第22-1講天線原理

1、 天線 Antenna & SubsystemsB B l la ah h blahb l a hblah把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間把從導(dǎo)線上傳下來的電信號(hào)做為無線電波發(fā)射到空間.收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào)收集無線電波并產(chǎn)生電信號(hào) 1、電磁波是如何輻射的、電磁波是如何輻射的? 導(dǎo)線上有導(dǎo)線上有交變電流流動(dòng)交變電流流動(dòng)時(shí)，就可以發(fā)生電磁時(shí)，就可以發(fā)生電磁波的輻射，但波的輻射，但輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有輻射的能力與導(dǎo)線的長(zhǎng)度和形狀有關(guān)關(guān)。若兩導(dǎo)線的距離很近，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線。若兩導(dǎo)線的距離很近，電場(chǎng)被束縛在兩導(dǎo)線之間，因而輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開電場(chǎng)就散之間，因而

2、輻射很微弱；將兩導(dǎo)線張開電場(chǎng)就散播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。播在周圍空間，因而輻射增強(qiáng)。 當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度當(dāng)導(dǎo)線的長(zhǎng)度 L 遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng) 時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)時(shí)，輻射很微弱；導(dǎo)線的長(zhǎng)度線的長(zhǎng)度 L 增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電增大到可與波長(zhǎng)相比擬時(shí)，導(dǎo)線上的電流變換將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。流變換將大大增加，因而就能形成較強(qiáng)的輻射。 結(jié)構(gòu)：兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。結(jié)構(gòu)：兩臂長(zhǎng)度相等的振子叫做對(duì)稱振子。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。每臂長(zhǎng)度為四分之一波長(zhǎng)。1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)1/4波長(zhǎng)波長(zhǎng)振子振子1/2波長(zhǎng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)一個(gè)一個(gè)1/2波長(zhǎng)的半波振子波長(zhǎng)的半波振子 在在800MHz 約

3、約 300mm長(zhǎng)長(zhǎng)電流在中心最大電壓在中心最小電場(chǎng)在中心最強(qiáng)磁場(chǎng)在中心最大 通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)之間不斷的能量轉(zhuǎn)換，電磁波得以從半波振子向外傳播，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向與傳播方向保持垂直。 電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)電場(chǎng)振子振子電波傳輸方向電波傳輸方向磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng)磁場(chǎng) 1、天線方向性、天線方向性 方向性對(duì)于發(fā)射天線是指天線向一定方向輻射電磁方向性對(duì)于發(fā)射天線是指天線向一定方向輻射電磁波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)波的能力。對(duì)于接收天線而言，方向性表示天線對(duì)不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方不同方向傳來的電波所具有的接收能力。天線的方向性的特性曲線通常用方向圖來表示向性的特性曲線通常用方向

4、圖來表示. 用電磁場(chǎng)在固定距離上隨角坐標(biāo)分布的圖形來表示用電磁場(chǎng)在固定距離上隨角坐標(biāo)分布的圖形來表示 方向圖可用來說明天線在空間各個(gè)方向上所具有的方向圖可用來說明天線在空間各個(gè)方向上所具有的發(fā)射或接收電磁波的能力。發(fā)射或接收電磁波的能力。一個(gè)單一的半波振子具有一個(gè)單一的半波振子具有“面包圈面包圈” 形的方向形的方向圖圖頂視頂視側(cè)視側(cè)視水平面垂直面方向不同輻射的電磁場(chǎng)強(qiáng)度不同理想孤立波源理論半波振子定向天線主瓣旁瓣后瓣參數(shù)：零功率波瓣寬度 半功率點(diǎn)波瓣寬度 旁瓣電平 前后功率比 增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理增益是指在輸入功率相等的條件下，實(shí)際天線與理想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)

5、生的場(chǎng)強(qiáng)的平方想的輻射單元在空間同一點(diǎn)處所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關(guān)，方向圖主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。方向圖主瓣越窄，后瓣、旁瓣越小，增益越高。在陣中有在陣中有4個(gè)對(duì)稱振子個(gè)對(duì)稱振子 一是采用多個(gè)半波振子排成一個(gè)垂直放置的直線陣，半波振子越多，增益越大，能量也越集中于水平方向上。 另一個(gè)是利用反射板把輻射控制到單側(cè)方向，將平面反射板放在陣列的一邊構(gòu)成扇形區(qū)覆蓋天線。 由四個(gè)半波振子組成的垂直直線陣的增益由四個(gè)半波振子組成的垂直直線陣的增益約為約為8dB,一側(cè)加有反射板的四元式直線陣，一側(cè)加有反射板的四元式直線

6、陣，其增益為（其增益為（1417）dB，即常規(guī)板狀天線，即常規(guī)板狀天線，也就是所說的低增益天線。一側(cè)加有反射也就是所說的低增益天線。一側(cè)加有反射板的八元式直線陣，其增益約為（板的八元式直線陣，其增益約為（1619）dB，即加長(zhǎng)型板狀天線，即所說的高增益，即加長(zhǎng)型板狀天線，即所說的高增益天線。天線。 指在天線的最大輻射方向上的電場(chǎng)矢量的空間指向。極化方向 若在任何時(shí)間都保持不變直線極化若電場(chǎng)矢量方向與地面平行水平極化波若電場(chǎng)矢量方向與地面垂直垂直極化波 電壓駐波比：由于天線輸入阻抗和特性阻抗的不一致，反射波和入射波在饋線上疊加形成駐波。相鄰電壓最大值和最小值之比稱為電壓駐波比。電壓駐波比過大，將

7、縮短通信距離，并且反射功率返回發(fā)射機(jī)功放部分，容易燒壞功放管。要求電壓駐波比40dB 旁瓣抑制:旁瓣電平與最大波束電平之差.。 同頻干擾 18dB 天線尺寸和重量 風(fēng)載荷 工作溫度和濕度 雷電防護(hù)等 1、天線俯仰角:S40mSS18o一般來講，當(dāng)天線垂直安裝時(shí)，其最大增益方向朝著地平線。 由于基站天線均架設(shè)于高塔上，這樣為保證處于地面上的接收者有足夠的功率覆蓋，天線就必須傾斜，具體傾斜角度由塔高和用戶與基站的距離d來決定兩種天線傾斜方法兩種天線傾斜方法:機(jī)械俯仰角機(jī)械俯仰角電調(diào)俯仰角電調(diào)俯仰角 用機(jī)械方式使天線下傾是改變天線垂直方向輻射特性最簡(jiǎn)單的方法，也是目前通用的方法。 電調(diào)俯仰角：通過改

8、變饋入各振子的信號(hào)相位，可以改變天線主瓣的下傾角度。 電調(diào)俯仰角的優(yōu)點(diǎn)就是天線在各方位角度的方向圖下傾都是一致的，這樣水平平面上波瓣的半功率角將保持恒定。但電調(diào)俯仰角天線的造價(jià)比較昂貴，目前尚未廣泛應(yīng)用。 無下傾時(shí)無下傾時(shí)在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長(zhǎng)度相等路徑長(zhǎng)度相等有下傾時(shí)有下傾時(shí)在饋電網(wǎng)絡(luò)中在饋電網(wǎng)絡(luò)中路徑長(zhǎng)度不相等路徑長(zhǎng)度不相等 對(duì)天線俯仰角，在優(yōu)化時(shí)通常將天線垂直平面方向圖中上3dB半功率點(diǎn)指向小區(qū)邊界，而不是將最大輻射方向?qū)?zhǔn)小區(qū)邊界，這樣做的目的是為進(jìn)一步增強(qiáng)本小區(qū)覆蓋場(chǎng)強(qiáng)。 60 (eg) - 3dB點(diǎn)點(diǎn)峰值峰值 - 3dB點(diǎn)點(diǎn) arctg（HR）十Am 其中H為天線高度，R為

9、小區(qū)半徑，Am是修正值，常取天線垂直平面的半功率角/2。 HR垂直方向圖的波束寬度決定區(qū)域內(nèi)功率的分布垂直方向圖的波束寬度決定區(qū)域內(nèi)功率的分布波束寬度與覆蓋區(qū)域的關(guān)系無下傾無下傾機(jī)械下傾機(jī)械下傾 微蜂窩基站+有線接入室內(nèi)覆蓋系統(tǒng) 采用直放站 城區(qū)環(huán)境：半功率寬度為65以減小相鄰扇區(qū)的重疊區(qū)采用中等增益天線無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，天線的選擇是一個(gè)很重要的部分，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求、話務(wù)量、干擾、和網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量等實(shí)際情況來選擇天線。 郊區(qū)環(huán)境：半功率寬度為90，一般不采用全向站型一般下傾角也較小。 農(nóng)村基站：若無明顯的方向性，話務(wù)分布比較分散全向天線若覆蓋距離較遠(yuǎn)，則采用三個(gè)65天線。防燈下黑問題：選用

10、零點(diǎn)填充功能的天線或下傾的方法來解決。 公路覆蓋：采用窄波束的定向天線。 用途:使多部發(fā)射機(jī)(或多部接收機(jī))共用一付發(fā)射天線(或接收天線)的裝置。 分發(fā)射天線共用器和接收天線共用器 發(fā)射天線共用器的要求是： 將兩部以上的發(fā)射機(jī)的輸出功率送到一付共同的天線上去 為發(fā)射機(jī)之間提供良好的隔離。 能濾去不必要的互調(diào)產(chǎn)物或可能的干擾。 空腔鐵氧體天線共用器：隔離損耗高，插入損耗低，合并信道間隔可以相當(dāng)近。但不能將相鄰的信道合并。 3dB耦合器加鐵氧體隔離器：可用于相鄰信道的功率合并，但插入損耗大，每合并一次損耗3dB。 組成：預(yù)選器、放大器及功率分配器 當(dāng)基站的信道數(shù)不多時(shí)，也可以收發(fā)共用一個(gè)天線，這就

11、要求在發(fā)射天線共用器和接收天線共用器與天線之間接一個(gè)相應(yīng)的濾波器（稱為雙工器），使發(fā)射機(jī)的功率不進(jìn)入接收機(jī)。 半波振子天線基本結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 天線主要有哪些參數(shù)？提高方向性和天線增益的方法有哪些？ 天線的俯仰角如何計(jì)算？ 城市基站的天線選擇原則是什么？ 兩類發(fā)射天線共用器有什么不同？ 熟悉四種多址技術(shù)的基本原理 在一個(gè)無線小區(qū)內(nèi)區(qū)分同時(shí)通話用戶的技術(shù)多址技術(shù) 分類：FDMA、TDMA、CDMA以及它們的混合方式、SDMA特點(diǎn):每信道占用一個(gè)載頻,頻率利用率低移動(dòng)臺(tái)設(shè)備較簡(jiǎn)單基站設(shè)備復(fù)雜龐大越區(qū)切換困難是模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)的唯一選擇 需要同步技術(shù)做保證 必須采用自適應(yīng)均衡技術(shù) 用戶端收發(fā)切換簡(jiǎn)單無

12、需雙工器 基站復(fù)雜性小 抗干擾能力強(qiáng),頻率利用率高,系統(tǒng)容量大 越區(qū)切換簡(jiǎn)單采用自適應(yīng)陣列天線采用自適應(yīng)陣列天線地址碼信息碼接收端R點(diǎn)的輸入檢測(cè)器輸出著名的香農(nóng)公式：C=Wlog(1+S/N)CDMA主要特抗干擾能力強(qiáng)隱蔽性好抗衰落、抗多徑干擾通信容量大系統(tǒng)具有軟容量可進(jìn)行軟切換 TDMA的基本幀結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)有哪些？ CDMA系統(tǒng)的基本組成是怎樣的？ SDMA是依靠什么來區(qū)分不同用戶的信號(hào)的？ 掌握GSM的工作頻率的劃分方法 屬性GSM的TDMA信道的幀結(jié)構(gòu) 了解GSM突發(fā)脈沖的結(jié)構(gòu)形式 掌握GSM各種邏輯信道的用途 GSM系統(tǒng)采用的是FDMA和TDMA混合多址接入技術(shù)。 F

13、DMA：900MHz頻段 1800頻段上行：890915 17101785下行：935960 18051880 其中分配給中國(guó)移動(dòng)的頻段為： 900MHz：886909 931954 1800MHz：17101720 18051815 上下載頻的間隔為45MHz和95MHz 各載頻之間的間隔為200KHz 相當(dāng)于分別為124個(gè)和374個(gè)載頻 頻道序號(hào)與頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系： f(n)=890.200+(n-1)*0.200 (MHz) F(n)= f(n)+45 (MHz) n=1124 f(n)=1710.200+(n-512)*0.200 (MHz) F(n)= f(n)+95 (MHz

14、) n=512885 建網(wǎng)初期采用4*3的復(fù)用方式，即每4個(gè)相鄰小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，采用頂點(diǎn)激勵(lì)方式，每基站用3個(gè)120方向性天線構(gòu)成3個(gè)扇區(qū)。 業(yè)務(wù)量大的地區(qū)可采用3*3、2*6、1*3復(fù)用方式 若采用全向天線可采用N=7的復(fù)用方式 相鄰頻率組盡量不在相鄰小區(qū)使用 頻率配置采用等間隔頻道配置法。 每個(gè)載頻按時(shí)間段劃為TDMA幀，每幀再細(xì)劃為8個(gè)時(shí)隙。 一個(gè)時(shí)隙就稱為一個(gè)物理信道。即GSM的一個(gè)載波上可提供8個(gè)物理信道。 GSM的時(shí)隙結(jié)構(gòu)有五個(gè)層次，即時(shí)隙、TDMA幀、復(fù)幀、超幀、超高幀。 一個(gè)超高幀=2048個(gè)超幀，超幀=51個(gè)由26幀的復(fù)幀26個(gè)由51幀的復(fù)幀復(fù)幀=26個(gè)TDMA幀51個(gè)TD

15、MA幀TCH、SACCH、FACCHBCCH、CCCH 在GSM系統(tǒng)中，超高幀的周期是與加密和跳頻有關(guān)的。每經(jīng)過一個(gè)超高幀的周期，循環(huán)長(zhǎng)度為2715648個(gè)TDMA幀，相當(dāng)于3小時(shí)，28分，53秒，760毫秒，系統(tǒng)將重新啟動(dòng)密碼和跳頻算法。 GSM系統(tǒng)在物理信道上傳輸?shù)男畔⑹且酝话l(fā)脈沖串的格式來組織的，不同的信息其格式不同。 傳輸速率:270.833Kbit/s 加密比特:加密的語音、數(shù)據(jù)或控制信息 訓(xùn)練比特：是一串已知比特，供自適應(yīng)均衡器調(diào)整使用 尾比特TB：是突發(fā)脈沖開始與結(jié)尾的標(biāo)志 保護(hù)時(shí)間GP：防止由于定時(shí)誤差而造成的突發(fā)脈沖間的重疊。 頻率校正突發(fā)脈沖：攜帶頻率校正信息 同步突發(fā)脈沖

16、：攜帶同步信息（幀號(hào)、基站識(shí)別碼等） 物理信道所傳送的內(nèi)容就是邏輯信道。 邏輯信道是指依據(jù)移動(dòng)網(wǎng)通信的需要，為傳送各種控制信令和語音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在TDMA的8個(gè)時(shí)隙所分配的控制邏輯信道或語音、數(shù)據(jù)邏輯信道。 公共信道。 1、廣播信道（BCH）：是從基站到移動(dòng)臺(tái)的單向信道。 頻率校正信道（FCCH）。用于給用戶傳送校正移動(dòng)臺(tái)頻率的信息。 同步信道（SYCH）。用于傳送幀同步（TDMA幀號(hào)）信息和BTS識(shí)別碼（BSIC）信息給移動(dòng)臺(tái)。 廣播控制信道（BCCH）。用于向每個(gè)MS廣播通用的信息。例如在該信道上廣播本小區(qū)和相鄰小區(qū)的信息以及同步信息（頻率和時(shí)間信息）。移動(dòng)臺(tái)則周期地監(jiān)聽BCCH，以獲取BC

17、CH上的信息。 2、公共控制信道。（CCCH）是基站與移動(dòng)臺(tái)間的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的雙向信道。 尋呼信道（PCH）。用于廣播基站尋呼移動(dòng)臺(tái)的尋呼消息，是下行信道。 隨機(jī)接入信道（RACH）。移動(dòng)臺(tái)隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)用此信道向基站發(fā)送信息。發(fā)送的信息包括：對(duì)基站尋呼消息的應(yīng)答：移動(dòng)臺(tái)始呼時(shí)的接入。并且移動(dòng)臺(tái)在此信道還向基站申請(qǐng)指配一獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）。是上行信道。 接入允許信道（AGCH）。AGCH用于基站向隨機(jī)接入成功的移動(dòng)臺(tái)發(fā)送指配了的SDCCH。是下行信道。 專用信道。 1、專用控制信道。（DCCH）是基站與移動(dòng)臺(tái)間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的雙向信道。 獨(dú)立專用控制信道（SDCCH）。用于傳送基站和移動(dòng)臺(tái)

18、間的指令與信道指配信息，如鑒權(quán)、登記信令消息等。此信道在呼叫建立期間支持雙向數(shù)據(jù)傳輸，以及短消息業(yè)務(wù)信息的傳送。隨路信道（ACCH）。該信道與SDCCH或者業(yè)務(wù)信道公用在一個(gè)物理信道上傳送信令消息。ACCH分為兩種信道： 慢速隨路信道（SACCH）?；疽环矫嬗么诵诺老蛞苿?dòng)臺(tái)傳送功率控制信息和幀調(diào)整信息；另一方面，基站用此信道接收移動(dòng)臺(tái)發(fā)來的信號(hào)強(qiáng)度報(bào)告和鏈路質(zhì)量報(bào)告。 快速隨路信道（FACCH）。主要用于傳送基站與移動(dòng)臺(tái)間的越區(qū)切換的信令消息。 2、業(yè)務(wù)信道（TCH） 是用于傳送用戶的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道。根據(jù)交換方式的不同，業(yè)務(wù)信道可分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道：依據(jù)傳輸速率的不同，可分

19、為全速率信道和半速率信道。GSM系統(tǒng)全速率信道的速率為13kbps，半速率信道的速率為65kbps。另外，增強(qiáng)型全速率信道是指其速率與全速率信道的速率一樣為13kbps，只是其壓縮編碼方案比全速率信道的壓縮編碼方案優(yōu)越，所以它有較好的語音質(zhì)量。 1、移動(dòng)用戶開機(jī)移動(dòng)臺(tái)搜索最強(qiáng)的BCCH載頻，與基站載頻同步讀取同步信道信息，找出基站識(shí)別碼，并同步到超高幀的TDMA幀號(hào)上。處理呼叫前要讀取的信息，如鄰近小區(qū)的情況，移動(dòng)系統(tǒng)的國(guó)家號(hào)碼和網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼等 移動(dòng)用戶進(jìn)行登記移動(dòng)臺(tái)在隨機(jī)接入信道上發(fā)出接入請(qǐng)求基站通過允許接入信道分配給用戶一個(gè)獨(dú)立專用控制信道。移動(dòng)臺(tái)在獨(dú)立專用控制信道上完成登記。移動(dòng)臺(tái)返回空閑狀

20、態(tài)，并監(jiān)聽廣播控制信道和公共控制信道。 移動(dòng)用戶被呼 基站通過尋呼信道呼叫移動(dòng)用戶，移動(dòng)用戶在隨機(jī)接入信道上發(fā)尋呼應(yīng)答。 基站通過允許接入信道為移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道 在獨(dú)立專用控制信道上基站與移動(dòng)臺(tái)交換必要的信息（鑒權(quán)、加密模式、建立信息等） 最后為移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)業(yè)務(wù)信道，在業(yè)務(wù)信道上進(jìn)行通話。 移動(dòng)用戶主呼移動(dòng)臺(tái)在隨機(jī)接入信道上發(fā)送呼叫信號(hào)，基站通過允許接入信道為移動(dòng)臺(tái)分配一個(gè)獨(dú)立專用控制信道在獨(dú)立專用控制信道建立交換必要的信息通信鏈路建立后為用戶分配一個(gè)業(yè)務(wù)信道在業(yè)務(wù)信道上開始通話。 從FDMA和TDMA的角度上分別說明GSM的物理信道是如何組成的？ 請(qǐng)說明下列信道的作用： 業(yè)務(wù)

21、信道、廣播控制信道、公共控制信道、獨(dú)立專用控制信道。 請(qǐng)簡(jiǎn)要說明移動(dòng)用戶主呼的過程。GSMGSM系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù)系統(tǒng)采用的有關(guān)技術(shù) 了解GSM的語音處理過程 熟悉交織與跳頻的概念與作用 了解碼變換速率適配單元的功能 熟悉GSM的各種通信安全措施聲電處理電聲處理模數(shù)處理數(shù)模處理13kbit/s傳輸13kbit/s傳輸64kbit/s傳輸64kbit/s傳輸發(fā)話受話語音編碼信道編碼交織形成Burst加密調(diào)制話音輸入13kbit/s22.8kbit/s270.833kbit/s信道解碼語音解碼反交織分解Burst解密解調(diào)話音輸出數(shù)據(jù)適配器數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)適配器數(shù)據(jù)輸出 固定網(wǎng)采用的編碼技術(shù)是PAM:抽

22、樣、量化、編碼屬于波形編碼話音質(zhì)量好、編碼器簡(jiǎn)單碼速高64Kit/s/路路_最小帶寬要最小帶寬要64KHz 聲碼器：用濾波器和激勵(lì)脈沖，模仿人類發(fā)音器官（喉、嘴、舌）、聲帶的振動(dòng)編碼速率低（5Kbit/s）話音失真性大 聲碼器和波形編碼器混合 線性預(yù)測(cè)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)規(guī)則脈沖激勵(lì)編碼器 （LPCLTPRPE編碼器）每話音信道編碼速率為13Kbit/s分段:將話音信號(hào)分成20ms的段-LTP將前后兩段比較將前后兩段比較-差值進(jìn)行波形編碼差值進(jìn)行波形編碼每20ms輸出260比特 將由傳輸衰落產(chǎn)生的成串差錯(cuò),轉(zhuǎn)為單個(gè)差錯(cuò)的技術(shù)措施。 一般原理： 目的：確保通信的保密性和抗干擾性。 分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種

23、基帶跳頻：話音信號(hào)隨時(shí)間使用不同頻率的發(fā)射機(jī)發(fā)射。（常用）射頻跳頻：話音信號(hào)用固定的發(fā)射機(jī)發(fā)射，但載頻由跳頻序列控制而變化。（技術(shù)不成熟） 目的：有效的減少同信道干擾 話音激活原理：采用非連續(xù)發(fā)射技術(shù) 發(fā)射機(jī)舒適噪音發(fā)生器：產(chǎn)生背景噪音相似的信號(hào)參數(shù)。 接收機(jī)舒適噪音發(fā)生器：恢復(fù)背景噪音 語音幀代換器：用未受干擾的語音幀代替受到干擾的語音幀。 在保證通信質(zhì)量的條件下，使發(fā)射機(jī)的輸出功率為最小。 支持基站與移動(dòng)臺(tái)各自獨(dú)立地進(jìn)行發(fā)射功率控制。實(shí)際中主要是基站對(duì)移動(dòng)臺(tái)的功率控制。 方法：移動(dòng)臺(tái)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量，并定期向基站報(bào)告，基站按預(yù)先設(shè)計(jì)的門限參數(shù)與之比較，然后確定功率的增減量。 功能:實(shí)

24、現(xiàn)13kbit/s的GSM編碼與公用電話網(wǎng)中的PCM64kbit/s話音信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。 變換過程：13kbit/s+同步碼等變?yōu)?6kbit/s 4個(gè)16kbit/s時(shí)分復(fù)用為一個(gè)64kbit/s TRAU設(shè)備一般在BSC或MSC側(cè)。 GSM系統(tǒng)在安全性方面的措施：接入網(wǎng)絡(luò)采用對(duì)客戶鑒權(quán)無線路徑采用信息加密移動(dòng)設(shè)備采用設(shè)備識(shí)別客戶識(shí)別碼采用臨時(shí)識(shí)別碼SIM卡用PIN碼保護(hù)當(dāng)客戶注冊(cè)登記時(shí)，就被分配一個(gè)電話號(hào)碼和客戶識(shí)別碼（IMSI）。IMSI通過SIM寫卡機(jī)寫入客戶的SIM卡中，同時(shí)在寫卡機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)此IMSI的唯一的客戶鑒權(quán)鍵Ki，IMSI和Ki分別被存儲(chǔ)在客戶SIM卡和AUC（鑒權(quán)中

25、心）。AUC中有一個(gè)偽隨機(jī)碼發(fā)生器，用于產(chǎn)生一個(gè)不可預(yù)測(cè)的偽隨機(jī)數(shù)（RAND）。在AUC中RAND和Ki經(jīng)加密算法產(chǎn)生一個(gè)密鑰（Kc），經(jīng)鑒權(quán)算法產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)數(shù)（SRES）將Kc、SRES、RAND稱為三參數(shù)組。AUC將三參數(shù)組傳送給HLR備用 鑒權(quán)的目的：防止非法盜用網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)移動(dòng)客戶開機(jī)請(qǐng)求接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，MSC/VLR通過控制信道將RAND傳送給客戶，SIM卡通過同樣的鑒權(quán)計(jì)算方法得出響應(yīng)數(shù)SRES，傳送給MSC/VLR。MSV/VLR進(jìn)行響應(yīng)數(shù)的比較。比較結(jié)果相同則允許接入，否則拒絕。 每次登記、呼叫建立、位置更新以及補(bǔ)充業(yè)務(wù)的激活、去活、登記或刪除之前均需要鑒權(quán)。 加密僅對(duì)無線路徑進(jìn)行 根

26、據(jù)MSC/VLR發(fā)送的加密命令，BTS側(cè)和MS均開始使用Kc。在MS側(cè)，由Kc、TDMA幀號(hào)和加密命令一起經(jīng)A5算法得出的加密碼對(duì)信息進(jìn)行擾碼。在BTS側(cè)采用相同的方法來進(jìn)行解擾。所有的語音數(shù)據(jù)和客戶的參數(shù)均需進(jìn)行加密。 由設(shè)備識(shí)別寄存器EIR來完成，對(duì)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的設(shè)備識(shí)別碼來分三類進(jìn)行管理。 臨時(shí)識(shí)別碼對(duì)客戶識(shí)別碼進(jìn)行保護(hù)：由MSC/VLR控制寫入SIM卡中 PIN碼：SIM卡的客戶密碼。 GSM為什么采用交織與跳頻技術(shù)？ TRAU的功能是什么？如何進(jìn)行變化的？ GSM系統(tǒng)的通信安全采取了哪些措施？GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS網(wǎng)絡(luò)是在GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，新增兩個(gè)節(jié)點(diǎn)一SGSN和GGSN而形成的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。SGSN：服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)(業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn))GGSN：GPRS網(wǎng)關(guān)(路由器)GPRS的基本功能是在移動(dòng)終端與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的路由器之間提供分組傳遞業(yè)務(wù)。 GPRS網(wǎng)絡(luò)分成兩個(gè)部分：無線接入和核心網(wǎng)絡(luò)。 無線接入部分在移動(dòng)臺(tái)與基站子系統(tǒng)（BSS ） 之間傳遞數(shù)據(jù)；核心網(wǎng)絡(luò)在BSS和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器之間中繼傳遞數(shù)據(jù)。 業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)SGSN：主要功能是對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行鑒權(quán)和移動(dòng)性管理，進(jìn)行路由選擇，建立移動(dòng)臺(tái)到GGSN的傳輸通道，接收基站子系統(tǒng)透明傳來的移動(dòng)臺(tái)數(shù)據(jù)，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后通過GPRS骨干網(wǎng)傳送給GGSN或反向工作，并進(jìn)行計(jì)費(fèi)和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)。（相當(dāng)于傳統(tǒng)GSM中的