GSM 數(shù)字移動通信系統(tǒng)項目設(shè)計方案

1 字移動通信系統(tǒng)項目設(shè)計方案 字移動通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運營者和制造廠家組成的標(biāo)準化委員會設(shè)計出來的 ,它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成 . 蜂窩系統(tǒng)的概念和理論二十世紀六十年代就由美國貝爾實驗室等單位提了出來 ,但其復(fù)雜的控制系統(tǒng) ,尤其是實現(xiàn)移動臺的控制直到七十年代隨著半導(dǎo)體技術(shù)的成熟 ,大規(guī)模集成電路器件和微處理器技術(shù)的發(fā)展以及表面貼裝工藝的廣泛應(yīng)用 ,才為蜂窩移動通信的實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ) 1979 年美國在芝加哥開通了第一個 進的移動電話業(yè)務(wù) )模擬蜂窩系統(tǒng) ,而北歐也于 1981 年 9 月在瑞典開通了 動電話 )系統(tǒng) ,接著歐洲先后在英國開通 統(tǒng) ,德國開通 統(tǒng)等 . 表 1991 年歐洲主要蜂窩系統(tǒng) 蜂窩移動通信的出現(xiàn)可以說是移動通信的一次革命 網(wǎng)絡(luò)的智能化實現(xiàn)了越區(qū)轉(zhuǎn)接和漫游功能 ,擴大了客戶的服務(wù)范圍 ,但上述模擬系統(tǒng)有四大缺點 : 2 易被竊聽 ,易做 假機 . 尤其是在歐洲系統(tǒng)間沒有公共接口相互之間不能漫游 ,對客戶之間造成很大的不便 . 字移動通信系統(tǒng)史源于歐洲 982 年 ,歐洲已有幾大模擬蜂窩移動系統(tǒng)在運營 ,例如北歐多國的 歐移動電話 )和英國的 接入通信系統(tǒng) ),西歐其它各國也提供移動業(yè)務(wù) 不可能在國外使用 需要一種公共的系統(tǒng) ,1982 年北歐國家向 洲郵電行政大 )提交了一份建議書 ,要求制定 900段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)規(guī)范 標(biāo)準學(xué)會 (術(shù)委員會下的 移動特別小組 稱 來制定有關(guān)的標(biāo)準和建議書 . 1986年在巴黎 ,該小組對歐洲各國及各公司經(jīng)大量研究和實驗后所提出的 8個建議系統(tǒng)進行了現(xiàn)場實驗 . 1987 年 5 月 員國就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時分多址 則脈沖激勵線性預(yù)測 音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控 制方式達成一致意見 歐洲17 個國家的運營者和管理者簽署了諒解備忘錄 (相互達成履行規(guī)范的協(xié)議 致力于 準的發(fā)展 . 1990 年完成了 共產(chǎn)生大約 130 項的全面建議書 ,不同建議書經(jīng)分組而成為一套 12 系列 . 1991 年在歐洲開通了第一個系統(tǒng) ,同時 織為該系統(tǒng)設(shè)計和注冊了市場商標(biāo) ,將全球移動通信系統(tǒng) (從此 移動通信跨入了第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng) 移動特別小組還完成了制定 1800段 的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范 , 名為 統(tǒng) . 該系 統(tǒng)與 有同樣的基本功能特性 , 因而該規(guī)范只占 議的很小一部分 ,僅將 間的差別加以描述 ,絕大 部分二者是通用的 ,二系統(tǒng)均可通稱為 統(tǒng) . 1992 年大多數(shù)歐洲 營者開始商用業(yè)務(wù) 994 年 5 月已有 50 個 在世界上運營 ,10 月總客戶數(shù)已超過 400 萬 ,國際漫游客戶每月呼叫次數(shù)超過 500 萬 ,客戶平均增長超過 50%. 1993年歐洲第一個 統(tǒng)投入運營 994年已有 6個運營者采用了該系統(tǒng) . 一個網(wǎng)絡(luò)的生 存能力也是以其可持續(xù)發(fā)展能力作為衡量標(biāo)準的。從目前看來， 3 絡(luò)所承受的通信業(yè)務(wù)主要是話音業(yè)務(wù) 和 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的要求非常高。對于 言，只有真正圓滿解決高速數(shù)據(jù)傳輸問題，才能保證其可持續(xù)發(fā)展能力。現(xiàn)在的 絡(luò)提供的數(shù)據(jù)接入速率遠遠不能滿足人們的需要。為此，移動設(shè)備制造商已經(jīng)提供了一攬子 括 們都是通過改變調(diào)制和時隙分配技術(shù)來提高 接入速率。 論從技術(shù)過體制上來說，屬于第二代移動通信系統(tǒng)。 只能算 著第三代移動通信系統(tǒng)的興起，二代系統(tǒng)不會隨之而亡。 首先， 三代移動通信登陸中國， 并沒有 馬上形成大面積連續(xù)覆蓋。制約三代移動通信形成規(guī)?；瘧?yīng)用的因素很多，主要有以下幾點： 絡(luò)升級后，在一段時間內(nèi)基本可滿足市場的需要；移動建設(shè)成本很高 ,運營商的投資需要一個回收、利用的過程；終端用戶對三代移動通信本身有個認知的過程。另外，三代標(biāo)準在制定時已充分考慮到與 絡(luò)的兼容性，其中，歐洲的 我國的 能做到從現(xiàn)有的絡(luò)平滑的過渡。 為第二代移動通信系統(tǒng)中最為成 熟的產(chǎn)品，其生命力是久遠的。若以正常的技術(shù)發(fā)展速度， 可維持若干年時間，等到第三代移動通信系統(tǒng)真正成熟之時， 站子系統(tǒng)是移動通信系統(tǒng)中與無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)關(guān)系最直接的基本組成部分。在整個移動網(wǎng)絡(luò)中 站與基站之間采用無線信道連接，負責(zé)無線發(fā)送、接收和無線資源管理。而主 現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間的通信連接。說得更通俗一點，基站之間主要負責(zé)手機信號的接收和發(fā)送，把收集到的信號簡單處理之后再傳送到 移動交換中心，通過交換機等設(shè)備的處理，再傳送給終端用戶，也就實現(xiàn)了無線用戶的通信功能。所以基站系統(tǒng)能直接影響到手機信號接收和通話質(zhì)量的好壞。大家?？吹椒宽斏细吒叩奶炀€，就是 個完整的 站收發(fā)臺包括無線發(fā)射 /接收設(shè)備、天線和所有無線接口特有的信號處理部分。 站收發(fā)臺可看作一個無線調(diào)制解調(diào)器，負責(zé)移動信號的接收、發(fā)送處理。一般情況下在某個區(qū)域內(nèi)，多個子基站和收發(fā)臺相互組成一個蜂窩狀的網(wǎng)絡(luò)，通過控制收發(fā)臺與收發(fā)臺之間的信號相互傳送和接收來達到移動通信信號的傳送，這個范圍內(nèi)的地 區(qū)也就是我們常說的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面。如果沒有了收發(fā)臺，那就不可能完成手機信號的發(fā)送和接收。 站收發(fā)臺不能覆蓋的地區(qū)也就是手機信號的盲區(qū)。所以站收發(fā)臺發(fā)射和接收信號的范圍直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)信號的好壞以及手機是否能在這個區(qū)域內(nèi)正常使用。 隨著各種新技術(shù)在 絡(luò)中的應(yīng)用， “2G 向3 正在從空泛的口號變?yōu)楝F(xiàn)實，這一點已經(jīng)為越來越多的業(yè)內(nèi)人士所認同。 4 為世界上最成熟的 無線接入 制式歷經(jīng)十年發(fā)展，至今仍煥發(fā)勃勃生機，在整個成熟產(chǎn)業(yè)鏈的共同推動下，各種新技術(shù)的吸收和 融合 迅速而穩(wěn)健。 P、 際標(biāo)準組織 3分標(biāo)準已經(jīng)最后定型。同時，以 中國移動 為代表的國內(nèi)移動運營商不斷成長，成立專項課題研究，密切跟蹤新技術(shù)發(fā)展，從中國特色的移動市場需求出發(fā)， 制定適當(dāng)?shù)募夹g(shù)應(yīng)用策略。 自從開通 業(yè)務(wù)已取得飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也得到了很大擴展， 2002年我國 億，中國移動通信公司也成為世界上用戶最多、網(wǎng)路規(guī)模最大的移動通信運營商。然而在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，發(fā)展業(yè)務(wù)的同時，提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化就成為日常維護工作的關(guān)鍵。 絡(luò)在建網(wǎng)及擴容時，普遍存在周期短，進度快的現(xiàn)象，因此或多或少會出現(xiàn)一些工程質(zhì)量問題。另外在運行過程中，受外部環(huán)境影響，各種設(shè)備也有不同程度的損耗。本論文主要為了對 一章主 要介紹 總體上加強對其基礎(chǔ)知識的了解；第二章主要對 解基站工作進程和原理；第三章以華為為例對 三章根據(jù)預(yù)期目標(biāo)提出了 且分析了其可行性；第四章對在實際操作過程中可能會出現(xiàn)的問題提出了相應(yīng)的解決辦法；最后總結(jié)了在畢業(yè)設(shè)計過程中所使用的方法和心得體會。 1 站系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 站在 絡(luò)中起著重要的作用，直接影響著 絡(luò)的通信質(zhì)量。 站是一種技術(shù)要求較高的產(chǎn)品，最初的基站設(shè)備基本 都是一些國外的產(chǎn)品。隨著我國一些高科技電信企業(yè)在移動通信領(lǐng)域的不斷深入，一些國內(nèi)的電信企業(yè)如大唐、廣州金鵬等公司也生產(chǎn)出多種型號的基站。 予基站的無線組網(wǎng)特性使基站的實現(xiàn)形式可以多種多樣 蜂窩、微微蜂窩及室內(nèi)、室外型基站，無線頻率資源的限制又使人們更充分地發(fā)展著基站的不同應(yīng)用形式來增強覆蓋，吸收話務(wù) 布天線系統(tǒng)、光纖分路系統(tǒng)、直放站。 蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng) （ 、無線基站子系統(tǒng) （ 和移動臺（ 大部分組成 間的接口為 接口， 間的接口為口。 注： 權(quán)中心 動業(yè)務(wù)交換中心 口 5 基站控制器 站收發(fā)信臺 屬位置寄存器 訪位置寄存器 圖 1交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（ 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（ 要包含有 動性能管理、安全性管理、移動設(shè)備管理等所需要的數(shù)據(jù)庫功能，并對 動用戶間通信和 括 移動業(yè)務(wù)交換中心 (拜訪位置寄存器 ( 歸屬位置寄存器 (設(shè)備識別寄存器 (鑒權(quán)中心 (而 基站控制器（ 成 。 圖 1 網(wǎng)絡(luò)交換系統(tǒng)與操作維護系統(tǒng) M S C O M C C B 2 5X . 2 5R X C D C / B T S B T 鏈路B S k b i t / s 傳輸從 B S S 1 和 B S S 音 傳輸2M 鏈路6 4 k b i t / k b i t / k b i t / k b i t / S S 1 , B S S X C D & 路B S S S 1路2M 鏈路4 x 1 6 k b i t / s 話音6 4 k b i t / s O & x 1 6 k b i t / s 話音6 4 k b i t / s O & 位于它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進行控制和完成話路交換的功能實體，也是移動通信系統(tǒng)與其它公用通信網(wǎng)之間的接口。 一個數(shù)據(jù)庫，是存儲 了處理所管轄區(qū)域中 稱拜訪客戶）的來話、去話呼叫所需檢索的信息。 是一個數(shù)據(jù)庫，是存儲管理部門用于移動客戶管理的數(shù)據(jù)。 于產(chǎn)生為確定移動客戶的身份和對呼叫保密所需鑒權(quán)、加密的三參數(shù)（隨機號碼 合響應(yīng) 鑰 功能實體。 是 一個數(shù)據(jù)庫，存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)。 基站子系統(tǒng) (基站子系統(tǒng) (移動通信系統(tǒng)中與無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)關(guān)系最直接的基本組成部分。在整個移動網(wǎng)絡(luò)中基站主要起中繼作用。基站與基站之間采用無線信道連接，負責(zé)無線發(fā)送、接收和無線資源管理。而主基站與移動交換中心 (間常采用有線信道連接，實現(xiàn)移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間的通信連接。說得更通俗一點，基站之間主要負責(zé)手機信號的接收和發(fā)送，把收集到的信號簡單處理之后再傳送到移動交換中心，通過交換機等設(shè)備的處理，再傳送給終端用戶，也就實現(xiàn)了無 線用戶的通信功能。所以基站系統(tǒng)能直接影響到手機信號接收和通話質(zhì)量的好壞。一個基站的選擇，需從性能、配套、兼容性及使用要求等各方面綜合考慮，其中特別注意的是基站設(shè)備必須與移動交換中心相兼容或配套，這樣才能取得較好的通信效果。基站子系統(tǒng)主要包括兩類設(shè)備：基站收發(fā)臺 (基站控制器 ( 基站收發(fā)臺 （ 無線接口設(shè)備，它完全由 制，主要負責(zé)無線傳輸，完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能。 括下列主要的功能單元：收發(fā)信機無線接口 ( 收發(fā)信機子系統(tǒng) (其中 括收發(fā)信機組 （ 、本地維護。 有交換功能，它可使 間的連接非常靈活； 操作維護功能的用戶接口，它可直接連接到收發(fā)信機。發(fā)信機子系統(tǒng)包括基站所有無線設(shè)備，主要有收發(fā)信機組 （ 和本地維護終端 （ 。 一個收發(fā)信機組是由多個收發(fā)信 機 (成，連接同一發(fā)射天線。 由于信號傳輸?shù)交緯r可能比較弱，并且有一定的信號干擾，所以要經(jīng)預(yù)選器模塊濾 7 波和放大，進行雙重變頻、放大和 鑒頻處理。輸入的高頻信號經(jīng)放大后送入第一變頻器，由變頻器提供的第一本機振蕩信號頻率為 變頻后，第一中頻信號。第一中頻信號經(jīng)放大、濾波、混頻后，產(chǎn)生第二中頻信號(它經(jīng)過放大、濾波后送到中頻集成塊。 由中頻集成塊 (包含第二中頻信號放大器、限幅器和鑒頻器 )產(chǎn)生的音頻輸出信號和接收信號強度指示信號 (到音頻 /控制板，在音頻信號控制板內(nèi)，由分集開關(guān)不斷地比較奇數(shù)和偶數(shù)信號，并選擇其中的較強信號，通過音頻電路傳送到移動控制 中心去。 基站控制器（ 有對一個或多個 行控制的功能，它主要負責(zé)無線網(wǎng)路資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是一個很強的業(yè)務(wù)控制點。 基站控制器包括無線收發(fā)信機、天線和有關(guān)的信號處理電路等，是基站子系統(tǒng)的控制部分。主要包括四個部件：小區(qū)控制器 (話音信道控制器 (信令信道控制器 (用于擴充的多路端接口 (一個基站控制器通?？刂茙讉€基站收發(fā)臺，通過收發(fā)臺和移動臺的遠端命令，基站控制器負責(zé)所有的移動通信接口管理，主要是無 線信道的分配、釋放和管理。當(dāng)你使用移動電話時，它負責(zé)為你打開一個信號通道，通話結(jié)束時它又把這個信道關(guān)閉，留給其他人使用。除此之外，還對本控制區(qū)內(nèi)移動臺的越區(qū)切換進行控制。如你在使用手機時跨入另一個基站的信號收發(fā)范圍時，控制器又負責(zé)在另一個基站之間相互切換，并保持始終與移動交換中心的連接。 統(tǒng)越區(qū)時采用切換方式，即當(dāng)用戶到達小區(qū)邊界時，手機會先與原來的基站切斷聯(lián)系，然后再與新的服務(wù)小區(qū)的基站建立聯(lián)系，當(dāng)新的服務(wù)小區(qū)繁忙時，不能提供通話信道，這時就會發(fā)生掉線現(xiàn)象。因此，用戶在使用手機通話時，應(yīng)盡量避免在 四角盲區(qū)使用，以減少通話掉線的機率。 8 2 站系統(tǒng)原理概述 線接口理論 工作頻段的分配 我國陸地蜂窩數(shù)字移動通信 網(wǎng) 00800 890915(移動臺發(fā) ,基站收 ),935960(基站發(fā) ,移動臺收 ); 17101785(移動臺發(fā) ,基站收 ),18051880(基站發(fā) ,移動臺收 ); 上行頻段 下行頻段 帶寬 雙工間隔 雙工信道數(shù) 90915 935960 2 25 45 124 80915 925960 2 35 45 174 7101785 18051880 2 75 95 374 8501910 19301990 2 60 80 299 相鄰兩頻點間隔為為 200個頻點采用時分多址（ 式，分為 8個時隙，既 8個信道（全速率），如 個頻點可容納 16個半速率信道，可使系統(tǒng)容量擴大一倍，但其代價必然是導(dǎo)致語音質(zhì)量的降低。 絕 對頻點號和頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系為： (fl(n)= ( (移動臺發(fā) ,基站收）； fh(n)=fl(n)+45(基站發(fā) ,移動臺收 ); n 1， 124 fl(n)= ( (移動臺發(fā) ,基站收）； fh(n)=fl(n)+95(基站發(fā) ,移動臺收）； n 512， 885 其中： fl(n)為上行信道頻率、 fh(n)為下行信道頻率 , 注： 1、在我國 用的頻段為： 905915 上行頻率 950960 下行頻率 頻道號為 76124, 共 10 中國移動公司： 905909行）， 950954行），共 420 個頻道，頻道號為 7695。（目前通過中國移動 而 實際可用頻點號要遠大于該范圍） 中國聯(lián)通公司： 909915行）， 954960行），共 629 個頻道，頻道號為 96124。 2、目前只有中國移動公司擁有 有 1800網(wǎng)絡(luò)的移動分公司大多申請10道號為 512562。 時分多址技術(shù)（ 多址技術(shù)就是要使眾多的客戶公用公共信道所采用的一種技術(shù)，實現(xiàn)多址的方法基本有三種，頻分多址（ 時分多址（ 碼分多址（ 我國模擬移動通 信網(wǎng)可重復(fù)使用所有小區(qū)的頻譜，它是目前是最有效的頻率復(fù)用技術(shù)。 多址方式為時分多址 頻分多址 結(jié)合并采用跳頻的方式，載波間隔為 200K，每個載波有 8 個基本的物理信道。一個物理信道可以由 幀號、時隙號和跳頻序列號來定義。個時隙的間隔包含 特 調(diào)制方式為 s。 在 個物理信道 就是一個時隙，通常被定義為給定 上的固定位置上的時隙（ 而邏輯信道是根據(jù) 間傳遞的消息種類不同而定義的不同邏輯信道。這些邏輯信道是通過 邏輯信道又可分為業(yè)務(wù)信道和控制信道 . 對于不同容量的基站，控制信息速率隨之不同，因此控制信道和業(yè)務(wù)信道的安排不盡相同；對于小容量基站，只有一個 使用第二種 形式。 使用 的信道類型；對于中等容量的基站，如有四個 情況，使 用第一種 類型，再用 2 個 為 道類型。剩余 29 個用做；對于大容量基站，可將 于用做 。 些在無線接口廣播的消息被稱做系統(tǒng)消息，可共分為 12種類型： 2、 223、 4、 5、556、 7、 8。 10 無線路徑的損耗和衰落 當(dāng)移動臺和基站的距離逐漸增加時，所收到的 信號會越來越弱，這就是發(fā)生了路徑損耗。路徑損耗不僅與載頻頻率、傳播速度有關(guān)，而且還與傳播地形和地貌有關(guān)。 1、自由空間信號強度的傳播衰落 自由空間是指相對于介電參數(shù)和相對導(dǎo)磁率均為一的均勻介質(zhì)所存在的空間 它是一個理想的無限大的空間，是為了減化問題的研究而提出的一種科學(xué)的抽象。在自由空間的傳播衰落我們不考慮其它衰落因素，僅考慮由能量的擴散而引起的損耗。通過研究我們發(fā)現(xiàn)該衰落符合以下公式的規(guī)律： t ( /4 d)2 中， 位為瓦或毫瓦）， 為波長（即 c/f）， d 為接收機和發(fā)射機之間的距離， 發(fā)射機的天線增益， 接收機的天線增益。 從公式中我們可以看出，如果將其它參數(shù)保持不變僅使工作頻率 其接收功率就為發(fā)射功率的四分之一，即自由空間的傳播損耗就增加了 6而在實際上電波還要受到諸如平地面的吸收、反射和曲率地面的繞射以及地面上覆蓋物等產(chǎn)生的傳輸損耗的影響。因而采取更為復(fù)雜的模型如愛立信的 區(qū) )=村 )= 區(qū) )-2f/28)p(開闊地帶 )= 區(qū) )2+中， 用于 線高度（ 30 200m）， d 為基站與移動臺的距離（ 1 20,移動臺的天線至地面的高度（ 1. 型在大量實測場強數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理統(tǒng)計分析方法，確認了市區(qū)移動通信場強預(yù)測模 型，它適用于市區(qū)和郊區(qū)的各種不同條件，是一個比較全面的模式，此模式被目前移動通信場強預(yù)測廣泛采用，必須指出在使用該模式時必須結(jié)合本地的地形地物特性做必要的修正。對非理想地面的條件下的更好近似是平均信號強度與距離的四次方成反比。 2、對數(shù)正態(tài)衰落 常常在移動臺和基站之間有高大建筑物、樹林和高低起伏的地勢地貌，這些障礙物 11 的阻擋造成電磁場的陰影，產(chǎn)生了陰影效應(yīng)，致使接收信號強度下降。經(jīng)過大量的野外測試表明，這種衰落服從對數(shù)正態(tài)衰落，它的接收信號的中值電場與基站和移動臺的距離的四次方成反比。 3、多徑傳播引起 的衰落 移動通信信道是一種多徑衰落信道 ,發(fā)射的信號在城市中常常會受到建筑物或地形的阻擋要經(jīng)過直射、反射、散射等多種傳播路徑才到達接收端，而且隨著移動臺的移動，各條傳播路徑上的信號幅度時延及相位隨時隨地發(fā)生的變化，所以接收到的信號是起伏不穩(wěn)定的這些多徑信號相互迭加產(chǎn)生的矢量和就會形成一個嚴重的衰落谷點，使矢量和非常接近為零。迭加后的信號幅度變化符合瑞利分布，因而又被稱為瑞利衰落。瑞利衰落隨時間而急劇變化。被稱為快衰落。根據(jù)理論推導(dǎo)，衰落最快時為每秒 2V/次（ V 為移動速度，為信號波長）嚴重衰落時深度達（ 2040） 將嚴重的影響信號傳播質(zhì)量，從這里可以看出在經(jīng)歷衰落谷點的時間取決于移動臺的運動速度及發(fā)射的工作頻率，作為一種近似，兩谷點之間的的距離可以認為是半個波長，對于 900帶，它約為 17據(jù)該公式還可以看出當(dāng)采用 180000 利衰落在開闊地帶的對通信影響要小一些。 圖 2瑞利衰落 4、多普勒頻移 快速運動的移動臺還會發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象，這是因為在移動臺高速運動時接收和發(fā)送信號將導(dǎo)致信號頻率將發(fā)生偏移而引起的干擾。多普勒頻移符合下面的公式 ： fI= v/） 合成后的頻率， 工作頻率， 最大多普勒頻移， I 為多徑信號合成的 12 傳播方向與移動臺行進方向的夾角， v 為移動臺的運動速度，為波長，當(dāng)移動臺快速遠離基站時為 fI=移動臺快速靠近基站時為 fI=f0+運動速度過高時，多普勒頻移的影響必須考慮，而且工作頻率越高，頻移越大。 由于衰落具有頻率、時間和空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括空間分集、時間分集、頻率分集和極化分集四種。 空間分集： 若在空間設(shè)立兩副接收天線，獨立接收同一信號，由于其傳播環(huán)境及衰落各不相同，具有不相干或相干性很小的特點，采用分集合并技術(shù)并使輸出較強的有用信號，降低了傳播因素的影響。在移動通信中，空間的間距越大，多徑傳播的差異就越大，所收場強的相關(guān)性就越小。天線間隔可以是垂直間隔也可以是水平間隔。但是，垂直間隔的分集性能太差，不主張用這種方式。為獲得相同的相關(guān)系數(shù)，基站兩分集天線之間的垂直距離應(yīng)大于水平距離。這種方式在移動通信中是最有效的，也是應(yīng)用最普遍的一種分集方式。 時間分集：可采用通過一定的時延來發(fā)送同一消息，或在系 統(tǒng)所能承受的時延范圍以內(nèi)在不同時間內(nèi)的各發(fā)送消息的一部分。在 頻率分集：這種分集技術(shù)在 極化分集：它是通過采用垂直電子天線、垂直磁性天線和環(huán)狀天線來實現(xiàn) 移動臺和基站的時間調(diào)整 移動臺收發(fā)信號要求有 3 個時隙的間隔 ,由于移動臺是利用同一個頻率合成器來進行發(fā)射和接收的 基站的角度上來看，上行鏈路的編排方式可由下行鏈路的編排方式延遲 3個突發(fā)脈沖獲得。這 3個突發(fā)脈沖的延時對于整個 典型的移動臺在一個時隙間接收，在頻率上平移 45過一段時間（ 3 個突發(fā)脈沖減去傳播的校正時間后發(fā)送，然后可能再次平移監(jiān)視其它信道，并使接收頻率移動到能重新開始整個周期。 在通信過程中，如移動臺在呼叫期間向遠離基站的方向上移動，因而從基站發(fā)出的消息將越來越遲的到達移動臺。與此同時，移動臺的應(yīng)答信息也會越來越遲的到達基站 時延長至當(dāng)基站收到該進動臺在本時隙上發(fā)送的消息會與基站在其下一個時隙收到的另一個呼叫信息重疊起來，而引起干擾。因此，在呼叫進行期間由移動臺向發(fā)送的基 站 基站必須監(jiān)視呼叫到達的時間，并 13 隨著移動臺離開基站的距離，逐步指示移動臺提前發(fā)送的時間，這就是時間的調(diào)整。在 A。 時間提前量值可以由 0至 233值會影響到小區(qū)的無線覆蓋，在給定光速下， 5個限制值是由于 時提前的編碼是在 063之間?；咀畲蟾采w半徑算法如下： 63 3 108m/s 2=35中， 個比特的時長； 63：時間調(diào)整的最大比特數(shù)； 3 108m/s:光速。 但在某些情況下，客觀需要基站能覆蓋更遠的地方，比如在沿海地區(qū)，如需用來覆蓋較大范圍的一些海域或島嶼。這種覆蓋在 是能實現(xiàn)的，代價是須減少每載頻所容納的信道數(shù)，辦法是僅使用 偶數(shù)的信道（因為 須用做 空出奇數(shù)的 獲得較大的保持時間。這在北電中被稱為擴展小區(qū)技術(shù) ,這一技術(shù)有專門的接收處理 基站的最大覆蓋半徑為： (63+ 3 108m/s 2=120示 2擴展小區(qū)的 語音的傳輸過程 （ 1）語音編碼： 由于 音和其它信號都要進行數(shù)字化處理，因此移動臺首先要將語音信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號，以及其反變換，移動臺再把這模擬電信號轉(zhuǎn)換成13于無線傳輸。 （ 2）信道編碼： 信道編碼用于改善傳輸質(zhì)量，克服各種干擾因 素對信號產(chǎn)生的不良影響，但它是以增加比特降低信息量為代價的。編碼的基本原理是在原始數(shù)據(jù)上附加一些冗余比特信息，增加的這些比特是通過某種約定從原始數(shù)據(jù)中經(jīng)計算產(chǎn)生的，接收端的解碼過程利用這些冗余的比特來檢測誤碼并盡可能的糾正誤碼。如果收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過同樣的計算所得的冗余比特同收到不一樣時，我們就可以確定傳輸有誤。根據(jù)傳輸模式不同，在無線傳輸中使用了不同的碼型。 錯循環(huán)碼（ 奇偶碼（ 塊卷積碼主要用于糾錯，當(dāng)解調(diào)器采用最大似然估計方 法時，可以產(chǎn)生十分有效的糾錯結(jié) 14 果。糾錯循環(huán)碼主要用于檢測和糾正成組出現(xiàn)的誤碼，通常和塊卷積碼混合使用，用于捕捉和糾正遺漏的組誤差。奇偶碼是一種普遍使用的最簡單的檢測誤碼的方法。 （ 3）交織技術(shù)： 在移動通信中這種變參的信道上，比特差錯經(jīng)常是成串發(fā)生的。這是由于持續(xù)較長的深衰落谷點會影響到相繼一串的比特。但是，信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太長的差錯串時才有效，為了解決這一問題，希望找到把一條消息中的相繼比特分開的辦法，即一條消息的相繼比特以非相繼的方式被發(fā)送，使突發(fā)差錯信道變?yōu)殡x散信道。這樣，即使出現(xiàn)差 錯，也僅是單個或者很短的比特出現(xiàn)錯誤，也不會導(dǎo)致整個突發(fā)脈沖甚至消息塊都無法被解碼，這時可再用信道編碼的糾錯功能來糾正差錯，恢復(fù)原來的消息。這種方法就是交織技術(shù)。 在 信道編碼后進行交織，交織分為兩次，第一次交織為內(nèi)部交織，第二次交織為塊間交織。 （ 4）加密： 在數(shù)字傳輸系統(tǒng)的各種優(yōu)點中，能提供良好的保密性是很重要的特性之一。 過傳輸加密提供保密措施。這種加密可以用于語音，用戶數(shù)據(jù)和信令，與數(shù)據(jù)類型無關(guān)，只限于用在常規(guī)的突發(fā)脈沖之上。加密是通過一個泊松隨機序列（由加密鑰 幀號通過常規(guī)突發(fā)脈沖之中 114個信息比特進行異或操作而得到的。 在接收端再產(chǎn)生相同的泊松隨機序列，與所收到的加密序列進行同或操作便可得到所需要的數(shù)據(jù)了。 （ 5）調(diào)制和解調(diào)： 調(diào)制和解調(diào)是信號處理的最后一步。簡單的說 使用的調(diào)制是 術(shù)，其調(diào)制速率是 s，使用的是 特比）算法進行的解調(diào)。調(diào)制的功能就是按照一定的規(guī)則把某種特性強加到的電磁波上，這個特性就是我們要發(fā)射的數(shù)據(jù)。 統(tǒng)中承載信息的是電磁場的相位，即調(diào)相方式。解調(diào)的功能是接收信號， 從一個受調(diào)的電磁波中還原發(fā)送的數(shù)據(jù)。從發(fā)送角度來看，首先要完成二進制數(shù)據(jù)到一個低頻調(diào)制信號的變換，然后再進一步把它變到電磁波的形式。解調(diào)過程是一個調(diào)制的逆過程。 呼叫處理過程 當(dāng)移動臺處于空閑狀態(tài)時的工作情況及移動臺與網(wǎng)絡(luò)之間的信令處理過程。 15 小區(qū)的選擇與重選 （ 1）小區(qū)選擇過程 當(dāng)移動臺開機后，它會試圖與 允許的 得聯(lián)系，因此移動臺將選擇一個合適的小區(qū)，并從中提取控制信道的參數(shù)和其它系統(tǒng)信息，這種選擇過程被稱為“小區(qū)選擇”。 調(diào)諧到接收電平最大的載波上， 判斷該載波是否為 波（通過搜尋 若是，移動臺將嘗試解碼 道來與該載波同步并讀取 的系統(tǒng)廣播消息。若 正確解碼 數(shù)據(jù)，并當(dāng)數(shù)據(jù)表明該小區(qū)屬于所選的 數(shù)大于 0、該小區(qū)并未被禁止接入、移動臺的接入等級并未被該小區(qū)禁止時，移動臺方可選擇該小區(qū)。否則， 調(diào)諧到次高的載波上直到找到可用的小區(qū)。 如 上次關(guān)機時，存儲了 波的消息，它將首先搜索已存儲的 波，若未找到則執(zhí)行以上過程。 參數(shù) 供小區(qū)選擇的路徑損耗準則，服務(wù)小區(qū)的 須大于 0，其公式如下： ( P), 0) 單位：中 移動臺接收的平均電平 ; 允許移動臺接入的最小接收電平 ; 移動臺接入系統(tǒng)時可使用的最大發(fā)射功率電平 ;P 為移動臺的最大輸出功率。 （ 2）小區(qū)重選過程 當(dāng)移動臺選擇某小區(qū)為當(dāng)前服務(wù)小區(qū)后，在各種條件變化不大的情況下，移動臺將駐留在所選的小區(qū)中，并根據(jù)服務(wù)小區(qū)的 統(tǒng)消息所指示的小區(qū)重選鄰小區(qū)頻點配置表，開始監(jiān)測該表中所有 波的接收電平和同步消息，并記錄下接收電平最高的 6個鄰小區(qū)，并從中提取每個鄰小區(qū)的的各類系統(tǒng)消息和控制消息，當(dāng)滿足一定條件時移動臺將重新選擇其中一個鄰小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)，這個過程被稱為小區(qū)重選。所謂一定的條件包含多方面的因素，如小區(qū)的限制（由 決定）、小區(qū)是否被禁止接入等。 小區(qū)重選采用的算法為 法，計算公式如下： 當(dāng) 等于 11111 時：1+H()； 當(dāng) 于 11111 時： 16 1 其中當(dāng) X0 時 ,函數(shù) H(x)=0;當(dāng) X O,函數(shù) H(x)=1； T 是一個定時器 ,它的初始值為 0,當(dāng)某小區(qū)被移動臺記錄在信號電平最大的六個鄰小區(qū)時 ,則對應(yīng)該小區(qū)的計數(shù)器 T 開始計時 ,當(dāng)該小區(qū)從移動臺信號電平最大的六個鄰小區(qū)表中去除時 ,相應(yīng)的定時器 T 被復(fù)位； 小區(qū)重選 偏移量 ,可人為的來調(diào)整 的大小 ; 臨時偏移量； 懲罰時間 , 從移動臺發(fā)現(xiàn)某一小區(qū)的信號出現(xiàn)后，定時器 T 開始置位到定時器 2 算法一個負偏置的修正，這種做法是用來防止當(dāng)移動臺在快速移動時來選擇一個微蜂窩或覆蓋較小的小區(qū)作為服務(wù)小區(qū)的情況。如果在時間超過仍收到該小區(qū)的信號，；反之，若時間超過了 定義的時間后，將不考慮臨時偏移量。在高速公路等覆蓋區(qū)可使用懲罰時間。 初始化過程 （ 1）信道申請 初始化過程就是一個隨機接入的過程。當(dāng)移動臺需要同網(wǎng)絡(luò)建立通信時，就需通過道來向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個報文以申請接入。這個在 發(fā)送的報文被稱做信道申請（ ,它的有用信令消息只有 8 比特，其中有 3 比特用來提供接入網(wǎng)絡(luò)原因的最少指示，另外 5 比特是移動臺隨機選擇的鑒別符，。 （ 2）初始信道的分配 當(dāng) 移動臺的信道申請正確的解碼后，它將通過一條信道需求（ 報文 來發(fā)送給 報文包含重要的附加信息和由 傳輸延時（ 估計。 當(dāng)收到立即指派拒絕消息后，對應(yīng)其最后三次信道請求之一（包括重發(fā)消息），移動臺將停止 計時，并啟動 它所指定的時間內(nèi)， 許接入網(wǎng)絡(luò)），并返回空閑模式守侯在尋呼信道上，直到 時，移動臺方可進行新的連接嘗試。反之當(dāng)移動臺收到立即指派消息后， 收到的分配指令與自身發(fā)出的信道請求的所存儲的消息字段及相比較看是否是分配給自己的，對應(yīng)其最后三次信道請求之一（包括重發(fā)消息），移動臺將停止 切換到所分配的信道上，然后它使用包含信息字段的 置異步平衡模式），來建立主信令鏈路。 （ 3）初始化報文 17 當(dāng) 到立即指派命令后，就將它的收發(fā)配置調(diào)整到指定信道上來，按照 定的 和初始化最大發(fā)射功率開始傳輸信令。一旦 到了一條初始化報文它會同時向 出一條建立指示的報文。 到建立指示消息后 ,就會向 出三層業(yè)務(wù)請求消息（ 的報文，用來申請與 立 連接 ,該消息中帶有申請 務(wù)的原因如移動主叫、緊急呼叫、位置更新 及短消息業(yè)務(wù)等；并帶有密鑰序列號；帶有該 一些物理消息如發(fā)射功率等級、支持加密算法否、偽同步的能力及短消息的能力等，并有該 識別號。在 到此消息后，即向 出 息，若無資源則發(fā)出 息，至此接入過程結(jié)束， 間的信令鏈路已經(jīng)建立， 經(jīng)能夠控制 理的傳輸特性， 于監(jiān)視傳輸質(zhì)量和隨時準備切換的運行狀態(tài)。在下面的信令流程中網(wǎng)絡(luò)就可以根據(jù)需要來判斷是否觸發(fā)鑒權(quán)加密過程了。 圖 2立即指派過程 鑒權(quán)加密過程 統(tǒng)一個顯著的優(yōu)點就是它在安全性方面比模擬系統(tǒng)有了顯著的改進，它主要是在以下部分加強了保護：在接入網(wǎng)絡(luò)方面通過 權(quán)中心采取了對客戶鑒權(quán)；在無線路徑上采取了對通信信息的保密；對移動設(shè)備通過 備識別中心采用了設(shè)備識別；對客戶身份識別碼 臨時識別碼 護； 用 保護。 位置更新 當(dāng)移動臺由一個位置區(qū)移動到另一個位置區(qū)時，必須進行登記，也就是說一旦移動臺 18 發(fā)現(xiàn)其存儲器中的 接收到當(dāng)前小區(qū)的 發(fā)生了變化，就必須通知網(wǎng)絡(luò)來更改它所存 儲的移動臺的位置信息。這個過程就被稱為位置更新。 我們首先考慮處于開機空閑狀態(tài)下的移動臺，當(dāng)它在同一位置區(qū)內(nèi)移動時，若此時發(fā)生了小區(qū)重選，當(dāng)移動臺的服務(wù)小區(qū)發(fā)生改變時，移動臺并不會把該變化通知網(wǎng)絡(luò)。也就是說在移動臺僅發(fā)生了小區(qū)重選而沒有進行位置更新時，網(wǎng)絡(luò)并沒有參與此處理過程。而在重選前后的兩個小區(qū)不屬于同一個位置區(qū)時，移動臺一定要把該位置區(qū)的變化來通知網(wǎng)絡(luò)，這在移動通信中，被稱為“強制登記”。 從網(wǎng)絡(luò)對位置更新的標(biāo)識不同來分，即廣義的來分位置更新可分為正常位置更新（即越位置區(qū)的位置更新）、周期性位置更新（ 對應(yīng) 時）和 著（對應(yīng)用戶開機）。而具體的來分是根據(jù)看該位置更新程序是否屬于同一個 否需要 參與，可分為以下幾種位置更新。 （一）同一個 同位置區(qū)的位置更新（ （二）越 的位置更新，且發(fā)送的是 碼 （三）越 的位置更新，且發(fā)送的是碼 圖 2 位置區(qū)的登記 （ 1）呼叫建立過程 設(shè)一個移動臺處于開機并且處于空閑狀態(tài)，若它要建立與另 一用戶的呼叫，在用戶看來他只要輸入另一個用戶的號碼，再按發(fā)送鍵，移動臺就開始啟動程序直到電話撥通。其實移動臺和網(wǎng)絡(luò)需經(jīng)過 19 被叫號碼分析過程、話音信道指派過程（接續(xù)分配）、呼叫連接過程等才能將呼叫建立起來 圖 2呼叫建立過程 圖 2業(yè)務(wù)信道指派過程 （ 2）呼叫釋放過程 若主叫先掛機時，則 用 道向 出 線 )消息，在 向被叫端發(fā)出釋放消息 來通知對方通信終止，端到端的連接到此結(jié)束。B T S / M C C M - S e r v i c e - R e q C L 3 ( C M - S e r v i c e - R e q u e s t )S e t u pC a l l P r o c e e d i n gC i p h e r M o d e C o m dC i p h e r M o d e C o m pI n i t i a l A d d r e s s M e s s a g e ( I A M )A d d r e s s - C o m p l e t e - M e s s a g eA l e r t i n gA n s w e r - M e s s a g e ( A N M )C o n n e c tC o n n e c t - A c k n o w l e d g eS p e e c hI n d i c a t i o n o f c h a n n e l t r a f f i cT i m e r b e t w e e n m e s s a g e sA u t h R e q u e s tA u t h R e s p o n s S e r v A c c ( o r T M S I R e a l l o c a t i o n )P S T N( A C M )T 3 2 6 0T n t 4A s s i g n m e n t R e q u e s tC o n n e c t C o n f i r mC h a n n e l A