移動通信系統(tǒng)

1、第7章 移動通信系統(tǒng)7.1 移動通信概述移動通信概述7.2 GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信系統(tǒng)7.3 CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)數(shù)字移動通信系統(tǒng)7.4 第三代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)7.5 新一代移動通信系統(tǒng)新一代移動通信系統(tǒng)17.1 移動通信概述 移動通信指移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之移動通信指移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間所進(jìn)行的通信。間所進(jìn)行的通信。 小區(qū)制蜂窩網(wǎng)和碼分多址技術(shù)是移動通信技術(shù)的核小區(qū)制蜂窩網(wǎng)和碼分多址技術(shù)是移動通信技術(shù)的核心概念。心概念。 本章將對公用移動通信系統(tǒng)的特點、組成、功能以本章將對公用移動通信系統(tǒng)的特點、組成、功能以及工作原理進(jìn)行說明。重點對

2、基于小區(qū)蜂窩網(wǎng)概念的全及工作原理進(jìn)行說明。重點對基于小區(qū)蜂窩網(wǎng)概念的全球移動通信系統(tǒng)（球移動通信系統(tǒng)（GSM）和基于碼分多址技術(shù)（）和基于碼分多址技術(shù)（CDMA）的數(shù)字移動通信系統(tǒng)進(jìn)行介紹。的數(shù)字移動通信系統(tǒng)進(jìn)行介紹。27.1.1 移動通信的特點3 頻率資源有限頻率資源有限 易受外界干擾易受外界干擾 存在各種效應(yīng)：存在各種效應(yīng)：多徑多徑、陰影陰影、多普勒多普勒、遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng) 技術(shù)較復(fù)雜技術(shù)較復(fù)雜 對設(shè)備要求高對設(shè)備要求高 保密性較差保密性較差1、 移動通信必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸移動通信必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸 這種傳播媒質(zhì)允許通信中的用戶可以在一定范圍內(nèi)自由活動，其位置不受束縛，

3、不過無線電波的傳播特性一般都很差。 首先，移動通信的運行環(huán)境十分復(fù)雜，電波不僅會隨著傳播距離的增加而發(fā)生彌散損耗，并且會受到地形、地物的遮蔽而發(fā)生“陰影效應(yīng)”，而且信號經(jīng)過多點反射，會從多條路徑到達(dá)接收地點，這種多徑信號的幅度、相位和到達(dá)時間都不一樣，它們相互疊加會產(chǎn)生電平衰落和時延擴展；其次，移動通信常常在快速移動中進(jìn)行，這不僅會引起多普勒（Doppler）頻移，產(chǎn)生隨機調(diào)頻，而且會使得電波傳播特性發(fā)生快速的隨機起伏，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。 移動通信的主要特點移動通信的主要特點 2、 移動通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行的移動通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行的 除去一些常見的外部干擾， 如天電干擾、工業(yè)

4、干擾和信道噪聲外，系統(tǒng)本身和不同系統(tǒng)之間，還會產(chǎn)生這樣或那樣的干擾。因為在移動通信系統(tǒng)中，常常有多部用戶電臺在同一地區(qū)工作，基站還會有多部收發(fā)信機在同一地點上工作，這些電臺之間會產(chǎn)生干擾。 3. 移動通信可以利用的頻譜資源非常有限，移動通信可以利用的頻譜資源非常有限， 而移動通信而移動通信業(yè)務(wù)量的需求卻與日俱增業(yè)務(wù)量的需求卻與日俱增 如何提高通信系統(tǒng)的通信容量，始終是移動通信發(fā)展中的焦點。為了解決這一矛盾，一方面要開辟和啟用新的頻段；另一方面要研究各種新技術(shù)和新措施， 以壓縮信號所占的頻帶寬度和提高頻譜利用率。 4、移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，、移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣， 網(wǎng)絡(luò)管理和

5、控制必網(wǎng)絡(luò)管理和控制必須有效須有效根據(jù)通信地區(qū)的不同需要， 移動通信網(wǎng)絡(luò)可以組成帶狀(如鐵路公路沿線)、面狀(如覆蓋一城市或地區(qū))或立體狀(如地面通信設(shè)施與中、低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的綜合系統(tǒng))等，可以單網(wǎng)運行，也可以多網(wǎng)并行并實現(xiàn)互連互通。為此，移動通信網(wǎng)絡(luò)必須具備很強的管理和控制功能，諸如用戶的登記和定位，通信(呼叫)鏈路的建立和拆除，信道的分配和管理， 通信的計費、鑒權(quán)、安全和保密管理以及用戶過境切換和漫游的控制等。 5、 移動通信設(shè)備移動通信設(shè)備(主要是移動臺主要是移動臺)必須適于在移動環(huán)境中使必須適于在移動環(huán)境中使用用 對手機的主要要求是體積小、重量輕、省電、操作簡單和攜帶方便。 車載臺

6、和機載臺除要求操作簡單和維修方便外， 還應(yīng)保證在震動、沖擊、高低溫變化等惡劣環(huán)境中正常工作。 7.1.2 移動通信發(fā)展歷程9移動通信六個發(fā)展階段移動通信六個發(fā)展階段階段階段年代劃分年代劃分特點特點I I1920-19401920-1940專用系統(tǒng)、小范圍、少量用戶、低頻率。主要在交通運輸、軍事等領(lǐng)域。專用系統(tǒng)、小范圍、少量用戶、低頻率。主要在交通運輸、軍事等領(lǐng)域。 IIII1940-19651940-1965由專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡。采用人工接續(xù)、網(wǎng)的容量較小、成本較高。由專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡。采用人工接續(xù)、網(wǎng)的容量較小、成本較高。IIIIII1965-19751965-1975大區(qū)

7、制、中小容量、自動選頻、自動接續(xù)，大區(qū)制、中小容量、自動選頻、自動接續(xù)，450MHz頻段。頻段。IVIV1975-19851975-1985第一代模擬移動通信系統(tǒng)：蜂窩網(wǎng)概念推進(jìn)了系統(tǒng)容量大增；微電子技術(shù)使得設(shè)第一代模擬移動通信系統(tǒng)：蜂窩網(wǎng)概念推進(jìn)了系統(tǒng)容量大增；微電子技術(shù)使得設(shè)備趨于小型化；計算機技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)管提供了強有力的手段。代表體制：美國備趨于小型化；計算機技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)管提供了強有力的手段。代表體制：美國AMPSAMPS，北歐，北歐NMTSNMTS，英國，英國TACSTACS等。尋呼系統(tǒng)和無繩電話系統(tǒng)伴隨著出現(xiàn)。等。尋呼系統(tǒng)和無繩電話系統(tǒng)伴隨著出現(xiàn)。V V1985-20051985

8、-2005第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)：數(shù)字蜂窩技術(shù)成為當(dāng)代主流在用移動通信系統(tǒng)。頻譜第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)：數(shù)字蜂窩技術(shù)成為當(dāng)代主流在用移動通信系統(tǒng)。頻譜利用率高、系統(tǒng)容量較大，能提供語音、數(shù)據(jù)等多種通信業(yè)務(wù)。代表體制：泛歐利用率高、系統(tǒng)容量較大，能提供語音、數(shù)據(jù)等多種通信業(yè)務(wù)。代表體制：泛歐GSMGSM、北美、北美CDMACDMA、日本、日本PDCPDC等。缺點：無法完全實現(xiàn)全球漫游、僅支持語音、短消等。缺點：無法完全實現(xiàn)全球漫游、僅支持語音、短消息和較低速的數(shù)據(jù)通信連接、系統(tǒng)容量也不足。息和較低速的數(shù)據(jù)通信連接、系統(tǒng)容量也不足。VIVI2005-2005-今今第三代移動通信系統(tǒng)：為用戶提供全球

9、海陸空三維的無縫隙覆蓋，支持全球漫游第三代移動通信系統(tǒng)：為用戶提供全球海陸空三維的無縫隙覆蓋，支持全球漫游業(yè)務(wù)；支持多種話音和非話音業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)；支持多種話音和非話音業(yè)務(wù), , 特別是多媒體業(yè)務(wù)；具備足夠的系統(tǒng)容量、特別是多媒體業(yè)務(wù)；具備足夠的系統(tǒng)容量、強大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。目前主流標(biāo)準(zhǔn)：美國強大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務(wù)質(zhì)量。目前主流標(biāo)準(zhǔn)：美國CDMA2000CDMA2000、中國、中國TD-SCDMATD-SCDMA、日本、日本W(wǎng)-CDMAW-CDMAAMPSTACSNMT其它GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第一代 80年代模擬第二代 90年

10、代數(shù)字第三代 IMT-2000UMTSWCDMACDMA2000技術(shù)驅(qū)動業(yè)務(wù)驅(qū)動模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務(wù)多媒體業(yè)務(wù)7.1.2 移動通信發(fā)展歷程歷代移動通信系統(tǒng)比較第一代第一代模擬模擬第二代第二代數(shù)字?jǐn)?shù)字第三代第三代IMT-2000成熟時間成熟時間80 年代1990 年試用1993 年商用2001 年商用空中制式空中制式FDMATDMACDMA頻譜利用頻譜利用率率低中高提供業(yè)務(wù)提供業(yè)務(wù)話音話音、傳真、短消息、電路型數(shù)據(jù)、分組型數(shù)據(jù)話音、傳真、多媒體消息、電路型數(shù)據(jù)、分組型數(shù)據(jù)、高速分組數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率GSM 9.6Kbit/sGPRS 144Kbit/s2Mbit/sIMT-2000

11、的由來IMT-2000是第三代移動通信系統(tǒng)（3G）的統(tǒng)稱第三代移動通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，能實現(xiàn)全球無縫覆蓋，具有全球漫游能力，與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容，并以小型便攜式終端在任何時候、任何地點進(jìn)行任何種類通信的通信系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟（ITU）1985年提 出，考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進(jìn)入商用市場，工作的頻段在2000MHz，且最高業(yè)務(wù)速率為2000Kbps，故于1996年正式更名為IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。為什么要發(fā)展3G2G無線頻率資源緊張移動用戶增長迅速,需要較

12、多的頻譜資源現(xiàn)有的頻段無法滿足2005年左右移動通信發(fā)展的需求3G頻譜效率比2G高新興的移動數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)增加了對2G頻譜的壓力市場呼喚中高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)的寬帶化、多媒體化是未來業(yè)務(wù)發(fā)展的方向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在未來的時間里將超過語音業(yè)務(wù)2G典型業(yè)務(wù)：語音業(yè)務(wù)、低速多媒體業(yè)務(wù)3G典型業(yè)務(wù)：中高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)傳輸3G系統(tǒng)更加適合于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展移動通信競爭日趨激化，豐富的業(yè)務(wù)類型和服務(wù)質(zhì)量成為競爭焦點3G是移動通信發(fā)展的必然3G的目標(biāo) 全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，全球無縫覆蓋 高效的頻譜效率,更低的建設(shè)成本 高服務(wù)質(zhì)量，高保密性能 易于2G系統(tǒng)演進(jìn)過渡 提供多媒體業(yè)務(wù)，速率最高 2Mb/

13、s車速環(huán)境：144kb/s步行環(huán)境：384kb/s室內(nèi)環(huán)境：2Mb/s三種主要體制比較WCDMACDMA2000TD-SCDMA采用國家采用國家歐洲，日本美國，韓國中國繼承基礎(chǔ)繼承基礎(chǔ)GSM窄帶 CDMAGSM預(yù)計試用期預(yù)計試用期日本 2001年韓國 2000年底同步方式同步方式異步同步異步碼片速率碼片速率(Mcps)3.84N*1.22881.28空中接口空中接口WCDMACDMA2000，兼容 IS95TD-SCDMA核心網(wǎng)核心網(wǎng)GSM MAPANSI-41GSM MAP全球3G市場情況由于由于GSMGSM的優(yōu)勢地位，的優(yōu)勢地位，WCDMAWCDMA在除美國、韓國以外的地在除美國、韓國以外

14、的地區(qū)占有主導(dǎo)地位區(qū)占有主導(dǎo)地位日本采用WCDMA體制，2001年正式商用歐洲國家通過招標(biāo)方式發(fā)放新一代的UMTS許可證，2002年商用。英國、西班牙、德國等已完成UMTS許可證的發(fā)放工作。法國正在加快這一進(jìn)程。WCDMAWCDMA的商用設(shè)備在的商用設(shè)備在20012001年底面市年底面市; ;目前將采用目前將采用CDMA2000-1XCDMA2000-1X體制主要國家和地區(qū)有：北美體制主要國家和地區(qū)有：北美，韓國，南美的部分國家，可能采用國家和地區(qū)有中，韓國，南美的部分國家，可能采用國家和地區(qū)有中國，中國臺灣，日本等國，中國臺灣，日本等CDMA2000-1XCDMA2000-1X商用的時間在商

15、用的時間在20012001年，對于年，對于CDMA2000-3XCDMA2000-3X的商用時間在的商用時間在20022002年年由中國提出的由中國提出的TD-SCDMATD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)融合到了標(biāo)準(zhǔn)目前已經(jīng)融合到了3GPP3GPP相相關(guān)規(guī)范中關(guān)規(guī)范中7.1.3 移動通信系統(tǒng)的組成17 MSC通過中繼線與固定電話網(wǎng)連通，實現(xiàn)移通過中繼線與固定電話網(wǎng)連通，實現(xiàn)移動臺用戶與公用固定電話用戶之間的通信。動臺用戶與公用固定電話用戶之間的通信。移動通信有以下多種分類方法： 按使用對象可分為民用設(shè)備和軍用設(shè)備； 按使用環(huán)境可分為陸地通信、 海上通信和空中通信； 按多址方式可分為頻分多址(FDMA

16、)、 時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)等； 7.1.4 移動通信的分類 按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)； 按業(yè)務(wù)類型可分為電話網(wǎng)、 數(shù)據(jù)網(wǎng)和多媒體網(wǎng)； 按工作方式可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工和半雙工； 按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)； 按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。 7.1.4.1 工作方式工作方式1、單工通信、單工通信 所謂單工通信，是指通信雙方電臺交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。根據(jù)收、發(fā)頻率的異同， 又可分為同頻單工和異頻單工。單工通信常用于點到點通信， 參見圖1-1。 圖1-1 單工通信 同頻單工是指通信雙方(如圖1-1中的電臺甲和電臺乙)使用相同的頻率f1工作，發(fā)送時不接收，

17、接收時不發(fā)送。平常各接收機均處于守候狀態(tài)，即把天線接至接收機等候被呼。當(dāng)電臺甲要發(fā)話時，它就按下其送受話器的按講開關(guān)(PTT)， 一方面關(guān)掉接收機，另一方面將天線接至發(fā)射機的輸出端，接通發(fā)射機開始工作。當(dāng)確知電臺乙接收到載頻為f1的信號時，即可進(jìn)行信息傳輸。2. 2. 雙工通信雙工通信所謂雙工通信，是指通信雙方可同時進(jìn)行傳輸消息的工作方式，有時亦稱全雙工通信，如圖1-2所示。圖中，基站的發(fā)射機和接收機分別使用一副天線，而移動臺通過雙工器共用一副天線。雙工通信一般使用一對頻道，以實施頻分雙工(FDD)工作方式。這種工作方式使用方便，同普通有線電話相似，接收和發(fā)射可同時進(jìn)行。但是，在電臺的運行過程

18、中，不管是否發(fā)話，發(fā)射機總是工作的，故電源消耗較大， 這一點對用電池作電源的移動臺而言是不利的。 為緩解這個問題和減少對系統(tǒng)頻帶的要求，可在通信設(shè)備中采用同步的半雙工通信方式，即時分雙工(TDD)。此時， 時間軸被周期地分割成時間幀，每一幀分為兩部分，前半部分用于電臺A（或移動臺A）發(fā)送，后半部分用于電臺B（或基站）發(fā)送，這樣就可以實現(xiàn)電臺A和B（移動臺與基站）的雙向通信。 3. 半雙工通信半雙工通信 半雙工通信的組成與圖1-2相似， 移動臺采用單工的“按講”方式， 即按下按講開關(guān)， 發(fā)射機才工作， 而接收機總是工作的。 基站工作情況與雙工方式完全相同。 圖1-2 雙工通信 7.1.4.2 模

19、擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng) 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點可歸納如下： (1) 頻譜利用率高， 有利于提高系統(tǒng)容量。采用高效的信源編碼技術(shù)、高頻譜效率的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)、先進(jìn)的信號處理技術(shù)和多址方式以及高效動態(tài)資源分配技術(shù)等，可以在不增加系統(tǒng)帶寬的條件下增多系統(tǒng)同時通信的用戶數(shù)。 (2) 能提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)， 提高通信系統(tǒng)的通用性。數(shù)字系統(tǒng)傳輸?shù)氖恰?”、 “0”形式的數(shù)字信號。話音、 圖像、音樂或數(shù)據(jù)等數(shù)字信息在傳輸和交換設(shè)備中的表現(xiàn)形式都是相同的， 信號的處理和控制方法也是相似的，因而用同一設(shè)備來傳送任何類型的數(shù)字信息都是可能的。利用單一通信網(wǎng)絡(luò)來提供綜合業(yè)務(wù)服務(wù)正是未來通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。 (3

20、) 抗噪聲、 抗干擾和抗多徑衰落的能力強。 這些優(yōu)點有利于提高信息傳輸?shù)目煽啃?，或者說保證通信質(zhì)量。采用糾錯編碼、交織編碼、自適應(yīng)均衡、分集接收以及擴跳頻技術(shù)等，可以控制由任何干擾和不良環(huán)境產(chǎn)生的損害，使傳輸差錯率低于規(guī)定的閾值。 (4) 能實現(xiàn)更有效、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制。數(shù)字系統(tǒng)可以設(shè)置專門的控制信道用來傳輸信令信息 也可以把控制指令插入業(yè)務(wù)信道的比特流中，進(jìn)行控制信息的傳輸，因而便于實現(xiàn)多種可靠的控制功能。 (5) 便于實現(xiàn)通信的安全保密。 (6)可降低設(shè)備成本以及減小用戶手機的體積和重量。 7.1.4.3 通信業(yè)務(wù)通信業(yè)務(wù) 移動通信的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)是電話通信。最近10多年來， 隨著計算機的迅

21、速發(fā)展和人們信息交往的日益頻繁與多樣化,對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠才c日俱增。據(jù)估計， 未來移動通信中的多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量將占總業(yè)務(wù)量的70%80%。 在第二代移動通信系統(tǒng)中，盡管主要業(yè)務(wù)是話音業(yè)務(wù)，但也可以提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如短消息、 低速率的Internet接入等業(yè)務(wù)。 在第三代移動通信系統(tǒng)中，由于其傳輸速率的提高，在中等移動速度的情況下，可以達(dá)到384 kb/s的傳輸速率， 因而人們可以享用中等速率的多媒體業(yè)務(wù)， 包括話音、 圖像和數(shù)據(jù)等。 7.1.5 無線通信的多址方式33 在無線通信系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)效率、增加在無線通信系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)效率、增加系統(tǒng)容量，讓若干個用戶共用一個發(fā)射臺進(jìn)行相

22、系統(tǒng)容量，讓若干個用戶共用一個發(fā)射臺進(jìn)行相互間的多邊通信，稱為多址通信?；ラg的多邊通信，稱為多址通信。 為了使相互間能夠區(qū)分開來，需要對發(fā)送端信為了使相互間能夠區(qū)分開來，需要對發(fā)送端信號做出分割，使各用戶信號有所差異，而接收端號做出分割，使各用戶信號有所差異，而接收端則能從這些混合信號中分離出相應(yīng)的用戶信號。則能從這些混合信號中分離出相應(yīng)的用戶信號。四種多址方式（頻分、時分、碼分、空分）341、頻分多址、頻分多址(FDMA)定義：定義：頻分多址是指將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用。在模擬移動通信系統(tǒng)中，信道帶寬通常等于傳輸一路模擬話音所需的帶寬， 如25 k

23、Hz 或30 kHz。在單純的FDMA系統(tǒng)中， 通常采用頻分雙工(FDD)的方式來實現(xiàn)雙工通信， 即接收頻率f1和發(fā)送頻率f2是不同的。 為了使得同一部電臺的收發(fā)之間不產(chǎn)生干擾， 收發(fā)頻率間隔|f1-f2|必須大于一定的數(shù)值。 例如， 在800MHz頻段， 收發(fā)頻率間隔通常為45MHz。 一個典型的FDMA頻道劃分方法如圖 5 - 1 所示。在FDMA系統(tǒng)中， 收發(fā)的頻段是分開的， 由于所有移動臺均使用相同的接收和發(fā)送頻段， 因而移動臺到移動臺之間不能直接通信， 而必須經(jīng)過基站中轉(zhuǎn)。圖 5 - 1 FDMA的頻道劃分方法 2、時分多址時分多址(TDMA) 定義定義：時分多址是指把時間分割成周期

24、性的幀， 每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都是互不重疊的)。 在頻分雙工(FDD)方式中， 上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。 在時分雙工(TDD)方式中， 上下行幀都在相同的頻率上。圖 5 - 2 TDMA示意圖 不同通信系統(tǒng)的幀長度和幀結(jié)構(gòu)是不一樣的。 典型的幀長在幾毫秒到幾十毫秒之間。GSM系統(tǒng)的幀長為4.6 ms(每幀8個時隙) DECT系統(tǒng)的幀長為10 ms(每幀24個時隙) PACS系統(tǒng)的幀長為2.5 ms(每幀8個時隙)。 TDMA系統(tǒng)既可以采用頻分雙工(FDD)方式，也可以采用時分雙工(TDD)方式。 在FDD方式中，上行鏈路和下行鏈路的幀結(jié)構(gòu)既可以相同， 也可以

25、不同。 在TDD方式中，通常將在某頻率上一幀中一半的時隙用于移動臺發(fā)，另一半的時隙用于移動臺接收； 收發(fā)工作在相同頻率上。3、碼分多址(CDMA) 1. FH-CDMA系統(tǒng)每個用戶根據(jù)各自的偽隨機(PN)序列，動態(tài)改變其已調(diào)信號的中心頻率。 各用戶的中心頻率可在給定的系統(tǒng)帶寬內(nèi)隨機改變，該系統(tǒng)帶寬通常要比各用戶已調(diào)信號(如FM、 FSK、 BPSK等)的帶寬寬得多。FH-CDMA類似于FDMA， 但使用的頻道是動態(tài)變化的。FH-CDMA中各用戶使用的頻率序列要求相互正交(或準(zhǔn)正交)， 即在一個PN序列周期對應(yīng)的時間區(qū)間內(nèi)， 各用戶使用的頻率，在任一時刻都不相同(或相同的概率非常小) 。圖 5

26、- 4 FH-CDMA和DS-CDMA示意圖 (a) FH-CDMA; (b) DS-CDMA 2. DS-CDMA 在DS-CDMA系統(tǒng)中，所有用戶工作在相同的中心頻率上，輸入數(shù)據(jù)序列與PN序列相乘得到寬帶信號。 不同的用戶(或信道)使用不同的PN序列。 這些PN序列(或碼字)相互正交可像FDMA和TDMA系統(tǒng)中利用頻率和時隙區(qū)分不同用戶一樣， 利用PN序列(或碼字)來區(qū)分不同的用戶。3. 混合碼分多址 混合碼分多址的形式有種多樣， 如FDMA和DS-CDMA混合TDMA與DS-CDMA 混合(TD/CDMA)TDMA與跳頻混合(TDMA/FH),FH-CDMA與DS-CDMA混合(DS/F

27、H-CDMA)等等。4、空分多址(SDMA) 空分多址是通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶。在移動通信中， 能實現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列天線， 在不同的用戶方向上形成不同的波束。 圖 5 - 6 空分多址示意圖 7.2 區(qū)域覆蓋移動臺和基站之間傳輸距離有限；單個基站覆蓋一個服務(wù)區(qū)可容納的用戶數(shù)有限，無法滿足大容量的要求；為了使服務(wù)區(qū)達(dá)到無縫覆蓋，提高系統(tǒng)容量，需采用多個基站來覆蓋給定服務(wù)區(qū)。為了提高頻率資源的利用率，需要采用頻率復(fù)用技術(shù)。需要對小區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。圖 5 - 9 帶狀網(wǎng)1. 帶狀網(wǎng) 帶狀網(wǎng)主要用于覆蓋公路、 鐵路、 海岸等。 基站天線若用全向輻射， 覆蓋區(qū)形狀是圓形的

28、(圖 5 - 9(b)。 帶狀網(wǎng)宜采用有向天線， 使每個小區(qū)呈扁圓形(圖 5 - 9(a)。2. 蜂窩網(wǎng) 在平面區(qū)域內(nèi)劃分小區(qū)， 通常組成蜂窩式的網(wǎng)絡(luò)。 在帶狀網(wǎng)中， 小區(qū)呈線狀排列， 區(qū)群的組成和同頻道小區(qū)距離的計算都比較方便；在平面分布的蜂窩網(wǎng)中， 這是一個比較復(fù)雜的問題。 (1) 小區(qū)的形狀。 全向天線輻射的覆蓋區(qū)是個圓形。 為了不留空隙地覆蓋整個平面的服務(wù)區(qū)， 一個個圓形輻射區(qū)之間一定含有很多的交疊。 在考慮了交疊之后，在考慮了交疊之后， 實際上每個輻射區(qū)的有效覆實際上每個輻射區(qū)的有效覆蓋區(qū)是一個多邊形蓋區(qū)是一個多邊形。 根據(jù)交疊情況不同， 有效覆蓋區(qū)可為正三角形、 正方形或正六邊形。

29、可以證明， 要用正多邊形無空隙、 無重疊地覆蓋一個平面的區(qū)域， 可取的形狀只有這三種。 三種形狀中哪一種最好呢三種形狀中哪一種最好呢? 圖 5 - 11 小區(qū)的形狀 (2) 區(qū)群的組成。 相鄰小區(qū)顯然不能用相同的信道。 為了保證同信道小區(qū)之間有足夠的距離， 附近的若干小區(qū)都不能用相同的信道。這些不同信道的小區(qū)組成一個區(qū)群。只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。區(qū)群的組成應(yīng)滿足兩個條件：區(qū)群的組成應(yīng)滿足兩個條件：一是區(qū)群之間可以鄰接， 且無空隙無重疊地進(jìn)行覆蓋； 二是鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。 (3) 小區(qū)的分裂。 在整個服務(wù)區(qū)中，每個小區(qū)的大小可以是相同的， 這只能適

30、應(yīng)用戶密度均勻的情況。事實上服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶密度是不均勻的， 例如城市中心商業(yè)區(qū)的用戶密度高， 居民區(qū)和市郊區(qū)的用戶密度低。在用戶密度高的市中心區(qū)可使小區(qū)的面積小一些;在用戶密度低的市郊區(qū)可使小區(qū)的面積大一些。 圖 5 - 15 用戶密度不等時的小區(qū)結(jié)構(gòu) 圖 5 - 16 小區(qū)分裂 7.3 GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)54 80年代初，歐洲為統(tǒng)一年代初，歐洲為統(tǒng)一900MHz頻段的蜂窩系頻段的蜂窩系統(tǒng)，成立了特別移動通信組（統(tǒng)，成立了特別移動通信組（GSM：Group Special Mobile）制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建議書，并于）制定有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建議書，并于1990年完成了年完成了GSM900規(guī)范。規(guī)范。1

31、991年歐洲開通了第年歐洲開通了第一個數(shù)字移動通信系統(tǒng)，同時將一個數(shù)字移動通信系統(tǒng)，同時將GSM更名為全球更名為全球移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng) (GSM：Global System for Mobile communications），從此跨入了數(shù)字移動通信時代。），從此跨入了數(shù)字移動通信時代。7.3.1 蜂窩系統(tǒng)基本原理55 無線蜂窩基本原理是：無線蜂窩基本原理是：把一個地理區(qū)域劃分把一個地理區(qū)域劃分成若干個無線小區(qū)，每小區(qū)設(shè)一個小功率無線成若干個無線小區(qū)，每小區(qū)設(shè)一個小功率無線基站臺，由于基站功率較小，信號強度影響范基站臺，由于基站功率較小，信號強度影響范圍有限，因此同一頻率的載頻可以在一定

32、距離圍有限，因此同一頻率的載頻可以在一定距離的另一小區(qū)重復(fù)使用的另一小區(qū)重復(fù)使用。通話用戶從一個小區(qū)到。通話用戶從一個小區(qū)到下一個小區(qū)移動過程中，系統(tǒng)能夠自動地為其下一個小區(qū)移動過程中，系統(tǒng)能夠自動地為其提供連續(xù)不斷的信道接續(xù)，稱為提供連續(xù)不斷的信道接續(xù)，稱為自動越區(qū)切換自動越區(qū)切換。頻率復(fù)用加上自動越區(qū)切換是無線蜂窩概念的頻率復(fù)用加上自動越區(qū)切換是無線蜂窩概念的主體。主體。1. 蜂窩小區(qū)的概念56 以正六邊形為基本幾何形狀的小區(qū)，狀似蜂窩，以正六邊形為基本幾何形狀的小區(qū)，狀似蜂窩，故名蜂窩移動通信系統(tǒng)。相鄰的另一個區(qū)群可以故名蜂窩移動通信系統(tǒng)。相鄰的另一個區(qū)群可以重復(fù)使用相同的載頻。重復(fù)使用

33、相同的載頻。2. 小區(qū)擴容方法(P144)57u 小區(qū)分裂：把當(dāng)前較大小區(qū)分割成若干較小的小區(qū)分裂：把當(dāng)前較大小區(qū)分割成若干較小的小區(qū)并增設(shè)基站。小區(qū)并增設(shè)基站。u 扇區(qū)化：扇區(qū)化：也稱為裂向或空分多址技術(shù)。也稱為裂向或空分多址技術(shù)。u 覆蓋區(qū)域逼近：覆蓋區(qū)域逼近：合理布設(shè)基站位置，增加覆蓋合理布設(shè)基站位置，增加覆蓋面積。面積。u微小區(qū)：微小區(qū)：把一個小把一個小區(qū)分成多個微小區(qū)，區(qū)分成多個微小區(qū)，僅設(shè)微小區(qū)發(fā)射機，僅設(shè)微小區(qū)發(fā)射機，各發(fā)射機共享同一基站。各發(fā)射機共享同一基站。3. 越區(qū)切換58 處于移動狀態(tài)的用戶，當(dāng)從一個小區(qū)基站覆蓋范圍處于移動狀態(tài)的用戶，當(dāng)從一個小區(qū)基站覆蓋范圍移動到另一個

34、小區(qū)時，為了保持不中斷通信，需要進(jìn)移動到另一個小區(qū)時，為了保持不中斷通信，需要進(jìn)行越區(qū)信道切換。這個過程應(yīng)在用戶不介入并且察覺行越區(qū)信道切換。這個過程應(yīng)在用戶不介入并且察覺不到的情況下完成。不到的情況下完成。 硬切換：先中斷舊連接再接入新連接（硬切換：先中斷舊連接再接入新連接（GSM） 軟切換：維持舊連接的同時建立新連接，然后軟切換：維持舊連接的同時建立新連接，然后再中斷舊連接（再中斷舊連接（CDMA）2021-11-2859越區(qū)切換越區(qū)切換7.2.2 GSM系統(tǒng)組成與頻率配置60 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由網(wǎng)路子系數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由網(wǎng)路子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)和移動臺三大部分組成

35、。統(tǒng)、基站子系統(tǒng)和移動臺三大部分組成。1. GSM系統(tǒng)的組成61GSM系統(tǒng)的組成62u 移動臺移動臺(MS): 由移動終端設(shè)備（手持機）和用戶由移動終端設(shè)備（手持機）和用戶識別模塊（識別模塊（SIM卡）組成?？ǎ┙M成。u 基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng)(BSS) ：由基站控制器（：由基站控制器（BSC）和基）和基站收發(fā)信臺（站收發(fā)信臺（BTS）組成。）組成。u 網(wǎng)路子系統(tǒng)網(wǎng)路子系統(tǒng)(NSS) ：包括移動業(yè)務(wù)交換中心（：包括移動業(yè)務(wù)交換中心（MSC）、拜訪位置寄存器（）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄）、歸屬位置寄存器（存器（HLR）、鑒權(quán)中心（）、鑒權(quán)中心（AUC）和移動設(shè)備識）和移動設(shè)備識別寄存

36、器（別寄存器（EIR）。）。 圖中MSC為移動交換中心， 它是無線電系統(tǒng)與公眾電話交換網(wǎng)之間的接口設(shè)備，完成全部必須的信令功能以建立與移動臺的往來呼叫。 其主要責(zé)任是： 路由選擇管理； 計費和費率管理； 業(yè)務(wù)量管理； 向歸屬位置寄存器(HLR)發(fā)送有關(guān)業(yè)務(wù)量信息和計費信息。 HLR為歸屬位置寄存器， 負(fù)責(zé)移動臺數(shù)據(jù)庫管理。 其主要責(zé)任是： 對在HLR中登記的移動臺(MS)的所有用戶參數(shù)的管理、 修改等； 計費管理； VLR的更新。 VLR為訪問位置寄存器， 是動態(tài)數(shù)據(jù)庫。 其主要責(zé)任是： 移動臺漫游號管理； 臨時移動臺標(biāo)識管理； 訪問的移動臺用戶管理； HLR的更新； 管理MSC區(qū)、 位置區(qū)及

37、基站區(qū)； 管理無線信道(如信道分配表、 動態(tài)信道分配管理、 信道阻塞狀態(tài))。 位置管理位置管理(HLR、 VLR)在移動通信系統(tǒng)中， 用戶可在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移動。 為了能把一個呼叫傳送到隨機移動的用戶， 就必須有一個高效的位置管理系統(tǒng)來跟蹤用戶的位置變化。在現(xiàn)有的第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)中， 位置管理采用兩層數(shù)據(jù)庫：原籍(歸屬)位置寄存器(HLR)訪問位置寄存器(VLR)。 通常一個公用陸地移動網(wǎng)(Public Land Mobile Network, PLMN）網(wǎng)絡(luò)由一個HLR(它存儲在其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)注冊的所有用戶的信息， 包括用戶預(yù)定的業(yè)務(wù)、 記賬信息、 位置信息等)和若干個VLR(一個位置區(qū)

38、由一定數(shù)量的蜂窩小區(qū)組成， VLR管理該網(wǎng)絡(luò)中若干位置區(qū)內(nèi)的移動用戶)組成。位置管理包括兩個主要的任務(wù)： 位置登記(Location Registration)位置登記的步驟是在移動臺的實時位置信息已知的情況下， 更新位置數(shù)據(jù)庫(HLR和VLR)和認(rèn)證移動臺。 呼叫傳遞(Call Delivery)。 呼叫傳遞的步驟是在有呼叫給移動臺的情況下， 根據(jù)HLR和VLR中可用的位置信息來定位移動臺。 與上述兩個問題緊密相關(guān)的另外兩個問題是： 位置更新(Location Update)位置更新解決的問題是移動臺如何發(fā)現(xiàn)位置變化及何時報告它的當(dāng)前位置。 尋呼(Paging) 尋呼解決的問題是如何有效地確

39、定移動臺當(dāng)前處于哪一個小區(qū)。 1. 位置登記和呼叫傳遞 在現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)中，將覆蓋區(qū)域分為若干個登記區(qū)RA(Registration Area)(在GSM中，登記區(qū)稱為位置區(qū)LA(Location Area)。當(dāng)一個移動終端(MT)進(jìn)入一個新的RA時，移動臺發(fā)現(xiàn)存儲的位置區(qū)識別碼（LAI）與接收到的LAI發(fā)生了變化，移動臺重新向網(wǎng)絡(luò)登記，更新網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，位置登記過程分為三個步驟：在管理新RA的新VLR中登記MT(T1)修改HLR中記錄服務(wù)該MT的新VLR的ID(T2)在舊VLR和MSC中注銷該MT(T3、 T4)。 （1）不同MSC/VLR業(yè)務(wù)區(qū)之間的位置更新MS從一個BTS小區(qū)移向不同M

40、SC的另一個小區(qū)時，發(fā)現(xiàn)自己設(shè)定的載頻信號強度在減弱，而另一個BTS小區(qū)的BCCH（廣播控制信道）增強，MS就通過新的的BTS小區(qū)向MSC發(fā)送一個“我在這里”的位置更新請求信息。MSC把用戶的位置更新請求信息送給HLR，同時給出新的MSC和MS的地址識別碼，HLR修改該用戶的數(shù)據(jù)，并會給MSC一個確認(rèn)響應(yīng)。VLR對該用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)注冊，最后由新的MSC發(fā)送給MS一個位置更新確認(rèn)，同時由HLR通知原來的VLR刪除該用戶的有關(guān)數(shù)據(jù)。70（2）同一MSC/VLR不同位置區(qū)的位置更新當(dāng)MS通過新的BSC將位置更新消息傳給原來的MSC。MSC分析出新的位置區(qū)也屬于本業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)的位置區(qū)。即通知VLR修改用戶數(shù)

41、據(jù)，并向MS發(fā)送位置更新證實。71圖 5 - 28 移動臺位置登記過程呼叫傳遞過程主要分為兩步： 確定為被呼MT服務(wù)的VLR確定被呼移動臺正在訪問哪個小區(qū)。 確定被呼VLR的過程和數(shù)據(jù)庫查詢過程如下：(1) 主叫MT通過基站向其MSC發(fā)出呼叫初始化信號；(2) MSC通過地址翻譯過程確定被呼MT的HLR地址，并向該HLR發(fā)送位置請求消息；(3) HLR確定出為被叫MT服務(wù)的VLR， 并向該VLR發(fā)送路由請求消息； 該VLR將該消息中轉(zhuǎn)給為被叫MT服務(wù)的MSC； (4) 被叫MSC給被叫的MT分配一個稱為臨時本地號碼TLDN(Temporary Local Directory Number)的臨

42、時標(biāo)識， 并向HLR發(fā)送一個含有TLDN的應(yīng)答消息；(5) HLR將上述消息中轉(zhuǎn)給為主叫MT服務(wù)的MSC；(6) 主叫MSC根據(jù)上述信息便可通過SS7網(wǎng)絡(luò)向被叫MSC請求呼叫建立。圖 5 - 29 呼叫傳遞過程 2. 頻率配置表表7-2 我國移動通信網(wǎng)的頻率配置我國移動通信網(wǎng)的頻率配置76系統(tǒng)使用部門系統(tǒng)使用部門上行頻率（上行頻率（MHz） 下行頻率（下行頻率（MHz）中國聯(lián)通中國聯(lián)通CDMA825-835825-835870-880870-880中國移動中國移動GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)室內(nèi)分布系統(tǒng)885-890885-890930-935930-935中國移動中國移動GSM900890-90989

43、0-909935-954935-954中國聯(lián)通中國聯(lián)通GSM900909-915909-915954-960954-960中國移動中國移動DCS18001710-17201710-17201805-18151805-1815中國聯(lián)通中國聯(lián)通DCS18001745-17551745-17551840-18501840-18507.2.3 GSM系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)功能 GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要可以為用戶提供電話業(yè)數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要可以為用戶提供電話業(yè)務(wù)（包括語音信箱）和數(shù)字業(yè)務(wù)（也稱非話業(yè)務(wù)）。務(wù)（包括語音信箱）和數(shù)字業(yè)務(wù)（也稱非話業(yè)務(wù)）。前者傳輸?shù)氖窃捯粜盘?，后者傳輸?shù)氖前ㄎ淖?、圖前者傳輸?shù)氖窃?/p>

44、音信號，后者傳輸?shù)氖前ㄎ淖?、圖像、傳真、計算機文件等在內(nèi)的綜合數(shù)字業(yè)務(wù)，其典像、傳真、計算機文件等在內(nèi)的綜合數(shù)字業(yè)務(wù)，其典型應(yīng)用是短消息業(yè)務(wù)。型應(yīng)用是短消息業(yè)務(wù)。777.4 CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)78 上個世紀(jì)上個世紀(jì)80年代初，與年代初，與GSM幾乎同時出現(xiàn)的幾乎同時出現(xiàn)的另一種重要體制是另一種重要體制是CDMA，依靠其巨大的增容潛，依靠其巨大的增容潛力和良好的抗干擾能力，力和良好的抗干擾能力，CDMA發(fā)展成為具有光發(fā)展成為具有光明前景的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，并成為第三代移動明前景的數(shù)字移動通信系統(tǒng)，并成為第三代移動通信系統(tǒng)的主流技術(shù)。通信系統(tǒng)的主流技術(shù)。 本節(jié)將介紹本節(jié)將介紹CDMA數(shù)字移

45、動通信系統(tǒng)的基本工數(shù)字移動通信系統(tǒng)的基本工作原理和關(guān)鍵技術(shù)。作原理和關(guān)鍵技術(shù)。7.4.1 CDMA制式的特點79 采用擴頻通信和碼分多址（采用擴頻通信和碼分多址（CDMA）技術(shù)。）技術(shù)。 相鄰小區(qū)使用相同的頻率，頻率規(guī)劃簡單。相鄰小區(qū)使用相同的頻率，頻率規(guī)劃簡單。 話音質(zhì)量好、掉話率低、發(fā)射功率小、省電。話音質(zhì)量好、掉話率低、發(fā)射功率小、省電。 采用軟切換。采用軟切換。 在同樣帶寬條件下提供相同容量所需要的基站在同樣帶寬條件下提供相同容量所需要的基站較少，可降低網(wǎng)建成本。較少，可降低網(wǎng)建成本。 可提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。可提供更高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。 手機符合環(huán)保的要求。手機符合環(huán)保的要求

46、。7.4.2 碼分多址原理80 擴頻通信是擴展頻譜通信的簡稱。其過程是在擴頻通信是擴展頻譜通信的簡稱。其過程是在發(fā)送端把要傳送的窄帶信號頻譜擴散到相對很寬發(fā)送端把要傳送的窄帶信號頻譜擴散到相對很寬的一個頻帶內(nèi)，讓其遠(yuǎn)大于傳輸該信號所必需的的一個頻帶內(nèi)，讓其遠(yuǎn)大于傳輸該信號所必需的帶寬；而在接收端則通過相關(guān)解調(diào)把接收到的寬帶寬；而在接收端則通過相關(guān)解調(diào)把接收到的寬帶頻譜信號恢復(fù)為原來的窄帶信號。帶頻譜信號恢復(fù)為原來的窄帶信號。 擴頻通信具有高強度的抗干擾能力，其理論依擴頻通信具有高強度的抗干擾能力，其理論依據(jù)是前面所提到的香農(nóng)定理。據(jù)是前面所提到的香農(nóng)定理。1. 香農(nóng)定理與擴頻通信81u 香農(nóng)定

47、理：香農(nóng)定理：C=B log2(1+S/N) bit/s，在一個通信，在一個通信系統(tǒng)中，信道容量系統(tǒng)中，信道容量C、信道帶寬、信道帶寬B和信噪比和信噪比S/N可可以通過相互提升或降低取得平衡。以通過相互提升或降低取得平衡。u 擴頻通信：擴頻通信： B很寬，很寬，C不變，通過擴展信號帶不變，通過擴展信號帶寬可以大大降低對寬可以大大降低對S/N的要求，并實現(xiàn)同樣的通的要求，并實現(xiàn)同樣的通信效果。信效果。2. 碼分多址與擴頻通信82 在在CDMA移動通信中，選用一組自相關(guān)性很強移動通信中，選用一組自相關(guān)性很強，互相關(guān)性很弱的偽隨機序列碼，稱為擴頻碼，互相關(guān)性很弱的偽隨機序列碼，稱為擴頻碼，每一個擴頻

48、碼具有唯一性。每一個擴頻碼具有唯一性。 給每個用戶分配一個擴頻碼就可以通過碼序列給每個用戶分配一個擴頻碼就可以通過碼序列的不同區(qū)分不同用戶。當(dāng)碼序列長度足夠長時可的不同區(qū)分不同用戶。當(dāng)碼序列長度足夠長時可以實現(xiàn)足夠多的用戶碼分多址通信。以實現(xiàn)足夠多的用戶碼分多址通信。 CDMA移動通信系統(tǒng)中，擴頻的目的并非是為移動通信系統(tǒng)中，擴頻的目的并非是為了提高抗干擾能力，而是為了利用其中的碼分多了提高抗干擾能力，而是為了利用其中的碼分多址技術(shù)實現(xiàn)用戶容量的極大擴展。址技術(shù)實現(xiàn)用戶容量的極大擴展。3. 直接序列擴頻調(diào)制 擴頻序列碼具有很窄的脈沖寬度擴頻序列碼具有很窄的脈沖寬度，其有效頻帶非，其有效頻帶非常

49、寬，數(shù)字信號碼元調(diào)制擴頻序列碼，產(chǎn)生頻帶很寬常寬，數(shù)字信號碼元調(diào)制擴頻序列碼，產(chǎn)生頻帶很寬的調(diào)制信號，可送入寬帶信道傳送的調(diào)制信號，可送入寬帶信道傳送。834. CDMA發(fā)送和接收系統(tǒng)原理圖84 只有與只有與PNk相關(guān)性最強的一路信號才能夠被恢相關(guān)性最強的一路信號才能夠被恢復(fù)出來，其余信號被認(rèn)為是噪聲過濾掉。復(fù)出來，其余信號被認(rèn)為是噪聲過濾掉。5. 直接序列擴頻原理波形示意圖85 四路信號被同時接收，但只有相關(guān)性最強的碼四路信號被同時接收，但只有相關(guān)性最強的碼元被保留下來，最終輸出得到的是元被保留下來，最終輸出得到的是S2。7.4.3 CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)86 CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要

50、是由網(wǎng)絡(luò)交換子數(shù)字移動通信系統(tǒng)主要是由網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（）、基站子系統(tǒng)（BSS）和移動臺子系）和移動臺子系統(tǒng)（統(tǒng)（BS）三大部分組成。）三大部分組成。1. CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)組成框圖87CDMA數(shù)字移動通信系統(tǒng)組成88u 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）：移動交換中心（）：移動交換中心（MSC）、歸屬位置寄存器（）、歸屬位置寄存器（HLR）、拜訪位置寄）、拜訪位置寄存器（存器（VLR）、鑒權(quán)中心（）、鑒權(quán)中心（AUC）、短消息中心）、短消息中心（MC）、短消息實體（）、短消息實體（SME）和操作系統(tǒng)中心）和操作系統(tǒng)中心（OMC）組成。）組成。u 基站子系

51、統(tǒng)（基站子系統(tǒng)（BSS）：由基站控制器（）：由基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（和基站收發(fā)信臺（BTS）組成。）組成。u移動臺子系統(tǒng)（移動臺子系統(tǒng)（MS）：用戶手持機組成。）：用戶手持機組成。 2. CDMA制式中的關(guān)鍵技術(shù)89 在在CDMA移動通信系統(tǒng)中，地址碼的選擇、地移動通信系統(tǒng)中，地址碼的選擇、地址碼的同步、發(fā)送功率的控制以及軟切換技術(shù)等址碼的同步、發(fā)送功率的控制以及軟切換技術(shù)等都是系統(tǒng)能夠正常工作的關(guān)鍵技術(shù)。都是系統(tǒng)能夠正常工作的關(guān)鍵技術(shù)。1）地址碼的選擇：地址碼要足夠長、自相關(guān)性）地址碼的選擇：地址碼要足夠長、自相關(guān)性高確保能夠正確地解擴，互相關(guān)性低確保不會產(chǎn)高確保能夠正確地解擴

52、，互相關(guān)性低確保不會產(chǎn)生相互干擾。生相互干擾。2）地址碼的同步：指發(fā)送和接收端的地址碼在）地址碼的同步：指發(fā)送和接收端的地址碼在結(jié)構(gòu)、頻率和相位上保持嚴(yán)格一致。手機通過接結(jié)構(gòu)、頻率和相位上保持嚴(yán)格一致。手機通過接收、跟蹤、捕獲、比較并鎖定地址碼來確定是否收、跟蹤、捕獲、比較并鎖定地址碼來確定是否繼續(xù)接收，還是過濾掉基站發(fā)來的信號。繼續(xù)接收，還是過濾掉基站發(fā)來的信號。CDMA制式中的關(guān)鍵技術(shù)903）發(fā)送功率的控制：功率控制最主要的目的是）發(fā)送功率的控制：功率控制最主要的目的是為了克服為了克服“遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)”的影響。無論是移動臺還的影響。無論是移動臺還是基站都應(yīng)具有自動調(diào)節(jié)能力，在靠近基站天線

53、是基站都應(yīng)具有自動調(diào)節(jié)能力，在靠近基站天線時會自動降低功率，而在遠(yuǎn)離天線時又會自動加時會自動降低功率，而在遠(yuǎn)離天線時又會自動加大功率。大功率。4）軟切換：）軟切換：“先連接后者，再斷開前者先連接后者，再斷開前者”的一的一種無縫連接技術(shù)，確保通話和數(shù)據(jù)傳輸不會發(fā)生種無縫連接技術(shù)，確保通話和數(shù)據(jù)傳輸不會發(fā)生短暫的中斷現(xiàn)象。短暫的中斷現(xiàn)象。5）話音編碼：話音編碼技術(shù)確保在好的話音質(zhì)）話音編碼：話音編碼技術(shù)確保在好的話音質(zhì)量前提下，盡量壓縮數(shù)碼率，以提高頻道利用率。量前提下，盡量壓縮數(shù)碼率，以提高頻道利用率。3. CDMA移動通信系統(tǒng)信道劃分91 以以IS-95A CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)為例，數(shù)

54、字蜂窩移動通信系統(tǒng)為例，其工作頻段為其工作頻段為800 MHz。上行頻段是。上行頻段是825850 MHz，下行頻段是，下行頻段是870895 MHz，雙工間隔，雙工間隔是是45MHz，頻道間隔是，頻道間隔是1.25MHz，采用直接序，采用直接序列擴頻技術(shù)。每列擴頻技術(shù)。每1.25MHz頻帶內(nèi)的載頻點上再采頻帶內(nèi)的載頻點上再采用碼分多址。理論上總共可以支持用碼分多址。理論上總共可以支持25MHz/1.25 MHz=20個載頻。個載頻。7.5 第三代移動通信系統(tǒng)92u 3G的目標(biāo)是實現(xiàn)全球化、綜合化和個人化。的目標(biāo)是實現(xiàn)全球化、綜合化和個人化。u 3G主流制式主流制式: WCDMA、cdma2000 和和TD-SCDMA。WCDMA是由歐洲和日