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

數(shù)字移動通信技術(shù)7.1移動通信概述7.1.I移動通信的概念及特點移動通信的概念移動通信就是指通信的雙方至少有一方在移動中進行信息的交流。這里的信息應是廣義的，它包括了話音、數(shù)據(jù)、傳真、圖像和多媒體信息業(yè)務。這里的雙方可以是同定點與交通工具之間，或者人與機器之間，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，移動通信指通信雙方至少有一方是利用便攜無線終端（可移動）通過元線傳輸方式接入網(wǎng)絡與其他終端用戶進行通信的一種方式。按照移動體所處的位置不同．移動通信可分為陸地移動通信系統(tǒng)、海上移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。其中陸地移動通信系統(tǒng)又包括蜂窩系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)、無線電傳呼系統(tǒng)等。蜂窩系統(tǒng)是槌蓋范陽最廣的陸地公用移動通信系統(tǒng)。本章以蜂窩移動通信系統(tǒng)為例進行分析。2.移動通信的特點根據(jù)移動通信的定義及其無線電波傳播特性可知，陸地移動通們有以下特點：I）電波傳播條件惡劣由于移動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是這些信號的合成波。移動體（汽車）在不同位置、不同方向接收到的合成波信號強度會有起伏，而且相差很大，可達30dB以上。圖7.2所示的這種現(xiàn)象稱為衰落，它嚴重地影響著通話質(zhì)量。電波傳播引起信號變壞的例子很多，如接收差轉(zhuǎn)電視時，在接收天線的不同位置，圖像質(zhì)量會發(fā)生很大差別，有的位置圖像清晰，有的位置雪花點嚴重，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傳播，到室內(nèi)天線時，已經(jīng)過了電波直射、折射，到家庭中時，又經(jīng)過房屋四壁反射，這些不同強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。以上的例子只是對于固定于室內(nèi)的電視機而言，而對于移動通信系統(tǒng)來講，情況就復雜多了。因一方在經(jīng)常移動，要保證通信質(zhì)量，就必須使移動通信設備有一定抗衰落能力和儲備。在設計移動通信系統(tǒng)時就要進行這方面的考慮。圖7.3多徑傳播如圖7.3所示。以上的例子只是對于固定于室內(nèi)的電視機而言，而對于移動通信系統(tǒng)來講，情況就復雜多了。因一方在經(jīng)常移動，要保證通信質(zhì)量，就必須使移動通信設備有一定抗衰落能力和儲備。在設計移動通信系統(tǒng)時就要進行這方面的考慮。在移動通信中，接收信號的強弱值稱為場強。為了表征電波傳播的特性，特用統(tǒng)計分析的方法，采用統(tǒng)計的數(shù)字特征來描述。(1）場強中值。具有50%概率的場強值稱為場強中值，這是一個統(tǒng)計平均值，如圖7.4所示。在圖中，場強變化曲線高于規(guī)定電平值的持續(xù)時間占統(tǒng)計時間→半時，則所規(guī)定的那個電平值即為場強中值。圖中的T為統(tǒng)計時間，規(guī)定電平值為Eo。在周期T內(nèi)，高于Eu的值的時間段有t1,t2,t3，。如果統(tǒng)計時間T足夠長，則在T時間內(nèi)超過Eo的概率為P（%）=（t1+t2+t3）/T*100%在上式統(tǒng)計時間T內(nèi)，當超過Eo值的百分比為50%時，即稱E。為場強中值。依次類推，當概率超過50%時，稱80%或90%棋率場強值。在實際的應用中，場強中值恰好等于接收機的最低門限值，即通信的可通率為50%，這就是說只有50%能維持正常通信。因此，在實際應用中要使場強中值遠大于接收機門限，才能在絕大多數(shù)時間保證通信正常進行。(2）衰落深度。衰落深度定義為接收的電平值與場強中值電平之差，即以場強中值電平為參考電平，表明信號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為場強中值。

(3）衰落速率。衰落速率描述接收信號場強變化快慢，即衰落的頻繁程度。衰落速率與工作頻率、移動體行進速度及行進方向有關。工作頻率越高衰落越快，行進速度越快衰落越快，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為移動體速度，單位為km/h；л為波長，應與u同單位（km);j為頻率，一般以MHz為單位。(4）衰落持續(xù)時間。衰落持續(xù)時間是指場強低于某一給定電平值的持續(xù)時間。在移動通信中．常會出現(xiàn)移動臺收不到電臺信號或者中斷了信號的情況。這種情況是由于接收到的信號電平值低于接收機門限電平所致。2）在強干擾條件下工作移動通信，特別是陸地移動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，如汽車點火、電火花、發(fā)動機噪聲等。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，還有雷達以及其他種類的移動信號干擾等。3）具有多普勒頻移效應當移動體運動達到一定的速度時句設備接收的載波頻率將會隨運動速度變化而產(chǎn)生頻移，這種現(xiàn)象稱為多普勒頻移。用公式表示為fd=v/λcosα式中，u為運動體速度；A為接收信號的波長；α為電波到達時的入射角4）移動用戶經(jīng)常移動由于移動體經(jīng)常移動，它與固定點元固定聯(lián)系，加之開、關的隨意性以及電池更換等原因，帶來了呼叫、接續(xù)等的復雜情況。所以在移動通信網(wǎng)的信號設計時要考慮的因素很多，因此技術(shù)復雜，同時也帶來了設備價格昂貴影響普及程度等缺點。7.1.2蜂窩移動通信的概念1.移動通信系統(tǒng)組成這里主要談陸地移動通信，以GSM系統(tǒng)為例，它一般由移動臺（MS）、基站CBS）及移動交換中心（MSC）組成為移動通信網(wǎng)CPLMN），移動通信網(wǎng)又通過中繼線與市話通信網(wǎng)CPSTN）連接，如圖7.5所示。在此移動通信系統(tǒng)中．移動部分體現(xiàn)在基站與移動臺之間，這是移動通信的主體部分。每個基站都有一個可靠的通信服務范圍，稱之為無線小區(qū)。元線小區(qū)有大、小覆蓋區(qū)之分。覆蓋區(qū)的大小主要由基站天線的發(fā)射功率和天線高度決定。移動交換中心主要用來處理信息交換和信息處理以及系統(tǒng)的集中控制管理。大容量移動通信系統(tǒng)由若干個基站構(gòu)成移動網(wǎng)，交換中心也不止一個。這樣，由移動交換中心、基區(qū)、小區(qū)組成一個移動通信的業(yè)務區(qū)（服務區(qū)），如圖7.6所示2.蜂窩移動通信無線覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu)1）大區(qū)制大區(qū)制就是在一個基站天線覆蓋區(qū)內(nèi)的移動用戶，只能在此區(qū)域完成聯(lián)絡與控制。它的特點是：基站只有一個天線，架設高、功率大，覆蓋半徑也大，一般用于集群通信中。此種方式的設備較簡單，投資少，見效快，但頻率利用率低，擴容困難，不能漫游。2）小區(qū)制小區(qū)制就是將整個業(yè)務區(qū)（服務區(qū)）劃分為若干小區(qū)，在小區(qū)中分別設置基站，負責本小區(qū)移動通信的聯(lián)絡控制，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覆蓋區(qū)不相同，否則會引起干擾。圖中每個基站使用了3對頻率，可見小區(qū)越多覆蓋面就越大，用戶就越多，從而也可提高頻率的復用度。如f1，f2這對頻率不是相鄰基區(qū)也可配備，這是公用陸地移動通信采用的天線覆蓋方式。3）小區(qū)制的劃分方法考慮服務對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區(qū)和面狀服務區(qū)。圖7.8所示為帶狀服務區(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。面狀服務區(qū)是陸地移動通信的主要方式，對它的分析比對帶狀的分析要復雜得多。要組成一個面狀服務區(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)絡圖7.9同頻干擾示意罔圖7.10組成面狀服務區(qū)各種小區(qū)的形狀以上組成面狀服務區(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，間隔大則干擾就會小，從這個角度看，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，面積大則使一個區(qū)域小區(qū)個數(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)成面狀服務區(qū)最經(jīng)濟。(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）所需元線電頻率個數(shù)越少越好。圖7.10中各小區(qū)形狀對應的最少無線頻率個數(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。通過上面的分析可知，用正六邊形無線小區(qū)鄰接，構(gòu)成整個面狀服務區(qū)是最好的。在現(xiàn)代的移動通信中，一般都采用這種電波覆蓋區(qū)域。由正六邊形構(gòu)成的面狀服務區(qū)的形狀很像蜂窩，所以稱為蜂窩式移動網(wǎng)。4）蜂窩無線區(qū)移動通信網(wǎng)通常在陸地公用移動通信網(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)組成一個無線覆蓋區(qū)群，再由若干無線區(qū)群構(gòu)成整個服務區(qū)。單位無線區(qū)群構(gòu)成應有兩個基本條件：Cl）若干個單位無線區(qū)群正六邊形彼此鄰接組成蜂窩式服務區(qū)。(2）鄰接單位無線區(qū)群中的同頻無線小區(qū)的中心間距相等。在滿足t述條件情況下，構(gòu)成單位元線區(qū)群的小區(qū)個數(shù)N為

N=a2+ab十b2 (7.1.6)

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

根據(jù)以上構(gòu)成條件可知，N個單位無線區(qū)群構(gòu)成的服務區(qū)域如圖7.12所示。

從圖中可看出，單位鄰接無線區(qū)群中，同頻無線小區(qū)的中心間距d，與小區(qū)個數(shù)N、小區(qū)半徑r之間的關系為dg/r=√3N有3個、4個、7個無線小區(qū)構(gòu)成的單位元錢區(qū)群，ft；基站可設置在各自元線小區(qū)頂點．也可設置在小區(qū)中心。然后可配置7個或多個元線覆蓋區(qū)，如通常使用的7×3(21）個信道組。3.移動通信中的切換、交接與漫游在罔7.12中，有由三個單元無線小區(qū)組成的鄰接無線區(qū)群構(gòu)成的覆蓋區(qū)。圖7.13所示為三葉草形結(jié)構(gòu)，基站在三個小區(qū)頂點，向三個方向以不同頻率組覆蓋，有時又稱之為頂點激勵方式，采用120。的定向天線輻射電波進行元線信號覆蓋。從圖7.13中看出，如果配置三組頻率，由于天線的方向性提供了一定的隔離度，因而在小區(qū)中信號不會產(chǎn)生干擾。當移動體在運動中，從－個小區(qū)向另一個小區(qū)運動時，信道要發(fā)生轉(zhuǎn)換，這就是移動通信中的切換，或稱交接。如圖7.14所示，當移動體從基區(qū)l(BSI）向基區(qū)2(BS2）過渡時，這時信道要進行轉(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)生在不同的移動交換區(qū)，如圖7.15所示。只要是陸地公用蜂窩移動通信網(wǎng)，都存在這幾種小區(qū)的信號切換。其交接過程中，首先是基站監(jiān)測移動臺信號強度，當信號降低到某一限值時就請求切換；比較周圍鄰接小區(qū)接收到移動臺的信號強弱，當某一基站的小區(qū)信號較強時，就切換到此基站的小區(qū)，通過信道轉(zhuǎn)換繼續(xù)進行通話。7.13三葉草形（每個基站三個無線小區(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臺在某地登記進網(wǎng)后，可在異地同樣進行呼叫處理通信。這里的異地，是指不同地區(qū)，不同省，甚至不同國家都同樣能通過漫游進行通信聯(lián)系。正因為移動通信能在全國、全世界漫游，因此才有現(xiàn)在這樣的飛速發(fā)展。但是，這種漫游的無線電信號，其覆蓋還是小區(qū)制的蜂窩移動通信系統(tǒng)，是由移動通信網(wǎng)來實現(xiàn)的，有的稱之為世界陸地移動通信網(wǎng)，又稱為全球通。全球通的蜂窩移動通信網(wǎng)有一個制式的問題，如果是同一制式，則很容易實現(xiàn)（切換）交接與漫游。世界上有多種制式的蜂窩移動通信系統(tǒng)，就數(shù)字移動通信而言，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移動通信的分類1.尋呼系統(tǒng)尋呼系統(tǒng)是一種較早的點對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）三部分組成，如圖7.16所示。這種無線尋呼系統(tǒng)提供簡單的信息，用數(shù)碼管和小熒光顯示屏顯示數(shù)字號碼或簡單語言，用戶一看就知道其內(nèi)容。所謂單向，是指此系統(tǒng)只實現(xiàn)市話用戶呼叫（BP機）。如要回話則要利用其他電話。由于此系統(tǒng)設備簡單，覆蓋面寬，接收機體積小、重量輕、價格便宜，在20世紀80年代末得到了廣泛應用。隨著手機的出現(xiàn)，2005年以后已淡出中國的舞臺。2.集群移動通信集群移動通信系統(tǒng)是一種專用調(diào)度系統(tǒng)，它由控制中心、基站、調(diào)度臺、移動臺組成。這是一種在一定范圍內(nèi)使用的移動通信系統(tǒng)，通常采用大區(qū)制覆蓋，如圖7.17所示。此系統(tǒng)是獨立的，自成系統(tǒng)的，如車輛調(diào)度、公安或交警等部門自己安裝的系統(tǒng)等。3.無繩電話系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)是一種市話網(wǎng)延伸的雙工元線通信系統(tǒng)。它由基站和手機組成，如圖7.18所示。此種系統(tǒng)的特點是無線覆蓋范圍小．發(fā)射功率低，服務范圍有限，如樓內(nèi)通信、家中居室的通信等。還有一種公用元繩電話系統(tǒng)，如英國推出的CT-2系統(tǒng)，如圖7.19所示。此種系統(tǒng)可設多個基站，容納多個用戶，但服務半徑很小，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)也可稱為移動接入系統(tǒng)。圖7.18元繩電話系統(tǒng)的組成圖7.17集群系統(tǒng)的組成上三種移動通信系統(tǒng)都是借助于市話網(wǎng)來實現(xiàn)的。4.陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)這是一種公用的、廣泛采用的移動通信系統(tǒng)，是我們專門討論的內(nèi)容。目前，我國正在使用的有2G、3G、4G移動通信系統(tǒng)。隨著技術(shù)的快速發(fā)展，5G移動通信系統(tǒng)也正在研發(fā)中。5.衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)陸地移動通信中，在海洋、沙漠、森林、高山等處的蜂窩移動通信由于基站的位置不易選定，因此形成無線小區(qū)覆蓋很困難．只能利用衛(wèi)星的電波覆蓋，特別是對人煙稀少地區(qū)的通信只能用衛(wèi)星移動通信來實現(xiàn)。衛(wèi)星移動通信有兩種：一種是利用靜止衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）來設計的系統(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)星移動通信系統(tǒng)，如美國MOTOROLA公司推出的鎮(zhèn)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)等。6.其他移動通信系統(tǒng)由于無線通信迅猛發(fā)展，移動通信應用領域更廣，如在工業(yè)中應用的IEEE802.116和藍牙技術(shù)的移動接入系統(tǒng)已經(jīng)商用。7.2第二代移動通信系統(tǒng)2Gi：才代從20世紀80年代中期開始，2G是第二代移動通信技術(shù)規(guī)格的簡稱。第二代移動通信、系統(tǒng)采用數(shù)字移動通信技術(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)字移動通信網(wǎng)（GSM）的體系，隨后，美國和日本也制訂了各自的數(shù)字移動通信體制。數(shù)字移動通信網(wǎng)相對于模擬移動通信，提高了頻譜利用率，支持多種業(yè)務服務，并與ISDN等兼容。第二代移動通信系統(tǒng)以傳輸話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務為目的，因此又稱為窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)。第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的典型代表是美國的DAMPS系統(tǒng)、IS-95和歐洲的GSM系統(tǒng)。7.2.1GSM系統(tǒng)GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運營商和制造廠家組成的標準化委員會設計出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而成的。1991年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，同時MoU組織為該系統(tǒng)設計和注冊了市場商標，將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)”（GlobalSystemforMobileCommur山ations）。從此移動通信的發(fā)展跨入了第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的時代。GSM系統(tǒng)是基于時分多址CTDMA）技術(shù)的．已全球化，我國廣泛應用的也是GSM系統(tǒng)。GSM具有的重要特點有：頻i普效率高、網(wǎng)絡容量大、手機號碼資源豐富、話音質(zhì)量清晰、穩(wěn)定性強不易受干擾、開放的接口、安全性強等。1.GSM系統(tǒng)組成及功能GSM移動通信系統(tǒng)主要由交換系統(tǒng)（移動交換中心MSC）、基站系統(tǒng)CBSS）、移動終端（移動臺MS）和操作維護中心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：為移動臺，指個人手機、車載站或船載站等。(2)BSS：基站系統(tǒng)．它由基站控制器BSC和基站收／發(fā)信臺BTS兩部分構(gòu)成。BSS由移動交換中心MSC控制，而BTS受BSC控制。(3)MSC：移動交換中心，這是該系統(tǒng)對移動用戶進行控制、管理的中心，它要完成移動通信系統(tǒng)的用戶信號交換、號碼轉(zhuǎn)換、漫游、信號強度檢測、切換（交接）、鑒權(quán)、加密等多項功能。(4)HLR：本地用戶位置寄存器，每個移動用戶都首先要在原址進行位置注冊登記。在此寄存器中主要存儲兩類信息：一是有關用戶的參數(shù)；二是有關用戶的當前位置信息。(5)VLR：外來用戶位置寄存器，是漫游移動用戶進網(wǎng)必須存儲的有關數(shù)據(jù)的儲存器．它是MSC區(qū)域的MS來去話需檢索信息的數(shù)據(jù)庫。用以存儲呼叫處理存放數(shù)據(jù)、識別號碼、用戶號碼等。(6)EIR：設備識別寄存器，是存儲移動臺設備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，主要完成對移動臺的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能。(7)AUC：鑒權(quán)中心，它是認證移動用戶身份和產(chǎn)生相應鑒權(quán)參數(shù)的功能實體。(8)OMC：操作維護中心，它是操作維護GSM蜂窩移動通信網(wǎng)的功能實體。2.GSM系統(tǒng)的接口移動通信系統(tǒng)各部分組成要互通。各種功能的完成不是獨立的動作，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)一的接口標準。CCITT建議公共陸地移動網(wǎng)(PLMN）應具有國際漫游功能和越局、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、移動性管理、基站管理和移動臺管理。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。當一個移動臺從一個服務區(qū)漫游到另一個服務區(qū)時，移動臺與MSC通過B接口，使MSC與VLR建立移動臺的漫游參數(shù)，使MS與MSC建立起新的位置更新關系。(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。當建立呼叫時，MSC通過此接口從HLR取得選擇路由的信息，呼叫結(jié)束后通過C接口向HLR傳送收費信息。(4)D接口：HLR與VLR之間的接口。這個接口主要用于傳遞有關移動用戶的位置數(shù)據(jù)和管理用戶數(shù)據(jù)。通過這個接口，一方面VLR向HLR索取有關信息，另一方面VLR還要向HLR提供有關用戶漫游號碼等移動用戶位置信息。(5)E接口：MSC之間的接口，主要是為了移動用戶在MSC之內(nèi)進行越局切換交接時傳送相關信息。(6)F接口：MSC與EIR之間的接口，通過此接口可查詢和校對EIR中移動臺的識別號碼。(7)G接口：VLR之間的接口，當移動用戶使用臨時識別碼CTMSI)在新的VLR中登記時，用此接口在VLR之間傳送有關信息。通過此接口可檢索（TMST)VLR中的國際移動用戶識別碼IMSI。(8)U接口：為無線接口，它是基站收／發(fā)信臺BTS與移動臺MS之間的接口。此接口由無線信道組成，是移動通信中最重要和最復雜的接口，將在GSM信道結(jié)構(gòu)中講述。(9)MS接口：移動用戶與移動網(wǎng)絡接口，此接口主要是用戶識別卡（SIM）與移動終端ME之間的接口。7.2.2GSM制式特點GSM是歐洲郵電主管部門會議（CEPT）建立和開發(fā)的泛歐蜂窩全數(shù)字化的移動通信系統(tǒng)．它的主要特點表現(xiàn)在以下幾方面：(1）使用頻段為900MHz和1.8GHz頻段。我國為935～960MHz（基站發(fā)）,890～915MHz（移動臺發(fā)）。(2）頻帶寬度為25MHz（對900MHz頻段）。(3）通信方式為全雙工，雙工通信時收、發(fā)頻率間隔45MHz。(4）信道數(shù)字結(jié)構(gòu)為TDMA時分多址頓結(jié)構(gòu)。每幀即為一個載波，分為8個時隙，全速率信道為8個．半速率信道為16個。(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）話音采用數(shù)字話音，其編碼規(guī)律為規(guī)則脈沖激勵長線性預測編碼CRPELTP),其速率為13kb/so(7）每時隙信道比特率為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，無線7號信令CNO.7）。(10）分集接收，慢跳217跳／秒。7.2.3GSM陸地蜂窩移動通信網(wǎng)GSM網(wǎng)絡化是蜂窩移動通信迅速發(fā)展的基本保證，這里GSM網(wǎng)主要指公共陸地移動網(wǎng)PLMN，但它又與公共交換電話網(wǎng)PSTN是相互聯(lián)的。這里我們主要討論PLMN，其分為業(yè)務網(wǎng)與信令網(wǎng)。1.全國GSM的PLMN業(yè)務網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)全國數(shù)字公共陸地蜂窩移動通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，在大區(qū)設立一級移動業(yè)務匯接中心，通常為單獨設置的移動業(yè)務匯接中心。省內(nèi)二級匯接中心應與相應的匯接中心相連。一級匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)，每省設2～4個省匯接。各省的MSC約為幾個至幾十個用戶端局網(wǎng)，它們組成移動業(yè)務網(wǎng)：一級匯接局→二級匯接局→端局。移動本地網(wǎng)一般為省內(nèi)網(wǎng)。在移動本地業(yè)務網(wǎng)中．每個MSC與局所在本地的長途局相連，并與局所在地的市話匯接局相連。在長途局多局制地區(qū)，MSC應與高一級長途局相連，如沒有市話匯接局的地方與市話端局相連。我國的GSM網(wǎng)在1999年元月份完成了對原移動網(wǎng)的擴容改造工程。我國的移動話路網(wǎng)（業(yè)務網(wǎng)）在20世紀末仍維持蘭級結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)路除在原八大匯接局設立TMSCl外，在全國又增加7個省會城市設置TMSCl。把原來一個局配置1個匯接局．做到了成對配置，把原來8個匯接局擴大到30個匯接局。即每個獨立局都配置了兩對TMSCl，有15對獨立的TMSCl，其中有的兼二級匯接中心TMSC2。我國GSM公共陸地移動通信業(yè)務網(wǎng)如圖7.22所示。圖7.22中，TMSCl為15個成對配置（共配置30個匯接局）。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個省的省會城市為獨立的一級匯接中心，每個匯接中心為成對配置。其中，湖北、湖南、河南、陜西四省兼有二級匯接中心TMSC2o15對TMSCl之間組成網(wǎng)狀網(wǎng)。二級匯接中心TMSC2與相應的TMSCl相連。對未建設獨立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TMSC2與所屬區(qū)的TMSCl之間設置基干路由。為提高網(wǎng)絡的安全性和可靠性，解決TMSC2與TMSCl單屬型連接帶來的安全隱患問題，網(wǎng)路又設置了每個TMSC2至無匯接關系的另一個TMSCl之間的直達路由。該路由平時用于輸送本省與此大區(qū)內(nèi)的話務，當二級中心所屬大區(qū)一級匯接中心TMSCl發(fā)生故障或其路由全阻塞時，則該路由作為安全備用路由，負責輸送至其他的所有大區(qū)的業(yè)務，如重慶設置到湖北武漢的直達路由等。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)，我國的GSM移動網(wǎng)采用三級結(jié)構(gòu)。在大區(qū)一般設置一級信號轉(zhuǎn)接點，稱高級信令點HSTP；在各省內(nèi)設二級信號轉(zhuǎn)接點，稱低級信令點LSTP；最后在各移動交換中心即移動端局，設信令點SP。信令網(wǎng)結(jié)構(gòu)中每個省內(nèi)設2～4個低級信令轉(zhuǎn)接點LSTP，一般設在省內(nèi)的移動匯接中心，TMSC、MSC、HLR、AUC、EIR信令點至少要接到兩個LSTP點上。每個移動業(yè)務本地網(wǎng)中HLR至MSC間要有信令專線。各省的LSTP要連接到大區(qū)中心的HSTP上，并建立A、B兩個平面，各大區(qū)各建立一對HSTP點。20世紀末期，我國GSM信令網(wǎng)在原八大區(qū)基礎上又增加了五個省，為一級信令轉(zhuǎn)接點，即在北京、上海、西安、沈陽、成都、廣州、武漢、南京基礎上，再加上哈爾濱、天津、濟南、杭州、福州為HSTP，并設置13對獨立的HSTP。在13對的HSTP中，除廣州、南京外其余均兼有LSTP，其他省設置綜合的低級信令轉(zhuǎn)接點LSTP。13對HSTP分別設置兩個平面，其中A平面為貝爾平面（使用上海貝爾Sl2STP設備）'B平面為華為平面（使用深圳華為的c&c.8STP設備）。同一平面內(nèi)各STP間呈網(wǎng)狀連接，平面是成對的STP，以C鏈路相連。其他LSTP以負荷分擔的方式固定連接到一對LSTP/HSTP上，如圖7.23所示。3.GSM信號幀結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)的數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)為時分多址(TDMA）結(jié)構(gòu)。其幀結(jié)構(gòu)組成為：一幀為8個時隙，每時隙為一個載坡，每時隙為577μs，每幀為4.62ms。26個TDMA幀組成的復幀，用于傳送業(yè)務信道的用戶信息、線路控制信道的控制信息。51個幀組成的復幀，用于控制信道。1326個幀組成一個超幀（26×51),2048個超幀組成一個超高幀。每超幀時間為自.12s，則超高幀時間為3小時28分53秒760毫秒。對每一幀進行循環(huán)編號，循環(huán)長度為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)分為有線信道和元錢信道。GSM系統(tǒng)的有線信道是指移動交換中心與基站系統(tǒng)之間的接口，稱為A接口；元線信道是指BSS與MS之間的空中接口，稱為um接口。我們這里主要講述um接口。有線接口一般為2Mb/s接口。在基站系統(tǒng)BTS與BSC之間接口為A-BIS接口，稱為基站系統(tǒng)內(nèi)部接口。GSM系統(tǒng)的無線接口為數(shù)字無線接口，這是數(shù)字移動通信的關鍵接口，接口中的信息是以信道來傳送的。此信道結(jié)構(gòu)是移動通信中最復雜的結(jié)構(gòu)。它是以時分多址TDMA幀為數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)。每個幀為一載波，每一載頻幀間隔為200kHz。每幀包括了8個時隙，稱為TS時隙。從BTS到MS方向稱為下行信道，從MS到BTS方向稱為上行信道。下面就無線信道的內(nèi)容進行簡單講述。1）信道定義GSM系統(tǒng)的無線信道分為物理信道和邏輯信道。(1）物理信道：→個載頻上的TDMA幀中的一個時隙稱為一個物理信道（相當于FDMA系統(tǒng)中的一個頻道）。每個用戶通過一系列頻率（跳頻）的一個信道接入系統(tǒng)，因此GSM中每個載頻有8個物理信道，即信道0～7或稱時隙0～7。在→個TS中攜帶的信息稱為一個突發(fā)脈沖序列。(2）邏輯信道：在一個TDMA幀中的每個時隙中安排的信息，即物理信道中攜帶的信息的種類，我們定義為邏輯信道。邏輯信道可傳遞移動通信過程中的各種信息。邏輯信道在傳輸過程中要被放到對應的某個物理信道中。邏輯信道又分為業(yè)務信道和控制信道兩類。①業(yè)務信道：業(yè)務信道CTCH）用于傳送編碼后的話音或用戶數(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）和BTS的識別碼（BaseStationIdentityCode,BSIC）。BCCH－一廣播控制信道，此信道廣播每個小區(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－隨機接入信道，MS通過此信道申請分配一個SDCCH，它可作為對尋呼的響應或MS主叫登記時的接人，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SDCCH，是下行信道?！Ｓ每刂菩诺溃悍譃镾DCCH、SACCH和FACCH。SDCCH一二獨立專用控制信道，主要用于在分配業(yè)務信道CTCH）之前，呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信息，如MS的登記、鑒權(quán)等在此信道上進行。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TCH或一個SDCC日相關。例如，傳送移動臺以及鄰近小區(qū)的信號強度的測試報告，以實現(xiàn)移動臺參與切換功能。它還用于功率管理幀時間調(diào)整，它也是上、下行點對點（移動對移動）的信道。FACCH一一←快速隨路控制信道，它與一個TCH相關，用在通話期內(nèi)，當進行切換交接時，利用話音20ms中斷時間來傳送數(shù)據(jù)（高速數(shù)據(jù)）信令信號（此信令信號速率比SACCH高得多，在20ms話音中斷，用戶不能察覺）。2）突發(fā)脈沖序列TDMA幀中每一個時隙里安排的數(shù)字信息格式稱為突發(fā)脈沖序列，即以固定的時間間隔放到不同TDMA幀中的某個時隙載頻信道上，每8個時隙中的一個發(fā)送的某種信息。共有5類突發(fā)脈沖序列。Cl）普通突發(fā)脈沖序列：用于攜帶業(yè)務信道及除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)式話音，共114bit，分兩組，各57bit。1比特為借用標志，表示這個突發(fā)脈沖序列是否被FACCH借用。兩組信息比特中間為訓練序列比特，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為保護時間間隔。由于每個信道最多有8個用戶，因此必須保證他們使用各自時隙發(fā)射時不互相重疊，相當于留出8.25bit，大約為30с時間作為保護時間?？墒垢饔脩粜畔⒃贕SM建議的技術(shù)條件要求的范圍內(nèi)上、下波動。(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)送一個未調(diào)載波。GP為保護時間間隔，與普通突發(fā)脈沖相同。(3）同步突發(fā)脈沖序列（SCH）：用于移動臺的時間同步，它包括了易被檢測的長同步序列，并攜帶有TDMA幀號和基站識別碼BSIC信息。這種突發(fā)脈沖序列的重復也稱為SCH同步信道。在這一突發(fā)脈沖序列中的幀號用于傳送信息加密算法，為一個輸入?yún)?shù)，因此每一幀都必須有一幀號。幀號是以3.5小時左右（超高幀2715648個TDMA幀）為周期循環(huán)的。只要有了TDMA幀號，移動臺就可以判斷控制信道TSO上傳送的是哪一類邏輯信道?；咀R別碼是通過對移動臺的信號強度測量來實現(xiàn)對基站的識別的。(4）接入突發(fā)脈沖序列：接入突發(fā)脈沖序列是移動臺用于隨機接入信息的上行信號，它有一個較長的保護時間間隔，這是為了移動臺的首次接入或切換到一個新的基站后，確定時間提前量而設置的。其突發(fā)脈沖序列如圖7.26所示。由于移動臺可遠離基站，意味著開始突發(fā)脈沖序列會遲到一些。由于第一個突發(fā)脈沖序列沒有時間提前，為了不與下一個時隙中的突發(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應關系載有各種信息的信道（邏輯信道），在傳輸過程中，必須放到不同載頻TDMA幀中的某個時隙上。在一個基站CBTS）上有N個載頻，每個載頻有8個時隙，載頻信道，即TDMA幀用Co,C1,C2，…，CN表示。對于下行信道，一個系統(tǒng)的不同小區(qū)使用的Co不一定是同一載波。Co稱為廣播控制信道BCCH。BCCH和CCCH都在一個TSo上復用，這種信道按51幀的復幀重復，它們只占TDMA幀的TSo時隙，其復用情況如圖7.27所示。圖中，F(xiàn)(FCCH）傳送校正移動臺頻率，SCSCH）用來給MS傳送幀同步（幀號）和基站識別碼CBSIC),BCBCCH）廣播每個BTS的通用信息及有關小區(qū)特定信息，I(IDEL)是空閑幀，不包括任何信息。在平時，沒有呼叫、呼入時，基站Co的TS?？傇诎l(fā)射，主要使移動合MS能夠測試基站的信號強度，以決定使用哪個小區(qū)更合適。同樣，對TS1～TS1也是這樣，當移動臺開機和切換交接時，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。上行移動臺發(fā)出的幀信號Co上的TS。不包括上述信號，只用于移動臺的接人，如圖7.28所示。這時每個幀的TS。都發(fā)RACH上行接入信號。對于專用控制信道SDCCH及SACH，在C。載頻的TS1時隙映射。由于呼叫建立和登記時的比特率相當?shù)?，可在一個TS(TSI）上放8個專用控制信道，以提高時隙的利用率。專用控制信道CSDCCH）和慢速隨路控制信道CSACCH）共有102個時隙，即102個時分復用。在Co上的TS1時隙的上行和下行鏈路的結(jié)構(gòu)相同，只是時間上有一個偏移。Co載頻上的上行TS。，TS1以外的TS2～TS1為業(yè)務信道。業(yè)務信道TCH的映射如圖7.29所示。圖7.29中，在TS2上的信息構(gòu)成了一個業(yè)務信道。業(yè)務信道下行鏈路TCH共26個TS。TCH中的T用于分配到TS2的移動臺，每個TDMA幀的每個TS2包含了此移動臺信息。TCH中的A用于控制信號，例如改變輸出功率等。TCH中的I為空閑幀，不含任何信息。移動臺發(fā)的TCH結(jié)構(gòu)稱為上行鏈路，與下行鏈路類似，時間偏移3個TS，使之上、下行的TS2不同時出現(xiàn)。綜合以上所述，在一個移動小區(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，重復周期為51個TS。(2)TS1：邏輯控制信道，重復周期為102個TS。(3)TS2～TS1：邏輯業(yè)務信道，重復周期為26個TS。其中，載頻C1…Cs的TSo～TSi全部用于業(yè)務信道。每增加一個載頻就增加8個時隙，也就增加了8個業(yè)務信道。4)半速率信道前面介紹的是全速率業(yè)務信道，當話音編碼器改進，將比特率從13kb/s壓縮到6.5kb/s時，兩個移動臺將可使用一個物理信道進行呼叫，使系統(tǒng)容量增加一倍。5.GSM網(wǎng)提供的業(yè)務功能GSM的PLMN可提供的業(yè)務分為基本業(yè)務和補充業(yè)務。1)基本業(yè)務基本業(yè)務分為電信業(yè)務和承載業(yè)務。電信業(yè)務包括一般電話業(yè)務、緊急呼叫和短消息業(yè)務（包括點對點的MS終端短消息業(yè)務以及點對點MS起始短消息業(yè)務、小區(qū)廣播短消息業(yè)務等）。其他業(yè)務還有接入先進信息處理系統(tǒng)（MHS），傳輸可視圖文以及圖文電視，多媒體業(yè)務，以及智能用戶電報、話音／三類傳真等。承載業(yè)務主要包括受限話音及數(shù)據(jù)業(yè)務。數(shù)據(jù)業(yè)務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。2）補充業(yè)務補充業(yè)務又稱為附加業(yè)務，它可向用戶提供許多高級報務服務，從而給用戶帶來極大方便，如主叫號碼顯示識別、免費電話、移動接人跟蹤、呼叫轉(zhuǎn)換、閉鎖等功能業(yè)務。6.GSM網(wǎng)的編號計劃移動通信系統(tǒng)的編號一般分專用局號和專用網(wǎng)號兩種。我國GSM使用的是專用網(wǎng)號(130～139）。2）國際移動用戶識別碼CIMSI)IMSI為MSC識別移動用戶登記以后的入網(wǎng)號碼。3）移動用戶漫游號碼（MSRN)MSRN是在網(wǎng)絡中呼叫移動用戶，使網(wǎng)絡進行路由再選擇時，VLR分配給移動用戶的一個號碼。此號碼結(jié)構(gòu)由主部分組成：被訪問的長途區(qū)號，為“?！盭YZ;PQR被訪地(VLR）沒有被使用的一個端局號；ABCD，分配給移動用戶的漫游號碼的臨時移動用戶識別碼（TMSD為了對移動用戶保密（對IMSI),VLR給來訪的移動用戶分配一個唯一的TMSI號碼．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)識別碼（LAD、全球小區(qū)識別碼（CGI)CGI及基站識別碼<BSIC）是網(wǎng)絡控制呼叫接續(xù)、切換等設備內(nèi)部的編號，在軟件處理時應用。6）國際移動臺識別碼<IMEI)IMEI存儲在EIR設備寄存器巾，用于唯一地識別移動臺設備，為一個15位的十進制數(shù)字。其構(gòu)成為TAL(6個數(shù)字)十FAC(2個數(shù)字）十SNR(6個數(shù)字）＋SPCC(1個數(shù)字)

其中.TAL為泛歐體制型號批準碼，由歐洲型號中心分配；工廠分配碼FAC及裝配地碼SNR由生產(chǎn)廠家進行分配和編制。7.GSM系統(tǒng)移動終端呼叫建立及位置更新舉例在移動通信中，呼叫建立及位置更新非常復雜，它包括了接口信道的信號編碼，基站信號強度檢測．移動交換中心的處理及信息交換等過程。我們這里只能舉兩個很簡單的例子來說明其基本過程。例1某一同定用戶呼叫在另一地的漫游移動用戶過程。其呼叫過程的建立如圖7.30所示。從｜到中看出，市內(nèi)固定電話網(wǎng)PSTN（或ISDN）中的某一用戶撥號以后，經(jīng)由PSTN幾SDN網(wǎng)轉(zhuǎn)送到PLMN（移動通信網(wǎng)）。其過程為信號通過①進入凹，MN網(wǎng)的入口局移動交換中心MSCCGMSC），入口GMSC接收用戶呼叫?！ねㄟ^②經(jīng)C接口在HLR中詢問用戶所在區(qū)域；通過③經(jīng)D接口在VLR中尋找到移動用戶所在區(qū)域?！ひ苿优_漫游號碼由用戶所在區(qū)域的VLR經(jīng)D接口、HLR通過④送回人口局GMSC。．入口局將呼叫通過⑤經(jīng)E接口送到目前移動用戶所在的MSC區(qū)域。?MSC通過⑥經(jīng)B接口詢問VLR有關建立呼叫的數(shù)據(jù)，并通過⑦經(jīng)B接口把信息返回孔1SC。MSC通過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U，＂接口中的尋呼信道PCH，呼叫移動用戶。?MS移動用戶收到呼叫，通過um接口應答，確定基區(qū)BTS的位置，并通過尋呼接入信道②，RACH與MSC建立關系，并在分配的SDCCH控制信道通過A、um接口完成鑒權(quán)、加密、設備識別等信息處理。·通過10經(jīng)A接口和um接口，把呼叫接至移動用戶，完成接續(xù)過程，當終端用戶振鈴成功后送出回鈴聲，進行通話。例2一個位置更新的簡單過程。當一個移動用戶在通話過程中從一個小區(qū)向一個MSC中小區(qū)行進時，其位置更新的簡單過程如圖7.31所示。·移動用戶不斷地監(jiān)視著傳送質(zhì)量和基站的標志，并發(fā)出請求位置更新，經(jīng)過BSS及MSCA接口①及B接口在VLR中進行?！ぴ揤LR發(fā)出的位置更新信息通過③經(jīng)D接口的HLR,HLR給出本身標志和移動用戶標志。?HLR通過另一MSC的VLR作出反應。由MSC的BSS系統(tǒng)通過空中接口um與MS聯(lián)系。·移動臺從um接口中收到信息并作應答?！ぎ斉c另一區(qū)聯(lián)系上后，從原來移動中心MSC中的BSS轉(zhuǎn)移到另一MSC中的BTS。并要求原先的VLR取消原來的消息。到此，移動用戶位置更新完成。7.3GSM系統(tǒng)的主要技術(shù)與設備7.3.1GSM網(wǎng)的主要設備G-SM系統(tǒng)主要由移動交換中心MSC、基站系統(tǒng)BSS以及移動終端設備MS三大部分組成。1.移動交換中心MSC數(shù)字移動通信交換設備比一般市話交換要復雜得多，它的用戶有固定有移動，有車載有手持終端設備，還要完成位置更新和切換、鑒權(quán)、加密、設備識別等功能。移動系統(tǒng)組成中的VLR、HLR、EIR等寄存器，一般都設在一個物理體中。再加之有移動終端的多種號碼，所以移動交換系統(tǒng)的容量只能達到市話的50%左右。GSM系統(tǒng)的MSC與GMSCC用戶入口MSC）的硬件結(jié)構(gòu)基本相同，有的本身就合在一起（一個物理體中），其基本組成方框圖如圖7.32所示。由圖7.32可見，此設備主體結(jié)構(gòu)有進行呼叫和業(yè)務交換的組交換（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：一種是移動交換與市內(nèi)電話網(wǎng)PSTN的PCM中繼線接口的交換終端電路ETC（信令終端使用PCM數(shù)字信號的64kb/s接口）；另一種是移動交換與無線基站系統(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在移動通信系統(tǒng)中，基站是無線覆蓋的關鍵設備，它是移動用戶與移動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)信臺部分，BSC為基站控制器部分，OMC-R為操作維護中心的射頻部分，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.移動終端設備MS移動終端設備主要包括三大部分：元線部分、基帶信號處理和控制部分、接口部分。圖7.34為移動終端設備原理方框圖。1）無線部分無線部分主要為高頻系統(tǒng)，包括天線、發(fā)送、接收、調(diào)制與解調(diào)和振蕩源等。2）基帶信號處理和控制部分基帶信號處理部分涉及發(fā)送通道和接收通道。發(fā)送通道的信號處理包括了語音編碼、信道編碼、加密、TDMA幀形成。其中，信道編碼包括糾錯編碼、差積編碼交織。接收通道的信號處理包括均衡、信道分離、解密、信道解碼和語音解碼等?？刂撇糠謱崿F(xiàn)對移動臺進行控制管理，包括定時、數(shù)字系統(tǒng)、元線系統(tǒng)控制以及跳頻和人機接口的控制等。3）接口部分接口部分主要包括語音接口、數(shù)字接口和人機接口。用以分別實現(xiàn)AID、DIA變換，語音傳輸，數(shù)字終端的適配，以及顯示器和鍵盤接入等功能。移動臺的信息管理與控制是通過設備中的SIM卡來實現(xiàn)的。SIM卡是移動用戶的識別卡，是移動臺的心臟，它是帶有微處理器的智能卡片。它存儲了該用戶個人信息與GSM網(wǎng)有關的管理數(shù)據(jù)。在移動設備中，只有插入SIM卡后才能進網(wǎng)使用。SIM卡由CPU、RAM（工作存儲器）、ROM（程序存儲器）、可擦洗數(shù)據(jù)存儲器（EPROM或EEPROM）以及串行通道單元等五個部分組成。這五個模塊集成在一個電路中就構(gòu)成了SIM卡。SIM卡有以下幾種功能：(1）存儲用戶有關的安全信息（如IMSI號碼），實現(xiàn)監(jiān)督與加密。(2）實現(xiàn)用戶個人身份碼PIN操作管理。(3）實現(xiàn)與移動用戶有關的信息管理。7.3.2GSM的語音編碼技術(shù)數(shù)字移動通信中的數(shù)字化，首先表現(xiàn)在它的信源的數(shù)字化，即終端業(yè)務數(shù)字化。其中，主要是語音的數(shù)字化。泛歐GSM系統(tǒng)選用了規(guī)則脈沖激勵長線性預測編碼方式，稱之為RPE一LPT的LPC編碼方案，其凈比特率為13kb/s。編碼器處理話音字組為20ms一段，每個段組編碼為260bit。RPE-LTP編碼器共分三個部分，分別進行信號源分析、線性預測分析和長周期預測。其編碼器原理如圖7.35方框圖所示。信號源分析部分工作在4個5ms子字組，每個字組47bit，輸出共188bit的常規(guī)脈沖。線性預測分析是一個具備8個聲域比對數(shù)特性的聲域分析8抽頭濾波器，產(chǎn)生36bit。長周期預測器在20ms字組內(nèi)，評估間距和增益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時間內(nèi)，周期預測器產(chǎn)生36bit。以上三部分最后合成為260bit，完成語音編碼器的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)字信號進行調(diào)制之前的數(shù)字信號的處理。在數(shù)字移動通信GSM系統(tǒng)中．信道編碼得到了具體應用，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，｛言道編碼主要由糾錯編碼、交織編碼及加密等部分組成。GSM系統(tǒng)的糾錯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，佼驗比特構(gòu)成的碼字，進行重排，以生成多項式為g(x)=x3+x+1的循環(huán)編碼。內(nèi)編碼采用生成多項式為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位碼寫入，而按列i賣出，分成8列，即8幀，每幀為114bit。這一交織幀與無線信道的業(yè)務幀中的每一時隙的突發(fā)脈沖相對應，即為兩個57bit的加密信息比特。在收端進行反交織還原為糾錯編碼信號，經(jīng)信道解碼和信源解碼還原為話音。GSM系統(tǒng)針對時變、衰落、多徑信道的特點，采用了信道編碼與交織技術(shù)的有機結(jié)合，達到了有效地降低信道誤碼率和提高移動通信可靠性的目的。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)制信號功率來分析，MSK信號功率譜占頻帶寬度比ZPSK窄，比4PSK寬。MSK抗干擾性能與4PSK相當，但它有以下特點：Cl）調(diào)制載波在碼元轉(zhuǎn)換時刻相位是連續(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)制信號有恒定的通路，帶寬相對窄，也可以相干檢測。但其功率譜旁瓣滾降特性不快，使其調(diào)制帶外輻射還相對較大，為解決這一問題．采用了MSK的改進型－一－GMSK調(diào)制技術(shù)。GMSK技術(shù)是將數(shù)字基帶信號先經(jīng)過一個高斯低通濾波器整形后再進行調(diào)頻，這樣可使調(diào)頻信號功率譜滾降加快。通過調(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＝＝無窮時即為MSK）。GMSK的調(diào)制、解調(diào)設備較復雜，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度。7.37PLL型GMSK調(diào)制器7.38GMSK信號的差分解調(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)、加密與設備識別1.鑒權(quán)所謂鑒權(quán)，就是確認移動用戶是否有權(quán)入網(wǎng)，即鑒別移動臺傳送的IMSIC國際移動用戶識別碼）是否是在入網(wǎng)時登記或簽約的IMSI。它是在網(wǎng)絡（MSC）與用戶SIM卡之間進行的。

鑒權(quán)過程如圖7.39所示。鑒權(quán)是在設備識別以后進行的。鑒權(quán)開始時，移動交換中心(MSC/AUC）產(chǎn)生一組128bit的隨機數(shù)．作為鑒權(quán)參數(shù)（隨機數(shù)），通過基站發(fā)向移動臺MS；移動臺收到RAND后與本身用戶SIM卡的密鑰CK）按規(guī)定算法計算，得到一個符號響應SRES';MS將其SRES'通過基站送入網(wǎng)絡。另外，在MSC中，根據(jù)移動臺識別碼IMSICTMSD從鑒權(quán)中心AUC查出該移動臺使用的密鑰Ki’同時類似于移動臺，也將K,與隨機參數(shù)RAND按算法Ai算出響應SRES。若在如圖7.39所示的網(wǎng)絡側(cè)MSC與VLR的兩組參數(shù)比較一致，即SRES'=SRES，則鑒權(quán)成功。在移動臺主呼、被呼，位置更新，補充業(yè)務的激活、去話、登記或刪除前均需要鑒權(quán)。2.加密加密是為了防止移動用戶信息被人竊聽，而采取的對傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)保護措施。GSM系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號加密過程是受鑒權(quán)過程中的密鑰K，及加密鍵K，控制的，其加密過程如圖7.40所示。當完成上述鑒權(quán)后，移動臺和網(wǎng)絡端各自根據(jù)規(guī)定算法As，分別從K，和RAND算出加密鍵K(64bit）。當網(wǎng)絡端向移動臺發(fā)出加密指令后，網(wǎng)絡端立即開始在接收信道中插入解密。移動臺收到加密指令后，同時插入加密和解密。當網(wǎng)絡端正確解出移動臺的加密信息后，才開始對發(fā)出的信息加密。加密過程插在信道編碼和數(shù)字調(diào)制之間，與之對應，解碼過程插在數(shù)字解調(diào)和信道譯碼之間。將K(64bit）和TDMA幀號（22bit）根據(jù)規(guī)定算法兒算出114bit的加密碼字，由信道編碼輸出來的未加密碼字（114bit），這兩組碼字經(jīng)過模2加得到加密碼字信號，并將其送入調(diào)制器。以上A3、人、As算法必須協(xié)調(diào)一致才能實現(xiàn)上述過程。3.設備識別設備識別的作用主要是確保系統(tǒng)使用的移動設備不是盜用設備或非法設備（假貨）。它是通過MSC/VLR把移動用戶請求IMEIC國際移動臺識別碼）發(fā)送給EIRCMSC中的設備識別寄存器），當收到IMEI后與EIR中的蘭個清單進行核對。這三個清單分別是：(1）白名單：包括已經(jīng)分配給參加運營者的所有序列號碼的識別。(2）黑名單：包括所有被禁止使用設備的識別。(3）灰名單：包括有故障及未經(jīng)型號認證的設備，由運營者決定。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。跳頻是指在通話期間載波頻率在n個頻點上變化。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)務信道TCH上進行，廣播控制信道BCCH不進行跳頻。7.4CDMA移動通信系統(tǒng)7.4.1CDMA移動通信系統(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，我國十分重視CDMA蜂窩移動通信的開發(fā)與應用。1993年國家組織一批大學開始重點研究CDMA的關鍵技術(shù)，即國家通信“863”計劃。原國家郵電部組織了CDMA蜂窩移動通信研究開發(fā)中心，開發(fā)CDMA的關鍵技術(shù)，并積極準備在研究成果基礎上組建CDMA移動通信產(chǎn)業(yè)。1.CDMA蜂窩移動通信橄念碼分多址就是利用不同的地址碼型來區(qū)分用戶的一種移動通信系統(tǒng)。各用戶用不相同的、相互正（準）交的地址碼調(diào)制其發(fā)送信號，在接收端利用地址識別（相關檢測），從傳輸?shù)男盘栔羞x出相應的各自信號。在碼分多址移動通信系統(tǒng)中，利用自相關性很強，而互相關為0或很小的周期性序列碼作為地址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模2加），經(jīng)過相應的信道（無線信道）傳輸后，在接收端以本地產(chǎn)生的已知地址碼為參考，經(jīng)過相關檢測，將與本地地址碼一致的信號選出。其基本原理如圖7.41所示。圖中，di～ds分別是N個用戶的信息數(shù)據(jù)，其對應用戶的地址碼分別為W1～W;v，用戶信息數(shù)據(jù)與對應地址碼相乘后的波形用S1～S,v表示。S1～SN信號：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～島的信號疊加波形。如果要接收某一用戶信息數(shù)據(jù)，則本地產(chǎn)生的地址碼應與該用戶的地址碼相同，并且與解調(diào)出的疊加信號模2加，再送入積分電路，經(jīng)過采樣判決形成原有的用戶信息。2.CDMA蜂窩移動通信特點CDMA蜂窩移動通信有如下特點：(1）碼分多址（CDMA）是利用碼型區(qū)別用戶，要達到多路多用戶，必須有足夠多的地址碼，這些地址碼要有良好的自相關和互相關特性，這是碼分的基礎。(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全部信號進行相關檢測并取出所需信號。(3）在一個小區(qū)內(nèi)可使用同一頻率，各用戶可同時發(fā)送和接收信號，這是其他移動系統(tǒng)無法做到的。各用戶在頻率上復用，可克服同頻干擾。(4）碼分多址（CDMA）各個用戶在同一頻帶內(nèi)各自占用相同帶寬，要使各用戶之間的干擾降低到最低限度，碼分系統(tǒng)必須與擴頻技術(shù)相結(jié)合，才能發(fā)揮其優(yōu)勢，才能有廣闊的前途和實用價值。7.4.2碼分多址擴頻通信CDS）系統(tǒng)1.擴頻通信的基本概念所謂擴頻通信，是指系統(tǒng)占用的頻帶寬度遠大于要傳輸?shù)脑夹盘柕膸挘ɑ蛐畔⒈忍芈省?，且與原始信號帶寬（信息比特率）元關。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，但這不屬于擴頻通信概念的范疇。我們把擴頻100倍以上的調(diào)制信號稱為擴頻調(diào)制，即馬＝WJB>IOO。這里，Gp稱為擴頻增益，W為擴頻信號帶寬，B為信息帶寬。擴頻通信理論基礎來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組合來傳輸；如果傳輸帶寬W較大，可用較小的信號功率（S/N較?。﹣韨魉?。這表明寬帶系統(tǒng)有較好的抗干擾性能。因此．當信噪比太小．不能保證通信質(zhì)量時，常采用寬帶系統(tǒng)，也就是增加帶寬來提高信道容量．以改善通信質(zhì)量c這也就是通常所說的以寬頻帶換功率的措施。根據(jù)這一原理，擴頻通信就是將信息信號頻譜擴展100倍以上再傳輸，從而提高了抗干擾能力，使之在強干擾情況下（甚至信號被噪聲淹沒情況下）仍然可以維持正常通信。2.擴頻通信的特點從前面分析可見，擴頻越寬其處理增益越高，則抗干擾能力越強。擴頻通信可以抗多徑干擾，因為利用擴頻碼序列從接收信號中檢測信號，可把各路徑的同一碼序列的波形合成，變害為利，進而提高接收信噪比。CDMA擴頻通信可增加容量，降低成本，提高質(zhì)量。由于CIT要求低，基站覆蓋范圍大，可以少設基站。例如，美國洛杉磯TDMA系統(tǒng)的MPS制式要450個基站，而用CDMA系統(tǒng)只要180個基站。在擴頻的CDMA系統(tǒng)中，語音采用可變速率的編碼，功率控制及信噪比要求低，移動手機功率可做得很小，如小到幾到幾十毫瓦。此外．擴頻通信還有一個特點，就是由于是頻率的復用，因而頻率規(guī)劃簡單。3.擴頻通信系統(tǒng)分類擴頻通信系統(tǒng)可以分為以下幾類：Cl）直接序列CDS）擴頻系統(tǒng)：用一高速偽隨機序列與信息數(shù)據(jù)相乘（模2加）。由于偽隨機序列的帶寬遠遠大于信息數(shù)據(jù)帶寬，從而擴展了傳輸信號頻帶。這是本節(jié)講述的重點。(2）跳頻（FH）擴頻系統(tǒng)：在偽隨機序列控制下，發(fā)射頻率在一組預先設計的頻率上，按照一定規(guī)律離散眺變．從而擴展了信號頻帶。跳頻的概念在GSM中已提及過，其概念基本上一樣。圖7.42所示為跳頻信號的時頻矩陣罔。從時域上看，跳頻信號是一個多頻率的移頻鍵控信號；從頻域上看，跳頻信號的頻譜是在一個很寬頻帶上隨機跳變的不等間隔的頻率信道。(3）跳時（TH）擴頻系統(tǒng)：此系統(tǒng)與跳頻類似，區(qū)別在于前者控制頻率，后者控制時間。(4）脈沖線性調(diào)頻系統(tǒng)：此系統(tǒng)的載頻在一給定的脈沖間隔內(nèi)，線性地掃過一個寬的頻帶，擴展發(fā)射信號的頻譜。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頻通信系統(tǒng)碼分多址（CDMA）與直接序列擴頻技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成了碼分多址直接序列擴頻通信系統(tǒng)CDS）。該系統(tǒng)主要有兩種方式：第一種：發(fā)端用戶數(shù)據(jù)信息首先與對應的用戶地址碼調(diào)制（模2加），然后再與高速偽隨機碼（PN碼）進行擴頻調(diào)制（模2加）。在收端，進行和發(fā)端對應的反變換（進行相關檢測），即可得到所需的用戶信息，如圖7.43示。第二種：發(fā)端的用戶數(shù)據(jù)直接與與之對應的高速偽隨機碼（PN碼）調(diào)制（模2加），如圖7.44所示（此地址碼可以是偽隨機碼）。圖中的地址碼調(diào)制與擴頻調(diào)制在一起進行。在收端，只需要與發(fā)端完全相同的偽隨機碼進行解擴，相關檢測就能得到所需的用戶信息。1）地址碼和擴頻碼的要求與特性在CDMA移動通信系統(tǒng)中，地址碼和擴頻碼設計是關鍵技術(shù)，它要求地址碼和擴頻碼具有良好的相關特性（包括互相關、自相關特性），而且這些碼須是正（準）交碼序列。這些碼序列直接關系到系統(tǒng)多址能力、抗干擾、抗噪聲和抗截獲、抗衰落及多徑保護的能力，還關系到信息的隱蔽與保密，收端捕獲和同步實現(xiàn)的難易等。理想的地址碼和擴頻碼應具有下列特性：(1）生成的地址碼要足夠多；(2）有尖銳的自相關特性；(3）有處處為零的互相關特性；(4）不同碼元素平衡相等；(5）有盡可能大的復雜度。要同時滿足以上條件是困難的，有些碼只能作地址碼，不能作擴頻碼，有的既可作地址碼，又可作為擴頻碼。3)m序列偽隨機碼的生成特點前面講到沃爾什碼只能作為地址碼而不能作為擴頻碼。什么樣的碼序列才能作為擴頻碼呢？我們這里介紹一種可以作為擴頻碼的m序列的偽隨機碼CPN碼）。作為擴頻碼的偽隨機碼（也可作為地址碼）具有類似白噪聲的特性（真正的隨機信號和噪聲是不能重復和再現(xiàn)的）。在這里我們用一種與隨機噪聲性能近似的初期性脈沖序列，稱為偽隨機碼CPN碼）來代替。我們經(jīng)常用得比較多的m序列就屬于這種碼序列。此類碼具有尖銳的自相關特性和比較好的互相關特性（其互相關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。此碼序列用作擴頻碼，同時作為地址碼，但也受一些條件的制約。m序列偽隨機碼的特點如下：(1)m序列為最長線性序列（其周期為p＝2n一1)。(2)m序列二個周期內(nèi)“1”或“0”的碼元數(shù)大致相等（“1”比“0”多一個）(3)m序列一個周期p＝2n一1內(nèi)共有2n一1個游程（連續(xù)“1”或“0”稱為游程）。(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序列的互相關性較好，但不是處處為零。序列相關性差別很大，因此必須選擇運用。7.4.3N-CDMACIS95）系統(tǒng)美國電信工業(yè)協(xié)會（TIA）于1993年公布了代號為IS-95的窄帶CNCDMA）碼分多址蜂窩移動通信標準，又稱為“雙模式寬帶擴頻蜂窩移動臺一一兼容標準”，世界上許多國家都紛紛采用此系統(tǒng)。我國對CDMA公用系統(tǒng)也很重視，已在全國許多城市，如北京、上海、西安、廣州及福建甫田等地進行了試驗。我國聯(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)進行簡要講述。1.雙模式NCDMA系統(tǒng)概念及特點所謂雙模式，是指這種系統(tǒng)可在模擬和碼分兩種蜂窩移動通信系統(tǒng)工作。也就是說，它能以現(xiàn)行的頻分多址CFDMA）方式工作，也可以碼分擴頻方式工作，所以稱為雙模式。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，一個頻段上共存。(2）在建立碼分多址系統(tǒng)過程中，已有模擬蜂窩系統(tǒng)可以照常工作，這對模擬的FDMA向數(shù)字CDMA系統(tǒng)過渡十分有利，投資少，見效快，成本可降低。在N-CDMACIS95）網(wǎng)內(nèi)的移動臺工作方式可以有4種選擇：(1）首先選擇CDMA工作方式，在這種方式下，移動臺開機、登記、建立呼叫首先搜尋CDMA系統(tǒng)信道，當CDMA系統(tǒng)不可用（占滿）時，再轉(zhuǎn)入搜尋模擬系統(tǒng)信道。CZ）首先選擇FDMA方式，其過程與(1）類似。(3）僅工作在CDMA方式（一種CDMA模式手機）。(4）僅工作在FDMA方式（利用原有模擬手機）。2.N-CDMACIS95）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)碼分多址蜂窩移動通信系統(tǒng)也屬于數(shù)字移動通信的范疇，其網(wǎng)路結(jié)構(gòu)與GSM系統(tǒng)大體一致。如圖7.45所示，它由移動交換中心（MSC）、基站CBS）、移動臺CMS）、操作維護中心（OMC)以及與公共交換電話網(wǎng)PSTN和綜合業(yè)務數(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．寄存器和移動交換機MSC設在同一物理體內(nèi)。它組成的業(yè)務網(wǎng)和信令網(wǎng)也與前面所述的GSM類似，業(yè)務網(wǎng)與信令網(wǎng)是分開的．信令網(wǎng)同樣是No.7公共元線信令網(wǎng)。國內(nèi)組建的CDMA全國網(wǎng)路可見有關專著，這里就不作具體分析了。3.N-CDMA(IS-95）系統(tǒng)的無線信道結(jié)構(gòu)1）碼分多址的邏輯信道CDMA系統(tǒng)既不分頻道，又不分時隙，所有的信道都是靠不同的碼型來區(qū)別的。類似這樣的信道稱之為邏輯信道。這些信道從時域和頻域來看，都是互相重疊的，也就是說它們占用了相同的頻段和時間。CDMA的元錢信道分為E向傳輸信道（基礎主移動臺方向）和反向傳輸信道（移葫臺至基站方向）。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。當用戶不多時，一個蜂窩小區(qū)只配置一個這樣的CDMA頻道，當業(yè)務量大時，可以占有多個這樣的CDMA頻道。在同一小區(qū)內(nèi)．各個基站用頻分復用使用頻道。正向信道一般使用正交的沃爾什碼來區(qū)分不同信道。用一對偽隨機碼（PN碼）進行擴頻調(diào)制，再進行四相QPSK調(diào)制，各個基站使用同一碼型的；才偽隨機碼，但是相位各不相同，移動臺以此區(qū)別不同基站信號。圖7.47所示為NCDMA系統(tǒng)正向信道示意圖。如圖中所示，正向信道主要由導頻信道、同步信道、尋呼信道和正向業(yè)務信道等組成。(1）導頻信道：它是基站始終發(fā)射的擴頻信號的信道。它不包含信息數(shù)據(jù)．且功率較大，便于移動臺捕獲和跟蹤與基站相對應的擴頻的偽隨機序列（PN碼），它還可作為越區(qū)切換的一個基準。(2）同步信道：同步信道的信號比特率為1.2kb/s，其幀長為26.666ms。它以超幀(8ms由三個同步幀組成）為單位發(fā)送消息，同步信道發(fā)送信號前要經(jīng)過卷積編碼、符號重復、交織、擴頻及調(diào)制后再發(fā)射。在基站覆蓋區(qū)內(nèi)處于開機狀態(tài)的移動臺，利用同步信道來獲得初始時間同步，使移動臺確知接入的是哪個基站。(3）尋呼信道：每個基站有多個尋呼信道。在呼叫時，基站通過尋呼信道傳送控制信息（信令）給移動臺。當需要時，尋呼信道可以轉(zhuǎn)為業(yè)務信道，用于傳輸用戶業(yè)務數(shù)據(jù)。尋呼信道傳輸?shù)男盘柺墙?jīng)過卷積編碼、碼符號重復、交織、擾碼、擴頻后再調(diào)制的擴頻信號，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)消息和移動臺尋呼消息。(4）正向業(yè)務信道：正向業(yè)務信道主要是通過基站，向移動用戶傳送用戶語音編碼數(shù)據(jù)或其他業(yè)務數(shù)據(jù)。語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，其幀長為20ms。一個頻道有55個以上的正向業(yè)務信道。在業(yè)務信道中，包含了一個功率控制信道，以控制移動臺發(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)務信道構(gòu)成。同一個CDMA頻道內(nèi)的反向信道，使用相同的頻率和一對與基站相同碼型的偽隨機碼以及與基站相對應的一個沃爾什碼。傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)經(jīng)過與用戶碼對應的偽隨機碼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，有多個接入信道和多個業(yè)務信道。（l）接入信道：在反向信道（移動臺向基站發(fā)送信號）中至少有1個，最多可有32個接入信道。每個接入信道都要對應正向信道中的一個尋呼信道。移動臺通過接入信道向基站進行登記，發(fā)起呼叫以及響應基站尋呼信道的呼叫等。當呼叫時，在移動臺沒有轉(zhuǎn)入業(yè)務信道之前，移動臺通過接入信道向基站傳送控制信息（信令）。當需要時，接入信道可以變?yōu)榉聪驑I(yè)務信道，用于傳輸用戶業(yè)務數(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)務信道：反向業(yè)務信道用于在呼叫建立期間，傳輸用戶信息和信令信息，是移動臺向基站發(fā)送的信息。其信道結(jié)構(gòu)及編碼、調(diào)制等與正向業(yè)務信道基本相同。4.N-CDMACIS95）蜂窩移動的編號如前面的TACS、GSM一樣，CDMA系統(tǒng)的號碼比固定電話網(wǎng)復雜。一個用戶對應多個號碼，但對于各個系統(tǒng)，各制式又有其不同的稱呼和不同的安排，不過其規(guī)律性基本上是一致的。1）移動用戶電話號碼簿號碼此號碼是直接面向碼分多址蜂窩移動用戶的個人號碼，也是主叫用戶呼叫用戶時撥打的號碼。其號碼三部分組成為CCX1X2CX,>SN其中，cc是指國家或地區(qū)公網(wǎng)號碼，中國的國家碼是86;XiX2C兀）為我國國內(nèi)公網(wǎng)的長途區(qū)號；SN為CDMA蜂窩端局號碼9QRABCDCE)C其中，9QR中的R暫定為2）。例如，固定用戶呼叫長途用戶時需