第五章移动通信

第五章第五章 移动通信系统移动通信系统本章内容本章内容移动通信概述移动通信概述GSM移动通信系统移动通信系统CDMA移动通信系统移动通信系统第三代移动通信系统第三代移动通信系统其他移动通信系统简介其他移动通信系统简介本章重点本章重点移动通信的特点、工作移动通信的特点、工作方式和多址方式方式和多址方式GSM移动通信系统的组移动通信系统的组成成码分多址的基本原理码分多址的基本原理3G移动通信的制式移动通信的制式5.1.1什么是移动通信什么是移动通信移动通信是指通信双方至少有一方是处在移动状态下进行信移动通信是指通信双方至少有一方是处在移动状态下进行信息交换的通信方式。通常是一个有线和无线相结合的通信系息交换的通信方式。通常是一个有线和无线相结合的通信系统。统。按照移动体所处运动区域的不同，移动通信可分为按照移动体所处运动区域的不同，移动通信可分为 陆地移动通信陆地移动通信 海上移动通信海上移动通信 空中移动通信空中移动通信目前使用的移动通信系统有目前使用的移动通信系统有 航空航天通信系统航空航天通信系统 航海通信系统航海通信系统 国际卫星移动通信国际卫星移动通信 陆地移动通信系统。陆地移动通信系统。陆地移动通信系统应用最为广泛，主要是蜂窝移动通信系统。陆地移动通信系统应用最为广泛，主要是蜂窝移动通信系统。5.1.2 无线通信系统的组成无线通信系统的组成无线通信系统无线通信系统由发射机、接收机和相连由发射机、接收机和相连接的天线（含馈线）构成接的天线（含馈线）构成 发射机的主要作用发射机的主要作用 将所要传送的信号对高频载波进行调制，形成已调载波，已调载波将所要传送的信号对高频载波进行调制，形成已调载波，已调载波信号经过上变频变成为射频载波信号，再经过功率放大器放大后送信号经过上变频变成为射频载波信号，再经过功率放大器放大后送至天馈线。至天馈线。天线主要作用天线主要作用 把射频载波信号转换成电磁波，从天线发射出去，或者将接收的电把射频载波信号转换成电磁波，从天线发射出去，或者将接收的电磁波变成为射频载波信号。磁波变成为射频载波信号。馈线的主要作用馈线的主要作用 把发射机输出的射频载波信号送至天线。这就要求馈线的衰耗要小，把发射机输出的射频载波信号送至天线。这就要求馈线的衰耗要小，又要求馈线的阻抗与发射机的输出阻抗和天线的输入阻抗相匹配。又要求馈线的阻抗与发射机的输出阻抗和天线的输入阻抗相匹配。接收机的主要作用接收机的主要作用 把天线接收下来的射频载波信号经过低噪声高频放大，再经过下变把天线接收下来的射频载波信号经过低噪声高频放大，再经过下变频、中频放大和解调后还原出原始信号，最后经低频放大器放大后频、中频放大和解调后还原出原始信号，最后经低频放大器放大后输出。输出。用户在移动通信当中遇到的问题？用户在移动通信当中遇到的问题？手机没有信号手机没有信号呼叫无法接通呼叫无法接通通话过程中出现回音通话过程中出现回音短信会延时短信会延时5.1.3 移动通信的特点移动通信的特点 1电磁波传播具有电磁波传播具有多径效应多径效应2移动通信是在移动通信是在强干扰强干扰环境下工作环境下工作 互调干扰互调干扰 邻道干扰邻道干扰 同频干扰同频干扰 3移动通信具有移动通信具有多普勒效应多普勒效应4用户在经常地移动用户在经常地移动互调干扰互调干扰 发信设备中器件的非线性引起的。如接收输入回路的选择性不好时，发信设备中器件的非线性引起的。如接收输入回路的选择性不好时，就会使不少干扰信号随有用信号一起进入混频级，从而形成对有用就会使不少干扰信号随有用信号一起进入混频级，从而形成对有用信号的干扰。信号的干扰。要求移动通信设备必须具有良好的选择性，对接收机高频和中频放要求移动通信设备必须具有良好的选择性，对接收机高频和中频放大器的选择性要求更高。大器的选择性要求更高。邻道干扰邻道干扰 邻道干扰是指相邻或邻近的信道之间的干扰，邻近信道强的信号压邻道干扰是指相邻或邻近的信道之间的干扰，邻近信道强的信号压倒邻近信道弱的信号。倒邻近信道弱的信号。为了解决这个问题，在移动通信设备中使用了功率控制电路。当移为了解决这个问题，在移动通信设备中使用了功率控制电路。当移动台动台靠近靠近基站台时，控制中心命令基站台时，控制中心命令降低降低发射功率，而远离基站时，发射功率，而远离基站时，命令其升高发射功率，这样就可以减少邻道干扰。命令其升高发射功率，这样就可以减少邻道干扰。同频干扰同频干扰 同频干扰是指相同载波频率移动台之间的干扰，它是蜂窝式移动通同频干扰是指相同载波频率移动台之间的干扰，它是蜂窝式移动通信所特有的，因为窝式的各个小区可以使用相同的载频。信所特有的，因为窝式的各个小区可以使用相同的载频。当移动台达到一定速度时，基站台接收到当移动台达到一定速度时，基站台接收到的载波频率将的载波频率将随运动速度随运动速度 的不同，产生不的不同，产生不同的同的频移频移，通常把这种现象称为多普勒效，通常把这种现象称为多普勒效应。应。在移动台高速移动时，多普勒效应会导致在移动台高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深。衰落深度越深。采用采用“锁相技术锁相技术”解决。解决。多普勒效应多普勒效应由于是移动通信，那么通信的双方（或一由于是移动通信，那么通信的双方（或一方）的位置必然不会固定在某一个地方，方）的位置必然不会固定在某一个地方，他会因实际需要而不断移动自己的位置。他会因实际需要而不断移动自己的位置。发射机在不通话时又处于关闭状态，即没发射机在不通话时又处于关闭状态，即没有一条音信道专门配备给一台移动电话机。有一条音信道专门配备给一台移动电话机。为了实现可靠有效的通信，要求移动通信为了实现可靠有效的通信，要求移动通信设备必须具设备必须具位置登记位置登记、越区切换越区切换及及漫游访漫游访问问等跟踪交换技术。等跟踪交换技术。用户的移动性用户的移动性5.1.4 移动通信的工作方式移动通信的工作方式按照通话的状态和频率的使用方法可分为三种工作方式：单按照通话的状态和频率的使用方法可分为三种工作方式：单工、半双工和全双工。工、半双工和全双工。在移动通信系统中，广泛采用准双工方式。在移动通信系统中，广泛采用准双工方式。移动电话的发射机仅在发话时才工作，而移动电台的接收机总是时移动电话的发射机仅在发话时才工作，而移动电台的接收机总是时刻在工作，通常称这种系统为准双工系统刻在工作，通常称这种系统为准双工系统。目前常见的双工方式有两种目前常见的双工方式有两种 一种是频分双工（一种是频分双工（FDD），即通过不同频率区），即通过不同频率区分收发信号分收发信号 另一种为时分双工（另一种为时分双工（TDD），即通过不同时隙），即通过不同时隙区分收发信号。区分收发信号。目前目前3G制式中制式中WCDMA和和CDMA2000使用的双使用的双工方式是工方式是FDD，TD-SCDMA使用的双工方式使用的双工方式是是TDD。5.1.5 移动通信中的多址方式移动通信中的多址方式频分多址频分多址(FDMA)时分多址时分多址(TDMA)码分多址码分多址(CDMA)频分多址频分多址(FDMA)把通信系统的总频段划分成若干等间隔的互把通信系统的总频段划分成若干等间隔的互不重叠的频道，分配给不同的用户使用。不重叠的频道，分配给不同的用户使用。为了实现双工通信，收、发使用不同的频率为了实现双工通信，收、发使用不同的频率(称为双频双工称为双频双工)。早期时模拟移动通信系统。早期时模拟移动通信系统采用频分多址方式。采用频分多址方式。FDMA的缺点是频率利用率低。的缺点是频率利用率低。时分多址时分多址(TDMA)时分多址是把时间分割成周期性帧，每一帧又分割成若时分多址是把时间分割成周期性帧，每一帧又分割成若干个时隙干个时隙(无论帧或时隙都互不重叠无论帧或时隙都互不重叠)，然后根据一定的时，然后根据一定的时隙分配原则，使移动台在每帧中按指定的时隙向基站发隙分配原则，使移动台在每帧中按指定的时隙向基站发送信号，而基站可以分别在各时隙中接收到各移动台的送信号，而基站可以分别在各时隙中接收到各移动台的信号而互不混扰，同时，基站向多个移动台发送的信号信号而互不混扰，同时，基站向多个移动台发送的信号都按规定的时隙发射，各移动台在指定的时隙中接收，都按规定的时隙发射，各移动台在指定的时隙中接收，从各路的信号中提取发给它的信息。从各路的信号中提取发给它的信息。优点优点 频率利用率高，在同一频道可供几个移动台同时进行通信。抗频率利用率高，在同一频道可供几个移动台同时进行通信。抗干扰能力强。干扰能力强。缺点缺点 时分多址移动通信系统需要全网同步，技术比较复杂。时分多址移动通信系统需要全网同步，技术比较复杂。码分多址码分多址(CDMA)码分多址是各发送端用各不相同、相互正码分多址是各发送端用各不相同、相互正(准准)交的地址码交的地址码调制其所发送的信号。在接收端利用码型的正调制其所发送的信号。在接收端利用码型的正(准准)交性，交性，通过地址识别通过地址识别(相关检测相关检测)，从混合信号中选出相符的信号。，从混合信号中选出相符的信号。在在(CDMA)移动通信中，各移动用户传输信息所用的信号，移动通信中，各移动用户传输信息所用的信号，不是靠频率的不同或时隙的不同来区分的，而是用各自不是靠频率的不同或时隙的不同来区分的，而是用各自不同的编码序列不同的编码序列(地址码地址码)来区分的。来区分的。特点特点 网内所有用户使用同一载波，共同占用整个带宽，各个用户可网内所有用户使用同一载波，共同占用整个带宽，各个用户可以同时发送或接收信号，所以各用户的发射信号，在时间上，以同时发送或接收信号，所以各用户的发射信号，在时间上，频率上都可以互相重叠。频率上都可以互相重叠。频分多址、时分多址和码分多址的比较频分多址、时分多址和码分多址的比较 5.1.6 移动通信服务区体制移动通信服务区体制1.移动通信网体制移动通信网体制2.无线覆盖的区域结构无线覆盖的区域结构1.移动通信网体制移动通信网体制根据无线电波的传输特性一个基站台发根据无线电波的传输特性一个基站台发射的电磁波只能在有限的地理区域内被射的电磁波只能在有限的地理区域内被移动台接收，这个能为移动用户提供服移动台接收，这个能为移动用户提供服务的范围称为无线覆盖区。务的范围称为无线覆盖区。按照无线覆盖区的范围，移动通信网的按照无线覆盖区的范围，移动通信网的体制分为小容量的大区制和大容量的小体制分为小容量的大区制和大容量的小区制两大类。区制两大类。（1）大区制）大区制大区制，就是在一个服务区大区制，就是在一个服务区(如一个小城市如一个小城市)内，只设有一个基内，只设有一个基站，并由它负责移动通信的联络和控制站，并由它负责移动通信的联络和控制。通常为了扩大服务区域的范围，基地站天线架设得很高，发通常为了扩大服务区域的范围，基地站天线架设得很高，发射机输出功率也较大，覆盖半径大（服务区半径通常可为射机输出功率也较大，覆盖半径大（服务区半径通常可为2050 km）。）。在服务区内的所有信道的频率都不能重复在服务区内的所有信道的频率都不能重复。优点优点 简单、投资少、见效快。简单、投资少、见效快。在客户较少的地区，或在开展移动通信业务的初期使用。在客户较少的地区，或在开展移动通信业务的初期使用。缺点缺点 频率利用率低、通信容量小（容纳的用户数有限，通常只有几百用频率利用率低、通信容量小（容纳的用户数有限，通常只有几百用户户）。）。（2）小区制）小区制小区制小区制 把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区分别设置一个基地站，负责本区移动通信的联分别设置一个基地站，负责本区移动通信的联络和控制。络和控制。每个小区的半径可视用户的分布密度在一至数每个小区的半径可视用户的分布密度在一至数十公里左右。十公里左右。每个小区和相隔较远的其他小区可再重复使用每个小区和相隔较远的其他小区可再重复使用相同频率，称为频率复用。相同频率，称为频率复用。优点优点 频率利用率高（不相邻小区频率重复使用）、整体频率利用率高（不相邻小区频率重复使用）、整体容量大。容量大。（3）小区制的形式）小区制的形式面状服务区面状服务区 面状服务区有正三角形、正方形、正六边形等。面状服务区有正三角形、正方形、正六边形等。用正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区是最好的，用正六边形无线小区邻接构成整个面状服务区是最好的，形状很像蜂窝，所以又称为形状很像蜂窝，所以又称为蜂窝式蜂窝式网。网。带状服务区带状服务区 带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，其服务区内的带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，其服务区内的用户呈带状分布。用户呈带状分布。AABBAABBAABB小区铁路铁路ACBACB小区河道河道2无线覆盖的区域结构无线覆盖的区域结构为便于控制和交换，公用移动电话一般包括小区、基站区、为便于控制和交换，公用移动电话一般包括小区、基站区、位置区、移动业务交换区、服务区及系统区六个区域。位置区、移动业务交换区、服务区及系统区六个区域。(1)小区小区：是一个基站或基站的一部分：是一个基站或基站的一部分(一付天线一付天线)所覆盖的区域。所覆盖的区域。(2)基站区基站区：是一个基站所覆盖的区域。：是一个基站所覆盖的区域。(3)位置区位置区：可由几个基站区组成，移动台在该区内可自由移动而无：可由几个基站区组成，移动台在该区内可自由移动而无需更新位置登记。需更新位置登记。(4)移动业务交换区移动业务交换区：是一个移动业务交换中心覆盖的网络中的一部：是一个移动业务交换中心覆盖的网络中的一部分范围，可以由一个或几个位置区组成。分范围，可以由一个或几个位置区组成。(5)服务区服务区：由几个移动业务交换区组成，在该服务区内，固定客户：由几个移动业务交换区组成，在该服务区内，固定客户无需知道移动台的实际位置即可与该移动台建立连接。如中国移无需知道移动台的实际位置即可与该移动台建立连接。如中国移动和中国联通分别属于两个服务区。动和中国联通分别属于两个服务区。(6)系统区系统区：由一个或几个服务区所组成，它可容纳全部制式相同的：由一个或几个服务区所组成，它可容纳全部制式相同的移动台。例如移动台。例如GSM系统区包括中国移动系统区包括中国移动GSM服务区和中国联通服务区和中国联通GSM服务区。服务区。无线覆盖区域结构无线覆盖区域结构小区小区基站区位置区移动业务交换区服务区5.1.7 我国蜂窝移动通信系统的频率分配我国蜂窝移动通信系统的频率分配无线电频率是是全人类共享的有限自然资源。无线电频率是是全人类共享的有限自然资源。1993年国务院中央军委颁布年国务院中央军委颁布中华人民共和国无线电管理中华人民共和国无线电管理条例条例明确提出：明确提出：“无线电管理实行统一领导、统一规划、无线电管理实行统一领导、统一规划、分工管理、分级负责的原则，贯彻科学管理、促进发展的分工管理、分级负责的原则，贯彻科学管理、促进发展的方针。方针。”2002年，经国务院批准，信息产业部发布了年，经国务院批准，信息产业部发布了中华人民共中华人民共和国无线电频率划分规律和国无线电频率划分规律该频率划分规定是参照国际电该频率划分规定是参照国际电信联盟信联盟无线电规则无线电规则，结合我国无线电技术应用的市场，结合我国无线电技术应用的市场需求制定的，是我国使用无线电频率、从事无线电设备研需求制定的，是我国使用无线电频率、从事无线电设备研制、生产、进口、销售、试验和设置使用的基础性和纲领制、生产、进口、销售、试验和设置使用的基础性和纲领性法规文件。性法规文件。12G移动通信系统频率分配移动通信系统频率分配CDMAGSM900GSM18008258358708809059159509601710178518051880图例：移移动动台台发发基基站站台台发发（1）GSM900MHz频率分配频率分配 我国我国GSM900MHz系统可用频段规定为：系统可用频段规定为：905 MHz915MHz 移动台发、基站收，移动台发、基站收，950 MHz960MHz 基站发、移动台收。基站发、移动台收。可用频段为可用频段为10MHz。双工间隔为双工间隔为45 MHz。相邻频道间隔为相邻频道间隔为200KHz。每个频道采用时分多址接入（每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分）方式，分8个个时隙，即时隙，即8个信道。每信道占用带宽个信道。每信道占用带宽200kHz8=25kHz 采用半速率话音编码，每个频道可容纳采用半速率话音编码，每个频道可容纳16个半速率个半速率信道。信道。（2）DCSl800频率分配频率分配 DCS1800使用使用1800MHz频段，频率范围频段，频率范围是是 1710 MHz1785MHz 移动台发、基站收，移动台发、基站收，1805 MHz1880MHz 基站发、移动台收。基站发、移动台收。可用频段为可用频段为75MHz。双工间隔为双工间隔为95MHz。频道间隔为频道间隔为200kHz。（3）CDMA频率分配频率分配 825 MHz835MHz 移动台发、基站收，移动台发、基站收，870 MHz880MHz 基站发、移动台收。基站发、移动台收。频段宽度为频段宽度为10MHz。双工间隔为双工间隔为45MHz。频道间隔为频道间隔为1.25MHz。频率分配举例频率分配举例采用等间隔频道配置方法，频道序号为采用等间隔频道配置方法，频道序号为76124，共，共49个频点个频点 对于对于GSM900FL(n)=890.200MHz+(n-1)0.200MHz （移动台发，基站收），上行。（移动台发，基站收），上行。FH(n)=fl(n)+45MHz （基站发，移动台收），下行。（基站发，移动台收），下行。n=76124共共49个频道个频道 例如：例如：n=76，FL(76)=905.2MHz；FH(76)=950.2MHzn=124，FL(124)=914.8MHz；FH(76)=959.8MHz其中其中76-95给移动给移动,96-124给联通给联通。2001年度模拟退网后，年度模拟退网后，1124均可使用。均可使用。GSM1800MHz频段为：频段为：FL(n)=1710.2MHz+(n-512)0.2MHz(移动台发移动台发,基站收）基站收）FH(n)=fl(n)+95MHz (基站发基站发,移动台收）移动台收）n=512 885 例如：例如：n=512，FL(512)=1710.2MHz；FH(512)=1805.2MHz。n=885，FL(885)=1805.2MHz；FH(885)=1879.8MHz。900MHz1800MHz23G移动通信系统的频率分配移动通信系统的频率分配依据国际电联有关第三代公众移动通信系统依据国际电联有关第三代公众移动通信系统（IMT-2000）频率划分和技术标准，按照我国无频率划分和技术标准，按照我国无线电频率划分规定，结合我国无线电频谱使用的线电频率划分规定，结合我国无线电频谱使用的实际情况，信息产业部于实际情况，信息产业部于2002年年12月月23日公布了日公布了我国第三代公众移动通信系统频率规划（信息产我国第三代公众移动通信系统频率规划（信息产业部无业部无2002479号文件）。号文件）。目前在目前在800MHz/900MHz频段及频段及1800MHz频段的频段的2G/2.5G相应频带，规划为向相应频带，规划为向3G演进的扩展频带。演进的扩展频带。主要工作频段有主要工作频段有 IMT2000 FDD方式为方式为1920 MHz1980MHz/21102170MHz；TDD方式为方式为1880 MHz1920MHz、20102025MHz。补充工作频段：补充工作频段：对对FDD方式为方式为1755 MHz1785MHz/18501880MHz；对对TDD方式为方式为2300 MHz2400MHz。卫星移动通信系统卫星移动通信系统3GMSS工作频段：工作频段：1980 MHz2010 MHz/2170 MHz2200MHz。TD-SCDMATD-SCDMA2010MHz-2025MHz2010MHz-2025MHz1880MHz-1920MHz1880MHz-1920MHz2300MHz-2400MHz2300MHz-2400MHz共共155MHZ155MHZ我国目前给无线局域网规划频率已有我国目前给无线局域网规划频率已有2400MHz2483.5MHz和和57255850MHz。在在2003年召开的世界无线电通信大会（年召开的世界无线电通信大会（WRC03）上，无）上，无线电局域网为主要应用的移动业务新增加了线电局域网为主要应用的移动业务新增加了5150MHZ5350MHz和和54705725MHz共计共计455MHz的频率资源。的频率资源。我国根据技术发展和市场需求适时调整频率规划，目前规我国根据技术发展和市场需求适时调整频率规划，目前规划的无线电移动和固定通信频率资源从划的无线电移动和固定通信频率资源从400MHZ和和1800MHz无线接入，到无线接入，到3.5GHz和和5.8GHz的中宽带无线接入，一直到的中宽带无线接入，一直到26GHz LMDS宽带无线接入等，涵盖了各个层面的需要。宽带无线接入等，涵盖了各个层面的需要。5.2 GSM移动通信系统移动通信系统GSM是全球移动通信系统（是全球移动通信系统（Global systerm for mobile communication）简称，是）简称，是20世纪世纪80年代中年代中期，欧洲首先推出的数字蜂窝移动电话系统，它期，欧洲首先推出的数字蜂窝移动电话系统，它采用时分多址采用时分多址/频分双工（频分双工（TDMA/FDD）方式入网，）方式入网，即用户在不同频道上通信，而且每一频道上可分即用户在不同频道上通信，而且每一频道上可分为为8个时隙，每一时隙为一个信道，又称物理信道。个时隙，每一时隙为一个信道，又称物理信道。世界上第一个世界上第一个GSM网络于网络于1992年在芬兰投入使用，年在芬兰投入使用，揭开了第二代移动通信的序幕，成为陆地公用移揭开了第二代移动通信的序幕，成为陆地公用移动通信的主要系统。动通信的主要系统。5.2.1 GSM网络系统的组成网络系统的组成GSM移动电话系统由网络交换子系统（移动电话系统由网络交换子系统（NSS）、）、基站子系统（基站子系统（BSS）、操作维护中心（）、操作维护中心（OMC）和移动台（和移动台（MS）等四大部分组成）等四大部分组成.子单元子单元功能功能MS（移动台）（移动台）包括包括ME(移动设备移动设备)和和SIM(用户识别模块用户识别模块)BTS（基站收发信台）（基站收发信台）为一个小区服务的无线收发信设备为一个小区服务的无线收发信设备BSC（基站控制器）（基站控制器）对一个或多个对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制进行控制以及相应呼叫控制MSC（移动业务交换中心）（移动业务交换中心）对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换换VLR（拜访位置寄存器）（拜访位置寄存器）存储与呼叫处理有关的一些数据存储与呼叫处理有关的一些数据HLR（归属位置寄存器）（归属位置寄存器）管理部门用于移动用户管理的数据库管理部门用于移动用户管理的数据库存储有关用户的参数和目前所处位置的信息存储有关用户的参数和目前所处位置的信息EIR（设备识别寄存器）（设备识别寄存器）对移动设备的识别、监视、闭锁对移动设备的识别、监视、闭锁存储有关移动台设备参数的数据库存储有关移动台设备参数的数据库AUC（鉴权中心）（鉴权中心）认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数OMC（操作维护中心）（操作维护中心）操作维护系统中的各功能实体操作维护系统中的各功能实体5.2.2 GSM的网络结构的网络结构本地网本地网省内网省内网全国网全国网1.本地网的网络结构本地网的网络结构全国划分为若干个移动业务本地网，原则上长途编号区全国划分为若干个移动业务本地网，原则上长途编号区编号为二位、三位的地区建立移动业务本地网。编号为二位、三位的地区建立移动业务本地网。每个移动业务本地网设一个每个移动业务本地网设一个HLR，可设一个或若干，可设一个或若干MSC2.省内网的网络结构省内网的网络结构省内设若干移动业务汇接中心省内设若干移动业务汇接中心省内每个省内每个MSC至少与省内两个二级汇接中心相连至少与省内两个二级汇接中心相连二级汇接中心之间网状网连接二级汇接中心之间网状网连接3.全国网的网络结构全国网的网络结构在大区设立一级汇接中心在大区设立一级汇接中心各省二级汇接中心与其相应的一级汇接中心相连各省二级汇接中心与其相应的一级汇接中心相连一级汇接中心之间为网状网一级汇接中心之间为网状网4移动网（移动网（PLMN）与固定网（）与固定网（PSTN）的连接）的连接5.2.3 移动电话的编号方式移动电话的编号方式在移动通信系统中不同的用户如何区分？在移动通信系统中不同的用户如何区分？移动电话号码有什么规定？移动电话号码有什么规定？1移动用户号码移动用户号码 用户向电信经营部门申请数字移动电话用户向电信经营部门申请数字移动电话使用权时，电信部门就会给每位用户指使用权时，电信部门就会给每位用户指定一个移动用户号码，每一个数字移动定一个移动用户号码，每一个数字移动用户号码在全国范围内是惟一的，不会用户号码在全国范围内是惟一的，不会有重复。有重复。电信网种类电信网种类码号种类和结构码号种类和结构相关名词含义相关名词含义数字蜂窝数字蜂窝移动通信网（移动通信网（GSMGSM）码分多址码分多址移动通信网（移动通信网（CDMACDMA）全球卫星系统全球卫星系统用户号码：用户号码：国家（地区）码国家（地区）码+网号网号+H+H0 0H H1 1H H2 2H H3 3+ABCD+ABCD最大位长为最大位长为1515位，目前的长度为位，目前的长度为1313位。位。例如：例如：86 139 0123 456786 139 0123 45671 1国家（地区）码：由国际电联管理的国家（地区）码：由国际电联管理的用来标识国家或特定地区的代码。如用来标识国家或特定地区的代码。如我国的国家码是我国的国家码是8686。2 2网号：标记一个网路的号码网号：标记一个网路的号码,在号码结在号码结构中位于国家号码后面。如构中位于国家号码后面。如139139、130130、150150、159159、188188等。等。3 3 H H0 0H H1 1H H2 2H H3 3：HLRHLR的标识码。的标识码。4 4短号码：目前是指长度小于短号码：目前是指长度小于1111位的号位的号码（包含国家码）。码（包含国家码）。国际移动台识别码：国际移动台识别码：国家（地区）码国家（地区）码+移动网络识别码移动网络识别码+移动台识别码移动台识别码长度为等位长长度为等位长1515位位例如：例如：460 00 1234567890460 00 12345678901 1国家（地区）码：由国际电联管理的，国家（地区）码：由国际电联管理的，在国际移动台中，用来标识国家或特在国际移动台中，用来标识国家或特定地区的代码。如我国国际移动台的定地区的代码。如我国国际移动台的国家码是国家码是4604602 2移动网络识别码：用于识别不同运营移动网络识别码：用于识别不同运营者的网路，位长者的网路，位长2 2位位.例如中国移动的例如中国移动的GSMGSM网为网为0000，中国联通的，中国联通的GSMGSM网为网为01013 3移动台识别码：识别移动台的号码。移动台识别码：识别移动台的号码。2国际用户识别码（国际用户识别码（IMSI）每一个用户，当他申请每一个用户，当他申请GSM使用权时，就被指配了一个与他的使用权时，就被指配了一个与他的移动用户号码相对应的惟一的国际移动用户识别码（移动用户号码相对应的惟一的国际移动用户识别码（IMSI）。）。实际上，实际上，IMSI是一小段信息，是一小段信息，IMSI和与之对应的一个密钥（和与之对应的一个密钥（Ki）被分别储存在被分别储存在SIM卡和系统的卡和系统的“鉴权中心（鉴权中心（AUC）”这个密钥这个密钥是在保密的情况下按一定的保密算法产生的，不同的用户具是在保密的情况下按一定的保密算法产生的，不同的用户具有不同的个人识别号码和密钥。有不同的个人识别号码和密钥。当用户鉴权中心对用户进行身份鉴别时，首先产生一个随机当用户鉴权中心对用户进行身份鉴别时，首先产生一个随机数自己作鉴别运算，同时也送给移动台。数自己作鉴别运算，同时也送给移动台。用户鉴权中心与用户鉴权中心与SIM计算的结果一致为有权用户，否则就反之。计算的结果一致为有权用户，否则就反之。3国际设备识别码（国际设备识别码（IMEI）每一个移动台设备本身就具有一个惟一的国际移动设备每一个移动台设备本身就具有一个惟一的国际移动设备识别码（识别码（IMEI），用户可以用），用户可以用*#06#读出自已手机的读出自已手机的IMEI码。码。世界上每一个生产数字移动台的厂家在生产时必须给每世界上每一个生产数字移动台的厂家在生产时必须给每个移动台输入一个设备识别码方能出厂。个移动台输入一个设备识别码方能出厂。设备识别码共有设备识别码共有15位数组成，是全球统一编制的惟一的位数组成，是全球统一编制的惟一的号码，而且是无法更改的。号码，而且是无法更改的。在在“GSM”数字蜂窝移动电话系统中有一个移动台识别中数字蜂窝移动电话系统中有一个移动台识别中心（心（EIR），它是一个数据库，存储着移动台识别号码。），它是一个数据库，存储着移动台识别号码。4移动台漫游号（移动台漫游号（MSRN）移动台漫游号是系统赋给来访用户的一个临时号移动台漫游号是系统赋给来访用户的一个临时号码，其作用是供移动交换机路由选择用。码，其作用是供移动交换机路由选择用。移动台的位置是不确定的，它的用户号码只反映移动台的位置是不确定的，它的用户号码只反映其原籍地，当它漫游至其他地区时，该地区的移其原籍地，当它漫游至其他地区时，该地区的移动系统分配给一个漫游号，并通知其原籍地。动系统分配给一个漫游号，并通知其原籍地。当移动台离开该访问区域后，该漫游号将被释放，当移动台离开该访问区域后，该漫游号将被释放，可再分配给其它用户。可再分配给其它用户。5.2.4 数字移动台的构成数字移动台的构成数字移动台（数字移动台（MS）包括两部分：）包括两部分：ME和和SIM。ME是移动台设备，是移动台设备，SIM卡是数字蜂窝移动电话的卡是数字蜂窝移动电话的用户识别卡用户识别卡。SIM卡所存储的内容卡所存储的内容 （1）用户识别号码）用户识别号码 （2）用户的密钥和保密算法）用户的密钥和保密算法（3）个人密码（）个人密码（PIN）和）和SIM卡解锁密码（卡解锁密码（PUK）（4）用户使用的存储空间）用户使用的存储空间 手机电池和充电器手机电池和充电器 手机采用可充放电电池，有三种：镍镉电池手机采用可充放电电池，有三种：镍镉电池（Nicd）、镍氢电池（）、镍氢电池（Nimh）和锂离子电池（）和锂离子电池（Li-Lon）。）。手机电池充电器，主要有旅行充电器、座式充电手机电池充电器，主要有旅行充电器、座式充电器和车载充电器等三种。在选用充电器时，尽量器和车载充电器等三种。在选用充电器时，尽量采用原厂配置充电器。采用原厂配置充电器。个人密码个人密码PIN若连续三次输入错误，若连续三次输入错误，则则SIM卡被锁。需要到移动营业卡被锁。需要到移动营业厅解锁。厅解锁。SIM卡解锁密码卡解锁密码PUK若连续十次输若连续十次输入错误，则入错误，则SIM卡自动报废。卡自动报废。充放电电池前三次充足充放电电池前三次充足14小时。小时。警警 示示5.2.5 GSM无线接口信令无线接口信令对于一个公用移动电话网，基站台到移动台之间对于一个公用移动电话网，基站台到移动台之间的信令属于无线传输，所以是无线接口信令。的信令属于无线传输，所以是无线接口信令。无线接口是移动台与基站收发信台之间接口的统无线接口是移动台与基站收发信台之间接口的统称，从基站到移动台的方向称为下行，移动台到称，从基站到移动台的方向称为下行，移动台到基站的方向称为上行。基站的方向称为上行。移动台和基站之间传递信息的通道，统称为信道，移动台和基站之间传递信息的通道，统称为信道，GSM的信道分为两类：物理信道和逻辑信道。的信道分为两类：物理信道和逻辑信道。逻辑信道分两大类：业务信道和控制信道。逻辑信道分两大类：业务信道和控制信道。5.3 CDMA移动通信系统移动通信系统 CDMA是是“Code Divison Multiple Access”的的缩写，译为缩写，译为“码分多址码分多址”，CDMA移动通信移动通信系统（以下简称为系统（以下简称为CDMA系统）是一种以系统）是一种以扩频通信为基础，载波调制和码分多址扩频通信为基础，载波调制和码分多址技术相结合的移动通信系统。技术相结合的移动通信系统。5.3.1 码分多址技术的基本原理码分多址技术的基本原理码分多址的基础是要有足够的周期性码序码分多址的基础是要有足够的周期性码序列作为地址码，列作为地址码，各码片必须不同，各码片必须不同，该序列该序列码应具有很强的自相关性和互相关性。码应具有很强的自相关性和互相关性。即码组内只有本身码相乘叠加后为即码组内只有本身码相乘叠加后为1（自相关值（自相关值为为1），任意两个不同的码相乘叠加后为），任意两个不同的码相乘叠加后为0（互（互相关值为相关值为0）。）。基本原理：基本原理：“1 1”乘以任何数为本身，乘以任何数为本身，“0 0”乘以任何数为乘以任何数为0 0。地址码地址码用户数据用户数据用户数据与用户数据与地址码相乘地址码相乘检测信息检测信息5.3.2 扩频通信的基本原理扩频通信的基本原理 扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种信息传输扩展频谱（简称扩频）通信技术是一种信息传输方式。其系统占用的频带宽度远远大于要传输的方式。其系统占用的频带宽度远远大于要传输的原始信号带宽（或信息比特速率）且与原始信号原始信号带宽（或信息比特速率）且与原始信号带宽（或信息比特速率）无关。带宽（或信息比特速率）无关。在发送端，频带的展宽是通过编码及调制（扩频）在发送端，频带的展宽是通过编码及调制（扩频）的方法来实现的。在接收端，则用与发送端完全的方法来实现的。在接收端，则用与发送端完全相同的扩频码进行相关解调（解扩）来恢复信息相同的扩频码进行相关解调（解扩）来恢复信息数据。数据。设设W代表系统占用带宽，代表系统占用带宽，B代表信息带宽，则一代表信息带宽，则一般认为：般认为：W与与B的比值的比值12为窄带通信，为窄带通信，100以上以上为扩频通信。为扩频通信。5.3.3 码分多址直接序列扩频通信系统码分多址直接序列扩频通信系统直接序列扩频，简称直扩（直接序列扩频，简称直扩（DS），它是直接用高），它是直接用高速率的伪随机码在发端去扩展信息数据的频谱。速率的伪随机码在发端去扩展信息数据的频谱。在收端，用完全相同的伪随机码进行解扩，把展在收端，用完全相同的伪随机码进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信号。宽的扩频信号还原成原始信号。由于码分多址通信系统中的各个用户，同时工作由于码分多址通信系统中的各个用户，同时工作于同一载波，占用相同的带宽，这样各用户之间于同一载波，占用相同的带宽，这样各用户之间必然相互干扰。为了把干扰降到最低限度，码分必然相互干扰。为了把干扰降到最低限度，码分多址必须与扩频技术结合起来使用。多址必须与扩频技术结合起来使用。码分多址与直接序列扩频技术相结合，构成码分码分多址与直接序列扩频技术相结合，构成码分多址直接序列扩频通信系统。多址直接序列扩频通信系统。5.3.4 CDMA系统的主要优势系统的主要优势1.系统容量高系统容量高2.越区软切换，切换的成功率高越区软切换，切换的成功率高 3.CDMA的保密性好的保密性好4.CDMA手机符合环保的要求手机符合环保的要求5.覆盖范围大覆盖范围大6.CDMA的话音音质好的话音音质好 7.可提供数据业务可提供数据业务 8.CDMA系统可以实现向第三代移动通信系统系统可以实现向第三代移动通信系统平滑过渡平滑过渡 5.4 第三代移动通信系统第三代移动通信系统 第三代移动通信提出背景第三代移动通信提出背景 日益增长的无线业务需求日益增长的无线业务需求 希望更高质量的语音业务和在无线网络中引入高速收据和多媒体希望更高质量的语音业务和在无线网络中引入高速收据和多媒体业务。业务。1985年年ITU提出提出“未来公用陆地移动通信系统未来公用陆地移动通信系统”（FPLMTS），），1996年，年，ITU将将FPLMTS正式更名为正式更名为IMT-2000（Intetnational Mobile Telecommunication-2000）IMT-2000 中文含义为中文含义为2000年国际移动通信计划。年国际移动通信计划。含义为系统将工作在含义为系统将工作在2000MHz，2000年左右进入商用市场，而且年左右进入商用市场，而且最高业务速率为最高业务速率为2000kbit/s。IMT-2000成为成为“第三代移动通信（俗称第三代移动通信（俗称3G）”的正式名称。的正式名称。5.4.1 3G发展概述发展概述GPRS(General Packet Radio Service)是通用无线分组业务。是通用无线分组业务。EDGE是增强型数据速率是增强型数据速率GSM演进技术。演进技术。CDMA1X是指是指CDMA2000的第一阶段的第一阶段。3G标准标准 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。.2007年批准年批准 WIMAX成为第四个全球成为第四个全球3G标准标准。3G-LTE HSDPA是高速下行分组接入，是现有是高速下行分组接入，是现有WCDMA未来的升级。未来的升级。2G2.5G3G-LTE3GGSMCDMAOneWCDMAGPRSEDGETD-SCDMACDMA2000-3XCDMA2000-1XHSDPA5.4.2 3G标准标准1.WCDMA WCDMA的中文译名是的中文译名是“宽带码分多址宽带码分多址”，它可支持，它可支持384Kbit/s到到2Mbit/s不等的数据传输速率，在移动状态下，不等的数据传输速率，在移动状态下，移动速度越低，可提供的数据传输速率越高，可以提移动速度越低，可提供的数据传输速率越高，可以提供电路交换和分组交换服务。供电路交换和分组交换服务。2.CDMA2000 CDMA2000是由美国高通公司为主导提出，摩托罗拉、是由美国高通公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和韩国三星都有所参与，它是从窄频和韩国三星都有所参与，它是从窄频CDMAOne数字标准衍生来的，可以从原有的数字标准衍生来的，可以从原有的CDMAOne结构直接结构直接升级到升级到3G。同时提供话音和高速分组数据业务。同时提供话音和高速分组数据业务。3.TD-SCDMA TD-SCDMA，即时分双工、同步码分多址，是首次由中，即时分双工、同步码分多址，是首次由中国提出的国际通信标准。适用于话音业务和多媒体、国提出的国际通信标准。适用于话音业务和多媒体、互联网等业务）。互联网等业务）。4.W iMAX（全球微波接入互操作性）（全球微波接入互操作性）WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接。互联网的高速连接。可实现可实现50公里的无线电信号传输；可提供更高速的宽公里的无线电信号传输；可提供更高速的宽带接入，能提供带接入，能提供70Mbit/s的最高接入速率；可提供优良的最高接入速率；可提供优良的的“最后最后1公里公里”网络接入服务；可提供多媒体通信服网络接入服务；可提供多媒体通信服务。务。中国移动、中国联通和中国中国移动、中国联通和中国电信采用的电信采用的3G3G技术标准分别是：技术标准分别是：TD-SCDMATD-SCDMA，WCDMAWCDMA和和CDMA2000CDMA2000。5.4.3 3G标准比较标准比较 3G技术基本特征比较表基本技术基本技术特征特征WCDMACDMA2000TD-SCDMA信道间隔信道间隔5MHz1.25MHz1.6MHz接入方式接入方式单载波宽带直接序列扩频单载波宽带直接序列扩频CDMA单载波宽带直接序列扩频单载波宽带直接序列扩频CDMATDMA+CDMA双工方式双工方式FDDFDDTDD码片速率码片速率348Mcps12288Mcps128Mcps基站同步方式基站同步方式异步（不需异步（不需GPS）同步）同步同步需同步需GPS同步需同步需GPS帧长帧长10ms20ms5ms子帧子帧调制方式调制方式QPSK（前向），（前向），BPSK（后向）（后向）QPSK（前向），（前向），BPSK（后向）（后向）QPSK切换切换软切换，频间切换，与软切换，频间切换，与GSM间间的切换的切换软切换，频间切换，与软切换，频间切换，与IS95间的切换间的切换硬切换或接力切换硬切换或接力切换语言编码语言编码自适应多速率自适应多速率可变速率可变速率自适应多速率自适应多速率功率控制功率控制开环，闭环开环，闭环(最高最高1500Hz),外环外环开环，闭环开环，闭环(最高最高800Hz),外外环环开环，闭环开环，闭环(最高最高200Hz)，外环，外环性能比较性能比较WCDMACDMA2000TD-SCDMA可支持的数可支持的数据速率据速率最高最高2.048Mbps1X最高可支持最高可支持307kbps，1X EV-DO可支持可支持2.4Mbps最高最高2.048Mbps频率使用方频率使用方式式与与CDMA2000频频率利用率相率利用率相似，对称的似，对称的上下行频率上下行频率使用技术，使用技术，必须占用必须占用5MHz宽带宽带成对地使用上成对地使用上下行频率，下行频率，频率根据频率根据需要由需要由1.25MHz逐渐扩至逐渐扩至5MHz每信道需要每信道需要1.6MHz频频率带宽，率带宽，上下行共上下行共用同一个用同一个频率信道，频率信道，尤其适合尤其适合于上下行于上下行非对称的非对称的数据业务数据业务最大容量最大容量(纯纯话音话音)大约大约100个用个用/5MHz/扇区扇区(实际容量实际容量尚待验证尚待验证)大约大约150个用个用/5MHz/扇扇区区(约为约为IS-95系统容系统容量的量的1.52倍倍)最大最大24个个12.2kbps话音用户话音用户/1.6MHz/扇区扇区(实际实际容量尚待容量尚待验证验证)适合于对称业适合于对称业务，如语务，如语音，交互音，交互式实时数式实时数据业务，据业务，支持非对支持非对称业务称业务5.4.4 3G通信业务应用通信业务应用（1）高级话音业务；）高级话音业务；（2）移动接入互联网业务；）移动接入互联网业务；（3）定位业务；）定位业务；（4）监测和控制业务；）监测和控制业务；（5）移动多媒体业务；）移动多媒体业务；（6）金融证卷业务；）金融证卷业务；（7）电视媒体广播业务；）电视媒体广播业务；（8）视频社区业务）视频社区业务。5.5 其他移动通信系统简介其他移动通信系统简介 无线寻无线寻/呼系统呼系统集群调度系统集群调度系统 小灵通系统小灵通系统大灵通系统大灵通系统 无线寻呼系统的组成无线寻呼系统的组成 集群调度系统的组成集群调度系统的组成 小灵通系统简介小灵通系统简介 局端设备（RT）中心局交换机（LE）配线架（MDF）空中话务控制器（ATC）基站（RP）基站控制器（RPC）5.6 实做项目及教学情境实做项目及教学情境 实做项目一：参观移动机房实做项目一：参观移动机房实做项目二：参观天馈线系统实做项目二：参观天馈线系统实做项目三：手机信号观察实做项目三：手机信号观察实做项目四：手机操作实做项目四：手机操作