移動通信課件

第一講

移動通信的發(fā)展和分類2主要內(nèi)容移動通信的發(fā)展移動通信的服務(wù)區(qū)域移動通信的傳輸方式移動通信系統(tǒng)的分類移動通信的發(fā)展4簡史回顧現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展歷史可以追溯到20世紀(jì)20年代,到目前為止,大致經(jīng)歷了以下五個發(fā)展階段：第一階段從20世紀(jì)20年代至40年代,為現(xiàn)代移動通信的起步階段。在此期間,主要完成了通信實(shí)驗(yàn)和電波傳播試驗(yàn)工作,在短波頻段(3～30MHz)上實(shí)現(xiàn)了小容量專用移動通信系統(tǒng),其代表是美國底特律市員警使用的車載無線電系統(tǒng)。這種系統(tǒng)話音品質(zhì)差,自動化程度低,僅限於專用,不能與公眾網(wǎng)相連。5簡史回顧第二階段是從20世紀(jì)40年代中期至60年代初期。在此期間,各種公用移動通信系統(tǒng)相繼建立。首先是1946年,美國貝爾系統(tǒng)在聖路易斯城建立的稱為“城市系統(tǒng)”的公用汽車電話網(wǎng),這是世界上第一個公用移動通信系統(tǒng)。繼而,西德、法國、英國等國也陸續(xù)研製出了公用移動電話系統(tǒng)。這一階段的特點(diǎn)是開始從專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡,自動化程度有所提高。第三階段是從20世紀(jì)60年代中期至70年代中期。這一階段是移動通信系統(tǒng)改進(jìn)和完善的階段。在此期間,各國陸續(xù)推出了改進(jìn)的移動通信系統(tǒng),其代表是美國的改進(jìn)型移動電話系統(tǒng)——IMTS。這一階段的特點(diǎn)是使用了新頻段,採用大區(qū)制,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的中小容量,自動化程度進(jìn)一步提高。6簡史回顧第四階段是從20世紀(jì)70年代中期至80年代初期。在此期間,由於微電子技術(shù)及電腦技術(shù)的長足發(fā)展和移動用戶數(shù)量的急劇增加,促使移動通信得到了蓬勃發(fā)展。第五階段是從20世紀(jì)80年代中期到現(xiàn)在。這是數(shù)字移動通信發(fā)展和成熟的時期。在此期間,用戶數(shù)量急劇增加,頻率資源相對緊缺,第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)的缺陷日益暴露出來。針對這些問題,新一代的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)被開發(fā)出來並得以廣泛應(yīng)用。最典型的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)是歐洲基於時分多址(TDMA)技術(shù)的全球通移動通信系統(tǒng)——GSM。另外還有北美的DAMPS(IS-54)和日本的PDC等。這一階段的特點(diǎn)是用戶數(shù)急劇增加,頻率資源日益緊缺,新體制、新技術(shù)、新業(yè)務(wù)層出不窮。

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基於TDMA技術(shù)的GSM、DAMPS和PDC系統(tǒng)都屬於第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)(2G)。在2G發(fā)展期間,一方面,移動通信用戶數(shù)目突飛猛進(jìn),通信產(chǎn)業(yè)日益成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱。另一方面,2G移動通信系統(tǒng)及相應(yīng)的移動通信技術(shù)面臨諸多問題，比如:網(wǎng)路利用空間日益狹小;收益增幅減緩;話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不能滿足用戶需求,急需開發(fā)各種新型業(yè)務(wù)來吸引用戶;網(wǎng)路漫遊只限於國內(nèi)及部分區(qū)域等?，F(xiàn)狀縱覽8現(xiàn)狀縱覽針對以上問題,窄帶碼分多址(CDMA)蜂窩移動通信系統(tǒng)日益成為關(guān)注的焦點(diǎn)。事實(shí)上,當(dāng)數(shù)字蜂窩網(wǎng)剛剛進(jìn)入實(shí)用階段之時,美國Qualcomm公司就已推出了新的移動通信系統(tǒng)——CDMA。CDMA系統(tǒng)採用了擴(kuò)頻通信技術(shù),大幅度地提高了頻率利用率,具有容量大、覆蓋範(fàn)圍廣、手機(jī)功耗小、話音品質(zhì)高的突出優(yōu)點(diǎn),將移動通信技術(shù)推向新的發(fā)展階段,被人們稱之為第三代移動通信系統(tǒng)——3G。9現(xiàn)狀縱覽另外,高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日益呈現(xiàn)出強(qiáng)勁態(tài)勢,成為僅次於話音業(yè)務(wù)的另一焦點(diǎn)。在移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域中,多媒體資訊服務(wù)(MMS)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)和無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)等新技術(shù)正在大力推廣之中。10趨勢預(yù)測目前對第四代移動通信系統(tǒng)主要有以下幾方面的描述:(1)建立在新的頻段(比如5~8GHz乃至更高)上的無線通信系統(tǒng);(2)基於分組數(shù)據(jù)的高速率傳輸(10Mb/s以上);(3)真正的“全球一統(tǒng)”(包括衛(wèi)星部分)系統(tǒng);(4)基於全新網(wǎng)路體制的系統(tǒng),或者說其無線部分將是對新網(wǎng)路(智能的、支持多業(yè)務(wù)的、可進(jìn)行移動管理)的“無線接入”(5)不再是單純的(傳統(tǒng)意義上)的“通信”系統(tǒng),而是融合了數(shù)字通信、數(shù)字音/視頻接收和因特網(wǎng)接入的嶄新的系統(tǒng)。移動通信的服務(wù)區(qū)12大區(qū)制

大區(qū)制概念的提出早於社區(qū)制,主要為早期的通信系統(tǒng)所採用,滿足了當(dāng)時系統(tǒng)中小容量的需求。大區(qū)制是指把一個通信服務(wù)區(qū)域僅規(guī)劃為一個或少數(shù)幾個無線覆蓋區(qū),簡稱無線區(qū)。所謂無線區(qū)是指當(dāng)基站採用全向天線時,在無障礙物的開闊地,以通信距離為半徑所形成的圓形覆蓋區(qū)。每個無線區(qū)的半徑在25~45km左右,用戶容量為幾十至數(shù)百個。每個無線區(qū)僅為一個基站所覆蓋,基站基本上是相互獨(dú)立的。

13圖借助市話交換局的大區(qū)制移動通信示意圖

大區(qū)制14

大區(qū)制的缺點(diǎn)是:由於一個基站所能提供的通道數(shù)有限,因而系統(tǒng)容量不高,不能滿足用戶數(shù)目日益增加的需要,這是由制式本身決定的,無法克服。移動臺的天線低,發(fā)射功率受限,在大的覆蓋區(qū)內(nèi),上行鏈路(由移動臺到基站)的通信就無法保證了,為此,常採用分集接收技術(shù)。即在服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)置若干個分集接收點(diǎn)Rd與基站相連,以保證上行鏈路的通信品質(zhì)。大區(qū)制只適合於在中小城市或?qū)Ｓ靡苿泳W(wǎng)等業(yè)務(wù)量不大的情況下使用。為了適應(yīng)大城市或更大區(qū)域的服務(wù)要求,必須採用社區(qū)制組網(wǎng)方式,以在有限的頻譜條件下,達(dá)到擴(kuò)大容量的目的。

大區(qū)制15

根據(jù)服務(wù)區(qū)域的形狀不同,社區(qū)制又可分為帶狀區(qū)和麵狀區(qū)(蜂窩網(wǎng))等。面狀區(qū)的蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)又可分為宏蜂窩結(jié)構(gòu)、微蜂窩結(jié)構(gòu)以及智能蜂窩結(jié)構(gòu)三種。社區(qū)制是指把一個通信服務(wù)區(qū)域分為若干個小無線覆蓋區(qū),每個社區(qū)的半徑在2~20km左右,用戶容量可達(dá)上千個。每個社區(qū)設(shè)置一個基站,負(fù)責(zé)本區(qū)移動臺的聯(lián)繫和控制,各個基站通過移動業(yè)務(wù)交換中心相互聯(lián)繫,並與市話局連接。每個社區(qū)只需提供較少的幾個無線電通道(一個通道組)就可滿足通信的要求,鄰近的社區(qū)使用不同的通道組。社區(qū)制16

社區(qū)中的基站天線採用全向天線,在理想情況下,它覆蓋的面積可視為一個以基站為中心,以最大可通信距離為半徑的圓。為了不留空隙地覆蓋整個面狀服務(wù)區(qū),各個圓形覆蓋區(qū)之間一定存在很多重疊區(qū)。通過理論分析,通信系統(tǒng)現(xiàn)在大都採用與圓形較接近的正六邊形作為社區(qū)的形狀結(jié)構(gòu),因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)既避免了相鄰覆蓋區(qū)間的重疊,又不會產(chǎn)生空隙,區(qū)域銜接更緊密,產(chǎn)生的相互干擾更小。又由於該結(jié)構(gòu)看上去像是蜂窩,所以稱其為“蜂窩式移動通信”。蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。社區(qū)制17圖蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖社區(qū)制18

社區(qū)制結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是:採用通道複用技術(shù),大大緩解了頻率資源緊缺的問題,提高了頻率利用率,增加了用戶數(shù)目和系統(tǒng)容量。所謂通道複用技術(shù)指的是:相鄰社區(qū)不使用相同的通道組,但相隔幾個社區(qū)間隔的不相鄰社區(qū)可以重複使用同一組通道,以充分利用頻率資源。不使用同一組通道的若干個相鄰社區(qū)就組成了一個區(qū)群(圖中的陰影區(qū)域即為一個區(qū)群),即整個通信服務(wù)區(qū)也可看成是由若干個區(qū)群構(gòu)成的。社區(qū)制結(jié)構(gòu)的另一特點(diǎn)是:通道距離縮短,發(fā)射機(jī)功率降低,於是互調(diào)幹?jǐn)_亦減小。社區(qū)制19

社區(qū)制結(jié)構(gòu)也存在著一些問題:由於通道複用,可能產(chǎn)生同通道干擾,這就涉及到一些相關(guān)技術(shù):分集接收技術(shù)、功率控制技術(shù)、社區(qū)半徑最優(yōu)化技術(shù)等。通道複用帶來的另一問題是:當(dāng)移動臺從一個社區(qū)駛?cè)肓硪粋€無線區(qū)時,即越區(qū)過程中必須進(jìn)行通道自動切換,以保證移動臺越區(qū)時通話不間斷,這又涉及到了越區(qū)切換技術(shù)。為此,還要及時掌握移動臺動態(tài)位置——位置登記技術(shù)。另外,為進(jìn)一步提高通道的利用率和通信的品質(zhì),可以採用碼分多址(CDMA)方式和通道動態(tài)分配方法等。社區(qū)制移動通信的傳輸方式21

所謂單工通信是指通信雙方交替進(jìn)行收信和發(fā)信的通信方式,發(fā)送時不接收,接收時不發(fā)送。單工通信常用於點(diǎn)到點(diǎn)的通信,如圖所示。根據(jù)收發(fā)頻率的異同,單工通信可分為同頻單工和異頻單工。單工通信22

雙工通信雙工通信的特點(diǎn)是:同普通有線電話很相似,使用方便。其缺點(diǎn)是:在使用過程中,不管是否發(fā)話,發(fā)射機(jī)總是工作的,故電能消耗很大,這對以電池為能源的移動臺是很不利的。針對此問題的解決辦法是:要求移動臺接收機(jī)始終保持在工作狀態(tài),而令發(fā)射機(jī)僅在發(fā)話時才工作。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)稱為準(zhǔn)雙工系統(tǒng),也可以和雙工系統(tǒng)相容。這種準(zhǔn)雙工系統(tǒng)目前在移動通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。23半雙工通信是介於單工通信和全雙工通信之間的一種通信方式。其中,移動臺的工作情況與單工通信時相似:採用“按-講”方式,即按下按講開關(guān),發(fā)射機(jī)才工作,而接收機(jī)總是在工作?；镜墓ぷ髑闆r與全雙工通信時相似,只是可以採用雙工器,使收發(fā)信機(jī)共用一副天線。半雙工通信的特點(diǎn)是:設(shè)備簡單，功耗小，克服了單工通信斷斷續(xù)續(xù)的現(xiàn)象,但操作仍不太方便。所以半雙工方式主要用於專業(yè)移動通信系統(tǒng)中,如汽車調(diào)度等。半雙工通信移動通信系統(tǒng)的分類25據(jù)CCIR的建議,無線尋呼系統(tǒng)可定義為一種非語言單向告警個人選擇呼叫系統(tǒng)。即通過此系統(tǒng),通信的一方借助於市話電話機(jī)能夠向特定的尋呼接收機(jī)持有者傳遞一些簡單的個人資訊。在無線尋呼系統(tǒng)中應(yīng)用的尋呼接收機(jī)稱為袖珍鈴,俗稱“BB機(jī)”。當(dāng)接收到資訊時,袖珍鈴以告警的形式通知其持有者。告警方式包括聲音、視覺、振動或是這幾種方式的結(jié)合。每個袖珍機(jī)都有其特定的“地址編碼”,只有真正發(fā)送給它的資訊,持有者才能接收到;同樣,只有知道了特定的“地址編碼”,才能向特定的袖珍機(jī)發(fā)送資訊。無線尋呼系統(tǒng)26無線尋呼系統(tǒng)27集群移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)也稱大區(qū)制移動通信系統(tǒng)。CCIR最初稱之為TrunkingSystem(中繼系統(tǒng)),為了避免與無線中繼系統(tǒng)混淆,後又改稱集群系統(tǒng)。集群系統(tǒng)是一種高級移動調(diào)度系統(tǒng),是指揮調(diào)度最重要和最有效的通信方式之一,代表著專用移動通信網(wǎng)的發(fā)展方向。CCIR對它的定義為“系統(tǒng)所具有的全部可用通道可為系統(tǒng)的全體用戶共用”。即系統(tǒng)內(nèi)的任一用戶想要和系統(tǒng)內(nèi)另一用戶通話,只要有空閑通道,就可以在中心控制臺的控制下,利用空閒通道溝通聯(lián)絡(luò),進(jìn)行通話。從某種意義上講,集群通話系統(tǒng)是一個自動共用若干個通道的多通道中繼(轉(zhuǎn)發(fā))通信系統(tǒng)。它與普通多通道共用的通信系統(tǒng)並無本質(zhì)的區(qū)別,只是更適用於對指揮調(diào)度功能要求較高的專門部門或企事業(yè)單位。其特點(diǎn)是:資源共用、費(fèi)用分擔(dān)、服務(wù)優(yōu)良、效率高、造價低。28集群移動通信系統(tǒng)29陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)

陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)也稱社區(qū)制移動通信系統(tǒng),在移動通信中處於統(tǒng)治地位,是目前應(yīng)用最廣泛、用戶數(shù)量最多、與人們?nèi)粘Ｉ钭罹o密的移動通信系統(tǒng)。陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是把整個大範(fàn)圍的無線服務(wù)區(qū)劃分成許多社區(qū),每個社區(qū)設(shè)置一個基站,負(fù)責(zé)本社區(qū)各個移動臺的聯(lián)絡(luò)與控制,各個基站通過移動業(yè)務(wù)交換中心相互聯(lián)繫,並與市話局連接。陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)利用超短波電波傳播距離有限的特性及蜂窩狀結(jié)構(gòu),可有效實(shí)現(xiàn)通道複用,在提高頻率利用率的同時,可保證通信的品質(zhì)。30陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)31陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)社區(qū)是採用基站識別碼(BSIC)或全球社區(qū)識別碼(CGIC)進(jìn)行標(biāo)識的無線覆蓋區(qū)域。在採用全向天線結(jié)構(gòu)的模擬網(wǎng)中,社區(qū)即為基站區(qū);在採用120°角天線結(jié)構(gòu)的GSM數(shù)字蜂窩移動網(wǎng)中,社區(qū)是每個120°角的天線所覆蓋的正六邊形區(qū)域的三分之一?；緟^(qū)指的是一個基站所覆蓋的區(qū)域。一個基站區(qū)可包含一個或多個社區(qū),故不是所有的社區(qū)都設(shè)有一個專有的基站,但必須為一個特定的基站所覆蓋。位置區(qū)指的是一個移動臺可以自動移動而不必重新“登記”其位置(位置更新)的區(qū)域,一個位置區(qū)由一個或若干個社區(qū)(或基站區(qū))組成。要想向一個位置區(qū)中的某個移動臺發(fā)出呼叫,可以在這個位置區(qū)中向所有基站同時發(fā)出尋呼信號。32陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)移動業(yè)務(wù)交換中心簡稱MSC,一個MSC區(qū)指的是由一個MSC覆蓋的區(qū)域。一個MSC區(qū)可由若干個位置區(qū)組成。

PLMN(PublicLandMobileNetwork)是公用陸地移動網(wǎng)的簡稱,即陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)內(nèi)具有共同的編號制度(比如相同的國內(nèi)地區(qū)號)和共同的路由計(jì)畫。例如,整個天津市的移動通信網(wǎng)就是一個PLMN。一個PLMN可以由若干個MSC組成。MSC構(gòu)成固定網(wǎng)與PLMN移動網(wǎng)之間的功能介面,用於呼叫接續(xù)等。業(yè)務(wù)區(qū)指的是由一個或多個移動通信網(wǎng)所組成的區(qū)域。只要移動臺在業(yè)務(wù)區(qū)中,就可以被另一個網(wǎng)路的用戶找到,而該用戶也無需知道這個移動臺在該區(qū)內(nèi)的具體位置。這裏的另一個網(wǎng)路可以是另一個PLMN、PSTN(市話網(wǎng))或ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))。一個業(yè)務(wù)區(qū)可由若干個PLMN組成,也可由一個或若干個國家組成,也可能是一個國家的一部分。33陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)PLMN(PublicLandMobileNetwork)是公用陸地移動網(wǎng)的簡稱,即陸地蜂窩移動通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)內(nèi)具有共同的編號制度(比如相同的國內(nèi)地區(qū)號)和共同的路由計(jì)畫。例如,整個天津市的移動通信網(wǎng)就是一個PLMN。一個PLMN可以由若干個MSC組成。MSC構(gòu)成固定網(wǎng)與PLMN移動網(wǎng)之間的功能介面,用於呼叫接續(xù)等。業(yè)務(wù)區(qū)指的是由一個或多個移動通信網(wǎng)所組成的區(qū)域。只要移動臺在業(yè)務(wù)區(qū)中,就可以被另一個網(wǎng)路的用戶找到,而該用戶也無需知道這個移動臺在該區(qū)內(nèi)的具體位置。這裏的另一個網(wǎng)路可以是另一個PLMN、PSTN(市話網(wǎng))或ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))。一個業(yè)務(wù)區(qū)可由若干個PLMN組成,也可由一個或若干個國家組成,也可能是一個國家的一部分。34移動衛(wèi)星通信所謂移動衛(wèi)星通信是指以通信衛(wèi)星為中繼站,在較大地域及空間範(fàn)圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動臺與固定臺、移動臺與移動臺以及移動臺或固定臺與公眾網(wǎng)用戶之間的通信。移動衛(wèi)星通信是移動通信和衛(wèi)星通信相結(jié)合的產(chǎn)物,兼具衛(wèi)星通信覆蓋面寬和移動通信服務(wù)靈活的優(yōu)點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)未來個人移動通信系統(tǒng)和真正的資訊高速公路的重要手段之一。

35移動衛(wèi)星通信36無繩電話系統(tǒng)

無繩電話系統(tǒng)指的是以無線電波(主要是微波波段的電磁波)、鐳射、紅外線等作為主要傳輸媒介,利用無線終端、基站和各種公共通信網(wǎng)(如PSTN、ISDN等),在限定的業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行全雙工通信的系統(tǒng)。無繩電話系統(tǒng)採用的是微蜂窩或微微蜂窩無線傳輸技術(shù)。20世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)的新一代的無繩電話系統(tǒng),具有容量大、覆蓋面寬、支持?jǐn)?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)等特點(diǎn),其典型的代表有:泛歐數(shù)字無繩電話系統(tǒng)(DECT,DigitalEuropeanCordlessTelephone)、日本的個人手持電話系統(tǒng)(PHS,PersonalHandyphoneSystem)和美國的個人接入通信系統(tǒng)(PACS,PersonalAccessCommunicationSystem)。

37無繩電話系統(tǒng)第二講

移動通信系統(tǒng)組成和特點(diǎn)39主要內(nèi)容移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)移動通信系統(tǒng)的頻譜分配移動通信系統(tǒng)的組成41移動通信系統(tǒng)組成

移動通信系統(tǒng)主要由移動臺(MS,MobileStation)、基地站(BS,BaseStation)、移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC,MobileTelephoneSwitchingCenterorMobileServicesSwitchingCenter)及傳輸線四個部分組成

42移動通信系統(tǒng)組成移動臺有可攜式、手提式、車載式三種。所以說移動臺不單指手機(jī),手機(jī)只是一種可攜式的移動臺?；卣臼且远嗤ǖ拦灿梅绞皆谝苿油ㄐ胖刑峁┩ㄐ欧?wù)的關(guān)鍵設(shè)備,其中主要由收發(fā)通道盤等組成。移動業(yè)務(wù)交換中心除具有一般市話交換機(jī)的功能之外,還有移動業(yè)務(wù)所需處理的越區(qū)切換、漫遊等處理功能。傳輸線部分主要是指連接各設(shè)備之間的中繼線。目前MSC到BS之間的傳輸主要採用小微波及光纜等方式。移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)44電波傳播條件複雜在移動通信系統(tǒng)(特別是陸地移動通信系統(tǒng))中,由於移動臺可能在各種環(huán)境中不斷運(yùn)動,建築群或障礙物對其的影響不斷變化,電磁波在傳播時會產(chǎn)生反射、折射、繞射等現(xiàn)象,由此會產(chǎn)生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬及多蔔勒等效應(yīng),從而導(dǎo)致接收信號的強(qiáng)度和相位隨時間、地點(diǎn)而不斷變化。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)。45電波傳播條件複雜所謂多蔔勒效應(yīng)指的是當(dāng)移動臺(MS)具有一定速度v的時候,基站(BS)接收到移動臺的載波頻率將隨v的不同,產(chǎn)生不同的頻移。反之也如此。移動產(chǎn)生的多蔔勒頻率為式中,v為移動體速度,λ為工作波長,θ為電波入射角(如圖1-14所示)。此式表明,移動速度越快,入射角越小,則多蔔勒效應(yīng)就越嚴(yán)重。46電波傳播條件複雜47雜訊和干擾嚴(yán)重通信品質(zhì)的好壞與外部的雜訊及干擾有關(guān)。雜訊的主要來源是人為雜訊,如來源於城市環(huán)境中交通工具的雜訊,房屋裝修過程中的雜訊及各種的工業(yè)雜訊。干擾的主要來源有由設(shè)備中器件的非線性特性引起的互調(diào)幹?jǐn)_,由移動臺“遠(yuǎn)近效應(yīng)”引起的鄰道干擾及同頻複用所引起的同頻干擾等。因此,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時,應(yīng)根據(jù)具體情況,採取相應(yīng)的抗干擾和雜訊的措施48頻帶利用率要求高移動通信,特別是陸地移動通信的用戶數(shù)量很大,為了緩和用戶數(shù)量大與可利用的頻率資源有限的矛盾,除了開發(fā)新頻段之外,還要採取各種措施以圖更加有效地利用頻率資源,如壓縮頻帶、縮小波道間隔、多波道共用等,即採用頻譜和無限頻道有效利用技術(shù)。49移動臺的移動性強(qiáng)由於移動臺的移動是在廣大區(qū)域內(nèi)的不規(guī)則運(yùn)動,而且大部分的移動臺都會有關(guān)閉不用的時候,它與通信系統(tǒng)中的交換中心沒有固定的聯(lián)繫,因此,要實(shí)現(xiàn)通信並保證品質(zhì),移動通信必須是無線通信或無線通信與有線通信的結(jié)合,而且必須要發(fā)展自己的跟蹤、交換技術(shù),如位置登記技術(shù)、波道切換技術(shù)、漫遊技術(shù)等。

50通信設(shè)備的性能要好不同的移動通信系統(tǒng)有不同的特點(diǎn),這也是對通信設(shè)備性能要求的依據(jù)。在陸地移動通信系統(tǒng)中,要求移動臺體積小、重量輕、功耗低、操作方便。同時,在有振動和高、低溫等惡劣的環(huán)境條件下,要求移動臺依然能夠穩(wěn)定、可靠地工作。51系統(tǒng)和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)複雜移動通信系統(tǒng)是一個多用戶的通信系統(tǒng),必須使用戶之間互不干擾,能夠協(xié)調(diào)一致地工作。此外,移動通信系統(tǒng)還應(yīng)與公用電話網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)等互連。移動通信的頻譜安排53頻率資源簡介

54我國蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率系統(tǒng)或使用部門上行頻率/MHz下行頻率/MHz中國聯(lián)通CDMA825~835870~880中國移動GSM室內(nèi)分佈系統(tǒng)885~890930~935中國移動GSM900890~909935~954中國聯(lián)通GSM900909~915954~960中國移動DCS18001710~17201805~1815中國聯(lián)通DCS18001745~17551840~1850第三講

移動通信的基本技術(shù)（一）56主要內(nèi)容電波傳播分析編碼和解碼技術(shù)電波傳播分析58電波傳播方式

59電波傳播方式1)直射波：電波傳播過程中沒有遇到任何的障礙物,直接到達(dá)接收端的電波,稱為直射波。直射波更多出現(xiàn)於理想的電波傳播環(huán)境中。2)反射波：電波在傳播過程中遇到比自身的波長大得多的物體時,會在物體表面發(fā)生反射,形成反射波。反射常發(fā)生於地表、建築物的牆壁表面等。3)繞射波：電波在傳播過程中被尖利的邊緣阻擋時,會由阻擋表面產(chǎn)生二次波,二次波能夠散佈於空間,甚至到達(dá)阻擋體的背面,那些到達(dá)阻擋體背面的電波就稱為繞射波。由於地球表面的彎曲性和地表物體的密集性,使得繞射波在電波傳播過程中起到了重要作用。4)散射波：電波在傳播過程中遇到障礙物表面粗糙或者體積小但數(shù)目多時,會在其表面發(fā)生散射,形成散射波。散射波可能散佈於許多方向,因而電波的能量也被分散於多個方向。60電波傳播現(xiàn)象

61電波傳播現(xiàn)象移動通信電波傳播最具特色的現(xiàn)象是多徑衰落,或稱多徑效應(yīng)。無線電波在傳輸過程中會受到地形、地物的影響而產(chǎn)生反射、繞射、散射等,從而使電波沿著各種不同的路徑傳播,這稱為多徑傳播。由於多徑傳播使得部分電波不能到達(dá)接收端,而接收端接收到的信號也是在幅度、相位、頻率和到達(dá)時間上都不盡相同的多條路徑上信號的合成信號,因而會產(chǎn)生信號的頻率選擇性衰落和時延擴(kuò)展等現(xiàn)象,這些被稱為多徑衰落或多徑效應(yīng)。所謂頻率選擇性衰落是指信號中各分量的衰落狀況與頻率有關(guān),即傳輸通道對信號中不同頻率成分有不同的、隨機(jī)的回應(yīng)。由於信號中不同頻率分量衰落不一致,因此衰落信號波形將產(chǎn)生失真。62電波傳播現(xiàn)象

所謂時延擴(kuò)展是指由於電波傳播存在多條不同的路徑,路徑長度不同,且傳輸路徑隨移動臺的運(yùn)動而不斷變化,因而可能導(dǎo)致發(fā)射端一個較窄的脈衝信s0(t)=a0δ(t)在到達(dá)接收端時變成了由許多不同時延脈衝構(gòu)成的一組信號。時延擴(kuò)展可直觀地理解為在一串接受脈衝中,最大傳輸時延和最小傳輸時延的差值,即最後一個可分辨的延時信號與第一個延時信號到達(dá)時間的差值,記為Δ,Δ就是脈衝展寬的時間。63電波傳播現(xiàn)象

移動臺接收信號的強(qiáng)度隨移動臺的運(yùn)動產(chǎn)生隨機(jī)變化(即衰落),這種變化的週期從幾分之一秒至幾小時不等。因此移動通信電波傳播中的衰落又分為慢衰落和快衰落兩種。慢衰落(也稱長期衰落)指的是接收信號強(qiáng)度隨機(jī)變化緩慢,具有十幾分鐘或幾小時的長衰落週期。慢衰落主要是由電波傳播中的陰影效應(yīng)以及能量擴(kuò)散所引起的,具有對數(shù)正態(tài)分佈的統(tǒng)計(jì)特性?？焖ヂ?也稱短期衰落或多徑衰落)指的是接收信號強(qiáng)度隨機(jī)變化較快,具有幾秒鐘或幾分鐘的短衰落週期。快衰落主要是由電波傳播中的多徑效應(yīng)所引起的,具有萊斯分佈或瑞利分佈的統(tǒng)計(jì)特性。當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間有視距路徑時一般服從萊斯分佈,無視距路徑時一般服從瑞利分佈。

64電波傳播現(xiàn)象

路徑損耗是上述現(xiàn)象的一個綜合結(jié)果,指的是信號從發(fā)射天線經(jīng)無線路徑傳播到接收天線時的功率損耗,可以用發(fā)射天線的絕對功率電平與接收天線的絕對功率電平之差值來表示。路徑損耗的一個主要原因是電波會隨著距離而擴(kuò)散,從而使接收機(jī)的接收功率隨著傳輸距離的增加而減小;路徑損耗的另一個原因是地表以及地表上的各種障礙物的影響。因而,影響路徑損耗的幾點(diǎn)要素是:傳輸距離、天線高度和頻率間隙等。例如,發(fā)射機(jī)的功率電平是10dB,若路徑損耗為50dB,則接收機(jī)的接收功率電平是-40dB。

65

典型電波傳播的分析自由空間電波傳播自由空間是指相對介電常數(shù)和導(dǎo)磁率為1的均勻介質(zhì)所存在的空間,該空間具有各向同性、電導(dǎo)率為零的特點(diǎn),它是一種理想的傳播環(huán)境。電波在自由空間傳播時與在真空中傳播一樣,只有直線傳播的擴(kuò)散損耗。對於移動通信系統(tǒng)而言,其自由空間路徑損耗Lbs僅與傳輸距離d和電波頻率f有關(guān),而與收、發(fā)天線增益無關(guān)?？捎孟率絹肀硎?Lbs=32.44+20lgd+20lgf

式中,傳輸距離d的單位為km,電波頻率f的單位為MHz，Lbs單位為dB。66電波傳播的估算

對移動環(huán)境中電波傳播特性的研究,可以採用兩種方法:理論分析方法和實(shí)測分析方法。理論分析方法通常用射線表示電磁波束的傳播,在確定收發(fā)天線的高度、位置和周圍環(huán)境的具體特徵後,可根據(jù)直射、折射、反射、散射、透射等波動現(xiàn)象,用電磁波理論計(jì)算電波傳播路徑損耗及有關(guān)通道參數(shù)。實(shí)測分析方法是在典型的傳輸環(huán)境中進(jìn)行現(xiàn)場測試,並用電腦對大量實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這兩種方法最終都要建立有普遍適用性的數(shù)學(xué)模型,以進(jìn)行傳播預(yù)測。在實(shí)際工作中,人們往往把二者結(jié)合起來,從而能夠?qū)崿F(xiàn)對電波傳播特性更準(zhǔn)確的估算。67

常用的電波傳播模型有OkumuraHata模型和WalfishIkegami。

OkumuraHata模型由國際無線電諮詢委員會(CCIR)推薦,其特點(diǎn)是以準(zhǔn)平坦地形城市市區(qū)環(huán)境作為基準(zhǔn),對其他傳播環(huán)境和地形條件等因素分別以校正因數(shù)的形式進(jìn)行修正。OkumuraHata模型中值路徑損耗經(jīng)驗(yàn)公式為Lb＝69.55＋26.16lgf-13.82lghb-α(hm)＋(44.9-6.55lghb)lgd

其中,Lb為市區(qū)準(zhǔn)平滑地形電波傳播損耗中值(dB),f是工作頻率(MHz),hb是基站天線有效高度(m),hm是移動臺天線有效高度(m),d為移動臺與基站之間的距離(km),α(hm)是移動臺天線高度因數(shù)。電波傳播的估算68電波傳播的估算

WalfishIkegami模型由歐洲電信科學(xué)技術(shù)研究聯(lián)合會推薦,其特點(diǎn)是從對眾多城市的電波實(shí)測中得出的一種社區(qū)域覆蓋範(fàn)圍內(nèi)的電波損耗模式。不管是用哪一種模型來估算電波傳播損耗,只是基於理論分析和實(shí)際測試結(jié)果的近似計(jì)算。由於移動通信的實(shí)際環(huán)境千差萬別,因而很難用一種數(shù)學(xué)模型來精確地表征各種不同地區(qū)的傳播特性。隨著移動通信的發(fā)展,社區(qū)半徑越來越小,社區(qū)傳播環(huán)境的特殊性也越來越突出,也就越難歸納出統(tǒng)一的傳播模型。編碼和解碼技術(shù)70信源編、解碼

所謂信源編碼是指將信號源中多餘的資訊除去,從而形成一個適合用來傳輸?shù)男盘柕倪^程。信源編碼的目的是提高系統(tǒng)傳輸效率,去除冗餘度。語音編碼屬於信源編碼，移動通信中採用的語音編碼方法主要取決於無線移動通道的條件:由於頻率資源十分有限,因此要求編碼信號的速率較低;由於移動通道的傳播條件惡劣,因而編碼演算法應(yīng)有較好的抗誤碼特性。另外,從用戶的角度出發(fā),還應(yīng)有較好的話音質(zhì)量和較短的時延。移動通信對數(shù)字語音編碼的要求如下:

·速率較低,純編碼速率應(yīng)低於16kb/s;

·在一定編碼速率下的音質(zhì)應(yīng)盡可能高;

·編碼時延要短,要控制在幾十毫秒之內(nèi);

·編碼演算法應(yīng)具有較好的抗誤碼性能,計(jì)算量小,性能穩(wěn)定;

·編碼器應(yīng)便於大規(guī)模集成。71信源編、解碼常用數(shù)字移動通信系統(tǒng)語音編碼類型72由於通信通道,尤其是無線通信通道,容易受到外界干擾和雜訊的影響,因此導(dǎo)致資訊在傳輸過程中發(fā)生改變,從而在接收端接收不到完全正確的資訊。為了保證通信的可靠性,必須採用通道編碼。通道編碼能夠檢查和糾正接收資訊流中的差錯。通道編碼定理指出:在編碼速率小於通道容量的條件下,通過編碼可以使解碼錯誤概率任意小,從而達(dá)到可靠通信。該定理證明:確實(shí)存在一種編碼方式,其誤碼率隨著碼長n的增長趨於任意小。這說明通道編碼屬於冗餘編碼,而且冗餘度與誤碼率存在一定的反比關(guān)係。需要指出的是冗餘度越高,誤碼率就越小,系統(tǒng)的可靠性就越高;但同時,編碼位數(shù)就越多,需要的傳輸速率就越高,佔(zhàn)用的通道帶寬就越寬。因此,必須研究編碼技術(shù),在保證系統(tǒng)可靠性的前提下,儘量降低傳輸速率,減小通道帶寬。通道編、解碼73通道編碼的基本思想是按一定規(guī)則給數(shù)字序列m(稱為資訊碼元)增加一些多餘的碼元(稱為監(jiān)督碼元),使不具有規(guī)律性的資訊序列m變換為具有某種規(guī)律性的數(shù)碼序列C;數(shù)碼序列中C的資訊序列碼元m與多餘碼元之間是相關(guān)的。接收端的解碼器利用這種預(yù)知的編碼規(guī)則進(jìn)行解碼,檢驗(yàn)接收到的數(shù)字序列R是否符合既定的規(guī)則,從而發(fā)現(xiàn)R中是否有錯，甚至糾正其中的差錯。根據(jù)相關(guān)性來發(fā)現(xiàn)和糾正傳輸過程中產(chǎn)生的差錯就是通道編碼的基本思想。通道編、解碼74糾錯編碼是應(yīng)用最廣泛的編碼,又可分為如下幾類:(1)按照糾正差錯的類型可分為糾正隨機(jī)錯誤的編碼和糾正突發(fā)錯誤的編碼兩種。隨機(jī)錯誤是指碼元間的錯誤互相獨(dú)立,即每個碼元的錯誤概率與它前後碼元的錯誤與否無關(guān);突發(fā)錯誤是指一個碼元的錯誤往往影響其前後碼元的錯誤概率,換句話說,一個碼元產(chǎn)生錯誤,則後面幾個碼元都可能發(fā)生錯誤。在移動通信系統(tǒng)中,既要糾正隨機(jī)錯誤,又要糾正突發(fā)錯誤。通道編、解碼75

(2)按照資訊碼元和監(jiān)督碼元之間的約束方式不同可分為分組碼和卷積碼兩種。分組碼是指編碼的規(guī)則僅局限於本碼組之內(nèi),本碼組的監(jiān)督碼元僅和本碼組的資訊碼元相關(guān);卷積碼是指本碼組的監(jiān)督碼元不僅和本碼組的資訊碼元相關(guān),還與本碼組相鄰的前n-1個碼組的資訊碼元相關(guān)。

(3)按照資訊碼元和附加的監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系可分為線性碼和非線性碼兩種。線性碼是指資訊碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)係為線性關(guān)係,即監(jiān)督碼元是線性碼元的線性組合,編碼規(guī)則可用線性方程來表示;非線性碼的資訊碼元與監(jiān)督碼元之間不存在線性關(guān)係。通道編、解碼76

(4)按照碼字的結(jié)構(gòu)不同,可分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼兩種。系統(tǒng)碼是指前k個碼元與資訊碼組一致的編碼;非系統(tǒng)碼不具有系統(tǒng)碼的特性。

(5)按照碼字中每個碼元的取值可分為二進(jìn)位碼和多進(jìn)制碼。二進(jìn)位碼的碼元有0和1兩個取值,M進(jìn)制碼的碼元有M個取值。二進(jìn)位碼是應(yīng)用最廣泛的編碼制式。通道編、解碼77通道編、解碼根據(jù)發(fā)送端通道編碼的特性,接收端在解碼後採取的差錯控制方式有:·前向糾錯(FEC)。發(fā)送端的通道編碼器將資訊碼組編成具有一定糾錯能力的碼。接收端通道解碼器對接收碼字進(jìn)行解碼,若傳輸中產(chǎn)生的差錯數(shù)目在碼的糾錯能力之內(nèi)時,解碼器對差錯進(jìn)行定位並加以糾正。

·自動請求重發(fā)(ARQ)。用於檢測的糾錯碼在解碼器輸出端只給出當(dāng)前碼字傳輸是否可能出錯的指示,當(dāng)有錯時按某種協(xié)議通過一個反向通道請求發(fā)送端重傳已發(fā)送碼字的全部或部分。78通道編、解碼·混合糾錯(HEC)是FEC與ARQ方式的結(jié)合。發(fā)端發(fā)送同時具有自動糾錯和檢測能力的碼組,收端收到碼組後,檢查差錯情況,如果差錯在碼的糾錯能力以內(nèi),則自動進(jìn)行糾正。如果通道干擾很嚴(yán)重,錯誤很多,超過了碼的糾錯能力,但能檢測出來,則經(jīng)回饋通道請求發(fā)端重發(fā)這組數(shù)據(jù)?！べY訊回饋(IRQ)也稱回程校驗(yàn)方式。收端把收到的數(shù)據(jù),原封不動地通過回饋通道送回到發(fā)端,發(fā)端比較發(fā)的數(shù)據(jù)與回饋來的數(shù)據(jù),從而發(fā)現(xiàn)錯誤,並且把錯誤的消息再次傳送,直到發(fā)端沒有發(fā)現(xiàn)錯誤為止。第四講

移動通信的基本技術(shù)（二）80主要內(nèi)容調(diào)製與解調(diào)技術(shù)多址技術(shù)調(diào)製與解調(diào)技術(shù)82高斯最小頻移鍵控(GMSK)

最小頻移鍵控(MSK)調(diào)製是調(diào)製指數(shù)(βFM)為0.5的二元數(shù)字頻率調(diào)製,其調(diào)頻帶寬較窄,且具有恒定的包絡(luò),因而可以在接收端採用相干檢測法進(jìn)行解調(diào)。但是對於數(shù)字移動通信系統(tǒng),對信號帶外輻射功率的限制十分嚴(yán)格,如帶外衰減要求在70~80dB以上,再採用MSK就不能滿足要求了。這時,可採用MSK的改進(jìn)型——GMSK作為替代的調(diào)製方法。83高斯最小頻移鍵控(GMSK)以高斯低通濾波器的歸一化3dB帶寬BbTs為參變數(shù)(Ts為碼元寬度,T=1/fb),以歸一化頻差(f-fc)·Ts為橫坐標(biāo)(fc為載波功率)的功率譜特性曲線如圖所示。由圖可知,BbTs越小,功率譜越集中，當(dāng)BbTs=0.2時,GMSK的頻譜與平滑調(diào)頻(TFM)的頻譜幾乎相同;當(dāng)BbTs=∞時,GMSK就蛻變?yōu)镸SK。84高斯最小頻移鍵控(GMSK)

85高斯最小頻移鍵控(GMSK)需要指出的是,GMSK信號的頻譜特性的改善是通過降低誤碼率性能換來的。前置濾波器的帶寬越窄,輸出功率譜就越緊湊,但誤碼率性能就變得越差。

GMSK信號的解調(diào)可採用正交相干解調(diào),也可採用鑒相器或差分檢測器。

GMSK在移動通信中有著廣泛的應(yīng)用,如GSM系統(tǒng)就採用這種方法。GSM的通道傳輸速率1/Ts=1625/6kb/s,BbTs=0.3。研究證明,當(dāng)BbTs=0.3時,GMSK的功率譜完全滿足GSM標(biāo)準(zhǔn)的要求。86四相相移鍵控(QPSK)

QPSK調(diào)製器的原理框圖如圖所示。它可以看成由兩個BPSK調(diào)製器構(gòu)成,輸入的串行二進(jìn)位資訊序列經(jīng)串/並變換,分成兩路速率減半的序列,電平發(fā)生器分別產(chǎn)生雙極性電平信號I(t)和Q(t),然後分別對Acosωct和Asinωct進(jìn)行調(diào)製,相減後即得QPSK信號。87四相相移鍵控(QPSK)

QPSK調(diào)製器原理框圖88四相相移鍵控(QPSK)

信號波形圖89

該QPSK調(diào)製器的原理:把相繼兩個二進(jìn)位碼元(an,an-1)的四種組合對應(yīng)於正弦波si(t)=Acos(ωct+Qi)的四個相位(其中-T/2≤t≤T/2),則調(diào)製器的輸出為四相相移鍵控(QPSK)s1(t)=Acos(ωct+Q1)Q1=+π/4;(an,an-1)=(+1,+1)s2(t)=Acos(ωct+Q2)Q2=-π/4;(an,an-1)=(-1,+1)s3(t)=Acos(ωct+Q3)Q3=+3π/4;(an,an-1)=(-1,-1)s4(t)=Acos(ωct+Q4)Q4=-3π/4;(an,an-1)=(+1,-1)

90π/4-QPSK

π/4-QPSK是QPSK的改進(jìn)型,改進(jìn)之一是將QPSK的最大相位跳變由±π降為±3/4π,從而減小了信號的包絡(luò)起伏,改善了頻譜特性。具體來看,π/4-QPSK可以看成是在QPSK的基礎(chǔ)上,每個碼元週期內(nèi)其相位旋轉(zhuǎn)π/4而形成的。QPSK共有四個狀態(tài),由其中一個狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換為其他三個狀態(tài)中的任何一個,因而存在180°的相位變化(即相位遷移通過原點(diǎn))。π/4-QPSK共有八個狀態(tài),分為兩組,相位相差45°,在圖中分別以白點(diǎn)和黑點(diǎn)表示。π/4-QPSK向量轉(zhuǎn)換,只能在這兩組之間進(jìn)行,也就是說,如果現(xiàn)在的碼元週期內(nèi),相位狀態(tài)是白點(diǎn)中的一個,在下一個碼元週期內(nèi)相位狀態(tài)只能是黑點(diǎn)中的某一個?？梢姦?4-QPSK中可能出現(xiàn)的最大相位變化是135°。因此,π/4-QPSK已調(diào)信號的包絡(luò)起伏比原型QPSK要小,經(jīng)非線性放大後的頻譜特性也優(yōu)於原型QPSK。91

π/4-QPSKπ/4QPSK星座圖和相位轉(zhuǎn)移圖92

π/4-QPSK對QPSK的改進(jìn)之二是解調(diào)方式。QPSK只能採用相干解調(diào),而π/4-QPSK既可以採用相干解調(diào),也可以採用非相干解調(diào),如差分檢測和鑒頻器檢測等。π/4-QPSK相位調(diào)製技術(shù)是近幾年來移動通信中使用較多的一種調(diào)製方式,美國的IS-136數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、日本的個人數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(PDC)和美國的個人接入通信系統(tǒng)(PACS)都採用這種調(diào)製技術(shù)。π/4-QPSK93正交振幅調(diào)製(QAM)

正交振幅調(diào)製是二進(jìn)位PSK和四進(jìn)制QPSK調(diào)製的進(jìn)一步推廣,通過相位和振幅的聯(lián)合控制,可以得到更高頻譜效率的調(diào)製方式,從而可在限定的頻帶內(nèi)傳輸更高速率的數(shù)據(jù)。正交振幅調(diào)製的一般運(yùn)算式為

Y(t)＝Amcosωt+Bmsinωt,0＜t＜Ts

上式由兩個相互正交的載波構(gòu)成,每個載波被一組離散的振幅{Am}、{Bm}所調(diào)製,故稱這種調(diào)製方式為正交振幅調(diào)製。式中,Ts為碼元寬度,m＝1,2,…M;而M為Am和Bm的電平數(shù)。94正交振幅調(diào)製(QAM)QAM調(diào)製和相干解調(diào)的原理框圖95正交振幅調(diào)製(QAM)

經(jīng)分析可知,QAM具有更高的頻譜效率,這是由於它具有更大的符號數(shù)。對於給定的系統(tǒng),所需要的電平數(shù)為2n,這裏n是每個電平的比特?cái)?shù)。每個電平包含的比特(基本資訊單位)越多,效率就越高。如16QAM在25kHz通道中可實(shí)現(xiàn)64kb/s的傳輸速率,其頻譜利用率高達(dá)2.56b/s·Hz;而64QAM的頻帶利用率可達(dá)5b/s·Hz。但需要指出的是,QAM的高頻帶利用率是以犧牲其抗干擾性來獲得的,電平數(shù)越大,信號星座點(diǎn)數(shù)越多,其抗干擾性能就越差。因?yàn)殡S著電平數(shù)的增加,電平間的間隔減小,雜訊容限減小,同樣雜訊條件下誤碼也就增加。多址技術(shù)97多址技術(shù)的含義

所謂多址技術(shù)就是使多個用戶接入並共用同一個無線通信通道,以提高頻譜利用率的技術(shù)。即把同一個無線通道按照時間、頻率等進(jìn)行分割,使不同的用戶都能夠在不同的分割段中使用這一通道,而又不會明顯地感覺到他人的存在,就好像自己在專用這一通道一樣。佔(zhàn)用不同的分割段就像是擁有了不同的地址,使用同一通道的多個用戶就擁有了多個不同的地址。這就是多址技術(shù),亦稱多址接入技術(shù)。如在蜂窩移動通信系統(tǒng)中,多個移動用戶要同時通過一個基站和其他移動用戶進(jìn)行通信,就必須對基站和不同的移動用戶發(fā)出的信號賦予不同的特徵,使基站能從眾多移動用戶的信號中區(qū)分出是哪一個移動用戶發(fā)來的信號,同時各個移動用戶又能夠識別出基站發(fā)出的信號中哪個是發(fā)給自己的。

98頻分多址(FDMA)

頻分多址技術(shù)按照頻率來分割通道,即給不同的用戶分配不同的載波頻率以共用同一通道。頻分多址技術(shù)是模擬載波通信、微波通信、衛(wèi)星通信的基本技術(shù),也是第一代模擬移動通信的基本技術(shù)。在FDMA系統(tǒng)中,通道總頻帶被分割成若干個間隔相等且互不相交的子頻帶(地址),每個子頻帶分配給一個用戶,每個子頻帶在同一時間只能供給一個用戶使用,相鄰子頻帶之間無明顯的干擾。99頻分多址(FDMA)

100時分多址技術(shù)按照時隙來劃分通道,即給不同的用戶分配不同的時間段以共用同一通道。時分多址技術(shù)是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信和第二代移動通信的基本技術(shù)。在TDMA系統(tǒng)中,時間被分割成週期性的幀,每一幀再分割成若干個時隙(地址)。無論幀或時隙都是互不重疊的。然後,根據(jù)一定的時隙分配原則,使各個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)送信號,在滿足定時和同步的條件下,基站可以分別在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不混擾。同時,基站發(fā)向多個移動臺的信號都按順序安排,在預(yù)定的時隙中傳輸。各移動臺只要在指定的時隙內(nèi)接收,就能在合路的信號中把發(fā)給它的信號區(qū)分出來。時分多址(TDMA)101時分多址(TDMA)

102與FDMA技術(shù)相比,TDMA具有如下特性:

(1)每載頻多路。TDMA系統(tǒng)能夠在每一載頻上產(chǎn)生多個時隙,而每個時隙都是一個通道,因而能夠進(jìn)一步提高頻譜利用率,增加系統(tǒng)容量。

(2)傳輸速率高。每一載頻含有時隙多,則頻率間隔寬,傳輸速率就高。

(3)對新技術(shù)開放。例如當(dāng)因語音編碼演算法的改進(jìn)而降低比特速率時,TDMA系統(tǒng)的通道很容易重新配置以接納新技術(shù)

(4)共用設(shè)備成本低。由於每一載頻為許多客戶提供業(yè)務(wù),因此TDMA系統(tǒng)共用設(shè)備的每客戶平均成本與FDMA系統(tǒng)相比是大大降低了。

(5)不存在頻率分配問題。對時隙的管理和分配通常要比對頻率的管理與分配簡單而經(jīng)濟(jì)，所以,TDMA系統(tǒng)更容易進(jìn)行時隙的動態(tài)分配。

(6)基站可以只用一臺發(fā)射機(jī)。可以避免像FDMA系統(tǒng)那樣因多部不同頻率的發(fā)射機(jī)同時工作而產(chǎn)生的互調(diào)幹?jǐn)_。

時分多址(TDMA)103

時分多址(TDMA)同時,TDMA也具有一定的缺陷:(1)必須有精確的定時和同步。(2)移動臺較複雜。(3)傳輸開銷大。104碼分多址(CDMA)

碼分多址技術(shù)按照碼序列來劃分通道,即給不同的用戶分配一個不同的編碼序列以共用同一通道。碼分多址技術(shù)是第二代移動通信的演進(jìn)技術(shù)和第三代移動通信的基本技術(shù)。在CDMA系統(tǒng)中,每個用戶被分配給一個惟一的偽隨機(jī)碼序列(擴(kuò)頻序列),各個用戶的碼序列相互正交,因而相關(guān)性很小,由此可以區(qū)分出不同的用戶。與FDMA劃分頻帶和TDMA劃分時隙不同,CDMA既不劃分頻帶又不劃分時隙,而是讓每一個頻道使用所能提供的全部頻譜,因而CDMA採用的是擴(kuò)頻技術(shù),它能夠使多個用戶在同一時間、同一載頻以不同碼序列來實(shí)現(xiàn)多路通信。CDMA示意圖如圖所示。105碼分多址(CDMA)

106碼分多址(CDMA)

以上三種多址技術(shù)相比較,CDMA技術(shù)的頻譜利用率最高,所能提供的系統(tǒng)容量最大,它代表了多址技術(shù)的發(fā)展方向;其次是TDMA技術(shù),目前技術(shù)比較成熟,應(yīng)用比較廣泛;FDMA技術(shù)由於頻譜利用率低,將逐漸被TDMA和CDMA所取代,或者與後兩種方式結(jié)合使用,組成TDMA/FDMA、CDMA/FDMA方式。第五講

移動通信的基本技術(shù)（三）108主要內(nèi)容抗雜訊和干擾技術(shù)交織技術(shù)分集技術(shù)抗雜訊和干擾技術(shù)110同頻道干擾

在移動通信系統(tǒng)中,為了提高頻率利用率,相隔一定距離要重複使用相同的頻道,這種方法稱作同頻道再用。同頻道再用帶來的問題是同頻道干擾,再用距離越近,同頻道干擾越大;再用距離越遠(yuǎn),同頻道干擾越小,但頻率利用率也會降低。實(shí)際情況下,隨著系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,頻率複用度必然增加,從而同頻道干擾的產(chǎn)生機(jī)率也會大大增加。此外,在移動通道中,還存在著其他各種各樣的干擾信號,凡是與有用信號具有相同頻率的無用信號(如多徑傳輸形成的多徑信號)或者與有用信號具有不同頻率,但頻差不大,能進(jìn)入同一接收機(jī)通帶的無用信號,都能產(chǎn)生同頻道干擾。構(gòu)成同頻道干擾的頻率範(fàn)圍為f0±Bi/2,f0為載波頻率,Bi為接收機(jī)的中頻帶寬。111同頻道干擾改善同頻道干擾主要採用以下幾種措施:(1)調(diào)整基站發(fā)動機(jī)功率或天線高度,使重疊區(qū)落在人煙稀少的地區(qū),但實(shí)際操作很難把握

(2)使用頻率偏置技術(shù)。

(3)使用黑雜訊技術(shù)。

(4)採用時延均衡技術(shù)。112互調(diào)幹?jǐn)_

互調(diào)幹?jǐn)_是由發(fā)射機(jī)中的非線性電路產(chǎn)生的。例如,當(dāng)多部不同頻率的發(fā)射機(jī)設(shè)置在同一地點(diǎn)時,它們的信號都可能通過電磁耦合或其他途徑竄入其他發(fā)射機(jī)中。在發(fā)射機(jī)非線性器件的作用下,會產(chǎn)生許多諧波和組合頻率分量,其中與接收機(jī)所需信號頻率ω0相鄰近的組合頻率分量會順利地進(jìn)入接收機(jī)而形成干擾。近年來,移動通信發(fā)展迅猛,競爭日趨激烈,為提高競爭力,擴(kuò)大覆蓋範(fàn)圍,必然要增加發(fā)射機(jī)數(shù)量,天線架設(shè)越來越密集,互調(diào)幹?jǐn)_不可避免。

113互調(diào)幹?jǐn)_減小發(fā)射機(jī)互調(diào)幹?jǐn)_的措施有:(1)儘量增大基站發(fā)射機(jī)之間的耦合損耗Le。各發(fā)射機(jī)分用天線時,要增大天線間的空間隔離度;在發(fā)射機(jī)的輸出端接入高質(zhì)量的帶通濾波器,增大頻率隔離度;避免饋線相互靠近和平行敷設(shè)。

(2)改善發(fā)射機(jī)非線性器件的性能,提高其線性動態(tài)範(fàn)圍。

(3)在共用天線系統(tǒng)中,各發(fā)射機(jī)與天線之間加入單向隔離器或高質(zhì)量的諧振腔。114鄰道干擾

所謂鄰道干擾是指相鄰的或鄰近頻道信號的相互干擾。目前,移動通信系統(tǒng)廣泛使用VHF、UHF,其都有一定的頻道間隔,但是,調(diào)頻信號的頻譜是很寬的,理論上說,調(diào)頻信號含有無窮多個邊頻分量,當(dāng)其中某些邊頻分量落入鄰道接收機(jī)的通帶內(nèi),而鄰道接收機(jī)的濾波性能不夠好時,就會造成鄰道干擾。115鄰道干擾

由以上分析可知,克服鄰道干擾有下列措施:(1)降低基站的發(fā)射功率;(2)移動臺採用自動功率控制裝置;(3)在無線近區(qū)設(shè)置強(qiáng)信號吸收裝置。交織技術(shù)117交織過程示意圖

118交織排列方式應(yīng)考慮的因素

交織的排列方式可以有多種方案,但在具體情況下究竟採用何種方案,要綜合考慮以下幾個因素及參數(shù):(1)通道參數(shù)電平通過率。

(2)平均衰落持續(xù)時間。

(3)衰落持續(xù)時間分佈。

(4)糾錯能力。

(5)編碼種類。分集技術(shù)120分集技術(shù)的含義

分集技術(shù)(DiversityTechniques)是一種利用多徑信號來改善系統(tǒng)性能的技術(shù)。其理論基礎(chǔ)是認(rèn)為不同支路的信號所受的干擾具有分散性,即各支路信號所受的干擾情況不同,因而,有可能從這些支路信號中挑選出受干擾最輕的信號或綜合出高信噪比的信號來。其基本思想是利用移動通信的多徑傳播特性,在接收端通過某種合併技術(shù)將多條符合要求的支路信號合併且輸出,從而大大降低多徑衰落的影響,改善傳輸?shù)目煽啃?。對這些支路信號的基本要求是:傳輸相同資訊、具有近似相等的平均信號強(qiáng)度和相互獨(dú)立衰落特性。121空間分集

在移動通信中,空間略有變動就可能出現(xiàn)較大的場強(qiáng)變化,空間分集就是利用場強(qiáng)隨空間的隨機(jī)變化而實(shí)現(xiàn)的?？臻g距離越大,多徑傳播的差異就越大,所接收場強(qiáng)的相關(guān)性就越小。具體來講,空間分集是在發(fā)射端採用一副發(fā)射天線,接收端採用多副接收天線。只要接收端天線之間的間隔d足夠大,就能保證各接收天線輸出信號衰落特性的相互獨(dú)立性。經(jīng)過測試和統(tǒng)計(jì),CCIR建議為了獲得滿意的分集效果,接收天線之間的間距應(yīng)大於0.6個波長,即d＞0.6λ,並且最好選在λ/4的奇數(shù)倍附近。當(dāng)然,在實(shí)際環(huán)境中,接收天線之間的間距要視地形、地物等具體情況而定?？臻g分集的原理如圖所示。對於空間分集而言,分集的支路數(shù)m越大,分集效果越好。但當(dāng)m較大(如m>3)時,分集的複雜度增加,分集增益的增加隨著m增大而變得緩慢?？臻g分集是移動通信系統(tǒng)中最常用的分集技術(shù)。

122空間分集

123頻率分集

頻率分集就是在發(fā)射端將要傳輸?shù)馁Y訊分別以不同的載頻發(fā)射出去,只要載頻之間的間隔足夠大(大於相干帶寬),那麼在接收端就可以得到衰落特性互不相關(guān)的信號,從而減小信號的衰落,提高通信品質(zhì)。相干帶寬指的是頻帶最大帶寬,在此帶寬內(nèi),兩個信號的傳輸係數(shù)的統(tǒng)計(jì)特性是強(qiáng)相關(guān)的,但當(dāng)兩個頻率之間的間隔超過相干帶寬時就不相關(guān)了。相干帶寬Bc可用下式估計(jì):

式中,Δ為多徑時延擴(kuò)展的脈衝展寬時間。

124頻率分集

125

時間分集是將給定的信號在時間上相隔一定的間隔ΔT重複發(fā)送(m次),只要這些時間間隔大於通道的相干時間,就能保證信號衰落的不相關(guān)性,從而在接收端得到條獨(dú)立的分集支路。RAKE接收是時間分集在移動通信系統(tǒng)中的典型應(yīng)用。時間分集的原理如圖所示。時間分集126時間分集

127

時間分集有利於克服移動通信中由多蔔勒效應(yīng)引起的信號衰落現(xiàn)象。由於該衰落速率與移動臺的運(yùn)動速度及工作波長有關(guān),因此為了保證重複發(fā)送的信號具有相互獨(dú)立性,必須要使信號的重發(fā)時間間隔ΔT滿足如下關(guān)係:

式中,fm為衰落速率,v為車速,λ為工作波長?？梢?當(dāng)移動臺處於靜止?fàn)顟B(tài)(即v=0)時,要求ΔT為無窮大,因而此時的時間分集基本上是沒有用處的。時間分集128極化分集極化分集的理論依據(jù)是兩個在同一地點(diǎn)極化方向相互正交的天線發(fā)出的信號具有不相關(guān)的衰落特性。具體來講,在發(fā)射端的同一地點(diǎn)分別裝上垂直極化天線和水準(zhǔn)極化天線,在接收端的同一位置也分別裝上垂直極化天線和水準(zhǔn)極化天線,就可得到兩路衰落特性不相關(guān)的信號。極化分集實(shí)際上是空間分集的特殊情況——分集支路只有兩路且相互正交。極化分集的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊,節(jié)省空間。其缺點(diǎn)是由於發(fā)射功率被分配到兩副天線上,因而信號功率將有3dB的損失。129合併技術(shù)

接收端接收到m(m≥2)個分集信號後,如何利用這些信號以減小衰落的影響,這就是合併問題。對分散的信號進(jìn)行合併的方法通常有以下幾種:(1)最佳選擇式:從幾個分散的信號中選擇信噪比最好的一個作為接收信號。

(2)等增益相加式:把幾個分散信號以相同的支路增益直接相加的結(jié)果作為接收信號。

(3)最大比值合併:控制各支路增益,使它們分別與本支路的信噪比成正比,即根據(jù)各支路的信噪比來設(shè)置增益值,然後再相加以獲得接收信號。第六講

GSM系統(tǒng)組成（一）131主要內(nèi)容GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)主體部分GSM系統(tǒng)介面GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)133GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GSM系統(tǒng)主體部分135網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)

1)移動業(yè)務(wù)交換中心(MSC,MobileServicesSwitchingCenter)：MSC是GSM系統(tǒng)的核心,是對位於它所覆蓋區(qū)域中的移動臺進(jìn)行控制和完成話路交換的功能實(shí)體,也是移動通信系統(tǒng)與其他公用通信網(wǎng)之間的介面。它使用戶使用各種業(yè)務(wù)成為可能。136網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)

MSC的具體功能如下:·MSC可從三種資料庫(HLR、VLR和AUC)中獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需的全部數(shù)據(jù)。反之,MSC也可根據(jù)其最新得到的用戶請求資訊(如位置更新,越區(qū)切換等)更新資料庫的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

·MSC作為網(wǎng)路的核心,應(yīng)能完成位置登記、越區(qū)切換和自動漫遊等移動管理工作。同時具有電話號碼存儲編譯、呼叫處理、路由選擇、回波抵消、超負(fù)荷控制等功能。

·MSC還支持通道管理、數(shù)據(jù)傳輸以及包括鑒權(quán)、資訊加密、移動臺設(shè)備識別等安全保密功能。

137網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)對於容量比較大的GSM系統(tǒng),一個網(wǎng)路子系統(tǒng)NSS可包括若干個MSC、VLR和HLR,當(dāng)固定網(wǎng)用戶呼叫GSM移動用戶時,無需知道移動用戶所處的位置,此呼叫首先被接入到入口移動業(yè)務(wù)交換中心(亦稱移動關(guān)口局,簡稱GMSC)中,入口交換機(jī)負(fù)責(zé)從HLR中獲取移動用戶位置資訊,且把呼叫轉(zhuǎn)接到移動用戶所在的MSC那裏。138網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)

2)來訪位置寄存器(VLR,VisitorLocationRegister)

VLR是一個資料庫,負(fù)責(zé)存儲MSC為了處理所管轄區(qū)域中MS(統(tǒng)稱來訪用戶)的來話接聽和去話呼叫所需檢索的資訊,例如用戶的號碼,所處位置區(qū)域的識別,向用戶提供的服務(wù)等參數(shù)。具體來講,VLR是為其控制區(qū)域內(nèi)的移動用戶服務(wù)的,它存儲著進(jìn)入其控制區(qū)域內(nèi)的已登記的移動用戶的相關(guān)資訊,從而為該用戶以後的呼叫連接創(chuàng)造了前提條件。VLR從該移動用戶所在的歸屬位置寄存器(HLR)處獲得並存儲該用戶的數(shù)據(jù)。一旦用戶離開該VLR的控制區(qū)域,則重新在他所進(jìn)入的另一個VLR登記,原VLR將取消臨時記錄的該移動用戶的數(shù)據(jù)。因此,VLR可看作是一個動態(tài)的用戶數(shù)據(jù)庫。139網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)

3)歸屬位置寄存器(HLR,HomeLocationRegister)HLR是GSM系統(tǒng)的中央資料庫,主要存儲著管理部門用於移動用戶管理的相關(guān)數(shù)據(jù),具體包括兩類資訊:一是有關(guān)用戶的參數(shù),即該用戶的相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù),包括移動用戶識別號碼、訪問能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等;二是有關(guān)用戶目前所處狀態(tài)的資訊,即用戶的有關(guān)動態(tài)數(shù)據(jù),如用戶位置更新資訊或漫遊用戶所在的MSC/VLR地址及分配給用戶的補(bǔ)充業(yè)務(wù)等。每個移動用戶都應(yīng)在其HLR處註冊登記。HLR可以與MSC/VLR一一對應(yīng),也可以一個HLR控制若干個MSC/VLR或整個區(qū)域的移動網(wǎng)。

140網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)

4)鑒權(quán)中心(AUC,AuthenticationCenter)

AＵC也是一個資料庫,保存著關(guān)於用戶的三個參數(shù)(隨機(jī)號碼RAND、回應(yīng)數(shù)SRES和密鑰Kc)。其作用是:通過鑒權(quán)能夠確定移動用戶的身份是否合法,還能夠進(jìn)一步滿足用戶的保密性通信等要求。鑒權(quán)是GSM系統(tǒng)採取的一種安全措施,用來防止無權(quán)用戶接入系統(tǒng)和保證通過無線介面的移動用戶通信的安全。任何手機(jī)在通話前都要先經(jīng)過鑒權(quán),待得到系統(tǒng)確認(rèn),承認(rèn)其為合法用戶後,方可進(jìn)入通話接續(xù)。在此過程中,AUC起到了關(guān)鍵的141網(wǎng)路交換子系統(tǒng)(NSS)

5)設(shè)備識別寄存器(EIR,EquipmentIdentityRegister)

對移動臺身份的核準(zhǔn)包括三個組成部分:入網(wǎng)許可證的核準(zhǔn)號碼、裝配工廠號和手機(jī)專用號。針對不同的核準(zhǔn)結(jié)果,移動臺的IMEI會分列於白色清單、黑色清單或灰色清單這三種表格之一。白色清單中收錄了所有的核準(zhǔn)號碼,擁有該清單中的號碼的移動臺可以正常使用網(wǎng)路;黑色清單中收錄了所有的掛失移動臺和禁止入網(wǎng)移動臺的號碼,擁有這些號碼的移動臺會被暫時禁用(閉鎖);灰色清單收錄了所有的出現(xiàn)異?；蚬δ懿蝗?但不足以禁用的移動臺的號碼,擁有這些號碼的移動臺會受到網(wǎng)路的監(jiān)視,隨時可能被鑒別出其非法身份。這樣便可以確保入網(wǎng)移動設(shè)備不是被盜用的或是故障設(shè)備,確保註冊用戶的安全性。一旦手機(jī)丟失,只要向系統(tǒng)報(bào)告該手機(jī)的IMEI號碼,EIR就會將其列入黑色清單,使得盜用者空歡喜一場。142基站子系統(tǒng)(BSS)

1)基站收發(fā)信臺(BTS,BaseTransferandReceiveStation)BTS屬於基站子系統(tǒng)的無線介面設(shè)備,完全由BSC控制,主要負(fù)責(zé)無線傳輸,完成無線與有線的轉(zhuǎn)換、無線分集、無線通道加密、無線調(diào)製、編碼等功能。具體來說,它可以接收來自移動臺的信號,也可以把BSC提供的信號發(fā)送給移動臺,從而完成BSC與無線通道之間的信號轉(zhuǎn)換。143基站子系統(tǒng)(BSS)

2)基站控制器(BSC,BaseStationControl)BSC在BSS子系統(tǒng)內(nèi)充當(dāng)控制器和話務(wù)集中器,它主要負(fù)責(zé)管理BTS,而且當(dāng)BSC與MSC之間的通道阻塞時,由它進(jìn)行指示。BSC同時具有對各種通道的資源管理、社區(qū)配置的數(shù)據(jù)管理、操作維護(hù)、觀察測量和統(tǒng)計(jì)、功率控制、切換及定位等功能,是一個很強(qiáng)的功能實(shí)體。144

1)移動終端(MT,MobileTerminal)

移動終端就是“機(jī)”,它是移動臺的主體,是完成語音編碼、通道編碼、資訊加密、資訊的調(diào)製和解調(diào)、信號的發(fā)射和接收的主要設(shè)備。它可以通過天線接收來自外界無線通道的信號,然後經(jīng)過一系列的變換和處理,還原成話音信號,供用戶接聽;相反的,它也可以將用戶的話音信號,經(jīng)過一系列相反的變換和處理,轉(zhuǎn)變成適合無線通道傳輸?shù)男盘栃问?通過天線發(fā)送出去。移動終端的組成原理框圖如圖所示。

移動臺(MS)145移動臺(MS)

146移動臺(MS)2)用戶識別卡(SIM)

用戶識別卡中存儲著有關(guān)用戶的個人資訊和網(wǎng)路管理的一些資訊以及加密、解密演算法等,通過這些資訊可以驗(yàn)證用戶身份、防止非法盜用、提供特殊服務(wù)等,因而又稱為智能卡。GSM系統(tǒng)介面148GSM系統(tǒng)介面

第七講

GSM系統(tǒng)組成（二）150主要內(nèi)容GSM系統(tǒng)的通道GSM系統(tǒng)的幀GSM系統(tǒng)的通道152GSM系統(tǒng)通道概述

GSM系統(tǒng)中既包含有線通道,又包含無線通道。一般來講,移動臺與基站之間的通信通道屬於無線通道;而基站與網(wǎng)路交換子系統(tǒng)之間以及網(wǎng)路交換子系統(tǒng)內(nèi)部的通信通道都屬於有線通道,如光纜。在不同的體制中,通道又可以體現(xiàn)為不同的形式。在FDMA中,通道是電磁信號的一個特定頻率區(qū)域,稱為頻帶;在TDMA中,通道指的是信號的一個特定時間片段,稱為時隙;在CDMA中,一個通道針對著一個特定的編碼序列,稱為偽隨機(jī)序列。上述這些形式的通道都稱為物理通道。GSM系統(tǒng)採用的就是TDMA體制,其物理通道指的是對應(yīng)1個載頻上的TDMA的1個時隙(TS)。因?yàn)镚SM的1個TDMA中包含8個時隙,因而1個載頻對應(yīng)8個通道(依次稱為通道0、通道1、…、通道7)。153GSM系統(tǒng)通道概述

與物理通道相對應(yīng)的還有邏輯通道。GSM中的邏輯通道是根據(jù)BTS與MS之間傳輸?shù)馁Y訊種類的不同而定義的。這些邏輯通道在傳輸過程中都要被放到相應(yīng)的物理通道上去,這稱為映射。另外,從BTS到MS方向的通道稱為下行通道或稱通道的下行鏈路,反之則稱為上行通道或通道的上行鏈路。根據(jù)資訊種類的不同,邏輯通道大體可分為兩類:業(yè)務(wù)通道和控制通道。而這兩類通道又有具體的劃分,如圖所示。154業(yè)務(wù)通道(TCH）業(yè)務(wù)通道主要用於傳輸客戶編碼及加密後的話音和數(shù)據(jù),其次還傳輸少量的隨路控制信令。業(yè)務(wù)通道採用的是點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸方式,即一個BTS對一個MS(下行通道),或是一個MS對一個BTS(上行通道)。根據(jù)傳輸速率不同,業(yè)務(wù)通道有全速率業(yè)務(wù)通道(TCH/F)和半速率業(yè)務(wù)通道(TCH/H)之分。半速率業(yè)務(wù)通道所用時隙是全速率業(yè)務(wù)通道所用時隙的一半。目前使用的是全速率業(yè)務(wù)通道,將來採用低比特率語音編碼器後可使用半速率業(yè)務(wù)通道,從而可以在通道傳輸速率不變的情況下,使時隙的數(shù)目加倍。