河南城建學(xué)院 (無(wú)線通信基礎(chǔ)及應(yīng)用復(fù)習(xí)匯總)

1.1無(wú)線通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成1.2無(wú)線通信系統(tǒng)的主要規(guī)格指標(biāo)1.3無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展1.4無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)1.5現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)例1.6無(wú)線通信面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)第一章緒論1

1.1無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)成

無(wú)線通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖1-1所示。圖1-1無(wú)線通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成2雙工器的作用：對(duì)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)進(jìn)行隔離，將來(lái)自發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)送到天線發(fā)射出去，而不會(huì)進(jìn)入接收機(jī);同時(shí)將來(lái)自天線的接收信號(hào)送到接收機(jī),而不進(jìn)入發(fā)射機(jī)。

3按通話狀態(tài)的不同，無(wú)線通信系統(tǒng)可以分為如下三種類型。

（1）單工無(wú)線通信系統(tǒng)。只提供單向通信的系統(tǒng)。

（2）半雙工無(wú)線通信系統(tǒng)。通信雙方交替地進(jìn)行收信和發(fā)信，收信和發(fā)信不能同時(shí)進(jìn)行。

（3）全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)。允許通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)信和收信的無(wú)線通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信中廣泛采用的通信方式。蜂窩電話是當(dāng)前典型的全雙工系統(tǒng)。無(wú)線通信系統(tǒng)的分類14實(shí)現(xiàn)全雙工系統(tǒng)采用的技術(shù)：

時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)兩種。

FDD是將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)在兩個(gè)不同的無(wú)線頻率上工作，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)隔離的雙工技術(shù)。

TDD是在同一個(gè)無(wú)線頻率信道上使通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分時(shí)工作，發(fā)射時(shí)不接收，接收時(shí)不發(fā)射，通過(guò)分時(shí)控制來(lái)避免發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能產(chǎn)生的干擾。TDD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):

1、不需要使用成對(duì)的頻譜資源。

2、可根據(jù)業(yè)務(wù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配上下行鏈路的比例，適用于上下行鏈路不對(duì)稱和具有不同數(shù)據(jù)傳輸速率的業(yè)務(wù)。5按照無(wú)線小區(qū)覆蓋半徑的大小，無(wú)線通信系統(tǒng)可以分為大區(qū)制、中區(qū)制和小區(qū)制系統(tǒng)。

早期的無(wú)線通信系統(tǒng)采用大區(qū)制，一個(gè)基站的覆蓋半徑為30～50km，功率為50-200w，天線塔高大于30m

。

優(yōu)點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，見(jiàn)效快。

缺點(diǎn)：

(1)需使用大功率發(fā)射機(jī)，并要求天線架設(shè)得很高。

(2)覆蓋范圍有限。

(3)系統(tǒng)容量有限。

(4)BS和MS均需要有較大的發(fā)射功率。

（5）擴(kuò)容非常困難。無(wú)線通信系統(tǒng)的分類26小區(qū)制就是將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)，在各小區(qū)中分別設(shè)置基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制。

另設(shè)立移動(dòng)交換中心，負(fù)責(zé)與各基站之間的聯(lián)系和對(duì)系統(tǒng)的集中控制管理。

在小區(qū)制中，可以應(yīng)用頻率復(fù)用技術(shù)，提高了頻帶利用率。

優(yōu)點(diǎn)：大大提高系統(tǒng)容量；

缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜(位置等記、越區(qū)切換等)，投資相對(duì)較大。

蜂窩系統(tǒng)一般采用小區(qū)制，其覆蓋半徑一般為1～20km，在城市高密度用戶區(qū)域甚至可達(dá)到1km以下。

無(wú)線覆蓋介于大區(qū)制與小區(qū)制之間的系統(tǒng)稱為中區(qū)制系統(tǒng)。為了解決頻率資源有限與用戶數(shù)量不斷增加之間的矛盾，采用小區(qū)制覆蓋方式。7移動(dòng)交換中心蜂窩A基站移動(dòng)臺(tái)上行鏈路蜂窩B下行鏈路R移動(dòng)臺(tái)、基站、無(wú)線小區(qū)、小區(qū)覆蓋半徑、上行鏈路、下行鏈路幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)8多址技術(shù)基本類型:目的：主要是解決多個(gè)用戶能方便地接入網(wǎng)絡(luò)，不會(huì)造成相互干擾或擁堵，并能很好的區(qū)分不同用戶?？辗侄嘀稴DMA、隨機(jī)多址等碼分多址CDMA時(shí)分多址TDMA頻分多址FDMA典型的多址方式9FDMA：利用不同用戶分配不同工作頻率的方法避免多用戶相互干擾。

TDMA：讓所有用戶工作在同一個(gè)頻率上，但在時(shí)間上分配不同的時(shí)間段（稱為時(shí)隙），由于不同用戶工作在不同的時(shí)隙，從而避免了相互間的干擾。

CDMA：也是讓所有用戶工作在同一個(gè)頻率上，但對(duì)不同用戶的信息使用不同的偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端采用相同的偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，以達(dá)到區(qū)分不同用戶的目的。

第一代模擬無(wú)線通信系統(tǒng)采用了FDMA技術(shù)。GSM系統(tǒng)采用TDMA方式，CDMA系統(tǒng)采用碼分多址接入方式。

三種工作方式既可單獨(dú)使用，也可混合使用，而且通常在無(wú)線通信中混合使用。10FDD系統(tǒng)的工作頻段是成對(duì)分配的上行890～909MHz(19MHz)移動(dòng)GSM下行935～954MHz(19MHz)上行909～915MHz(6MHz)聯(lián)通GSM下行954～960MHz(6MHz)上行825～835MHz(10MHz)電信CDMA下行870～880MHz(10MHz)收發(fā)頻段間隔都是45MHz

1.2無(wú)線通信系統(tǒng)的主要規(guī)格指標(biāo)

1.工作頻段及頻譜使用112.覆蓋距離和傳輸方式

無(wú)線覆蓋距離

陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)距離在50km以內(nèi)；(自由空間)

地面繞射傳播距離為200km；(地波)

對(duì)流層反射傳播距離可達(dá)幾百千米；(天波)

電離層傳播距離可達(dá)幾千千米；(天波)

衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以達(dá)到洲際無(wú)線覆蓋的范圍。

3.信道速率與傳輸質(zhì)量

4.調(diào)制方式與信道編碼方式

常用的數(shù)字調(diào)制方式有MSK(最小頻移鍵控)、GMSK(高斯濾波最小頻移鍵控)、QPSK(四相相移鍵控)等。

5.多用戶接入方式121.3無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展數(shù)字技術(shù)的發(fā)展、程控技術(shù)的發(fā)展、蜂窩概念的提出1.4無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)線通信未來(lái)的發(fā)展總體上表現(xiàn)為一種融合發(fā)展的趨勢(shì)。多種通信網(wǎng)絡(luò)相融合的多媒體個(gè)人通信，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)：無(wú)論任何人(Whoever)在任何時(shí)候(Whenever)和在任何地方(Wherever),都能夠和另一個(gè)人(Whomever)進(jìn)行任何類型(Whatever)的信息交換。(5W)13

1.5現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)實(shí)例

1.5.1無(wú)線尋呼系統(tǒng)1.5.2蜂窩電話

1.5.3集群通信系統(tǒng)

1.5.4無(wú)繩電話1.5.5無(wú)線局域網(wǎng)1.5.6個(gè)人域網(wǎng)

1.5.7固定無(wú)線接入141.5.1無(wú)線尋呼系統(tǒng)

無(wú)線尋呼是給用戶發(fā)送短消息的一種單向無(wú)線通信系統(tǒng)。特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛲ㄐ?；小巧、便于攜帶；價(jià)格低廉；較小的頻率資源和較大的用戶容量。流行于20世紀(jì)80年代至90年代早期。151.5.2蜂窩電話

蜂窩電話的特點(diǎn):能向用戶提供隨時(shí)隨地的全雙工通信。

該系統(tǒng)主要由基站（BS）、移動(dòng)臺(tái)（MS）和移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）構(gòu)成。一個(gè)MSC可以控制多個(gè)基站控制器(BSC)，一個(gè)BSC可以控制多個(gè)基站收發(fā)信機(jī)(BTS)。16

MSC是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心，其主要功能是控制整個(gè)蜂窩系統(tǒng)的工作和對(duì)用戶進(jìn)行管理。

MSC配接有兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)分別稱為歸屬位置寄存器HLR和訪問(wèn)位置寄存器VLR

，用于對(duì)移動(dòng)用戶進(jìn)行管理。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站覆蓋小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋小區(qū)時(shí)，MSC會(huì)控制基站將對(duì)移動(dòng)臺(tái)的服務(wù)從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)小區(qū)，這個(gè)過(guò)程稱為越區(qū)切換。171.5.3集群通信系統(tǒng)

集群通信是一種專門用于指揮調(diào)度的移動(dòng)通信系統(tǒng)。作為某一封閉用戶群的專用網(wǎng)絡(luò)使用。用戶主要包括公安、消防、軍隊(duì)、政府部門、出租車等。

特點(diǎn)：用戶規(guī)模較小，用戶密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于公眾通信的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，因此集群通信系統(tǒng)一般都設(shè)計(jì)成中大區(qū)制。采用單工或半雙工方式。181.5.4無(wú)繩電話

無(wú)繩電話是一種全雙工系統(tǒng)，是對(duì)固定電話的移動(dòng)性擴(kuò)展。允許手持機(jī)用戶在一定范圍內(nèi)自由活動(dòng)時(shí)進(jìn)行通話。

家用型：座機(jī)、手機(jī)組成；圖1-7簡(jiǎn)單無(wú)繩電話原理191.5.5無(wú)線局域網(wǎng)

無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）是采用無(wú)線鏈路實(shí)現(xiàn)通信的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。

WLAN網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳輸媒質(zhì)包括無(wú)線電波、紅外線或激光。目前大多數(shù)WLAN都工作在2.4GHz免許可頻段。

1.5.6個(gè)人域網(wǎng)

個(gè)人域網(wǎng)（PAN）是一種覆蓋范圍比WLAN更小的無(wú)線局域網(wǎng)。其核心思想是用無(wú)線電傳輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線電纜，實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息終端網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

主要技術(shù)包括：藍(lán)牙、紅外和HomeRF。202.1無(wú)線信道傳播概述2.2大尺度路徑損耗2.3小尺度衰落和多徑效應(yīng)第二章無(wú)線通信基礎(chǔ)21電磁波的傳播特性主要表現(xiàn)兩個(gè)方面：大尺度衰落(慢衰落)：主要影響通信距離或覆蓋范圍。大尺度路徑損耗、陰影衰落、雨衰小尺度衰落(快衰落)：主要影響接收信號(hào)質(zhì)量。多徑效應(yīng)、多普勒效應(yīng)無(wú)線電波的四種傳播機(jī)制：直射、反射、繞射和散射電磁場(chǎng)可劃分為三個(gè)不同的區(qū)域：近場(chǎng)區(qū)、中間區(qū)和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。2.1無(wú)線信道傳播概述22表2-1無(wú)線電頻率的頻段劃分及主要應(yīng)用米波2324移動(dòng)通信中接收信號(hào)存在的四種效應(yīng)陰影效應(yīng)；多徑效應(yīng)；遠(yuǎn)近效應(yīng)：收發(fā)機(jī)距離遠(yuǎn)近的不同引起的。(功率控制)多普勒效應(yīng)：用戶高速移動(dòng)引起的。不同頻率的無(wú)線電波在空間有三種基本傳播方式：地球表面波傳播(中長(zhǎng)波)、天波傳播(短波)和空間波傳播。空間波傳播時(shí)，兩點(diǎn)之間的最大通信距離為：252.2大尺度路徑損耗建立貼合實(shí)際的大尺度損耗模型，需要將不同的地域環(huán)境進(jìn)行分類。根據(jù)地形起伏情況，分成中等起伏地形和不規(guī)則地形兩大類。中等起伏地形：指在無(wú)線傳播路徑的地形剖面圖上，地面起伏高度不超過(guò)20米，并且起伏緩慢，起伏地形最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的水平距離大于它們之間的高度差。按服務(wù)區(qū)域的人口密度、建筑物密度及高度等情況進(jìn)行分類：大城市、中等城市、小城鎮(zhèn)和農(nóng)村。按照地物密集程度不同可分為：開(kāi)闊地、郊區(qū)、市區(qū)262.2.2自由空間傳播模型

電波向周圍空間擴(kuò)散傳播時(shí)，距離越遠(yuǎn)，單位面積上所接收的能量就越少，這種電波擴(kuò)散衰耗稱為自由空間傳播損耗。

自由空間傳播的條件：理想的均勻介質(zhì)；無(wú)阻擋、無(wú)反射、無(wú)繞射、無(wú)散射，無(wú)吸收。

自由空間傳播模型用于預(yù)測(cè)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間完全無(wú)遮擋時(shí)的視線路徑接收信號(hào)強(qiáng)度。

直射波可近似按自由空間傳播模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，是電磁波傳播的最簡(jiǎn)單情況。

27Friis公式給出了在自由空間中，距發(fā)射機(jī)d處接收天線的接收功率為：僅適用于天線遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),遠(yuǎn)場(chǎng)距離df

計(jì)算公式：（D為天線的最大物理線性尺寸）信號(hào)強(qiáng)度隨著距離的平方成反比衰減。以dB為單位表示，則在自由空間傳播距離d時(shí)產(chǎn)生的衰減為接收天線有效面積：Ae=Gr2/4

其中：Gr為接收天線增益，為信號(hào)波長(zhǎng)。28以距離d0作為接收功率的參考點(diǎn)，距離為d處的接收功率：d0必須滿足遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)條件。以dBm為單位表示為

式中，Pr（d0）的單位為mW。29明確幾個(gè)常用單位：損耗單位dB：dBW表示大于或小于1瓦的分貝數(shù)：dBmW（dBm）表示大于或小于1毫瓦的分貝數(shù)：0dBmW——1mW0dBW——1W302.2.4電磁波基本傳播機(jī)制

電磁波傳播四種機(jī)制：直射、反射、繞射和散射。

1.電磁波的反射和透射

反射的條件：當(dāng)電波傳播中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑界面時(shí)，如果界面的尺寸遠(yuǎn)大于電波的波長(zhǎng)時(shí)，產(chǎn)生反射。地面反射雙線模型接收信號(hào)功率隨傳播距離的4次方成反比衰減，這表明其接收功率衰減比自由空間（2次方衰減）要快的多。31用于預(yù)測(cè)遠(yuǎn)距離通信范圍的大尺度路徑損耗。以dB為單位表示的路徑損耗計(jì)算公式為

PL(d)=40lgd－(10lgGt+10lgGr+20lght+20lghr)衰減指數(shù)變化的拐點(diǎn)：32

4.電磁波的繞射

定義：電磁波被尖銳障礙物的邊緣阻擋時(shí)，阻擋面產(chǎn)生的二次波傳播到障礙物之后的現(xiàn)象。繞射損耗所研究的是以自由空間傳播損耗為基礎(chǔ)的附加損耗。研究結(jié)果表明，隨阻擋體高度（可以為負(fù)）的不同，繞射損耗既可以為正，也可以為負(fù)。單個(gè)障礙物刃形繞射模型繞射增益G可以通過(guò)Fresnel積分計(jì)算G（dB）=20lg|F(νF)|33Fresnel參數(shù)νF的表達(dá)式為式中：一個(gè)障礙物對(duì)信號(hào)的影響還可根據(jù)Fresnel區(qū)估算出來(lái)34信道傳播模型一、Okumura（奧村）模型二、奧村-哈塔(Okumura-Hata)路徑損耗模型多重刃形繞射情況的處理（1）Bullington方法(布靈頓)。（2）Epstein-Petersen(普斯丁-彼得森)方法。（3）Deygout(戴高特)方法。（4）國(guó)際電聯(lián)（ITU）提出的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。存在散射的情況下，對(duì)粗糙表面的反射系數(shù)Γ進(jìn)行修正：

Γrough=ρsΓ散射損耗系數(shù)ρs：ρs=exp［－2(k0σhsinδ)2］

352.3小尺度衰落和多徑效應(yīng)1、小尺度衰落：無(wú)線信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)或短距離上傳播后，其幅度、相位或時(shí)延快速變化，以至于大尺度路徑損耗的影響可以忽略不計(jì)，又稱為多徑衰落。2、小尺度衰落產(chǎn)生的原因：多徑傳播引起的多徑效應(yīng)環(huán)境物體的運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移36結(jié)論：其中，表示多普勒頻移最大值。

多普勒頻移(基于雙線模型)多普勒頻移的大小取決于通信系統(tǒng)的工作頻率、接收機(jī)相對(duì)發(fā)射機(jī)的移動(dòng)速度以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向。37多徑傳播分成兩種情況：

1、無(wú)主導(dǎo)分量的多徑傳播。當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間沒(méi)有LOS路徑時(shí)，通常多徑分量中沒(méi)有幅度特別大的，則屬于無(wú)主導(dǎo)分量的情況。

2、有主導(dǎo)多徑分量的多徑傳播。當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間存在視線傳播（LOS）路徑時(shí)，LOS傳播分量要強(qiáng)于其他多徑分量,這時(shí)LOS分量成為主導(dǎo)分量。3、小尺度衰落的統(tǒng)計(jì)特性38(1)無(wú)主導(dǎo)分量的多徑傳播。(2)有主導(dǎo)多徑分量的多徑傳播。幅度衰落r服從瑞利分布；相位失真θ服從均勻分布幅度衰落r服從萊斯分布；相位失真θ服從均勻分布394、電平通過(guò)率和平均衰落持續(xù)時(shí)間

是描述衰落頻率的兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量。電平通過(guò)率平均衰落持續(xù)時(shí)間衡量多徑傳播對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)影響的兩個(gè)參數(shù)。402.3.2多徑信道的沖激響應(yīng)模型

無(wú)線傳播信道是一種線性時(shí)變信道。

對(duì)于具有線性時(shí)變特性的無(wú)線信道，在短時(shí)間和短距離運(yùn)動(dòng)的情況下，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度可以看做不變，可以用信道的沖激響應(yīng)描述線性時(shí)變無(wú)線信道特性，即可用時(shí)變的沖激響應(yīng)模型來(lái)描述。

【定義】線性時(shí)變信道的沖激響應(yīng)是信道在t時(shí)刻對(duì)于時(shí)刻作用于信道的輸入沖激的響應(yīng)。41t時(shí)刻第i多徑分量的幅度t時(shí)刻第i多徑分量的附加時(shí)延t時(shí)刻第i多徑分量的信道附加相移第i多徑分量自由空間傳播的附加相移時(shí)變多徑信道的基帶沖激響應(yīng)模型為：信道測(cè)量分兩種：窄帶信道測(cè)量主要用于建立無(wú)線傳播的大尺度損耗模型。寬帶信道測(cè)量用于建立無(wú)線傳播信道的小尺度統(tǒng)計(jì)模型。寬帶信道測(cè)量：直接射頻脈沖測(cè)量、擴(kuò)頻相關(guān)器測(cè)量、信道頻域測(cè)量2.3.3無(wú)線多徑信道特性測(cè)量422.3.4無(wú)線多徑信道特性參數(shù)

時(shí)間色散特性參數(shù)和頻率色散特性參數(shù)由于信號(hào)路徑的不同延遲，接收信號(hào)具有比發(fā)射信號(hào)更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。這一現(xiàn)象稱為時(shí)間色散。

時(shí)間色散特性參數(shù)：平均附加時(shí)延、最大附加時(shí)延、時(shí)延擴(kuò)展、相干帶寬等由于多徑分量引入不同的多普勒頻移，接收信號(hào)具有比發(fā)射信號(hào)更大的帶寬。這一現(xiàn)象稱為頻率色散。頻率色散特性參數(shù)：多普勒擴(kuò)展、相干時(shí)間等43信道相干帶寬rms時(shí)延擴(kuò)展多徑時(shí)延越大相干帶寬越窄信號(hào)帶寬Bs（符號(hào)周期）相干帶寬Bc（rms時(shí)延擴(kuò)展）時(shí)間色散平坦衰落頻率選擇性衰落比較Bs<<BcBs>>Bc時(shí)間色散特性參數(shù)44相干時(shí)間多普勒擴(kuò)展信號(hào)帶寬Bs（符號(hào)周期）多普勒擴(kuò)展Bd（信道相干時(shí)間）頻率色散快衰落慢衰落比較Bs<BdBs>Bd頻率色散特性參數(shù)452.3信道相關(guān)函數(shù)快/慢衰落和平坦/頻率選擇性衰落之間，在概念上是平等的。小結(jié)：多普勒擴(kuò)展發(fā)送信號(hào)的帶寬發(fā)送信號(hào)的帶寬相干帶寬Bs頻率選擇

慢衰落平坦慢衰落頻率選擇

快衰落平坦快衰落Bs頻域上分類46快/慢衰落和平坦/頻率選擇性衰落之間，在概念上是平等的。小結(jié)：發(fā)送信號(hào)的符號(hào)周期發(fā)送信號(hào)的符號(hào)周期rms時(shí)延擴(kuò)展相干時(shí)間Ts頻率選擇

慢衰落平坦慢衰落頻率選擇

快衰落平坦快衰落TscT時(shí)域上分類473.1信源編碼

3.2信道編碼

3.3調(diào)制技術(shù)

3.4多址技術(shù)

3.5抗衰落技術(shù)第3章無(wú)線通信基本技術(shù)48

3.1信源編碼

信源編碼實(shí)質(zhì)就是將信源的原始符號(hào)按一定規(guī)則進(jìn)行的一種變換。

信源編碼分為有損編碼和無(wú)損編碼兩種。

無(wú)失真編碼：零失真的信源編碼；

有損編碼：失真較小并且處于可接受范圍內(nèi)的信源編碼。

3.1.1語(yǔ)音編碼

語(yǔ)音編碼器分成兩類:波形編碼器和聲碼器（參量編碼器）。

波形編碼是將時(shí)域的模擬語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣、量化、編碼形成數(shù)字的語(yǔ)音信號(hào)的過(guò)程(將波形直接變換成數(shù)字碼流)。

參量編碼是基于人類語(yǔ)言發(fā)聲機(jī)理，提取表征語(yǔ)音的特征參量，然后對(duì)特征參量進(jìn)行編碼的一種方法。49

3.2信道編碼

信道編碼：根據(jù)一定的規(guī)律，在待發(fā)送的信息碼元中人為的加入一些必要的（監(jiān)督）碼元。在接收端根據(jù)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和糾正差錯(cuò)，以提高碼元傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

按照功能和結(jié)構(gòu)分類，信道編碼可以分為以下三類：檢錯(cuò)編碼、糾錯(cuò)編碼和混合編碼。

3.2.2線性分組碼

3.2.3循環(huán)碼

3.2.4卷積碼

交織編碼技術(shù)：把一個(gè)消息塊原來(lái)連續(xù)的比特按一定規(guī)則分開(kāi)發(fā)送傳輸，使突發(fā)差錯(cuò)信道變?yōu)殡x散信道。50

3.3調(diào)制技術(shù)

3.3.1調(diào)制技術(shù)概述

調(diào)制的目的就是使攜帶信息的信號(hào)與信道特性相匹配，從而有效地利用信道傳輸。

3.3.2最小頻移鍵控(MSK)

最小頻移鍵控（MSK）：調(diào)制指數(shù)為0.5的連續(xù)相位2FSK，對(duì)應(yīng)2FSK信號(hào)的兩個(gè)頻率正交的最小頻率間隔。

高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)：將矩形脈沖信號(hào)先通過(guò)高斯低通濾波器，形成高斯形脈沖，再進(jìn)行MSK調(diào)制，即在MSK調(diào)制器前加入一高斯低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3.3π/4QPSK(π/4正交相移鍵控調(diào)制)

π/4QPSK：是兩個(gè)彼此相差/4的QPSK信號(hào)疊加形成的。513.4.1

頻分多址(FDMA)3.4.4

擴(kuò)頻多址(SSMA)/碼分多址(CDMA)3.4.3

空分多址(SDMA)3.4.2

時(shí)分多址(TDMA)3.4.5

分組無(wú)線電(PR)/隨機(jī)多址(RA)3.4

多址技術(shù)521、多址技術(shù)：希望多個(gè)用戶可以同時(shí)利用同一個(gè)信道相互通信而不會(huì)相互干擾。2、常見(jiàn)的多址方式：時(shí)分多址(TDMA)、頻分多址(FDMA)、碼分多址(CDMA)和空分多址(SDMA)3、頻分多址(FDMA)頻分多址：把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個(gè)等間隔的頻道(或稱信道)分配給不同的用戶使用。

FDMA系統(tǒng)中可以同時(shí)支持的信道數(shù)：Bt是系統(tǒng)帶寬，Bg是保護(hù)帶寬，Bc是信道帶寬。53FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)：不需要信道均衡；系統(tǒng)開(kāi)銷小；容易產(chǎn)生互調(diào)干擾；收發(fā)頻率間隔必須大于一定的數(shù)值。時(shí)分多址(TDMA)時(shí)分多址：把一個(gè)載波在時(shí)間上分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙，然后根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，使各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)。54TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)：頻譜利用率高，系統(tǒng)容量較大。移動(dòng)臺(tái)的電池消耗較低。時(shí)隙分配靈活。需采用自適應(yīng)均衡。系統(tǒng)開(kāi)銷相對(duì)較大。TDMA系統(tǒng)的信道數(shù)：

Btot是系統(tǒng)帶寬，Bg是保護(hù)帶寬，Bc是信道帶寬。

m是每一個(gè)無(wú)線載頻所能支持的最大TDMA用戶數(shù)；55空分多址(SDMA)特點(diǎn)：通過(guò)空間分割來(lái)區(qū)分不同用戶方式：利用自適應(yīng)天線陣列，使用定向天線服務(wù)于不同的用戶

SDMA的優(yōu)點(diǎn)：可以提高天線增益，從而提高系統(tǒng)容量；可以削弱來(lái)自外界的干擾。

SDMA的缺點(diǎn)：

SDMA的關(guān)鍵技術(shù)是智能天線技術(shù)，對(duì)多用戶的動(dòng)態(tài)捕捉、識(shí)別與跟蹤以及信道的辨識(shí)等極為復(fù)雜。56擴(kuò)頻多址(SSMA)/碼分多址(CDMA)原理：以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)的一種多址方式，利用不同的碼型來(lái)實(shí)現(xiàn)不同用戶的信息傳輸，又稱為碼分多址。對(duì)于擴(kuò)頻碼的選擇要求：

1、要求滿足正交性，自相關(guān)性強(qiáng)、互相關(guān)性弱；

2、要求其能夠提供足夠多的地址碼；

3、要求周期足夠長(zhǎng)；

4、要求地址碼類似白噪聲，以增強(qiáng)隱蔽性；

5、要求地址碼產(chǎn)生與捕獲容易、同步建立時(shí)間較短。

常用的基本擴(kuò)頻方式有3種：直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻和跳時(shí)擴(kuò)頻。直接序列碼分多址(DS-CDMA)

原理：將攜帶信息的窄帶信號(hào)與高速擴(kuò)頻碼(PN碼)相乘而獲得的寬帶擴(kuò)頻信號(hào)。57DS-CDMA系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

1、具有較強(qiáng)的抗窄帶干擾、抗多徑衰落能力和較好的保密性。

2、許多用戶可共享頻率資源，無(wú)需復(fù)雜的頻率分配和管理；

3、具有“軟容量”特性，即在一定限度內(nèi)用戶數(shù)增加，只會(huì)使得信噪比下降，而不會(huì)終止通信，即增加用戶數(shù)目只會(huì)線性地增加系統(tǒng)噪聲。

4、具有“小區(qū)呼吸功能”，即小區(qū)負(fù)荷量可以動(dòng)態(tài)控制，相鄰小區(qū)可通過(guò)覆蓋范圍的互動(dòng)來(lái)重新分擔(dān)負(fù)荷；

5、可以通過(guò)“軟切換”實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的越區(qū)管理，保證越區(qū)時(shí)通信的連續(xù)性。DS-CDMA系統(tǒng)存在的問(wèn)題：

1、多址干擾問(wèn)題；2、遠(yuǎn)近效應(yīng)；583.5抗衰落技術(shù)3.5.1分集接收定義：利用多徑信號(hào)來(lái)改善系統(tǒng)性能的技術(shù)。基本思想：把接收到的多個(gè)多徑信號(hào)分別加以處理，然后將處理后的信號(hào)合并輸出，從而達(dá)到改善接收信號(hào)質(zhì)量的目的。作用：可以減小接收信號(hào)的衰落深度和衰落的持續(xù)時(shí)間。包含兩個(gè)過(guò)程：分散傳輸和集中處理（信號(hào)合并）。針對(duì)慢衰落和快衰落，常用的分集技術(shù)可以分為宏分集和微分集。通常所說(shuō)的是微分集。主要包括空間分集、頻率分集、時(shí)間分集、角度分集和極化分集；59空間分集依據(jù)：小尺度衰落的空間獨(dú)立性。特點(diǎn)：要求接收機(jī)至少有兩副天線，天線之間必須有足夠大的空間間隔；頻率分集依據(jù)：當(dāng)載頻間隔大于相關(guān)帶寬時(shí)，兩個(gè)信號(hào)所遭受的衰落是獨(dú)立的。特點(diǎn)：需用兩部以上發(fā)射機(jī)同時(shí)發(fā)送信號(hào)，并用兩部以上獨(dú)立接收機(jī)接收信號(hào)；需要占用兩個(gè)以上頻帶，降低了頻譜利用率；60時(shí)間分集依據(jù)：小尺度衰落具有時(shí)間獨(dú)立性

優(yōu)點(diǎn)：減少了接收天線的數(shù)目；缺點(diǎn)：引入了信號(hào)處理時(shí)延，要占用更多的時(shí)隙資源，從而降低了傳輸效率。角度分集利用多個(gè)方向性尖銳的接收天線，分別指向不同的方向進(jìn)行接收相互獨(dú)立的多徑信號(hào)。極化分集在發(fā)送端和接收端可以用兩個(gè)位置很近但極化方向相互正交的天線分別發(fā)送和接收信號(hào)，以獲得分集效果。61合并技術(shù)在接收端使用合并技術(shù)位置的不同，可以分為檢測(cè)前合并技術(shù)和檢測(cè)后合并技術(shù)；合并器中加權(quán)系數(shù)的確定依據(jù)不同，分為選擇式合并、最大比值合并和等增益合并三種方式。選擇式合并：加權(quán)系數(shù)只有一項(xiàng)為1，其余均為0。特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易；但性能最差。

最大比值合并：各支路的加權(quán)系數(shù)由該支路信噪比決定。特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，但性能最好。等增益合并：即將最大比值合并中各支路加權(quán)系數(shù)均取為1。特點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)較容易，設(shè)備也簡(jiǎn)單，其性能接近于最大比值合并。623.5.2均衡技術(shù)用于消除碼間干擾的各種技術(shù)3.5.3RAKE接收技術(shù)

所謂RAKE接收機(jī)，就是利用多個(gè)并行相關(guān)檢測(cè)器獲取多徑信號(hào)中的各路信號(hào)，按照一定的準(zhǔn)則合成一路信號(hào)供解調(diào)用的接收機(jī)。是分集方式中的一種——路徑分集。

適合對(duì)象：主要是適合于直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。63第四章移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1概述移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本組成移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：移動(dòng)臺(tái)(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)?；咀酉到y(tǒng)：基站控制器BSC、基站收發(fā)信機(jī)BTS。BSCBSC64

4.2頻率復(fù)用技術(shù)和系統(tǒng)容量4.2.1頻率復(fù)用技術(shù)區(qū)域劃分兩大類：小容量的大區(qū)制和大容量的小區(qū)制小區(qū)制又分為2種：帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)為增加用戶容量，采用小區(qū)制（蜂窩網(wǎng)），可以實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用；蜂窩網(wǎng)：小區(qū)形狀——正六邊形根據(jù)蜂窩小區(qū)的覆蓋半徑，蜂窩又可劃分為三類：宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩。區(qū)群：由使用不同頻率組的一組小區(qū)組成。在區(qū)群之間可進(jìn)行頻率復(fù)用。同一區(qū)群內(nèi)小區(qū)不能頻率復(fù)用，不同區(qū)群的小區(qū)才能頻率復(fù)用65要滿足以上兩個(gè)條件，區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N應(yīng)滿足：

N=i2+ij+j2(N=1、3、4、7、9、12、13…

)

確定最近的同頻小區(qū)的步驟：1)從當(dāng)前小區(qū)開(kāi)始，沿任意一條邊的垂直方向數(shù)i個(gè)小區(qū)；2)順（逆）時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)60。，再數(shù)j個(gè)小區(qū)。則該小區(qū)為當(dāng)前小區(qū)的一個(gè)相鄰?fù)l道小區(qū)。1j12ij66i=1，j=2,N=7N=3N=4i=1,j=1i=0,j=2

i=1,j=2，N=767相鄰?fù)l小區(qū)距離的計(jì)算

1）相鄰小區(qū)之間的中心距離：2）相鄰?fù)l道小區(qū)的距離：N為區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)目，R為小區(qū)輻射半徑D60°提高小區(qū)容量和減小同頻干擾之間相互矛盾683.信道分配信道的合理分配不僅可以降低干擾(如鄰道干擾、互調(diào)干擾)外，還可以提高系統(tǒng)的容量。主要有三種方式：①固定信道分配方式。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：頻率利用率不高，造成頻率資源的浪費(fèi)。

②動(dòng)態(tài)信道分配方式。

優(yōu)點(diǎn)：提高了信道利用率，可適應(yīng)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)變化；缺點(diǎn)：增加了系統(tǒng)存儲(chǔ)量和運(yùn)算量。③固定、動(dòng)態(tài)結(jié)合信道分配方式。694.2.2干擾和系統(tǒng)容量影響系統(tǒng)的主要干擾：同頻干擾、鄰道干擾和互調(diào)干擾。可通過(guò)合理分配信道的方式減小鄰道干擾和互調(diào)干擾；同頻干擾的定義：指兩個(gè)相同頻率的不同信號(hào)產(chǎn)生的干擾。蜂窩通信系統(tǒng)中采用頻率復(fù)用技術(shù)，同頻小區(qū)之間就會(huì)存在同頻干擾。同頻小區(qū)間的距離越近，則產(chǎn)生的同頻干擾越嚴(yán)重。同頻再用距離與小區(qū)半徑之間的關(guān)系

式中，D/r0稱為同頻再用系數(shù)。70

同頻干擾與區(qū)群大小的關(guān)系結(jié)論：給定［S/I］時(shí)就能確定區(qū)群中小區(qū)的數(shù)目。蜂窩系統(tǒng)的擴(kuò)容：小區(qū)分裂：將原來(lái)?yè)砣男^(qū)劃分成更小的新小區(qū)，增大相同覆蓋區(qū)內(nèi)區(qū)群的復(fù)制次數(shù)，從而提高了系統(tǒng)容量。

分裂后原基站是否可用，兩種分裂方式

裂向：依靠定向基站天線來(lái)減小同頻干擾。

微小區(qū)：將多個(gè)區(qū)域站點(diǎn)與一個(gè)基站相連實(shí)現(xiàn)無(wú)線設(shè)備共享。中心激勵(lì)方式和頂點(diǎn)激勵(lì)方式714.3移動(dòng)性管理移動(dòng)性管理包括：移動(dòng)用戶的位置管理和越區(qū)切換管理。位置管理是保證網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)知道移動(dòng)用戶所處的位置；越區(qū)切換管理是保證用戶通信的連續(xù)性和通信質(zhì)量。

724.3.1位置管理位置管理就是網(wǎng)絡(luò)跟蹤移動(dòng)臺(tái)的位置變化，對(duì)移動(dòng)臺(tái)位置信息進(jìn)行登記、刪除和更新的過(guò)程。移動(dòng)臺(tái)的位置信息存儲(chǔ)在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中：歸屬地位置寄存器HLR和訪問(wèn)位置寄存器VLR。位置登記過(guò)程包括登記、修改和注銷三個(gè)步驟。位置更新的兩種情況：同一個(gè)MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)兩個(gè)小區(qū)間的位置更新不同MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)兩個(gè)小區(qū)間的位置更新。

掌握兩種位置更新的具體過(guò)程。

734.3.2切換控制切換是指需將移動(dòng)臺(tái)正在通信的信道轉(zhuǎn)接到一條新的空閑信道，以保持通信的連續(xù)性和通信的質(zhì)量的過(guò)程。移動(dòng)臺(tái)在通信中從一個(gè)BS區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)BS區(qū)。由于外界干擾造成通話質(zhì)量下降。切換的分類

1)按照切換目的分類

分為救援切換、邊緣切換和業(yè)務(wù)量切換三種類型。

2)按照通信鏈路的建立方式分類

分為硬切換、軟切換、更軟切換和接力切換。

3)按照切換涉及的網(wǎng)元分類

分為小區(qū)內(nèi)切換、BSC內(nèi)小區(qū)間切換、MSC內(nèi)BSC間切換、MSC間切換和網(wǎng)絡(luò)間切換等。

74越區(qū)切換準(zhǔn)則

(1)相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)：

(2)具有門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則2)(3)具有滯后余量的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則3)(4)具有滯后余量和門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則4)：切換控制方式主要有：移動(dòng)臺(tái)控制的越區(qū)切換(MCHO)、網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換(NCHO)和移動(dòng)臺(tái)輔助的越區(qū)切換(MAHO)三種。針對(duì)既有高速用戶又有較多的低速用戶的地區(qū)，采用傘狀蜂窩小區(qū)設(shè)計(jì)，從而減小切換次數(shù)，并保證系統(tǒng)容量。針對(duì)小區(qū)拖尾現(xiàn)象，可以通過(guò)調(diào)整切換門限和無(wú)線覆蓋參數(shù)來(lái)解決。755.1GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)5.4衛(wèi)星通信5.3第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)5.2CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)5.5無(wú)線局域網(wǎng)第5章無(wú)線通信系統(tǒng)5.6其他無(wú)線通信系統(tǒng)76

5.1GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)

5.1.1概述

GSM是GlobalSystemforMobilecommunications(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))的縮寫，是第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。GSM有三種不同的版本，分別是GSM900、DCS1800和PCS1900。

GSM系統(tǒng)由四部分組成，即運(yùn)營(yíng)支持子系統(tǒng)(OSS)，網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)和基站子系統(tǒng)(BSS)【移動(dòng)臺(tái)】。77基站子系統(tǒng)BSS包括基站控制器BSC和基站收發(fā)信機(jī)BTS兩部分。每個(gè)BSS包括多個(gè)BSC，一個(gè)BSC可以控制多個(gè)BTS。

Um接口：BTS與MS之間的接口；Abis接口：BSC與BTS之間的接口；A接口：BSC與MSC之間的接口。5.1.2GSM基站子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理785.1.3GSM系統(tǒng)的主要規(guī)格參數(shù)

GSM系統(tǒng)的主要規(guī)格參數(shù)如表5-1所示。795.1.4GSM邏輯信道

GSM邏輯信道分為業(yè)務(wù)信道(TCH)和控制信道(CCH)。

業(yè)務(wù)信道：傳輸用戶的數(shù)字化語(yǔ)音或數(shù)據(jù)，無(wú)論是上行還是下行鏈路，都有相同的格式和功能。

控制信道：傳輸系統(tǒng)的信令和同步信息，在上下行鏈路之間，不同的控制信道格式可能是不同的。

GSM系統(tǒng)中，一個(gè)時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)物理信道。

在不同的時(shí)間可以映射為不同的邏輯信道。80

1.業(yè)務(wù)信道(TCH)

TCH可分為全速率信道和半速率信道兩大類。

全速率信道：傳送信息時(shí)，用戶數(shù)據(jù)在一個(gè)時(shí)隙中傳送。

半速率信道：傳輸信息時(shí)，兩個(gè)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)映射到同一個(gè)時(shí)隙上，采用隔幀傳送的方式，即每個(gè)用戶的信息都是每隔一幀交替進(jìn)行發(fā)送。

2.控制信道(CCH)

GSM中主要有三種控制信道：廣播信道(BCH)、公共控制信道(CCCH)和專用控制信道(DCCH)。81

1)廣播信道(BCH)

BCH是一種一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的單方向控制信道，用于基站給小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶提供同步信息。

BCH只用于前向鏈路。

GSM系統(tǒng)中有以下三種類型的BCH。

(1)頻率校正信道(FCCH)：該信道傳送的信令保證使MS的頻率與基站的頻率同步。

(2)同步信道(SCH)：傳送供MS對(duì)基站進(jìn)行同步識(shí)別的信息。

(3)廣播控制信道(BCCH)：傳送BTS的一般信息，如小區(qū)和網(wǎng)絡(luò)的特征、小區(qū)內(nèi)其他可用的信道等。82

2)公共控制信道(CCCH)

CCCH用以發(fā)送普遍使用的控制信息，如尋呼信息、信道分配信息和用戶請(qǐng)求接入信息。

CCCH可分為以下三種類型：

(1)尋呼信道(PCH)：是一個(gè)前向信道，當(dāng)基站尋呼MS，用于通知MS有來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的呼叫。

(2)隨機(jī)接入信道(RACH)：是一個(gè)反向信道，用于MS對(duì)PCH的回應(yīng)，或隨機(jī)提出入網(wǎng)申請(qǐng)，即請(qǐng)求分配獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)。

(3)接入認(rèn)可信道(AGCH)：是一個(gè)前向信道，用于基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的隨機(jī)接入請(qǐng)求作出應(yīng)答，即給移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)SDCCH或直接分配一個(gè)TCH。

83

3)專用控制信道(DCCH)

DCCH和業(yè)務(wù)信道TCH一樣，也是雙向傳送的，在上下行鏈路中有相同的功能和格式，可存在于除了廣播信道TS0幀之外的任何時(shí)隙中。

GSM中有三種類型的專用控制信道：

(1)獨(dú)立專用控制信道(SDCCH)。用于傳送鑒權(quán)、業(yè)務(wù)信道指配信息。

(2)慢速輔助控制信道(SACCH)。SACCH是一個(gè)雙向的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制信道，用于在MS和BTS之間周期性地傳送某些特定信息。

(3)快速輔助控制信道(FACCH)。當(dāng)沒(méi)有為移動(dòng)用戶分配SDCCH，但需要處理緊急事務(wù)時(shí)才分配。845.1.5GSM幀結(jié)構(gòu)

GSM系統(tǒng)中每8個(gè)時(shí)隙組成一個(gè)TDMA幀，多個(gè)TDMA幀構(gòu)成復(fù)幀。

GSM中有兩種復(fù)幀：

第一種是26幀的業(yè)務(wù)復(fù)幀，每個(gè)業(yè)務(wù)復(fù)幀包含26個(gè)TDMA幀。

第二種是51幀的控制復(fù)幀，每個(gè)控制復(fù)幀包含51個(gè)TDMA幀。

多個(gè)復(fù)幀構(gòu)成超幀，超幀由51個(gè)26幀的業(yè)務(wù)復(fù)幀或者由26個(gè)51幀的控制復(fù)幀組成，因此一個(gè)超幀包含51×26=1326個(gè)TDMA幀，共占6.12s的時(shí)間長(zhǎng)度。

2048個(gè)超幀構(gòu)成超高幀。855.1.6語(yǔ)音編碼和信道編碼

1.語(yǔ)音編碼

GSM采用規(guī)則脈沖激勵(lì)-長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼(RPE-LTP)的語(yǔ)音編碼方式。

2.信道編碼

交織技術(shù)就是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼重新排序，重新排序的結(jié)果使得突發(fā)差錯(cuò)時(shí)產(chǎn)生的成串錯(cuò)誤的比特位來(lái)自交織前信道編碼不同的位置，從而使連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)就變成了離散的隨機(jī)差錯(cuò)。

GSM系統(tǒng)中采用了比特交織和塊交織兩種方法。865.1.7GSM安全性管理

包括用戶鑒權(quán)、加密、移動(dòng)設(shè)備識(shí)別等。

鑒權(quán)：是確認(rèn)移動(dòng)用戶是否有權(quán)入網(wǎng)，即鑒別移動(dòng)臺(tái)傳送的IMSI是否是在入網(wǎng)時(shí)等記或簽約的。是在網(wǎng)絡(luò)MSC和用戶SIM卡之間進(jìn)行的。鑒權(quán)是為了確認(rèn)移動(dòng)臺(tái)的合法性，

加密：是為了防止移動(dòng)用戶信息被人非法竊聽(tīng)。

移動(dòng)設(shè)備識(shí)別：防止用戶手機(jī)被盜用，這是通過(guò)IMEI檢查來(lái)實(shí)現(xiàn)的；

87

1.鑒權(quán)過(guò)程

鑒權(quán)的過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

1、首先是移動(dòng)交換中心MSC/VLR向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出鑒權(quán)命令信息,其中包含鑒權(quán)算法所需的隨機(jī)數(shù)(RAND)。

2、移動(dòng)臺(tái)的SIM卡在收到命令之后,先將RAND與本身用戶SIM卡的密鑰Ki按照A3算法計(jì)算，得出一個(gè)響應(yīng)數(shù)(SRES),MS再通過(guò)鑒權(quán)響應(yīng)信息，將SRES值送回網(wǎng)絡(luò)方。

883、MSC在給移動(dòng)臺(tái)發(fā)出鑒權(quán)命令的同時(shí),也采用同樣的算法得到自己的一個(gè)響應(yīng)數(shù)(SRES)。

圖5-25鑒權(quán)過(guò)程若這兩個(gè)SRES完全相同,則認(rèn)為該用戶是合法用戶,鑒權(quán)成功;否則,認(rèn)為是非法用戶,拒絕用戶的業(yè)務(wù)要求。89

2.GSM系統(tǒng)的加密過(guò)程

1、在鑒權(quán)過(guò)程中,移動(dòng)臺(tái)在計(jì)算SRES的同時(shí),用另一算法(A8算法)計(jì)算出加密密鑰Kc。

2、當(dāng)MSC／VLR發(fā)送出加密命令(M)時(shí),BTS先收到該命令,再傳送給MS。

3、MS將Kc和數(shù)據(jù)信息一起經(jīng)A5加密算法得到加密數(shù)據(jù),經(jīng)加密的用戶信息傳送至網(wǎng)絡(luò)方。

4、同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)方也采用同樣的算法得到自己的加密密鑰Kc。對(duì)接收到的已加密數(shù)據(jù)，用加密密鑰Kc和算法A5進(jìn)行解密，若得到正確的用戶數(shù)據(jù)，則加密成功，否則，加密失敗。90圖5-26加密過(guò)程915.1.8GPRS通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)

1.GPRS概述

GPRS是GeneralPacketRadioService的簡(jiǎn)稱，又稱為通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)，是一種基于GSM的面向用戶提供移動(dòng)分組的IP或者X.25連接的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)。

GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。因此，在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建GPRS系統(tǒng)時(shí)，GSM系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動(dòng)，只需作軟件升級(jí)。92

GPRS網(wǎng)絡(luò)是對(duì)原有GSM網(wǎng)絡(luò)的基站子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的設(shè)備及功能進(jìn)行改進(jìn)和增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)的。包括：①在網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中增加了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn):GPRS服務(wù)支持結(jié)點(diǎn)(SGSN)和GPRS網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(diǎn)(GGSN)。這2個(gè)結(jié)點(diǎn)如同Internet上的IP路由器。多個(gè)SGSN與一個(gè)GGSN構(gòu)成電信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)，由GGSN與外部的Internet相連接。②對(duì)HLR和VLR的功能進(jìn)行擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)對(duì)GPRS的移動(dòng)性管理和路由管理。③增強(qiáng)基站子系統(tǒng)的功能，以支持用戶分組數(shù)據(jù)的傳送;增加了業(yè)務(wù)信道和控制信道的種類，以支持GPRS的多種業(yè)務(wù)。

2.GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9394

5.2CDMA蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）移動(dòng)通信系統(tǒng)，即碼分多址通信系統(tǒng)，是一種先進(jìn)擴(kuò)頻通信技術(shù)。IS-95A是最早商用CDMA移動(dòng)通信空中接口標(biāo)準(zhǔn)IS-95B是IS-95A的進(jìn)一步發(fā)展，主要目的是能滿足更高的比特速率業(yè)務(wù)的需求，IS-95B可提供的理論最大比特速率為115kbit/sIS-95A和IS-95B均有一系列標(biāo)準(zhǔn)，其總稱為IS-95。95

CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：

(1)系統(tǒng)容量大。采用話音激活技術(shù)和扇形小區(qū)提高容量。

(2)系統(tǒng)具有“軟容量”的特性。可以通過(guò)通信質(zhì)量的適當(dāng)下降來(lái)?yè)Q取用戶數(shù)的增加。

體現(xiàn)軟容量的另一種形式是小區(qū)呼吸功能：指各個(gè)小區(qū)的覆蓋大小可動(dòng)態(tài)變化。當(dāng)相鄰兩個(gè)小區(qū)負(fù)荷一輕一重時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)通過(guò)減小導(dǎo)頻發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度不足切換到鄰小區(qū)(負(fù)荷輕的小區(qū))。

(3)具有“軟切換”功能。由于CDMA相鄰小區(qū)可以使用相同頻率，因此可以方便地實(shí)現(xiàn)軟切換，降低掉話率。

(4)頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單。

(5)保密性強(qiáng)，通話不易被竊聽(tīng)。96

5.2.1IS-95CDMA系統(tǒng)

IS-95窄帶碼分多址（N-CDMA）蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，是一種直接序列擴(kuò)頻的CDMA