移動(dòng)通信第1章

1、信息科學(xué)與工程學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室中心實(shí)驗(yàn)室鄭佑軒第1章 緒論 6第2章 調(diào)制解調(diào) 6第3章 移動(dòng)信道的傳播特性 6第4章 抗衰落技術(shù) 6第5章 組網(wǎng)技術(shù) 6第7章 時(shí)分多址(TDMA）數(shù)字蜂窩網(wǎng) 6第8章 碼分多址（CDMA）移動(dòng)通信系統(tǒng)（一） 6第9章 碼分多址（CDMA）移動(dòng)通信系統(tǒng)（二） 61. 啜鋼.移動(dòng)通信原理與系統(tǒng). 北京：北京郵電大學(xué)出版社2. 吳偉陵,牛凱.移動(dòng)通信原理.北京：電子工業(yè)出版社3. 章堅(jiān)武.移動(dòng)通信.西安:西安電子科技大學(xué)出版社6. 楊家瑋.移動(dòng)通信基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社. 7. 陸德學(xué).數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng).北京：北京郵電大學(xué)出版社.4. 移動(dòng)通信

2、論壇 http：/ 通信人家園 http：/ 李仲令等.現(xiàn)代無線與移動(dòng)通信技術(shù).北京:科學(xué)出版社1. 了解移動(dòng)通信的基本概念、特點(diǎn);2. 熟悉常用移動(dòng)通信系統(tǒng)、分類和基本工作過程;3. 理解單工、雙工和半雙工通信的特點(diǎn)；4. 熟悉移動(dòng)通信的基本技術(shù)及蜂窩網(wǎng)絡(luò)接口。第1章 概論 移動(dòng)通信與發(fā)展簡(jiǎn)述 就通信而言，個(gè)人通信（Personal Communications）是其最高目標(biāo)，它是用各種可能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)任何人（Whoever）、在任何時(shí)間（Whenever）、任何地點(diǎn)（Wherever）與任何人（Whoever）進(jìn)行任何種類（Whatever）的交換信息。 移動(dòng)通信是指通信的雙方至少有一方

3、是在移動(dòng)中進(jìn)行信息傳輸和交換。包括移動(dòng)體（車輛、船舶、飛機(jī)或行人）和移動(dòng)體之間的通信移動(dòng)體和固定體之間的通信。 移動(dòng)通信是最有可能實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的一種通信方式，而陸地蜂窩移動(dòng)通信是當(dāng)今移動(dòng)通信發(fā)展的主流和熱點(diǎn)。移動(dòng)通信示意圖第1章 概論 1.1 移動(dòng)通信主要特點(diǎn)（1） 與其他通信方式相比，移動(dòng)通信具有以下基本特點(diǎn)：與其他通信方式相比，移動(dòng)通信具有以下基本特點(diǎn)： 1移動(dòng)通信必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸 移動(dòng)通信具有允許通信中的用戶可在一定范圍內(nèi)自由活動(dòng)，位置不受束縛的優(yōu)點(diǎn)。但在移動(dòng)通信時(shí)會(huì)受到各種快慢衰落及多普勒效應(yīng)影響,其無線電波的傳播特性一般都很差。 2移動(dòng)通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行的,會(huì)受

4、到各種干擾 除會(huì)受到如天電、工業(yè)和信道噪聲等外部干擾外，系統(tǒng)本身和不同系統(tǒng)之間，也會(huì)產(chǎn)生鄰道干擾、互調(diào)干擾、共道干擾、多址干擾，以及近地?zé)o用強(qiáng)信號(hào)壓制遠(yuǎn)地有用弱信號(hào)產(chǎn)生的遠(yuǎn)近效應(yīng)、多普勒效應(yīng)等。 3可以利用的頻譜資源非常有限，而通信業(yè)務(wù)需求卻與日俱增 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增，而網(wǎng)絡(luò)可使用頻率，特別是公用移動(dòng)通信網(wǎng)的可利用頻譜資源有限，要求在頻率的利用上采用新的技術(shù)與措施。如何提高頻譜的利用率，對(duì)有限頻譜的合理分配和嚴(yán)格管理是當(dāng)前移動(dòng)通信管理的重要內(nèi)容。 4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，網(wǎng)絡(luò)管理和控制必須有效 移動(dòng)通信的多種系統(tǒng)及不同的網(wǎng)絡(luò)組織以及對(duì)各種信號(hào)、信令的接入與控制，不同的網(wǎng)絡(luò)管理

5、具有的復(fù)雜性，必須有效的對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制。 1.1 移動(dòng)通信主要特點(diǎn)（2） 5移動(dòng)通信設(shè)備必須適于在移動(dòng)環(huán)境中使用 對(duì)移動(dòng)臺(tái)手持機(jī)的主要要求是體積小、重量輕、省電、操作簡(jiǎn)單和攜帶方便及一般性的防潮、防磕碰等。對(duì)車載臺(tái)與機(jī)載臺(tái)除要求操作簡(jiǎn)單和維修方便外，還應(yīng)保證在震動(dòng)、沖擊、高低溫變化和光線變化、電磁、雷電等惡劣環(huán)境中正常使用或工作，基站(基地臺(tái))設(shè)備必須能適應(yīng)在高低溫度（溫差大）、高濕、干躁及無人值守等復(fù)雜環(huán)境下的工作。1.1 移動(dòng)通信主要特點(diǎn)（3）* 移動(dòng)通信使用的頻段無線電磁波以頻率或波長(zhǎng)來分類，無線電頻段的劃分如下表頻段頻率范圍波長(zhǎng)范圍長(zhǎng)波30 300 kHz10000 1000 m

6、中波300 3000 kHz1000 100 m短波3 30 MHz100 10 m超短波（特高頻）30 300 MHz10 1 m微波分米波300 3000 MHz100 10 cm厘米波3G 30 GHz10 1 cm毫米波30G 300 GHz10 1 mm紅外線（光波） 300 GHz 1 mm 電磁波頻率(或波長(zhǎng))不同，其空間傳播的特性也不一樣，因而用途也有不同:n長(zhǎng)波繞射能力最強(qiáng)，靠地波傳播，長(zhǎng)波電臺(tái)主要用于海上通信。n中波較穩(wěn)定，主要用于短距離通信與電臺(tái)廣播。n短波利用電離層反射進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，主要用于短波通信和 短波廣播。n微波波長(zhǎng)短，接近于光波，是直線傳播，要求兩個(gè)通信點(diǎn)、（

7、信號(hào)轉(zhuǎn)接點(diǎn)）間無阻擋，即所謂的視距通信 無線電的頻譜是寶貴資源，在頻率的分配和使用上必須服從國(guó)際和國(guó)內(nèi)的統(tǒng)一管理。中國(guó)公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)工作頻段（中國(guó)公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)工作頻段（原郵電部規(guī)定）原郵電部規(guī)定）150 MHz頻段138149.9 MHz （移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收）150.05167MHz （基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）450 MHz頻段 403420 MHz （移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收）450470 MHz （基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）900 MHz頻段890915 MHz （移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收）935960 MHz （基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）800 MHz頻段824849 MHz （移動(dòng)臺(tái)發(fā)、基站收）869894 MHz

8、（基站發(fā)、移動(dòng)臺(tái)收）中國(guó)電信 CDMA2000 1920-1935MHz 2110-2125MHz中國(guó)聯(lián)通 WCDMA 1940-1955MHz 2130-2145MHz中國(guó)移動(dòng) TD-SCDMA 1880-1900MHz 2010-2025MHz LTE 2500MHz2690MHz頻段劃為TDD工作頻率 2300MHz2400MHz頻段主要用于室內(nèi)中國(guó)國(guó)家移動(dòng)通信使用的3G與4G 無線頻段分配第1章 概論 1.2.1 工作方式 無線通信的傳輸方式分單向傳輸(廣播式)和雙向傳輸(應(yīng)答式)。單向傳輸只用于無線電尋呼系統(tǒng)。雙向傳輸有單工、雙工和半雙工三種工作方式。 1.1.單工通信單工通信 是指

9、通信雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。雙方的操作采用“按-講”（push to talk，PTT）方式。平時(shí)，雙方接收機(jī)均處于守聽狀態(tài)。如果A方需要發(fā)話，可按下PTT開關(guān)，本方發(fā)射機(jī)工作，并將接收機(jī)關(guān)閉。這時(shí)由于B方接收機(jī)處于守聽狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)由A至B(方向)的通話；同理，也可實(shí)現(xiàn)B至A(方向)的通話。在該方式中，電臺(tái)的收發(fā)信機(jī)是交替工作的，故收發(fā)信機(jī)不需要使用天線共用器，而是使用同一副天線。 單工通信常用于點(diǎn)到點(diǎn)的通信，見后圖示。PPTPPT單工通信方式圖1-11-1 單工通信 根據(jù)收、發(fā)頻率的異同又可分為同頻單工和異頻單工。同頻是指通信雙方，使用相同工作頻率（f1）；異頻單工。是指通信雙方使用

10、兩個(gè)不同頻率f1和f2，而操作仍采用“按講”方式。 同頻單工的優(yōu)點(diǎn)： 設(shè)備簡(jiǎn)單； 移動(dòng)臺(tái)之間可直接通話，不需基站轉(zhuǎn)接； 不按鍵時(shí)發(fā)射機(jī)不工作，因此功耗小。 同頻單工的缺點(diǎn)： 只適用于組建簡(jiǎn)單和較小容量的通信網(wǎng)； 當(dāng)有兩個(gè)以上移動(dòng)臺(tái)同時(shí)發(fā)射時(shí)就會(huì)出現(xiàn)同頻干擾； 當(dāng)附近有鄰近頻率的電臺(tái)發(fā)射時(shí)，易造成強(qiáng)干擾。為避免干擾，要求相鄰頻率的間隔大于4MHz，因而頻譜利用率低； 按鍵發(fā)話，松鍵受話，使用者不很習(xí)慣。 異頻單工優(yōu)缺點(diǎn)與同頻單工基本相同,由于收發(fā)使用不同的頻率，同一部電臺(tái)的收發(fā)信機(jī)可以交替工作，也可以收常開，只控制發(fā)，即按下PTT發(fā)射。在無基地臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，電臺(tái)頻率需配對(duì)使用，否則通信雙方無法

11、通話。故這種方式主要用于有基地臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)（單工轉(zhuǎn)發(fā)或雙工轉(zhuǎn)發(fā)）的情況。 所謂單工轉(zhuǎn)發(fā)，即基地臺(tái)使用一組頻率（如收用f1，發(fā)用f2），一旦接收到載波信號(hào)即轉(zhuǎn)去發(fā)送。 所謂雙工轉(zhuǎn)發(fā), 即基地臺(tái)使用兩組頻率（一組收用f1，發(fā)用f2；另一組收用f3，發(fā)用f4），任一路一旦接收有載波信號(hào)即轉(zhuǎn)去發(fā)送。 2. 2. 雙工通信雙工通信 是指通信的雙方可同時(shí)進(jìn)行傳輸消息的工作方式，也稱全雙工通信。如后圖1-2示，圖中基地臺(tái)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)分別各使用一副天線，移動(dòng)臺(tái)通過雙工器共用一副天線。雙工通信一般使用一對(duì)頻道來實(shí)施頻分雙工（FDD）工作方式。這種工作方式使用方便，類同于平時(shí)打有線市話，接收和發(fā)射同時(shí)進(jìn)行。 異頻雙工

12、制的優(yōu)點(diǎn)：異頻雙工制的優(yōu)點(diǎn)： 收發(fā)頻率分開可大大減小干擾； 用戶使用方便。 異頻雙工制的缺點(diǎn)：異頻雙工制的缺點(diǎn)： 移動(dòng)臺(tái)在通話過程中總是處于發(fā)射狀態(tài)，因此功耗大； 移動(dòng)臺(tái)之間通話需占用兩個(gè)頻道； 設(shè)備較復(fù)雜，價(jià)格較貴。在無基地臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，異頻雙工電臺(tái)需配對(duì)使用，否則通信雙方無法通話。 雙工通信方式圖1-21-2 雙工通信 3. 3. 半雙工制半雙工制 與雙工組成圖相似，移動(dòng)臺(tái)采用單工的按講模式,即按下PTT鍵,發(fā)射機(jī)才工作,而基地臺(tái)接收機(jī)總是工作，基地臺(tái)工作情況與雙工方式完全相似。后圖示基地臺(tái)（A）使用一組頻率，而移動(dòng)臺(tái)（B）采用單工制，主要用于有基地臺(tái)的無線調(diào)度系統(tǒng)。 半雙工制的優(yōu)點(diǎn)：

13、移動(dòng)臺(tái)設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低，耗電少； 收發(fā)采用不同頻率，提高了頻譜利用率； 移動(dòng)臺(tái)受鄰近電臺(tái)干擾小。 其缺點(diǎn)是移動(dòng)臺(tái)仍需按鍵發(fā)話，松鍵受話，使用不方便。 由于收發(fā)使用不同的頻率，同一部電臺(tái)的收發(fā)信機(jī)可以交替工作，也可以收常開，只控制發(fā)，即按下PTT發(fā)射。在基地臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)必須使用該方式。 半雙工通信方式TARTBRf1f2f2f1天線共用器送話器受話器發(fā)射機(jī)接收機(jī)基地臺(tái)移動(dòng)臺(tái)PTT圖1-31-3 半雙工通信1.2.2 模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng) 習(xí)慣上人們把模擬通信系統(tǒng)(包括模擬蜂窩網(wǎng)、模擬無繩電話與模擬集群調(diào)度系統(tǒng)等)稱作第一代通信產(chǎn)品，而把數(shù)字通信系統(tǒng)(包括數(shù)字蜂窩網(wǎng)、數(shù)字無繩電話、移動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)

14、以及移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)等)稱作第二代通信產(chǎn)品。 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)可歸納如下： (1) 頻譜利用率高，有利于提高系統(tǒng)容量。 (2) 能提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)， 提高通信系統(tǒng)的通用性。 (3) 抗噪聲、抗干擾和抗多徑衰落的能力強(qiáng)。 (4) 能實(shí)現(xiàn)更有效、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制。 (5) 便于實(shí)現(xiàn)通信的安全保密。 (6) 可降低設(shè)備成本和減小用戶手機(jī)的體積和重量。 第1章 概論 1.3 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)典型移動(dòng)通信系統(tǒng)可分為下述五種：無線尋呼系統(tǒng)（BB機(jī)）；蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)；無繩電話系統(tǒng)；集群移動(dòng)通信系統(tǒng)；移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)。1.3.1 無線電尋呼系統(tǒng) 無線尋呼系統(tǒng)： 是自動(dòng)電話網(wǎng)的延伸，通過電話網(wǎng)和無線

15、尋呼，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電話對(duì)單個(gè)尋呼用戶或群體尋呼用戶的單向?qū)ず?。缺點(diǎn)是通信雙方不能直接利用它對(duì)話,優(yōu)點(diǎn)是袖珍接收機(jī)小巧玲瓏,價(jià)格低廉,攜帶方便,在發(fā)展中國(guó)家有一定市場(chǎng)。 圖1-41-4 無線電尋呼系統(tǒng)示意圖 1.3.2 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 是將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分成若干個(gè)較小的區(qū)域，并進(jìn)行無縫隙銜接覆蓋。各個(gè)小區(qū)(基站)均用較小功率的發(fā)射機(jī)。當(dāng)前有公用模擬、數(shù)字式兩種蜂窩電話系統(tǒng)。圖1-51-5 小區(qū)覆蓋示意圖圖1-61-6 蜂窩系統(tǒng)的頻率再用圖1-7 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖幾種模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3.3 無繩電話系統(tǒng) 簡(jiǎn)單的無繩電話機(jī)是把普通的電話單機(jī)分成座機(jī)和手機(jī)兩

16、部分，座機(jī)與有線電話網(wǎng)連接，手機(jī)與座機(jī)之間用無線電連接，可允許攜帶手機(jī)的用戶在一定范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)進(jìn)行通話。它是有線電話網(wǎng)的無線延伸,具有發(fā)射功率小、省電、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 市話局用戶線座機(jī)普通話機(jī)圖1-91-9 無繩電話系統(tǒng)示意圖幾種無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù) 1. 集群的概念 把一些由各部門分散建立的專用通信網(wǎng)集中起來，統(tǒng)一建網(wǎng)和管理，并動(dòng)態(tài)地利用分配給它們的有限個(gè)頻道，以達(dá)到容納更多的用戶目的； 改進(jìn)頻道共用的方式，即移動(dòng)用戶在通信的過程中，不是固定地占用某一個(gè)頻道，而是在按下其“按講開關(guān)”(PTT)時(shí)，才能占用一個(gè)頻道；一旦松開PTT，頻道將被釋放，變成空閑頻道，并允許其它

17、用戶占用該頻道。 1.3.4 集群移動(dòng)通信系統(tǒng) 2. 2. 集群系統(tǒng)的用途和特點(diǎn)集群系統(tǒng)的用途和特點(diǎn) 集群通信系統(tǒng)屬于專用移動(dòng)通信網(wǎng)，適用于在各個(gè)行業(yè)(或幾個(gè)行業(yè)合用)中間進(jìn)行調(diào)度和指揮，對(duì)網(wǎng)中的不同用戶常常賦予不同的優(yōu)先等級(jí)。而蜂窩通信系統(tǒng)屬于公眾移動(dòng)通信網(wǎng)，適用于各階層和各行業(yè)中個(gè)人之間通信，一般不分優(yōu)先等級(jí)。 集群通信系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)的特征，通常具有一定的限時(shí)功能，一次通話的限定時(shí)間大約為1560秒(可根據(jù)業(yè)務(wù)情況調(diào)整)。而蜂窩通信系統(tǒng)對(duì)通信時(shí)間一般不進(jìn)行限制。 集群通信系統(tǒng)的主要服務(wù)業(yè)務(wù)是無線用戶和無線用戶之間的通信。蜂窩通信系統(tǒng)有大量的無線用戶與有線用戶之間的通話業(yè)務(wù)，而在集群通信系

18、統(tǒng)中只允許占總業(yè)務(wù)量5%10%的無線用戶與有線用戶之間的通話業(yè)務(wù)。 集群通信系統(tǒng)一般采用半雙工工作方式，因而，一對(duì)移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通信只需占用一對(duì)頻道。 在蜂窩通信系統(tǒng)中，可以采用頻道再用技術(shù)來提高系統(tǒng)的頻率利用率；而在集群系統(tǒng)中，主要是以改進(jìn)頻道共用技術(shù)來提高系統(tǒng)的頻率利用率。 3. 集群系統(tǒng)的組成 集群系統(tǒng)均以基本系統(tǒng)為模塊，并用這些模塊擴(kuò)展為區(qū)域網(wǎng)。根據(jù)覆蓋的范圍及地形條件，基本系統(tǒng)可由單基站或多基站組成。 集群系統(tǒng)的控制方式有兩種：即專用控制信道的集中控制方式和隨路信令的分布控制方式，分別如后圖1-10的(a)和(b)所示。 系 統(tǒng) 管 理終 端系統(tǒng)控制中心（SCC）電話互聯(lián)器轉(zhuǎn)發(fā)器1

19、轉(zhuǎn)發(fā)器2轉(zhuǎn)發(fā)器 M調(diào)度臺(tái)調(diào)度臺(tái)天線共用設(shè)備移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái) N手機(jī)調(diào)度臺(tái)PSTNPABX基站 （BS）（ a）系 統(tǒng) 管 理終 端無線網(wǎng)絡(luò)終端RNT其它系統(tǒng)或RNT調(diào)度臺(tái)PABX或PSTN邏輯控制單元(LCU)轉(zhuǎn)發(fā)器1LCU轉(zhuǎn)發(fā)器2LCU轉(zhuǎn)發(fā)器 M天線共用設(shè)備移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái) N手機(jī)調(diào)度臺(tái)（ b）基站 （BS）圖1-10 1-10 集群網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) (a)(a) 集中控制方式集群網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) (1)系 統(tǒng) 管 理終 端系統(tǒng)控制中心（SCC）電話互聯(lián)器轉(zhuǎn)發(fā)器1轉(zhuǎn)發(fā)器2轉(zhuǎn)發(fā)器 M調(diào)度臺(tái)調(diào)度臺(tái)天線共用設(shè)備移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái) N手機(jī)調(diào)度臺(tái)PSTNPABX基站 （BS）（ a）系 統(tǒng) 管 理終 端無線網(wǎng)絡(luò)終

20、端RNT其它系統(tǒng)或RNT調(diào)度臺(tái)PABX或PSTN邏輯控制單元(LCU)轉(zhuǎn)發(fā)器1LCU轉(zhuǎn)發(fā)器2LCU轉(zhuǎn)發(fā)器 M天線共用設(shè)備移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái) N手機(jī)調(diào)度臺(tái)（ b）基站 （BS）圖1-101-10 集群網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) (b)(b)分布控制方式 集群網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) (2) 轉(zhuǎn)發(fā)器：由收發(fā)信機(jī)和電源組成。每頻道均配一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器（對(duì)分布式控制器每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器均有一個(gè)邏輯控制單元）。 天線共用設(shè)備：包括天線、饋線和共用器。 系統(tǒng)控制中心(系統(tǒng)控制器)：分布式控制系統(tǒng)雖無控制中心，在聯(lián)網(wǎng)時(shí)，可通過無線控制終端。 調(diào)度臺(tái)：分為無線調(diào)度臺(tái)和有線調(diào)度臺(tái)。無線臺(tái)由收發(fā)信機(jī)、控制單元、操作臺(tái)、天線和電源等組成；有線臺(tái)可以是電話

21、機(jī)或帶顯示的操作臺(tái)。 移動(dòng)臺(tái):可以是車載臺(tái)或手機(jī)。它們均由收發(fā)信機(jī)、控制單元、天線和電源等組成。 集群系統(tǒng)（組成）的基本設(shè)備與作用 4. 4. 集群方式集群方式 按通信占用頻道的方式,集群可分為消息集群、傳輸集群、和準(zhǔn)傳輸集群等三種方式。 (1) (1) 消息集群消息集群(Message Trunking)(Message Trunking) 圖1-111-11 消息集群的典型呼叫格式 暫停移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答暫停移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射移動(dòng)臺(tái)3應(yīng)答脫離時(shí)間消息時(shí)間22 s總的傳輸時(shí)間28 s4 s2 s4 s2 s4 s暫停2 s4 s6 s信道1(2) (2) 傳輸集群傳輸集群(Transmiss

22、ion Trunking)(Transmission Trunking) 圖1-12 1-12 傳輸集群的典型呼叫格式 (3) (3) 準(zhǔn)傳輸集群準(zhǔn)傳輸集群(Quasi Transmission Trunking)(Quasi Transmission Trunking) 移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射4 s4 s信道1信道可再分配移動(dòng)臺(tái)3應(yīng)答信道可用總的傳輸時(shí)間18 s信道可用移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答信道可再分配信道24 s0.5 s0.5 s移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射4 s0.5s0.5s圖1-131-13 準(zhǔn)傳輸集群的典型呼叫格式 集群通信三種典型呼叫格式特點(diǎn)比較 1.消息集群呼叫格式：每一次呼叫通話期間，一次性分配一對(duì)無線頻道，

23、當(dāng)通話完畢松開PPT開關(guān)后，轉(zhuǎn)發(fā)器繼續(xù)在該頻道上工作6s，才算完成此次接續(xù)過程，其優(yōu)點(diǎn)占用頻道少；缺點(diǎn)造成占用信道時(shí)間相對(duì)過長(zhǎng)。 2.傳輸集群呼叫格式：通話過程中, 非占用某一個(gè)頻道，既當(dāng)發(fā)話一方松開PPT時(shí),對(duì)這一頻道的占用結(jié)束,而對(duì)方回答或本方再發(fā)話時(shí),都需重新分配并占用新的空閑頻道。其優(yōu)點(diǎn)可充分利用空閑頻道,提高頻道利用率,缺點(diǎn)是在通話過程中因反復(fù)要松按PPT,重新占用新的空閑頻道,有可能會(huì)導(dǎo)致消息傳輸不連續(xù)或通話中斷現(xiàn)象發(fā)生。 3.準(zhǔn)傳輸集群呼叫格式：是為克服傳輸集群呼叫缺點(diǎn)的一種改進(jìn)方式，也是傳輸集群與消息集群兩種呼叫格式的折中方案。其一是將消息集群呼叫的脫離時(shí)間縮短為0.5s2s；

24、其二是將傳輸集群在每次松開PPT后增加0.5s保持時(shí)間，再行釋放頻道，改善了傳輸不連續(xù)或通話中斷現(xiàn)象的發(fā)生。其頻率利用率略低于傳輸集群方式。部分集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要參數(shù) 移動(dòng)衛(wèi)星通信是指地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。 移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星設(shè)備和地球設(shè)備兩部分組成。具有通信范圍大，不易受陸地災(zāi)害影響，通信可靠性高等特點(diǎn)。是遠(yuǎn)洋航運(yùn)部門海事通信、探險(xiǎn)、勘探和救災(zāi)部門使用的應(yīng)急通信電話。 移動(dòng)通信衛(wèi)星根據(jù)距地球軌道距離運(yùn)行可分為同步、中低軌道衛(wèi)星。 覆蓋地球的通信衛(wèi)星數(shù)量與其軌道的高低有關(guān),軌道越低所需求的衛(wèi)星數(shù)目就越多。 1.3.5 移動(dòng)衛(wèi)星通信系

25、統(tǒng)圖1-12 銥系統(tǒng)衛(wèi)星軌道示意圖 銥系統(tǒng)通信衛(wèi)星 由美國(guó)Motorola公司提出，開始計(jì)劃設(shè)置7條園形軌道均勻分布在地球極地方向，每條軌道上有11顆衛(wèi)星?，F(xiàn)采用6條軌道，共66顆衛(wèi)星在地球上空運(yùn)行。軌道高度780Km，工作于L波段。采用TDMA和TDD方式，能提供話音、數(shù)據(jù)和尋呼服務(wù)。 低軌道移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的部分參數(shù)低軌道移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的部分參數(shù) 分組無線網(wǎng)是一種利用無線信道進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息要以“分組”或稱“信包”(有時(shí)簡(jiǎn)稱“包”)為基本單元。分組是由若干比特組成的信息段，通常包含包頭和正文兩部分。包頭中含有該分組的源地址(起始地址)、宿地址(目的地址)和有關(guān)的

26、路由信息等；正文是真正需要傳送的信息。 分組方式是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的一種，用戶終端必須先把要傳送的信息、分段，加上包頭以構(gòu)成分組，才能送上無線信道進(jìn)行傳輸（會(huì)產(chǎn)生額外時(shí)間延遲）。 分組傳輸能適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。較常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有星形結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。后示圖為最早由美國(guó)夏威夷大學(xué)開發(fā)的一種分組無線網(wǎng)結(jié)構(gòu)(ALOHA協(xié)議),它處于OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。 1.3.6 分組無線網(wǎng)數(shù)據(jù)終端分組無線電臺(tái)中繼站集中器計(jì)算中心圖1-13 ALOHA1-13 ALOHA系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 世界上各國(guó)都在致力于發(fā)展移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中大都以分組傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)。例如： (1) ARDIS系統(tǒng)(先進(jìn)的無線電數(shù)據(jù)信息設(shè)備)

27、。 (2) Mobitex系統(tǒng)(全國(guó)性互連的集群無線電網(wǎng)絡(luò))。 (3) CDPD系統(tǒng)(蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù))。 (4) TETRA系統(tǒng)(全歐集群無線電)。 (5) 第二代北美數(shù)字蜂窩IS-54和IS-95系統(tǒng)。 幾種移動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)備的特性和參數(shù) 1.4 移動(dòng)通信的基本技術(shù) 1.4.1 調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制的基本類型分為振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）或綜合而得到的新型調(diào)制技術(shù)。 下述兩類數(shù)字調(diào)制方式在實(shí)際應(yīng)用中用得最多： （1）線性調(diào)制技術(shù)。要求通信設(shè)備從頻率變換到放大和發(fā)射過程中保持充分的線性。這類調(diào)制方式可獲得較高的頻譜利用率，主要包括PSK、QPSK、OQPSK、/4DQ

28、PSK和MPSK。 （2）恒定包絡(luò)(連續(xù)相位)調(diào)制技術(shù)。是已調(diào)信號(hào)具有相對(duì)窄的功率譜和對(duì)放大設(shè)備沒有線性要求。主要包括MSK、GMSK、GFSK和TFSK等。 另外還有獲得迅速發(fā)展的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是振幅和相位聯(lián)合調(diào)制(QAM)技術(shù)和4G要采用的正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)等。1.4.3 多址方式 多址方式是指一種發(fā)生無線界面的復(fù)用接入技術(shù)。多址方式的基本類型有頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。采用什么樣的多址方式取決于通信系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境和要求。 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)際常用的這三種基本多址方式的混合多址方式，如頻分多址/時(shí)分多址(FDMA/TDMA)、頻分多址/碼分多

29、址(FDMA/CDMA)、時(shí)分多址/碼分多址(TDMA/CDMA)等。 此外，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益增長(zhǎng)，另一類稱為隨機(jī)多址方式的如ALOHA和載波檢測(cè)多址(CSMA)等也日益得到廣泛應(yīng)用，其中也包括固定多址和隨機(jī)多址的綜合應(yīng)用。 1.4.4 抗干擾措施 利用信道編碼進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)(包括前向糾錯(cuò)FEC和自動(dòng)請(qǐng)求重傳ARQ)以降低通信傳輸?shù)牟铄e(cuò)率，保證通信質(zhì)量和可靠性； 為克服由多徑干擾所引起的多徑衰落，廣泛采用分集技術(shù)(包括空間分集、頻率分集、時(shí)間分集以及RAKE接收技術(shù)等)、自適應(yīng)均衡技術(shù)和選用具有抗碼間干擾和時(shí)延擴(kuò)展能力的調(diào)制技術(shù)(如多電平調(diào)制、多載波調(diào)制等)； 為提高通信系統(tǒng)的綜合抗干擾

30、能力而采用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)； 為減少蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的共道干擾而采用扇區(qū)天線、多波束天線和自適應(yīng)天線陣列等； 在CDMA通信系統(tǒng)中，為減少多址干擾而使用干擾抵消和多用戶信號(hào)檢測(cè)器技術(shù)。 1.4.5 組網(wǎng)技術(shù) 1.1.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 通信網(wǎng)絡(luò)基本組成部分應(yīng)包括基站、移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)交換中心、網(wǎng)絡(luò)控制中心和操作維護(hù)中心等。下圖給出數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。MSCHLRVLRAUCOMCEIRBTS BSCMSCPDNPSTNISDN固定網(wǎng)BSSMSMS圖1-14 1-14 數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中： MSC：移動(dòng)交換中心； BSC：基站控制器； BTS：基站收發(fā)信臺(tái)； MS：移動(dòng)臺(tái)； HL

31、R：歸屬位置寄存器； VLR：訪問位置寄存器； EIR：設(shè)備標(biāo)志寄存器； AUC：認(rèn)證中心； OMC：操作維護(hù)中心。 網(wǎng)絡(luò)通過移動(dòng)交換中心(MSC)還與公共交換電話網(wǎng)(PSTN)、 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)以及公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)相連接。 2. 2. 網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口 接口主要用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各功能實(shí)體進(jìn)行連接，同一通信網(wǎng)絡(luò)的接口須符合統(tǒng)一的接口規(guī)范。下圖給出蜂窩系統(tǒng)所用的各種接口。 MSBSMSCVLRMSCVLREIRHLRSmUmAbisABECFGD圖 1-151-15 蜂窩系統(tǒng)所用的接口 3. 3. 網(wǎng)絡(luò)的控制與管理網(wǎng)絡(luò)的控制與管理 當(dāng)移動(dòng)臺(tái)工作時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將按照預(yù)定程序開始運(yùn)轉(zhuǎn)，其過程

32、會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)包括基站、移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)交換中心、各種數(shù)據(jù)庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)各個(gè)接口等在內(nèi)的各個(gè)功能部件。要完成： 為用戶呼叫配置所需的控制信道和業(yè)務(wù)信道； 指定和控制發(fā)射機(jī)的功率； 進(jìn)行設(shè)備和用戶的識(shí)別和鑒權(quán)； 完成無線鏈路和地面線路的連接和交換； 最終在主呼用戶和被呼用戶之間建立起通信鏈路，提供通信服務(wù)。 （1）當(dāng)某一移動(dòng)臺(tái)在接入信道上作為主呼或被呼時(shí)，移動(dòng)通信系統(tǒng)通過連接控制(或管理)功能，在主呼和被呼臺(tái)之間建立起通信鏈路，完成呼叫接續(xù)過程。 （2）對(duì)移動(dòng)用戶漫游進(jìn)行管理。如完成對(duì)移動(dòng)臺(tái)位置信息進(jìn)行登記修改或刪除，對(duì)通信過程中越區(qū)切換、指配新的服務(wù)基站及指定新的頻率或信道、更換原有地面線路等進(jìn)行管理等。 （3）對(duì)無線