現(xiàn)代通信系統(tǒng)課件：數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)

數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)7.1移動(dòng)通信概述7.1.I移動(dòng)通信的概念及特點(diǎn)移動(dòng)通信的概念移動(dòng)通信就是指通信的雙方至少有一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息的交流。這里的信息應(yīng)是廣義的，它包括了話(huà)音、數(shù)據(jù)、傳真、圖像和多媒體信息業(yè)務(wù)。這里的雙方可以是同定點(diǎn)與交通工具之間，或者人與機(jī)器之間，或者人與人之間的信息交流，如同7.1所示。從技術(shù)角度看，移動(dòng)通信指通信雙方至少有一方是利用便攜無(wú)線(xiàn)終端（可移動(dòng)）通過(guò)元線(xiàn)傳輸方式接入網(wǎng)絡(luò)與其他終端用戶(hù)進(jìn)行通信的一種方式。按照移動(dòng)體所處的位置不同．移動(dòng)通信可分為陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)、海上移動(dòng)通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)。其中陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)又包括蜂窩系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)電傳呼系統(tǒng)等。蜂窩系統(tǒng)是槌蓋范陽(yáng)最廣的陸地公用移動(dòng)通信系統(tǒng)。本章以蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。2.移動(dòng)通信的特點(diǎn)根據(jù)移動(dòng)通信的定義及其無(wú)線(xiàn)電波傳播特性可知，陸地移動(dòng)通們有以下特點(diǎn)：I）電波傳播條件惡劣由于移動(dòng)體米往于地面的建筑群和各種障礙物之中．根據(jù)電波傳播的特性會(huì)發(fā)生直射、折射、繞射等各種情況，從而使電波傳播的路徑不同．使接收端收到的信號(hào)是這些信號(hào)的合成波。移動(dòng)體（汽車(chē)）在不同位置、不同方向接收到的合成波信號(hào)強(qiáng)度會(huì)有起伏，而且相差很大，可達(dá)30dB以上。圖7.2所示的這種現(xiàn)象稱(chēng)為衰落，它嚴(yán)重地影響著通話(huà)質(zhì)量。電波傳播引起信號(hào)變壞的例子很多，如接收差轉(zhuǎn)電視時(shí)，在接收天線(xiàn)的不同位置，圖像質(zhì)量會(huì)發(fā)生很大差別，有的位置圖像清晰，有的位置雪花點(diǎn)嚴(yán)重，有的位置圖像模糊不清，有的位置出現(xiàn)許多重影等等。這就是由于電波通過(guò)傳播，到室內(nèi)天線(xiàn)時(shí)，已經(jīng)過(guò)了電波直射、折射，到家庭中時(shí)，又經(jīng)過(guò)房屋四壁反射，這些不同強(qiáng)度相位波的疊加就形成了上面的多種現(xiàn)象。這種現(xiàn)象我們稱(chēng)之為多徑衰落。多徑衰落直接影響了電視圖像質(zhì)量，如圖7.3所示。以上的例子只是對(duì)于固定于室內(nèi)的電視機(jī)而言，而對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)講，情況就復(fù)雜多了。因一方在經(jīng)常移動(dòng)，要保證通信質(zhì)量，就必須使移動(dòng)通信設(shè)備有一定抗衰落能力和儲(chǔ)備。在設(shè)計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)就要進(jìn)行這方面的考慮。圖7.3多徑傳播如圖7.3所示。以上的例子只是對(duì)于固定于室內(nèi)的電視機(jī)而言，而對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)來(lái)講，情況就復(fù)雜多了。因一方在經(jīng)常移動(dòng)，要保證通信質(zhì)量，就必須使移動(dòng)通信設(shè)備有一定抗衰落能力和儲(chǔ)備。在設(shè)計(jì)移動(dòng)通信系統(tǒng)時(shí)就要進(jìn)行這方面的考慮。在移動(dòng)通信中，接收信號(hào)的強(qiáng)弱值稱(chēng)為場(chǎng)強(qiáng)。為了表征電波傳播的特性，特用統(tǒng)計(jì)分析的方法，采用統(tǒng)計(jì)的數(shù)字特征來(lái)描述。(1）場(chǎng)強(qiáng)中值。具有50%概率的場(chǎng)強(qiáng)值稱(chēng)為場(chǎng)強(qiáng)中值，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值，如圖7.4所示。在圖中，場(chǎng)強(qiáng)變化曲線(xiàn)高于規(guī)定電平值的持續(xù)時(shí)間占統(tǒng)計(jì)時(shí)間→半時(shí)，則所規(guī)定的那個(gè)電平值即為場(chǎng)強(qiáng)中值。圖中的T為統(tǒng)計(jì)時(shí)間，規(guī)定電平值為Eo。在周期T內(nèi)，高于Eu的值的時(shí)間段有t1,t2,t3，。如果統(tǒng)計(jì)時(shí)間T足夠長(zhǎng)，則在T時(shí)間內(nèi)超過(guò)Eo的概率為P（%）=（t1+t2+t3）/T*100%在上式統(tǒng)計(jì)時(shí)間T內(nèi)，當(dāng)超過(guò)Eo值的百分比為50%時(shí)，即稱(chēng)E。為場(chǎng)強(qiáng)中值。依次類(lèi)推，當(dāng)概率超過(guò)50%時(shí)，稱(chēng)80%或90%棋率場(chǎng)強(qiáng)值。在實(shí)際的應(yīng)用中，場(chǎng)強(qiáng)中值恰好等于接收機(jī)的最低門(mén)限值，即通信的可通率為50%，這就是說(shuō)只有50%能維持正常通信。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要使場(chǎng)強(qiáng)中值遠(yuǎn)大于接收機(jī)門(mén)限，才能在絕大多數(shù)時(shí)間保證通信正常進(jìn)行。(2）衰落深度。衰落深度定義為接收的電平值與場(chǎng)強(qiáng)中值電平之差，即以場(chǎng)強(qiáng)中值電平為參考電平，表明信號(hào)起伏偏離其中值電平的幅度。這是電波衰落程度的一種量度（即數(shù)字特征），用電平表示為衰落深度/dB=201gEi/E0式中：Ei，為接收電平值；E0為場(chǎng)強(qiáng)中值。

(3）衰落速率。衰落速率描述接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)變化快慢，即衰落的頻繁程度。衰落速率與工作頻率、移動(dòng)體行進(jìn)速度及行進(jìn)方向有關(guān)。工作頻率越高衰落越快，行進(jìn)速度越快衰落越快，其平均衰落速率表示為N=v/(λ/2)=1.85x103.v.f(Hz)式中：N為衰落速率；u為移動(dòng)體速度，單位為km/h；л為波長(zhǎng)，應(yīng)與u同單位（km);j為頻率，一般以MHz為單位。(4）衰落持續(xù)時(shí)間。衰落持續(xù)時(shí)間是指場(chǎng)強(qiáng)低于某一給定電平值的持續(xù)時(shí)間。在移動(dòng)通信中．常會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)收不到電臺(tái)信號(hào)或者中斷了信號(hào)的情況。這種情況是由于接收到的信號(hào)電平值低于接收機(jī)門(mén)限電平所致。2）在強(qiáng)干擾條件下工作移動(dòng)通信，特別是陸地移動(dòng)通信的電波在地面受到許多干擾和噪聲。噪聲主要是人為噪聲，如汽車(chē)點(diǎn)火、電火花、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲等。主要的干擾是內(nèi)部的干擾，有互調(diào)干擾、同頻干擾、多路干擾、鄰道干擾等。另外，還有雷達(dá)以及其他種類(lèi)的移動(dòng)信號(hào)干擾等。3）具有多普勒頻移效應(yīng)當(dāng)移動(dòng)體運(yùn)動(dòng)達(dá)到一定的速度時(shí)句設(shè)備接收的載波頻率將會(huì)隨運(yùn)動(dòng)速度變化而產(chǎn)生頻移，這種現(xiàn)象稱(chēng)為多普勒頻移。用公式表示為fd=v/λcosα式中，u為運(yùn)動(dòng)體速度；A為接收信號(hào)的波長(zhǎng)；α為電波到達(dá)時(shí)的入射角4）移動(dòng)用戶(hù)經(jīng)常移動(dòng)由于移動(dòng)體經(jīng)常移動(dòng)，它與固定點(diǎn)元固定聯(lián)系，加之開(kāi)、關(guān)的隨意性以及電池更換等原因，帶來(lái)了呼叫、接續(xù)等的復(fù)雜情況。所以在移動(dòng)通信網(wǎng)的信號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素很多，因此技術(shù)復(fù)雜，同時(shí)也帶來(lái)了設(shè)備價(jià)格昂貴影響普及程度等缺點(diǎn)。7.1.2蜂窩移動(dòng)通信的概念1.移動(dòng)通信系統(tǒng)組成這里主要談陸地移動(dòng)通信，以GSM系統(tǒng)為例，它一般由移動(dòng)臺(tái)（MS）、基站CBS）及移動(dòng)交換中心（MSC）組成為移動(dòng)通信網(wǎng)CPLMN），移動(dòng)通信網(wǎng)又通過(guò)中繼線(xiàn)與市話(huà)通信網(wǎng)CPSTN）連接，如圖7.5所示。在此移動(dòng)通信系統(tǒng)中．移動(dòng)部分體現(xiàn)在基站與移動(dòng)臺(tái)之間，這是移動(dòng)通信的主體部分。每個(gè)基站都有一個(gè)可靠的通信服務(wù)范圍，稱(chēng)之為無(wú)線(xiàn)小區(qū)。元線(xiàn)小區(qū)有大、小覆蓋區(qū)之分。覆蓋區(qū)的大小主要由基站天線(xiàn)的發(fā)射功率和天線(xiàn)高度決定。移動(dòng)交換中心主要用來(lái)處理信息交換和信息處理以及系統(tǒng)的集中控制管理。大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)由若干個(gè)基站構(gòu)成移動(dòng)網(wǎng)，交換中心也不止一個(gè)。這樣，由移動(dòng)交換中心、基區(qū)、小區(qū)組成一個(gè)移動(dòng)通信的業(yè)務(wù)區(qū)（服務(wù)區(qū)），如圖7.6所示2.蜂窩移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu)1）大區(qū)制大區(qū)制就是在一個(gè)基站天線(xiàn)覆蓋區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶(hù)，只能在此區(qū)域完成聯(lián)絡(luò)與控制。它的特點(diǎn)是：基站只有一個(gè)天線(xiàn)，架設(shè)高、功率大，覆蓋半徑也大，一般用于集群通信中。此種方式的設(shè)備較簡(jiǎn)單，投資少，見(jiàn)效快，但頻率利用率低，擴(kuò)容困難，不能漫游。2）小區(qū)制小區(qū)制就是將整個(gè)業(yè)務(wù)區(qū)（服務(wù)區(qū)）劃分為若干小區(qū)，在小區(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)控制，如圖7.7所示。從圖中可看出：小區(qū)制通信中各基站的頻率組配備，一定要使相鄰基站天線(xiàn)覆蓋區(qū)不相同，否則會(huì)引起干擾。圖中每個(gè)基站使用了3對(duì)頻率，可見(jiàn)小區(qū)越多覆蓋面就越大，用戶(hù)就越多，從而也可提高頻率的復(fù)用度。如f1，f2這對(duì)頻率不是相鄰基區(qū)也可配備，這是公用陸地移動(dòng)通信采用的天線(xiàn)覆蓋方式。3）小區(qū)制的劃分方法考慮服務(wù)對(duì)象及頻率組不相互干擾等因素，小區(qū)制一般分為帶狀服務(wù)區(qū)和面狀服務(wù)區(qū)。圖7.8所示為帶狀服務(wù)區(qū)的情況。為避免鄰接小區(qū)使用相同頻率，造成干擾（同頻干擾），因而采用不同頻率組，在帶狀情況下可配備雙組（群）頻率。但是也可能發(fā)生干擾，如圖7.9所示，因此也可配備三組或四組等。面狀服務(wù)區(qū)是陸地移動(dòng)通信的主要方式，對(duì)它的分析比對(duì)帶狀的分析要復(fù)雜得多。要組成一個(gè)面狀服務(wù)區(qū)，各小區(qū)可用三角形、圓形、矩形（正方形）、正多邊形等形狀，如圖7.10所示。圖7.8帶狀網(wǎng)絡(luò)圖7.9同頻干擾示意罔圖7.10組成面狀服務(wù)區(qū)各種小區(qū)的形狀以上組成面狀服務(wù)區(qū)的各小區(qū)形狀，究竟取什么樣的小區(qū)好呢？一般從以下幾方面考慮：（1）鄰接小區(qū)中心間距d越大越好，間隔大則干擾就會(huì)小，從這個(gè)角度看，以正六邊形小區(qū)為優(yōu)。(2）單位小區(qū)的有效面積越大越好，面積大則使一個(gè)區(qū)域小區(qū)個(gè)數(shù)少，使用頻率數(shù)少。從圖中可看出，正六邊形面積大．以此小區(qū)彼此鄰接構(gòu)成面狀服務(wù)區(qū)最經(jīng)濟(jì)。(3）交疊區(qū)域面積小為好，這可使同頻干擾最小，從圖中看出，以正六邊形為好。(4）交疊距離要小，使移動(dòng)通信便于跟蹤交接，從圖中看出，以正六邊形為好。(5）所需元線(xiàn)電頻率個(gè)數(shù)越少越好。圖7.10中各小區(qū)形狀對(duì)應(yīng)的最少無(wú)線(xiàn)頻率個(gè)數(shù)如圖7.11所示。從圖中看出，以正六邊形為最好，只使用3組頻率。通過(guò)上面的分析可知，用正六邊形無(wú)線(xiàn)小區(qū)鄰接，構(gòu)成整個(gè)面狀服務(wù)區(qū)是最好的。在現(xiàn)代的移動(dòng)通信中，一般都采用這種電波覆蓋區(qū)域。由正六邊形構(gòu)成的面狀服務(wù)區(qū)的形狀很像蜂窩，所以稱(chēng)為蜂窩式移動(dòng)網(wǎng)。4）蜂窩無(wú)線(xiàn)區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)通常在陸地公用移動(dòng)通信網(wǎng)，都是由上面分析所得出的結(jié)論：由若干正六邊鄰接小區(qū)組成一個(gè)無(wú)線(xiàn)覆蓋區(qū)群，再由若干無(wú)線(xiàn)區(qū)群構(gòu)成整個(gè)服務(wù)區(qū)。單位無(wú)線(xiàn)區(qū)群構(gòu)成應(yīng)有兩個(gè)基本條件：Cl）若干個(gè)單位無(wú)線(xiàn)區(qū)群正六邊形彼此鄰接組成蜂窩式服務(wù)區(qū)。(2）鄰接單位無(wú)線(xiàn)區(qū)群中的同頻無(wú)線(xiàn)小區(qū)的中心間距相等。在滿(mǎn)足t述條件情況下，構(gòu)成單位元線(xiàn)區(qū)群的小區(qū)個(gè)數(shù)N為

N=a2+ab十b2 (7.1.6)

式中，a、b均為正整數(shù)，其中一個(gè)可以為零，根據(jù)關(guān)系式可求出N為3,4,7,9?...

根據(jù)以上構(gòu)成條件可知，N個(gè)單位無(wú)線(xiàn)區(qū)群構(gòu)成的服務(wù)區(qū)域如圖7.12所示。

從圖中可看出，單位鄰接無(wú)線(xiàn)區(qū)群中，同頻無(wú)線(xiàn)小區(qū)的中心間距d，與小區(qū)個(gè)數(shù)N、小區(qū)半徑r之間的關(guān)系為dg/r=√3N有3個(gè)、4個(gè)、7個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)構(gòu)成的單位元錢(qián)區(qū)群，ft；基站可設(shè)置在各自元線(xiàn)小區(qū)頂點(diǎn)．也可設(shè)置在小區(qū)中心。然后可配置7個(gè)或多個(gè)元線(xiàn)覆蓋區(qū)，如通常使用的7×3(21）個(gè)信道組。3.移動(dòng)通信中的切換、交接與漫游在罔7.12中，有由三個(gè)單元無(wú)線(xiàn)小區(qū)組成的鄰接無(wú)線(xiàn)區(qū)群構(gòu)成的覆蓋區(qū)。圖7.13所示為三葉草形結(jié)構(gòu)，基站在三個(gè)小區(qū)頂點(diǎn)，向三個(gè)方向以不同頻率組覆蓋，有時(shí)又稱(chēng)之為頂點(diǎn)激勵(lì)方式，采用120。的定向天線(xiàn)輻射電波進(jìn)行元線(xiàn)信號(hào)覆蓋。從圖7.13中看出，如果配置三組頻率，由于天線(xiàn)的方向性提供了一定的隔離度，因而在小區(qū)中信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生干擾。當(dāng)移動(dòng)體在運(yùn)動(dòng)中，從－個(gè)小區(qū)向另一個(gè)小區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，信道要發(fā)生轉(zhuǎn)換，這就是移動(dòng)通信中的切換，或稱(chēng)交接。如圖7.14所示，當(dāng)移動(dòng)體從基區(qū)l(BSI）向基區(qū)2(BS2）過(guò)渡時(shí)，這時(shí)信道要進(jìn)行轉(zhuǎn)換．這種轉(zhuǎn)換叫做切換（交接）。切換可發(fā)生在同一基區(qū)的不同小區(qū)，也可發(fā)生在不同基區(qū)的不同頻率組，也可發(fā)生在不同的移動(dòng)交換區(qū)，如圖7.15所示。只要是陸地公用蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，都存在這幾種小區(qū)的信號(hào)切換。其交接過(guò)程中，首先是基站監(jiān)測(cè)移動(dòng)臺(tái)信號(hào)強(qiáng)度，當(dāng)信號(hào)降低到某一限值時(shí)就請(qǐng)求切換；比較周?chē)徑有^(qū)接收到移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)弱，當(dāng)某一基站的小區(qū)信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，就切換到此基站的小區(qū)，通過(guò)信道轉(zhuǎn)換繼續(xù)進(jìn)行通話(huà)。7.13三葉草形（每個(gè)基站三個(gè)無(wú)線(xiàn)小區(qū)）7.14同一交換區(qū)的切換示意圖7.15不同交換區(qū)的t)J換示意圖漫游是指移動(dòng)臺(tái)在某地登記進(jìn)網(wǎng)后，可在異地同樣進(jìn)行呼叫處理通信。這里的異地，是指不同地區(qū)，不同省，甚至不同國(guó)家都同樣能通過(guò)漫游進(jìn)行通信聯(lián)系。正因?yàn)橐苿?dòng)通信能在全國(guó)、全世界漫游，因此才有現(xiàn)在這樣的飛速發(fā)展。但是，這種漫游的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，其覆蓋還是小區(qū)制的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，是由移動(dòng)通信網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，有的稱(chēng)之為世界陸地移動(dòng)通信網(wǎng)，又稱(chēng)為全球通。全球通的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)有一個(gè)制式的問(wèn)題，如果是同一制式，則很容易實(shí)現(xiàn)（切換）交接與漫游。世界上有多種制式的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，就數(shù)字移動(dòng)通信而言，就有GSM,D-AMPS,D-NTT等。如模擬系統(tǒng)有AMPS和TACS制等。我國(guó)模擬系統(tǒng)曾經(jīng)采用TACS制，數(shù)字系統(tǒng)采用GSM制。7.1.3移動(dòng)通信的分類(lèi)1.尋呼系統(tǒng)尋呼系統(tǒng)是一種較早的點(diǎn)對(duì)面覆蓋的單向呼叫系統(tǒng)。它由尋呼控制中心、基站和尋呼接收器CBP機(jī)）三部分組成，如圖7.16所示。這種無(wú)線(xiàn)尋呼系統(tǒng)提供簡(jiǎn)單的信息，用數(shù)碼管和小熒光顯示屏顯示數(shù)字號(hào)碼或簡(jiǎn)單語(yǔ)言，用戶(hù)一看就知道其內(nèi)容。所謂單向，是指此系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)市話(huà)用戶(hù)呼叫（BP機(jī)）。如要回話(huà)則要利用其他電話(huà)。由于此系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，覆蓋面寬，接收機(jī)體積小、重量輕、價(jià)格便宜，在20世紀(jì)80年代末得到了廣泛應(yīng)用。隨著手機(jī)的出現(xiàn)，2005年以后已淡出中國(guó)的舞臺(tái)。2.集群移動(dòng)通信集群移動(dòng)通信系統(tǒng)是一種專(zhuān)用調(diào)度系統(tǒng)，它由控制中心、基站、調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)組成。這是一種在一定范圍內(nèi)使用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，通常采用大區(qū)制覆蓋，如圖7.17所示。此系統(tǒng)是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的，如車(chē)輛調(diào)度、公安或交警等部門(mén)自己安裝的系統(tǒng)等。3.無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)是一種市話(huà)網(wǎng)延伸的雙工元線(xiàn)通信系統(tǒng)。它由基站和手機(jī)組成，如圖7.18所示。此種系統(tǒng)的特點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍?。l(fā)射功率低，服務(wù)范圍有限，如樓內(nèi)通信、家中居室的通信等。還有一種公用元繩電話(huà)系統(tǒng)，如英國(guó)推出的CT-2系統(tǒng)，如圖7.19所示。此種系統(tǒng)可設(shè)多個(gè)基站，容納多個(gè)用戶(hù)，但服務(wù)半徑很小，一般為幾百米，發(fā)射功率也很小，一般為幾十毫瓦至幾百微瓦，此系統(tǒng)也可稱(chēng)為移動(dòng)接入系統(tǒng)。圖7.18元繩電話(huà)系統(tǒng)的組成圖7.17集群系統(tǒng)的組成上三種移動(dòng)通信系統(tǒng)都是借助于市話(huà)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。4.陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)這是一種公用的、廣泛采用的移動(dòng)通信系統(tǒng)，是我們專(zhuān)門(mén)討論的內(nèi)容。目前，我國(guó)正在使用的有2G、3G、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)也正在研發(fā)中。5.衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)陸地移動(dòng)通信中，在海洋、沙漠、森林、高山等處的蜂窩移動(dòng)通信由于基站的位置不易選定，因此形成無(wú)線(xiàn)小區(qū)覆蓋很困難．只能利用衛(wèi)星的電波覆蓋，特別是對(duì)人煙稀少地區(qū)的通信只能用衛(wèi)星移動(dòng)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。衛(wèi)星移動(dòng)通信有兩種：一種是利用靜止衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）來(lái)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，如第6章講到的海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)；另一種是低軌道的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，如美國(guó)MOTOROLA公司推出的鎮(zhèn)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。6.其他移動(dòng)通信系統(tǒng)由于無(wú)線(xiàn)通信迅猛發(fā)展，移動(dòng)通信應(yīng)用領(lǐng)域更廣，如在工業(yè)中應(yīng)用的IEEE802.116和藍(lán)牙技術(shù)的移動(dòng)接入系統(tǒng)已經(jīng)商用。7.2第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)2Gi：才代從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，2G是第二代移動(dòng)通信技術(shù)規(guī)格的簡(jiǎn)稱(chēng)。第二代移動(dòng)通信、系統(tǒng)采用數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)，解決了模擬系統(tǒng)中存在的技術(shù)缺陷．主要采用的是時(shí)分多址CTDMA）技術(shù)和碼分多址（CDMA）技術(shù)，以GSM和IS-95為代表。歐洲｜首先推出了泛歐數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)（GSM）的體系，隨后，美國(guó)和日本也制訂了各自的數(shù)字移動(dòng)通信體制。數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)相對(duì)于模擬移動(dòng)通信，提高了頻譜利用率，支持多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與ISDN等兼容。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)以傳輸話(huà)音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的，因此又稱(chēng)為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的典型代表是美國(guó)的DAMPS系統(tǒng)、IS-95和歐洲的GSM系統(tǒng)。7.2.1GSM系統(tǒng)GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運(yùn)營(yíng)商和制造廠(chǎng)家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)設(shè)計(jì)出來(lái)的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。1991年在歐洲開(kāi)通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)MoU組織為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，將GSM更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”（GlobalSystemforMobileCommur山ations）。從此移動(dòng)通信的發(fā)展跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的時(shí)代。GSM系統(tǒng)是基于時(shí)分多址CTDMA）技術(shù)的．已全球化，我國(guó)廣泛應(yīng)用的也是GSM系統(tǒng)。GSM具有的重要特點(diǎn)有：頻i普效率高、網(wǎng)絡(luò)容量大、手機(jī)號(hào)碼資源豐富、話(huà)音質(zhì)量清晰、穩(wěn)定性強(qiáng)不易受干擾、開(kāi)放的接口、安全性強(qiáng)等。1.GSM系統(tǒng)組成及功能GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)主要由交換系統(tǒng)（移動(dòng)交換中心MSC）、基站系統(tǒng)CBSS）、移動(dòng)終端（移動(dòng)臺(tái)MS）和操作維護(hù)中心COMC）等幾大部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖7.20所示。圖中各部分功能如下：Cl)MS：為移動(dòng)臺(tái)，指?jìng)€(gè)人手機(jī)、車(chē)載站或船載站等。(2)BSS：基站系統(tǒng)．它由基站控制器BSC和基站收／發(fā)信臺(tái)BTS兩部分構(gòu)成。BSS由移動(dòng)交換中心MSC控制，而B(niǎo)TS受BSC控制。(3)MSC：移動(dòng)交換中心，這是該系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)用戶(hù)進(jìn)行控制、管理的中心，它要完成移動(dòng)通信系統(tǒng)的用戶(hù)信號(hào)交換、號(hào)碼轉(zhuǎn)換、漫游、信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)、切換（交接）、鑒權(quán)、加密等多項(xiàng)功能。(4)HLR：本地用戶(hù)位置寄存器，每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)都首先要在原址進(jìn)行位置注冊(cè)登記。在此寄存器中主要存儲(chǔ)兩類(lèi)信息：一是有關(guān)用戶(hù)的參數(shù)；二是有關(guān)用戶(hù)的當(dāng)前位置信息。(5)VLR：外來(lái)用戶(hù)位置寄存器，是漫游移動(dòng)用戶(hù)進(jìn)網(wǎng)必須存儲(chǔ)的有關(guān)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存器．它是MSC區(qū)域的MS來(lái)去話(huà)需檢索信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。用以存儲(chǔ)呼叫處理存放數(shù)據(jù)、識(shí)別號(hào)碼、用戶(hù)號(hào)碼等。(6)EIR：設(shè)備識(shí)別寄存器，是存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，主要完成對(duì)移動(dòng)臺(tái)的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能。(7)AUC：鑒權(quán)中心，它是認(rèn)證移動(dòng)用戶(hù)身份和產(chǎn)生相應(yīng)鑒權(quán)參數(shù)的功能實(shí)體。(8)OMC：操作維護(hù)中心，它是操作維護(hù)GSM蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的功能實(shí)體。2.GSM系統(tǒng)的接口移動(dòng)通信系統(tǒng)各部分組成要互通。各種功能的完成不是獨(dú)立的動(dòng)作，而是相互緊密地聯(lián)系的，因此需要一定的規(guī)范，也就是要規(guī)定統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。CCITT建議公共陸地移動(dòng)網(wǎng)(PLMN）應(yīng)具有國(guó)際漫游功能和越局、越區(qū)切換功能。GSM系統(tǒng)的PLMN接口如圖7.21所示。Cl)A接口：MSC與BSS之間的接口。A接口主要用于傳遞呼叫處理、移動(dòng)性管理、基站管理和移動(dòng)臺(tái)管理。此接口一般為2Mb/s數(shù)字接口。CBTS與BSC之間為A-BIS接口。）(2)B接口：MSC與VLR之間的接口。當(dāng)一個(gè)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)服務(wù)區(qū)漫游到另一個(gè)服務(wù)區(qū)時(shí)，移動(dòng)臺(tái)與MSC通過(guò)B接口，使MSC與VLR建立移動(dòng)臺(tái)的漫游參數(shù)，使MS與MSC建立起新的位置更新關(guān)系。(3)C接口：MSC與HRC、HLR之間的接口，主要用于管理和路由選擇的信令交換。當(dāng)建立呼叫時(shí)，MSC通過(guò)此接口從HLR取得選擇路由的信息，呼叫結(jié)束后通過(guò)C接口向HLR傳送收費(fèi)信息。(4)D接口：HLR與VLR之間的接口。這個(gè)接口主要用于傳遞有關(guān)移動(dòng)用戶(hù)的位置數(shù)據(jù)和管理用戶(hù)數(shù)據(jù)。通過(guò)這個(gè)接口，一方面VLR向HLR索取有關(guān)信息，另一方面VLR還要向HLR提供有關(guān)用戶(hù)漫游號(hào)碼等移動(dòng)用戶(hù)位置信息。(5)E接口：MSC之間的接口，主要是為了移動(dòng)用戶(hù)在MSC之內(nèi)進(jìn)行越局切換交接時(shí)傳送相關(guān)信息。(6)F接口：MSC與EIR之間的接口，通過(guò)此接口可查詢(xún)和校對(duì)EIR中移動(dòng)臺(tái)的識(shí)別號(hào)碼。(7)G接口：VLR之間的接口，當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)使用臨時(shí)識(shí)別碼CTMSI)在新的VLR中登記時(shí)，用此接口在VLR之間傳送有關(guān)信息。通過(guò)此接口可檢索（TMST)VLR中的國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼IMSI。(8)U接口：為無(wú)線(xiàn)接口，它是基站收／發(fā)信臺(tái)BTS與移動(dòng)臺(tái)MS之間的接口。此接口由無(wú)線(xiàn)信道組成，是移動(dòng)通信中最重要和最復(fù)雜的接口，將在GSM信道結(jié)構(gòu)中講述。(9)MS接口：移動(dòng)用戶(hù)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接口，此接口主要是用戶(hù)識(shí)別卡（SIM）與移動(dòng)終端ME之間的接口。7.2.2GSM制式特點(diǎn)GSM是歐洲郵電主管部門(mén)會(huì)議（CEPT）建立和開(kāi)發(fā)的泛歐蜂窩全數(shù)字化的移動(dòng)通信系統(tǒng)．它的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面：(1）使用頻段為900MHz和1.8GHz頻段。我國(guó)為935～960MHz（基站發(fā)）,890～915MHz（移動(dòng)臺(tái)發(fā)）。(2）頻帶寬度為25MHz（對(duì)900MHz頻段）。(3）通信方式為全雙工，雙工通信時(shí)收、發(fā)頻率間隔45MHz。(4）信道數(shù)字結(jié)構(gòu)為T(mén)DMA時(shí)分多址頓結(jié)構(gòu)。每幀即為一個(gè)載波，分為8個(gè)時(shí)隙，全速率信道為8個(gè)．半速率信道為16個(gè)。(5）調(diào)制方式為高斯低通最小移頻鍵控GMSK，調(diào)制指數(shù)為0.30(6）話(huà)音采用數(shù)字話(huà)音，其編碼規(guī)律為規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼CRPELTP),其速率為13kb/so(7）每時(shí)隙信道比特率為22.8kb/s，信道總速率為270.83kb/so(8）數(shù)據(jù)速率為9.6kb/s。(9）信令系統(tǒng)采用公共控制信令，無(wú)線(xiàn)7號(hào)信令CNO.7）。(10）分集接收，慢跳217跳／秒。7.2.3GSM陸地蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)GSM網(wǎng)絡(luò)化是蜂窩移動(dòng)通信迅速發(fā)展的基本保證，這里GSM網(wǎng)主要指公共陸地移動(dòng)網(wǎng)PLMN，但它又與公共交換電話(huà)網(wǎng)PSTN是相互聯(lián)的。這里我們主要討論P(yáng)LMN，其分為業(yè)務(wù)網(wǎng)與信令網(wǎng)。1.全國(guó)GSM的PLMN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)全國(guó)數(shù)字公共陸地蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在大區(qū)設(shè)立一級(jí)移動(dòng)業(yè)務(wù)匯接中心，通常為單獨(dú)設(shè)置的移動(dòng)業(yè)務(wù)匯接中心。省內(nèi)二級(jí)匯接中心應(yīng)與相應(yīng)的匯接中心相連。一級(jí)匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)，每省設(shè)2～4個(gè)省匯接。各省的MSC約為幾個(gè)至幾十個(gè)用戶(hù)端局網(wǎng)，它們組成移動(dòng)業(yè)務(wù)網(wǎng)：一級(jí)匯接局→二級(jí)匯接局→端局。移動(dòng)本地網(wǎng)一般為省內(nèi)網(wǎng)。在移動(dòng)本地業(yè)務(wù)網(wǎng)中．每個(gè)MSC與局所在本地的長(zhǎng)途局相連，并與局所在地的市話(huà)匯接局相連。在長(zhǎng)途局多局制地區(qū)，MSC應(yīng)與高一級(jí)長(zhǎng)途局相連，如沒(méi)有市話(huà)匯接局的地方與市話(huà)端局相連。我國(guó)的GSM網(wǎng)在1999年元月份完成了對(duì)原移動(dòng)網(wǎng)的擴(kuò)容改造工程。我國(guó)的移動(dòng)話(huà)路網(wǎng)（業(yè)務(wù)網(wǎng)）在20世紀(jì)末仍維持蘭級(jí)結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)路除在原八大匯接局設(shè)立TMSCl外，在全國(guó)又增加7個(gè)省會(huì)城市設(shè)置TMSCl。把原來(lái)一個(gè)局配置1個(gè)匯接局．做到了成對(duì)配置，把原來(lái)8個(gè)匯接局?jǐn)U大到30個(gè)匯接局。即每個(gè)獨(dú)立局都配置了兩對(duì)TMSCl，有15對(duì)獨(dú)立的TMSCl，其中有的兼二級(jí)匯接中心TMSC2。我國(guó)GSM公共陸地移動(dòng)通信業(yè)務(wù)網(wǎng)如圖7.22所示。圖7.22中，TMSCl為15個(gè)成對(duì)配置（共配置30個(gè)匯接局）。北京、天津、廣東、江蘇、遼寧、上海、黑龍江、山東、浙江、福建、四川、湖南、湖北、河南、陜西等15個(gè)省的省會(huì)城市為獨(dú)立的一級(jí)匯接中心，每個(gè)匯接中心為成對(duì)配置。其中，湖北、湖南、河南、陜西四省兼有二級(jí)匯接中心TMSC2o15對(duì)TMSCl之間組成網(wǎng)狀網(wǎng)。二級(jí)匯接中心TMSC2與相應(yīng)的TMSCl相連。對(duì)未建設(shè)獨(dú)立TMSCJ的省區(qū)，其TMSC2與歸屬的原大區(qū)中心的TMSCl相連。如西南的重慶、貴州、云南、西藏分別與四川成都的TMSCl相連；青海、甘肅、新疆、寧夏分別與陜西西安相連；海南、廣西與廣東廣州相連；內(nèi)蒙古、河北、山西與北京相連；安徽與江蘇相連；吉林與遼寧相連；江西與上海相連等。各個(gè)TMSC2與所屬區(qū)的TMSCl之間設(shè)置基干路由。為提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性，解決TMSC2與TMSCl單屬型連接帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題，網(wǎng)路又設(shè)置了每個(gè)TMSC2至無(wú)匯接關(guān)系的另一個(gè)TMSCl之間的直達(dá)路由。該路由平時(shí)用于輸送本省與此大區(qū)內(nèi)的話(huà)務(wù)，當(dāng)二級(jí)中心所屬大區(qū)一級(jí)匯接中心TMSCl發(fā)生故障或其路由全阻塞時(shí)，則該路由作為安全備用路由，負(fù)責(zé)輸送至其他的所有大區(qū)的業(yè)務(wù)，如重慶設(shè)置到湖北武漢的直達(dá)路由等。2.GSM系統(tǒng)的信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)GSM的信令采用NO.7信令網(wǎng)，我國(guó)的GSM移動(dòng)網(wǎng)采用三級(jí)結(jié)構(gòu)。在大區(qū)一般設(shè)置一級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)接點(diǎn)，稱(chēng)高級(jí)信令點(diǎn)HSTP；在各省內(nèi)設(shè)二級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)接點(diǎn)，稱(chēng)低級(jí)信令點(diǎn)LSTP；最后在各移動(dòng)交換中心即移動(dòng)端局，設(shè)信令點(diǎn)SP。信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)省內(nèi)設(shè)2～4個(gè)低級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP，一般設(shè)在省內(nèi)的移動(dòng)匯接中心，TMSC、MSC、HLR、AUC、EIR信令點(diǎn)至少要接到兩個(gè)LSTP點(diǎn)上。每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中HLR至MSC間要有信令專(zhuān)線(xiàn)。各省的LSTP要連接到大區(qū)中心的HSTP上，并建立A、B兩個(gè)平面，各大區(qū)各建立一對(duì)HSTP點(diǎn)。20世紀(jì)末期，我國(guó)GSM信令網(wǎng)在原八大區(qū)基礎(chǔ)上又增加了五個(gè)省，為一級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)，即在北京、上海、西安、沈陽(yáng)、成都、廣州、武漢、南京基礎(chǔ)上，再加上哈爾濱、天津、濟(jì)南、杭州、福州為HSTP，并設(shè)置13對(duì)獨(dú)立的HSTP。在13對(duì)的HSTP中，除廣州、南京外其余均兼有LSTP，其他省設(shè)置綜合的低級(jí)信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)LSTP。13對(duì)HSTP分別設(shè)置兩個(gè)平面，其中A平面為貝爾平面（使用上海貝爾Sl2STP設(shè)備）'B平面為華為平面（使用深圳華為的c&c.8STP設(shè)備）。同一平面內(nèi)各STP間呈網(wǎng)狀連接，平面是成對(duì)的STP，以C鏈路相連。其他LSTP以負(fù)荷分擔(dān)的方式固定連接到一對(duì)LSTP/HSTP上，如圖7.23所示。3.GSM信號(hào)幀結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)的數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)為時(shí)分多址(TDMA）結(jié)構(gòu)。其幀結(jié)構(gòu)組成為：一幀為8個(gè)時(shí)隙，每時(shí)隙為一個(gè)載坡，每時(shí)隙為577μs，每幀為4.62ms。26個(gè)TDMA幀組成的復(fù)幀，用于傳送業(yè)務(wù)信道的用戶(hù)信息、線(xiàn)路控制信道的控制信息。51個(gè)幀組成的復(fù)幀，用于控制信道。1326個(gè)幀組成一個(gè)超幀（26×51),2048個(gè)超幀組成一個(gè)超高幀。每超幀時(shí)間為自.12s，則超高幀時(shí)間為3小時(shí)28分53秒760毫秒。對(duì)每一幀進(jìn)行循環(huán)編號(hào)，循環(huán)長(zhǎng)度為2715648幀。如圖7.24所示。4.GSM系統(tǒng)的信道結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)的信道結(jié)構(gòu)分為有線(xiàn)信道和元錢(qián)信道。GSM系統(tǒng)的有線(xiàn)信道是指移動(dòng)交換中心與基站系統(tǒng)之間的接口，稱(chēng)為A接口；元線(xiàn)信道是指BSS與MS之間的空中接口，稱(chēng)為um接口。我們這里主要講述um接口。有線(xiàn)接口一般為2Mb/s接口。在基站系統(tǒng)BTS與BSC之間接口為A-BIS接口，稱(chēng)為基站系統(tǒng)內(nèi)部接口。GSM系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)接口為數(shù)字無(wú)線(xiàn)接口，這是數(shù)字移動(dòng)通信的關(guān)鍵接口，接口中的信息是以信道來(lái)傳送的。此信道結(jié)構(gòu)是移動(dòng)通信中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。它是以時(shí)分多址TDMA幀為數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)。每個(gè)幀為一載波，每一載頻幀間隔為200kHz。每幀包括了8個(gè)時(shí)隙，稱(chēng)為T(mén)S時(shí)隙。從BTS到MS方向稱(chēng)為下行信道，從MS到BTS方向稱(chēng)為上行信道。下面就無(wú)線(xiàn)信道的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單講述。1）信道定義GSM系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)信道分為物理信道和邏輯信道。(1）物理信道：→個(gè)載頻上的TDMA幀中的一個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為一個(gè)物理信道（相當(dāng)于FDMA系統(tǒng)中的一個(gè)頻道）。每個(gè)用戶(hù)通過(guò)一系列頻率（跳頻）的一個(gè)信道接入系統(tǒng)，因此GSM中每個(gè)載頻有8個(gè)物理信道，即信道0～7或稱(chēng)時(shí)隙0～7。在→個(gè)TS中攜帶的信息稱(chēng)為一個(gè)突發(fā)脈沖序列。(2）邏輯信道：在一個(gè)TDMA幀中的每個(gè)時(shí)隙中安排的信息，即物理信道中攜帶的信息的種類(lèi)，我們定義為邏輯信道。邏輯信道可傳遞移動(dòng)通信過(guò)程中的各種信息。邏輯信道在傳輸過(guò)程中要被放到對(duì)應(yīng)的某個(gè)物理信道中。邏輯信道又分為業(yè)務(wù)信道和控制信道兩類(lèi)。①業(yè)務(wù)信道：業(yè)務(wù)信道CTCH）用于傳送編碼后的話(huà)音或用戶(hù)數(shù)據(jù)。②控制信道：控制信道CCCH）用于傳送信令或同步數(shù)據(jù)，控制信道分為三種，廣播信道、公共控制信道及專(zhuān)用控制信道?！V播信道：分為FCCH、SCH和BCCH。FCCH一一頻率校正信道，此信道給用戶(hù)傳送校正MS的頻率信息。SCH一一同步信道，此信道傳送MS的幀同步CTDMA幀號(hào)）和BTS的識(shí)別碼（BaseStationIdentityCode,BSIC）。BCCH－一廣播控制信道，此信道廣播每個(gè)小區(qū)BTS的通用信息（基站發(fā)射小區(qū)特定信息）?！す部刂菩诺溃悍譃镻CH、RACH和AGCH。PCH一一尋呼信道，此信道用于尋呼（搜索）MS，是下行信道。RACH－隨機(jī)接入信道，MS通過(guò)此信道申請(qǐng)分配一個(gè)SDCCH，它可作為對(duì)尋呼的響應(yīng)或MS主叫登記時(shí)的接人，是上行信道。AGCH一一允許接人信道，此信道用于為MS分配一個(gè)SDCCH，是下行信道?！?zhuān)用控制信道：分為SDCCH、SACCH和FACCH。SDCCH一二獨(dú)立專(zhuān)用控制信道，主要用于在分配業(yè)務(wù)信道CTCH）之前，呼叫建立過(guò)程中傳送系統(tǒng)信息，如MS的登記、鑒權(quán)等在此信道上進(jìn)行。SACCH一二慢速隨路控制信道，它是傳送連接信息的連續(xù)數(shù)據(jù)信道，它與一個(gè)TCH或一個(gè)SDCC日相關(guān)。例如，傳送移動(dòng)臺(tái)以及鄰近小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試報(bào)告，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)參與切換功能。它還用于功率管理幀時(shí)間調(diào)整，它也是上、下行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（移動(dòng)對(duì)移動(dòng)）的信道。FACCH一一←快速隨路控制信道，它與一個(gè)TCH相關(guān)，用在通話(huà)期內(nèi)，當(dāng)進(jìn)行切換交接時(shí)，利用話(huà)音20ms中斷時(shí)間來(lái)傳送數(shù)據(jù)（高速數(shù)據(jù)）信令信號(hào)（此信令信號(hào)速率比SACCH高得多，在20ms話(huà)音中斷，用戶(hù)不能察覺(jué)）。2）突發(fā)脈沖序列TDMA幀中每一個(gè)時(shí)隙里安排的數(shù)字信息格式稱(chēng)為突發(fā)脈沖序列，即以固定的時(shí)間間隔放到不同TDMA幀中的某個(gè)時(shí)隙載頻信道上，每8個(gè)時(shí)隙中的一個(gè)發(fā)送的某種信息。共有5類(lèi)突發(fā)脈沖序列。Cl）普通突發(fā)脈沖序列：用于攜帶業(yè)務(wù)信道及除RACH、FCCH、SCH信道以外的控制信道上的信息，如圖7.25所示。如圖7.25所示，普通突發(fā)脈沖為0.577ms，共有數(shù)據(jù)比特156.25bit。還有信息比特是加密的數(shù)據(jù)式話(huà)音，共114bit，分兩組，各57bit。1比特為借用標(biāo)志，表示這個(gè)突發(fā)脈沖序列是否被FACCH借用。兩組信息比特中間為訓(xùn)練序列比特，供均衡器產(chǎn)生（再生）信道模型。比特TB(OOO）用于幫助均衡器知道起始位和停止位。GP為保護(hù)時(shí)間間隔。由于每個(gè)信道最多有8個(gè)用戶(hù)，因此必須保證他們使用各自時(shí)隙發(fā)射時(shí)不互相重疊，相當(dāng)于留出8.25bit，大約為30с時(shí)間作為保護(hù)時(shí)間。可使各用戶(hù)信息在GSM建議的技術(shù)條件要求的范圍內(nèi)上、下波動(dòng)。(2）頻率校正突發(fā)脈沖序列(FCCH）：此突發(fā)脈沖序列的信息主要用于傳送校正用戶(hù)MS頻率。其中，TB為原比特（000），與上相同，固定比特全為0，使調(diào)制器發(fā)送一個(gè)未調(diào)載波。GP為保護(hù)時(shí)間間隔，與普通突發(fā)脈沖相同。(3）同步突發(fā)脈沖序列（SCH）：用于移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間同步，它包括了易被檢測(cè)的長(zhǎng)同步序列，并攜帶有TDMA幀號(hào)和基站識(shí)別碼BSIC信息。這種突發(fā)脈沖序列的重復(fù)也稱(chēng)為SCH同步信道。在這一突發(fā)脈沖序列中的幀號(hào)用于傳送信息加密算法，為一個(gè)輸入?yún)?shù)，因此每一幀都必須有一幀號(hào)。幀號(hào)是以3.5小時(shí)左右（超高幀2715648個(gè)TDMA幀）為周期循環(huán)的。只要有了TDMA幀號(hào)，移動(dòng)臺(tái)就可以判斷控制信道TSO上傳送的是哪一類(lèi)邏輯信道?；咀R(shí)別碼是通過(guò)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)基站的識(shí)別的。(4）接入突發(fā)脈沖序列：接入突發(fā)脈沖序列是移動(dòng)臺(tái)用于隨機(jī)接入信息的上行信號(hào)，它有一個(gè)較長(zhǎng)的保護(hù)時(shí)間間隔，這是為了移動(dòng)臺(tái)的首次接入或切換到一個(gè)新的基站后，確定時(shí)間提前量而設(shè)置的。其突發(fā)脈沖序列如圖7.26所示。由于移動(dòng)臺(tái)可遠(yuǎn)離基站，意味著開(kāi)始突發(fā)脈沖序列會(huì)遲到一些。由于第一個(gè)突發(fā)脈沖序列沒(méi)有時(shí)間提前，為了不與下一個(gè)時(shí)隙中的突發(fā)脈沖序列重疊，此突發(fā)脈沖序列必須要短一些。(5）空閑突發(fā)脈沖序列：由基站發(fā)出的不帶任何信息的突發(fā)脈沖為空閑突發(fā)脈沖。它的格式與普通突發(fā)脈沖相同，其中的加密數(shù)據(jù)是不帶信息并具有一定比特模型的混合比特。3）邏輯信道與物理信道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系載有各種信息的信道（邏輯信道），在傳輸過(guò)程中，必須放到不同載頻TDMA幀中的某個(gè)時(shí)隙上。在一個(gè)基站CBTS）上有N個(gè)載頻，每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙，載頻信道，即TDMA幀用Co,C1,C2，…，CN表示。對(duì)于下行信道，一個(gè)系統(tǒng)的不同小區(qū)使用的Co不一定是同一載波。Co稱(chēng)為廣播控制信道BCCH。BCCH和CCCH都在一個(gè)TSo上復(fù)用，這種信道按51幀的復(fù)幀重復(fù)，它們只占TDMA幀的TSo時(shí)隙，其復(fù)用情況如圖7.27所示。圖中，F(xiàn)(FCCH）傳送校正移動(dòng)臺(tái)頻率，SCSCH）用來(lái)給MS傳送幀同步（幀號(hào)）和基站識(shí)別碼CBSIC),BCBCCH）廣播每個(gè)BTS的通用信息及有關(guān)小區(qū)特定信息，I(IDEL)是空閑幀，不包括任何信息。在平時(shí)，沒(méi)有呼叫、呼入時(shí)，基站Co的TS?？傇诎l(fā)射，主要使移動(dòng)合MS能夠測(cè)試基站的信號(hào)強(qiáng)度，以決定使用哪個(gè)小區(qū)更合適。同樣，對(duì)TS1～TS1也是這樣，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)和切換交接時(shí)，控制信道總在發(fā)射。如果不用，則用空閑突發(fā)脈沖序列代替。上行移動(dòng)臺(tái)發(fā)出的幀信號(hào)Co上的TS。不包括上述信號(hào)，只用于移動(dòng)臺(tái)的接人，如圖7.28所示。這時(shí)每個(gè)幀的TS。都發(fā)RACH上行接入信號(hào)。對(duì)于專(zhuān)用控制信道SDCCH及SACH，在C。載頻的TS1時(shí)隙映射。由于呼叫建立和登記時(shí)的比特率相當(dāng)?shù)?，可在一個(gè)TS(TSI）上放8個(gè)專(zhuān)用控制信道，以提高時(shí)隙的利用率。專(zhuān)用控制信道CSDCCH）和慢速隨路控制信道CSACCH）共有102個(gè)時(shí)隙，即102個(gè)時(shí)分復(fù)用。在Co上的TS1時(shí)隙的上行和下行鏈路的結(jié)構(gòu)相同，只是時(shí)間上有一個(gè)偏移。Co載頻上的上行TS。，TS1以外的TS2～TS1為業(yè)務(wù)信道。業(yè)務(wù)信道TCH的映射如圖7.29所示。圖7.29中，在TS2上的信息構(gòu)成了一個(gè)業(yè)務(wù)信道。業(yè)務(wù)信道下行鏈路TCH共26個(gè)TS。TCH中的T用于分配到TS2的移動(dòng)臺(tái)，每個(gè)TDMA幀的每個(gè)TS2包含了此移動(dòng)臺(tái)信息。TCH中的A用于控制信號(hào)，例如改變輸出功率等。TCH中的I為空閑幀，不含任何信息。移動(dòng)臺(tái)發(fā)的TCH結(jié)構(gòu)稱(chēng)為上行鏈路，與下行鏈路類(lèi)似，時(shí)間偏移3個(gè)TS，使之上、下行的TS2不同時(shí)出現(xiàn)。綜合以上所述，在一個(gè)移動(dòng)小區(qū)，即BTS發(fā)出的載波Co上的全部TS為：C(1)TSo：邏輯控制信道，重復(fù)周期為51個(gè)TS。(2)TS1：邏輯控制信道，重復(fù)周期為102個(gè)TS。(3)TS2～TS1：邏輯業(yè)務(wù)信道，重復(fù)周期為26個(gè)TS。其中，載頻C1…Cs的TSo～TSi全部用于業(yè)務(wù)信道。每增加一個(gè)載頻就增加8個(gè)時(shí)隙，也就增加了8個(gè)業(yè)務(wù)信道。4)半速率信道前面介紹的是全速率業(yè)務(wù)信道，當(dāng)話(huà)音編碼器改進(jìn)，將比特率從13kb/s壓縮到6.5kb/s時(shí)，兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)將可使用一個(gè)物理信道進(jìn)行呼叫，使系統(tǒng)容量增加一倍。5.GSM網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)功能GSM的PLMN可提供的業(yè)務(wù)分為基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)。1)基本業(yè)務(wù)基本業(yè)務(wù)分為電信業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)。電信業(yè)務(wù)包括一般電話(huà)業(yè)務(wù)、緊急呼叫和短消息業(yè)務(wù)（包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的MS終端短消息業(yè)務(wù)以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MS起始短消息業(yè)務(wù)、小區(qū)廣播短消息業(yè)務(wù)等）。其他業(yè)務(wù)還有接入先進(jìn)信息處理系統(tǒng)（MHS），傳輸可視圖文以及圖文電視，多媒體業(yè)務(wù)，以及智能用戶(hù)電報(bào)、話(huà)音／三類(lèi)傳真等。承載業(yè)務(wù)主要包括受限話(huà)音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要包括所有的異步或同步數(shù)據(jù)，同步雙工、異步雙工，分組裝／拆（PAD)以及分組同步雙工等業(yè)務(wù)。2）補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)又稱(chēng)為附加業(yè)務(wù)，它可向用戶(hù)提供許多高級(jí)報(bào)務(wù)服務(wù)，從而給用戶(hù)帶來(lái)極大方便，如主叫號(hào)碼顯示識(shí)別、免費(fèi)電話(huà)、移動(dòng)接人跟蹤、呼叫轉(zhuǎn)換、閉鎖等功能業(yè)務(wù)。6.GSM網(wǎng)的編號(hào)計(jì)劃移動(dòng)通信系統(tǒng)的編號(hào)一般分專(zhuān)用局號(hào)和專(zhuān)用網(wǎng)號(hào)兩種。我國(guó)GSM使用的是專(zhuān)用網(wǎng)號(hào)(130～139）。2）國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼CIMSI)IMSI為MSC識(shí)別移動(dòng)用戶(hù)登記以后的入網(wǎng)號(hào)碼。3）移動(dòng)用戶(hù)漫游號(hào)碼（MSRN)MSRN是在網(wǎng)絡(luò)中呼叫移動(dòng)用戶(hù)，使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由再選擇時(shí)，VLR分配給移動(dòng)用戶(hù)的一個(gè)號(hào)碼。此號(hào)碼結(jié)構(gòu)由主部分組成：被訪(fǎng)問(wèn)的長(zhǎng)途區(qū)號(hào)，為“?！盭YZ;PQR被訪(fǎng)地(VLR）沒(méi)有被使用的一個(gè)端局號(hào)；ABCD，分配給移動(dòng)用戶(hù)的漫游號(hào)碼的臨時(shí)移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（TMSD為了對(duì)移動(dòng)用戶(hù)保密（對(duì)IMSI),VLR給來(lái)訪(fǎng)的移動(dòng)用戶(hù)分配一個(gè)唯一的TMSI號(hào)碼．它只能在VLR所在的本地使用句由各MSC自己分配。5）位置區(qū)識(shí)別碼（LAD、全球小區(qū)識(shí)別碼（CGI)CGI及基站識(shí)別碼<BSIC）是網(wǎng)絡(luò)控制呼叫接續(xù)、切換等設(shè)備內(nèi)部的編號(hào)，在軟件處理時(shí)應(yīng)用。6）國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼<IMEI)IMEI存儲(chǔ)在EIR設(shè)備寄存器巾，用于唯一地識(shí)別移動(dòng)臺(tái)設(shè)備，為一個(gè)15位的十進(jìn)制數(shù)字。其構(gòu)成為T(mén)AL(6個(gè)數(shù)字)十FAC(2個(gè)數(shù)字）十SNR(6個(gè)數(shù)字）＋SPCC(1個(gè)數(shù)字)

其中.TAL為泛歐體制型號(hào)批準(zhǔn)碼，由歐洲型號(hào)中心分配；工廠(chǎng)分配碼FAC及裝配地碼SNR由生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行分配和編制。7.GSM系統(tǒng)移動(dòng)終端呼叫建立及位置更新舉例在移動(dòng)通信中，呼叫建立及位置更新非常復(fù)雜，它包括了接口信道的信號(hào)編碼，基站信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè)．移動(dòng)交換中心的處理及信息交換等過(guò)程。我們這里只能舉兩個(gè)很簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明其基本過(guò)程。例1某一同定用戶(hù)呼叫在另一地的漫游移動(dòng)用戶(hù)過(guò)程。其呼叫過(guò)程的建立如圖7.30所示。從｜到中看出，市內(nèi)固定電話(huà)網(wǎng)PSTN（或ISDN）中的某一用戶(hù)撥號(hào)以后，經(jīng)由PSTN幾SDN網(wǎng)轉(zhuǎn)送到PLMN（移動(dòng)通信網(wǎng)）。其過(guò)程為信號(hào)通過(guò)①進(jìn)入凹，MN網(wǎng)的入口局移動(dòng)交換中心MSCCGMSC），入口GMSC接收用戶(hù)呼叫?！ねㄟ^(guò)②經(jīng)C接口在HLR中詢(xún)問(wèn)用戶(hù)所在區(qū)域；通過(guò)③經(jīng)D接口在VLR中尋找到移動(dòng)用戶(hù)所在區(qū)域?！ひ苿?dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼由用戶(hù)所在區(qū)域的VLR經(jīng)D接口、HLR通過(guò)④送回人口局GMSC。．入口局將呼叫通過(guò)⑤經(jīng)E接口送到目前移動(dòng)用戶(hù)所在的MSC區(qū)域。?MSC通過(guò)⑥經(jīng)B接口詢(xún)問(wèn)VLR有關(guān)建立呼叫的數(shù)據(jù)，并通過(guò)⑦經(jīng)B接口把信息返回孔1SC。MSC通過(guò)⑧經(jīng)A接口，向本區(qū)所有基站系統(tǒng)（BSS）以廣播呼叫方式通過(guò)U，＂接口中的尋呼信道PCH，呼叫移動(dòng)用戶(hù)。?MS移動(dòng)用戶(hù)收到呼叫，通過(guò)um接口應(yīng)答，確定基區(qū)BTS的位置，并通過(guò)尋呼接入信道②，RACH與MSC建立關(guān)系，并在分配的SDCCH控制信道通過(guò)A、um接口完成鑒權(quán)、加密、設(shè)備識(shí)別等信息處理。·通過(guò)10經(jīng)A接口和um接口，把呼叫接至移動(dòng)用戶(hù)，完成接續(xù)過(guò)程，當(dāng)終端用戶(hù)振鈴成功后送出回鈴聲，進(jìn)行通話(huà)。例2一個(gè)位置更新的簡(jiǎn)單過(guò)程。當(dāng)一個(gè)移動(dòng)用戶(hù)在通話(huà)過(guò)程中從一個(gè)小區(qū)向一個(gè)MSC中小區(qū)行進(jìn)時(shí)，其位置更新的簡(jiǎn)單過(guò)程如圖7.31所示?！ひ苿?dòng)用戶(hù)不斷地監(jiān)視著傳送質(zhì)量和基站的標(biāo)志，并發(fā)出請(qǐng)求位置更新，經(jīng)過(guò)BSS及MSCA接口①及B接口在VLR中進(jìn)行?！ぴ揤LR發(fā)出的位置更新信息通過(guò)③經(jīng)D接口的HLR,HLR給出本身標(biāo)志和移動(dòng)用戶(hù)標(biāo)志。?HLR通過(guò)另一MSC的VLR作出反應(yīng)。由MSC的BSS系統(tǒng)通過(guò)空中接口um與MS聯(lián)系?！ひ苿?dòng)臺(tái)從um接口中收到信息并作應(yīng)答?！ぎ?dāng)與另一區(qū)聯(lián)系上后，從原來(lái)移動(dòng)中心MSC中的BSS轉(zhuǎn)移到另一MSC中的BTS。并要求原先的VLR取消原來(lái)的消息。到此，移動(dòng)用戶(hù)位置更新完成。7.3GSM系統(tǒng)的主要技術(shù)與設(shè)備7.3.1GSM網(wǎng)的主要設(shè)備G-SM系統(tǒng)主要由移動(dòng)交換中心MSC、基站系統(tǒng)BSS以及移動(dòng)終端設(shè)備MS三大部分組成。1.移動(dòng)交換中心MSC數(shù)字移動(dòng)通信交換設(shè)備比一般市話(huà)交換要復(fù)雜得多，它的用戶(hù)有固定有移動(dòng)，有車(chē)載有手持終端設(shè)備，還要完成位置更新和切換、鑒權(quán)、加密、設(shè)備識(shí)別等功能。移動(dòng)系統(tǒng)組成中的VLR、HLR、EIR等寄存器，一般都設(shè)在一個(gè)物理體中。再加之有移動(dòng)終端的多種號(hào)碼，所以移動(dòng)交換系統(tǒng)的容量只能達(dá)到市話(huà)的50%左右。GSM系統(tǒng)的MSC與GMSCC用戶(hù)入口MSC）的硬件結(jié)構(gòu)基本相同，有的本身就合在一起（一個(gè)物理體中），其基本組成方框圖如圖7.32所示。由圖7.32可見(jiàn)，此設(shè)備主體結(jié)構(gòu)有進(jìn)行呼叫和業(yè)務(wù)交換的組交換（群交換）,No.7公共控制信道的信令終端ST。此外，還有兩種交換終端電路ETC：一種是移動(dòng)交換與市內(nèi)電話(huà)網(wǎng)PSTN的PCM中繼線(xiàn)接口的交換終端電路ETC（信令終端使用PCM數(shù)字信號(hào)的64kb/s接口）；另一種是移動(dòng)交換與無(wú)線(xiàn)基站系統(tǒng)BSC的PCM2Mb/s的接口交換終端電路ETC。除此而外，還有由各種單元電路組成的MSC控制系統(tǒng)。2.基站系統(tǒng)BSS在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站是無(wú)線(xiàn)覆蓋的關(guān)鍵設(shè)備，它是移動(dòng)用戶(hù)與移動(dòng)信息交換的橋梁與紐帶。GSM系統(tǒng)的基站BSS由基站控制器BSC和基站收／發(fā)信臺(tái)BTS兩大部分組成，如圖7.33所示。由圖中看出，BTS為基站收／發(fā)信臺(tái)部分，BSC為基站控制器部分，OMC-R為操作維護(hù)中心的射頻部分，TM為傳輸單元。其中，TM包含了接口單元、子多路器、傳輸控制器、傳輸編碼器等。BTS與BSC為PCM2Mb/s或64kb/s接口的鏈路。3.移動(dòng)終端設(shè)備MS移動(dòng)終端設(shè)備主要包括三大部分：元線(xiàn)部分、基帶信號(hào)處理和控制部分、接口部分。圖7.34為移動(dòng)終端設(shè)備原理方框圖。1）無(wú)線(xiàn)部分無(wú)線(xiàn)部分主要為高頻系統(tǒng)，包括天線(xiàn)、發(fā)送、接收、調(diào)制與解調(diào)和振蕩源等。2）基帶信號(hào)處理和控制部分基帶信號(hào)處理部分涉及發(fā)送通道和接收通道。發(fā)送通道的信號(hào)處理包括了語(yǔ)音編碼、信道編碼、加密、TDMA幀形成。其中，信道編碼包括糾錯(cuò)編碼、差積編碼交織。接收通道的信號(hào)處理包括均衡、信道分離、解密、信道解碼和語(yǔ)音解碼等?？刂撇糠謱?shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行控制管理，包括定時(shí)、數(shù)字系統(tǒng)、元線(xiàn)系統(tǒng)控制以及跳頻和人機(jī)接口的控制等。3）接口部分接口部分主要包括語(yǔ)音接口、數(shù)字接口和人機(jī)接口。用以分別實(shí)現(xiàn)AID、DIA變換，語(yǔ)音傳輸，數(shù)字終端的適配，以及顯示器和鍵盤(pán)接入等功能。移動(dòng)臺(tái)的信息管理與控制是通過(guò)設(shè)備中的SIM卡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。SIM卡是移動(dòng)用戶(hù)的識(shí)別卡，是移動(dòng)臺(tái)的心臟，它是帶有微處理器的智能卡片。它存儲(chǔ)了該用戶(hù)個(gè)人信息與GSM網(wǎng)有關(guān)的管理數(shù)據(jù)。在移動(dòng)設(shè)備中，只有插入SIM卡后才能進(jìn)網(wǎng)使用。SIM卡由CPU、RAM（工作存儲(chǔ)器）、ROM（程序存儲(chǔ)器）、可擦洗數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（EPROM或EEPROM）以及串行通道單元等五個(gè)部分組成。這五個(gè)模塊集成在一個(gè)電路中就構(gòu)成了SIM卡。SIM卡有以下幾種功能：(1）存儲(chǔ)用戶(hù)有關(guān)的安全信息（如IMSI號(hào)碼），實(shí)現(xiàn)監(jiān)督與加密。(2）實(shí)現(xiàn)用戶(hù)個(gè)人身份碼PIN操作管理。(3）實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)用戶(hù)有關(guān)的信息管理。7.3.2GSM的語(yǔ)音編碼技術(shù)數(shù)字移動(dòng)通信中的數(shù)字化，首先表現(xiàn)在它的信源的數(shù)字化，即終端業(yè)務(wù)數(shù)字化。其中，主要是語(yǔ)音的數(shù)字化。泛歐GSM系統(tǒng)選用了規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)線(xiàn)性預(yù)測(cè)編碼方式，稱(chēng)之為RPE一LPT的LPC編碼方案，其凈比特率為13kb/s。編碼器處理話(huà)音字組為20ms一段，每個(gè)段組編碼為260bit。RPE-LTP編碼器共分三個(gè)部分，分別進(jìn)行信號(hào)源分析、線(xiàn)性預(yù)測(cè)分析和長(zhǎng)周期預(yù)測(cè)。其編碼器原理如圖7.35方框圖所示。信號(hào)源分析部分工作在4個(gè)5ms子字組，每個(gè)字組47bit，輸出共188bit的常規(guī)脈沖。線(xiàn)性預(yù)測(cè)分析是一個(gè)具備8個(gè)聲域比對(duì)數(shù)特性的聲域分析8抽頭濾波器，產(chǎn)生36bit。長(zhǎng)周期預(yù)測(cè)器在20ms字組內(nèi)，評(píng)估間距和增益4次，以5ms為間隔，每次用它產(chǎn)生7bit滯后系數(shù)和2bit增益系數(shù)，所以在20ms時(shí)間內(nèi)，周期預(yù)測(cè)器產(chǎn)生36bit。以上三部分最后合成為260bit，完成語(yǔ)音編碼器的13kb/s的速率送給信道編碼。7.3.3GSM系統(tǒng)的信道編碼技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中已講述了信道編碼的概念．它是在數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制之前的數(shù)字信號(hào)的處理。在數(shù)字移動(dòng)通信GSM系統(tǒng)中．信道編碼得到了具體應(yīng)用，其目的是為了在接收端能夠檢出或糾正信道中各種干擾引起的差錯(cuò)，｛言道編碼主要由糾錯(cuò)編碼、交織編碼及加密等部分組成。GSM系統(tǒng)的糾錯(cuò)編碼分為外編碼和內(nèi)編碼。外編碼采用分組循環(huán)碼，建立信息比特加奇偶，佼驗(yàn)比特構(gòu)成的碼字，進(jìn)行重排，以生成多項(xiàng)式為g(x)=x3+x+1的循環(huán)編碼。內(nèi)編碼采用生成多項(xiàng)式為g(x)=x'+x3十l的卷積編碼，使輸出為20ms、456bit的數(shù)字碼流，進(jìn)行交織編碼處理。交織編碼如圖7.36所示。GSM交織編碼將兩幀40ms、912b/s按每8位碼寫(xiě)入，而按列i賣(mài)出，分成8列，即8幀，每幀為114bit。這一交織幀與無(wú)線(xiàn)信道的業(yè)務(wù)幀中的每一時(shí)隙的突發(fā)脈沖相對(duì)應(yīng)，即為兩個(gè)57bit的加密信息比特。在收端進(jìn)行反交織還原為糾錯(cuò)編碼信號(hào)，經(jīng)信道解碼和信源解碼還原為話(huà)音。GSM系統(tǒng)針對(duì)時(shí)變、衰落、多徑信道的特點(diǎn)，采用了信道編碼與交織技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到了有效地降低信道誤碼率和提高移動(dòng)通信可靠性的目的。7.3.4GSM系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制技術(shù)（GSMK)GSMK為高斯低通濾波最小移頻鍵控調(diào)制。MSK為最小移頻鍵控。根據(jù)調(diào)制信號(hào)功率來(lái)分析，MSK信號(hào)功率譜占頻帶寬度比ZPSK窄，比4PSK寬。MSK抗干擾性能與4PSK相當(dāng)，但它有以下特點(diǎn)：Cl）調(diào)制載波在碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻相位是連續(xù)的。CZ）調(diào)制指數(shù)為0.5。調(diào)制指數(shù)m定義為頻率偏移與比特率之比，即m=(wn一We)/Wb。這里Wn為調(diào)制載波的高頻，We為調(diào)制載波的低頻.w1,=Zр／孔，Th為碼元周期。MSK調(diào)制信號(hào)有恒定的通路，帶寬相對(duì)窄，也可以相干檢測(cè)。但其功率譜旁瓣滾降特性不快，使其調(diào)制帶外輻射還相對(duì)較大，為解決這一問(wèn)題．采用了MSK的改進(jìn)型－一－GMSK調(diào)制技術(shù)。GMSK技術(shù)是將數(shù)字基帶信號(hào)先經(jīng)過(guò)一個(gè)高斯低通濾波器整形后再進(jìn)行調(diào)頻，這樣可使調(diào)頻信號(hào)功率譜滾降加快。通過(guò)調(diào)整高斯濾波器3dB帶寬BT=O.3，有效地控制了MSK的帶外輻射（BT＝＝無(wú)窮時(shí)即為MSK）。GMSK的調(diào)制、解調(diào)設(shè)備較復(fù)雜，其基本組成的一種方案如圖7.37所示，為一種鎖相環(huán)PLL型調(diào)制器。圖7.38所示為一種GSMK的差分解調(diào)器方案，其中，因7.38(a）為1比特差分解調(diào)器原理方框圖，圖7.38(b)為2比特差分解調(diào)器原理方框罔。比較兩種方案可知，（b）圖的方案能改善比特波形的眼圖張開(kāi)度。7.37PLL型GMSK調(diào)制器7.38GMSK信號(hào)的差分解調(diào)器方案(a)1比特差分解調(diào)器；Cb)2比特差分解調(diào)器7.3.5鑒權(quán)、加密與設(shè)備識(shí)別1.鑒權(quán)所謂鑒權(quán)，就是確認(rèn)移動(dòng)用戶(hù)是否有權(quán)入網(wǎng)，即鑒別移動(dòng)臺(tái)傳送的IMSIC國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼）是否是在入網(wǎng)時(shí)登記或簽約的IMSI。它是在網(wǎng)絡(luò)（MSC）與用戶(hù)SIM卡之間進(jìn)行的。

鑒權(quán)過(guò)程如圖7.39所示。鑒權(quán)是在設(shè)備識(shí)別以后進(jìn)行的。鑒權(quán)開(kāi)始時(shí)，移動(dòng)交換中心(MSC/AUC）產(chǎn)生一組128bit的隨機(jī)數(shù)．作為鑒權(quán)參數(shù)（隨機(jī)數(shù)），通過(guò)基站發(fā)向移動(dòng)臺(tái)MS；移動(dòng)臺(tái)收到RAND后與本身用戶(hù)SIM卡的密鑰CK）按規(guī)定算法計(jì)算，得到一個(gè)符號(hào)響應(yīng)SRES';MS將其SRES'通過(guò)基站送入網(wǎng)絡(luò)。另外，在MSC中，根據(jù)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼IMSICTMSD從鑒權(quán)中心AUC查出該移動(dòng)臺(tái)使用的密鑰Ki’同時(shí)類(lèi)似于移動(dòng)臺(tái)，也將K,與隨機(jī)參數(shù)RAND按算法Ai算出響應(yīng)SRES。若在如圖7.39所示的網(wǎng)絡(luò)側(cè)MSC與VLR的兩組參數(shù)比較一致，即SRES'=SRES，則鑒權(quán)成功。在移動(dòng)臺(tái)主呼、被呼，位置更新，補(bǔ)充業(yè)務(wù)的激活、去話(huà)、登記或刪除前均需要鑒權(quán)。2.加密加密是為了防止移動(dòng)用戶(hù)信息被人竊聽(tīng)，而采取的對(duì)傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)保護(hù)措施。GSM系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)加密過(guò)程是受鑒權(quán)過(guò)程中的密鑰K，及加密鍵K，控制的，其加密過(guò)程如圖7.40所示。當(dāng)完成上述鑒權(quán)后，移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)端各自根據(jù)規(guī)定算法As，分別從K，和RAND算出加密鍵K(64bit）。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)端向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出加密指令后，網(wǎng)絡(luò)端立即開(kāi)始在接收信道中插入解密。移動(dòng)臺(tái)收到加密指令后，同時(shí)插入加密和解密。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)端正確解出移動(dòng)臺(tái)的加密信息后，才開(kāi)始對(duì)發(fā)出的信息加密。加密過(guò)程插在信道編碼和數(shù)字調(diào)制之間，與之對(duì)應(yīng)，解碼過(guò)程插在數(shù)字解調(diào)和信道譯碼之間。將K(64bit）和TDMA幀號(hào)（22bit）根據(jù)規(guī)定算法兒算出114bit的加密碼字，由信道編碼輸出來(lái)的未加密碼字（114bit），這兩組碼字經(jīng)過(guò)模2加得到加密碼字信號(hào)，并將其送入調(diào)制器。以上A3、人、As算法必須協(xié)調(diào)一致才能實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。3.設(shè)備識(shí)別設(shè)備識(shí)別的作用主要是確保系統(tǒng)使用的移動(dòng)設(shè)備不是盜用設(shè)備或非法設(shè)備（假貨）。它是通過(guò)MSC/VLR把移動(dòng)用戶(hù)請(qǐng)求IMEIC國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼）發(fā)送給EIRCMSC中的設(shè)備識(shí)別寄存器），當(dāng)收到IMEI后與EIR中的蘭個(gè)清單進(jìn)行核對(duì)。這三個(gè)清單分別是：(1）白名單：包括已經(jīng)分配給參加運(yùn)營(yíng)者的所有序列號(hào)碼的識(shí)別。(2）黑名單：包括所有被禁止使用設(shè)備的識(shí)別。(3）灰名單：包括有故障及未經(jīng)型號(hào)認(rèn)證的設(shè)備，由運(yùn)營(yíng)者決定。最后將其鑒定結(jié)果送給MSC/VLR，以決定是否允許入網(wǎng)，若是白名單則允許入網(wǎng)。7.3.6跳頻技術(shù)在GSM系統(tǒng)中還引用了跳頻技術(shù)，其主要目的是為了減小由多徑效應(yīng)引起的瑞利衰落。采用跳頻技術(shù)可以改善由衰落造成的誤碼特性。跳頻是指在通話(huà)期間載波頻率在n個(gè)頻點(diǎn)上變化。跳頻分為快跳和慢跳兩種?？焯侵柑l速率高于或等于信息比特率，即每個(gè)信息比特跳一次以上；慢跳是指跳頻速率低于信息比特率，即連續(xù)з個(gè)比特跳頻一次。GSM系統(tǒng)采用的是慢跳，跳頻的速率大約為217次／秒。跳頻只在業(yè)務(wù)信道TCH上進(jìn)行，廣播控制信道BCCH不進(jìn)行跳頻。7.4CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)7.4.1CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)的概念碼分多址（CDMA）作為在通信中的多址技術(shù)，已經(jīng)出現(xiàn)多年，在前面的衛(wèi)星碼分多址通信中已提到，我國(guó)十分重視CDMA蜂窩移動(dòng)通信的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。1993年國(guó)家組織一批大學(xué)開(kāi)始重點(diǎn)研究CDMA的關(guān)鍵技術(shù)，即國(guó)家通信“863”計(jì)劃。原國(guó)家郵電部組織了CDMA蜂窩移動(dòng)通信研究開(kāi)發(fā)中心，開(kāi)發(fā)CDMA的關(guān)鍵技術(shù)，并積極準(zhǔn)備在研究成果基礎(chǔ)上組建CDMA移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)。1.CDMA蜂窩移動(dòng)通信橄念碼分多址就是利用不同的地址碼型來(lái)區(qū)分用戶(hù)的一種移動(dòng)通信系統(tǒng)。各用戶(hù)用不相同的、相互正（準(zhǔn)）交的地址碼調(diào)制其發(fā)送信號(hào)，在接收端利用地址識(shí)別（相關(guān)檢測(cè)），從傳輸?shù)男盘?hào)中選出相應(yīng)的各自信號(hào)。在碼分多址移動(dòng)通信系統(tǒng)中，利用自相關(guān)性很強(qiáng)，而互相關(guān)為0或很小的周期性序列碼作為地址碼，與用戶(hù)信息數(shù)據(jù)相乘（或模2加），經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信道（無(wú)線(xiàn)信道）傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，經(jīng)過(guò)相關(guān)檢測(cè)，將與本地地址碼一致的信號(hào)選出。其基本原理如圖7.41所示。圖中，di～ds分別是N個(gè)用戶(hù)的信息數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)用戶(hù)的地址碼分別為W1～W;v，用戶(hù)信息數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)地址碼相乘后的波形用S1～S,v表示。S1～SN信號(hào)：昆合傳輸，如果該系統(tǒng)處于同步狀態(tài)（或不考慮噪聲影響情況下），在接收端接收到的是S1～島的信號(hào)疊加波形。如果要接收某一用戶(hù)信息數(shù)據(jù)，則本地產(chǎn)生的地址碼應(yīng)與該用戶(hù)的地址碼相同，并且與解調(diào)出的疊加信號(hào)模2加，再送入積分電路，經(jīng)過(guò)采樣判決形成原有的用戶(hù)信息。2.CDMA蜂窩移動(dòng)通信特點(diǎn)CDMA蜂窩移動(dòng)通信有如下特點(diǎn)：(1）碼分多址（CDMA）是利用碼型區(qū)別用戶(hù)，要達(dá)到多路多用戶(hù)，必須有足夠多的地址碼，這些地址碼要有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性，這是碼分的基礎(chǔ)。(2）在CDMA系統(tǒng)中，接收端必須有本地地址碼，且結(jié)構(gòu)與發(fā)端一樣，并與發(fā)端同步才能在收端對(duì)全部信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)并取出所需信號(hào)。(3）在一個(gè)小區(qū)內(nèi)可使用同一頻率，各用戶(hù)可同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)，這是其他移動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法做到的。各用戶(hù)在頻率上復(fù)用，可克服同頻干擾。(4）碼分多址（CDMA）各個(gè)用戶(hù)在同一頻帶內(nèi)各自占用相同帶寬，要使各用戶(hù)之間的干擾降低到最低限度，碼分系統(tǒng)必須與擴(kuò)頻技術(shù)相結(jié)合，才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，才能有廣闊的前途和實(shí)用價(jià)值。7.4.2碼分多址擴(kuò)頻通信CDS）系統(tǒng)1.擴(kuò)頻通信的基本概念所謂擴(kuò)頻通信，是指系統(tǒng)占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)脑夹盘?hào)的帶寬（或信息比特率〉，且與原始信號(hào)帶寬（信息比特率）元關(guān)。在通信系統(tǒng)中采用的調(diào)制技術(shù)的傳輸帶寬，都是大于信息本身的最小帶寬的，但這不屬于擴(kuò)頻通信概念的范疇。我們把擴(kuò)頻100倍以上的調(diào)制信號(hào)稱(chēng)為擴(kuò)頻調(diào)制，即馬＝WJB>IOO。這里，Gp稱(chēng)為擴(kuò)頻增益，W為擴(kuò)頻信號(hào)帶寬，B為信息帶寬。擴(kuò)頻通信理論基礎(chǔ)來(lái)源于信息論中的仙農(nóng)公式。在信息論中： C=Wlb(1+~） (7.4.1)式中，C為信道容量；W為信道帶寬；SIN為信噪比。由式（7.4.1)可得出一個(gè)重要結(jié)論：如果C一定，可用不同帶寬W和信噪比SIN組合來(lái)傳輸；如果傳輸帶寬W較大，可用較小的信號(hào)功率（S/N較小）來(lái)傳送。這表明寬帶系統(tǒng)有較好的抗干擾性能。因此．當(dāng)信噪比太?。荒鼙ＷC通信質(zhì)量時(shí)，常采用寬帶系統(tǒng)，也就是增加帶寬來(lái)提高信道容量．以改善通信質(zhì)量c這也就是通常所說(shuō)的以寬頻帶換功率的措施。根據(jù)這一原理，擴(kuò)頻通信就是將信息信號(hào)頻譜擴(kuò)展100倍以上再傳輸，從而提高了抗干擾能力，使之在強(qiáng)干擾情況下（甚至信號(hào)被噪聲淹沒(méi)情況下）仍然可以維持正常通信。2.擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)從前面分析可見(jiàn)，擴(kuò)頻越寬其處理增益越高，則抗干擾能力越強(qiáng)。擴(kuò)頻通信可以抗多徑干擾，因?yàn)槔脭U(kuò)頻碼序列從接收信號(hào)中檢測(cè)信號(hào)，可把各路徑的同一碼序列的波形合成，變害為利，進(jìn)而提高接收信噪比。CDMA擴(kuò)頻通信可增加容量，降低成本，提高質(zhì)量。由于CIT要求低，基站覆蓋范圍大，可以少設(shè)基站。例如，美國(guó)洛杉磯TDMA系統(tǒng)的MPS制式要450個(gè)基站，而用CDMA系統(tǒng)只要180個(gè)基站。在擴(kuò)頻的CDMA系統(tǒng)中，語(yǔ)音采用可變速率的編碼，功率控制及信噪比要求低，移動(dòng)手機(jī)功率可做得很小，如小到幾到幾十毫瓦。此外．?dāng)U頻通信還有一個(gè)特點(diǎn)，就是由于是頻率的復(fù)用，因而頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單。3.擴(kuò)頻通信系統(tǒng)分類(lèi)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為以下幾類(lèi)：Cl）直接序列CDS）擴(kuò)頻系統(tǒng)：用一高速偽隨機(jī)序列與信息數(shù)據(jù)相乘（模2加）。由于偽隨機(jī)序列的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息數(shù)據(jù)帶寬，從而擴(kuò)展了傳輸信號(hào)頻帶。這是本節(jié)講述的重點(diǎn)。(2）跳頻（FH）擴(kuò)頻系統(tǒng)：在偽隨機(jī)序列控制下，發(fā)射頻率在一組預(yù)先設(shè)計(jì)的頻率上，按照一定規(guī)律離散眺變．從而擴(kuò)展了信號(hào)頻帶。跳頻的概念在GSM中已提及過(guò)，其概念基本上一樣。圖7.42所示為跳頻信號(hào)的時(shí)頻矩陣罔。從時(shí)域上看，跳頻信號(hào)是一個(gè)多頻率的移頻鍵控信號(hào)；從頻域上看，跳頻信號(hào)的頻譜是在一個(gè)很寬頻帶上隨機(jī)跳變的不等間隔的頻率信道。(3）跳時(shí)（TH）擴(kuò)頻系統(tǒng)：此系統(tǒng)與跳頻類(lèi)似，區(qū)別在于前者控制頻率，后者控制時(shí)間。(4）脈沖線(xiàn)性調(diào)頻系統(tǒng)：此系統(tǒng)的載頻在一給定的脈沖間隔內(nèi)，線(xiàn)性地掃過(guò)一個(gè)寬的頻帶，擴(kuò)展發(fā)射信號(hào)的頻譜。此外，還有以上四種系統(tǒng)的組合系統(tǒng)等。用于商用的一般為前兩種。4.碼分多址直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)碼分多址（CDMA）與直接序列擴(kuò)頻技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成了碼分多址直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)CDS）。該系統(tǒng)主要有兩種方式：第一種：發(fā)端用戶(hù)數(shù)據(jù)信息首先與對(duì)應(yīng)的用戶(hù)地址碼調(diào)制（模2加），然后再與高速偽隨機(jī)碼（PN碼）進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制（模2加）。在收端，進(jìn)行和發(fā)端對(duì)應(yīng)的反變換（進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)），即可得到所需的用戶(hù)信息，如圖7.43示。第二種：發(fā)端的用戶(hù)數(shù)據(jù)直接與與之對(duì)應(yīng)的高速偽隨機(jī)碼（PN碼）調(diào)制（模2加），如圖7.44所示（此地址碼可以是偽隨機(jī)碼）。圖中的地址碼調(diào)制與擴(kuò)頻調(diào)制在一起進(jìn)行。在收端，只需要與發(fā)端完全相同的偽隨機(jī)碼進(jìn)行解擴(kuò)，相關(guān)檢測(cè)就能得到所需的用戶(hù)信息。1）地址碼和擴(kuò)頻碼的要求與特性在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，地址碼和擴(kuò)頻碼設(shè)計(jì)是關(guān)鍵技術(shù)，它要求地址碼和擴(kuò)頻碼具有良好的相關(guān)特性（包括互相關(guān)、自相關(guān)特性），而且這些碼須是正（準(zhǔn)）交碼序列。這些碼序列直接關(guān)系到系統(tǒng)多址能力、抗干擾、抗噪聲和抗截獲、抗衰落及多徑保護(hù)的能力，還關(guān)系到信息的隱蔽與保密，收端捕獲和同步實(shí)現(xiàn)的難易等。理想的地址碼和擴(kuò)頻碼應(yīng)具有下列特性：(1）生成的地址碼要足夠多；(2）有尖銳的自相關(guān)特性；(3）有處處為零的互相關(guān)特性；(4）不同碼元素平衡相等；(5）有盡可能大的復(fù)雜度。要同時(shí)滿(mǎn)足以上條件是困難的，有些碼只能作地址碼，不能作擴(kuò)頻碼，有的既可作地址碼，又可作為擴(kuò)頻碼。3)m序列偽隨機(jī)碼的生成特點(diǎn)前面講到沃爾什碼只能作為地址碼而不能作為擴(kuò)頻碼。什么樣的碼序列才能作為擴(kuò)頻碼呢？我們這里介紹一種可以作為擴(kuò)頻碼的m序列的偽隨機(jī)碼CPN碼）。作為擴(kuò)頻碼的偽隨機(jī)碼（也可作為地址碼）具有類(lèi)似白噪聲的特性（真正的隨機(jī)信號(hào)和噪聲是不能重復(fù)和再現(xiàn)的）。在這里我們用一種與隨機(jī)噪聲性能近似的初期性脈沖序列，稱(chēng)為偽隨機(jī)碼CPN碼）來(lái)代替。我們經(jīng)常用得比較多的m序列就屬于這種碼序列。此類(lèi)碼具有尖銳的自相關(guān)特性和比較好的互相關(guān)特性（其互相關(guān)值不是處處為零九同一碼組內(nèi)的各碼占據(jù)的頻帶可以做到很寬并且相等。此碼序列用作擴(kuò)頻碼，同時(shí)作為地址碼，但也受一些條件的制約。m序列偽隨機(jī)碼的特點(diǎn)如下：(1)m序列為最長(zhǎng)線(xiàn)性序列（其周期為p＝2n一1)。(2)m序列二個(gè)周期內(nèi)“1”或“0”的碼元數(shù)大致相等（“1”比“0”多一個(gè)）(3)m序列一個(gè)周期p＝2n一1內(nèi)共有2n一1個(gè)游程（連續(xù)“1”或“0”稱(chēng)為游程）。(4)m序列和其移位后的序列逐位模2加，所得的序列還是m序列。(5)m序列的互相關(guān)性較好，但不是處處為零。序列相關(guān)性差別很大，因此必須選擇運(yùn)用。7.4.3N-CDMACIS95）系統(tǒng)美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）于1993年公布了代號(hào)為IS-95的窄帶CNCDMA）碼分多址蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，又稱(chēng)為“雙模式寬帶擴(kuò)頻蜂窩移動(dòng)臺(tái)一一兼容標(biāo)準(zhǔn)”，世界上許多國(guó)家都紛紛采用此系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)CDMA公用系統(tǒng)也很重視，已在全國(guó)許多城市，如北京、上海、西安、廣州及福建甫田等地進(jìn)行了試驗(yàn)。我國(guó)聯(lián)通公司已組建CDMA網(wǎng)。以下就N-CDMA的IS-95制式的一般概念和基本系統(tǒng)及技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要講述。1.雙模式NCDMA系統(tǒng)概念及特點(diǎn)所謂雙模式，是指這種系統(tǒng)可在模擬和碼分兩種蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)工作。也就是說(shuō)，它能以現(xiàn)行的頻分多址CFDMA）方式工作，也可以碼分?jǐn)U頻方式工作，所以稱(chēng)為雙模式。采用雙模式工作，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：(1）兩種制式可以在頻率上兼容，一個(gè)頻段上共存。(2）在建立碼分多址系統(tǒng)過(guò)程中，已有模擬蜂窩系統(tǒng)可以照常工作，這對(duì)模擬的FDMA向數(shù)字CDMA系統(tǒng)過(guò)渡十分有利，投資少，見(jiàn)效快，成本可降低。在N-CDMACIS95）網(wǎng)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)工作方式可以有4種選擇：(1）首先選擇CDMA工作方式，在這種方式下，移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)、登記、建立呼叫首先搜尋CDMA系統(tǒng)信道，當(dāng)CDMA系統(tǒng)不可用（占滿(mǎn)）時(shí)，再轉(zhuǎn)入搜尋模擬系統(tǒng)信道。CZ）首先選擇FDMA方式，其過(guò)程與(1）類(lèi)似。(3）僅工作在CDMA方式（一種CDMA模式手機(jī)）。(4）僅工作在FDMA方式（利用原有模擬手機(jī)）。2.N-CDMACIS95）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)碼分多址蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)也屬于數(shù)字移動(dòng)通信的范疇，其網(wǎng)路結(jié)構(gòu)與GSM系統(tǒng)大體一致。如圖7.45所示，它由移動(dòng)交換中心（MSC）、基站CBS）、移動(dòng)臺(tái)CMS）、操作維護(hù)中心（OMC)以及與公共交換電話(huà)網(wǎng)PSTN和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN等組成。其中，也有HLR、VLR、EIR等寄存器以及AC鑒權(quán)中心等。這些部分的功能和用途與GSM系統(tǒng)中的一樣．寄存器和移動(dòng)交換機(jī)MSC設(shè)在同一物理體內(nèi)。它組成的業(yè)務(wù)網(wǎng)和信令網(wǎng)也與前面所述的GSM類(lèi)似，業(yè)務(wù)網(wǎng)與信令網(wǎng)是分開(kāi)的．信令網(wǎng)同樣是No.7公共元線(xiàn)信令網(wǎng)。國(guó)內(nèi)組建的CDMA全國(guó)網(wǎng)路可見(jiàn)有關(guān)專(zhuān)著，這里就不作具體分析了。3.N-CDMA(IS-95）系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)信道結(jié)構(gòu)1）碼分多址的邏輯信道CDMA系統(tǒng)既不分頻道，又不分時(shí)隙，所有的信道都是靠不同的碼型來(lái)區(qū)別的。類(lèi)似這樣的信道稱(chēng)之為邏輯信道。這些信道從時(shí)域和頻域來(lái)看，都是互相重疊的，也就是說(shuō)它們占用了相同的頻段和時(shí)間。CDMA的元錢(qián)信道分為E向傳輸信道（基礎(chǔ)主移動(dòng)臺(tái)方向）和反向傳輸信道（移葫臺(tái)至基站方向）。因7.46所示為CDMA系統(tǒng)信道結(jié)構(gòu)圖。2）碼分多址正向信道構(gòu)成在窄帶碼分多址系統(tǒng)中，綜合使用了頻分和碼分多址技術(shù)。這里的頻分是把分配給CDMA系統(tǒng)的頻段分成為1.25MHz的頻段，它是N-CDMA系統(tǒng)小區(qū)的最小帶寬。當(dāng)用戶(hù)不多時(shí)，一個(gè)蜂窩小區(qū)只配置一個(gè)這樣的CDMA頻道，當(dāng)業(yè)務(wù)量大時(shí)，可以占有多個(gè)這樣的CDMA頻道。在同一小區(qū)內(nèi)．各個(gè)基站用頻分復(fù)用使用頻道。正向信道一般使用正交的沃爾什碼來(lái)區(qū)分不同信道。用一對(duì)偽隨機(jī)碼（PN碼）進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，再進(jìn)行四相QPSK調(diào)制，各個(gè)基站使用同一碼型的；才偽隨機(jī)碼，但是相位各不相同，移動(dòng)臺(tái)以此區(qū)別不同基站信號(hào)。圖7.47所示為NCDMA系統(tǒng)正向信道示意圖。如圖中所示，正向信道主要由導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道和正向業(yè)務(wù)信道等組成。(1）導(dǎo)頻信道：它是基站始終發(fā)射的擴(kuò)頻信號(hào)的信道。它不包含信息數(shù)據(jù)．且功率較大，便于移動(dòng)臺(tái)捕獲和跟蹤與基站相對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻的偽隨機(jī)序列（PN碼），它還可作為越區(qū)切換的一個(gè)基準(zhǔn)。(2）同步信道：同步信道的信號(hào)比特率為1.2kb/s，其幀長(zhǎng)為26.666ms。它以超幀(8ms由三個(gè)同步幀組成）為單位發(fā)送消息，同步信道發(fā)送信號(hào)前要經(jīng)過(guò)卷積編碼、符號(hào)重復(fù)、交織、擴(kuò)頻及調(diào)制后再發(fā)射。在基站覆蓋區(qū)內(nèi)處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)，利用同步信道來(lái)獲得初始時(shí)間同步，使移動(dòng)臺(tái)確知接入的是哪個(gè)基站。(3）尋呼信道：每個(gè)基站有多個(gè)尋呼信道。在呼叫時(shí)，基站通過(guò)尋呼信道傳送控制信息（信令）給移動(dòng)臺(tái)。當(dāng)需要時(shí)，尋呼信道可以轉(zhuǎn)為業(yè)務(wù)信道，用于傳輸用戶(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。尋呼信道傳輸?shù)男盘?hào)是經(jīng)過(guò)卷積編碼、碼符號(hào)重復(fù)、交織、擾碼、擴(kuò)頻后再調(diào)制的擴(kuò)頻信號(hào)，其發(fā)送速率一般為9.6kb/s或4.8kb/s?；臼褂脤ず粜诺腊l(fā)送系統(tǒng)消息和移動(dòng)臺(tái)尋呼消息。(4）正向業(yè)務(wù)信道：正向業(yè)務(wù)信道主要是通過(guò)基站，向移動(dòng)用戶(hù)傳送用戶(hù)語(yǔ)音編碼數(shù)據(jù)或其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。語(yǔ)音編碼采用了可變速率聲碼器（QCELP），其可變速率為9.6kb/s、4.8kb/s、2.4kb/s、1.2kb/s，其幀長(zhǎng)為20ms。一個(gè)頻道有55個(gè)以上的正向業(yè)務(wù)信道。在業(yè)務(wù)信道中，包含了一個(gè)功率控制信道，以控制移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率，并傳輸越區(qū)切換控制信息等。3）碼分多址反向信i革構(gòu)成在N-CDMA系統(tǒng)中，反向信道由接入信道和反向業(yè)務(wù)信道構(gòu)成。同一個(gè)CDMA頻道內(nèi)的反向信道，使用相同的頻率和一對(duì)與基站相同碼型的偽隨機(jī)碼以及與基站相對(duì)應(yīng)的一個(gè)沃爾什碼。傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)與用戶(hù)碼對(duì)應(yīng)的偽隨機(jī)碼CPN碼）的變換序列調(diào)制后再傳輸，以使通信保密。反向信道的構(gòu)成如圖7.48所示。在反向的CDMA信道中，有多個(gè)接入信道和多個(gè)業(yè)務(wù)信道。（l）接入信道：在反向信道（移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送信號(hào)）中至少有1個(gè)，最多可有32個(gè)接入信道。每個(gè)接入信道都要對(duì)應(yīng)正向信道中的一個(gè)尋呼信道。移動(dòng)臺(tái)通過(guò)接入信道向基站進(jìn)行登記，發(fā)起呼叫以及響應(yīng)基站尋呼信道的呼叫等。當(dāng)呼叫時(shí)，在移動(dòng)臺(tái)沒(méi)有轉(zhuǎn)入業(yè)務(wù)信道之前，移動(dòng)臺(tái)通過(guò)接入信道向基站傳送控制信息（信令）。當(dāng)需要時(shí)，接入信道可以變?yōu)榉聪驑I(yè)務(wù)信道，用于傳輸用戶(hù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息。接入信道的數(shù)據(jù)速率為4.8kb/s。(2）反向業(yè)務(wù)信道：反向業(yè)務(wù)信道用于在呼叫建立期間，傳輸用戶(hù)信息和信令信息，是移動(dòng)臺(tái)向基站發(fā)送的信息。其信道結(jié)構(gòu)及編碼、調(diào)制等與正向業(yè)務(wù)信道基本相同。4.N-CDMACIS95）蜂窩移動(dòng)的編號(hào)如前面的TACS、GSM一樣，CDMA系統(tǒng)的號(hào)碼比固定電話(huà)網(wǎng)復(fù)雜。一個(gè)用戶(hù)對(duì)應(yīng)多個(gè)號(hào)碼，但對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)，各制式又有其不同的稱(chēng)呼和不同的安排，不過(guò)其規(guī)律性基本上是一致的。1）移動(dòng)用戶(hù)電話(huà)號(hào)碼簿號(hào)碼此號(hào)碼是直接面向碼分多址蜂窩移動(dòng)用戶(hù)的個(gè)人號(hào)碼，也是主叫用戶(hù)呼叫用戶(hù)時(shí)撥打的號(hào)碼。其號(hào)碼三部分組成為CCX1X2CX,>SN其中，cc是指國(guó)家或地區(qū)公網(wǎng)號(hào)碼，中國(guó)的國(guó)家碼是86;XiX2C兀）為我國(guó)國(guó)內(nèi)公網(wǎng)的長(zhǎng)途區(qū)號(hào)；SN為CDMA蜂窩端局號(hào)碼9QRABCDCE)C其中，9QR中的R暫定為2）。例如，固定用戶(hù)呼叫長(zhǎng)途用戶(hù)時(shí)需