項目1-無線傳輸與移動通信知識

城市軌道交通

無線集群系統(tǒng)與設(shè)備維護項目一無線傳輸與移動通信知識認知項目描述本項目主要講述無線傳輸與移動通信基礎(chǔ)知識的認知以及移動通信系統(tǒng)中公用移動通信認知和專業(yè)移動通信系統(tǒng)認知。教學(xué)目標1.知識目標完成對無線傳輸與移動通信基礎(chǔ)知識以及移動通信系統(tǒng)的認知與理解，并能運用這兩個知識點解決相關(guān)問題。2.技能目標能夠利用一些簡單無線通信技術(shù)比如4G/WLAN等技術(shù)，完成在不同設(shè)備之間對數(shù)據(jù)進行傳輸。教學(xué)安排項目總學(xué)時(14)=理論學(xué)時(12)+實驗學(xué)時(2)+實訓(xùn)學(xué)時(0)無線通信的特點：1）利用無線電磁波進行信息傳輸

2）占用無線頻譜資源3）電磁波信號強度隨著距離增加而不斷衰減

4）無線移動通信引起多普勒效應(yīng)5）在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行6）環(huán)境的干擾7）無線信號間的干擾2．無線通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)：通信中所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的總體。通信系統(tǒng)由發(fā)送端、接收端和傳輸媒介組成。無線通信機的發(fā)送端由信息源和發(fā)射機組成，接收端由接收機和終端設(shè)備組成，信號通過空間電磁波傳送。發(fā)射機（TX）對原始信號進行轉(zhuǎn)換，形成已調(diào)制射頻信號（高頻電磁波），通過發(fā)射天線送出。接收機（RX）接收信號，放大、變頻后，將其進行解調(diào)，再送給終端設(shè)備。圖1.1

無線通信系統(tǒng)模型圖1.2無線通信系統(tǒng)組成原理圖（1）發(fā)射機數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)射機主要由編碼器、調(diào)制器和放大器等組成。發(fā)射機對原始電信號進行轉(zhuǎn)換，形成射頻(RF)信號。（2）接收機數(shù)字通信系統(tǒng)的接收機主要由放大器、調(diào)制器和解碼器等組成。射頻(RF)信號經(jīng)過處理后，輸出音頻信號或?qū)?shù)據(jù)送到終端設(shè)備。其過程與發(fā)射機流程相反。圖1.3發(fā)射機功能流程示意圖二．無線傳輸概念無線信號可以從一個發(fā)射器發(fā)出到許多接收器而不需要電纜。所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸?shù)?，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。在無線通信中頻譜包括了9khz到300000Ghz之間的頻率。每一種無線服務(wù)都與某一個無線頻譜區(qū)域相關(guān)聯(lián)。無線信號也是源于沿著導(dǎo)體傳輸?shù)碾娏?。電子信號從發(fā)射器到達天線，然后天線將信號作為一系列電磁波發(fā)射到空氣中。簡單講，無線通信是僅利用電磁波而不通過線纜進行的通信方式。圖1.4無線通信示意圖1．無線頻譜所有無線信號都是隨電磁波通過空氣傳輸?shù)?，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。聲音和光是電磁波的兩個例子。無線頻譜(也就是說，用于廣播、蜂窩電話以及衛(wèi)星傳輸?shù)牟?中的波是不可見也不可聽的——至少在接收器進行解碼之前是這樣的?！盁o線頻譜”是用于遠程通信的電磁波連續(xù)體，這些波具有不同的頻率和波長。無線頻譜包括了9khz到300000Ghz之間的頻率。每一種無線服務(wù)都與某一個無線頻譜區(qū)域相關(guān)聯(lián)。例如，AM廣播涉及無線通信波譜的低端頻率，使用535到1605khz之間的頻率。圖1.5無線電電磁波譜2．無線傳輸?shù)奶卣麟m然有線信號和無線信號具有許多相似之處——例如，包括協(xié)議和編碼的使用——但是空氣的本質(zhì)使得無線傳輸與有線傳輸有很大的不同。當工程師門談到無線傳輸時，他們是將空氣作為“無制導(dǎo)的介質(zhì)”。因為空氣沒有提供信號可以跟隨的固定路徑，所以信號的傳輸是無制導(dǎo)的。正如有線信號一樣，無線信號也是源于沿著導(dǎo)體傳輸?shù)碾娏?。電子信號從發(fā)射器到達天線，然后天線將信號作為一系列電磁波發(fā)射到空氣中。信號通過空氣傳播，直到它到達目標位置為止。在目標位置，另一個天線接收信號，一個接收器將它轉(zhuǎn)換回電流。圖1.6無線信號發(fā)送和接收3．信號傳播在理想情況下，無線信號直接在從發(fā)射器到預(yù)期接收器的一條直線中傳播。這種傳播被稱為“視線”(LineOfSight,LOS)，它使用很少的能量，并且可以接收到非常清晰的信號。不過，因為空氣是無制導(dǎo)介質(zhì)，而發(fā)射器與接收器之間的路徑并不是很清晰，所以無線信號通常不會沿著一條直線傳播。當一個障礙物擋住了信號的路線時，信號可能會繞過該物體、被該物體吸收，也可能發(fā)生以下任何一種現(xiàn)象：發(fā)射、衍射或者散射。物體的幾何形狀決定了將發(fā)生這三種現(xiàn)象中的那一種。(1)反射、衍射和散射

無線信號傳輸中的“反射”與其他電磁波(如光或聲音)的反射沒有什么不同。波遇到一個障礙物并反射——或者彈回——到其來源。對于尺寸大于信號平均波長的物體，無線信號將會彈回。例如，考慮一下微波爐。因為微波的平均波長小于1毫米，所以一旦發(fā)出微波，它們就會在微波爐的內(nèi)壁(通常至少有15cm長)上反射。究竟哪些物體會導(dǎo)致無線信號反射取決于信號的波長。在無線LAN中，可能使用波長在1~10米之間的信號，因此這些物體包括墻壁、地板天花板及地面。

在“衍射”中，無線信號在遇到一個障礙物時將分解為次級波。次級波繼續(xù)在它們分解的方向上傳播。如果能夠看到衍射的無線電信號，則會發(fā)現(xiàn)它們在障礙物周圍彎曲。帶有銳邊的物體——包括墻壁和桌子的角——會導(dǎo)致衍射。

“散射”就是信號在許多不同方向上擴散或反射。散射發(fā)生在一個無線信號遇到尺寸比信號的波長更小的物體時。散射還與無線信號遇到的表面的粗糙度有關(guān)。表面也粗糙，信號在遇到該表面是就越容易散射。在戶外，樹木會路標都會導(dǎo)致移動電話信號的散射。(2)多路徑信號

由于反射、衍射和散射的影響，無線信號會沿著許多不同的路徑到達其目的地。這樣的信號被稱為“多路徑信號”。

多路徑信號的產(chǎn)生并不取決于信號是如何發(fā)出的。它們可能從來源開始在許多方向上以相同的輻射強度，也可能從來源開始主要在一個方向上輻射。不過，一旦發(fā)出了信號，由于反射、衍射和散射的影響，它們就將沿著許多路徑傳播。圖1.7多路徑延遲示意圖無線信號的多路徑性質(zhì)既是一個優(yōu)點又是一個缺點。一方面，因為信號在障礙物上反射，所以它們更可能到達目的地。在辦公樓這樣的環(huán)境中，無線服務(wù)依賴于信號在墻壁、天花板、地板以及家具上的反射，這樣最終才能到達目的地。多路徑信號傳輸?shù)娜秉c是因為它的不同路徑，多路徑信號在發(fā)射器與接收器之間的不同距離上傳播。因此，同一個信號的多個實例將在不同的時間到達接收器，導(dǎo)致衰落和延時。4．窄帶、寬帶及擴展頻譜信號

傳輸技術(shù)根據(jù)它們的信號使用了無線頻譜的部分大小而有所不同。一個重要區(qū)別就是無線使用窄帶還是寬帶信號傳輸。在“窄帶”，發(fā)射器在一個單獨的頻率或者非常小的頻率范圍上集中信號能量。與窄帶相反，“寬帶”是指一種使用無線頻譜的相對較寬頻帶的信號傳輸方式。使用多個頻率來傳輸信號被稱為擴展頻譜技術(shù)，換句話說，在傳輸過程中，信號從來不會持續(xù)停留在一個頻率范圍內(nèi)。在較寬的頻帶上分布信號的一個結(jié)果是它的每一個頻率需要的功率比窄帶信號傳輸更小。信號強度的這種分布使擴展頻譜信號更不容易干擾在同一個頻帶上傳輸?shù)恼瓗盘枴U展頻譜的一個特定實現(xiàn)是“跳頻擴展頻譜”(FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS)。在FHSS傳輸中，信號與信道的接收器和發(fā)射器知道的同一種同步模式在一個頻帶的幾個不同頻率之間跳躍。另一種擴展頻譜信號被稱為“直接序列擴展頻譜”(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)。在DSSS中，信號的位同時分布在整個頻帶上。對每一位都進行了編碼，這樣接收器就可以在接收到這些位時重組原始信號。5．固定和移動

每一種無線通信都屬于以下兩個類別之一：固定或移動。在“固定”無線系統(tǒng)中，發(fā)射器和接收器的位置是不變的。傳輸天線將它的能量直接對準接收器天線，因此，就有更多的能量用于該信號。對于必須跨越很長的距離或者復(fù)雜地形的情況，固定的無線連接比鋪設(shè)電纜更經(jīng)濟。不過，并非所有通信都適用固定無線。例如，移動用戶不能使用要求他們保留在一個位置來接收一個信號的服務(wù)。相反，移動電話、尋呼、無線LAN以及其它許多服務(wù)都在使用“移動”無線系統(tǒng)。在移動無線系統(tǒng)中，接收器可以位于發(fā)射器特定范圍內(nèi)部的任何地方。這就允許接收器從一個位置移動到另一個位置，同時還繼續(xù)接受信號。6．單工與雙工通信

單工通信系統(tǒng)，通信只有一個方向，即從發(fā)射器到接收器。廣播系統(tǒng)就是一個典型的單工通信系統(tǒng)，只不過他是每一個發(fā)射器可對應(yīng)多個接收器。

通常所說的通信系統(tǒng)多數(shù)是雙向通信。其中，有些通信可以雙向同時進行，叫做全雙工通信。普通的電話即是雙全工通信的例子，當兩個人通話時，它們可以同時說話聆聽對方說話，盡管這種情況并不經(jīng)常發(fā)生。圖1.8單工、半雙工和全雙工

有些雙工通信不要求在兩個方向上同時進行通信，叫做半雙工通信，通過無線電臺交談既是半雙工通信的例子，操作員按下按鈕開始說話，電臺不能同時接收與發(fā)射，因此說和聽無法同時進行。半雙工系統(tǒng)由于使用同一信道進行雙向通信，因此節(jié)省了帶寬。半雙工系統(tǒng)中將一些電路部件用在收發(fā)器中，既用于接收也用于發(fā)射，所以也比較廉價。不過，它犧牲了全雙工通信所體現(xiàn)出的一些自然性。圖1.9半雙工通信系統(tǒng)7．無線網(wǎng)絡(luò)

以上給出的全雙工和半雙工的通信系統(tǒng)僅用于兩個用戶之間的通信。當用戶數(shù)增加時，兩個用戶之間不能直接通信時，就需要其他形式的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)可以有多種形式，最常用和最基本的無線通信結(jié)構(gòu)是經(jīng)典的星型網(wǎng)絡(luò)，如圖所示。圖1.10星型網(wǎng)絡(luò)

位于該網(wǎng)絡(luò)中央的集線器類似于中繼器,它由發(fā)射器和接收器組成,它們在天線的位置選擇上考慮了能夠很好地將來自一個移動無線設(shè)備的信號中繼到另一個移動無線設(shè)備。集線器也可以連接到有線電話或數(shù)據(jù)網(wǎng)。三、無線通信系統(tǒng)主流技術(shù)1．分類無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯(lián)系。2．熱點技術(shù)(1)4G第四代移動電話行動通信標準，指的是第四代移動通信技術(shù)，外語縮寫：4G。該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。

4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制解調(diào)器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性。(2)ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)主要用于無線個域網(wǎng)(WPAN)，是基于IEE802.15.4無線標準研制開發(fā)的，是一種介于RFID和藍牙技術(shù)之間的技術(shù)提案，主要應(yīng)用在短距離并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee協(xié)議比藍牙、高速率個域網(wǎng)或802.11x無線局域網(wǎng)更簡單使用，可以認為是藍牙的同族兄弟。ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國際標準規(guī)定，ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱（又稱紫蜂協(xié)議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。射頻識別，RFID（RadioFrequencyIdentification）技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。射頻的話，一般是微波，1-100GHz，適用于短距離識別通信。RFID讀寫器也分移動式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。(3)WLAN與WiFi/WAPIWLAN(無線局域網(wǎng))是一種借助無線技術(shù)取代以往有線布線方式構(gòu)成局域網(wǎng)的新手段，可提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

目前，原則上WLAN的速率尚較低，主要適用于手機、掌上電腦等小巧移動終端。1997年6月，IEEE推出了802.11標準，開創(chuàng)了WLAN先河，WLAN領(lǐng)域現(xiàn)在主要有IEEE802.11x系列與HiperLAN/x系列兩種標準。WiFi俗稱無線寬帶，全稱WirelessFideliry。無線局域網(wǎng)又常被稱作WiFi網(wǎng)絡(luò)，這一名稱來源于全球最大的無線局域網(wǎng)技術(shù)推廣與產(chǎn)品認證組織——WiFi聯(lián)盟(WiFiAlliance)。作為一種無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，WiFi早已得到了業(yè)界的關(guān)注。WiFi終端涉及手機、PC(筆記本電腦)、平板電視、數(shù)碼相機、投影機等眾多產(chǎn)品。目前，WiFi網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于家庭、企業(yè)以及公眾熱點區(qū)域，其中在家庭中的應(yīng)用是較貼近人們生活的一種應(yīng)用方式。由于WiFi網(wǎng)絡(luò)能夠很好地實現(xiàn)家庭范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，適合充當家庭中的主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，家里的其他具備WiFi功能的設(shè)備，如電視機、影碟機、數(shù)字音響、數(shù)碼相框、照相機等，都可以通過WiFi網(wǎng)絡(luò)這個傳輸媒介，與后臺的媒體服務(wù)器、電腦等建立通信連接，實現(xiàn)整個家庭的數(shù)字化與無線化，使人們的生活變得更加方便與豐富。WAPI是WLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure的縮寫。WAPI作為我國首個在計算機網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的自主創(chuàng)新安全技術(shù)標準，能有效阻止無線局域網(wǎng)不符合安全條件的設(shè)備進入網(wǎng)絡(luò)，也能避免用戶的終端設(shè)備訪問不符合安全條件的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了“合法用戶訪問合法網(wǎng)絡(luò)”。WAPI安全的無線網(wǎng)絡(luò)本身所蘊含的“可運營、可管理”等優(yōu)勢，已被以中國移動、中國電信為代表的極具專業(yè)能力的運營商積極挖掘并推廣、應(yīng)用，運營市場對WAPI的應(yīng)用進一步促進了其他行業(yè)市場和消費者關(guān)注并支持WAPI。(4)短距離無線通信(藍牙、RFID、IrDA)藍牙(Bluetooth)技術(shù)，實際上是一種短距離無線電技術(shù)。利用藍牙技術(shù)，能夠有效地簡化掌上電腦、筆試本電腦和移動電話手機等移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，進而為無線通信拓寬道路。藍牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段，其數(shù)據(jù)速率為1Mbps，采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。藍牙技術(shù)為免費使用，全球通用規(guī)范，在現(xiàn)今社會中的應(yīng)用范圍相當廣泛。RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。目前RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻(125kHz～134kHz)、高頻(13.56MHz)和超高頻(860MHz～960MHz)，不同頻段的RFID產(chǎn)品有不同的特性。射頻識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理、防偽等眾多領(lǐng)域，例如WalMart、Tesco、美國國防部和麥德龍超市都在它們的供應(yīng)鏈上應(yīng)用RFID技術(shù)。在將來，超高頻的產(chǎn)品會得到大量的應(yīng)用。IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，也許是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前其軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。它還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點;且由于數(shù)據(jù)傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸安全性高。IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，2個相互通信的設(shè)備之間必須對準，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(非多臺)設(shè)備之間的連接(而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔)。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。

(5)WiMAX

WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式，來提供最后一英里的無線寬帶接入，其技術(shù)標準為IEEE802.16，其目標是促進IEEE802.16的應(yīng)用。相比其他無線通信系統(tǒng)，WiMAX的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在具有較高的頻譜利用率和傳輸速率上，因而它的主要應(yīng)用是寬帶上網(wǎng)和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。(6)超寬帶無線接入技術(shù)UWBUWB(UltraWideband)是一種無載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mb/s至數(shù)Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢，主要應(yīng)用于室內(nèi)通信、高速無線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領(lǐng)域。(7)EnOceanEnOcean無線通信標準被采納為國際標準“ISO/IEC14543-3-10”，這也是世界上唯一使用能量采集技術(shù)的無線國際標準。EnOcean能量采集模塊能夠采集周圍環(huán)境產(chǎn)生的能量，從光、熱、電波、振動、人體動作等獲得微弱電力。這些能量經(jīng)過處理以后，用來供給EnOcean超低功耗的無線通訊模塊，實現(xiàn)真正的無數(shù)據(jù)線，無電源線，無電池的通訊系統(tǒng)。EnOcean無線標準ISO/IEC14543-3-10使用868MHz，902MHz，928MHz和315MHz頻段，傳輸距離在室外是300米，室內(nèi)為30米。(8)Z-WaveZ-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò)的短距離無線通信技術(shù)。工作頻帶為908.42MHz，868.42MHz信號的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過100m，適合于窄帶寬應(yīng)用場合。Z-Wave技術(shù)也是低功耗和低成本的技術(shù)，有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)。表1部分主流無線通信技術(shù)比較表2EnOcean、Zigbee和Z-Wave無線通信技術(shù)情況對比1.1.2移動通信基礎(chǔ)知識認知一、電磁場和電磁波1.電磁場的概念靜電場/靜磁場：電場磁場不隨時間變化，但在不同空間位置可以有不同的值。時諧電磁場：電場隨時間的變化的正弦函數(shù)，但在不同的空間位置可以有不同的幅度和相位。時變電磁場：在空間某點的電磁場隨時間的變化時普通的時間函數(shù)，如果變換到頻域，其頻譜包涵各種頻率分量。2.電磁波的概念電磁波：磁場的變化要產(chǎn)生電場，而且電場的變化也要產(chǎn)生磁場。時變電磁場在這種相互作用下，產(chǎn)生電磁輻射，即為“電磁波”。電磁波的傳輸：電磁波不需要依靠介質(zhì)傳送，各種電磁波在真空中的傳輸速度是固定的（光速，3×108米/秒）。光波本身就是電磁波，無線電波也具有和光波同樣的特性，比如當它通過不同介質(zhì)時，也會發(fā)生折射、反射、繞射、散射和吸收等現(xiàn)象。電磁波為橫波，電磁波的磁場、電場及其傳輸方向三者互相垂直。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌?，還有從空中傳播的空間波。波長越長的地面波，其衰減也越少。電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續(xù)傳播。中波或短波等空中電波則是靠圍繞地球的電離層與地面的反復(fù)反射而傳播（電離層在距離地面50~400公里之間）。趨膚效應(yīng)：射頻信號不是存在于導(dǎo)體中就是以波的形式存在于自由空間中。當射頻信號存在于導(dǎo)體中時，它只是存在于導(dǎo)體的表面。如果將射頻信號放在一個球形的實心導(dǎo)體上，那么它只出現(xiàn)在該導(dǎo)體的表面，不會進入導(dǎo)體內(nèi)部，如果可以將一個檢測儀器放在球里面，它將檢測不到射頻信號的存在。射頻信號所呈現(xiàn)的這種現(xiàn)象稱為“趨膚效應(yīng)”。發(fā)射機：把要傳送的信號對載波進行調(diào)制，經(jīng)功放放大，再送到天饋線。

接收機：把收下來的射頻載波信號先進行低噪聲放大，經(jīng)變頻、中放、解調(diào)出原始信號。自由空間傳播損耗：電磁波在視距的空間傳輸?shù)倪^程中，接收機接收的信號功率僅僅是發(fā)射機輻射功率的其中一部分，大部分能量都向其它方向擴散了，在自由空間中電波得擴散衰耗稱之為自由空間傳播損耗。其計算公式如下：

其中：f為頻率，單位為MHz；d為距離，單位為米無線電磁波的傳播形式：

a—直射波b—微波c—地面反射波d—天空反射波e—散射波多普勒頻移：當發(fā)射源與接收體之間存在相對運動時，接收體接收的發(fā)射源發(fā)射信息的頻率與發(fā)射源發(fā)射信息頻率不相同，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)，接收頻率與發(fā)射頻率之差稱為多普勒頻移。快衰落：大量傳播路徑的存在就產(chǎn)生了所謂的多徑現(xiàn)象，合成波的幅度和相位隨移動臺的運動產(chǎn)生很大的起伏變化，通常把這種現(xiàn)象稱為多徑衰落或快衰落，多徑衰落在性質(zhì)上屬于一種快速變化。慢衰落：移動臺接收的信號除瞬時值會出現(xiàn)快衰落外，其場強中值隨著地區(qū)位置改變還會出現(xiàn)較慢的變化，這種變化稱為慢衰落。分集技術(shù)：是一種主要的抗衰落技術(shù)。要解決的問題是如何利用多徑信號來改善系統(tǒng)的性能，提高多徑衰落信道下傳輸?shù)目煽啃浴Ｍㄟ^兩條或兩條以上途徑傳輸同一信息。含義：一是分散傳輸；二是集中合并處理；分為發(fā)送分集和接收分集，或者宏分集和微分集。發(fā)送分集：指在不同的天線上發(fā)射包含同樣信息的信號（信號可能并不相同），從而達到空間分集的效果。接收分集：用于接收端，通過兩個或多個接收天線來實現(xiàn)。宏分集：也稱為多基站分集，這是一種減少慢衰落影響的分集技術(shù)，把多個基站設(shè)置在不同的地理位置上和不同方向上，同時和小區(qū)的一個移動臺通信，移動臺可以選用其中信號最好的一個基站進行通信。在各個方向上的信號傳播不是同時受到陰影效應(yīng)或地形的影響而出現(xiàn)嚴重的慢衰落，這種方法就能保證通信不會中斷。微分集：是一種減少快衰落影響的分集技術(shù)，在一個基站實現(xiàn)分集。微分集有五種：空間分集、極化分集、頻率分集、時間分集、隱分集（RAKE接收）。空間分集：空間分集接收是在空間不同的垂直高度上設(shè)置幾副天線，同時接收一個發(fā)射天線的信號，然后合成或選擇其中一個強信號?？臻g分集接收是利用多副接收天線來實現(xiàn)的。接收端天線之間的距離d≥λ/2。極化分集：實際是空間分集的特殊情況，它是用同一頻率攜帶兩種不同極化方式的信號來獲取增益。目前移動使用的雙極化天線就是極化分集天線，是把采用±45°正交極化陣子的兩副天線合成一副天線。優(yōu)點：節(jié)省安裝空間。頻率分集：采用兩個或兩個以上具有一定間隔的頻率同時發(fā)送和接收同一信息，然后進行合成或選擇，以減輕衰落影響的工作方式。兩信號的頻率間隔△f=f2-f1越大，信號之間衰落的相關(guān)性越小。時間分集：將給定的信號在時間上相差一定的間隔重復(fù)傳輸N次，只要時間間隔滿足要求，就可以得到N條獨立的分集支路。隱分集（RAKE接收）：將幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量取出，通過延時和相位校準，使它們在某一時刻對齊，并按一定的規(guī)則進行合并，變矢量合為代數(shù)求和，能夠有效地利用多徑分量，提高多徑分集的效果。把原來是多徑干擾的信號變成有用信號組合在一起，達到變害為利的目的。所有器件可歸為有源器件和無源器件。需要供電裝置才能正常工作的叫有源器件，反之叫無源器件。一般情況下，信號能量經(jīng)過無源器件都會產(chǎn)生相應(yīng)的衰減，信號能量經(jīng)過有源器件會產(chǎn)生相應(yīng)的增益。分貝的使用：

dBm+dB=dBmdBm-dB=dBmdBm-dBm=dBdBm+dBm不能直接數(shù)值計算，需先進行單位換算二、移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)構(gòu)成：交換子系統(tǒng)（SS）、基站子系統(tǒng)（BSS）、移動臺子系統(tǒng)（MS）。三、無線蜂窩技術(shù)1.移動通信網(wǎng)覆蓋方式大區(qū)制：一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)（如一個城市），并由它來負責(zé)本服務(wù)區(qū)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。大區(qū)制組網(wǎng)的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，投資少、見效快；缺點是不能頻率復(fù)用，頻率利用率低，系統(tǒng)容量小。小區(qū)制：將整個服務(wù)區(qū)劃分為若干個小無線區(qū)，每個小無線區(qū)設(shè)置一個基站，這個基站負責(zé)本區(qū)的移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制，同時在MSC的統(tǒng)一控制下，實現(xiàn)小區(qū)間移動通信的轉(zhuǎn)接及與公眾電話網(wǎng)的聯(lián)系。小區(qū)制的優(yōu)點是：可進行頻率復(fù)用，頻率利用率提高；小區(qū)范圍可根據(jù)用戶數(shù)靈活確定，容量增大。缺點是：移動臺切換概率增加，控制交換功能復(fù)雜，要求提高；基站數(shù)增加，建網(wǎng)成本提高。蜂窩技術(shù)：為了提高有限的頻率資源的利用率，將整個服務(wù)區(qū)劃分為若干個無線小區(qū)進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這些無線小區(qū)可以間隔一定距離進行頻率的重復(fù)利用。這些無線小區(qū)采用正六邊形的形狀進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因正六邊形酷似蜂窩，故將這種小區(qū)稱為蜂窩小區(qū)，稱這種采用蜂窩小區(qū)組建移動通信網(wǎng)的技術(shù)為蜂窩技術(shù)。頻率復(fù)用技術(shù)：是指同一組頻率用于覆蓋不同的小區(qū),這些小區(qū)彼此之間通過設(shè)定有效的距離來避免相互干擾。頻率復(fù)用技術(shù)是蜂窩移動通信的核心概念。復(fù)用度：共同使用全部可用頻率的N個小區(qū)為一個基本復(fù)用簇。復(fù)用度大小就是每個基本復(fù)用簇中小區(qū)的數(shù)量。同頻干擾保護比(C/I)：不同小區(qū)使用相同頻率時，服務(wù)小區(qū)載頻功率與另外的同頻小區(qū)對服務(wù)小區(qū)產(chǎn)生的干擾功率之比。GSM規(guī)范中一般要求C/I>9dB；工程中一般加3dB的余量，即要求大于12dB。鄰道干擾保護比(C/A)：在同頻復(fù)用時，服務(wù)小區(qū)載頻功率與相鄰頻率對服務(wù)小區(qū)產(chǎn)生的干擾功率之比。GSM規(guī)范中一般要求C/A>-9dB；工程中一般加3dB的余量，即要求大于-6dB。提高蜂窩系統(tǒng)容量的方法：小區(qū)分裂裂向微小區(qū)中繼理論的基本術(shù)語如下：建立時間：給正在請求的用戶分配一個中繼無線信道所需的時間。阻塞呼叫：由于擁塞無法在請求時間完成的呼叫，又叫損失呼叫。保持時間：通話的平均保持時間，以秒為單位。話務(wù)量強度：表征信道的時間利用率，為信道的平均占用率．以Erlang為單位，是一個無量綱的值，可用來表征單個或多個信道的時間利用率。負載：整個系統(tǒng)的話務(wù)量強度，以Erlang為單位。服務(wù)等級（GOS）：表征擁塞的量，定義為呼叫阻塞概率，或是延遲時間大于某一特定時間的概率。請求速率：單位時間內(nèi)平均的呼叫請求次數(shù)。表示為次/秒。四、無線多址技術(shù)多址接入技術(shù)：為了實現(xiàn)多用戶無線通信，使眾多用戶高效共享給定頻譜資源的技術(shù)。多址接入技術(shù)要研究的問題是：在移動通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，如何建立用戶之間的無線信道的連接；以及如何從接收的信號中識別出送給指定通信對象的信號。頻分雙工（FDD）：系統(tǒng)為每一個用戶提供兩個去頂?shù)念l率波段，前向波段提供基站向移動臺的服務(wù)，而反向波段提供移動臺到基站的傳輸。時分雙工（TDD）：數(shù)據(jù)的傳輸和接收在時間上是間歇性的，采用不同的時間來提供前反向鏈路，時間間隔小，用戶察覺不到。FDMA：是指將給定的總頻段劃分成若干個小頻道（或稱信道），不重疊，不共享，供不同的用戶使用。TDMA：以傳輸信號存在的時間不同來區(qū)分信道建立多址接入的方式。CDMA：以傳輸信號的碼型不同來區(qū)分信道（用戶），建立多址接入的方式。SDMA：通過空間的分割來區(qū)別不同用戶。五、多徑衰落1.多徑衰落的特點無線信道的多徑傳播特性導(dǎo)致了多徑衰落，多徑衰落的特點如下：1）無線信號經(jīng)過短時間或短距離傳播后，信號強度發(fā)生急速變化。2）在不同的多徑信號上，存在著時交的多普勒頻移引起的隨機頻率調(diào)制。3）多徑傳播時延引起的擴展（表現(xiàn)為回音）。

2.多徑衰落的原因在無線信道中，造成多徑衰落的主要原因：

1）多徑傳播：發(fā)射機發(fā)射的電磁波到達接收機時形成了在時間、空間上相互不同的多個無線電波。不同多徑成分具有的隨機的幅度和相位特性引起合成信號強度的劇烈波動，導(dǎo)致了衰落。

2）移動臺的運動速度：基站與移動臺之間的相對運動會引起隨機頻率調(diào)制，這是由于多徑分量存在的多普勒頻移現(xiàn)象。多普勒頻移的大小取決于基站與移動臺之間的相對速度和無線信號的頻率（波長）。

3）環(huán)境物體的運動速度：如果無線信道中的環(huán)境物體處于運動狀態(tài)，也會引起時交的多普勒頻移。

4）信號的傳輸帶寬：信號的強度和短距傳輸后信號失真的可能性與多徑信道的特定幅度、時延及傳輸信號的帶寬有關(guān)。六、噪聲與干擾1.噪聲無線信道中加性噪聲（簡稱噪聲）的來源是多方面的，一般可分為：內(nèi)部噪聲、外部噪聲。無線信道中，外部噪聲的影響較大。內(nèi)部噪聲是系統(tǒng)設(shè)備本身產(chǎn)生的各種噪聲。外部噪聲包括自然噪聲和人為噪聲，也稱環(huán)境噪聲，它們也屬于隨機噪聲。噪聲對通信質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在惡化接收信號的信噪比（S/N），在移動通信系統(tǒng)中，一般根據(jù)主觀評定的方法開衡量它對通話質(zhì)量的影響。話音質(zhì)量通常采用主觀評定方法（MOS定級），它分為5級。一般城鎮(zhèn)要求語音質(zhì)量測試過程中MOS值在3.0以上。2.干擾無線通信中的干擾主要包括同頻干擾、鄰頻干擾、交調(diào)干擾和遠-近效應(yīng)干擾等。同頻干擾：是指使用相同工作頻率的發(fā)射臺之間的干擾，是無線通信系統(tǒng)在組網(wǎng)中經(jīng)常出現(xiàn)的一種干擾，也稱為同信道干擾或同載頻干擾。凡是能進入接收機通帶內(nèi)的其它發(fā)射機的載頻信號都能形成接收機的同頻干擾，形成同頻干擾的頻率范圍為：fo±Bi/2，fo為接收機工作信道的載頻中心頻率，Bi為接收機中頻濾波器的帶寬。同頻復(fù)用距離只與以下因素有關(guān)：1）無線信號的傳播特性。2）調(diào)制方式。為保證規(guī)定的接收質(zhì)量，使用的調(diào)制方式不同，所需的射頻防衛(wèi)比也不同。對于窄帶調(diào)相或調(diào)頻來說，射頻防衛(wèi)比大約為8±3dB，調(diào)幅為17dB。3）要求的通信可靠性。4）無線小區(qū)的半徑。5）工作方式：同頻單工、同頻雙工等。鄰頻干擾：指干擾發(fā)射機的鄰信道功率落入接收鄰信道接收機的通帶內(nèi)造成的干擾。在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，由于頻率規(guī)劃造成鄰近小區(qū)中存在與本小區(qū)工作信道相鄰的信道或由于某種原因使基站小區(qū)的覆蓋范圍比設(shè)計的范圍增大，均會引起鄰頻干擾。當鄰頻的載波干擾比C/I小于某個特定值時，就會直接影響到移動臺的通話質(zhì)量，嚴重時就會產(chǎn)生掉話或使手機用戶無法正常建立呼叫。鄰頻干擾主要有兩個方面：一是由于工作頻帶相鄰的若干信道的寄生邊帶功率、寬帶噪聲、雜散輻射等產(chǎn)生的干擾；二是移動通信網(wǎng)內(nèi)一組空間離散的鄰近工作信道引入的干擾。遠近效應(yīng)：近端對遠端比干擾是指傳輸距離之差而造成對移動通信的傷害。當基站同時接收兩個不同距離的移動臺的信號時，如果兩個移動臺發(fā)信機以相同的頻率工作，具有相等的發(fā)射功率，則基站接收遠端來的移動臺的有用信號有可能會被近端移動臺的發(fā)射信號淹沒。

噪聲和干擾的程度直接影響到無線通信的質(zhì)量和容量。七、抗衰落技術(shù)在移動通信系統(tǒng)中，普遍采用均衡、分集和信道編碼這三種技術(shù)，用來改善無線信道中接收信號的質(zhì)量，它們既可單獨使用，也可組合使用。1.均衡技術(shù)：是指對信道特性的均衡，接收端的均衡器產(chǎn)生與信道特性相反的特性，以此來減小或消除因信道的時變多徑傳播特性引起的碼間干擾。由于無線信道具有未知性和多變性，均衡器是自適應(yīng)的。2.分集技術(shù)：是用來補償衰落信道損耗的，它通常利用無線傳播環(huán)境中同一信號的獨立樣本之間不相關(guān)的特點，使用一定的信號合并技術(shù)改善接收信號，來抵抗衰落引起的不良影響。它通常要通過兩個或更多的接收天線來實現(xiàn)。3.信道編碼技術(shù)：是通過在發(fā)送信息時加入冗余的數(shù)據(jù)位來改善通信鏈路的性能，信道編碼就是在信源編碼的基礎(chǔ)上，按一定規(guī)律加入一些新的監(jiān)督碼元，以實現(xiàn)糾錯的編碼。4.交織編碼技術(shù)：是一種時間隱分集技術(shù)。交織技術(shù)可以在不附加任何比特開銷的情況下，使數(shù)字通信系統(tǒng)獲得時間分集。在以往的模擬通信系統(tǒng)中，模擬信號必須連續(xù)傳送，但數(shù)字通信系統(tǒng)則完全不同，數(shù)字信息本來就是離散發(fā)送的。5.信道編碼技術(shù)：是通過在被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中加入冗余數(shù)據(jù)來避免數(shù)據(jù)信息在傳送過程中出現(xiàn)誤碼。只用于檢測錯誤的信道編碼稱作檢錯編碼，通信系統(tǒng)中一般采用既可以檢錯又可以糾錯的信道編碼，稱作糾錯編碼。6.香農(nóng)的信道容量公式如下：

C為信道容量（bit/s），B為傳輸帶寬（Hz），P為接收信號的功率（W），N0為單邊帶噪聲功率譜密度（W/Hz）。由香農(nóng)公式可以得出以下結(jié)論：

提高信噪比（S/N）可以增加信道容量。當噪聲功率N0→0時，信道容量C趨于∞，這意味著理論上一個無干擾信道的容量為無窮大。增加信道帶寬B并不能無限制地增加信道容量。當噪聲為白色高斯噪聲時，隨著B的增大，噪聲功率也會增大，即使信道帶寬無限增大，信道容量仍然是有限的。信道容量一定時，帶寬效率與功率效率之間可以彼此互換。八、調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制：就是對信源的編碼信息進行處理，使其變成適合于信道傳輸?shù)男问降倪^程。主要的模擬調(diào)制方式包括：幅度調(diào)制（AM）和頻率調(diào)制（FM）相位調(diào)制（PM）圖1-15模擬調(diào)制方式波形數(shù)字調(diào)制技術(shù)可以大致分為線性調(diào)制技術(shù)和非線性調(diào)制技術(shù)。線性調(diào)制技術(shù)中，傳輸信號的幅度S(t)隨著數(shù)字調(diào)制信號m(t)的變化而線性變化。線性調(diào)制技術(shù)帶寬效率高。非線性調(diào)制技術(shù)：這時不管調(diào)制信號如何改變，載波的幅度是恒定的，因此也稱為“恒包絡(luò)調(diào)制”。擴頻調(diào)制：擴頻技術(shù)使用的傳輸帶寬比要求的最小信號帶寬要大幾個數(shù)量級。擴頻波形由偽隨機序列（PN）或所謂偽噪聲碼控制。PN序列是二進制序列，表現(xiàn)出某種隨機特性，但可以在指定的接收機以確定的方式重新產(chǎn)生。正確的PN序列經(jīng)互相關(guān)運算后擴頻信號壓縮，恢復(fù)為窄帶的原始調(diào)制信號，而其它用戶的信號只在接收機產(chǎn)生很小的寬帶噪聲。九、話音編碼技術(shù)1.波形編碼：是直接將時域的模擬話音的電壓波形信號經(jīng)過取樣、量化、編碼而變成數(shù)字話音信號。2.參量編碼：是根據(jù)人類語言的發(fā)聲機理，找出表征話音特征的參量，只對特征參量進行編碼的一種方法。3.混合編碼：是近年來發(fā)展的一類新的高性能話音編碼技術(shù)，具有參量編碼的低速率又能提供波形編碼的高質(zhì)量。移動通信系統(tǒng)在選擇各種不同的數(shù)字話音編碼方案時，需要考慮以下基本要求：編碼速率低，話音質(zhì)量高。有較強的擾噪聲干擾和抗誤碼性能。編譯碼時延小，應(yīng)在幾十毫秒以內(nèi)。編譯碼器的復(fù)雜度要低，便于大規(guī)模集成化生產(chǎn)。體積小、重量輕、功耗低，適應(yīng)手持型的移動臺。話音信號最基本的特性是語音波形是帶限的，有限的帶寬意味著它可以以一定的速率抽樣，當抽樣頻率大于2倍的低通信號頻率時，就可以從抽樣值中完全恢復(fù)話音波形。語音信號的帶限特性使抽樣成為可能，同時利用前面提及的各種特性也使量化操作能以很高的效率實現(xiàn)。脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation）：簡稱PCM。PCM數(shù)字信號是通過對連續(xù)變化的模擬話音信號進行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生。PCM的優(yōu)點就是話音質(zhì)量好，缺點是編碼速率高、體積大。PCM可以提供用戶話音業(yè)務(wù)，也可以提供從2M到155M速率的數(shù)字數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)、圖像傳送業(yè)務(wù)和遠程教學(xué)等其他業(yè)務(wù)。參量編碼：對反映話音信號特征的參量而不是對話音信號的時域波形本身進行編碼和傳輸，可以得到更好的效果。參量編碼領(lǐng)域中的一項突破性技術(shù)是矢量編碼技術(shù)。矢量編碼所傳送的不是話音參數(shù)本身，而是話音參數(shù)的碼本號。質(zhì)量指標

分數(shù)

聽力指標

很好

5

不需要努力

好

4

不需要很大努力

一般

3

需要中等程度努力

差

2

需要相當大的努力

很差

1

需要以很大的努力，但不能理解意思

MOS質(zhì)量評估十、移動通信無線網(wǎng)絡(luò)1.移動通信的信令信令：是通信網(wǎng)中各種設(shè)備之間交流的一種規(guī)定語言。隨路信令：信令信號隨話音信號一起傳送。傳送速度較慢，信息容量有限。公共信道信令：信令信號與話音信號分開傳送，通過專用的公共通道傳送，來適應(yīng)數(shù)字程控交換機的發(fā)展。7號信令：是局間公共信道信令，應(yīng)用于數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。由信令點（SP）、信令轉(zhuǎn)接點（STP）、信令鏈路組成。信令點（SP）:處理控制信息的節(jié)點。起源點、目的地節(jié)點。信令轉(zhuǎn)接點（STP)：將信令消息從一條信令鏈路轉(zhuǎn)送到另一條信令鏈路的信令節(jié)點。信令鏈路：信令網(wǎng)各信令間傳遞信令消息的物理信道。任務(wù)二

移動通信系統(tǒng)認知1.2.1公用移動通信系統(tǒng)認知一、無線通信系統(tǒng)和標準1.移動通信的工作頻段（1）GSM900頻段為：上行信道：890～915MHz(移動臺發(fā)，基站收)下行信道：935～960MHz(基站發(fā)，移動臺收)。

總帶寬（單向）：25MHz

雙工間隔：45MHz（2）DCS1800頻段為：上行信道：1710～1785MHz；下行信道：1805～1880MHz。

總帶寬（單向）：75MHz

雙工間隔：95MHz（3）IS-95(CDMA)工作頻段：上行信道：825MHz～835MHz；下行信道：870MHz～880MHz。

總帶寬（單向）：10MHz

雙工間隔：45MHz（4）TD-SCDMA（中國移動）的頻帶為：1880MHz-1920MHz；2010MHz-2025MHz；2300MHz-2400MHz；共155MHz。（5）WCDMA（中國聯(lián)通）的頻帶是：1940MHz-1955MHz(上行信道)2130MHz-2145MHz(下行信道)。

總帶寬（單向）：15MHz

雙工間隔：190MHz（6）CDMA2000（中國電信）的頻帶是：1920MHz-1935MHz(上行信道)2110MHz-2125MHz(下行信道)；

總帶寬（單向）：15MHz

雙工間隔：190MHz頻點：頻道序號，信道（或載頻）寬度的中心頻率（1）GSM900頻點序號：1～124系統(tǒng)頻點序號與頻道標稱中心頻率的關(guān)系基站發(fā)：f2（n）＝935.2＋（n-1）×0.2MHz＝f1（n）＋45MHz基站收：f1（n）＝890.2＋（n-1）×0.2MHzn=1～124（2）DCS1800頻點序號：512～885系統(tǒng)頻點序號與頻道標稱中心頻率的關(guān)系基站發(fā)：f2（n）＝1805.2＋（n－512）×0.2MHz＝f1（n）＋95MHzn=512～885（3）CDMA共有7個頻點：37、78、119、160、201、242、283

系統(tǒng)頻點序號與頻道標稱中心頻率的關(guān)系

上行：825+0.03×n

下行：870+0.03×n基站收：f1（n）＝1710.2＋（n－512）×0.2MHz2.GSM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM通信系統(tǒng)包括移動臺子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、操作子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)：圖1-16GSM移動通信系統(tǒng)接口框圖圖1-17GSM移動通信系統(tǒng)接口協(xié)議3）GSM系統(tǒng)的主要號碼ISDN：移動用戶號碼（移動臺號碼），是指主叫用戶為呼叫數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)中的用戶所需撥的號碼，是移動用戶對外公開的電話號碼IMSI：國際移動用戶識別碼是數(shù)字PLMN網(wǎng)中唯一地識別一個移動用戶的號碼，為一個15位數(shù)字的號碼。IMSI永久地屬于一個注冊用戶，在包括漫游區(qū)域在內(nèi)的所有位置都是有效的。

MSRN：移動用戶漫游號碼，用于選路由的臨時號碼。TMSI：臨時移動用戶識別號碼。為了對IMSI保密，當移動用戶每次位置登記（包括位置更新）后或者呼叫（主叫或被叫）時，VLR將為其分配一個唯一的TMSI號碼，為一個由MSC自行分配的4字節(jié)的BCD編碼。僅在本MSC業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)才有效。IMEI：國際移動臺識別號碼LAI：位置區(qū)識別碼CGI：小區(qū)識別碼（全球小區(qū)識別碼）BSIC：基站識別碼MSC/VLR識別號碼：MSC/VLR號碼在NO.7信令信息中使用，是用來識別和尋址MSC/VLR的。HLR/AUC識別號碼：HLR號碼在NO.7信令信息中使用，是用來識別和尋址HLR的。

HOnumber：切換號碼，HO－N是當進行移動交換局間越局切換時，為選擇路由，由目標MSC（即切換要轉(zhuǎn)移到的MSC）臨時分配給移動用戶的一個號碼。.在GSM中，無線信道分為物理信道和邏輯信道，邏輯信道又可以分為業(yè)務(wù)信道（TCH）和控制信道（CCH）兩種。物理信道：一個載頻上的TDMA幀的一個時隙邏輯信道：根據(jù)傳遞于BTS與MS間信息的種類定義，是一種人為的定義，要被映射到某個物理信道上才能實現(xiàn)信息的傳輸。.TCH：業(yè)務(wù)信道，用于傳送編碼后的話音或數(shù)據(jù)信息CCH：控制信道，用于傳遞信令或同步數(shù)據(jù)，分為三類：BCH、CCCH、DCCHBCH：廣播信道，全為下行信道，F(xiàn)CCH、SCH、BCCHCCCH：公共控制信道，基站與移動臺間的點到多點的雙向信道，PCH、RACH、AGCHDCCH：專用控制信道，上、下行雙向，點對點信道，SDCCH、SACCH、FACCH。FCCH：頻率校正信道，用于傳送校正MS頻率的信息.SCH：同步信道，用于傳送給MS的幀同步（TDMA幀號）和BTS的識別碼（BSIC）的信息BCCH：廣播控制信道，廣播每個BTS小區(qū)特定的通用信息（各種控制信號，基站的BCCH載波，位置區(qū)代碼等）。PCH：尋呼信道，用于尋呼（搜索）MS，是下行信道

RACH：隨機接入信道，用于MS在尋呼響應(yīng)或主叫接入時向系統(tǒng)申請分配SDCCH，是上行信道

AGCH：允許接入信道，用于為MS分配一個SDCCH，是下行信道.SDCCH：獨立專用控制信道，用于在分配TCH前的呼叫建立過程中傳送系統(tǒng)信令如：位置更新、登記和鑒權(quán)、呼叫建立等。SACCH：慢速隨路控制信道，在TCH或有關(guān)的控制信道（SDCCH）中傳送連接信息，如傳送移動臺接收到的關(guān)于服務(wù)及鄰近小區(qū)的信號強度測試報告、MS的功率管理和時間的調(diào)整等。FACCH：快速隨路控制信道(傳送比SACCH所能處理的高得多的速率的信令信息與一個TCH相關(guān)，通常在切換時使用。二、CDMA移動通信系統(tǒng)1.擴頻技術(shù)擴頻技術(shù)：用來傳輸信息的信號帶寬遠遠大于信息本身帶寬的一種傳輸方式，頻帶的擴展由獨立于信息的擴頻碼來實現(xiàn)，與所傳信息無關(guān)，在接收端用同步接收實現(xiàn)解擴和數(shù)據(jù)恢復(fù)。

擴頻技術(shù)可以分為直接序列擴頻、跳頻擴頻與跳時擴頻。香農(nóng)定理：C=W㏒2(1+S/N)將信道帶寬擴展許多倍以換取信噪比上的改善，是擴頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)。.2.CDMA的工作特點CDMA多址方式：各發(fā)送端用各不相同的、相互正交或準正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)送的信號，在接收端利用碼型的正交性，通過地址識別（相關(guān)檢測）從混合信號中選出相應(yīng)信號的多址技術(shù)。軟容量：CDMA系統(tǒng)的容量為軟容量，即當用戶數(shù)目增加時，對所有用戶而言，系統(tǒng)性能下降，但不會出現(xiàn)信道阻塞；相應(yīng)地，當用戶數(shù)目減少時，系統(tǒng)性能提高。.呼吸效應(yīng)：由于CDMA系統(tǒng)為自干擾系統(tǒng)，用戶增加導(dǎo)致干擾增加，基站的實際有效覆蓋面積縮小，即小區(qū)面積變小了；用戶減少則導(dǎo)致干擾降低，基站的實際有效覆蓋面積就會增大，這種小區(qū)面積隨小區(qū)內(nèi)話務(wù)量的變化而發(fā)生動態(tài)變化的現(xiàn)象稱為呼吸效應(yīng)。相關(guān)檢測：接收端用本地碼對收到的全部信號利用相關(guān)性進行相關(guān)檢測，從中選出所需的信號。多址干擾：接收端用與發(fā)端完全一致的本地地址碼對接收的信號進行相關(guān)檢測。其它碼型的信號不能被解調(diào)，相當于干擾。3.CDMA的碼序列及其應(yīng)用PN碼：具有類似白噪聲的特性被用作擴頻碼，PN碼分長碼與短碼，在CDMA中的擔當不同的角色。短碼（shortPNcode)：用來區(qū)分不同的小區(qū)；長碼（longPNcode）：用來區(qū)分不同的移動臺；擴頻碼：移動用戶地址碼，用m序列的長碼，位長42位，碼周期為242-1，根據(jù)掩碼（LCM）的不同相位區(qū)分不同的用戶。信道碼：在IS-95系統(tǒng)中，使用Walsh碼用來區(qū)分不同的前向信道，使用長碼區(qū)分不同的反向信道；在CDMA2000中使用Walsh碼用來區(qū)分不同的前向信道和反向信道。4.CDMA的信道IS-95CDMA分為前向信道和反向信道。前向信道：基站發(fā)、移動臺收，采用正交擴頻碼形成碼分信道，用的是64階walsh函數(shù)，共64個（沃氏0號～63號）：1個導(dǎo)頻信道W0（全“0”）、7個尋呼信道W1～W7、1個同步信道W32、55個業(yè)務(wù)信道。反向信道：基站發(fā)、移動臺收，包括反向接入信道和反向業(yè)務(wù)信道，共64條。5.CDMA的關(guān)鍵技術(shù)功率控制技術(shù)：基站對每一個手機進行嚴格的功率控制，使所有手機達到基站的信號強度都相同，克服遠近效應(yīng)，有效地限制多址干擾。反向開環(huán)功率控制：是移動臺根據(jù)在小區(qū)中所接收功率的變化，迅速調(diào)節(jié)移動臺發(fā)射功率。其目的是試圖使所有移動臺發(fā)出的信號在到達基站時都有相同的標稱功率。反向閉環(huán)功率控制：目的是使基站對移動臺的開環(huán)功率估計迅速作出糾正，以使移動臺保持最理想的發(fā)射功率。反向閉環(huán)功率控制包括兩部分：內(nèi)環(huán)功率控制和外環(huán)功率控制。.內(nèi)環(huán)功率控制：基站根據(jù)信噪比與目標值比較結(jié)果通知手機調(diào)整發(fā)射功率。外環(huán)功率控制：BSC比較誤碼率通知BTS調(diào)整信噪比目標值，通知手機調(diào)整發(fā)射功率。軟切換技術(shù)：手機在建立與新基站的聯(lián)系后才中斷與原基站的聯(lián)系，即“先通后斷”，使系統(tǒng)的掉話率大大降低。更軟切換：發(fā)生在同一基站的不同扇區(qū)之間的軟切換技術(shù)，不占用新的信道單元，只需要為新的扇區(qū)分配擴頻碼。三、第四代移動通信系統(tǒng)4G指的是第四代移動電話行動通信標準，是第四代移動通信技術(shù)，也是3G的延伸。4G通信技術(shù)并沒有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，并利用了一些新的通信技術(shù)，來不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能的。如果說3G能為人們提供一個高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境的話，那么4G通信會是一種超高速無線網(wǎng)絡(luò)，一種不需要電纜的信息超級高速公路，這種新網(wǎng)絡(luò)可使電話用戶以無線及三維空間虛擬實境連線。.第四代移動電話不僅音質(zhì)清晰，而且能進行高清晰度的圖像傳輸，用途會十分廣泛。在容量方面，可在FDMA、TDMA、CDMA的基礎(chǔ)上引入空分多址(SDMA)，容量達到3G的5～10倍。另外，可以在任何地址寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)，包含衛(wèi)星通信，能提供信息通信之外的定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)（基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng)）。.其廣帶無線局域網(wǎng)(WLAN)能與B-ISDN和ATM兼容，實現(xiàn)廣帶多媒體通信，形成綜合廣帶通信網(wǎng)(IBCN)，通過IP進行通話。能全速移動用戶能提供150Mb/s的高質(zhì)量的影像服務(wù)，實現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸，無線用戶之間可以進行三維虛擬現(xiàn)實通信。4G與其他對比，能自適應(yīng)資源分配，處理變化的業(yè)務(wù)流、信道條件不同的環(huán)境，有很強的自組織性和靈活性。能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)和自動變化的信道條件，使低碼率與高碼率的用戶能夠共存，綜合固定移動廣播網(wǎng)絡(luò)或其他的一些規(guī)則，實現(xiàn)對這些功能體積分布的控制。.支持交互式多媒體業(yè)務(wù)，如視頻會議、無線因特網(wǎng)等，提供更廣泛的服務(wù)和應(yīng)用。4G系統(tǒng)可以自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。用戶可能使用各種各樣的移動設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中，各種不同的接入系統(tǒng)結(jié)合成一個公共的平臺，它們互相補充、互相協(xié)作以滿足不同的業(yè)務(wù)的要求，移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)趨于多樣化，最終會演變?yōu)樯鐣隙嘈袠I(yè)、多部門、多系統(tǒng)與人們溝通的橋梁。.圖1-18融合的4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).4G通信具有下面的特征：1、通信速度快；2、網(wǎng)絡(luò)頻譜寬；3、通信靈活；4、智能性能高；5、兼容性好；6、提供增值服務(wù)；7、高質(zhì)量通信；8、頻率效率高；9、費用便宜缺陷：1、標準多；2、技術(shù)難；3、容量受限；4、市場難以消化；5、設(shè)施更新慢四、第五代移動通信系統(tǒng)1、5G的概念5G，是英文fifth-generation的縮寫，指的第五代移動通信技術(shù)的簡稱，也是4G之后的延伸。但與4G、3G、2G不同的是，5G并不是獨立的、全新的無線接入技術(shù)，而是對現(xiàn)有無線接入技術(shù)（包括2G、3G、4G和WiFi）的技術(shù)演進，以及一些新增的補充性無線接入技術(shù)集成后解決方案的總稱。從某種程度上講，5G將是一個真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò)。以融合和統(tǒng)一的標準，提供人與人、人與物以及物與物之間高速、安全和自由的聯(lián)通。.國際電聯(lián)已同意5G通信網(wǎng)絡(luò)的定義，5G網(wǎng)絡(luò)至少有20Gbps的速度，比之前預(yù)測的10Gbps整整快了一倍。到2020年，數(shù)據(jù)流量將是2010年的1000倍。5G系統(tǒng)的研發(fā)將面向2020年移動通信的需求，包含體系架構(gòu)、無線組網(wǎng)、無線傳輸、新型天線與射頻以及新頻譜開發(fā)與利用等關(guān)鍵技術(shù)2、5G的主要特點未來基站將更加小型化，可以安裝在各種場景；具備更強大的功能，去除了傳統(tǒng)的匯聚節(jié)點；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進一步扁平化，未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是功能強大的基站疊加一個大服務(wù)器集群。對于普通用戶來說，5G帶來的最直觀感受將是網(wǎng)速的極大提升。目前4G/LTE的峰值傳輸速率達到每秒100M，而5G的峰值速率將達到每秒10G。打個比方來講，用LTE網(wǎng)絡(luò)下載一部電影可能會用1分鐘，而用5G下載一部高畫質(zhì)（HD）電影只需1秒鐘，也就是一眨眼的工夫。.從專業(yè)角度講，除了要滿足超高速的傳輸需求外，5G還需滿足超大帶寬、超高容量、超密站點、超可靠性、隨時隨地可接入性等要求。因此，通信界普遍認為，5G是一個廣帶化、泛在化、智能化、融合化、綠色節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)。5G技術(shù)將提供超級容量的帶寬，短距離傳輸速率將達每秒10Gb，這意味著用戶可以幾乎不受限制地傳輸大量數(shù)據(jù)文件，瞬間下載一部電影，在線視頻、3D電影和游戲等高帶寬的應(yīng)用也將流暢無阻。當用戶以任何方式接入移動網(wǎng)絡(luò)、讀取任何數(shù)據(jù)時都不需要網(wǎng)絡(luò)的等待。圖1-195G發(fā)展規(guī)劃宣傳3、性能指標標志性能力指標為“Gbps用戶體驗速率”，一組關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址、全頻譜接入和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。大規(guī)模天線陣列是提升系統(tǒng)頻譜效率的最重要技術(shù)手段之一，對滿足5G系統(tǒng)容量和速率需求將起到重要的支撐作用；超密集組網(wǎng)通過增加基站部署密度，可實現(xiàn)百倍量級的容量提升，是滿足5G千倍容量增長需求的最主要手段之一；新型多址技術(shù)通過發(fā)送信號的疊加傳輸來提升系統(tǒng)的接入能力，可有效支撐5G網(wǎng)絡(luò)千億設(shè)備連接需求；全頻譜接入技術(shù)通過有效利用各類頻譜資源，可有效緩解5G網(wǎng)絡(luò)對頻譜資源的巨大需求；新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于SDN、NFV和云計算等先進技術(shù)可實現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G新型網(wǎng)絡(luò)。1.2.2專業(yè)移動通信系統(tǒng)認知目前地鐵專用通信系統(tǒng)主要包括以下幾個子系統(tǒng)：傳輸系統(tǒng)、公務(wù)電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、集中網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、地鐵信息管理系統(tǒng)、電源及接地系統(tǒng)、通信光纜/電纜及其他等。一、傳輸系統(tǒng)地鐵傳輸系統(tǒng)能迅速、準確、可靠地傳送地鐵運營管理所需要的各種信息。該系統(tǒng)采用技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟實用、便于維護的光纖數(shù)字傳輸設(shè)備組網(wǎng)，構(gòu)成具有承載語音、數(shù)據(jù)及圖像的多業(yè)務(wù)傳輸平臺，并具有自愈環(huán)保護功能。目前地鐵傳輸系統(tǒng)普遍采用MSTP設(shè)備，隨著信息化程度的不斷提高，對數(shù)據(jù)傳輸要求高帶寬、低時延，通道保護智能化高，會采用更先進的OTN傳輸設(shè)備。.目前傳輸系統(tǒng)所承載的語音、數(shù)據(jù)及圖像信息的業(yè)務(wù)主要有：（1）公務(wù)電話系統(tǒng)（2）專用電話系統(tǒng)（3）無線通信系統(tǒng)（4）廣播系統(tǒng)（5）閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（6）時鐘系統(tǒng)（7）UPS電源系統(tǒng)（8）信號電源及微機監(jiān)測.（9）自動售檢票系統(tǒng)（AFC）（10）安防系統(tǒng)（11）門禁系統(tǒng)（12）屏蔽門系統(tǒng)（PSD）（13）其它運營管理信息.傳輸系統(tǒng)的光纖環(huán)路具有雙環(huán)路功能。當主用環(huán)路出現(xiàn)故障時，能夠自動切換到備用環(huán)路上，保證系統(tǒng)不中斷，切換時不影響正常使用。當主、備用光纖環(huán)路的線路在某一點同時出現(xiàn)故障時，兩端的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自動形成一條鏈狀的網(wǎng)絡(luò)。當某個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備出現(xiàn)故障時，除受故障影響的節(jié)點設(shè)備外，其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備能保持正常工作。圖1-20地鐵傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖.二、公務(wù)電話系統(tǒng)公務(wù)電話主要為運營、管理和維護部門之間的公務(wù)通信以及與公用電話網(wǎng)用戶的通信聯(lián)絡(luò)，向地鐵用戶提供話音、非話及各種新業(yè)務(wù)。公務(wù)電話系統(tǒng)按車輛段、車站兩級結(jié)構(gòu)進行組網(wǎng)，由設(shè)置在車輛段和車站的數(shù)字程控交換機、電話機及各種終端、配線架等輔助設(shè)備構(gòu)成。兩相鄰車站交換機通過實回線模擬中繼相連，一旦車輛段交換機、傳輸設(shè)備及光線路發(fā)生故障，車站內(nèi)部通信仍能保證，站間行車電話、軌旁電話等仍能暢通，不影響列車運營。圖1-21地鐵公務(wù)電話系統(tǒng)組成示意圖三、專用電話系統(tǒng)專用電話系統(tǒng)是為列車運行、調(diào)度指揮、防災(zāi)報警等提供安全可靠、迅速通信的重要系統(tǒng)，因此，在系統(tǒng)設(shè)計時必須保證它的迅速暢通無阻塞，當發(fā)生突發(fā)事件時能迅速轉(zhuǎn)為防災(zāi)救援和事故處理的指揮通信系統(tǒng)。專用電話系統(tǒng)是由調(diào)度電話、站間行車電話、站內(nèi)電話、站場電話四部分組成，為列車運行、調(diào)度指揮、設(shè)施維護等相關(guān)工作人員之間進行簡捷聯(lián)絡(luò)提供有效、可靠、迅速的通信方式，并設(shè)置總調(diào)度員，協(xié)調(diào)和監(jiān)視OCC行車調(diào)度員、環(huán)控調(diào)度員、維修調(diào)度員、電力調(diào)度員的控制操作。本工程專用電話系車輛段值班員及行車業(yè)務(wù)直接有關(guān)的工作人員進行業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)。.調(diào)度電話設(shè)行車調(diào)度、電力調(diào)度、環(huán)控調(diào)度、維修調(diào)度四種調(diào)度電話。行車調(diào)度電話：用于控制中心行車調(diào)度員與各車站、車車輛段防災(zāi)值班員之間聯(lián)絡(luò)之用。電力調(diào)度電話：用于控制中心電力調(diào)度員與主變電所、牽引變電所、降壓變電所及其它地方需要熱線通信的工作人員進行業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)。環(huán)控（防災(zāi)）調(diào)度電話：供控制中心防災(zāi)值班員與各車站、統(tǒng)結(jié)合公務(wù)電話系統(tǒng)進行統(tǒng)籌設(shè)置，專用電話系統(tǒng)中的站內(nèi)、站間及軌旁電話功能由公務(wù)電話系統(tǒng)實現(xiàn)。維修調(diào)度電話：控制中心值班員與各車站、車輛段維修人員之間直接通信聯(lián)絡(luò)。調(diào)度電話系統(tǒng)組網(wǎng)方式在控制中心設(shè)置一臺調(diào)度交換機，各車站、車輛段設(shè)置各類調(diào)度電話分機，各類調(diào)度電話分機直接通過光傳輸系統(tǒng)與控制中心的調(diào)度交換機相連。實現(xiàn)控制中心對各車站、車輛段的調(diào)度指揮功能。..圖1-22地鐵專用電話系統(tǒng)組成示意圖四、無線通信系統(tǒng)地鐵無線通信系統(tǒng)主要用于列車運行指揮和防災(zāi)應(yīng)急通信，為固定人員（調(diào)度員、值班員）與流動人員（司機、維修人員、列檢人員）間及流動人員相互之間提供語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)。地鐵無線通信系統(tǒng)為調(diào)度指揮提供安全可靠的無線通信手段，是指揮列車運行必不可少的專用通信工具。目前某些地鐵無線通信系統(tǒng)采用800M數(shù)字集群通信系統(tǒng)，由于數(shù)字集群通信設(shè)備為通用設(shè)備，為適應(yīng)地鐵通信的需求，需要進行二次開發(fā)，對軟硬件進行修改。.系統(tǒng)構(gòu)成具有行車調(diào)度、環(huán)控（防災(zāi)）調(diào)度、維修調(diào)度、站務(wù)、車輛段值班和應(yīng)急等無線各子系統(tǒng)通話的相互獨立性，使其在各自通話組內(nèi)的通信操作互不妨礙，而且還可以進行車-地傳輸列車狀態(tài)信息和列車廣播，并實現(xiàn)設(shè)備和頻率資源的共享、無線信道話務(wù)負荷平均分配，服務(wù)質(zhì)量高、接續(xù)時間短、信令系統(tǒng)先進，可靈活地多級分組，具有自動監(jiān)視、報警及故障弱化等功能。.無線通信系統(tǒng)應(yīng)包含以下無線通信子系統(tǒng)：行車調(diào)度無線通信子系統(tǒng)；車輛段無線通信子系統(tǒng)；維修調(diào)度無線通信子系統(tǒng)；環(huán)控調(diào)度無線通信子系統(tǒng)；應(yīng)急調(diào)度無線通信子系統(tǒng)；其他備用調(diào)度無線通信子系統(tǒng)。.數(shù)字集群通信系統(tǒng)，是由多基站的集群系統(tǒng)形成一個有線、無線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，每個基站覆蓋區(qū)的劃分是根據(jù)地鐵運行特點進行劃分，正常運行時各基站由設(shè)置在控制中心的中心控制器控制，當基站在與中心控制器通信中斷時，它以單站集群方式支持單站系統(tǒng)的正常運行。車輛段范圍獨立設(shè)置為一個基站覆蓋區(qū)。.本系統(tǒng)主要由中心交換控制設(shè)備、調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度臺、維護終端、基站、車站固定臺、車載臺、手持臺、錄音設(shè)備、直放站、天饋系統(tǒng)等組成，控制中心與各車站、車輛段之間的語音和數(shù)據(jù)信道由傳輸網(wǎng)絡(luò)提供?？刂浦行模∣CC）設(shè)置中心交換控制設(shè)備、調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度臺、電腦維護終端（含打印機）等。每個車站分別設(shè)置三載頻基站和車站固定臺，并配備集群手持臺。列車駕駛室、工程車設(shè)置車載臺和手持臺。車輛段設(shè)置三載頻基站、調(diào)度臺以及配備集群手持臺。.每個車站站廳及側(cè)式站臺區(qū)主要采用天線方式進行覆蓋。在島式站臺和區(qū)間采用漏泄同軸電纜覆蓋方式進行覆蓋，正線上下行線路的外側(cè)各敷設(shè)一條漏泄同軸電纜，在地下隧道區(qū)間漏纜敷設(shè)于隧道壁上，距軌面3.6米左右。車輛段主要采用天線方式進行覆蓋，室內(nèi)弱場區(qū)必須采用相應(yīng)室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)進行補強?？刂浦行牟捎檬彝馓炀€覆蓋，并在調(diào)度大廳采用室內(nèi)天線進行覆蓋。直放站主要是用于基站場強的延伸，用在需要特殊控制場強覆蓋處。圖1-23地鐵數(shù)字集群通信系統(tǒng)示意圖五、廣播系統(tǒng)廣播系統(tǒng)主要用于地鐵運營時對乘客進行公告信息廣播，發(fā)生災(zāi)害時兼做救災(zāi)廣播，以及運營維護廣播之用，系統(tǒng)由車站（含中心）廣播、車輛段廣播這兩個相互獨立的子系統(tǒng)組成。1.車站廣播子系統(tǒng)地鐵車站有線廣播子系統(tǒng)采用數(shù)字語音廣播技術(shù)，并由中心級廣播和車站級廣播兩級廣播構(gòu)成，兩級之間通過有線傳輸網(wǎng)提供的通道連接，語音和控制數(shù)據(jù)共用1路10M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通道。.控制中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)輸出的話音信號和控制信息，經(jīng)傳輸設(shè)備傳輸?shù)礁鱾€車站，由車站廣播控制設(shè)備接收。根據(jù)中心發(fā)來的指令，控制啟動車站廣播執(zhí)行裝置，語音經(jīng)放大均衡后播送到指定的廣播區(qū)域。同時車站廣播控制設(shè)備亦將本站執(zhí)行的狀態(tài)反饋傳送到控制中心，并在控制中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)有關(guān)調(diào)度員控制臺和中心調(diào)度員備用廣播操作臺上顯示，完成中心調(diào)度對車站的選站、選區(qū)遙控操作和指揮。當控制中心不操作時，各車站廣播均能獨立自主地實現(xiàn)自控操作。控制中心網(wǎng)管終端通過數(shù)據(jù)通道能檢測各車站設(shè)備的運行狀態(tài)信息，當設(shè)備出現(xiàn)故障時能夠發(fā)出聲音報警。.2.中心級廣播中心級廣播主要包括中心調(diào)度員備用廣播操作臺、控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備、與綜合監(jiān)控的接口設(shè)備、廣播電纜等。另外，提供話筒與中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)控制臺的廣播控制功能配套，供中心各調(diào)度員播音使用。中心一級廣播與車站廣播是通過有線傳輸網(wǎng)連接，語音和控制信號共用1個10M以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通道。圖1-24地鐵廣播通信系統(tǒng)示意圖六、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵運營、管理現(xiàn)代化的配套設(shè)備，是供運營、管理人員實時監(jiān)視車站客流、列車出入站及旅客上下車情況，以加強運行組織管理，提高效率，確保安全正點地運送旅客的重要手段。.1.系統(tǒng)組成：系統(tǒng)主要由車站（含主變電所）、車載、控制中心和車輛段閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中車載閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由乘客信息系統(tǒng)負責(zé)提供車地傳輸，本專業(yè)通過接口方式實現(xiàn)對列車視頻監(jiān)視信息的調(diào)用監(jiān)控。車輛段閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)只負責(zé)對進庫列車圖像進行存儲和調(diào)用、維護功能。主變電所閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)由主變電所專業(yè)負責(zé)提供，本專業(yè)僅通過接口方式實現(xiàn)對主變電所視頻監(jiān)視信息的調(diào)用監(jiān)控。.本系統(tǒng)可為車站值班員對車站的站廳、站臺等主要區(qū)域進行監(jiān)視；為列車司機對相應(yīng)站臺旅客上、下車等情況進行監(jiān)視以及本列車上乘客的情況進行監(jiān)視；為車輛段的有關(guān)值班員對該段/場內(nèi)的重要區(qū)域進行監(jiān)視；為中心調(diào)度員提供對各車站（主變電所）、車輛段及列車相關(guān)區(qū)域進行監(jiān)視。本系統(tǒng)在車站的前端攝像機獲取的圖像信息應(yīng)通過視頻分配器分別傳給運營閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和地鐵公安監(jiān)視系統(tǒng)。.2.系統(tǒng)功能：根據(jù)地鐵運營、管理特點，地鐵閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)從使用上應(yīng)滿足運營管理人員如中心一級行車調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)、總（維調(diào)）調(diào)指揮中心人員（含應(yīng)急中心人員）和車站一級車站值班員、列車司機等對相應(yīng)的管轄區(qū)域進行閉路電視監(jiān)控。系統(tǒng)應(yīng)具有人工和自動選擇的功能，并能夠在監(jiān)控畫面中顯示操控球機的當前操作臺編號等相關(guān)信息。.同時，系統(tǒng)需在公司相關(guān)管理辦公室、會議室設(shè)置視頻監(jiān)視終端（暫按與OA辦公計算機合用），實現(xiàn)公司相關(guān)管理人員對地鐵運營及客流情況的實時監(jiān)視，以加強運行組織管理，提高工作效率。該系統(tǒng)車站級和中心級的監(jiān)視及控制是相互獨立，同時中心級的各調(diào)度員的操作控制也是相互獨立，系統(tǒng)采用二級控制方式，控制中心為一級控制，車站、車輛段值班員及列車司機為二級控制，平時以車站、車輛段值班員及列車司機控制為主，在緊急情況下轉(zhuǎn)換為控制中心調(diào)度員控制。.同時，系統(tǒng)需在公司相關(guān)管理辦公室、會議室設(shè)置視頻監(jiān)視終端（暫按與OA辦公計算機合用），實現(xiàn)公司相關(guān)管理人員對地鐵運營及客流情況的實時監(jiān)視，以加強運行組織管理，提高工作效率。該系統(tǒng)車站級和中心級的監(jiān)視及控制是相互獨立，同時中心級的各調(diào)度員的操作控制也是相互獨立，系統(tǒng)采用二級控制方式，控制中心為一級控制，車站、車輛段值班員及列車司機為二級控制，平時以車站、車輛段值班員及列車司機控制為主，在緊急情況下轉(zhuǎn)換為控制中心調(diào)度員控制。圖1-25地鐵視頻監(jiān)考系統(tǒng)示意圖七、乘客信息系統(tǒng)乘客信息系統(tǒng)（PIS）是依托多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以計