移动通信总结3

1、（考虑天线增益）2 2d cd2Ar Atf Ar AtLdB 20log20log d 10log A Ar20log频谱分配方法：1.为特定目的而分配的频谱段，以拍卖的形式进行分配；2.除拍卖以外，一些特定频段被作为开放频段而留出， 只要符合一定的行业规定，就可以无需许可而免费使用；3.另一种频谱分配方式是重叠，就是在已经分配了的频谱上重复分配 一个业务作为次要业务，原有的业务称为主业务；4.全世界都在研究具有创新性的频谱划分规则如认知无线电。标准：1.保证互通性和互操作性；2.形成规模经济从而降低成本； 3.标准的制定过程不完善，参与的公司都有各自的打算；4.标准形成以后，想再加入某些创

2、新或改进比较困难；5.标准的出台往往带有政治色彩。技术挑战： Wireless channels are a difficult and capacity-limited broadcast communications medium ； 2. Traffic patterns, user locations, and network conditions are constantly changing ； 3. Applications are heterogeneous with hard constraints that must be met by the network ； 4. E

3、nergy and delay constraints change design principles across all layers of the protocol stack ； 5. Spectrum limitation and incompatible standards 。移动通信要点总结：1.必须利用无线电波传输信息，传播特性差。 传播环境复杂：阴影效应和多径效应造成电波传播的幅度衰落和 时延扩展；用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速 随机变化。2.工作于复杂的干扰环境。外部干扰：天电、机电和 信道热噪声；系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、 互调、多址和

4、远近效应。3.网络结构多种多样，网络管理复杂。 用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密。4.可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增。用户容量问题，业务容 量问题。5.用户终端成为个人消费品。第2章：传输基础时域概念：V/f； C f。频域概念：基频，当所有频率是该频率的整数倍。总的信号周期是基波频率信号的周期。频谱， 信号包含的频率范围。绝对带宽，信号的频谱宽度。有效带宽： 当信号频谱无限宽时，信号能量主要集中在一个较窄的频带内。 数据速率和带宽：如果在其他条件相同的情况下，通过增加一倍 的带宽，数据速率加倍。给定的带宽可以支持多种速率。任何数 字信号频谱都是无限宽；任何传输系统都是

5、带限的；任意给定的 传输媒质，所传输的带宽越宽成本越高；限制频带会带来信号的 畸变。数据：实际传输的信息、消息。 信号：数的电磁表示。传输：经 过信号处理的数据的通信。模拟数据：连续变化。数字数据：取离散值。模拟信号：（根据 频率的不同）可以在各种传输媒质中传播的连续变化的电磁波； 模拟信号可以传播模拟数据和数字数据。数字信号：一串电压脉冲，比模拟信号便宜，不容易受噪声干扰，受衰减影响很大，数 字信号也可以传输模拟数据和数字数据。数据与信号的组合：数字数据-数字信号，编码设备和比数字-模 拟设备简单，成本也低；模拟数据-数字信号，可以使用现代的传输和转换设备；数字数据 -模拟信号，一些传输媒质

6、只能传输 模拟信号，如卫星；模拟数据-模拟信号，模拟数据容易转换成模拟信号。模拟传输：传输模拟信号不用考虑传输的内容；衰减限制了传输 链路的长度；级联的放大器可以放大信号，但会带来信号的畸变， 但是模拟信号允许畸变失真。数字传输：需要考虑传输的内容；衰减严重影响数据的完整性； 只能在有限的距离传播；使用中继器可以扩大传输距离，需要考 虑中继信号的恢复和重传。信道容量：在一定条件下，信道可以传输的最大的数据速率。 奈奎斯特带宽：考虑一个无噪声信道，数据速率仅受信道带宽的 限制。带宽为B,该信道所支持的最大的数据速率是2B。这个限制是符号间干扰。信道容量：C 2B, C 2Blog2 M，第一种是

7、二进制，第二 种是多进制，多进制可提高数据速率，但会增加接收机负担。香侬容量公式：C Blog 2 1 SNRBlog2 1 ，增加信噪比可N以增加信道容量，通过增加信道带宽也可以增加信道容量，但是 有一个限制，就是增加带宽噪声的功率也会增加。SNR单位不是dBo传输媒质：发射机与接收机之间的物理通路。导向媒质：电磁波沿固体媒质被引导传播。例如，铜质双绞线， 铜质同轴电缆，光纤等。非导向媒质：提供电磁波传输的媒质，但是不引导电磁信号的传 输，即无线传输。例如，大气，外层空间。复用技术：频率分集复用（FDM）:每一个信号都需要一定的带 宽（以载波频率为中心），称为信道。为了防止干扰，信道被保护带

8、宽（保护间隔）分离，保护带宽就是频谱中未使用的部分。时间分集复用：与FDM类似，特定信源提供在特定的时隙发送数据，这个特定的 时隙就是一个信道。时隙的周期称为帧。同步时分复用：时隙预 先分配且固定，各源发送传输的时间是同步的。异步时分复用：. 动态分配各数据源在媒质上的时间。第三章：天线与电波传输1.天线：天线是电导体或电导体系统。（任意的一个电导体都是 天线。）发射，将电磁能量辐射到自由空间。接收，从自由空间 收集电磁能量。辐射方向：表征天线性能的常用方法。在天线的传播方向上，传输功率与距离成一定比例。波束宽度（半功率波束宽度）：是天线方向性的度量，定义为天线波束两个半功率点 之间的夹角。与

9、天线增益有关，一般天线增益越大，波束就越窄, 探测角分辨率就越高。I半波偶极天线：包含两个等长的直线导体， 两者被一个很小的间隙隔开；天线的长度等于所传输信号波长的 一半。抛物面天线：其方向相性与天线直径成正比，直径越大, 方向性越好。3天线增益：是天线定向性的度量。与由理想的全向天线在各个 方向上所产生的输岀相比，天线增益定义为在一个特定方向上的G V 4厂代功率输岀。与天线增益相关的是天线的有效面积 厂4传播方式：地波、天波、直线 LOS5直线传播：一个天线到地平线的直线的无线电波：d 357 h两个天线之间的最大距离：彳57 Sh26直线传播主要的损耗： 衰减和衰减失真、自由空间损耗、噪

10、声、大气吸收、多径、折射。7自由空间损耗：假设没有其他的衰减或损伤源存在，跨距离的 信号传输也会有衰减，因为信号随距离的增加会在越来越大的面 积范围内散布。Pt是发射天线功率，Pr是接收天线功率，d是两 天线之间的直视距离2 2 2 2Pt4 d24 d f22 2PrGr GtGr Gt C20log d 10log A A 169.54dB，波长越长，路径损耗越大。从第一个方程来看，增加频率会增 加自由空间损耗；但是，从第二个方程来看增加频率会减小路径 损耗。原因是增加频率会使天线增益增加，这部分增加的量比所 带来的路径损耗减小的量多，所以整体表现为路径损耗的减小。 自由空间不吸收电磁能量

11、，其传输损耗表明球面波在传播过程 中，随着传播距离增大而引起的电磁能量扩散损耗；由自由空间 损耗可看岀：接收天线所捕获的信号功率仅仅是发射天线辐射功 率的很小一部分。8如果天线的尺寸和间距相同的话， 载波的波长越长（频率越低）， 则自由空间路径损耗越大。频率增加，自由空间损耗增加。9噪声：每个数据发射事件的接收信号都是由传输信号构成的， 这些传输信号可能被传输系统所产生的各种失真修改，还包括了 在传输端和接收端之间的某些地方插入的额外信号，这些额外信 号就是噪声。噪声是对通信系统性能带来影响的主要限制因素。 分类：热噪声、互调噪声、串扰、脉冲噪声。3，计算任意地形地物情况下的信号中值:(3.2

12、3自由空间传播损耗:10 热噪声：N kT W/Hz k = 1.3803 文%/KN kTB N 10logk 10 log T 10 log B228.6 dBW 10log T 10log B11多径传播的原因：自由空间传播、反射、散射、绕射。影响；多径衰落、时延扩展、相关带宽、多普勒频展。12多径衰落：移动传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一 路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。电波通过各个 路径的距离不同，各条路径反射波到达时间和相位也不相同。不 同相位的多个信号在接收端叠加，有时同相叠加而增强，有时反 相叠加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰 落。这种由

13、于多径现象所引起的衰落称为多径衰落。13时延扩展：假设基站发射一个极短的脉冲信号S(t)=ao S，经过多径信道后，由于路径长度不一样，则发射信号沿各个路径到 达接收天线的时间就不一样，移动台接收信号呈现为一串脉冲， 结果使脉冲宽度被展宽了。这种因多径传播造成信号时间扩散的 现象，称为多径时散，或时延扩展。可直观的理解为在一串接收 脉冲中，最大传输时延和最小传输时延的差值。14相关带宽：表示信道在两个频移处的频率响应保持强相关情况 下的最大频率差。强相关表示发射信号在信道带宽内具有不变的 增益和线性相位。15多普勒频移：由于移动台运动，接收信号会产生多普勒频移。 在多径环境，这种频移定义为多普

14、勒频展，也称为随机调频。当 移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化。16多径移动信道存在的两类扩展： 多径效应引起的在时域上的时 延扩展；多径的多普勒效应引起在频域上的多普勒扩展。时延扩 展在时域上使信号的波形展宽，并相应在频域上规定了相关带 宽；多普勒频展在频域上使接收信号的频谱展宽，并相应在时域 上规定了相干时间。17多径衰落：快衰落、，慢衰落、平坦衰落、选择性衰落。18快慢衰落：快一一微观变化，接收信号包络在数十波长的短区 间内的变化，服从瑞丽分布、莱斯分布等。慢一一宏观变化，接 收信号包络在数百波长的区间内的变化，服从对数正态分布。19频率选择性衰落：衰落状况与频率有关； 不同频

15、率成分衰落不 一致，衰落信号波形将产生失真。非频率选择性(平坦衰落)：衰落状况与频率无关；各频率成分衰落一致，衰落信号的波形不 失真。信号带宽 相关带宽：非频率选择性衰落；信号带宽相关带宽：频率选择性衰落。20衰落信号的特征：1)衰落率：信号包络在单位时间内以正斜率 通过中值电平的次数。是信号包络衰落的速率，是对衰落特征最 简洁的描述。与发射频率、移动台行进速度、方向及多径传播的 路径数有关。当移动台行进方向朝向或背着电波传播方向时衰落 最快。2)电平通过率：衰落速度与衰落深度有关。深度衰落发生的 次数较少，浅度衰落发生相当频繁.定量描述这一特征的参量就是电平通过率。信号包络在单位时间内以正斜

16、率通过某一规定电 平R的平均次数。3)衰落持续时间：定义为信号包络低于某个 给定电平值的概率与该电平所对应的电平通过率之比，是衰落持 续时间的平均值。21奥村模型思路：将城市视为“准平滑地形”，给岀城市场强中值。对于郊区，开阔区的场强中值，则以城市场强中值为基础进 行修正。对于“不规划地形”也给出了相应的修正因子。由于这 种模型给岀的修正因子较多，可以在掌握详细地形，地物的情况 下，得到更加准确的预测结果。0M模型适用的范围：频率150MHZ 1500MHZ (可扩展到3000MHz)，基地站天线高度为 30200米， 移动台天线高度为110米，传播距离为120千米的场强预测。22任意地形的信

17、号中值预测： 计算自由空间的传播衰耗；Lbs 32.45 20lgd(km) 20lg f (MHZ )2)计算准平滑地形市区的信号中值Lt Lbs Am(f,d) Hd(hb,d) Hm(hm, f)若基地站天线有效高度不是200m,可利用图3-7查出修正因子Hb (hb，d)，对基本衰耗中值加以修正，称为基站天线高度的增加因子。若移动台天线高度不等于3m时，可利用图3-8查出修正因子Hm( hm，f)，对基本衰耗中值进行修正，称为移动台天线 高度的增益因子。如果发射机送至天线的发射功率为Pt,加上天线增益，则准平滑地形市区接受信号功率中值 Pp为：Pp Pt Lt Pt Lbs Am (f

18、 ,d)血血) Hm(hm, f )KTkmrQ0 Qr kh khf kjskspksKt为地形地物修正因子 Kmr：郊区修正因子；Qo，Qr :开阔区， 准开阔区修正因子；Kn，Knf:丘陵地形修正因子及丘陵地微小修 正值；Ks：孤立山丘地形修正因子； Ksp:斜坡地形修正因子；Ks： 水路混合地形修正因子例题：某一移动信道，工作频段为450MHz，基站天线高度为50m， 天线增益为6dB，移动台天线高度为 3m，天线增益为OdB ;在 市区工作，传播路径为中等起伏地，通信距离为10km。试求： (1)传播路径损耗中值；(2)若基站发射机送至天线的信号功率为 10W，求移动台天线得到的信号

19、功率中值。(1)根据已知条件，KT=0, LA=LT式(3 - 68)可分别计算如下：Lfs 32.44 20lg f 20lg d32.44 20Lg450 20lg10 105.5dB查得市区基本损耗中值Afd) 27dBHb(hb,d )12dBHm( hm,f ) 0dBLa Lt 105.5 27 12144.5dB中等起伏地市区中接收信号的功率中值2Pp PTGbGm Am(f,d) Hb(hbd) Hm(hm, f)4 dP- Lfs Gb Gm Am(f ,d) Hb(hb,d) Hm(hm,f)P- Gb Gm Lt10lg10 6 0 144.5128.5dBW98.5dB

20、m第七章蜂窝移动通信1大区制系统的局限性：覆盖范围有限；服务的用户容量有限，1000个用户以下；服务性能较差；频谱利用率低。2小区制特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高， 用户终端小巧却电池使用时间长，辐射小等。新的问题：系统复 杂，越区切换，漫游，位置登记、更新和管理以及系统鉴权等。3频率复用：小区内基站的工作频率，由于电波传播损耗产生的 隔离度，可以在相隔一定距离后的另一小区重复使用4同频干扰是指落到接收机通带内的与有用信号频率相同的无用 信号的干扰，亦指同信道干扰。同频干扰的强弱与同频复用小区 间距离和小区半径的比值有关，信干比可控。5同频复用比：Q=D/R。D:同频基站间的距

21、离为同频复用距离R:小区半径。6 QJ复用次数越多，系统容量越大； QT复用次数越少，话音 质量好，干扰小。保证接收机输入端的信号 /同频干扰比(C/I) 大于或等于射频防卫度.(Q的比值取决于C/I)7射频防卫度是满足接收质量要求时的射频信号与同频干扰信号 之比。射频防卫度，一般定为话音4级时为17dB、3级时为12dB(即动态载噪比)。静态载噪比为12dB和8dB.D Rr C/I 40lg40lg(Q 1) (dB)R8小区制移动通信网构成方式：条状服务区；面状服务区9面状小区形状：当r相同时，正六边形的邻区距离最大，小区面积最大，小区交叠区面积最小。10区群的组成：重用模型：该模型中每

22、个蜂窝区使用唯一频段， 或称区群。N: 个重用模型的蜂窝区个数，称为重用因子。共 同使用全部可用频率的 N个小区组成一个区群，N是区群的大小， 典型值3、4、7、9、12、。系统中的区群越多，系统容量越大，频率的利用率越高。N越大，则意味着同频小区间距离越远, 同频干扰越小。N越小，则意味着一个系统中可有更多的簇，频 率利用率高，有更多的容量。从提高频率利用率的角度，在保持 满意的通信质量的前提下，N应取最小值最好。11区群组成条件：基本图案能彼此邻接且无空隙地覆盖整个面 积；相邻单元中，同频道的小区间距离相等，且为最大。 N=a2+ab+b2。a和b分别为相邻同频小区间的二维距离。找某一 小

23、区的相距最近的同频小区步骤：自小区A出发，沿任一条六边形链移动a个小区，并逆时钟旋转60再移动b个小区，a和b 称为簇与簇之间的二维距离，a和b为正整数，且不能同时为零。复杂，多信道工作时存在干扰。25流入话务量A S 1Erl （1个呼叫/小时，占用1小时）完 成话务量A = 0S呼损率（B）:定义为损失话务量与流入话务量 之比。用来说明呼叫损失的概率。A AA0B降低，A随之降低，网内容纳的用户数减小1a C T K C K S每用户忙时话务量：3600（C：用户每天平均呼叫的次数；T:每次呼叫平均占用波道的时间（秒 /次）；K： 集中系数）。波道利用率可用每个波道平均完成的话务量表示：1

24、2同频小区的距离（R为小区辐射半径）A A1 B13 一般情况全向天线的同频干扰-Q466( 3N)46C14最坏情况的同频干扰 丁n n n越大表示每波道越忙，m空闲的时间越短，利用A/nN 用户总数M为:15提高系统容量的方法一一小区分裂。小区分裂是解决网中用 户的增加，解决网中用户密度的不同的有效方法。小区分裂的两 种方案；在原基站上分裂划分扇区；增加新基站的分裂。AMmnaABnTB r率越高。每个波道能容纳的用户数:16小区分裂的两种方案：在原基站上分裂一一划分扇区；增加新基 站的分裂.划分扇区：在原小区的基础上，将中心设置基站的全 向覆盖区分裂为几个定向天线的小区。增加新基站的分裂

25、：是指 将小区半径缩小，增加新的蜂窝小区，并在适当的地方增加新的 基站的方法。基站间距减为原来的一半，基站覆盖面积变为原来 的四分之一。26爱尔兰呼损公式：i 0 中，呼损率（B）、共用波道数（n）上式表示了多波道共用系统 和流入话务量（A）三者的关系当共用波道数n 一定时，呼损率B越大，系统的流入话务量 A越 大,波道利用率越高，系统容纳的用户数越多。 但服务质量越低。17信道分配的两个含义。频道分组：根据移动网的需要将全部频 道分成若干组；频道指配：以固定的或动态分配方法指配给蜂窝 网的用户使用。18固定信道分配：每小区频率固定。分为分区分组配置法， 等频 距配置法。分区分组配置法原则：尽

26、量减小占用的总频段，以提 高频段的利用率；同一区群内不能使用相同的信道，以避免同频 干扰；小区内采用无互调干扰的相容信道组，以避免互调干扰。缺点：主要岀发点避免三阶互调，但未考虑同一信道组中的频率 间隔，可能会岀现较大的邻道干扰。等频距配置法：按等频率间隔来配置信道。特点：频距足够大，可避免邻道干扰；存在互调 干扰；干扰易被接收机输入滤波器滤除而不易作用到非线性器 件，可降低互调干扰。19多波道共用：任何一个小区内的移动用户可选取小区内空闲波 道，所有波道对用户共用，多波道共用提高了小区内信道利用率。20多波道共用的两种方式：人工方式与自动方式。波道（信道） 自动选择的四种方式：专用呼叫信道方

27、式、循环定位方式、循环不 定位方式、循环分散定位方式。21专用呼叫信道方式：在给定的多个共用信道中，选择一个信道 专门作为呼叫信道，以完成建立通信联系的信道分配，而其余信 道作为话务信道。专用呼叫信道方式的工作过程：守候、呼叫、 应答、挂机四种状态。专用呼叫信道方式的适用范围：大系统、 多信道系统，如GSM系统。22循环定位方式：在给定的多个共用信道中，没有专门指定的话 务信道和呼叫信道。具体哪一个信道临时作为呼叫信道使用由基 站控制，每个信道都有机会临时担当呼叫信道。循环定位方式的工作过程：指定呼叫信道、定位守候、建立通信、通话终了。特点：信道利用率高，全部信道可通话，适用于中小容量的系统；

28、 处理时间长，有呼叫冲突现象。23循环不定位方式：用户不必集中定位于一个信道上对基站呼 叫。基于循环定位方式，企图解决冲突现象。循环不定位方式的 工作过程：移动用户不定位呼叫基站，基站发长信号定位移动台 建立通信。特点：接续时间长，只适用于信道很少的系统。系统 的全部信道都工作，互调干扰严重24循环分散定位方式：基站，对全部空闲信道发岀空闲信号，网 内用户分散在各个空闲信道上。用户呼叫基站在各自的信道上进 行。基站呼叫移动用户时，其呼叫信号在所有空闲信道上发岀， 并等待应答信号。特点：接续快，效率高，冲突少。但接续控制采用波道共用技术，可提高波道利用率，随n增加，n增加，但提高的速度越来越少。

29、27越区切换：指正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前 基站转移到另一个基站的过程。目的就是维持高质量的信号质 量、平衡小区之间业务量及恢复岀现故障的控制信道。分类：硬 切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例如GSM系统。软切换：维持旧的连接，同时建立新的连接。例如CDMA系统。更软切换：扇区之间的切换。接力切换：TD-SCDMA28越区切换准则：通常是根据移动台处接收的平均信号强度，或移动台处的信噪比、误比特率等参数来确定。准则1 :相对信号强度准则；准则2 :具有门限规定的相对信号强度准则；准则 3: 具有滞后余量的相对信号强度准则；准则4 :具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则

30、29准则1在任何时间都选择具有最强接收信号的基站缺点：在原基站信号强度仍满足要求的情况下，会引发太多不必要的越区切换，特另U是衰落信道下。准则2门限太高则同于准则 1， 门限太低，会 引起较大的 越区时延，链路质量差，可能引起信号 中断准则3曲*-J.+ J*1*仅允许移动用户在新基站的 信号强度比原基站 信号强很多（即大 于滞后余量）的情况下切 换准则4:仅允许移动用户在旧基站的信号电平低于规定门限并且 新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时进行越区 切换。30越区切换的控制包括：参数控制和过程控制。过程控制的方式: 移动台控制的越区切换、网络控制的越区切换、移动台辅助的越 区切换3

31、1移动台控制：移动台连续监测当前基站和几个越区时的候选基6 GSM网络接口Abis接口定义为基站子系统的基站控制器（BSC）与基站收发信机站的信号强度和质量，当满足某种越区切换准则后，移动台选择 具有可用业务信道的最佳候选基站，并发送越区切换请求。DECT等小系统常采用，在大系统中容易引起切换冲突。网络控制：基站监测来自移动台的信号强度和质量，当信号低于某个门限后， 网络开始安排向另一个基站的越区切换。缺点：若MS失去联系，将造成信号中断。第一代模拟系统采用此方法，切换时间长，可 达10s, TD-SCDMA采用接力切换，即只需基站参与。移动台辅助： 网络要求移动台测量其周围基站的信号并把结果

32、报告给旧基站， 网络根据测试结果决定何时进行越区切换以及切换到哪一个基 站。第二代系统 GSM, CDMA都采用此方法。特点：时间快，切 换过程1s 2s，信号中断1so32信道分配：小区预留部分信道，专门用于越区切换。特点：增 加新呼叫的呼损率，减小通话中断率。切换策略：在小区内分配 空闲信道时，切换策略是使切换请求优先于呼叫初始请求。切换 门限：R切换R最小可用不能太大也不能太小太大，就可能会有不需要的切换来增加 msc负担，太小，就可能会因为信号太 弱而掉话，而在之前没有足够的时间来完成切换。切换时间：保 证所检测到的信号电平的下降不是因为瞬间的衰减，而是移动台 正在离开当前服务的基站。

33、第四章GSM移动通信系统1GSM的网络结构基站子系统网络子系统2 GSM是一种公共陆地移动网（PLMN）。一个国家内可以由数个 运营商根据GSM标准建设蜂窝移动通信网络。 组成：MS 移动站） BS 基站）MSC 移动交换中心）LR位置寄存器）。子系统：RSS无 线子系统）：涵盖所有无线方面。NSS （网络和交换子系统）：呼叫 下传、越区切换、交换。 OSS操作子系统）：网络管理。3无线子系统：组成：MS（移动站卜BSS基站子系统），组成：BTS基 站收发信机）：发射机和接收机。BSC基站控制器）：控制数个收 发信机。在一小区内建立无线电覆盖并与移动台通信的设备组 成。接口： Um :无线空中

34、接口。Abis :标准化的开放接口，用户信道数据速率16 kbit/s oA：标准化的开放接口，用户信道数据 速率 64 kbit/s o4网络和交换子系统组成：MSC（移动交换中心）、IWF（互通功能）、 ISDN综合业务数字网）、PSTN公共交换电话网）、PSPDN分组交 换公共数据网）、CSPDN电路交换公共数据网）。数据库：HLR归 属位置寄存器）、VLR访问位置寄存器卜EIR设备识别寄存器）o （1）移动交换中心（MSC）网络的核心：提供交换功能并面向下列功 能实体；把移动用户与固定网用户、移动用户与移动用户之间 互相连接起来。可以从三种数据库，即原籍用户位置寄存器、访 问用户位置寄

35、存器和鉴权中心获取有关处理用户位置登记和呼 叫请求等所需的全部数据，作为网络的核心，MSC还支持位置登记和更新、过区切换和漫游服务等项功能。（2） HLR是存储管理部门用于移动客户管理的数据，每个移动客户都应在其 HLR注册 登记。可以看作是 GSM系统的中央数据库，存储该 HLR管辖区 的所有移动用户的有关数据。VLR:是存储MSC为了处理所管辖区域中MS的来话、去话呼叫所需检索的信息。存储进入其控制 区域内来访移动用户的有关数据。5操作子系统（OSS）使所有GSM子系统的操作、管理和维护能集 中进行。组成：鉴权中心（AUC）:鉴权中心存储着鉴权信息和加密 密钥，防止无权用户接入系统和保证无

36、线通信安全，基于VLR的申请生成用户的特定鉴权参数；鉴权参数用于GSM系统内移动终端的鉴权和空中接口用户数据加密。操作与维护中心（OMC）：负责对全网进行监控与操作。对无线子系统和网络子系统的不同 的控制能力。系统的自检、报警与备用设备的激活、系统的故障 诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递、话务量的 统计和计费数据的记录与传递。A接口定义为网络子系 统（NSS与基站子系统 （BSS之间的通信接口。 其物理连接是通过采用标准的 2.048 Mb/sPCM数字传输链路来实 现的。此接口传送的信 包括对移动台及基站管 性及呼叫接续管理等两个功能实体之间的通信接口， 用于BTS不与BSC放

37、在一处与BSC之间的远端互连方式，它是通过采用标准的2.048 Mb/s或64kb/s PCM数字传输链路来实现的。 此接口支持所有向用户提供的 服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。Um接口 （空中接口）定义为移动台（MS）与基站收发信机（BTS之间的无线 通信接口，它是 GSM系统中最重要、最复杂的接口。B接口定义为移动交换中心（MSC）与访问用户位置寄存器（VLR） 之间的内部接口。用于MSC向VLR询问有关移动台（MS）当前位置 信息或者通知VLR有关MS的位置更新信息等。C接口定义为MSC 与HLR之间的接口，用于传递路由选择和管理信息。两者之间是 采用标准的2.048

38、 Mb/s PCM数字传输链路实现的。D接口定义为HLR与VLR之间的接口，用于交换移动台位置和用户管理的信息， 保证移动台在整个服务区内能建立和接受呼叫。由于VLR综合于MSC中，因此D接口的物理链路与 C接口相同。E接口为相邻区 域的不同移动交换中心之间的接口。用于移动台从一个 MSC控制区到另一个MSC控制区时交换有关信息，以完成越区切换。此 接口的物理链接方式是采用标准的2.048 Mb/s PCM数字传输链路实现的。F接口定义为MSC与移动设备识别寄存器（EIR）之间的 接口，用于交换相关的管理信息。此接口的物理链接方式也是 采用标准的2.048 Mb/s PCM数字传输链路实现的。

39、G接口定义 为两个VLR之间的接口。当采用临时移动用户识别码仃MSI）时，此接口用于向分配 TMSI的VLR询问此移动用户的国际移动用户 识别码（IMSI）的信息。G接口的物理链接方式与 E接口相同。 7 IMSI-国际移动用户识别码：通常在呼叫建立和位置更新时都 要使用IMSI，此码在所有位置（包括漫游区）都是有效的。TMSI- 临时移动用户识别码：为了对IMSI保密，MSC/VLR可给来访移动客户分配一个唯一的 TMSI号码，即为一个由 MSC自行分配的 4字节的BCD编码，仅限在本MSC业务区内使用。IMEI-国际移 动识别标识码：是唯一的用于识别移动设备的号码，用于监控被 窃或无效的这

40、一类移动设备。MSISDN-移动台PSTN/ISDN号码MSISDN用于PSTN或ISDN拨向GSM系统的号码，在呼叫接续时 所需要拨的号码。MSRN-移动台漫游号码：当移动台漫游到另 一个MSC区时，该MSC的VLR将给移动台分配一个临时漫游号 码，并通知该移动台的 HLR,用于路由选择。LAI-位置区识别码： LAI用于移动用户的位置更新。CGI-小区全球识别码：用来识别 一个位置区内的小区。BSIC-基站识别码：BSIC用于移动台识别 不同的相邻基站，米用 6比特编码。分本WlMSCfllhMSCW况Al 了便于漫游时确龍路 曲TD MA 帧11 GSM区域的定义GSM服务区PLMI区M

41、S区位置区MS区位置区位置区基站区基站区基站区扇区 扇区位置区基站区扇区 扇区基站区扇区 扇区基站区扇区 扇区说明：已拨号码（MSISDN）被中继给 GMSC此号码用于接入 数据库，是和接入订户 HLR相关的号码。GSMC向HLR发送一 个包括被呼MSISDN的申请。HLR检验其记录，找出被呼订户的 当前位置，然后向被呼订户所在的MSC/VLR （原籍区的MSC）发出一个申请，而此申请中采用IMSIo MSC/VLR收到此申请后发 回包含在 MSRN内的选路指令。 HLR下传此 MSRN给GMSC GMSC采用此选路信息，把此呼叫沿指定的路由传给正为被呼订 户服务的MSC（访问区的MSC）。该

42、MSC把此呼叫路由给适当的 BSC 此呼叫被发送给被呼的订户。由于被呼订户已经在网络中 登记过，因此在空中接口传送时用的是TMSIo8 TDMA/FDMA接入方式8个时隙组成一帧，26帧组成一个复帧。收发频率间隔： 45MHzo占有 25MHz带宽，包含124对频道，频道间隔200kHz。 每个载频含8个时隙，共992个物理信道。区群由3、4、7个小 区组成，区群内不使用相同频道，每个小区含多个载频。9 TDMA信道的分类：按信道性能分： GSM中的信道分为物理信 道和逻辑信道。一个物理信道就为一个时隙 仃S），逻辑信道是根 据BTS与 MS之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道，这些逻

43、辑信道映射到物理信道上传送。按传输方向分：GSM中的信道分为下行链路和上行链路。从BTS到MS的方向称为下行链路。相反的方向称为上行链路按逻辑信道的功能分：逻辑信道 又分为业务信道和控制信道两大类。业务信道（TCH :用于传送编码后的话音或用户数据。控制信道（CCH）:用于传送信令或同 步数据。根据所需完成的功能，控制信道分为广播、公共及专用 三种控制信道。频率帧时隙4.6 ms577 sfn0 1 2 3 4 5 6 7工二I -1l1200 kH Zfn+11l工1fn+21111fn+3LI丄11=物理信值fn+4TTTr时间10 GSM系统上行帧和下行帧传输所用TDMA帧号相同，但上行

44、帧相对于下行帧在时间上推后3个时隙。TDMA信道上一个时隙中的信息格式称为突发脉冲序列（Burst）。GSM系统中，每帧含8个时隙，时隙的宽度为0.577ms，其中包含156.25bit，每比特持续时间为 3.7us。信道传输率：156.25bit/ 0.577ms=270.8kb/s。频 带效率：270.8kb/s/200kHz=1.35b/s/Hz。2043 20442 0451 0 1二2 I 346r.2 04勺服务区：移动台可以获得 服务的区域，即不同通信 网用户无需知道移动台 的实际位置而与之通信 的区域。PLM N:可由一个或若干 个移动交换中心组成 MSC区：指一个移动交换 中

45、心所控制的区域，通常 连接一个或若干个基站 控制器，每个基站控制器 控制多个基站收发信机。 位置区：位置区由若干基 站区组成，它与一个或 若干个基站控制器（BSC 有关。基站区：指基站收、发信 机有效的无线覆盖区12位置登记：所谓位置登记（或称注册）是通信网为了跟踪移动台 的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程。由 于数字蜂窝网的用户密度大于模拟蜂窝网，因而位置登记过程必须更快、更精确。位置信息存储在原籍位置寄存器 （HLR和访问位置寄存器（VLR中。更新过程：当移动台进入某个访问区进 行位置登记时，它就向该区的MSC发出“位置登记请求（LR）”若LR中携带的是“国际移动用户识别

46、码 （IMSI）”新的访问位 置寄存器（VLR）n在收到MSC”更新位置登记“的指令后，可根 据IMSI直接判断出该移动台的原籍位置寄存器（HLR（VLR）n给MS分配漫游号码（MSRN）,并向该HLR查询“ MS的有关参 数”，获得成功后，再通过MSC和BS向MS发送“更新位置登记” 的确认信息HLR要对该MS原来的移动参数进行修改，还要向 原来的位置寄存器（VLR）0发送“位置信息注销”指令如果 MS 是利用“临时用户识别码（TMSI）”（由（VLR）0分配的）发起“位 置登记请求”的，（VLR）n在收到后，必须先向（VLR）0询问该用 户的IMSI，如询问成功，（VLR）n再给MS分配一

47、个新的TMSI,接 下去的过程与上面一样。如果MS因故未收到“确认”消息，则此次申请失败，可以重复发送三次申请，每次间隔至少10s.133越区切换：所谓过区切换是在通话期间，当移动台从一个小 区进入另一个小区时，网络能进行实时控制，把移动台从原小区 所用的信道切换到新小区的某一信道，并保证通话不间断（用户无感觉）o如果小区采用扇区定向天线，当移动台在小区内从一个扇 区进入另一扇区时，也要进行类似的切换。例题1 : 一个系统，有32个半径为1.6km的蜂窝区总频率带宽可 支持336个业务信道，且重用因子为 N=7。总覆盖面积是多少？ 每个蜂窝区有几个信道，能并发处理的呼叫数量是多少？ 答:半径为

48、R的六边形面积1.5R 3 ，半径为1.6km的六边形面积为6.65km2，总覆盖区域为6.65*32=213km2, N=7,每个蜂窝 区的信道数为336/7=48个，总信道容量为48*32=1536个信道。例题2:、信号调制技术(Signal modulation techniques) 1、信号编码标准；2、数字数据模拟信号；3、模拟数据模拟信号；4、模拟数据数 字信号。amplitude-shift keying (ASK), frequency-shift keying (FSK), and phase-shift keying (PSK). Time domain expressi

49、on (时域表 示)Waveform(波形)Spectrum (频谱)Modulator and demodulator(调制与解调)Performance (性能)信号的三个基本特性被用于调制：Amplitude Modulation (AM)(振幅调制)Angle modulation : 1) Frequency Modulation (FM) ； 2) Phase Modulation (PM)脉冲编码调制(Pulse Code Modulation)1)抽样(Sampling)2)量化(Quantization)3)PCM 编码(PCM encoding)增量调制(Delta Mod

50、ulation)1)最受欢迎的PCM调制的替代技术，可以减少复杂性；2)在每个采样间隔Ts阶跃函数通过量化水平6实现升降，接近于模拟信号。3)函数升降的行为是二进制的。因此增量调制输岀能 通过抽样的单个二进制数字表示。五、扩展频谱(Spread spectrum)扩频技术最初开发用于军事和情报需求。基本观点是通过一个更宽的带宽传播信息信号使得干扰和拦截更加困难。基本 途径：1 )跳 频扩频 FHSS ( Frequency-Hopping SpreadSpectrum )信号通过一系列看似随机的无线电频率广播，以固定 的间隔频率跳跃。接收机以与发射机同步频率跳跃的方式接收信 息。FHSS Us

51、ing MFSK (多进制频移键控)MFSK uses M=2 L different frequenciesFor FHSS, the MFSK signal is translated to a new frequency every Tc seconds by modulating the MFSK signal with the FHSS carrier signal.For a data rate of R, the duration (持续期间) of a bit is T=1/R seconds and the duration of a signal elements isT

52、s=LT seconds.If Tc is greater than or equal to Ts the spreading modulation is referred to as slow-frequency-hop spread spectrumOtherwise it is known as fast-frequency-hop spread spectrum. Example of Slow FHSS and Fast FHSS.2 )直接序列扩频 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)Each bit in the original sign

53、al is represented by multiple bits in the transmitted signal, using a spreading code.The spreading code spreads the signal across a wider frequency band in direct proportion to the number of bits used.One technique with DSSS is to combine the digital information stream with the spreading code bit st

54、ream using an exclusive-OR (XOR).DSSS Using BPSK (二进制相移键控)To produce the DSSS signal, we multiply the above by c(t), which is the PN sequence taking on values of +1 and -1.eDSSSAs(t )c(t ) cos( 2 fct)At the receiver, the incoming signal is multiplied by c(t). Becausec(t) x c(t)=1he original signal i

55、s recovered:eoSSt)As(t )c(t ) cos( 2 fct )dt)eBPSK码分多址联接方式CDMA (Code Division Multiple Access )CDMA is a multiplexing (多路) technique used with spread spectrum.Assuming data signal with rate D, break each bit into k chips according to a fixed pattern that is specific to each user, called the user s c

56、ode.The new channel has a chip data rate of kD chips per second. orthogonal code (正交码)CDMA for DSSS扩频序列的生成( Generation of Spreading SequencesSpreading code:(扩频码)There should be an approximately equal number of ones and zeros in the spreading code.Few or no repeated patternsIn CDMA application, further requirement of lack