第2章移動通信主要技術(shù)

移動通信技術(shù)

(第3版)第2章移動通信主要技術(shù)1第2章移動通信主要技術(shù)無線區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)頻率利用移動通信中的控制與交換路由及接續(xù)移動通信系統(tǒng)中的安全措施移動網(wǎng)絡(luò)的抗衰落、抗干擾技術(shù)2重點(diǎn)移動通信中的跟蹤交換技術(shù)、選路與接續(xù)過程、抗衰落抗干擾技術(shù)難點(diǎn)移動通信中的組網(wǎng)技術(shù)、安全技術(shù)、抗衰落抗干擾技術(shù)目的和要求了解移動通信系統(tǒng)的組網(wǎng)制式、無線區(qū)群結(jié)構(gòu)、信道選擇方法理解多信道共用、頻率復(fù)用概念掌握移動通信中的跟蹤交換技術(shù)技術(shù)理解移動通信中的選路與接續(xù)過程了解移動通信中的安全技術(shù)掌握移動通信系統(tǒng)中常用的抗衰落抗干擾技術(shù)32.1無線區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)組網(wǎng)制式正六邊形無線區(qū)群結(jié)構(gòu)移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信道4區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)根據(jù)其接續(xù)、覆蓋方式分成多重結(jié)構(gòu)

無線小區(qū)基站區(qū)位置區(qū)MSC區(qū)PLMN區(qū)GSM服務(wù)區(qū)5小區(qū)：一個基站或基站的一部分（扇形天線）所覆蓋的區(qū)域?；緟^(qū)域：一個基站的所有小區(qū)所覆蓋的區(qū)域。位置區(qū)：MS可任意移動不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域。位置區(qū)可由一個或若干個小區(qū)組成。MSC區(qū)：一個MSC所管轄的所有小區(qū)共同覆蓋的區(qū)域。一個MSC可由一個或若干個位置區(qū)組成。PLMN服務(wù)區(qū)：若干個MSC區(qū)組成。系統(tǒng)服務(wù)區(qū)：MS可獲得服務(wù)的區(qū)域，無須知道MS實(shí)際位置而可馬上通信的區(qū)域?？捎扇舾蓚€同標(biāo)準(zhǔn)公用移動電話網(wǎng)組成。62.1.1組網(wǎng)制式按服務(wù)區(qū)覆蓋方式可分為大區(qū)制小區(qū)制大區(qū)制小區(qū)制小區(qū)形狀的選擇71.大區(qū)制概念整個服務(wù)區(qū)內(nèi)只設(shè)一個基站，負(fù)責(zé)區(qū)內(nèi)聯(lián)絡(luò)與控制R為分集接收臺8要求為增大服務(wù)區(qū)：

天線架設(shè)要高；發(fā)射功率要大解決上行信號弱的問題：

采用分集接收臺優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，技術(shù)上易實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：頻譜利用率低，用戶容量小

（所有MS采用不同頻率）適用：小城市或業(yè)務(wù)量不大的城市92.小區(qū)制概念整個服務(wù)區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)一個基站，負(fù)責(zé)本小區(qū)的聯(lián)絡(luò)與控制，并在MSC的統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)小區(qū)間轉(zhuǎn)接與其他網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)系適用：大容量移動通信系統(tǒng)10優(yōu)點(diǎn)服務(wù)區(qū)域縮小，同頻復(fù)用距離減小，提高了頻率利用率區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)可靈活確定，小區(qū)的大小也可根據(jù)用戶數(shù)靈活確定小區(qū)中用戶數(shù)增大到一定程度，可實(shí)現(xiàn)“小區(qū)分裂”MS和BS發(fā)射功率減小，減小了相互間的干擾缺點(diǎn)切換概率增加控制交換復(fù)雜建網(wǎng)成本提高小區(qū)數(shù)增加，BS數(shù)增加113.小區(qū)形狀的選擇服務(wù)區(qū)形狀：線狀、面狀（無縫覆蓋）相同地形地物、全向天線圓形小區(qū)規(guī)劃設(shè)計中為鄰接覆蓋服務(wù)區(qū)，用圓內(nèi)接正多邊形代替圓

(正三角形、正方形、正六邊形)12三種圓內(nèi)接正多邊形的比較小區(qū)形狀正三角形正方形正六邊形比較相鄰小區(qū)的中心距離r大：BS間干擾小單位小區(qū)

面積大：所需小區(qū)數(shù)少交疊區(qū)域

距離r小：便于跟蹤交換交疊區(qū)域

面積?。和l干擾小最少頻率

個數(shù)643少：頻率利用率高正六邊形小區(qū)形狀最佳，相互鄰接構(gòu)成蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)132.1.2正六邊形無線區(qū)群結(jié)構(gòu)無線區(qū)群的構(gòu)成激勵方式141.無線區(qū)群的構(gòu)成無線區(qū)群（頻率分配）從覆蓋角度：無線小區(qū)無線區(qū)群服務(wù)區(qū)由若干個無線小區(qū)構(gòu)成，區(qū)群內(nèi)使用不同頻率，不同的區(qū)群可使用相同的頻率15構(gòu)成條件能彼此鄰接，同頻小區(qū)中心間隔距離相等N=a2+ab+b2

(a、b均為正整數(shù)或0，但不能同時為0，或一個為0一個為1)例：a=1,b=1N=3a=2,b=0N=4a=2,b=1N=7a=3,b=1N=9……16圖2-5各種單位無線區(qū)群的圖形17同頻小區(qū)中心間隔距離距離同頻復(fù)用保護(hù)距離D

不產(chǎn)生同頻干擾的最小距離同頻復(fù)用時不產(chǎn)生同頻干擾的條件

dg≥D18思考：如何選擇無線區(qū)群的小區(qū)數(shù)N？（1）N=a2+ab+b2

（2）（3）在滿足上述兩個條件的情況下，

選N最小，頻率利用率最高。19（2）激勵方式類型中心激勵----全向天線頂點(diǎn)激勵----定向天線三葉草形120°扇形60°扇形20定向天線的方向性提供了一定的隔離度，

允許以較小的同頻復(fù)用距離工作

單位無線區(qū)群的N數(shù)減小；

全向天線改定向天線可減小同頻干擾21無線區(qū)大小的確定（根據(jù)用戶數(shù)靈活確定）設(shè)服務(wù)區(qū)容量密度均勻

無線區(qū)大小相同，每個無線區(qū)分配的信道數(shù)相同實(shí)際容量密度不同

市區(qū)用戶密度高無線區(qū)小些，分配的信道數(shù)多些；

郊區(qū)用戶密度低無線區(qū)大些，分配的信道數(shù)少些22容量密度不等時區(qū)域劃分23小區(qū)分裂：一分三、一分四24無線區(qū)域的劃分依據(jù)（綜合考慮）地形地物情況容量密度通信容量有效利用頻譜……252.1.3移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和信道無線區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信道261.無線區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)從頻率配置、覆蓋角度：

無線小區(qū)無線區(qū)群服務(wù)區(qū)從控制角度：

無線小區(qū)基站小區(qū)位置區(qū)MSC區(qū)PLMN服務(wù)區(qū)GSM業(yè)務(wù)區(qū)目前主要網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

三級集中交換式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

（MSC、BS、MS）272.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動本地網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)移動通信網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的原則移動通信話路網(wǎng)與NO.7信令網(wǎng)的關(guān)系28小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模本地網(wǎng)本地網(wǎng)含義：具有相同長途區(qū)號網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中設(shè)備間連接關(guān)系P移動側(cè)：TMSC1、TMSC2----一、二級匯接中心

TMm、Tm----本地匯接局

GWm----移動網(wǎng)關(guān)

PSTN側(cè)：GWp----固網(wǎng)網(wǎng)關(guān)HLR：一般設(shè)一個，可增設(shè)

MSC：可一個或多個GMSC、TMSC可兼作MSC，與路由方式相關(guān)GWm和GMSC（1）移動本地網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)29與其他網(wǎng)絡(luò)的互連PSTN、PSPDN、CHINANET…原則：與其他網(wǎng)絡(luò)之間應(yīng)設(shè)接口局，接口局的數(shù)量應(yīng)盡量少，可獨(dú)立設(shè)置，也可兼設(shè)(GWp、GWm)

為澄清網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，與其他網(wǎng)絡(luò)間應(yīng)逐步采用來去話匯接方式，接口局作為網(wǎng)間結(jié)算的計費(fèi)點(diǎn)對來去話進(jìn)行計費(fèi)（2）移動通信網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的原則30與NO.7的關(guān)系一般：TMSC1設(shè)HSTP

TMSC2設(shè)LSTP

MSC設(shè)SPGSM與NO.7的互聯(lián)（3）移動通信話路網(wǎng)與NO.7信令網(wǎng)的關(guān)系313.信道傳輸信息的通道（雙向）

有線信道、無線信道（根據(jù)媒介不同分）無線信道：MS與BS間的一條雙向傳輸通道FDD方式時雙向使用分開的兩個無線頻率

上行：MSBS

下行：BSMS雙工間隔：上下行頻率的差值信道的含義模擬系統(tǒng)：信道=頻道（波道）----FDMA數(shù)字GSM：信道=時隙----TDMACDMA：信道=地址碼----CDMA322.2頻率利用頻率資源頻譜管理同頻復(fù)用多信道共用多址技術(shù)信道自動選擇方式33頻率資源特殊資源不會用盡、不能儲存不用與使用不當(dāng)都是浪費(fèi)具有時間、空間、頻率三維特性同一時間、同一地點(diǎn)不能重復(fù)使用不同時間或不同地點(diǎn)可重復(fù)使用同頻復(fù)用TDMA（不同時間的頻率重復(fù)使用）342.2.1頻譜管理1.頻譜管理管理機(jī)構(gòu)國際：ITU國內(nèi)：無線電管理委員會日常管理工作：審核頻率使用的合法性；檢查有害干擾；檢查設(shè)備與系統(tǒng)的技術(shù)條件；考核操作人員的技術(shù)條件，登記業(yè)務(wù)種類，電臺使用日期等。35頻率分配的基本原則頻道間隔要求公共邊界的頻率協(xié)調(diào)原則多頻道共用、頻率復(fù)用原則共同遵守一些主要規(guī)則：雙工間隔、頻率分配、輻射功率、有效天線高度等36影響頻譜利用率的因素：網(wǎng)路結(jié)構(gòu)、頻道帶寬、用戶密度、每用戶話務(wù)量、呼損率、共用頻道數(shù)等頻譜利用率的定量評價：在相同傳輸質(zhì)量和相同呼損（阻塞）率前提下的頻率利用率：Erl/(單位帶寬3KHz.km2)或

Erl/(Hz.m2)372.我國移動通信頻譜使用頻率（MHz）用途頻率（MHz）用途825~840（上行）870~885（下行）CDMA（2G、3G）FDD1920~1935（上行）2110~2125（下行）CDMA2000（3G）FDD885~915（上行）930~960（下行）EGSM900（2G）FDD1940~1955（上行）2130~2145（下行）WCDMA(3G)FDD1710~1785（上行）1805~1880（下行）GSM（DCS1800）（2G）FDD1880~19202010~2025TD-SCDMA（3G）TDD38我國4G的TD－LTE主要使用2300~2400MHz、2500~2690MHz頻段中國移動使用1880~1900MHz（原TD-SCDMA頻段）、2320~2370MHz、2575~2635MHz；中國聯(lián)通使用2300~2320MHz、2555~2575MHz；中國電信使用2370~2390MHz、2635~2655MHz。39頻道分配方法小型專用網(wǎng)：分區(qū)分組的無三階互調(diào)頻道組的分配方法大型公用網(wǎng)：等頻距的頻道分配方法403.載波干擾保護(hù)比同頻干擾保護(hù)比C/I

同頻復(fù)用保護(hù)距離調(diào)整鄰道干擾保護(hù)比C/A

APC載波偏離400KHz時的干擾保護(hù)比

鎖相環(huán)穩(wěn)定載頻保護(hù)頻帶系統(tǒng)內(nèi)：FDD雙工間系統(tǒng)間不同系統(tǒng)間412.2.2同頻復(fù)用解決頻率擁擠的方法開發(fā)新頻段（頻段有限）有效利用頻率，提高頻率利用率同頻復(fù)用多信道共用42同頻復(fù)用同一載波的無線信道用于覆蓋相隔一定距離的不同區(qū)域（相當(dāng)于頻率資源再生）

即：小區(qū)制中間隔一定距離重復(fù)使用相同頻率蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)由若干個無線小區(qū)構(gòu)成，區(qū)群內(nèi)使用不同頻率，不同的區(qū)群可使用相同的頻率

假設(shè)每個群N個小區(qū)，則需N組頻率同頻復(fù)用須考慮同頻干擾問題43同頻復(fù)用方式：4×3

、3×3、2×6、1×3方式…4×3方式指4個基站組成一個無線區(qū)群，

每個基站3個扇區(qū)

即至少需12個載頻構(gòu)成一個區(qū)群覆蓋的頻道組

因此，4×3方式也可表示為4/12方式復(fù)用越緊密，頻率利用率越高

但需考慮同頻干擾問題選擇復(fù)用方式需考慮網(wǎng)絡(luò)具體情況44頻率緊密復(fù)用需注意的問題跳頻方式、功控、DTX等抗干擾措施跳頻點(diǎn)數(shù)頻率加載率網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化……452.2.3多信道共用多信道共用的概念話務(wù)理論每頻道容納的用戶數(shù)的估算461.多信道共用的概念占用信道方式獨(dú)立信道方式多信道方式多信道共用：多個用戶共同享用多個信道472.話務(wù)理論（1）呼叫話務(wù)量A度量通話業(yè)務(wù)量或繁忙程度單位時間內(nèi)呼叫次數(shù)與每次呼叫平均占時的乘積A=C×t(Erl)1Erl：一個信道被連續(xù)占用1小時的話務(wù)量

一個信道的最大話務(wù)量

多個信道或中繼線上的話務(wù)量可能大于1Erl48類型完成話務(wù)量A0損失話務(wù)量AL(

AL=A-A0

)

呼損：多信道共用時，由于用戶數(shù)大于信道數(shù)，

多個用戶同時需要通話時可能由于信道數(shù)

不夠而使一部分用戶不能通話，導(dǎo)致

呼叫失敗損失話務(wù)量：呼叫失敗損失的話務(wù)量49（2）呼損率B多信道共用時呼叫失敗的概率B=(AL/A)×100%

=(CL/C)×100%A、B在需求上是一對矛盾

服務(wù)質(zhì)量、用戶需要B減小

需減小流入話務(wù)量

需減小用戶數(shù)50呼損率的計算愛爾蘭公式條件：呼叫的隨機(jī)性、同時間概率愛爾蘭呼損表：A、B、n的關(guān)系

n：共用信道數(shù)

51ABn1%2%3%5%7%10%20%40.8691.0921.2591.5251.7482.0452.94551.3611.6571.8752.2182.5042.8814.01061.9092.2762.5432.9603.3053.7585.10972.5012.9353.2503.7384.1394.6666.23083.1283.6273.9874.5434.9995.5977.36993.7834.3454.7485.3705.8796.5468.522104.4615.0845.5296.2166.7767.5119.68552（3）繁忙小時集中率K忙時：一天中最繁忙的一小時

非忙時：K=忙時話務(wù)量/全日話務(wù)量

53（4）每用戶忙時話務(wù)量A用戶A用戶=CTK/3600(Erl/用戶)

C：每天平均呼叫的次數(shù)

T(秒)：每次呼叫平均占用信道時間

C×K：可視為忙時呼叫次數(shù)專用系統(tǒng)：0.06Erl/用戶

公用系統(tǒng)：0.01Erl/用戶54每信道容納的用戶數(shù)：

A/n表示一定呼損條件下，每信道平均話務(wù)量

n個信道容納的總用戶數(shù)：

m×n=A/A用戶3.每信道容納的用戶數(shù)552.2.4多址技術(shù)多路復(fù)用發(fā)端：用專門的合路設(shè)備將多用戶信號

合在一條路徑上傳輸

收端：用分路設(shè)備將各用戶的信號分開適用于有線傳輸

提高中繼線路的利用率56多址技術(shù)發(fā)端：給用戶信息賦予不同的特征，

然后向空中發(fā)射，自然合路

收端：根據(jù)不同的特征，從空中提取自己的信號適用于無線傳輸

提高頻率利用率類型（不同特征）FDMA（頻率）TDMA（時間）CDMA（編碼）SDMA（空間方向）57581.FDMA概念：以頻率區(qū)分不同的用戶信號每個用戶占用一個頻道傳輸信息區(qū)別于FDD（頻分雙工）

FDM（頻分復(fù)用）原理：發(fā)端：每個用戶的信息調(diào)制到不同載頻上傳輸

收端：接收解調(diào)獲取自己的信息59特點(diǎn)：頻率利用率低，系統(tǒng)容量有限

每個頻道一對頻率，只可送一路話音信息連續(xù)傳輸。FDMA不需要復(fù)雜的成幀、同步和突發(fā)脈沖序列的傳輸，MS設(shè)備相對簡單。技術(shù)成熟，易實(shí)現(xiàn)，但系統(tǒng)中多個頻率信號易相互干擾，且保密性差

BS的共用設(shè)備成本高且數(shù)量大

每個信道需要一套收發(fā)信機(jī)

越區(qū)切換時，只能在話音信道中傳輸數(shù)字指令，要抹掉一部分話音而傳輸突發(fā)脈沖序列

獨(dú)立應(yīng)用于模擬系統(tǒng)602.TDMA概念：以傳輸時間區(qū)分不同的用戶信號每個用戶占用一個頻道的不同時間段傳輸信息區(qū)別于TDD（時分雙工）

TDM（時分復(fù)用）原理：發(fā)端：每個用戶的信息調(diào)制到一個載頻上

在規(guī)定的時間段傳輸

收端：在規(guī)定的時間段接收

解調(diào)獲取自己的信息61同步位同步(比特同步)幀同步系統(tǒng)定時定時提前量TA為避免與下一時隙的信息重疊，根據(jù)估算的傳播時延確定發(fā)射的提前時間。

與突發(fā)中的保護(hù)間隔有相同功能TA根據(jù)MS與BTS間距離而定，在MS與BTS間不斷傳送62特點(diǎn)少量發(fā)射機(jī)可避免多發(fā)射機(jī)同時工作而產(chǎn)生互調(diào)干擾，抗干擾能力強(qiáng)，保密性好

不存在頻率分配問題，對時隙的管理和分配簡單而經(jīng)濟(jì)。對時隙動態(tài)分配，有利于提高容量，系統(tǒng)容量較FDMA大

空閑時隙可用來檢測信號強(qiáng)度或控制信息，有利于加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的控制功能和保證MS的越區(qū)切換

需要嚴(yán)格定時與同步，以免信號重疊或混淆

因?yàn)樾诺罆r延不固定

可提高頻譜利用率，減少BS工作頻道數(shù)，從而降低BS造價，方便非話業(yè)務(wù)的傳輸

GSM中采用FDMA/TDMA方式633.CDMA概念：以不同編碼特征區(qū)分不同的用戶信號每個用戶、信息、基站用不同的編碼調(diào)制

（地址調(diào)制）64（1）CDMA系統(tǒng)原理發(fā)端：不同用戶信息用不同的地址碼調(diào)制后傳輸

收端：用與發(fā)送端相同的地址碼

解調(diào)獲取自己的信息65頻率利用率高使用相同頻率，占用相同帶寬，同時收發(fā)信號容量大容量：CDMA>TDMA>FDMACDMA約是TDMA的4～6倍

約是FDMA的20倍（2）CDMA特點(diǎn)66軟容量特性高負(fù)荷時，適當(dāng)降低通信質(zhì)量提高系統(tǒng)容量；小區(qū)呼吸：高負(fù)荷小區(qū)可適當(dāng)降低導(dǎo)頻信號強(qiáng)度，使周邊用戶切換到相鄰低負(fù)荷小區(qū)軟切換特性MS在切換時先不中斷與原基站的連接，在與目標(biāo)基站建立可靠通信后，再中斷與原基站的通信一個MS可有多個BTS同時提供通信連接67上下行功率控制GSM中利用APC對MS進(jìn)行功率控制（上行）CDMA可對MS進(jìn)行上行信號功率控制，也可對BTS進(jìn)行下行信號功率控制抗干擾、抗衰落、保密性好地址碼調(diào)制（地址碼的正交性）擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用68（3）碼同步CDMA中特有

收端地址解調(diào)時須用與發(fā)端完全相同的地址碼作用：實(shí)現(xiàn)本地地址碼與接收信號地址碼的同步頻率上相同，相位上一致69原理兩個階段捕獲階段：搜索發(fā)端信號，把發(fā)來的PN與本地PN在相位上納入可保持同步的范圍跟蹤階段：PN的頻率或相位有較小偏移時，系統(tǒng)都能自動調(diào)整，保持精確同步當(dāng)收發(fā)端PN失步時，需重新捕獲和跟蹤70實(shí)現(xiàn)過程：

載頻捕獲→偽碼捕獲→偽碼跟蹤→載頻跟蹤偽碼捕獲以載頻捕獲為前提：

若載頻偏差較大，則會導(dǎo)致解擴(kuò)后輸出輻度過小，無法判斷收發(fā)PN的偏差；載頻跟蹤建立在偽碼跟蹤基礎(chǔ)上：

若PN碼不同步，解擴(kuò)后輸出載噪比太低，導(dǎo)致鎖相環(huán)無法鎖定714.SDMA定向天線

多波束天線概念：以不同空間方向性區(qū)分不同的用戶信號每個用戶占用不同的空間波束原理：（波束賦形）根據(jù)來波方向角估算確定定向發(fā)射方向自適應(yīng)陣列天線72類型多波束天線自適應(yīng)陣列天線應(yīng)用TDD方式易實(shí)現(xiàn)（上下行空間傳播特性接近）FDD方式較難（上下行空間傳播特性差異大）一般不單獨(dú)使用

例：TD-SCDMA732.2.5信道自動選擇方式專用呼叫信道方式專用呼叫信道指定的專門用于呼叫的信道作用：處理呼叫；指定話音信道優(yōu)點(diǎn)：呼叫處理時間短適用大容量系統(tǒng)

缺點(diǎn)：若在小容量系統(tǒng)中使用信道利用率低適用大容量系統(tǒng)74循環(huán)定位方式循環(huán)不定位方式循環(huán)分散定位方式752.3移動通信中的控制與交換移動交換系統(tǒng)的特殊要求位置登記越區(qū)切換漫游762.3.1移動交換系統(tǒng)的特殊要求設(shè)備：數(shù)字程控交換機(jī)（特殊要求）程控交換

軟交換

電路交換

分組交換77對移動交換機(jī)的特殊要求用戶數(shù)據(jù)存儲：鑒權(quán)、位置信息、漫游用戶位置登記：有效尋呼和接入尋呼用戶的信令系統(tǒng)識別及處理：有效尋呼和接入越區(qū)切換：通話不中斷過荷控制：用戶流動性、通信質(zhì)量保證遠(yuǎn)距離檔案存取：漫游、位置登記、鑒權(quán)、尋址路由控制：選路、切換782.3.2位置登記（位置更新）概念：MS向BS發(fā)送報文表明自己所處位置的過程

歸屬用戶位置寄存器HLR、訪問用戶位置寄存器VLR中存儲位置區(qū)

家區(qū)(歸屬區(qū))----HLR

被訪區(qū)----VLR79類型強(qiáng)制登記----開機(jī)或進(jìn)入新的位置區(qū)周期性登記----表明MS仍處于工作狀態(tài)一齊呼叫概念：在有某MS的呼叫時，根據(jù)位置信息表明被呼用戶在某個位置區(qū)，但不知其所處的具體小區(qū)時，則位置區(qū)內(nèi)所有基站一齊發(fā)出被呼移動臺識別碼MS在收到被呼信息后自動應(yīng)答，其他由應(yīng)答小區(qū)提供接續(xù)服務(wù)延遲撥發(fā)：MS主叫時先撥號再按發(fā)射鍵發(fā)射

802.3.3越區(qū)切換概念通常：通話過程中，MS由一個小區(qū)進(jìn)入另一個小區(qū)時，為保持通話不斷，進(jìn)行的頻道轉(zhuǎn)換空閑狀態(tài)下的切換（控制信道）類型根據(jù)控制區(qū)域劃分同一BSC下小區(qū)間的切換同一MSC，不同BSC下小區(qū)間的切換不同MSC小區(qū)間的切換81根據(jù)切換實(shí)現(xiàn)過程分硬切換：在切換時先中斷與原基站的通信，再建立與新基站的通信軟切換：在切換時先不中斷與原基站的通信，與目標(biāo)基站取得可靠通信后再中斷與原基站的通信接力切換：在切換過程中首先將上行鏈路轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū)，而下行鏈路仍與原小區(qū)保持通信，經(jīng)短暫時間的分別收發(fā)過程后，再將下行鏈路轉(zhuǎn)移到目標(biāo)小區(qū)82硬切換信號有短時中斷（GSM中要求<800ms）易發(fā)生乒乓效應(yīng)，產(chǎn)生掉話軟切換信號不中斷，同時有多個基站為一個MS提供接續(xù)服務(wù)不易產(chǎn)生乒乓效應(yīng)，不易掉話CDMA中在相同MSC的同頻小區(qū)間進(jìn)行83切換依據(jù)MS測試報告：

工作信道的信號強(qiáng)度RSSI、

鄰小區(qū)控制信道RSSIBS測試報告：

MS的RSSI、比特誤碼率BER切換時間：BS計算確定何時切換，切換到哪842.3.4漫游概念：MS離開注冊入網(wǎng)的服務(wù)區(qū)域仍能獲得入網(wǎng)通話服務(wù)的功能實(shí)現(xiàn)過程：位置登記、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫建立歸屬區(qū)----歸屬局----本局用戶

被訪區(qū)----被訪局----漫游用戶852.4路由及接續(xù)電路群的設(shè)置路由選擇用戶的激活與分離呼叫接續(xù)862.4.1電路群的設(shè)置電路群的類型低呼損電路群直達(dá)電路群電路群的設(shè)置低呼損路由、高效直達(dá)路由、迂回路由一般設(shè)低呼損電路群業(yè)務(wù)量較大時設(shè)高效直達(dá)電路群872.4.2路由選擇原則：盡快接入被叫所在的網(wǎng)絡(luò)被叫為PSTN用戶：盡快接入PSTN

被叫為PLMN用戶：盡快接入PLMN

先選直達(dá)路由，再選迂回路由881.國內(nèi)呼叫選路與接續(xù)MS呼叫PSTN用戶PSTN用戶呼叫MS89GSM用戶呼叫GSM用戶

VMSC：被訪MSC902.國際呼叫選路與接續(xù)MS主叫始發(fā)MSC分析為國際接入碼00后，則立即從始發(fā)地通過接口局進(jìn)入PSTN網(wǎng)MS被叫由國外一直接續(xù)到北京、上海、廣州PSTN的國際局，就近接入移動本地的接口局，在當(dāng)?shù)谿MSC進(jìn)行路由查詢，并建立接續(xù)913.位置更新MS由小區(qū)1

小區(qū)2

位置區(qū)不變，不需位置更新MS由小區(qū)3

小區(qū)2

由LA2LA1，需位置更新，由同一個MSC控制

MS由小區(qū)3

小區(qū)5

由LA2LA3，需位置更新，由不同的MSC控制92同一MSC下的位置更新93不同MSC下的位置更新944.越區(qū)切換概念目的定位（依據(jù)、內(nèi)容）95類型BSC內(nèi)切換

96同一MSC，BSC下切換

97不同MSC下切換

98992.4.3用戶的激活與分離用戶開機(jī)MS：入網(wǎng)位置登記系統(tǒng)：MS激活，對其IMSI作“附著”標(biāo)記用戶關(guān)機(jī)MS：關(guān)機(jī)前發(fā)關(guān)機(jī)信息系統(tǒng)：對該MS的IMSI作“分離”標(biāo)記100周期性位置登記：概念：每隔一定時間進(jìn)行一次位置登記，表明MS仍處于工作狀態(tài)原因：為避免MS關(guān)機(jī)信息未被系統(tǒng)正確解調(diào)，誤以為MS仍開機(jī)，有呼叫時盲目尋呼，浪費(fèi)資源方法：每次登記須連續(xù)發(fā)送報文，直到收到系統(tǒng)的響應(yīng)1012.4.4呼叫接續(xù)移動用戶主呼移動用戶被呼102MS被叫①

GMSC向HLR詢問被叫MS的漫游號碼②

HLR要求被訪VLR分配MSRN③VLR分配存儲后通知HLR④HLR收到后轉(zhuǎn)發(fā)MSRN給GMSC⑤GMSC收到后對MSRN號碼分析，并將呼叫轉(zhuǎn)接到MS所在的MSC⑥MS所在的MSC根據(jù)位置信息發(fā)起一齊呼叫1032.5移動通信系統(tǒng)中的安全措施SIM與UIM安全措施1042.5.1SIM與UIMSIM卡簡介SIM的功能SIM卡的結(jié)構(gòu)SIM卡的使用1051.SIM卡簡介

智能IC卡，用于用戶識別、鑒權(quán)及加密GSM：SIM

CDMA：UIM

3G：USIM（MicroSIM）

PAS：PIM106數(shù)據(jù)存儲：IMSI、TMSI、鑒權(quán)鍵Ki、密鑰Kc、密鑰序號n、加密算法A3、A5、A8、PIN、PUK、PLMN號、LAI、BSIC、業(yè)務(wù)、個人信息執(zhí)行安全操作：鑒權(quán)、加密、IMSI的保密、PIN操作2.SIM的功能107組成：CPU、RAM、ROM、EEPROM、串行通信單元觸點(diǎn)：3.SIM卡的結(jié)構(gòu)108SIM卡的軟件特性植入了COS（CardOperatingSystem，芯片操作系統(tǒng)）；以文件模型進(jìn)行信息管理；文件標(biāo)志符作為唯一標(biāo)志信息；存儲著一系列的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及鑒權(quán)信息SIM卡的邏輯結(jié)構(gòu)1094.SIM卡的使用（1）寫卡遠(yuǎn)程寫卡：通過營業(yè)廳或代理渠道使用寫卡設(shè)備或?qū)Ｓ媒K端，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)方式遠(yuǎn)程申請寫卡數(shù)據(jù)，完成寫卡并實(shí)時開通的業(yè)務(wù)?？罩袑懣ǎ褐竿ㄟ^無線接入方式完成遠(yuǎn)程寫卡業(yè)務(wù)，即通過短信或BIP等無線方式實(shí)時申請個人數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)下載、寫入及實(shí)時開通。110（2）SIM的使用業(yè)務(wù)提供空中下載OTA業(yè)務(wù)射頻識別RFID用戶使用注意事項壽命：物理壽命插撥約1萬次；芯片壽命寫入約5萬次注意：不人為浸水、硬物括擦；不隨意彎折；不經(jīng)常插拔；拆前先關(guān)機(jī)；保持清潔，清潔用純酒精或橡皮擦拭；正確進(jìn)行PIN操作PIN操作PIN連續(xù)輸錯3次，SIM被鎖，需輸入PUK解鎖PUK連續(xù)輸錯10次，SIM報廢1112.5.2安全措施安全措施如：鑒權(quán)、加密、IMSI的保密、設(shè)備識別、PIN操作GSM中的安全措施CDMA中的安全措施3G中的安全措施LTE/SAE中的安全措施1121.GSM中的安全措施三參數(shù)組隨機(jī)數(shù)RAND符號響應(yīng)SRES加密密鑰Kc113鑒權(quán)SRES’SRES’不等：拒絕接入在HLR中進(jìn)行SRES’SRES’114加密115IMSI的保密為防止IMSI被竊取，由VLR分配TMSI代替IMSI在空中傳輸，并不斷更新TMSI的更新116SIM卡的安全正確輸入PIN碼操作移動設(shè)備識別在EIR中對接收到的IMEI比較白名單、灰名單、黑名單，確定是否允許接入MS主呼接入時，同時發(fā)送三個號碼：

IMSI----鑒權(quán)；

IMEI----設(shè)備識別；

被叫號碼----號碼分析，接續(xù)選路1172.CDMA中的安全措施2G：CAVE鑒權(quán)、MD5鑒權(quán)1183.3G中的安全措施R99采用基于Milenage算法的AKA鑒權(quán)，實(shí)現(xiàn)了終端和網(wǎng)絡(luò)間的雙向認(rèn)證，定義了強(qiáng)制的完整性保護(hù)和可選的加密保護(hù)

R4增加了基于IP的信令的保護(hù)R5增加了IMS的安全機(jī)制R6增加了通用鑒權(quán)架構(gòu)

GAA和MBMS安全機(jī)制AKA鑒權(quán)：適用于具有

ISIM卡的移動和固定終端

（鑒權(quán)流程如右圖）1194.LTE/SAE中的安全措施LTE網(wǎng)絡(luò)中更多的是沿用3G的安全策略，在鑒權(quán)上使用AKA雙向鑒權(quán)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了終端和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的雙向鑒權(quán)LTE/SAE安全架構(gòu)1202.6移動網(wǎng)絡(luò)的抗衰落、抗干擾技術(shù)跳頻間斷傳輸分集功率控制擴(kuò)頻1212.6.1跳頻1.概念通話期間，工作載頻在幾個頻點(diǎn)上跳變122采用跳頻技術(shù)的原因多徑衰落與頻率有關(guān)：不同頻率，其衰落谷點(diǎn)位置不同利用跳頻技術(shù)盡可能作用：改善由衰落造成的誤碼特性，提高系統(tǒng)的抗衰落性能123跳頻的類型快跳頻FFH：跳頻速率高于比特傳輸速率慢跳頻SFH：跳頻速率低于比特傳輸速率GSM中采用SFH，跳頻速率為217跳/秒跳頻原理MS與BTS經(jīng)運(yùn)算得到相同的跳頻序列BTS把跳頻算法發(fā)送給MS跳頻序列在小區(qū)內(nèi)正交MS和BTS同步跳變支持BCH的物理信道不跳GSM中每個時隙一跳1242.跳頻的實(shí)現(xiàn)基帶跳頻：基帶信號按跳頻序列傳送到各個不同載頻的發(fā)射機(jī)上進(jìn)行調(diào)制適用于多發(fā)射機(jī)系統(tǒng)125頻率合成器跳頻（射頻跳頻）：頻率合成器根據(jù)跳頻序列合成不同的載頻供發(fā)射機(jī)進(jìn)行信號調(diào)制可單發(fā)射機(jī)工作GSM系統(tǒng)中跳頻的實(shí)現(xiàn)BTS設(shè)備可能支持兩種跳頻方式，但只能選一種實(shí)現(xiàn)MS只能采用頻率合成器跳頻方式1262.6.2間斷傳輸MS數(shù)字信號處理中：…A/D分段：有聲段、無聲段

…準(zhǔn)雙工語音不連續(xù)發(fā)射DTX數(shù)字語音插空DSI1271.DTX概念：僅在有信息需發(fā)送時才打開發(fā)射機(jī)，而在無聲段關(guān)閉發(fā)射機(jī)

關(guān)發(fā)射機(jī)時信道不分配給其他用戶使用作用：為MS省電減少空中干擾電平

間接提高頻率利用率128DTX原理發(fā)端話音檢測：有聲段：開發(fā)射機(jī)

無聲段：發(fā)SID后關(guān)發(fā)射機(jī)噪聲估計：關(guān)發(fā)射機(jī)關(guān)進(jìn)行噪聲估計，產(chǎn)生SID收端噪聲發(fā)生：在無聲期間根據(jù)收到的SID產(chǎn)生舒適的背景噪聲語音幀置換：用前語音幀替代受干擾的語音壞幀1292.DSI原理發(fā)端話音識別器檢測是否有話音，決定是否分配信道CDMA中，相對來說，更便于利用話音插空技術(shù)，即將DSI與可變速率話音編碼結(jié)合起來，從而獲得通信容量的增加1303.DTX與DSI的區(qū)別DTX不能將收回的信道重新分配，只關(guān)發(fā)射機(jī)DSI可將收回的信道重新分配1312.6.3分集分集技術(shù)的作用移動通信中的衰落問題（30dB～40dB）利用分集技術(shù)增強(qiáng)抗衰落能力不能增大發(fā)射功率，會造成對其他用戶的干擾1321.分集的概念分集接收：接收端對收到的多個衰落特性相互獨(dú)立的信號進(jìn)行特定處理，以降低信號電平起伏。含義：發(fā)端分散傳輸

收端集中合并處理133分集的類型宏分集------減小慢衰落影響又稱多基站分集，把多個基站設(shè)置在不同的地理位置上和不同方向上，同時和一個MS通信，MS選用其中信號最好的一個基站通信。微分集------減小快衰落影響1342.分集技術(shù)空間分集極化分集頻率分集時間分集135空間分集依據(jù)：任意兩個不同位置上接收同一個信號，在位置距離大到一定程度時，衰落特性不相關(guān)實(shí)現(xiàn)：兩副相隔距離d的天線

（d越大，相關(guān)性越弱）

d與λ、地物及天線高度有關(guān)，通常取值：市區(qū)：d=0.5λ

郊區(qū)：d=0.8λ應(yīng)用：BTS（d取幾個波長）、MS（車載臺）

（900MHz頻段：兩副天線間隔約0.27m）136極化分集依據(jù)：不同極化的電磁波有獨(dú)立的衰落特性實(shí)現(xiàn)：用兩個極化方式不同的天線分別收發(fā)可視為空間分集的一種特殊情況，二重分集

也需兩副天線，但天線間距離可減小。發(fā)射功率損失一半，因?yàn)?/p>

射頻功率分給兩個不同極化的天線場分量分集和空間分集優(yōu)于極化分集。137頻率分集依據(jù)：頻率間隔大于相關(guān)帶寬的兩個信號的衰落是不相關(guān)的。

相關(guān)帶寬：Bc=1/(2πΔ)-------Δ延時擴(kuò)展

例：市區(qū)Δ=3μs，Bc約為53KHz實(shí)現(xiàn)：頻率間隔大于53KHz的兩部發(fā)射機(jī)應(yīng)用：BTS

設(shè)備復(fù)雜，頻率利用不經(jīng)濟(jì)138時間分集依據(jù)：時間間隔足夠大的同一信號衰落特性互不相關(guān)。實(shí)現(xiàn)：同一信號間隔一定的時間多次重發(fā)(交織)應(yīng)用：衰落信道中傳輸數(shù)字信號

（也可克服多普勒效應(yīng)引起的信號衰落）注意：時間分集對處于靜止?fàn)顟B(tài)的MS，不能改善由多普勒效應(yīng)引起的信號衰落1393.合并技術(shù)概念：接收機(jī)對收到的多個具有不同衰落特性的信號，合并處理，減小衰落的影響。

選擇不同的加權(quán)系數(shù)，構(gòu)成不同的合并方式類型：選擇式合并

最大比值合并

等增益合并1404.分集技術(shù)的比較

信噪比的改善

誤碼率的改善誤碼率的改善數(shù)字系統(tǒng)中衡量分集效果的指標(biāo)是誤碼率從誤碼率角度比較：

最佳比值合并

----最好

等增益