第6章移動(dòng)通信技術(shù)

第6章移動(dòng)通信技術(shù)第一頁(yè)，共163頁(yè)。6.1移動(dòng)通信概述6.1.1移動(dòng)通信概念所謂移動(dòng)通信是指通信的雙方中至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。例如，固定點(diǎn)與移動(dòng)體(汽車(chē)、輪船、飛機(jī))之間、移動(dòng)體之間、活動(dòng)的人與人和人與移動(dòng)體之間的通信都屬于移動(dòng)通信的范疇。這里所說(shuō)的信息交換，不僅指雙方的通話，隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，不久還將包括數(shù)據(jù)、傳真、圖像等通信業(yè)務(wù)。如圖6-1所示。第二頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-1移動(dòng)通信第三頁(yè)，共163頁(yè)。6.1.2移動(dòng)通信特點(diǎn)(1)在移動(dòng)通信(特別是陸上移動(dòng)通信)中，由于移動(dòng)臺(tái)的不斷運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致接收信號(hào)強(qiáng)度和相位隨時(shí)間、地點(diǎn)而不斷變化，電波傳播條件十分惡劣。只有充分研究電波傳播的規(guī)律，才能進(jìn)行合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。(2)移動(dòng)形成的多普勒頻移將產(chǎn)生附加調(diào)制噪聲。移動(dòng)使電波傳播產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，如圖6-2所示。移動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率為：（6-1）式中：v為移動(dòng)速度；λ為工作波長(zhǎng)；θ為電波入射角。第四頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-2普勒效應(yīng)第五頁(yè)，共163頁(yè)。(3)在移動(dòng)通信中，由于移動(dòng)通信網(wǎng)是多電臺(tái)、多波道通信系統(tǒng)，因而，通信設(shè)備除受城市噪聲（主要是車(chē)輛噪聲）干擾外，電臺(tái)干擾（同頻干擾、互調(diào)干擾）較為突出。所以抗干擾措施在移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。(4)移動(dòng)通信，特別是陸地上移動(dòng)通信的用戶數(shù)量較大。為緩和用戶數(shù)量大與可利用的頻道數(shù)有限的矛盾，除開(kāi)發(fā)新頻段之外，還應(yīng)采取各種有效利用頻率的措施，如壓縮頻帶，縮小波道間隔，多波道共用等，即采用頻譜和無(wú)線頻道有效利用技術(shù)。第六頁(yè)，共163頁(yè)。(5)由于在廣大區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)是不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的，而且某些系統(tǒng)中不通話的移動(dòng)臺(tái)發(fā)射機(jī)是關(guān)閉的，它與交換中心沒(méi)有固定的聯(lián)系，因此，要實(shí)現(xiàn)通信并保證質(zhì)量，移動(dòng)通信必須發(fā)展自己的交換技術(shù)，例如，位置登記技術(shù)、波道切換技術(shù)及漫游技術(shù)等。(6)移動(dòng)臺(tái)應(yīng)具有小型、輕量、低功耗和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在有振動(dòng)和高、低溫等惡劣的環(huán)境條件下，要求移動(dòng)臺(tái)能夠穩(wěn)定、可靠地工作。第七頁(yè)，共163頁(yè)。

6.1.3移動(dòng)通信分類(lèi)

移動(dòng)通信按用途、頻段、制式及入網(wǎng)方式等不同，可以有不同的分類(lèi)方法。按使用對(duì)象分，可分為軍用、民用；按用途和區(qū)域分，可分為陸地、海上、空間；按經(jīng)營(yíng)方式分，可分為公眾網(wǎng)、專(zhuān)用網(wǎng)；按網(wǎng)絡(luò)形式分，可分為單區(qū)制、多區(qū)制、蜂窩制；按無(wú)線電頻道工作方式分，可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工；按信號(hào)性質(zhì)分，可分為模擬、數(shù)字；按調(diào)制方式分，可分為調(diào)頻、調(diào)相及調(diào)幅等；按多址復(fù)接方式分，可分為頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)及碼分多址(CDMA)。除按以上方式分類(lèi)以外，還可以進(jìn)行更詳細(xì)的分類(lèi)。例如，陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)又可分為公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)、無(wú)線集群系統(tǒng)和無(wú)繩電話系統(tǒng)等。第八頁(yè)，共163頁(yè)。陸上移動(dòng)通信系統(tǒng)已成為移動(dòng)通信領(lǐng)域中發(fā)展最快的一個(gè)分支。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家中，蜂窩制公眾移動(dòng)電話系統(tǒng)已成為公眾通信網(wǎng)極其重要的組成部分。6.1.4移動(dòng)通信的工作方式移動(dòng)通信的工作方式為無(wú)線電通信，可分三種；設(shè)備按使用頻率分四類(lèi)。(1)按無(wú)線電通信工作方式分類(lèi)，可分為單向、雙向及中繼三種。1）單向通信方式：這是一種最簡(jiǎn)單、最原始的通信方式。它可以用兩個(gè)移動(dòng)無(wú)線電臺(tái)為通話對(duì)象，一個(gè)發(fā)射，第九頁(yè)，共163頁(yè)。另一個(gè)接收。這種方式通常用于傳達(dá)指令，指揮調(diào)度，也可以將基臺(tái)(固定臺(tái))作為一方，移動(dòng)臺(tái)為另一方。2）雙向通信方式：這種方式雙方都可以對(duì)話，基臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)都能發(fā)送和接收，如常見(jiàn)的對(duì)講機(jī)。3）中繼通信方式：當(dāng)兩個(gè)用戶距離較遠(yuǎn)，或者受到地形的影響，如被建筑物及高山阻擋時(shí)，可以通過(guò)中繼轉(zhuǎn)發(fā)臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)，以擴(kuò)大移動(dòng)通信的服務(wù)范圍。(2)按設(shè)備使用頻率的方式分類(lèi)：可分為單頻、異頻、雙頻及中繼轉(zhuǎn)發(fā)四種。1）單頻單工方式：一部收發(fā)信機(jī)使用一個(gè)頻率，在發(fā)射時(shí)不能接收，接收時(shí)不能發(fā)射，也就是不能同時(shí)發(fā)射、接收。第十頁(yè)，共163頁(yè)。所以，這種方式稱(chēng)為單頻單工方式。2）異頻單工方式：電臺(tái)接收和發(fā)送的工作頻率具有一定的間隔。如果基臺(tái)一方采用具有雙工器的全雙工電臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)一方采用異頻單工方式工作的系統(tǒng)。則稱(chēng)為半雙工方式。3）雙頻雙工方式：雙頻雙工電臺(tái)可以同時(shí)發(fā)話和收話，就像市內(nèi)電話一樣。這種電臺(tái)通常都用一副天線，在天線與收發(fā)信機(jī)之間接入天線共用器，以滿足共用一副天線的要求。天線共用器的作用是將發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)隔離，發(fā)射機(jī)的輸出功率通過(guò)天線共用器送到天線并發(fā)送出去，同時(shí)該天線接收到對(duì)方發(fā)射的信號(hào)并經(jīng)過(guò)天線共用器送到接收機(jī)，第十一頁(yè)，共163頁(yè)。這種工作方式的電臺(tái)稱(chēng)為雙工臺(tái)。由于接收和發(fā)送是工作在兩個(gè)有一定間隔的頻率上，所以，這種工作方式也稱(chēng)為雙頻雙工方式，4）中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式：中繼轉(zhuǎn)發(fā)電臺(tái)的工作方式是將接收到的信號(hào)，通過(guò)檢波成為低頻話音信號(hào)后，再加到發(fā)射機(jī)上去調(diào)制發(fā)射機(jī)，并按發(fā)射頻率輸出，以擴(kuò)大通信距離。有的中繼轉(zhuǎn)發(fā)電臺(tái)可以直接用中頻信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，這種設(shè)備的話音質(zhì)量要比低頻轉(zhuǎn)發(fā)的好，中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式如圖6-3所示。第十二頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-3中繼轉(zhuǎn)發(fā)方式第十三頁(yè)，共163頁(yè)。6.1.5移動(dòng)通信發(fā)展史

移動(dòng)通信從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史了。以AMPS和TACS為代表的第一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)是模擬系統(tǒng)。模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問(wèn)題，例如頻譜利用率低、移動(dòng)設(shè)備復(fù)雜、費(fèi)用較貴、業(yè)務(wù)種類(lèi)受限以及通話易被竊聽(tīng)等，而其中最主要的問(wèn)題是其容量已不能滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)用戶的需求。20世紀(jì)80年代幾乎同時(shí)出現(xiàn)了兩種重要的移動(dòng)通信體制：一種是TDMA體制，另一種是CDMA體制。為第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(數(shù)字蜂窩系統(tǒng))。TDMA體制的典型代表是歐洲的GSM系統(tǒng)，CDMA體制的典型代表是美國(guó)的IS-95系統(tǒng)。第十四頁(yè)，共163頁(yè)。GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)源于歐洲。1982年，北歐國(guó)家向CEPT(歐洲郵電管理會(huì)議)提交了一份建議書(shū)，要求制定900MHz頻段的歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范。在這次會(huì)議上成立了一個(gè)移動(dòng)特別小組(GroupSpecialMobile)，簡(jiǎn)稱(chēng)“GSM”，它隸屬于歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ETSI)，主要負(fù)責(zé)制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建議。1991年，歐洲第一個(gè)GSM系統(tǒng)開(kāi)通，并將GSM正式更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”(GlobalsystemforMobilecommunications)。同年，移動(dòng)特別小組還完成了1800MHz頻段歐洲公共電信業(yè)務(wù)規(guī)范的制定工作，定名為DCS1800系統(tǒng)。GSM900與DCS1800統(tǒng)稱(chēng)GSM系統(tǒng)。第十五頁(yè)，共163頁(yè)。1992年，歐洲大部分GSM運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始提供商用業(yè)務(wù)。1993年，歐洲第一個(gè)DCS1800系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。1993年，我國(guó)第一個(gè)GSM系統(tǒng)建成開(kāi)通。美國(guó)公司Qualcomm(高通)則一直堅(jiān)定地研究CDMA技術(shù)，并于1989年進(jìn)行了首次CDMA現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證明CDMA用于蜂窩移動(dòng)通信的大容量特性，經(jīng)理論推導(dǎo)為AMPS容量的20倍。這一振奮人心的結(jié)果很快使CDMA成為全球的熱門(mén)課題。1995年，香港和美國(guó)的CDMA公用網(wǎng)開(kāi)始投入商用。到1999年底，全球CDMA用戶已達(dá)5000多萬(wàn)，CDMA的研究和商用進(jìn)入高潮。第十六頁(yè)，共163頁(yè)。中國(guó)聯(lián)通在2000年底建成容量為1000萬(wàn)戶左右的CDMA網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全國(guó)250個(gè)以上城市，到2003年底，累計(jì)建設(shè)容量達(dá)4000萬(wàn)戶，基本覆蓋全國(guó)大部分縣級(jí)以上的城市。移動(dòng)通信經(jīng)歷了第二代的蓬勃發(fā)展，用戶數(shù)量急劇增加，在某些地區(qū)出現(xiàn)了頻率資源緊張、系統(tǒng)容量飽和的局面。而與此同時(shí)，信息技術(shù)飛速發(fā)展對(duì)移動(dòng)通信提出了更多新的業(yè)務(wù)需求，如圖像、話音與數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體業(yè)務(wù)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)因只能提供話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，已不能適應(yīng)新業(yè)務(wù)發(fā)展的要求。所以新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究和發(fā)展就成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的一個(gè)新熱點(diǎn)。第十七頁(yè)，共163頁(yè)。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最初的研究工作始于1985年，當(dāng)時(shí)ITU-R(CCIR)成立臨時(shí)工作組，提出了未來(lái)公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)(FPLMTS)，其目的是形成全球統(tǒng)一的頻率與統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫漫游，并提供多種業(yè)務(wù)。1996年，F(xiàn)PLMTS正式更名為IMT-2000。IMT-2000支持的網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，它可以支持高達(dá)2Mbit/s的傳輸速率，并可提供多媒體業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已接近尾聲，形成了WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA三大主流標(biāo)準(zhǔn)三足鼎立的局面，其中歐洲的WCDMA和美國(guó)的cdma2000分別是在GSM和IS-95CDMA的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。第十八頁(yè)，共163頁(yè)。而大唐電信代表中國(guó)提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)由于采用了TDD模式，支持不對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)，又有中國(guó)政府和產(chǎn)業(yè)界的支持，再加上國(guó)內(nèi)巨大的市場(chǎng)潛力，因此格外引人注目，必將成為未來(lái)移動(dòng)通信市場(chǎng)上的一個(gè)新的亮點(diǎn)。6.2移動(dòng)通信技術(shù)6.2.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)臺(tái)（MS）、基站(BS)及移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）組成。它與市話網(wǎng)(PSTN)通過(guò)中繼線相連接，如圖6-4所示。第十九頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-4移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成第二十頁(yè)，共163頁(yè)?；竞鸵苿?dòng)臺(tái)設(shè)有收、發(fā)信機(jī)和天饋線等設(shè)備。每個(gè)基站都有一個(gè)可靠通信的服務(wù)范圍，稱(chēng)為無(wú)線小區(qū)。無(wú)線小區(qū)的大小主要由發(fā)射功率和基站天線的高度決定。服務(wù)面積可分為大區(qū)制和小區(qū)制兩種。大區(qū)制是指一個(gè)城市由一個(gè)無(wú)線區(qū)覆蓋。大區(qū)制的基站發(fā)射功率很大，無(wú)線區(qū)覆蓋半徑可達(dá)25km以上。小區(qū)制一般是指覆蓋半徑為2km～10km的區(qū)域，且由多個(gè)無(wú)線區(qū)鏈合而成整個(gè)服務(wù)區(qū)的制式。小區(qū)制的基站發(fā)射功率很小。目前發(fā)展方向是將小區(qū)進(jìn)一步劃小，成為微區(qū)、宏區(qū)和毫區(qū)，其覆蓋半徑降至100m左右。第二十一頁(yè)，共163頁(yè)。移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心主要是提供路由器進(jìn)行信息處理和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制管理。移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心還因系統(tǒng)不同而有幾種名稱(chēng)，如在AMPS系統(tǒng)中被稱(chēng)為移動(dòng)交換局MTSO而在NMT-450及900系統(tǒng)中又稱(chēng)為移動(dòng)交換機(jī)MTX。移動(dòng)通信是通信條件比較差的一種通信方式，在陸地上受地形、地物和環(huán)境干擾等因素的影響較嚴(yán)重。6.2.2移動(dòng)通信無(wú)線覆蓋區(qū)結(jié)構(gòu)（一）大區(qū)制大區(qū)制就是在一個(gè)基站天線覆蓋區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶，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)天第二十二頁(yè)，共163頁(yè)。線，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，所以在用戶較少的地區(qū)，大區(qū)制得到廣泛的應(yīng)用。但頻率利用率低，擴(kuò)容困難，不能漫游。（二）小區(qū)制小區(qū)制就是整個(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，同時(shí)又可在移動(dòng)控制中心（移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC）的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間移動(dòng)用戶通信的轉(zhuǎn)接，以及移動(dòng)用戶與市話用戶的聯(lián)系。第二十三頁(yè)，共163頁(yè)。例如，把一個(gè)大區(qū)制覆蓋的服務(wù)區(qū)域一分為五(圖6-5)，每一個(gè)小區(qū)各設(shè)一個(gè)小功率基站(BS1～BS5)，發(fā)射功率一般為5W～10W，以滿足各小區(qū)移動(dòng)通信的需要。若是這樣安排，那么移動(dòng)臺(tái)MS1在1區(qū)使用頻率f1和f2時(shí)，而在3區(qū)的另一個(gè)移動(dòng)臺(tái)MS3也可使用這對(duì)頻率進(jìn)行通信。這是由于1區(qū)和3區(qū)相距較遠(yuǎn)，且隔著2、3、4區(qū)，功率又小，所以即使采用相同頻率也不會(huì)相互干擾。在這種情況下，只需3對(duì)頻率(即3個(gè)頻道)，就可與5個(gè)移動(dòng)臺(tái)通話。而大區(qū)制下要與5個(gè)移動(dòng)臺(tái)通話，必須使用5對(duì)頻率。顯然小區(qū)制提高了頻率的利用率。這是公用陸地移動(dòng)通信采用的天線覆蓋方式。第二十四頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-5小區(qū)制示意圖第二十五頁(yè)，共163頁(yè)。無(wú)線小區(qū)的范圍還可根據(jù)實(shí)際用戶數(shù)的多少靈活確定。采用小區(qū)制，用戶在四處移動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)地將用戶從一個(gè)小區(qū)切換(轉(zhuǎn)接)到另一個(gè)小區(qū)。這是使蜂窩用戶具有移動(dòng)性的最重要的特點(diǎn)。當(dāng)用戶到達(dá)小區(qū)的邊界處，計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行呼叫切換。與此同時(shí)，另一個(gè)小區(qū)就會(huì)給這個(gè)呼叫分配一條新的信道。當(dāng)小區(qū)中話務(wù)量太高時(shí)，也會(huì)進(jìn)行呼叫切換。遇到這種情況，基站將對(duì)無(wú)線電頻道進(jìn)行掃描，從鄰近小區(qū)中尋找一條可利用的信道。如果這個(gè)小區(qū)內(nèi)沒(méi)有空閑的信道，那么用戶在撥打電話時(shí)就會(huì)聽(tīng)到忙音信號(hào)。第二十六頁(yè)，共163頁(yè)。采用小區(qū)制時(shí)，在移動(dòng)通話過(guò)程中，從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)入另一個(gè)小區(qū)的概率增加了，移動(dòng)臺(tái)需要經(jīng)常地更換工作頻道。無(wú)線小區(qū)的范圍越小，通話過(guò)程中越過(guò)的小區(qū)越多。通話中轉(zhuǎn)換頻道的次數(shù)就越多。這樣對(duì)控制交換功能的要求就提高了，再加上基站數(shù)量的增加，建網(wǎng)的成本就提高了，同時(shí)也會(huì)影響通信質(zhì)量。所以無(wú)線小區(qū)的范圍也不宜過(guò)小。那么實(shí)際工作中，無(wú)線小區(qū)的半徑取多大合適呢？這要綜合考慮(如日本800MHz汽車(chē)電話系統(tǒng)，無(wú)線小區(qū)確定為5km～10km)。小區(qū)的大小取決于一個(gè)地區(qū)的用戶密度。在人口密集的地區(qū)，可以通過(guò)縮小一個(gè)蜂窩小區(qū)的實(shí)際面積或者增加更多的部分重疊的小區(qū)來(lái)提高蜂窩網(wǎng)的容量。這樣既可以增加可用的信道數(shù)，又無(wú)需增加實(shí)際使用的頻率數(shù)量。第二十七頁(yè)，共163頁(yè)。（三）服務(wù)區(qū)域的劃分無(wú)線頻率是一種有限的資源，在無(wú)線通信中，一個(gè)重要的問(wèn)題就是如何利用有限的資源為盡可能多的用戶提供服務(wù)。在沒(méi)出現(xiàn)蜂窩技術(shù)時(shí)，提高無(wú)線通信容量的習(xí)慣做法是通過(guò)分割頻率獲得更多的可用信道。然而這種做法縮小了指配給每個(gè)用戶的帶寬，造成服務(wù)質(zhì)量下降。蜂窩技術(shù)不是分割頻率而是分割地理區(qū)域。這種將服務(wù)區(qū)分割成多個(gè)蜂窩小區(qū)的辦法是一個(gè)關(guān)鍵的變革，因?yàn)樗芨佑行У厥褂脽o(wú)線頻率?？紤]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6-6所示為帶狀服務(wù)區(qū)的情況。第二十八頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-6帶狀服務(wù)區(qū)示意圖第二十九頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-7同頻干擾示意圖第三十頁(yè)，共163頁(yè)。1.帶狀服務(wù)區(qū)帶狀服務(wù)區(qū)是指鐵路的列車(chē)無(wú)線電話、船舶無(wú)線電話等，基站可以使用定向天線(方向性強(qiáng)的天線)，小區(qū)按縱向排列覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。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6-7所示，因此也可配備三組或四組等。2.面狀服務(wù)區(qū)面狀服務(wù)區(qū)是指服務(wù)小區(qū)的形狀采用正三角形、正方形、正六邊形，鄰接構(gòu)成整個(gè)服務(wù)區(qū)。如圖6-8所示。第三十一頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-8組成面狀服務(wù)區(qū)各種小區(qū)的形狀（a）正三角形；(b)正方形；(c)正六邊形第三十二頁(yè)，共163頁(yè)。根據(jù)從鄰接小區(qū)的中心間距、單位小區(qū)的有效面積、交疊區(qū)域面積、交疊距離和所需最少無(wú)線頻率的個(gè)數(shù)等幾個(gè)方面加以比較，用正六邊形無(wú)線小區(qū)鄰接構(gòu)成整個(gè)面狀服務(wù)區(qū)是最好的。因此，它在現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于這種面狀服務(wù)區(qū)的形狀很像蜂窩，所以又稱(chēng)蜂窩式網(wǎng)。（四）蜂窩無(wú)線區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)通常在陸地公用移動(dòng)通信網(wǎng)，都是由若干正六邊鄰接小區(qū)組成一個(gè)無(wú)線覆蓋區(qū)群，再由若干無(wú)線區(qū)群構(gòu)成整個(gè)服務(wù)區(qū)。單位無(wú)線區(qū)群構(gòu)成應(yīng)有兩個(gè)基本條件：第三十三頁(yè)，共163頁(yè)。（1）若干個(gè)單位無(wú)線區(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)線區(qū)群中的同頻無(wú)線小區(qū)的中心間距相等。在滿足上述條件情況下，構(gòu)成單位無(wú)線區(qū)群的小區(qū)個(gè)數(shù)N為

(6-2)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)線區(qū)群構(gòu)成的服務(wù)區(qū)域如圖6-9所示。第三十四頁(yè)，共163頁(yè)。

圖6-9各種單位無(wú)線區(qū)群的結(jié)構(gòu)圖形(a)N=3；(b)N=4；(c)N=7第三十五頁(yè)，共163頁(yè)。從圖中可看出，單位鄰接無(wú)線區(qū)群中，同頻無(wú)線小區(qū)的中心間距dg與小區(qū)個(gè)數(shù)N、小區(qū)半徑r之間的關(guān)系為

（6-3）有3個(gè)、4個(gè)、7個(gè)無(wú)線小區(qū)構(gòu)成的單位無(wú)線區(qū)群，其基站可設(shè)置在各自無(wú)線小區(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)無(wú)線覆蓋區(qū)，如通常使用的7×3(21)個(gè)信道組。第三十六頁(yè)，共163頁(yè)。6.2.3移動(dòng)通信中的切換、交接與漫游

圖6-10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°的定向天線輻射電波進(jìn)行無(wú)線信號(hào)覆蓋。從圖6-13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(hào)不會(huì)產(chǎn)生干擾。第三十七頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-10三葉草形（每個(gè)基站三個(gè)無(wú)線小區(qū)）

第三十八頁(yè)，共163頁(yè)。當(dāng)移動(dòng)體在運(yùn)動(dòng)中，從一個(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6-11所示，當(dāng)移動(dòng)體從基區(qū)1(BS1)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。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6-12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)是，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。第三十九頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-11同一交換區(qū)的切換示意圖

第四十頁(yè)，共163頁(yè)。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，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。我國(guó)數(shù)字系統(tǒng)采用GSM制式。第四十一頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-12不同交換區(qū)的切換示意圖第四十二頁(yè)，共163頁(yè)。6.3GSM(全球數(shù)字移動(dòng)通信)系統(tǒng)及GPRS技術(shù)6.3.1GSM的特點(diǎn)GSM系統(tǒng)是泛歐數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是當(dāng)前發(fā)展最成熟的一種數(shù)字移動(dòng)通信系，即為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”。GSM的五大特點(diǎn)如下：（一）GSM的移動(dòng)臺(tái)具有漫游功能，可以實(shí)現(xiàn)國(guó)際漫游（1）移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼：GSM為用戶定義了三個(gè)識(shí)別碼，即DN碼、MSRN碼和IMSI碼。DN碼是公用電話號(hào)碼簿上可以查到的統(tǒng)一電話號(hào)碼；移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼MSRN是在呼叫漫游用戶時(shí)使用的號(hào)碼，由VLR臨時(shí)指定，并根據(jù)此號(hào)碼將呼叫接至漫游移動(dòng)臺(tái)；國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼IMSI在無(wú)線信道上使用，用來(lái)尋呼和第四十三頁(yè)，共163頁(yè)。識(shí)別移動(dòng)臺(tái)。上述三個(gè)識(shí)別碼存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用它們可以準(zhǔn)確無(wú)誤地識(shí)別某個(gè)移動(dòng)臺(tái)。（2）位置登記：某區(qū)的移動(dòng)臺(tái)若進(jìn)入另一個(gè)區(qū)，則只有經(jīng)過(guò)位置登記后才能使用。如A區(qū)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入B區(qū)后，它會(huì)自動(dòng)搜索該區(qū)基站的廣播公共信道，獲得位置信息。當(dāng)發(fā)現(xiàn)接收到的區(qū)域識(shí)別碼與自己的不同時(shí)，漫游移動(dòng)臺(tái)會(huì)向當(dāng)?shù)鼗景l(fā)出位置更新請(qǐng)求；B區(qū)的被訪局收到此信號(hào)后，通知本局的VLR，VLR即為漫游用戶指定一個(gè)臨時(shí)號(hào)碼MSRN。并將此號(hào)碼通過(guò)CCITTNo.7信令，通知移動(dòng)臺(tái)所在業(yè)務(wù)區(qū)備案。這樣，一個(gè)漫游用戶位置登記就完成了。第四十四頁(yè)，共163頁(yè)。（3）將呼叫接續(xù)至漫游移動(dòng)臺(tái)：當(dāng)公用有線電話用戶要呼叫某漫游移動(dòng)臺(tái)時(shí)，用有線電話機(jī)撥移動(dòng)臺(tái)DN碼，DN碼首先經(jīng)由公用交換網(wǎng)接至最靠近的本地GSM移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(GSMC)；GSMC利用DN碼訪問(wèn)母局位置登記器，從中取得漫游臺(tái)的MSRN碼，并根據(jù)此碼將呼叫接至被訪問(wèn)的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(VMSC)；VMSC接到MSRN號(hào)碼后，進(jìn)一步訪問(wèn)來(lái)訪者登記器，證實(shí)漫游臺(tái)是否仍在本區(qū)工作，經(jīng)確認(rèn)后，VMSC把MSRN碼轉(zhuǎn)換成國(guó)際移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼（IMSI），通過(guò)當(dāng)?shù)鼗?，在無(wú)線信道上向漫游移動(dòng)臺(tái)發(fā)出尋呼，從而建立通話。第四十五頁(yè)，共163頁(yè)。（二）GSM提供多種業(yè)務(wù)GSM可提供許多新業(yè)務(wù)，包括傳輸速率為300b/s～9600b/s的雙工異步數(shù)據(jù)，1200b/s～9600b/s的雙工同步數(shù)據(jù)；異步300b/s～9600b/s的PAD接入電路、分組數(shù)據(jù)和話音數(shù)字信號(hào)、可視圖文以及對(duì)ISDN終端的支持等。（三）GSM具有較好的保密功能GSM可以向用戶提供以下三種保密功能。（1）對(duì)移動(dòng)臺(tái)識(shí)別碼加密，使竊聽(tīng)者無(wú)法確定用戶的移動(dòng)臺(tái)電話號(hào)碼，起到對(duì)用戶位置保密的作用。（2）將用戶的話音、信令數(shù)據(jù)和識(shí)別碼加密，使非法竊聽(tīng)者無(wú)法收到通信的具體內(nèi)容。第四十六頁(yè)，共163頁(yè)。（3）保密措施通過(guò)“用戶鑒別”來(lái)實(shí)現(xiàn)。其鑒別方式是一個(gè)“詢問(wèn)一響應(yīng)”過(guò)程。為了鑒別用戶，在通信過(guò)程開(kāi)始時(shí)，首先由網(wǎng)絡(luò)向移動(dòng)臺(tái)發(fā)出一個(gè)信號(hào)：移動(dòng)臺(tái)收到這個(gè)號(hào)碼后，連同內(nèi)部的“電子密鎖”，共同啟動(dòng)“用戶鑒別”單元，隨之輸出鑒別結(jié)果，返回網(wǎng)絡(luò)的固定方。網(wǎng)絡(luò)固定方在發(fā)出號(hào)碼的同時(shí)，也啟動(dòng)自己的“用戶鑒別”單元，產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)果，與移動(dòng)臺(tái)返回的結(jié)果進(jìn)行比較，若結(jié)果相同則確認(rèn)為合法用戶，否則確認(rèn)為非法用戶，從而確保了用戶的使用權(quán)。第四十七頁(yè)，共163頁(yè)。（四）越區(qū)切換功能在微蜂窩區(qū)移動(dòng)通信網(wǎng)中，高頻度的越區(qū)切換已不可避免。GSM采取主動(dòng)參與越區(qū)切換的策略。移動(dòng)臺(tái)在通話期間，不斷向所在工作區(qū)基站報(bào)告本區(qū)和相鄰區(qū)無(wú)線環(huán)境的詳細(xì)數(shù)據(jù)。當(dāng)需要越區(qū)切換時(shí)，移動(dòng)臺(tái)主動(dòng)向本區(qū)基站發(fā)出越區(qū)切換請(qǐng)求，固定方(MSC和BS)根據(jù)來(lái)自移動(dòng)臺(tái)的數(shù)據(jù)，查找是否存在替補(bǔ)信道，以接收越區(qū)切換。如果不存在，則選擇第二替補(bǔ)信道，直至選中一個(gè)空閑信道，使移動(dòng)臺(tái)切換到該信道上繼續(xù)通信。第四十八頁(yè)，共163頁(yè)。（五）其它特點(diǎn)GSM系統(tǒng)主要采用了時(shí)分多址（TDMA）傳輸技術(shù)。其系統(tǒng)容量大，通話音質(zhì)好，便于數(shù)字傳輸，可與今后的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)兼容，還具有電子信箱、短消息業(yè)務(wù)等功能。6.3.2GSM系統(tǒng)構(gòu)成

GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分可分為移動(dòng)臺(tái)(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)，如圖6-13所示。第四十九頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-13GSM通信系統(tǒng)構(gòu)成第五十頁(yè)，共163頁(yè)。（一）移動(dòng)臺(tái)(MS)移動(dòng)臺(tái)是用戶使用的終端設(shè)備，它包括移動(dòng)電話以及用于提供數(shù)據(jù)、傳真等附加業(yè)務(wù)的終端適配器和終端設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)有便攜式(手持)和車(chē)載式兩種。未來(lái)移動(dòng)臺(tái)的主要形式是手持式，因?yàn)樗墓δ苋?、體積小、使用十分方便。移動(dòng)臺(tái)的主要功能有：能通過(guò)無(wú)線接入進(jìn)入通信網(wǎng)絡(luò)，完成各種控制和處理以提供主叫或被叫通信業(yè)務(wù)；具備與使用者之間的人機(jī)接口。例如，要實(shí)現(xiàn)話音通信，必須要有送、受話器、鍵盤(pán)以及顯示屏幕等，或者與其它終端設(shè)備相連接的適配器，或兩者兼有。從功能上看移動(dòng)臺(tái)可分為三種：第五十一頁(yè)，共163頁(yè)。（1）只具備某種業(yè)務(wù)功能，例如，只能通話的普通手持機(jī)；（2）帶有適配器可連接特定的終端設(shè)備；（3）可提供ISDN接口，再通過(guò)ISDN終端提供各類(lèi)業(yè)務(wù)。移動(dòng)臺(tái)還涉及到用戶注冊(cè)與管理。移動(dòng)臺(tái)依靠無(wú)線接入，不存在固定的線路。移動(dòng)臺(tái)本身必須具備用戶的識(shí)別號(hào)碼。這些用于識(shí)別用戶的數(shù)據(jù)資料可以由電話局一次性注入移動(dòng)臺(tái)。另外，可采用用戶識(shí)別模塊，即一種信用卡形式，稱(chēng)為SIM（SubscriberIdentifyModule）卡。使用移動(dòng)臺(tái)的人必須將SIM卡插入移動(dòng)臺(tái)才能使用，這是二種非常靈活的使用方式。（二）基站子系統(tǒng)(BSS)BSS可分為兩部分，即基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)和基站控制器（BSC）。第五十二頁(yè)，共163頁(yè)。BTS包括無(wú)線傳輸所需要的各種硬件和軟件，如發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、支持各種小區(qū)結(jié)構(gòu)(如全向、扇形、星狀或鏈狀)所需要的天線、連接基站控制器的接口電路以及收發(fā)臺(tái)本身所需要的檢測(cè)和控制裝置等。BSC是基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心之間的連接點(diǎn)，也為基站收發(fā)臺(tái)和操作維護(hù)中心之間交換信息提供接口。一個(gè)基站控制器通常控制幾個(gè)基站收發(fā)臺(tái)，其主要功能是進(jìn)行無(wú)線信道管理，實(shí)行呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)的越區(qū)切換進(jìn)行控制等。第五十三頁(yè)，共163頁(yè)。（三）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)NSS由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心(MSC)、歸屬位置寄存器(HLR)、拜訪位置寄存器(VLR)、鑒權(quán)中心(AUC)、設(shè)備識(shí)別寄存器(EIR)、操作維護(hù)中心(OMC)和短消息業(yè)務(wù)中心(BSC)構(gòu)成。MSC是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的核心，其主要功能是對(duì)于本MSC控制區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)用戶進(jìn)行通信控制與管理。例如：信道的管理與分配；呼叫的處理與控制；越區(qū)切換和漫游的控制；用戶位置登記與管理；用戶號(hào)碼和移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼的登記與管理；服務(wù)類(lèi)型的控制；對(duì)用戶實(shí)施鑒權(quán)；為系統(tǒng)與其它網(wǎng)絡(luò)連接提供接口，例如系統(tǒng)與其它MSC、公用通信網(wǎng)絡(luò)(如公用交換電信網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）等連接

第五十四頁(yè)，共163頁(yè)。提供接口，這樣保證用戶在轉(zhuǎn)移或漫游過(guò)程中實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙的服務(wù)。HLR是一種用來(lái)存儲(chǔ)本地用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。在蜂窩通信網(wǎng)中，通常設(shè)置若干個(gè)HLR，每個(gè)用戶都必須在某個(gè)HLR中登記。登記的內(nèi)容分為兩類(lèi)：一類(lèi)是永久性的參數(shù)，如用戶號(hào)碼、移動(dòng)設(shè)備號(hào)碼、接入的優(yōu)先等級(jí)、預(yù)定的業(yè)務(wù)類(lèi)型以及保密參數(shù)等；另一類(lèi)是暫時(shí)性的、需要隨時(shí)更新的參數(shù)，即用戶當(dāng)前所處位置的有關(guān)參數(shù)。當(dāng)用戶漫游到HLR服務(wù)區(qū)域之外時(shí)，HLR也要登記由該區(qū)傳送來(lái)的位置信息。這樣做的目的是保證當(dāng)呼叫任一個(gè)不知處于哪一個(gè)地區(qū)的移動(dòng)用戶時(shí)，均可由該移動(dòng)用戶的歸屬位置寄存器獲知它當(dāng)時(shí)處于哪一個(gè)地區(qū)，進(jìn)而建立起通信鏈路。第五十五頁(yè)，共163頁(yè)。VLR是一種用于存儲(chǔ)來(lái)訪用戶位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè)VLR通常為一個(gè)MSC控制服務(wù)區(qū)，也可分為幾個(gè)相鄰MSC控制服務(wù)區(qū)。當(dāng)移動(dòng)用戶漫游到新的MSC控制區(qū)時(shí)，必須向的漫游號(hào)碼（MSRN），并通知HLR修改用戶的位置信息，準(zhǔn)備為其他用戶呼叫此移動(dòng)用戶時(shí)提供路由信息如果移動(dòng)用戶由一個(gè)VLR服務(wù)區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)VLR服務(wù)區(qū)時(shí)，那么HLR在修改該用戶的位置信息后，還要通知原來(lái)的VLR，刪除此移動(dòng)用戶的位置信息。AUC的作用是可靠地識(shí)別用戶的身份，只允許有權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)并獲得服務(wù)。第五十六頁(yè)，共163頁(yè)。EIR是存儲(chǔ)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行鑒別和監(jiān)視，并拒絕非法移動(dòng)臺(tái)入網(wǎng)。OMC的任務(wù)是對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作，例如系統(tǒng)的自檢、報(bào)警和備用設(shè)備的激活，系統(tǒng)的故障診斷與處理；話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄與傳遞；各種資料的收集、分析與顯示等。SC是向用戶提供短消息業(yè)務(wù)的實(shí)體。HLR，AUC和EIR通常合設(shè)于同一物理實(shí)體中。第五十七頁(yè)，共163頁(yè)。6.3.3GSM系統(tǒng)的主要參數(shù)

GSM系統(tǒng)主要參數(shù)為：頻段、頻段寬度、通信方式、信道分配等，具體參數(shù)如下：頻段：935MHz～960MHz為基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收的頻段；890MHz～915MHz為移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收的頻段；1805MHz～1880MHz為基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收的頻段；1710MHz～1785MHz為移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收的頻段；其中，中國(guó)移動(dòng)使用890MHz～909MHz、935MHz～954MHz，每向l9MHz，中國(guó)聯(lián)通使用909MHz～915MHz、954MHz～960MHz，每向6MHz。此外中國(guó)移動(dòng)通信公司還使用了1800MHz頻段，1710MHz～1720MHz，1805MHz～1815MHz，每向10MHz的帶寬。第五十八頁(yè)，共163頁(yè)。頻段寬度：25MHz；通信方式：全雙工；載波間隔：200kHz；信道分配：每個(gè)頻道采用TDMA方式，每載波8時(shí)隙，即8個(gè)全速信道，16個(gè)半速信道；頻道配置：采用等間隔頻道配置方法。（1）在900MHz頻段，頻道序號(hào)為1～124，共124個(gè)頻道，序號(hào)和頻道標(biāo)稱(chēng)中心頻率的關(guān)系為：移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收：fL(n)=890.200MHz+(n-1)×0.200MHz基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收：FH（n）=fL(n)+45MHz其中，n=1～124。第五十九頁(yè)，共163頁(yè)。（2）在1800MHz頻段，頻道序號(hào)為512～885，共374個(gè)頻道，序號(hào)和頻道標(biāo)稱(chēng)中心頻率的關(guān)系為：移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收：fL(n)=1710.200MHz+(n-512)×0.200MHz基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收：FH（n）=fL(n)+95MHz其中，n=512～885。蜂窩系統(tǒng)可在不同的地理位置，即無(wú)線區(qū)群間重復(fù)使用各頻道組的頻道，即頻率復(fù)用，這是蜂窩移動(dòng)通信最基本原理。信道總速率：270.83kb/s；調(diào)制方式：GMSK，調(diào)制指數(shù)為0.3；第六十頁(yè)，共163頁(yè)。語(yǔ)音編碼：RPE-LP13b/s規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼；數(shù)據(jù)速率：9.6kb/s分集接收：跳頻217跳/s，交錯(cuò)信道編碼，自適應(yīng)均衡一一判決反饋?zhàn)赃m應(yīng)均衡器(16us以上)；每個(gè)時(shí)隙傳輸速率：22.8kb/s；第六十一頁(yè)，共163頁(yè)。6.3.4GSM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一個(gè)國(guó)家(或地區(qū))的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與其地域面積、人口分布及發(fā)展等因素均有密切關(guān)系，各國(guó)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)須根據(jù)其國(guó)情確定。目前世界各國(guó)GSM網(wǎng)均采用獨(dú)立建設(shè)專(zhuān)用網(wǎng)方式。該方式不依附于PSTN而獨(dú)立地在MSC間建立話務(wù)和信令鏈路，呼叫直接在GSM網(wǎng)中進(jìn)行接續(xù)。根據(jù)話務(wù)密度在需要的地方建立MSC/VLR.設(shè)置若干匯接MSC(TMSC)，在TMSC間建立網(wǎng)狀網(wǎng)互聯(lián)。每個(gè)MSC/VLR至少與兩個(gè)TMSC相連，這樣做的目的是為了確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性。GSM網(wǎng)使用專(zhuān)用的接入號(hào)第六十二頁(yè)，共163頁(yè)。(一般占用一個(gè)單獨(dú)的長(zhǎng)途區(qū)號(hào))與PSTN互通。每個(gè)MSC/VLR與當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)途或市話匯接局相連起到入口MSC(GMSC)的功能。用戶的撥號(hào)方式為：移動(dòng)電話撥叫固定電話（長(zhǎng)途冠字+長(zhǎng)途區(qū)號(hào)+用戶號(hào)碼），固定電話撥叫移動(dòng)電話(長(zhǎng)途冠字+GSM接入?yún)^(qū)號(hào)+用戶號(hào)碼)。我國(guó)的國(guó)土面積遼闊，人口眾多，因此，我國(guó)數(shù)字移動(dòng)電話網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由業(yè)務(wù)網(wǎng)(話路網(wǎng))和信令網(wǎng)組成。其中的業(yè)務(wù)網(wǎng)又由移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)、省內(nèi)網(wǎng)(省內(nèi)數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng))和全國(guó)網(wǎng)(全國(guó)數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng))組成。（一）業(yè)務(wù)網(wǎng)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖6-14所示。第六十三頁(yè)，共163頁(yè)。

圖6-14移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)第六十四頁(yè)，共163頁(yè)。1）全國(guó)劃分為若干個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，原則上長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)為2位、3位的地區(qū)建立移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中應(yīng)相應(yīng)設(shè)立一個(gè)HLR(歸屬位置登記器，必要時(shí)可增設(shè)HLR)，用于存儲(chǔ)歸屬該移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的所有用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。每個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中可設(shè)一個(gè)或若干個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心MSC(移動(dòng)端局)。長(zhǎng)途編號(hào)區(qū)為2位、3位的地區(qū)均可設(shè)立MSC，每個(gè)MSC區(qū)可劃分成若干個(gè)蜂窩式小區(qū)。2）在移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)中，每個(gè)MSC與局所在地的長(zhǎng)途局相連，并與局所在地的匯接局相連，在長(zhǎng)途多局制地區(qū)，MSC應(yīng)與該地區(qū)的高級(jí)長(zhǎng)途局相連。在沒(méi)有匯接局或話務(wù)量足夠大的情況下，MSC亦可與本地端局相連。3）每個(gè)MSC均為數(shù)字蜂窩移動(dòng)網(wǎng)的入口MSC。省內(nèi)網(wǎng)，如圖6-15所示。第六十五頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-15移動(dòng)業(yè)務(wù)省內(nèi)網(wǎng)第六十六頁(yè)，共163頁(yè)。1）省內(nèi)的移動(dòng)通信網(wǎng)由省內(nèi)的各移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)構(gòu)成，省內(nèi)設(shè)若干個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)匯接中心(也稱(chēng)二級(jí)匯接中心)。根據(jù)業(yè)務(wù)量的大小，二級(jí)匯接中心可以是單獨(dú)設(shè)置的匯接中心(即不帶用戶，沒(méi)有VLR，沒(méi)有至基站接口，只作匯接)，也可以是既作移動(dòng)端局(與基站相連，可帶用戶)又作匯接中心和移動(dòng)交換中心。2）省內(nèi)移動(dòng)通信網(wǎng)中的每一個(gè)移動(dòng)端局，至少應(yīng)與省內(nèi)兩個(gè)二級(jí)匯接中心相連。3）省內(nèi)的二級(jí)匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)。4）任意兩個(gè)MSC之間若有較大業(yè)務(wù)時(shí)，可建立話音專(zhuān)線。5）在建網(wǎng)初期，為節(jié)約投資，可先設(shè)一個(gè)二級(jí)匯接中心，每個(gè)MSC以單星形結(jié)構(gòu)與匯接中心相連，以后逐步過(guò)渡。第六十七頁(yè)，共163頁(yè)。(3)全國(guó)網(wǎng)。1）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。2）各省的二級(jí)匯接中心應(yīng)與其相應(yīng)的一級(jí)匯接中心相連。3）一級(jí)匯接中心之間為網(wǎng)狀網(wǎng)。我國(guó)的移動(dòng)話路網(wǎng)(業(yè)務(wù)網(wǎng))在20世紀(jì)末仍維持三級(jí)結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)路除在原八大匯接局設(shè)立TMSC1外，在全國(guó)又增加7個(gè)省會(huì)城市設(shè)置TMSC1。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)TMSC1，有15對(duì)獨(dú)立的TMSC1，其中有的兼二級(jí)匯接中心TMSC2。我國(guó)GSM公用陸地移動(dòng)通信業(yè)務(wù)網(wǎng)如圖6-16所示。第六十八頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-16我國(guó)GSM業(yè)務(wù)網(wǎng)第六十九頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-16中，TMSC1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TMSC2。15對(duì)TMSC1之間組成網(wǎng)狀網(wǎng)。二級(jí)匯接中心TMSC2與相應(yīng)的TMSC1相連。對(duì)未建設(shè)獨(dú)立TMSC1的省區(qū)，其TMSC2與歸屬的原大區(qū)中心的TMSC1相連。如西南的重慶、貴州、云南、西藏分別與四川成都的TMSC1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。第七十頁(yè)，共163頁(yè)。各個(gè)TMSC2與所屬區(qū)的TMSC1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TMSC1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)TMSC1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)的話務(wù)，當(dāng)二級(jí)中心所屬大區(qū)一級(jí)匯接中心TMSC1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)疏通至其他的所有大區(qū)的業(yè)務(wù)，如重慶設(shè)置到湖北武漢的直達(dá)路由等。(4)移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)與固定網(wǎng)(PSTN)的連接，如圖6-17所示。移動(dòng)網(wǎng)中的一級(jí)匯接中心、二級(jí)匯接中心和移動(dòng)端局都分別要與局所在地的固定網(wǎng)的長(zhǎng)途局相連，并與局所在地的匯接局相連，亦可與本地端局相連。第七十一頁(yè)，共163頁(yè)。

圖6-17移動(dòng)網(wǎng)(PLMN)與固定網(wǎng)(PSTN)的連接第七十二頁(yè)，共163頁(yè)。（二）信令網(wǎng)目前是獨(dú)立的NO.7信令網(wǎng)，采用三級(jí)結(jié)構(gòu)，即HSTP、LSTP和SP。在大區(qū)一般設(shè)置一級(jí)位號(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。6.3.5GSM系統(tǒng)通信網(wǎng)的編號(hào)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)。我國(guó)公用陸地?cái)?shù)字蜂窩移動(dòng)通信主要有兩大公司，一個(gè)是中國(guó)移動(dòng)，一個(gè)是中國(guó)聯(lián)通。其編號(hào)號(hào)碼有以下一些內(nèi)容。第七十三頁(yè)，共163頁(yè)。（一）移動(dòng)用戶的ISDN號(hào)碼(MSISDN)此號(hào)碼指主叫用戶為呼叫數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶所撥的號(hào)碼(相當(dāng)于電話號(hào)碼)。（1）號(hào)碼組成。如采用網(wǎng)號(hào)139，號(hào)碼結(jié)構(gòu)為：CC+NDC(N1N2N3,0,H1H2H3)+SN(X1X2X3X4)CC：國(guó)家號(hào)，我國(guó)國(guó)家碼為86。NDC：包括GSM接入網(wǎng)號(hào)碼N1，N2，N3以及HLR識(shí)別號(hào)碼H1，H2，H3。SN：移動(dòng)用戶號(hào)PLMN公用陸地?cái)?shù)字移動(dòng)(GSM)接入網(wǎng)號(hào)中，N1為1，N2為3，N3為0～9。中國(guó)移動(dòng)N3為5～9，聯(lián)通公司N3為0～4。在1999年7月22日后，在N3后增加一個(gè)“0”，變?yōu)?1位。H1，H2，H3為HLR識(shí)別碼，H1，H2用來(lái)區(qū)別移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)，如表6.1所示。H3由各省自行分配。第七十四頁(yè)，共163頁(yè)。表6.1H1、H2的分配第七十五頁(yè)，共163頁(yè)。注：1.H3，由各省自行分配，一個(gè)HLR可包含一個(gè)或若干個(gè)H1，H2，數(shù)值。2.表中空格處的H1，H3為備用。(2)撥號(hào)程序。移動(dòng)一一固定：OXYZPQRABCD移動(dòng)一一移動(dòng)：139H1H2H3X1X2X3X4固定一一本地移動(dòng)：139H1H2H3X1X2X3X4固定一一外地移動(dòng)：0139H1H2H3X1X2X3X4移動(dòng)——特服業(yè)務(wù)：0XYZX1X2移動(dòng)一一火警：119移動(dòng)一一匪警：110移動(dòng)一一急救中心：120第七十六頁(yè)，共163頁(yè)。（二）國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼(IMSI)在數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)中，IMSI能唯一地識(shí)別一個(gè)移動(dòng)用戶的號(hào)碼，它由15位數(shù)字組成。號(hào)碼結(jié)構(gòu)為：卡國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別國(guó)內(nèi)移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼由3部分組成：(1)移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼(MCC)：由3個(gè)數(shù)字組成，唯一地識(shí)別移動(dòng)用戶所屬的國(guó)家。中國(guó)為460。(2)移動(dòng)網(wǎng)號(hào)(MNC)：識(shí)別移動(dòng)用戶所歸屬的移動(dòng)網(wǎng)。我國(guó)GSM移動(dòng)通信網(wǎng)為00。第七十七頁(yè)，共163頁(yè)。(3)移動(dòng)用戶識(shí)別碼(MSIN)：唯一地識(shí)別國(guó)內(nèi)的GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中的移動(dòng)用戶，為H1H2H39X1X2X3X4X5X6，其中H1H2H3與移動(dòng)用戶MSISDN號(hào)碼中的H1H2H3相同，9代表900MHz系統(tǒng)。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)可以是多種移動(dòng)業(yè)務(wù)的終端(如話音、數(shù)據(jù)等)，相應(yīng)地可以有多個(gè)號(hào)碼簿號(hào)碼MSISDN，但是其IMSI號(hào)只有一個(gè)，移動(dòng)網(wǎng)據(jù)此受理用戶的通信或漫游請(qǐng)求，并對(duì)用戶計(jì)費(fèi)。IMSI由電信經(jīng)營(yíng)部門(mén)在用戶登記時(shí)寫(xiě)入移動(dòng)臺(tái)的EPROM。當(dāng)任一主叫按MSISDN撥叫某移動(dòng)用戶時(shí)，終端MSC將請(qǐng)求HLR或VLR翻譯為IMSI，然后用IMSI在無(wú)線信道上尋呼該移動(dòng)臺(tái)。第七十八頁(yè)，共163頁(yè)。（三）移動(dòng)用戶漫游號(hào)碼(MSRN)MSRN是當(dāng)呼叫一個(gè)移動(dòng)用戶時(shí)，為使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由選擇，VLR臨時(shí)分配給移動(dòng)用戶的一個(gè)號(hào)碼，其作用是供移動(dòng)交換機(jī)路由選擇用。它表示該用戶目前路由或呼叫位置信息，即網(wǎng)號(hào)后第一位為零的MSISDN號(hào)碼，如13900M1M2M3ABC。其中M1、M2、M3為MSC號(hào)碼，M1M2的分配與H1、H2相同。在公用電話網(wǎng)中，交換機(jī)是根據(jù)被叫號(hào)碼中的長(zhǎng)途區(qū)號(hào)和交換局號(hào)(PQR)判知被叫所在地點(diǎn)，從而選擇中繼路由的。固定用戶的位置和其號(hào)碼薄號(hào)碼有固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但是移動(dòng)臺(tái)的位置是不確定的，它的MSISDN中的H1H2H3只反映它的原籍地。第七十九頁(yè)，共163頁(yè)。當(dāng)它漫游進(jìn)入其他地區(qū)時(shí)，該地區(qū)的移動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐幪?hào)計(jì)劃賦予它一個(gè)MSRN，并通知其HLR。以后MSC建立至該用戶的來(lái)話呼叫時(shí)，就根據(jù)MSRN選擇路由。MSRN由被訪地區(qū)的VLR分配，它反映了移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前的實(shí)際位置。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)離開(kāi)該訪問(wèn)區(qū)域后，VLR就釋放該MSRN，可用于以后分配給其他漫游用戶。MSRN則是系統(tǒng)預(yù)留的號(hào)碼，一般不向用戶公開(kāi)，用戶撥打MSRN號(hào)碼將被拒絕。第八十頁(yè)，共163頁(yè)。（四）國(guó)際移動(dòng)臺(tái)設(shè)備號(hào)(IMEI)這是唯一標(biāo)識(shí)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備的號(hào)碼，又稱(chēng)為移動(dòng)臺(tái)串號(hào)。該號(hào)碼由制造廠家永久性地置入移動(dòng)臺(tái)，用戶和電信部門(mén)均無(wú)法改變。其作用是防止有人使用不合法的移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行呼叫。根據(jù)需要，MSC可以發(fā)指令要求所有的移動(dòng)臺(tái)在發(fā)送IMSI的同時(shí)發(fā)送其IMEI，如果發(fā)現(xiàn)兩者不匹配，則確定該移動(dòng)臺(tái)不合法，應(yīng)禁止使用。在EIR(設(shè)備身份登記器)中建有一張“非法IMEI號(hào)碼表”，俗稱(chēng)“黑表”，用以禁止被盜移動(dòng)臺(tái)的使用。第八十一頁(yè)，共163頁(yè)。6.3.6GSM通向3G的一個(gè)重要里程碑——GPRS（一）GPRS網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀及發(fā)展1.GPRS的發(fā)展現(xiàn)狀GPRS(GeneralPacketRadioService)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱(chēng)。GPRS是GSMPhase2.1規(guī)范實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有GSM網(wǎng)9.6kbit/s更高的數(shù)據(jù)率。GPRS采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。GPRS系統(tǒng)使用的是現(xiàn)有GSM的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，GSM網(wǎng)絡(luò)作為GPRS的承載網(wǎng)，GPRS和GSM共用相同基站、同一的頻譜資源，這就決定了GPRS網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相互關(guān)聯(lián)，又相互制約。第八十二頁(yè)，共163頁(yè)。歐洲最早是在1993年就提出了在GSM網(wǎng)上開(kāi)通GPRS，當(dāng)時(shí)GSM網(wǎng)絡(luò)在歐洲也不過(guò)剛剛開(kāi)通一年，用戶對(duì)移動(dòng)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也沒(méi)有很多需求，隨著用戶的迅速增加，GSM網(wǎng)絡(luò)取得了世人矚目的發(fā)展。隨著Phase1、Phase2、Phase2+的不斷引入，GSM向用戶不斷推出各種新業(yè)務(wù),以滿足市場(chǎng)的需求。運(yùn)營(yíng)商在選擇移動(dòng)數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn):保護(hù)現(xiàn)網(wǎng)投資、提供無(wú)線接入的速率、可有效地降低提供業(yè)務(wù)的成本、易于向3G平滑過(guò)渡。目前全世界已有近百個(gè)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)通了GPRS商用系統(tǒng)、試商用系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)。諾基亞、西門(mén)子、摩托羅拉、愛(ài)立信等國(guó)際手機(jī)巨頭都研制出GPRS手機(jī)。預(yù)示著GPRS的快速到來(lái)。第八十三頁(yè)，共163頁(yè)。2.GPRS的主要特點(diǎn)通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)使得用戶能夠在端到端分組傳送模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無(wú)線資源采用動(dòng)態(tài)分配方式，一個(gè)用戶可分配多個(gè)時(shí)隙，一個(gè)時(shí)隙也可由多個(gè)MS共享，用戶雖然與網(wǎng)絡(luò)一直連接，但僅當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送時(shí)才占用無(wú)線信道資源。與原有的電路型業(yè)務(wù)相比較，用戶使用GPRS業(yè)務(wù)將具有建鏈時(shí)間短、數(shù)據(jù)傳輸速率高、費(fèi)用低等特點(diǎn)，而對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，提供一定規(guī)模的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)，將會(huì)在無(wú)線資源利用率上有一定的提高，但同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)上需做大量的調(diào)整。GPRS具有以下特點(diǎn)：第八十四頁(yè)，共163頁(yè)。1)在核心網(wǎng)絡(luò)中引入GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GSN)，SGSN（ServingGPRSSupportNode）和GGSN（GatewayGPRSSupportNode）采用分組交換平臺(tái)方式，定義了基于TCP/IP的GTP方式來(lái)承載高層數(shù)據(jù)。SGSN與MSC在同一等級(jí)水平，并跟蹤單個(gè)MS的存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)安全功能和接入控制，節(jié)點(diǎn)SGSN通過(guò)幀中繼連接到基站系統(tǒng)。GGSN支持與外部分組交換網(wǎng)的互通，并經(jīng)由基于IP的GPRS骨干網(wǎng)和SGSN連通。2)通過(guò)GGSN實(shí)現(xiàn)了與標(biāo)準(zhǔn)Internet的無(wú)縫連接，在GGSN可實(shí)現(xiàn)與外部IP網(wǎng)絡(luò)的透明與非透明的連接，支持特定的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)一些特殊應(yīng)用如遠(yuǎn)程信息處理。GPRS也允許短消息業(yè)務(wù)(SMS)經(jīng)GPRS無(wú)線信道傳輸。第八十五頁(yè)，共163頁(yè)。3)以靈活的方式與GSM語(yǔ)音業(yè)務(wù)共享無(wú)線與網(wǎng)絡(luò)資源（如Gs接口），采用了靈活的策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與話音業(yè)務(wù)共存。4)GPRS非常適合突發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)，能高效利用信道資源在無(wú)線接口MAC/RLC層無(wú)線資源的有效管理，以及核心網(wǎng)部分適于數(shù)據(jù)傳送的分組交換方式，GPRS網(wǎng)絡(luò)適于突發(fā)性數(shù)據(jù)的有效傳送，它支持四種不同的QoS級(jí)別。一般來(lái)說(shuō)GPRS能在0.5～ls之內(nèi)恢復(fù)數(shù)據(jù)的重新傳輸。5)定義了新的GPRS無(wú)線信道，且分配方式十分靈活：每個(gè)TDMA幀可分配1到8個(gè)無(wú)線接口時(shí)隙。時(shí)隙能為用戶所共享，且上行鏈路和下行鏈路的分配是獨(dú)立的。第八十六頁(yè)，共163頁(yè)。6）GPRS支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供9.05～1712kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率（每用戶）。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS1、CS2、CS3和CS4四種編碼方案。7）GPRS的安全功能同現(xiàn)有的GSM安全功能一樣。身份認(rèn)證和加密功能由SGSN來(lái)執(zhí)行。其中的密碼設(shè)置程序的算法、密鑰和標(biāo)準(zhǔn)與目前GSM中的一樣，不過(guò)GPRS使用的密碼算法是專(zhuān)為分組數(shù)據(jù)傳輸所優(yōu)化過(guò)的。GPRS移動(dòng)設(shè)備(ME)可通過(guò)SIM訪問(wèn)GPRS業(yè)務(wù)，不管這個(gè)SIM是否具備GPRS功能。8)用戶數(shù)據(jù)在MS和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術(shù)：數(shù)據(jù)包用特定的GPRS協(xié)議信息打包并在MS和第八十七頁(yè)，共163頁(yè)。GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRSPLMN對(duì)外部數(shù)據(jù)協(xié)議解釋的需求，而且易于將來(lái)引入新的互通協(xié)議。用戶數(shù)據(jù)能夠壓縮，并有重傳協(xié)議保護(hù)，因此數(shù)據(jù)傳輸高效且可靠。9)GPRS的資源利用率高。它引入了分組交換的傳輸模式，使得原來(lái)采用電路交換模式的GSM傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生了根本性的變化，這在無(wú)線資源稀缺的情況下顯得尤為重要。GPRS可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類(lèi)型及服務(wù)質(zhì)量(QoS)等級(jí)的計(jì)費(fèi)功能，計(jì)費(fèi)方式更加合理，用戶使用更加方便。第八十八頁(yè)，共163頁(yè)。（二）GPRS的邏輯體系結(jié)構(gòu)GPRS為GSM用戶提供了數(shù)據(jù)通信應(yīng)用的接口，如E-mail、Internet等。GPRS是利用現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)并通過(guò)增加新的分組交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)利用分組交換技術(shù)在用戶之間傳遞信息(話音或數(shù)據(jù))，然而GPRS使用分組交換功能就意味著不需要為GPRS手機(jī)建立起一條專(zhuān)用的電路。也就是說(shuō)在需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，才動(dòng)態(tài)地建立起一條物理鏈路，當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完后，這些資源(如無(wú)線接口的時(shí)隙)又將分配給新的用戶。即對(duì)于具有GPRS功能的MS來(lái)說(shuō)沒(méi)有分配給專(zhuān)用的電路，也就是說(shuō)僅在數(shù)據(jù)傳送時(shí)，才動(dòng)態(tài)地建立起一條物理鏈路。第八十九頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-19GPRS網(wǎng)絡(luò)組成第九十頁(yè)，共163頁(yè)。如圖6-19所示，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)看，GPRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加SGSN和GGSN這兩種網(wǎng)絡(luò)實(shí)體以及Gb、Gn/Gp、Gi、Gr、Gf、Gd、Gs、Gc等接口而實(shí)現(xiàn)的。SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))和GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)）是實(shí)現(xiàn)GPRS的核心實(shí)體，它們也可通稱(chēng)為GSN。SGSN是為MS提供移動(dòng)性管理、路由選擇等服務(wù)的節(jié)點(diǎn)，GGSN是用于接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的節(jié)點(diǎn)。在上述接口中，Gs和Gc接口是可選接口，需要SGSN與MSC/VLR配合實(shí)現(xiàn)諸如聯(lián)合位置更新、經(jīng)由GPRS進(jìn)行CS尋呼等功能時(shí)，就應(yīng)選用Gs接口；如果選用GC接口，則GGSN可直接從HLR獲取位置信息，如果未選用Gc接口，則GGSN需通過(guò)其他SGSN或GGSN從HLR獲取位置信息。第九十一頁(yè)，共163頁(yè)。來(lái)自MS的用戶信令與數(shù)據(jù)在BSS之后分流，電路業(yè)務(wù)經(jīng)A接口去往MSC/VLR進(jìn)入GSM核心網(wǎng)，分組業(yè)務(wù)則經(jīng)Gb接口去往SGSN進(jìn)入GPRS骨干網(wǎng)。BSC與SGSN之間可以利用幀中繼方式相連，信令和數(shù)據(jù)都在這一傳輸平臺(tái)中傳送，幀中繼支持請(qǐng)求帶寬，線路利用率較高，費(fèi)用較低，適用于分組數(shù)據(jù)的傳輸。此外，在業(yè)務(wù)量不太大的情況下，Gb接口也可以暫時(shí)共享原GSM網(wǎng)A接口的傳輸資源，在MSC側(cè)通過(guò)MUX分復(fù)用之后，再將GPRS數(shù)據(jù)流送往SGSN。在GPRS骨干網(wǎng)內(nèi)部，各GSN實(shí)體之間通過(guò)Gn接口相連，它們之間的信令和數(shù)據(jù)傳輸都是在同一傳輸平臺(tái)中進(jìn)行的，所利用的傳輸平臺(tái)可以在ATM、以太網(wǎng)、DDN、ISDN、幀中繼等現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)中選擇。第九十二頁(yè)，共163頁(yè)。GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN和GGSN還通過(guò)Gr/Gc、Gs、Gf、Gd等接口分別與HLR、MSC/VLR、EIR、SMS-GMSC等原GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)體相連，這些實(shí)體之間的通信只涉及信令，利用SS7網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。GPRS骨干網(wǎng)通過(guò)GGSN經(jīng)Gi接口與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)互連，PDN可以是Internet、X.25/X.75等網(wǎng)絡(luò)，Gi接口應(yīng)是與PDN相應(yīng)的接口，即在與不同的PDN互連時(shí)，Gi接口也不同。提供GPRS業(yè)務(wù)涉及MS、BSS、SGSN、GGSN、HLR以及外部PDN等實(shí)體，還可能涉及MSC/VLR、SMS-GMSC等實(shí)體。GRPS的主要功能是由SGSN、GGSN與MS、HLR、PDN等相關(guān)實(shí)體配合實(shí)現(xiàn)的。第九十三頁(yè)，共163頁(yè)。MM上下文、PDP上下文、GPRS簽約數(shù)據(jù)等都是GPRS提供移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所必需的信息，這些信息分別由一系列相關(guān)的標(biāo)識(shí)和相應(yīng)的狀態(tài)信息組成，存儲(chǔ)在上述各相關(guān)實(shí)體中，供執(zhí)行登記、鑒權(quán)、移動(dòng)性管理、路由選擇等功能時(shí)調(diào)用。（三）GPRS的業(yè)務(wù)功能GPRS網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)分組承載平臺(tái)，可以提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)以及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的承載業(yè)務(wù)，并在此基礎(chǔ)上可以支持或提供給用戶各種電信業(yè)務(wù)。GPRS非常適合突發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)，能高效利用信道資源，但對(duì)大數(shù)據(jù)量應(yīng)用業(yè)務(wù)，GPRS網(wǎng)絡(luò)要加以限制。主要原因是：第九十四頁(yè)，共163頁(yè)。1)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量較小。GPRS網(wǎng)絡(luò)是依附于原有的GSM網(wǎng)絡(luò)之上。但在目前，GSM網(wǎng)絡(luò)主要還是提供電話業(yè)務(wù)，電話用戶密度高業(yè)務(wù)量大，而GPRS數(shù)據(jù)用戶密度低。在一個(gè)小區(qū)內(nèi)不可能有更多的信道用于GPRS；2)無(wú)線信道的數(shù)據(jù)速率較低。1.承載業(yè)務(wù)GPRS提供的承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又叫GPRS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PTP）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PTM)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS是一組新的GSM承載業(yè)務(wù)，是以分組模式在PLMN和與外部網(wǎng)絡(luò)互通的內(nèi)部網(wǎng)上傳輸。在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS網(wǎng)絡(luò)管理可以提供(或支持)一系列的交互式電信業(yè)務(wù)。第九十五頁(yè)，共163頁(yè)。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GPRS提供的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PTP)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又可細(xì)分為兩類(lèi)：1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(PTP-CLNS)這類(lèi)業(yè)務(wù)屬于數(shù)據(jù)報(bào)類(lèi)型業(yè)務(wù)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)是將一個(gè)單獨(dú)數(shù)據(jù)分組從用戶A傳送到目的地用戶B的業(yè)務(wù)，是由提供兩個(gè)用戶之間網(wǎng)絡(luò)層通信的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(CLNP)和IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(PTP-CONS)這類(lèi)業(yè)務(wù)是由面向連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（CONP）、即X.25協(xié)議(數(shù)據(jù)終端設(shè)備分組協(xié)議)支持的業(yè)務(wù)。在兩個(gè)用戶或多個(gè)用戶之間數(shù)據(jù)分組傳送要求建立虛電路連接(PVC，SVC)。第九十六頁(yè)，共163頁(yè)。（2）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)GPRS提供的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PTM)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者請(qǐng)求，把信息送給多個(gè)用戶，由PTM業(yè)務(wù)請(qǐng)求者定義用戶組成員。PTM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又可細(xì)分為三類(lèi)：1）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組播(PTM-M)業(yè)務(wù)。這類(lèi)業(yè)務(wù)是分布在一個(gè)或多個(gè)地理區(qū)域內(nèi)的一組用戶的多信道廣播業(yè)務(wù)，是單向的，沒(méi)有確認(rèn)，不能保證用戶正確接收。2）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)(PTM-G)。第九十七頁(yè)，共163頁(yè)。這類(lèi)業(yè)務(wù)為分布在一個(gè)或多個(gè)地理區(qū)域內(nèi)的一組用戶提供比較安全可靠的服務(wù)。服務(wù)的地理區(qū)域和用戶組由業(yè)務(wù)請(qǐng)求者自己定義。用戶組可以是經(jīng)過(guò)授權(quán)的閉合用戶群，或是開(kāi)放用戶群(用戶可以自由加入或脫離用戶群)。在一個(gè)用戶組內(nèi)，又可以包含幾個(gè)子用戶群。每個(gè)子用戶群內(nèi)用戶可以發(fā)起建立呼叫，但只能在子用戶群內(nèi)部傳送信息，其他子用戶群內(nèi)用戶不能接收。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)服務(wù)中心與一組用戶之間建立邏輯連接。網(wǎng)絡(luò)對(duì)組內(nèi)用戶的漫游位置進(jìn)行跟蹤，提供雙向通信服務(wù)，也可以提供單向或多向通信服務(wù)。實(shí)時(shí)交付數(shù)據(jù)。PTM-G業(yè)務(wù)特別適合移動(dòng)數(shù)據(jù)通信中的縱向應(yīng)用，即面向集團(tuán)的數(shù)據(jù)用戶提供第九十八頁(yè)，共163頁(yè)。雙向(或多向)通信服務(wù)。主要網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)包括：集團(tuán)用戶調(diào)度管理、出租車(chē)調(diào)度、集團(tuán)(公司)保密信息、特殊的新聞業(yè)務(wù)等。3）IP組播（IP-M）業(yè)務(wù)。這是IP協(xié)議定義業(yè)務(wù)的一部分。在IP-M中，信息是在IP-M的參與者之間進(jìn)行傳送的，IP-M組內(nèi)用戶可以是固定的和移動(dòng)的IP用戶。服務(wù)的地理區(qū)域沒(méi)有定義，IP-M組用戶可以是PLMN內(nèi)部用戶或是穿過(guò)因特網(wǎng)的一組用戶(因特網(wǎng)內(nèi)用戶)。比PTM-M服務(wù)的地理區(qū)域更廣泛。IP-M業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳送和參與者是符合Internet協(xié)議IP定義。第九十九頁(yè)，共163頁(yè)。6.3.7GPRS技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

GPRS作為將移動(dòng)通信與數(shù)據(jù)通信合二為一的技術(shù)，使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有提供更多增值業(yè)務(wù)的能力。而電力系統(tǒng)對(duì)通信的要求是多樣的，在有些場(chǎng)合，電力通信還無(wú)法滿足電力生產(chǎn)的需要。引入電力通信專(zhuān)網(wǎng)之外通信技術(shù)是合適的。應(yīng)用GPRS技術(shù)滿足某些電力系統(tǒng)特殊需求。GPRS網(wǎng)絡(luò)完全支持對(duì)行業(yè)集團(tuán)的特定應(yīng)用。在GPRS網(wǎng)絡(luò)之上可以建立電力企業(yè)虛擬網(wǎng)絡(luò)VPN。一個(gè)基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)VPN的邏輯圖如下圖6-20：第一百頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-20基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)VPN的邏輯圖第一百零一頁(yè)，共163頁(yè)。如圖6-20所示，可移動(dòng)的企業(yè)子網(wǎng)與企業(yè)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)建立了一個(gè)VPN。這樣，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)延伸到任何GPRS覆蓋區(qū)。由于電力通信基本沒(méi)有自己的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，因此GPRS技術(shù)使電力系統(tǒng)VPN網(wǎng)絡(luò)得以延伸。需要注意的是在安全性能上能基本滿足電力系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用要求的。但對(duì)重要的應(yīng)用，不能只依靠GPRS本身的安全機(jī)制，要在應(yīng)用層上加強(qiáng)安全保護(hù)?；贕PRS的VPN在電力系統(tǒng)有如下的應(yīng)用。1．在電力搶修監(jiān)控調(diào)度中的應(yīng)用第一百零二頁(yè)，共163頁(yè)。電力搶修監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)將搶修現(xiàn)場(chǎng)情況與電網(wǎng)運(yùn)行情況、設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)資料、客服中心的報(bào)修系統(tǒng)、事故搶修決策預(yù)案等系統(tǒng)互聯(lián)，以保證各部分信息迅速流通、互動(dòng)，協(xié)助搶修調(diào)度人員科學(xué)快速地指揮事故搶修。通過(guò)基于GPRS的VPN通信系統(tǒng)，檢修車(chē)的終端設(shè)備成為電力內(nèi)部Intranet網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端，可與控制中心交互GPS位置信息、搶修信息、地理信息、圖像信息等，在檢修現(xiàn)場(chǎng)就可以了解電網(wǎng)的運(yùn)行情況、運(yùn)行資料、檢修預(yù)案。大大提高電力搶修的自動(dòng)化水平。2．在配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用在配電系統(tǒng)中有大量的柱上檢測(cè)終端、變壓器檢測(cè)等設(shè)備，第一百零三頁(yè)，共163頁(yè)。需要將采集的數(shù)據(jù)傳送到配網(wǎng)中心，配網(wǎng)自動(dòng)化需要將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳送到控制中心，而配網(wǎng)設(shè)備數(shù)量巨大、布局分散、傳送的數(shù)據(jù)量卻不大，而采用傳統(tǒng)的電力載波、光纖、微波、擴(kuò)頻等通信手段，在經(jīng)濟(jì)性和可擴(kuò)充性上均不能完全適應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化的的特點(diǎn)?；贕PRS的VPN，在傳輸速率，時(shí)延和QoS保障等均能滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化和配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的需要。完全可以作為配電網(wǎng)通信的一種選擇方案。3．在通信監(jiān)控中的應(yīng)用通信監(jiān)控是保障通信電路正常運(yùn)行和故障檢修的必要手段，通信監(jiān)控一般由站內(nèi)的采集單元和監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成，采集單元需要通過(guò)通信鏈路將采集的信息實(shí)時(shí)傳送第一百零四頁(yè)，共163頁(yè)。到監(jiān)控中心。而在某些通信站是很難組織通信電路的，比如微波中繼站，本身并無(wú)下話路，即使采用公務(wù)通道，在設(shè)備出故障，需要通信監(jiān)控起作用時(shí)，往往監(jiān)控通道也隨設(shè)備故障同時(shí)中斷。又如在星形或鏈形的SDH光纖電路中，只要一個(gè)網(wǎng)元中斷，網(wǎng)管就丟失了對(duì)后面所有網(wǎng)元的管理監(jiān)視能力，而無(wú)法及時(shí)判斷和處理故障。因此需要一種獨(dú)立于被監(jiān)控的電路之外的通信電路來(lái)傳輸監(jiān)控信息，而為通信監(jiān)控另建通信電路在經(jīng)濟(jì)上是不可能的。因此，采用基于GPRS的VPN是一個(gè)很好的選擇。4．電力intranet無(wú)線延伸電力的辦公自動(dòng)化、調(diào)度自動(dòng)化等基于電力內(nèi)部Intranet的應(yīng)用目前已成為電力系統(tǒng)開(kāi)展各項(xiàng)工作必不可少的工具。雖然第一百零五頁(yè)，共163頁(yè)。在電力系統(tǒng)內(nèi)部都可以使用這些系統(tǒng)，但在基建工地、檢修現(xiàn)場(chǎng)、各種協(xié)調(diào)會(huì)的會(huì)場(chǎng)等場(chǎng)地就無(wú)法使用電力Intranet的服務(wù)了，而采用GPRS的VPN就可以在任何地點(diǎn)連接到電力的Intranet上。并且這樣的連接是有安全保障的。5．在圖像監(jiān)控中的應(yīng)用對(duì)于變電所的圖像監(jiān)控，由于電力通信光通信網(wǎng)一般都已覆蓋110kV以上的變電所，因此對(duì)于電壓等級(jí)較高的變電站都可用電力通信電路作為圖像監(jiān)控的通道。但是，對(duì)于數(shù)量較多的低電壓等級(jí)，又在偏遠(yuǎn)地區(qū)的變電站，電力通信還是薄弱的，大部分還在使用第一百零六頁(yè)，共163頁(yè)。電力載波通信，對(duì)這些變電站的圖像監(jiān)控，采用基于GPRS的VPN是較合適的。另外，可移動(dòng)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)在電力搶修、基建工程、線路驗(yàn)收等方面都獲得了廣泛應(yīng)用。移動(dòng)公司的GPRS系統(tǒng)本身對(duì)公眾提供了多種多樣的GPRS應(yīng)用，許多GPRS公眾業(yè)務(wù)在電力系統(tǒng)中都是可以應(yīng)用的。如短信業(yè)務(wù)。對(duì)于用戶電表的自動(dòng)抄表系統(tǒng)和水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于其信息點(diǎn)多，分散，信息量小，對(duì)實(shí)時(shí)性又沒(méi)有嚴(yán)格要求，因此最經(jīng)濟(jì)的通信手段是采用短信，而基于GPRS的短信，不像GSM的短信需要在信令通道傳輸，有更大的吞吐量和可靠性，因此更適合用于抄表系統(tǒng)和水庫(kù)水文監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)的信息傳輸。第一百零七頁(yè)，共163頁(yè)。6.4CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)6.4.1CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)概念CDMA系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)及擴(kuò)頻通信的原理，可在系統(tǒng)中使用多種先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，為系統(tǒng)帶來(lái)許多優(yōu)點(diǎn)。（1）大容量。CDMA系統(tǒng)的信道容量是模擬系統(tǒng)的10～20倍，是TDMA系統(tǒng)的4倍。（2）軟容量。在FDMA、TDMA系統(tǒng)中，當(dāng)小區(qū)服務(wù)的用戶數(shù)達(dá)到最大信道數(shù)時(shí)，滿載的系統(tǒng)絕對(duì)無(wú)法再增添一個(gè)信號(hào)；此時(shí)若有新的呼叫，該用戶只能聽(tīng)到忙音。而在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)目和服務(wù)質(zhì)量之間可以相互折中，靈活確定。第一百零八頁(yè)，共163頁(yè)。（3）軟切換。所謂軟切換是指當(dāng)移動(dòng)臺(tái)需要切換時(shí)，先與新的基站連通，再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。（4）高話音質(zhì)量和低發(fā)射功率。（5）話音激活。典型的全雙工雙向通話中，每次通話的占空比小于35%。在FDMA和TDMA系統(tǒng)里，由于通話停頓等使重新分配信道存在一定時(shí)延，因此難以利用話音激活技術(shù)。CDMA系統(tǒng)因?yàn)槭褂昧丝勺兯俾事暣a器，在不講話時(shí)傳輸速率降低，減輕了對(duì)其他用戶的干擾，這即是CDMA系統(tǒng)的話音激活技術(shù)。第一百零九頁(yè)，共163頁(yè)。（6）保密。CDMA系統(tǒng)的信號(hào)擾碼方式提供了高度的保密性，使這種數(shù)字蜂窩系統(tǒng)在防止串話、盜用等方面具有其它系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。正是由于CDMA具有以上一系列優(yōu)點(diǎn)，許多專(zhuān)業(yè)公司認(rèn)為它是移動(dòng)通信方面最有應(yīng)用前途的一種多址方式，世界各國(guó)都在著手這種新系統(tǒng)的研究。在美國(guó)研制比較成功的CDMA蜂窩通信系統(tǒng)有兩種：一種是Qualcomm公司開(kāi)發(fā)的帶寬為1.25MHz的CDMA系統(tǒng)，稱(chēng)為窄帶碼分多址N-CDMA；另一種是SCSMobilecomm公司開(kāi)發(fā)的帶寬為40MHz的CDMA系統(tǒng)，稱(chēng)為B–CDMA。第一百一十頁(yè)，共163頁(yè)。6.4.2CDMA系統(tǒng)工作原理及技術(shù)（一）CDMA系統(tǒng)工作原理CDMA是一種以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的調(diào)制和多址連接技術(shù)。擴(kuò)頻通信技術(shù)在信號(hào)發(fā)端用一高速偽隨機(jī)碼與數(shù)字信號(hào)相乘，由于偽隨機(jī)碼的速率比數(shù)字信號(hào)的速率大得多，因而擴(kuò)展了信息傳輸帶寬。在收信端，用相同的偽隨機(jī)序列與接收信號(hào)相乘，進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，將擴(kuò)頻信號(hào)解擴(kuò)。擴(kuò)頻通信具有隱蔽性、保密性、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)。CDMA蜂窩通信系統(tǒng)的原理如圖6-21所示。擴(kuò)頻通信中用的偽隨機(jī)碼常常采用m序列，這是因?yàn)樗哂腥菀桩a(chǎn)生和自相關(guān)特性優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。其歸一化自相關(guān)函數(shù)只有1和-1／K兩個(gè)值，K是m序列長(zhǎng)度。所以，只有在收發(fā)端偽隨機(jī)序列相位相同時(shí)才能恢復(fù)發(fā)送信號(hào)。第一百一十一頁(yè)，共163頁(yè)。碼分多址技術(shù)就是利用了這一特點(diǎn)，采用不同相位的相同m序列作為多址通信的地址碼。由于m序列的自相關(guān)特性與長(zhǎng)度有關(guān)，作為地址碼，其長(zhǎng)度應(yīng)盡可能長(zhǎng)，以供更多用戶使用。同時(shí)，可以獲得更高的處理增益和保密性，但是又不能太長(zhǎng)，否則不僅使電路復(fù)雜，也不利于快速捕獲與跟蹤。第一百一十二頁(yè)，共163頁(yè)。圖6-21CDMA擴(kuò)頻通信系統(tǒng)原理第一百一十三頁(yè)，共163頁(yè)。(1)地址碼的選擇。在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，綜合采用了三種碼。一種是長(zhǎng)度為215-1的PN碼，它用于區(qū)分不同的基站信號(hào)，不與基站保持同步，但使用的PN碼序列相位偏移不同。使用相同序列、不同相位作為地址碼，便于搜索與同步；另一種是長(zhǎng)度為242-1的PN序列，它在前向信道用于信號(hào)的保密，在反向信道用于區(qū)分不同的移動(dòng)臺(tái)。這樣長(zhǎng)的碼有利于信號(hào)的保密，同時(shí)基站知道特定移動(dòng)臺(tái)的長(zhǎng)碼及其相位，因而不需要對(duì)它進(jìn)行搜索與捕獲；第三種是Walsh碼，由于Walsh序列的正交性，不同信道的信號(hào)是正交的，同時(shí)區(qū)分不同移動(dòng)臺(tái)用戶。相鄰基站可以使用相同的Walsh序列，雖然可能不滿足正交性，但可以由PN短碼提供區(qū)分。在反向鏈路，Walsh序列用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行正交碼多進(jìn)制調(diào)制，以提高通信鏈路的質(zhì)量。第一百一十四頁(yè)，共163頁(yè)。（2）擴(kuò)頻碼速率的選擇。CDMA蜂窩系統(tǒng)擴(kuò)頻碼（在前向鏈路是Walsh序列，在反向鏈路是PN長(zhǎng)碼）的速率規(guī)定為1.2288MHz。這個(gè)規(guī)定考慮了頻譜資源的限制、系統(tǒng)容量、多徑分離的需要和基帶數(shù)據(jù)速率等多個(gè)因素。決定CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)容量的主要因素是：系統(tǒng)的處理增益、信號(hào)比特能量與噪聲功率譜密度比、話音占空比、頻率重用效率、每小區(qū)的扇區(qū)數(shù)目。為了取得高的系統(tǒng)處理增益，獲得高的系統(tǒng)容量，擴(kuò)頻碼速率應(yīng)當(dāng)盡可能高。通常，陸地移動(dòng)通信環(huán)境的多徑延遲為1～100μs。為了充分發(fā)揮擴(kuò)頻碼分多址技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多徑分離的作用，要求擴(kuò)頻碼序列的持續(xù)時(shí)間小于1μs，也就是擴(kuò)頻碼速率應(yīng)大于1MHz。選擇1.2288MHz的另一個(gè)原因是，這個(gè)速率可以被基帶數(shù)據(jù)速率9.6kb/s整除，且除數(shù)為2的冪指數(shù)（128=27）。第一百一十五頁(yè)，共163頁(yè)。（二）CDMA系統(tǒng)的主要技術(shù)CDMA系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)及擴(kuò)頻通信的原理，可在系統(tǒng)中使用多種先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)。1.軟容量在CDMA系統(tǒng)中，用戶數(shù)目和服務(wù)質(zhì)量之間可以相互折中，靈活確定。例如系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)者可在話務(wù)量高峰期將誤碼率稍微提高，從而增加可用信道數(shù)。同時(shí)，當(dāng)相鄰小區(qū)的負(fù)荷較輕時(shí)，本小區(qū)受到的干擾減少，容量就可適當(dāng)增加。例如，對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信道數(shù)為40的扇區(qū)，當(dāng)有第41個(gè)用戶呼叫時(shí)，這時(shí)對(duì)此區(qū)接收機(jī)輸入信噪比下降為第一百一十六頁(yè)，共163頁(yè)。（6-4）當(dāng)有43個(gè)用戶時(shí)，接收機(jī)輸入信噪比的下降為（6-5）只使該扇區(qū)內(nèi)的用戶誤碼率有所上升，信噪比降低，通話質(zhì)量稍有下降，但不致于發(fā)生出現(xiàn)忙音無(wú)信道的情況。人們把這種在一個(gè)扇區(qū)，小區(qū)信道數(shù)可擴(kuò)容的現(xiàn)象稱(chēng)軟容量。當(dāng)然，這種軟容量是以話音質(zhì)量降低為代價(jià)換來(lái)的，但不容許信噪比降低到極限值以下。第一百一十七頁(yè)，共163頁(yè)。體現(xiàn)軟容量的另一種形式是小區(qū)呼吸功能。所謂小區(qū)呼吸功能就是指各個(gè)小區(qū)的覆蓋大小是動(dòng)態(tài)的，當(dāng)相鄰兩個(gè)小區(qū)負(fù)荷一輕一重時(shí)，負(fù)荷重的小區(qū)通過(guò)減小導(dǎo)頻發(fā)射功率，使本小區(qū)的邊緣用戶由于導(dǎo)頻強(qiáng)度不夠，切換到相鄰小區(qū)，使負(fù)荷分擔(dān)，即相當(dāng)于增加了容量。這項(xiàng)功能對(duì)切換也特別有用，避免信道緊缺而導(dǎo)致呼叫中斷。在模擬系統(tǒng)和數(shù)字TDMA系統(tǒng)中，如果一條信道不可用，呼叫必須重新分配到另一條信道，或者在切換時(shí)中斷。但是在CDMA系統(tǒng)中，在一個(gè)呼叫結(jié)束前，