年成功開發(fā)出基于年成功開發(fā)出基于SCDMASCDMA技術(shù)的技術(shù)的WLL SYSWLL SYS基礎(chǔ)上，于基礎(chǔ)上，于19981998年年6 6月代表中國(guó)向月代表中國(guó)

21、向ITUITU提交提交了第三代了第三代RTTRTT建設(shè)建設(shè)TD-SCDMATD-SCDMA，后來組織了國(guó)內(nèi)相關(guān)單位加，后來組織了國(guó)內(nèi)相關(guān)單位加入標(biāo)準(zhǔn)的編寫工作。入標(biāo)準(zhǔn)的編寫工作。n19991999年年1010月向月向ITUITU提交了全部的提交了全部的TD-SCDMATD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)文件，并積標(biāo)準(zhǔn)文件，并積極與歐洲的極與歐洲的UTRA TDDUTRA TDD方案進(jìn)行融合。方案進(jìn)行融合。n19991999年年1111月月5 5日，日，ITU-R TG8/1ITU-R TG8/1赫爾辛基會(huì)議上獲得了批赫爾辛基會(huì)議上獲得了批準(zhǔn)，被列為準(zhǔn)，被列為IMT-2000CDMA TDD IMT-2000C

22、DMA TDD 的兩種方案之一。的兩種方案之一。3233 CDMA2000(3X RTT)IS-95ACDMA one(1X RTT)IS-95BGSMGPRSTSMEDGETD-SCDMACDMAWCDMA(UTRA FDD)GSMIP back-bonenetworkn過渡方案過渡方案3435n3GPP:3GPP: 3rd Generation Partnership Project 3rd Generation Partnership Project（第三代伙伴（第三代伙伴計(jì)劃）計(jì)劃） 3GPP3GPP是一個(gè)跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合體，其目的是為了是一個(gè)跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合體，其目的是為

23、了制定一個(gè)基于演進(jìn)的制定一個(gè)基于演進(jìn)的GSMGSM核心網(wǎng)核心網(wǎng)和通用無線接入（和通用無線接入（UTRAUTRA）技術(shù)）技術(shù)的可在全球推廣應(yīng)用的第三代移動(dòng)通信規(guī)范。的可在全球推廣應(yīng)用的第三代移動(dòng)通信規(guī)范。n成員：成員：ARIB (Japan)ARIB (Japan)CWTS (China)CWTS (China) ETSI (Europe) ETSI (Europe)T1 (US)T1 (US) TTA (Korea) TTA (Korea)TTC (Japan)TTC (Japan)nCWTS: CWTS: China Wireless Communications Standard Grou

24、pChina Wireless Communications Standard Group 中國(guó)無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組，中國(guó)無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組，信息產(chǎn)業(yè)部于信息產(chǎn)業(yè)部于19991999年年4 4月成立月成立n 3G組織：組織：3GPP36n3GPP23GPP2：第三代伙伴計(jì)劃第三代伙伴計(jì)劃2 2 3GPP2 3GPP2 是一個(gè)跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合體，其目的是為是一個(gè)跨區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織聯(lián)合體，其目的是為了制定一個(gè)基于演進(jìn)的了制定一個(gè)基于演進(jìn)的ANSI-41ANSI-41核心網(wǎng)核心網(wǎng)和相關(guān)無線接入技術(shù)的和相關(guān)無線接入技術(shù)的可在全球推廣應(yīng)用的第三代移動(dòng)通信規(guī)范?？稍谌蛲茝V應(yīng)用的第三代移動(dòng)通信規(guī)范。n

25、成員：成員： ARIB (Japan) CWTS (China)ARIB (Japan) CWTS (China)TIA (US)TIA (US)TTA (Korea)TTA (Korea)TTC (Japan)TTC (Japan)n 3G組織：組織：3GPP2373GPP23GPP WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)：基于核心網(wǎng)絡(luò)：基于MAP和和GPRS無線傳輸技術(shù)：無線傳輸技術(shù)： WCDMAFDD/TDD cdma2000核心網(wǎng)絡(luò)：基于核心網(wǎng)絡(luò)：基于ANSI 41和和MIP無線傳輸技術(shù)：無線傳輸技術(shù)：cdma2000EDGETD-SCDMAEDGEEDGE（增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的（增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率的GSMGSM演進(jìn)

26、）演進(jìn)）GPRSGPRS（通用無線分組業(yè)務(wù)）（通用無線分組業(yè)務(wù)）38 4.14.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)概述移動(dòng)通信系統(tǒng)概述 4.1.1 4.1.1 移動(dòng)通信的概念移動(dòng)通信的概念4.1.2 4.1.2 移動(dòng)通信的特點(diǎn)移動(dòng)通信的特點(diǎn)4.1.3 4.1.3 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展4.1.4 4.1.4 蜂窩的概念蜂窩的概念 39 4.1.4.1 4.1.4.1 區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋 圖圖 帶狀網(wǎng)帶狀網(wǎng) 1.1.帶狀網(wǎng)帶狀網(wǎng) 應(yīng)用：應(yīng)用：主要用于覆蓋公路、鐵路、海岸等。主要用于覆蓋公路、鐵路、海岸等。 采用全向輻射采用全向輻射 采用有向天線采用有向天線40 性能比較：性能比較：雙頻制造價(jià)低

27、，頻率資源利用率高；雙頻制造價(jià)低，頻率資源利用率高； 三頻或多頻制抗同頻道干擾性能好。三頻或多頻制抗同頻道干擾性能好。三頻制：三頻制：采用不同信道的三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群采用不同信道的三個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群, ,稱為三頻制。稱為三頻制。雙頻制：雙頻制：采用不同信道的兩個(gè)相鄰小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，在區(qū)群內(nèi)采用不同信道的兩個(gè)相鄰小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，在區(qū)群內(nèi)各小區(qū)使用不同的頻率各小區(qū)使用不同的頻率, ,其他區(qū)群重復(fù)使用該區(qū)群的頻率。其他區(qū)群重復(fù)使用該區(qū)群的頻率。帶狀網(wǎng)帶狀網(wǎng)41 n n頻制的帶狀網(wǎng)：頻制的帶狀網(wǎng)： 圖圖 帶狀網(wǎng)的同頻道干擾帶狀網(wǎng)的同頻道干擾 r-r-小區(qū)半徑小區(qū)半徑a-a-小區(qū)交疊小區(qū)交疊ds

28、-ds-信號(hào)傳輸距離信號(hào)傳輸距離d dI I- -同頻道干擾傳輸距離同頻道干擾傳輸距離帶狀網(wǎng)帶狀網(wǎng)42表表 帶狀網(wǎng)的同頻干擾帶狀網(wǎng)的同頻干擾 雙頻制最多只能獲得雙頻制最多只能獲得19dB19dB的同頻干擾抑制比，通常是不夠的。的同頻干擾抑制比，通常是不夠的。信號(hào)傳輸距離信號(hào)傳輸距離dsds和同頻道干擾傳輸距離和同頻道干擾傳輸距離d dI I比：比： 假設(shè)傳輸損耗近似與傳輸距離四次方成正比，則在最不利假設(shè)傳輸損耗近似與傳輸距離四次方成正比，則在最不利情況下可得到相應(yīng)的信號(hào)干擾比如下表。情況下可得到相應(yīng)的信號(hào)干擾比如下表。帶狀網(wǎng)帶狀網(wǎng)432. 2. 蜂窩網(wǎng)蜂窩網(wǎng) （1 1）小區(qū)的形狀）小區(qū)的形狀

29、圖 小區(qū)的形狀 可以證明可以證明, ,要用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個(gè)平面的區(qū)要用正多邊形無空隙、無重疊地覆蓋一個(gè)平面的區(qū)域域, ,可取的形狀只有三種：可取的形狀只有三種： 44表表 三種形狀小區(qū)的比較三種形狀小區(qū)的比較 在服務(wù)區(qū)面積一定的情況下在服務(wù)區(qū)面積一定的情況下, ,正六邊形小區(qū)的形狀最接近理想正六邊形小區(qū)的形狀最接近理想的圓形的圓形, ,用它覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)所需的基站數(shù)最少用它覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)所需的基站數(shù)最少, ,也最經(jīng)濟(jì)。也最經(jīng)濟(jì)。 在輻射半徑在輻射半徑r r相同的條件下相同的條件下, ,計(jì)算出三種形狀小區(qū)的鄰區(qū)距計(jì)算出三種形狀小區(qū)的鄰區(qū)距離、小區(qū)面積、交疊區(qū)寬度和交疊區(qū)面積如下表

30、。離、小區(qū)面積、交疊區(qū)寬度和交疊區(qū)面積如下表。45 正六邊形構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩正六邊形構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)形同蜂窩, ,因而把小區(qū)形狀為因而把小區(qū)形狀為六邊形的小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)稱為六邊形的小區(qū)制移動(dòng)通信網(wǎng)稱為蜂窩網(wǎng)蜂窩網(wǎng)。46(2) (2) 區(qū)群的組成區(qū)群的組成 區(qū)群區(qū)群: :不同信道的小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群不同信道的小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群, ,只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。行信道再用。區(qū)群的組成滿足兩個(gè)條件區(qū)群的組成滿足兩個(gè)條件: : * *區(qū)群之間可以鄰接區(qū)群之間可以鄰接, ,且無空隙無重疊地進(jìn)行覆蓋且無空隙無重疊地進(jìn)行覆蓋; ; * *鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的

31、距離相等。鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)滿足下式區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)滿足下式: : i,ji,j為為0 0的整數(shù)的整數(shù)22jijiN47表表 群區(qū)小區(qū)數(shù)群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值的取值 48圖 區(qū)群的組成 49(3) (3) 同頻同頻( (信道信道) )小區(qū)的距離小區(qū)的距離 圖圖 同信道小區(qū)的確定同信道小區(qū)的確定 確定同頻確定同頻( (信道信道) )小區(qū)的位置小區(qū)的位置和距離方法：和距離方法： 自某一小區(qū)自某一小區(qū)A A出發(fā)出發(fā), ,先沿邊的先沿邊的垂線方向跨垂線方向跨j j個(gè)小區(qū)個(gè)小區(qū), ,再向左再向左( (或或向右向右) )轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)6060。, ,再跨再跨i i個(gè)小區(qū)個(gè)

32、小區(qū), ,這樣這樣就到達(dá)同信道小區(qū)就到達(dá)同信道小區(qū)A A。 在正六邊形的六個(gè)方向在正六邊形的六個(gè)方向, ,可可以找到六個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)以找到六個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū), ,所所有有A A小區(qū)之間的距離都相等。小區(qū)之間的距離都相等。j=3 i=250FE小區(qū)1DGBDECAGBFAGB小區(qū)8七小區(qū)群再用距離相同字母小區(qū)使用相同頻率組j=2 i=1 51 設(shè)小區(qū)的輻射半徑設(shè)小區(qū)的輻射半徑( (即正六邊形外接圓的半徑即正六邊形外接圓的半徑) )為為r r，則從上，則從上圖可以算出圖可以算出同信道小區(qū)中心之間的距離同信道小區(qū)中心之間的距離為為 rNrjijiiijrD3)( 3)2/3()2/(32222 可

33、見可見: 群內(nèi)小區(qū)數(shù)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。同頻干擾的性能也就越好。 例如：例如：N=3, D/r=3; N=7, D/r=4.6; N=19, D/r=7.55。 同信道小區(qū)中心之間的距離：同信道小區(qū)中心之間的距離：52(4) (4) 中心激勵(lì)與頂點(diǎn)激勵(lì)中心激勵(lì)與頂點(diǎn)激勵(lì)圖圖 兩種激勵(lì)方式兩種激勵(lì)方式 中心激勵(lì)中心激勵(lì): :基站可設(shè)在小區(qū)的中央基站可設(shè)在小區(qū)的中央, ,用用全向全向天線形成圓形覆蓋區(qū)。天線形成圓形覆蓋區(qū)。頂點(diǎn)激勵(lì)頂點(diǎn)激勵(lì): :將基站設(shè)計(jì)在每將基站設(shè)計(jì)在每3 3個(gè)小區(qū)六邊形的三個(gè)頂點(diǎn)上個(gè)小區(qū)六邊形的三個(gè)

34、頂點(diǎn)上, ,每個(gè)基每個(gè)基站采用三副站采用三副120120。扇形輻射的定向天線扇形輻射的定向天線, ,分別覆蓋三個(gè)相鄰小區(qū)分別覆蓋三個(gè)相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域的各三分之一區(qū)域, ,每個(gè)小區(qū)由三副每個(gè)小區(qū)由三副120120。扇形天線共同覆蓋。扇形天線共同覆蓋。 優(yōu)優(yōu)1 1：采用采用120120 的定向天線后的定向天線后, ,所接收的同頻干擾功率僅為采所接收的同頻干擾功率僅為采用全向天線系統(tǒng)的用全向天線系統(tǒng)的1/31/3，因而，因而可以可以減少系統(tǒng)的同道干擾減少系統(tǒng)的同道干擾。優(yōu)優(yōu)2 2：在不同地點(diǎn)采用多副定在不同地點(diǎn)采用多副定向天線可向天線可消除小區(qū)內(nèi)障礙物的消除小區(qū)內(nèi)障礙物的陰影區(qū)。陰影區(qū)。53

35、(5) (5) 小區(qū)的分裂小區(qū)的分裂 圖圖 用戶密度不等時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu)用戶密度不等時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu) 5152551525255551515525155555151525555151552515555515152510101010101010101010101055555555555555555510101010101010101010101055555555適應(yīng)服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶密度適應(yīng)服務(wù)區(qū)內(nèi)用戶密度不均勻時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu)不均勻時(shí)的小區(qū)結(jié)構(gòu)：用戶密度高的區(qū)域小用戶密度高的區(qū)域小區(qū)的面積小區(qū)的面積小用戶密度低的區(qū)用戶密度低的區(qū)域域小小區(qū)的面積大區(qū)的面積大54小區(qū)分裂小區(qū)分裂：對(duì)已設(shè)置好的蜂窩通信網(wǎng)對(duì)已設(shè)置好的

36、蜂窩通信網(wǎng), ,原來的低用戶密度區(qū)可能變成了高用原來的低用戶密度區(qū)可能變成了高用戶密度區(qū)戶密度區(qū), ,這時(shí)相應(yīng)地在該地區(qū)設(shè)置新這時(shí)相應(yīng)地在該地區(qū)設(shè)置新的基站的基站, ,通過小區(qū)分裂的方法將小區(qū)面通過小區(qū)分裂的方法將小區(qū)面積劃小。積劃小。方法：方法： 例例120120。扇形輻射的頂點(diǎn)激勵(lì)扇形輻射的頂點(diǎn)激勵(lì) 在原小區(qū)內(nèi)分設(shè)三個(gè)發(fā)射功率更在原小區(qū)內(nèi)分設(shè)三個(gè)發(fā)射功率更小一些的新基站小一些的新基站, ,就可以形成幾個(gè)面積就可以形成幾個(gè)面積更小些的正六邊形小區(qū)更小些的正六邊形小區(qū), ,如圖中虛線所如圖中虛線所示。示。 蜂窩狀的小區(qū)制是目前大容量公共移動(dòng)通信網(wǎng)的主要覆蓋蜂窩狀的小區(qū)制是目前大容量公共移動(dòng)通信

37、網(wǎng)的主要覆蓋方式。方式。原基站新基站圖圖 小區(qū)分裂小區(qū)分裂 小區(qū)分裂小區(qū)分裂554.1.4.2 4.1.4.2 信道信道( (頻率頻率) )配置配置（主要針對(duì)（主要針對(duì)FDMAFDMA） 1. 1. 分區(qū)分組配置法分區(qū)分組配置法 分區(qū)分組配置法所遵循的原則：分區(qū)分組配置法所遵循的原則： *盡量減小占用的總頻段，以提高頻段的利用率；盡量減小占用的總頻段，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；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。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。 第一組第一組 1 1、

38、5 5、 1414、 2020、 3434、3636第二組第二組 2 2、 9 9、 1313、 1818、 2121、3131第三組第三組 3 3、 8 8、 1919、 2525、 3333、4040第四組第四組 4 4、 1212、1616、 2222、 3737、3939第五組第五組 6 6、 1010、2727、 3030、 3232、4141第六組第六組 7 7、 1111、2424、 2626、 2929、3535第七組第七組 1515、1717、2323、 2828、 3838、42 42 舉例舉例：設(shè)給定的頻段以設(shè)給定的頻段以等間隔劃分為信道，按等間隔劃分為信道，按順序分別標(biāo)

39、明各信道的順序分別標(biāo)明各信道的號(hào)碼為：號(hào)碼為：1, 2, 3, 1, 2, 3, 。 設(shè)每個(gè)區(qū)群有設(shè)每個(gè)區(qū)群有7 7個(gè)個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)需小區(qū)，每個(gè)小區(qū)需6 6個(gè)個(gè)信道，按上述原則進(jìn)行信道，按上述原則進(jìn)行分配。分配。56特點(diǎn)：特點(diǎn)：每一組信道分配給區(qū)群內(nèi)的一個(gè)小區(qū)。這里使用每一組信道分配給區(qū)群內(nèi)的一個(gè)小區(qū)。這里使用4242個(gè)信個(gè)信道就只占用了道就只占用了4242個(gè)信道的頻段個(gè)信道的頻段, ,是最佳的分配方案。是最佳的分配方案。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：以上分配的主要出發(fā)點(diǎn)是避免三階互調(diào)以上分配的主要出發(fā)點(diǎn)是避免三階互調(diào), ,但未考慮同一信但未考慮同一信道組中的頻率間隔道組中的頻率間隔, ,可能會(huì)出現(xiàn)較大的鄰道

40、干擾可能會(huì)出現(xiàn)較大的鄰道干擾, ,這是這種配置這是這種配置方法的一個(gè)缺陷。方法的一個(gè)缺陷。572. 2. 等頻距配置法等頻距配置法 第一組第一組 1 1、 8 8、1515、2222、2929、 第二組第二組 2 2、 9 9、1616、2323、3030、 第三組第三組 3 3、1010、1717、2424、3131、 第四組第四組 4 4、1111、1818、2525、3232、 第五組第五組 5 5、1212、1919、2626、3333、 第六組第六組 6 6、1313、2020、2727、3434、 第七組第七組 7 7、1414、2121、2828、 3535、 方法：方法：根據(jù)群

41、內(nèi)的小區(qū)數(shù)根據(jù)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N N來確定同一信道組內(nèi)各信道之間的來確定同一信道組內(nèi)各信道之間的頻率間隔，例如，第一組用頻率間隔，例如，第一組用(1(1，1+1+N N, 1+2, 1+2N N, 1+3, 1+3N N, , ) )，第，第二組用二組用(2, 2+(2, 2+N N, 2+, 2+2N,2N, 2+3 2+3N N, , ) )等。例如等。例如N N=7=7，則信道的配，則信道的配置為：置為： 特點(diǎn)特點(diǎn)：同一信道組內(nèi)的信道：同一信道組內(nèi)的信道最小頻率間隔為最小頻率間隔為7 7個(gè)信道間隔，個(gè)信道間隔，若信道間隔為若信道間隔為25kHz25kHz，則其最，則其最小頻率間隔可達(dá)小頻率間

42、隔可達(dá)175 kHz175 kHz，接，接收機(jī)的輸入濾波器收機(jī)的輸入濾波器可有效地抑可有效地抑制鄰道干擾和互調(diào)干擾。制鄰道干擾和互調(diào)干擾。 58 頂點(diǎn)激勵(lì)時(shí)信道分配頂點(diǎn)激勵(lì)時(shí)信道分配: : 如果是定向天線進(jìn)行頂點(diǎn)激勵(lì)的小區(qū)制，每個(gè)基站應(yīng)配置三組如果是定向天線進(jìn)行頂點(diǎn)激勵(lì)的小區(qū)制，每個(gè)基站應(yīng)配置三組信道，向三個(gè)方向輻射，例如信道，向三個(gè)方向輻射，例如N N=7=7，每個(gè)區(qū)群就需有，每個(gè)區(qū)群就需有2121個(gè)信道組。個(gè)信道組。整個(gè)區(qū)群內(nèi)各基站信道組的分布如下圖。整個(gè)區(qū)群內(nèi)各基站信道組的分布如下圖。圖圖 三頂點(diǎn)激勵(lì)的信道配置三頂點(diǎn)激勵(lì)的信道配置59 動(dòng)態(tài)配置法動(dòng)態(tài)配置法：隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道

43、。隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道。 如能理想地實(shí)現(xiàn)如能理想地實(shí)現(xiàn), ,頻率利用率可提高頻率利用率可提高20%-50%,20%-50%,但要及時(shí)算出但要及時(shí)算出新的配置方案新的配置方案, ,且能避免各類干擾且能避免各類干擾, ,電臺(tái)及天線共用器等裝備也要電臺(tái)及天線共用器等裝備也要能適應(yīng)能適應(yīng), ,這是十分困難的這是十分困難的。3.3.動(dòng)態(tài)分配法動(dòng)態(tài)分配法 柔性配置法：柔性配置法：準(zhǔn)備若干個(gè)信道，需要時(shí)提供給某個(gè)小區(qū)使用。準(zhǔn)備若干個(gè)信道，需要時(shí)提供給某個(gè)小區(qū)使用。 控制比較簡(jiǎn)單控制比較簡(jiǎn)單, ,只要預(yù)留部分信道使各基站都能共用只要預(yù)留部分信道使各基站都能共用, ,可應(yīng)付局可應(yīng)付局部業(yè)務(wù)量變化的情況

44、部業(yè)務(wù)量變化的情況, ,是一種比較實(shí)用的方法。是一種比較實(shí)用的方法。60第四章第四章 移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)614.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)4.2.1 4.2.1 基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.2.2 4.2.2 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.2.3 4.2.3 移動(dòng)臺(tái)、基站和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)、基站和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) 624.2.1 4.2.1 基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 交換機(jī)交換機(jī)固定網(wǎng)絡(luò)基站基站基站基站 基站通過傳輸鏈路和交換機(jī)相連基站通過傳輸鏈路和交換機(jī)相連, ,交換機(jī)再與固定的電信網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)再與固定的電信網(wǎng)絡(luò)相連相連, ,

45、形成：形成： 移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶基站基站交換機(jī)交換機(jī)固定網(wǎng)絡(luò)固定網(wǎng)絡(luò)固定用戶，固定用戶， 或移動(dòng)用戶或移動(dòng)用戶基站基站交換機(jī)交換機(jī)基站基站移動(dòng)用戶移動(dòng)用戶 等不同的通信鏈路。等不同的通信鏈路。63n基站與交換機(jī)之間、交換機(jī)與固定網(wǎng)絡(luò)之間鏈路：基站與交換機(jī)之間、交換機(jī)與固定網(wǎng)絡(luò)之間鏈路： 有線鏈路有線鏈路，如光纖、同軸電纜、雙絞線等；，如光纖、同軸電纜、雙絞線等； 無線鏈路，無線鏈路，如微波鏈路、毫米波鏈路等。如微波鏈路、毫米波鏈路等。 n有線鏈路標(biāo)準(zhǔn)：有線鏈路標(biāo)準(zhǔn)： 1 1）北美和日本標(biāo)準(zhǔn)系列：北美和日本標(biāo)準(zhǔn)系列：(T-1/T-1C/T-2/T-3/T-4)(T-1/T-1C/T-2/T-3/T

46、-4) 可同時(shí)支持：可同時(shí)支持：24/48/96/672/403224/48/96/672/4032路數(shù)字話音傳輸；路數(shù)字話音傳輸； 比特率為：比特率為：1.544/3.152/6.312/44.736/274.176 Mb/s1.544/3.152/6.312/44.736/274.176 Mb/s；2 2）歐洲及其它大部分地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)系列歐洲及其它大部分地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)系列：( (E-1/E-1C/E-2/E-3/E-4)E-1/E-1C/E-2/E-3/E-4)可同時(shí)支持：可同時(shí)支持：30/120/480/1920/768030/120/480/1920/7680路數(shù)字話音傳輸路數(shù)字話音傳輸;

47、; 比特率為：比特率為：2.048/8.448/34.368/139.264/565.148 Mb/s2.048/8.448/34.368/139.264/565.148 Mb/s。 通常每個(gè)基站要同時(shí)支持通常每個(gè)基站要同時(shí)支持5050路話音呼叫，每個(gè)交換機(jī)可以路話音呼叫，每個(gè)交換機(jī)可以支持近支持近100100個(gè)基站，交換機(jī)到固定網(wǎng)絡(luò)之間需要個(gè)基站，交換機(jī)到固定網(wǎng)絡(luò)之間需要50005000個(gè)話路的傳個(gè)話路的傳輸容量。輸容量。 n有線鏈路有線鏈路64圖圖 交換機(jī)的組成和基本原理交換機(jī)的組成和基本原理(a) 交換機(jī)的組成；交換機(jī)的組成； (b) 交換機(jī)的基本原理交換機(jī)的基本原理 接口交換網(wǎng)絡(luò)終端控

48、制系統(tǒng)交換機(jī)中繼線用戶線交換機(jī)(a)入線123出線2345交換網(wǎng)絡(luò)中繼線繩路 忙音源記發(fā)器(b)xzwy注：x點(diǎn)相連：構(gòu)成品2 1的通路 y點(diǎn)相連，z點(diǎn)相連，并借助繩線：構(gòu)成1 3的通路 （即11323)n程控交換機(jī)程控交換機(jī)65n組成：組成：交換機(jī)通常由交換網(wǎng)絡(luò)、接口和控制系統(tǒng)組成。交換機(jī)通常由交換網(wǎng)絡(luò)、接口和控制系統(tǒng)組成。n交換網(wǎng)絡(luò)：交換網(wǎng)絡(luò)：在控制系統(tǒng)的控制下在控制系統(tǒng)的控制下, ,將任一輸入線與輸出線接通。將任一輸入線與輸出線接通。它可以看成有它可以看成有M M條入線和條入線和N N條出線的網(wǎng)絡(luò)條出線的網(wǎng)絡(luò), ,它有它有M MN N個(gè)交點(diǎn)個(gè)交點(diǎn), ,每個(gè)交每個(gè)交點(diǎn)都可在控制系統(tǒng)的控制下

49、連通和斷開。點(diǎn)都可在控制系統(tǒng)的控制下連通和斷開。n接口單元：接口單元：把來自用戶線或中繼線的各種不同的輸入信令和消把來自用戶線或中繼線的各種不同的輸入信令和消息轉(zhuǎn)成統(tǒng)一的機(jī)內(nèi)信令息轉(zhuǎn)成統(tǒng)一的機(jī)內(nèi)信令, ,以便控制單元或交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理或接以便控制單元或交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理或接續(xù)。續(xù)。n控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)話路的接續(xù)控制主要負(fù)責(zé)話路的接續(xù)控制, ,另外還負(fù)責(zé)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)另外還負(fù)責(zé)通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理和維護(hù)功能。行、管理和維護(hù)功能。66n移動(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心(MSC):(MSC): 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中使用的交換機(jī)通常稱為移動(dòng)交換中心移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中使用的交換機(jī)通常稱為移動(dòng)交換中心(MSC)(MS

50、C)。它與常規(guī)交換機(jī)的。它與常規(guī)交換機(jī)的不同之處不同之處是是: : MSCMSC除了要完成常規(guī)交換機(jī)的所有功能外除了要完成常規(guī)交換機(jī)的所有功能外, ,它還負(fù)責(zé)移動(dòng)性它還負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理和無線資源管理管理和無線資源管理( (包括越區(qū)切換、漫游、用戶位置登記管包括越區(qū)切換、漫游、用戶位置登記管理等理等) )。 n移動(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心(MSC)(MSC)n區(qū)域劃分：區(qū)域劃分： 在蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中在蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中,為便于網(wǎng)絡(luò)組織為便于網(wǎng)絡(luò)組織,將一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)分為將一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)分為若干個(gè)服務(wù)區(qū)若干個(gè)服務(wù)區(qū),每個(gè)服務(wù)區(qū)又分為若干個(gè)每個(gè)服務(wù)區(qū)又分為若干個(gè)MSC區(qū)區(qū),每個(gè)每個(gè)MSC區(qū)又區(qū)又分為若干個(gè)位置區(qū)

51、分為若干個(gè)位置區(qū),每個(gè)位置區(qū)由若干個(gè)基站小區(qū)組成。每個(gè)位置區(qū)由若干個(gè)基站小區(qū)組成。 一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)由多少個(gè)服務(wù)區(qū)或多少個(gè)一個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)由多少個(gè)服務(wù)區(qū)或多少個(gè)MSC區(qū)組成區(qū)組成,它取它取決于移動(dòng)通信網(wǎng)所覆蓋地域的用戶密度和地形地貌等。決于移動(dòng)通信網(wǎng)所覆蓋地域的用戶密度和地形地貌等。67圖圖 多服務(wù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多服務(wù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 每個(gè)每個(gè)MSC(MSC(包括移動(dòng)電話包括移動(dòng)電話端局和移動(dòng)匯接局端局和移動(dòng)匯接局) )要要與本地的市話匯接局、與本地的市話匯接局、本地長(zhǎng)途電話交換中心本地長(zhǎng)途電話交換中心相連。相連。MSCMSC之間需互連互通才之間需互連互通才可以構(gòu)成一個(gè)功能完善可以構(gòu)成一個(gè)功能完善的網(wǎng)絡(luò)。的

52、網(wǎng)絡(luò)。 n 多個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多個(gè)服務(wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 684.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)69圖圖 GSM蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) BTSBSCVLRMSCOMCHLRAUCEIRBTSBSCMSMSTE基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)PSTNISDNPDN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 4.2.2 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)70其中：其中：n 一個(gè)一個(gè)MSCMSC可管理多達(dá)幾十個(gè)基站控制器可管理多達(dá)幾十個(gè)基站控制器, ,一個(gè)基站控制器最多一個(gè)基站控制器最多可控制可控制256256個(gè)個(gè)BTSBTS。n 由由MSMS、BSBS和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成公用陸地移動(dòng)通信

53、網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成公用陸地移動(dòng)通信網(wǎng), , 該網(wǎng)絡(luò)由該網(wǎng)絡(luò)由MSCMSC與公用交換電話網(wǎng)與公用交換電話網(wǎng)(PSTN)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)(ISDN)和公用數(shù)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)據(jù)網(wǎng)(PDN)(PDN)進(jìn)行互連。進(jìn)行互連。BTS基站收發(fā)信機(jī)基站收發(fā)信機(jī)BSC基站控制器基站控制器BSS基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)BSCMSCMSC移動(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心BTSMS移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)OMC-R操作維護(hù)中心操作維護(hù)中心PSTN724.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)731. 1. 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)(MS)(MS) n 移動(dòng)臺(tái)是移動(dòng)通信網(wǎng)中的用戶使用設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)是移動(dòng)通信網(wǎng)中的

54、用戶使用設(shè)備。n 移動(dòng)臺(tái)類型可分為車載臺(tái)、便攜臺(tái)和手機(jī)。其中手機(jī)用戶移動(dòng)臺(tái)類型可分為車載臺(tái)、便攜臺(tái)和手機(jī)。其中手機(jī)用戶占絕大多數(shù)。占絕大多數(shù)。n 移動(dòng)臺(tái)通過無線接口接入移動(dòng)通信系統(tǒng)，具有無線傳輸與移動(dòng)臺(tái)通過無線接口接入移動(dòng)通信系統(tǒng)，具有無線傳輸與處理功能。處理功能。 n 移動(dòng)臺(tái)必須提供與使用者之間的接口。移動(dòng)臺(tái)必須提供與使用者之間的接口。4.2.3 4.2.3 移動(dòng)臺(tái)、基站和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)、基站和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)74n移動(dòng)臺(tái)的重要組成部分：移動(dòng)臺(tái)的重要組成部分：用戶識(shí)別模塊，亦稱用戶識(shí)別模塊，亦稱SIMSIM卡?？ā?n基本上是一張符合基本上是一張符合ISO(ISO(開放系統(tǒng)互連開放系統(tǒng)互連) )

55、標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)的“智慧智慧”磁卡磁卡, ,其中其中包含與用戶有關(guān)的無線接口的信息，也包括鑒權(quán)和加密包含與用戶有關(guān)的無線接口的信息，也包括鑒權(quán)和加密的信息。的信息。n使用使用GSMGSM系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)臺(tái)都需要插入系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)臺(tái)都需要插入SIMSIM卡，只有當(dāng)處理卡，只有當(dāng)處理異常的緊急呼叫時(shí)，可以在不用異常的緊急呼叫時(shí)，可以在不用SIMSIM卡的情況下操作移動(dòng)臺(tái)?？ǖ那闆r下操作移動(dòng)臺(tái)。 nGSMGSM系統(tǒng)是通過系統(tǒng)是通過SIMSIM卡來識(shí)別移動(dòng)用戶的，卡來識(shí)別移動(dòng)用戶的，SIMSIM卡的應(yīng)用使一卡的應(yīng)用使一部移動(dòng)臺(tái)可以為不同用戶服務(wù)，為今后發(fā)展個(gè)人通信打下了部移動(dòng)臺(tái)可以為不同用戶服務(wù)，為今后發(fā)展個(gè)

56、人通信打下了基礎(chǔ)?；A(chǔ)。移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)(MS)(MS)75 2.2.基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)(BSS)(BSS) nBSSBSS系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 n通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)相接，進(jìn)行無線發(fā)送、接收及無線資通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)相接，進(jìn)行無線發(fā)送、接收及無線資源管理。源管理。n基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)(NSS)中的移動(dòng)交換中心中的移動(dòng)交換中心(MSC)(MSC)相連，相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間或移動(dòng)用戶之間的通信連實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間或移動(dòng)用戶之間的通信連接。接。76 基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)(BSS)(BSS) 773.3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS) (N

57、SS) 功能：功能： 對(duì)移動(dòng)用戶之間通信和移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間對(duì)移動(dòng)用戶之間通信和移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。通信起著管理作用。主要功能包括主要功能包括: : 交換、移動(dòng)性管理與安全性管理交換、移動(dòng)性管理與安全性管理等。等。 功能實(shí)體：功能實(shí)體： NSSNSS由很多功能實(shí)體構(gòu)成，它們之間的信令傳輸都符合由很多功能實(shí)體構(gòu)成，它們之間的信令傳輸都符合CCITTCCITT信令系統(tǒng)信令系統(tǒng)No.7No.7協(xié)議協(xié)議。78n移動(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心(MSC)(MSC)n 是網(wǎng)絡(luò)的核心，它提供交換功能并面向下列功能實(shí)體：是網(wǎng)絡(luò)的核心，它提供交換功能并面向下列功能實(shí)體：基站子基站子系

58、統(tǒng)系統(tǒng)(BSS)(BSS)、原籍位置寄存器、原籍位置寄存器(HLR)(HLR)、鑒權(quán)中心、鑒權(quán)中心(AUC)(AUC)、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器識(shí)別寄存器(EIR)(EIR)、操作維護(hù)中心、操作維護(hù)中心(OMC)(OMC)和固定網(wǎng)和固定網(wǎng)( (公用電話網(wǎng)、公用電話網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)等) )，從而，從而把移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶、移動(dòng)用戶把移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)用戶、移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶之間互相連接起來。與移動(dòng)用戶之間互相連接起來。n MSCMSC可以從三種數(shù)據(jù)庫，即可以從三種數(shù)據(jù)庫，即HLRHLR、VLRVLR和和AUCAUC獲取有關(guān)處理用戶位獲取有關(guān)處理用戶位置登記和呼叫請(qǐng)求等所需的

59、全部數(shù)據(jù)。置登記和呼叫請(qǐng)求等所需的全部數(shù)據(jù)。n 作為網(wǎng)絡(luò)的核心，作為網(wǎng)絡(luò)的核心，MSCMSC還支持位置登記和更新、過區(qū)切換和漫還支持位置登記和更新、過區(qū)切換和漫游服務(wù)等項(xiàng)功能。游服務(wù)等項(xiàng)功能。 79 n 對(duì)于容量比較大的移動(dòng)通信網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可包括若干個(gè)對(duì)于容量比較大的移動(dòng)通信網(wǎng)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)可包括若干個(gè)MSCMSC、VLRVLR和和HLRHLR。n 為了建立固定網(wǎng)用戶與為了建立固定網(wǎng)用戶與GSMGSM移動(dòng)用戶之間的呼叫，固定用戶呼移動(dòng)用戶之間的呼叫，固定用戶呼叫首先被接到叫首先被接到入口移動(dòng)交換中心，稱為入口移動(dòng)交換中心，稱為GMSCGMSC，由它負(fù)責(zé)獲取移動(dòng)，由它負(fù)責(zé)獲取移動(dòng)用戶的位

60、置信息，且把呼叫轉(zhuǎn)接到可向該移動(dòng)用戶提供即時(shí)服務(wù)用戶的位置信息，且把呼叫轉(zhuǎn)接到可向該移動(dòng)用戶提供即時(shí)服務(wù)的的MSCMSC，該，該MSCMSC稱為稱為被訪被訪MSC(VMSCMSC(VMSC) )。移動(dòng)交換中心移動(dòng)交換中心(MSC)(MSC)80n 訪問用戶位置寄存器訪問用戶位置寄存器(VLR)(VLR) 存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)來訪移動(dòng)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)來訪移動(dòng)用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是從該移動(dòng)用戶的原籍位置寄存器獲取并進(jìn)行暫存的，一旦移動(dòng)是從該移動(dòng)用戶的原籍位置寄存器獲取并進(jìn)行暫存的，一旦移動(dòng)用戶離開該用戶離開該VLRVLR的控制區(qū)域，則臨時(shí)存儲(chǔ)的該移動(dòng)用戶的數(shù)據(jù)就的控