讲课通信业务第二单元第五讲

1、目的与要求通过本讲的学习，使学生了解移动通信的特点，了解移动通信系统中所采用的无线技术，了解无线通信系统及各子系统的作用，熟悉移动通信的网络结构。一、移动通信网简介1移动通信的概念所谓移动通信，是指通信双方至少有一方处于移动状态的信息交换过程。移动通信给人类带来的便利是不言而喻的。与固定通信相比，移动通信系统更为复杂。2移动通信的特点-可移动性在移动的过程中，移动通信终端为了与系统保持一定的联系，一方面要不断地收听系统的广播信息，测量系统信号，调适工作状态，另一方面在需要的时候与系统进行适时的通信，向系统报告位置信息，以便能与系统随时取得联系。可移动性意味着移动终端与系统必须采用无线的方式接入

2、。无线信道是很多用户共享的珍贵资源，只有当移动用户终端需要接入时，才进行信道分配，无线资源管理是移动通信区别固定电话通信网最重要的特点之一。可移动性意味着系统必须记录移动用户的位置信息，位置信息管理是移动通信区别固定电话通信网又一重要的特点。一、移动通信网简介2、移动通信的特点-多普勒效应所谓多普勒效应，是指在声源快速向观察者移动时声波频率会变高，而声源快速背向观察者移动时声波频率会变低的现象。在移动通信系统中，快速运动的移动台与基站之间传送的无线电波频率因快速接近或离开而产生附加频率偏移，出现噪声。一、移动通信网简介2、移动通信的特点-多径传播。电波的传送环境是复杂的，接收端收到的电波是通过

3、多种传播路送达的，包含地表波、电离层反射波、直射波、折射波和散射波等。在移动传播环境中，到达移动台天线的信号并不是单一路径传播过来的，而是由许多不同路径传播过来信号的合成。由于电波传送路径的不同，传送距离不同，因而到达的时间、相位也不相同。不同相位的多个信号在接收端进行叠加，会发生局部信号增强，局部信号减弱，移动台接收信号的幅度由于多径传播引起的强弱变化，称为多径干扰，也叫多径衰落。移动通信系统通过有效的方式来解决多径衰落现象。一、移动通信网简介 2、移动通信的特点- 干扰互调干扰：两个或多个信号作用在通信设备上会产生与通信信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰，这种现象称为互调干扰。

4、邻频干扰：邻近的频点由于频点偏移，可能产生相互的串扰，这种相邻频点之间的串扰称为邻频干扰。 同频干扰：相同频点之间的串扰称为同频干扰。一、移动通信网简介2、移动通信的特点-终端和容量对终端设备要求高。为了适应移动的需要，移动终端不仅需要具有携带方便、操作简单、体积小、重量轻的特点，更需要具备性能稳定、接收可靠、节省能耗、存储容量大等优点，还需要要支持时尚、新颖的辅助功能，适应不同人群个性偏爱。信道容量有限。由于规划给移动通信的频段是有限的，所以无线通信信道容量非常有限，频率资源的合理安排和分配显得十分重要。小区分裂、频率复用、跳频等提高无线资源利用率的技术能有效地提高系统的用户容量。一、移动通

5、信网简介二、移动通信的工作方式通信系统的的通信方式有单工、半双工、全双工3种。（1）单工通信所谓单工方式，是通信双方的一方只能发送，另一方只能接收。广播系统、电视台都是单工工作的通信系统。单向的通信信道只能支持单工工作方式。（2）半双工通信半双工方式指通信双方既能发送、又能接收，但发送时不能接收，接收时不能发送。日常生活中使用的步话机就是采用半双工通信的例子。半双工方式需要双向信道的的支持。（3）双工通信双工方式是指通信双方具有收信、发信功能，收发信机均能同时工作，任一方在发信的同时也能收听对方的信息。这种通信方式需要两个信道，一个信道用于从一方发送，被另一方接收，而另一个信道正好相反。移动终

6、端与基站之间采用双向全双工通信，上行与下行信号分别在不同的频带内传递，通过天线的耦合功能，进行信号的来去分流。三、主要的无线通信技术（1）多址接入技术所谓多址，就是指多路复用技术。无线资源是有限的，如何利用有限的资源为更多的用户提供接入，是移动通信系统要解决的很重要的问题。频分多址（Frequency Division Multiple Access：FDMA）是把通信的总频段划分成若干等间隔的频道分配给不同的用户使用，这些频道也称为信道，在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段。时分多址（Time Division Multiple Access：TDMA）是在一个宽带无线载波上，把时间

7、分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙，每一个时隙作为一个通信信道分配给其中一个用户。码分多址（Code Division Multiple Access：CDMA）是指不同的移动台共占同一个信道，系统为每个移动台分配了各自特定编码序列。这些编码序列是一个正交集，在正交序列中，只有编码序列相同时才能解码，所有用户可通过不同的编码序列加以互相区分，在接收端进行正交解码来恢复信号。（2）调制技术所谓调制，就是对信号源的编码信息进行处理，使其变为适合于信道传输形式的过程。移动通信系统分配给每个信道的带宽有限，在无线环境中，干扰在所难免，并存在多径衰落现象和多普勒效应，必须选择抗干扰能力强、频谱利用率

8、高，带外辐射要小的调制方式，以提高利用能力，减小对临频干扰。三、主要的无线通信技术三、主要的无线通信技术（3）抗干扰抗衰落技术为了解决这些问题。提高移动通信系统的性能，目前经常采用的是分集技术、均衡技术、信道编码这些技术来解决。分集技术就是利用多条传输相同信息且具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特征的信号路径，并在接收端对这些信号进行适当的合并，以便大大降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。均衡技术可以补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰。它不用增加传输功率和带宽即可改善移动通信链路的传输质量。信道编码是通过在发送信息时加入冗余的数据位来改善通信链路的性能。在发射机的基带部分，

9、信道编码器把一段数字序列映射成另一段包含更多数字比特的码序列，然后把已被编码的码序列进行调制以便在无线信道中传送。四、移动通信系统结构（1）移动通信系统结构数字蜂窝移动通信网是一种小区制移动通信系统，为了提高无线资源的利用率，可将服务区分割成若干小区，每一小区由一组收发系统进行无线覆盖，无线频点在每隔一定小区进行复用，按这样的方式组成一个类似蜂窝的无线小区覆盖网。蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS）3大部分组成，如图2-5-1所示。其中，NSS与BSS之间的接口为A接口，BSS与MS之间的接口为Um接口。图2-5-1 蜂窝移动通信系统的组成

10、1网络交换子系统（NSS）网络交换子系统（NSS）主要完成交换接续功能、移动性管理、用户状态与业务数据管理、安全性管理等。图2-5-2 移动通信系统的结构图四、移动通信系统结构移动交换中心（MSC）：MSC是移动通信系统的核心，负责覆盖区域内的无线系统、移动台信令交换，移动用户的呼叫建立、呼叫控制和电路交换。拜访用户位置寄存器（VLR）：VLR是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息。归属用户位置寄存器（HLR）：HLR也是一个数据库，用来存放注册用户的身份信息、状态信息、服务信息和位置信息。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）中

11、注册登记。它主要存储两类信息：一是有关客户的参数，如用户号码、工作状态以及开通哪些服务等；二是有关客户目前所处位置的信息，例如当前登录MSC、VLR地址等。鉴权中心（AUC）：用于完成移动用户的身份鉴定和安全性控制。移动用户在登录、位置更新等过程中需要对用户通过加密的3参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）进行身份鉴权。移动设备识别寄存器（EIR）：一个设备序列数据库，可以存储合法移动台设备的参数，便于对登录系统的移动终端设备进行识别、监视、闭锁等操作，以防止非法移动台的使用。四、移动通信系统结构BSS由一定无线覆盖区域的无线资源管理，负责所辖基站的无线网络资源的管理、小区配置数

12、据管理、功率控制、定位和切换、无线信道管理、信令转发、呼叫控制、传输协议的变换。基站控制器BSC：提供了MSC和BTS的连接桥梁，一方面承担了部分交换、信令管理的功能，另一方面实现了交换机侧电路协议（A接口）到基站侧传输协议（Abis接口）的变换。基站收发信台（BTS）：无线接口设备，主要负责无线信号的收发，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。2基站子系统（BSS）四、移动通信系统结构移动台就是移动客户设备部分。它由两部分组成，即移动终端（MS）和用户识别卡（SIM）。移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是

13、“身份卡”。它是一种IC智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息一和一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网络。SIM卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网。3移动台（MS）四、移动通信系统结构操作维护中心是一个相对独立的对GSM系统提供管理和服务功能的单元，它主要是对整个GSM网路进行管理和监控。通过它实现对GSM网内各种部件功能的监视、状态报告、故障诊断、参数调整等功能。4操作维护中心（OMC）四、移动通信系统结构五、我国移动通信的网络结构我国数字移动通信网是采用独立网号方式来组成公共陆地移动通信网（PLMN）。它是一个与PSTN、ISDN等并行的

14、电信业务网。网号，就是网与网之间互通时所需要拨打的接入号。如中国移动的GSM网接入号是134139，159，158、188；中国联通的GSM网接入号是130132，156、186；中国电信CDMA网络接入号为133、153、189。我国移动电话网的组网方式类似于固定长途网，大区设立一级汇接中心、省内设立二级汇接中心、移动业务本地网为端局。PLMN不设国际出口局，国际间的通信借助PSTN的国际局。移动通信网与PSTN网（公用电话网）的连接关系。五、我国移动通信的网络结构全国GSM网的结构及其与PSTN的连接关系省内移动通信网由省内的各移动业务本地网构成，省内设若干个移动业务汇接中心（即二级汇接中心），汇接中心之间为网型结构，汇接中心与移动端局之间成星型网。根据业务量的大小，二级汇接中心可以是单独设置的汇接中心，也可兼作移动端局。省内移动通信网中一般设置23个移动汇接局较为适宜，最多不超过4