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。培训资料之移动通信直放站系统基础知识 福州三元达通讯设备有限公司 二O O 四 年 三 月目录一、 移动通信概述二、 GSM数字移动通信三、 CDMA数字移动通信四、 PHS通信系统五、 射频、光纤、网络知识Sunnada工程技术培训书籍移动通信直放站系统基础知识q综合覆盖系统q综合覆盖系统工程材料介绍q工程作业指导书q工程施工规范 汇编：林书沉、黄环球 2004、3移动通信概述1移动通信概述移动通信是指通信双方至少有一方在移动状态中进行信息的传输和交换。由于广泛地利用了通信工具，替代了出差、联系工作，即可大量节约能源，又可节约大量的旅途时间，提高了社会生产、流通领域各个环节的速度和效率，创造出更多、更高的社会经济价值。1.1移动通信发展移动通信起始于20世纪20年代，是20世纪的重大成就之一。在1895年发明了无线电之后，有关人士将莫尔斯电报用于船舶通信上，曾在1912年的一次海难中起到了通信作用，使得695人获救生还。从此开始了移动通信的发展。自20世纪70年代后期第一代蜂窝网（1G）在美国、日本和欧洲国家为公众开放使用以来，频谱资源的不足和模拟电子技术的局限性制约着蜂窝移动通信的发展。直至1990年，泛欧数字蜂窝网正式向公众开放使用，采用数字时分多址（TDMA）技术，信道带宽200kHz,使用新的900MHz频谱，称为GSM（全球移动通信系统）系统，属于第二代蜂窝网（2G），这是具有现代网络特征的第一个全球数字蜂窝移动通信系统，从而使GSM成为世界上最流行的数字蜂窝网标准，随后，世界各国政府又联合制定了GSM的等效技术标准DCS1800，它在182GHz上提供个人通信业务（PCS）。1991年开始使用数字时分多址（TDMA），1993年又有基于码分多址（CDMA）的数字蜂窝移动通信系统，分别称为IS-54和IS-95。20世纪90年代后，第二代数字蜂窝网广泛使用，数字通信技术成为大势所趋，2G除了提供移动手机互通电话外，还容许移动用户的手机或便携电脑实现数据通信。这意味着，2G的基站可能提供这类应用的不对称传输通路，用户至基站方向的上行信息较短，而基站至用户方向的下行线路传送信息可以较长。这样的蜂窝网被称为GPRS（通用分组无线业务），即介于2G3G之间，俗称二代半（2.5G）。20世纪90年代末至21世纪初，第二代移动通信系统积极参与、准备迎接即将来临的第三代移动通信系统（3G）。3G被称为使IMT2000（国际移动通信系统），他将采用最新的无线电技术、发挥各种通信技术的优点，能够适应世界各国的数字蜂窝网和个人通信业务（PCS）使用。我国模拟蜂窝移动电话网1986年开始组建，邮电部于1987年引进了美国Motorola公司、瑞典Ericsson公司的900MHz TACS体制系统。1995年以前，我国主要发展900MHz TACS模拟蜂窝移动电话。数字移动电话网的建设，起步于1994年9月。广东率先建成特区及珠江三角洲数字移动电话网，初期容量为5万户，10月份试运行。我国CDMA网络于2002年初正式开网放号, 按照中国联通的发展计划，我国将建世界最大、最好的CDMA网络，其中第一期工程网络容量1515万，覆盖全国31个省（自治区、直辖市）的300多个地级市和2000多个县级市。截止2001年3月，世界各地已有160多个CDMA网络，覆盖了美洲、欧洲、大洋洲、亚洲、非洲、等许多国家。全球CDMA移动通信用户达9，000万，较2000年增加58。从1999年起，美国CDMA用户发展就牢牢地占据了第一的位置；在亚太地区：中国香港、日本、韩国、澳大利亚、泰国、印度、菲律宾、新西兰、孟加拉国等许多国家和地区都已建有CDMA商用网络，其中韩国是全球最大的CDMA市场之一，CDMA用户达2700万。1.2我国移动通信发展过程:在第一代移动通信技术主要指蜂窝式(TACS)模拟移动通信，其载波间隔25kHz ，技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信，使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第二代半移动通信可以说是CDMA了，只有CDMA能实现二代到二代半、二代半到三代的平滑过渡，因此“二代半”具有不同的含义。它能提供7到10倍于模拟技术、6倍于TDMA数字移动通信技术的容量。第三代移动通信的主要特征使除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点，克服了其缺点外，还能够提供宽带多媒体业务能提供高质量的视频宽带多媒全综合业务，并能实现全球漫游。核心技术上从第二代到第三代有着重大的变迁。 1.3移动通信的特点1.3.1移动通信具有有线无线相结合的通信方式。1.3.2电波传播有严重的衰落现象。1.3.3远近效应。移动通信是在运动过程中进行通信的，大量的移动台之间会出现近处移动台干扰远距离移动台的通信现象。因此要求移动台发射功率具有自动调整功能。1.3.4经常处于强干扰条件下工作。1.3.5阴影区（盲区）。1.3.6多普勒效应。指当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的波的频率和波源发出的频率不同的现象。两者相互接近时，观察者接收到的频率升高，相互远离时，频率降低。1.4移动通信分类1.4.1按设备的使用环境分为：陆地移动通信、海上移动通信、航空移动通信。1.4.2按服务对象分为：公用移动通信和专用移动通信。公用移动通信是目前我国由中国移动和中国联通经营的移动电话业务。1.4.3按移动通信设备分：1、蜂窝状移动电话系统。2、专用调度电话。3、集群调度移动电话。4、无中心个人无线电话系统。5、公用无绳电话系统。6、移动卫星通信系统。7、移动数据通信。1.4.4通信按工作频段分：根据通信设备的工作频率不同，通信通常可分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。为了较全面对通信中所使用的频段有所了解，下面把通信使用的频段及说明列入下表：表1-1通信使用的频段及主要用途频率范围（f）波长（）符号常用传输媒介用途3Hz30kHz108104m甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30Hz300kHz104103m低频LF有线线对长波无线电导航、信标、电力线通信300kHz3MHz103102m中频MF同轴电缆中波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电330MHz10210m高频HF同轴电缆短波无线电移动无线电话、短波广播、定点军用通信、业余无线电30300MHz101m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航、集群通信、无线寻呼300MHz 3GHz10010cm特高频UHF波导分米波无线电电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信330 GHz101cm超高频SHF波导厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30300 GHz101mm极高频EHF波导毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学105107GHz310-4310-6cm紫外、可见光红外光纤激光空间传播光通信通信中工作频率和工作波长可互换，公式为： =C/f式中，为工作波长；f为工作频率；C为电波在自由空间中的传播速度，通常认为C=3108 m/s1.5移动通信无线设备的工作方式1.5.1无线电通信工作方式有以下几种：(1)单向通信方式。这是最简单的一种工作方式，也是最原始的通信方式，即两个移动电台，一个作发射台，一个作接收台。(2)双向通信方式。这种方式通信双方可以相互对话，即固定台（基站）或移动台与移动台之间互作发射台或接收台进行通信。如常见的对讲机。(3)中继通信方式。当两用户相距较远时，或受地形影响，如建筑物、高山等，可以通过中继转发即中继方式，以扩大移动通信的服务范围。1.5.2按频率不同的无线通信方式有以下几种：(1)单频单工(2)异频单工方式(3)双频双工方式即在收发信机和天线之间插入一个双工器以实现共用一副天线，可同时完成发射和接收信号。(4)中继转发方式。1.6干扰和噪声概述：外部噪声和干扰是使通信性能变坏的重要因素。接收机能否正常工作，不紧取决于接收机输入信号的大小，而且取决于噪声和干扰的大小。比如说，在接收机灵敏度很高的情况下，当外部噪声和干扰远高于接收机的固有噪声时，接收机的实际灵敏度就会大大降低。外部噪声分自然噪声和人为噪声。自然噪声主要是天电噪声、宇宙噪声和太阳噪声；人为噪声是各种电气设备所产生的噪声。自然噪声一般比接收机固有噪声低得多，故可忽略不计。通常，仅需考虑人为噪声。1.6.1移动通信系统中的主要干扰(1)发射机互调和接收机互调在移动通信系统中，三阶互调是主要考虑的内容。(2)邻道干扰由于移动台有可能与基站靠得很近，这样一来邻近信道的信号就可能很大，这种干扰的产生，主要是发射机带外辐射造成的。(3)同频干扰由于移动通信采用信道地区复用，因此在系统设计时要考虑同频复用的距离，和地理条件等因素。除以上三方面主要干扰外，还有发射机寄生辐射、接收机寄生灵敏度、接收机阻塞等。1.6. 2互调干扰的起因 互调的产生是由于多个信号加至非线性器件上产生大量的互调产物。这些新的频率成分的产生是由于器件的非线性特性造成的。1.6.3发射机互调为了提高效率，发射机输出级通常是工作于C类的非线性状态。当一台发射机输出级与另一台或多台发射机的输出信号耦合时，通常它本身的非线性作用将产生很多互调产物，互调产物又通过天线辐射出去，因而造成对接收机的干扰，这种由于发射机末级的非线性产生的互调，称为发射机互调。1.6.4接收机互调由于接收机前端射频通带较宽，假如有两个或多个干扰信号进入高放或混频级。则通过他们自身的非线性作用。各干扰信号就会彼此混频。若互调产物落入接收机带内。就会造成接收机的互调干扰。小结1、 什么是移动通信？它在人们生活中的作用？2、 移动通信特点？3、 移动无线设备的工作方式有哪几种？4、 互调产物产生的原因是什么？5、 移动通信系统中主要的干扰有哪些方面？6、 减小发射机互调干扰的措施是什么？7、 减小接收机互调干扰的措施是什么？GSM数字移动通信2.1.GSM泛欧数字蜂窝系统1982年欧洲邮电主管部门会议建立了移动通信特别组（GSM），着手进行泛欧蜂窝状移动通信系统标准工作。1991年在欧洲开通第一个系统，同时将GSM更名为“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications）。从此蜂窝移动通信跨入了第二代数字蜂窝移动通信系统。并提出主要参数如下：频段：935960MHz （基站发）；890915MHz （移动台发）；频带宽度：25MHz； 通信方式：全双工；载波间隔：200KHz；信道分配TDMA每载波8时隙，全速信道8个，半速信道16个；信道总速率：270.83Kbit/s； 调制方式:GMSK调制指数0.3；话音RPE-LTP13Kbit/s规则脉冲激励线性预测编码；数据9.6kbit/s；分集接收：跳频217跳/s，交错信道编码，自适应均衡，判决反馈自适应均衡器（16us以上）；每个时隙信道比特率：22.8kbit/s。2.2.网络结构2.2.1.数字蜂窝网络系统由三个部分组成，即交换系统(NSS)、基站系统(BSS)、操作和支持系统(OSS)。2.2.2.交换系统由五部分组成：移动业务交换中心（MSC），本地用户位置寄存器（HLR），外来用户位置寄存器（VLR），鉴别中心（AUC）和设备识别寄存器（EIR）。2.2.3.基站系统（BSS）包含两部分：基站控制器（BSC）和基站收发信机（BTS）。从功能上看，BTS主要负责无线传输，BSC主要负责控制和管理。通常，交换系统中一个MSC监控一个或多个BSC，每个BSC控制多个BTS。EIRHLR/AUCBTSISDNPLMNPSTNPSPDNMSC/VLRBSCBTSOMCBTSISDN-综合业务数字网OMC-操作和维护中心PLMN-公共陆地移动网EIR-设备识别寄存器PSTN-公共交换电话网BSC-基站控制器PSPDN-分组交换公用数据网BTS-基站收发信台MSC-移动交换中心VLR-外来用户位置寄存器AUC-鉴别中心HLR-本地用户位置寄存器2.3.频率配置2.3.1.数字公用陆地蜂窝网移动通信网采用900MHz频段：890915MHz（移动台发，基站收）;935960MHz（基站发，移动台收）;随着业务的发展可视需要向下扩展是向前1.8GHz频段扩展.2.3.2.频道间隔相邻频道间隔200kHz,每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式分为8个时隙,即8个信道,如果采用半速率话音编码后,每个频道可容纳16 个半速率信道。2.3.3.频道序号与频道标称中心频率的关系为：下行：F(n)=935.2MHz+(n-1)0.2MHz上行：F(n)=890.2MHz+(n-1)0.2MHz2.3.4.干扰保护比同频干扰保护比：C/I（载频/干扰）9dB邻频干扰保护比：C/I（载频/干扰）-9dB载频偏离400kHz时的干扰保护比：C/I（载频/干扰）-41dB工程设计时需对以上C/I值另加3dB。2.4.接口与信令2.4.1.BTS与BSC之间的接口- Abis接口。Abis接口用2Mbit/s数字接口或64kb/s PCM数字传输链路来实现。2.4.2.BTS与 MS之间的空中接口-亦称Um接口，此接口习惯上也称无线接口。无线接口是移动台（MS）与基站收发信机（BTS）之间接口的统称。它使用了每个载频占用一个TDMA帧的时分多址的概念，每帧包括8时隙（TS），从BTS到MS的方向定为下行，相反的方向称为上行。2.4.3.NSS与BSS之间的通信接口-A接口，从系统的功能实现而言，就是移动交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，其物理连接是通过采用标准的2Mb/s PCM数字传输链路来实现。2.4.4.信道的定义(1).物理信道：一个载频上的TDMA帧的一个时隙称为一个物理信道。它相当于FDMA系统中的一个频道，每个用户通过一系列频率的一个接入系统，因此，GSM中每个载频有8个物理信道，信道07（时隙07）。(2).逻辑信道：大量的信息传递于BTS与MS之间，根据传递信道的种类，我们定义不同的逻辑信道。逻辑信道在传输过程中要被放在某个物理信道上。逻辑信道可分为两类，业务信道和控制信道。a.业务信道（TCH）：用于传送编码后的话音或用户数据b.控制信道（CCH）：用于传送信令或同步数据。控制信道分三种：广播、公共及专用控制信道。2.4.5.广播信道可分为：(1).频率校正信道（FCCH）：此信道供用户传送校正MS频率的信息。同步信道（SCH）：此信道传送给MS的帧同步（TDMA帧号）和BTS的识别码（BSC）信息。(2).广播控制信道（BCCH）：此信道广播每个BTS的通用信息（小区特定信息）(3).公共控制信道（CCCH）：用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。(4).寻呼信道（PCH）：此信道用于寻呼（搜索）MS的信息。(5).随机接入信道（RACH）：MS通过此信道申请分配一个SDCCH，它可作为对寻呼的响应或MS主叫登记时的接入。(6).允许接入信道（AGCH）：此信道用于为MS分配一个SDCCH。2.4.6.专用控制信道（DCCH）可分为：(1).独立专用控制信道（SDCCH）：用于在分配TCH之前呼叫建立过程中传送系统信令。例如登记和鉴权在此信道上进行。(2).慢速随路控制信道（SACCH）：与一个业务信道TCH或一个独立专用控制信道SCDDH相关。它是一个传送连接信息的连续数据信道；如传送移动台接收到的关于服务及邻近小区的信号强度的测试报告。这对实现移动台参与的切换功能是必要的，它还用于MS的功率管理和时间的调整。上、下行，点对点（移动对移动）(3).快速随路控制信道（FACCH）：与一个业务信道TCH相关。FACCH在话间传输过程中，如果突然需要以比慢速随路控制信道SACCH所能处理的高得多的速度传送信令信息，则借用20ms的话音（数据）突发脉冲序列来传信令。这种情况通常在切换时使用。由于话音译码器会重复最后20ms的话音，所以这种中断不被用户查觉。2.5.通用分组无线业务（GPRS）通用分组无线业务（GPRS，General Packet Radio Service）是GSM标准化组织制定的一套标准，以实现移动分组数据业务。GPRS网络是一个传输承载平台，提供的是端分组交换方式下数据的发送和接收。GPRS的实现是在GSM网络上增加分组数据服务设备，并对GSM无线网络设备进行升级，从而利用现有的GSM无线覆盖提供分组数据业务。2.5.1GPRS的特点(1).速度快GPRS在传输上支持4种编码方式并采用多时隙（最多8个时隙）合并传输技术，使数据速率最高可达171Kbit/s。在网络接入上，由于GPRS网本身就是一个分组型数据网，提供较高的接入速率，支持IP协议，因此与数据网络建立连接的时间仅几秒钟，而且支持一个用户占用多个信道，快于电路型数据业务。(2).利用率高“分组”的固有特点使得GPRS具有按需分配频率资源和网络传输资源的能力，即资源利用率高。因此也使得用户时间利用率高、资金利用率高（GPRS可按流量计费）。同时使GPRS更适应数据通信的突发性的特点。(3).近况和前景都看好。GPRS充分利用现有的无线网络覆盖，投资少，功能强，近期容易铺开。技术上是分组与IP结合，顺应了通信网的发展趋势，是第二代向第三代过渡的主力军。2.5.2.GPRS的业务GPRS是一个采用业务承载平台，提苍茫的是数据终端到业务平台的传输通道。真正业务是依靠业务开发平台实现，提供丰富的基于IP的移动的业务，GPRS几乎可以支持除交互式多媒体业务以外的所有数据应用业务。GPRS业务可分为点以点业务和点对多点业务。目前点对多点规范尚未完成。点对点业务包括但不限于以下业务：(1).TERNET业务，向用户提供便捷和高速的移动INTERNET业务，如Web浏览，Email，TELNET，FTP，目录服务，远程监控，在线数据库，信息查询，电子商务等。(2).移动办公业务（提供与企业内部网Intraner互通）(3).WAP业务(4).GPRS传短消息(5).远程操作（在线股票交易、移动银行等）(6).定位业务（GPS定位信息传输）(7).信息服务，如新闻、股市行情、调度管理、订票、天气预报、电子邮件、娱乐等。2.5.3.GPRS对GSM网络的影响(1).现有设备的改造BTS：需升级支持新的逻辑信道结构和编码方式。对于编码方式CS1和CS2，目前厂家的设备绝大部分只需软件升级即可。BSC：需要增加新的分组数据处理单元PCU模块。部分厂家采用的是在BSC中插入单元的方式，部分是采用分立设备。HLR：需要支持GPRS的用户数据和路由信息及与SGSN的Gr接口，因此需要软件升级。MSC/VLR：如果需要MSC与SGSN的Gs接口，则需要对MSC做软件升级，如果不采用Gs接口，则MSC无需改造。OMC：需要增加对新的网络单元进行管理的功能。计费系统：由于GPRS采用了与电路型业务完全不同的计费信息，因此需要改造原计费系统。终端：需要引入支持GPRS的终端。GPRS定义了三类终端：A类：GPRS和GSM电路型业务可同时工作；B类：可同时附着在GPRS和GSM电路型业务上，但两者不能同时工作，只能交替工作；C类：只能附着在一类业务上，需要人工切换工作。2.6.增强型数据业务（EDGE）增强型数据业务（Enhanced Date for GSM Evolution-EDGE）采用一种改进的GSM调制技术，目前处于研究阶段。EDGE通过在无线信道上将原来的GMSK调制技术改为QAM，与GSM相比，在相同的带宽条件下可以提供比原来高3倍的吞吐量，每时隙的速率提高到48Kbit/s，同时允许集中使用多达8个时隙，即在使用8个时隙的情况下速率可以达到384kbit/s。EDGE是GPRS的升级，是GPRS向前演进的一个过程，两者本质上没有什么变化，属于增强型GPRS数据业务，只是信号方式发生改变，能够充分保证GPRS与第三代移动通信的并存和两者之间的漫游切换。GPRS技术规范的着眼点与CDMA完全相反。大家知道，GSM网络在全球有着最广泛的应用，如何保证全球众多的GSM运营商不被移动通信技术发展所淘汰是一个非常现实的技术难题。这就是GPRS技术的初衷，也就注定它难免会受到许多技术的制约。所以，GPRS至今在全球范围仍未有一个切实的平滑过渡到3G的技术解决方案。GSM、GPRS、CDMA2000 1X的比较对比项目GSMGPRSCDMA2000 1X向3G过渡的技术解决方案交换网络;采用GPRS过渡.无线网络:需重建;用户手机更换没有即将商用过渡中运行商需更换主设备需要不需要过渡后现在的手机仍能通话不能不能数据传输的理论极限9 .6 k bps171k bps6M bps已实现的传输速率9 .6 k bps2550 k bps2.4M bps 局部话务量激增的智能平衡无无有手机最大发射功率2W2W2W手机最小发射功率200mW200mW0.1mW固定电话的通话质量不可能达到不可能达到可以达到在嘈杂环境清晰通话不能不能能移动中掉话率有有理论上无解密通话内容的难度较难较难基本不可能支持短消息能力强强非常强支持WAP上网能力弱强非常强支持多媒体服务能力无弱强2.7.SIM卡常识SIM卡是一种含有集成电路的卡片，它具有一定的智能，SIM卡有两个用户必须知道的密码，一个叫做PIN码，另一个叫做普开码（PUK）。PIN码是四位数，PUK码有8位数。当PIN码三次输入错误，SIM卡就被锁住，并要求输入PUK码，有些地方PUK码不直接告诉用户，而是在当地发卡部门掌握PUK码，便于增加保密级别。在输入PUK 码时，必须小心，如果输入十次都是错的，那么这张卡就做废了。SIM卡中存有许多重要信息，如号码、密钥等。仿造两张同样的SIM卡几乎不可能。SIM卡本身具有防水，抗静电的功能。可在-2085温度范围内保存。2.8. 跳频技术跳频可分为快速和慢速跳频，在GSM中采用的是慢速跳频，其特点是按照固定的间隔改变一个信道使用的频率。 根据GSM的建议，基站无线信道的跳频是以每一个物理信道为基础，因此对于移动台来说，只需要在每个帧的相应时隙跳变一次即可，即每秒跳217次。它在一个时隙内用固定的频率发送和接收，然后在该时隙后需条到下一个TDMA帧，由于监视其他基站需要时间，故允许跳频的时间约为1ms，收发频率为双工频率。但对基站系统来说，每个基站中的TRX（收发信机）要同时于多个移动台通信，因此，对于每个TRX来说，能根据通信使用的物理信道，在其每个时隙上按照不同的跳频方案来进行跳变。2.8.1 跳频的种类及各自实现的方法GSM中的跳频可分为基带跳频和射频跳频两种。基带跳频是通过腔体合成器来实现的，而射频跳频是通过混合合成器来实现的。当采用基站带跳频时，它的原理是在帧单元和载频单元之间加入了一个以时隙为基础的交换单元，通过把某个时隙的信号切换到相应的无线频率上来实现跳频，这种做法的特点是比较简单，而且费用也低。由于腔体合成器要求起每个发信机的频率都是固定的，因此当发信机要改动频率时，只能人工调谐到新的频率上，其话音信号随着突发脉冲的变化而使用不同的频率发射机发射。因此若要完成跳频功能，就需要收发信机在跳频总线上不停的扫描观察，当总线发现有要求使用某一频率时，总线就自动指向拥有该频率的发信机上来发送信号。采用基带跳频的小区载频与该小区使用的频点数是一样的。当采用射频跳频时，它是在通过其每个TRX的频率合成器进行控制，使其在每个时隙的基础上按照不同的方案进行跳频。它采用的混合合成器对频带的要求十分宽松，每个发信机都可使用一组相同的频率，采用不同的MAIO（移动分配索引偏移）加以区分。但它必须有一个固定发射BCCH频率的发信机，其它发信机可随着跳频序列值改变而改变。两者的区别是：1） 跳频采用的腔体合成器最多可配置8个发信机，而且衰耗小，仅为3.5dB；而射频跳频采用的混合合成器的容量较小，最多可配置4个发信机，而且衰耗大，当为H2D时，衰耗为4.5dB；当为H4D时，衰耗为8dB，显然，当基站配置较大时采用混合合成器的基站覆盖要小；2） 腔体合成器对频段的要求不如混合合成器灵活，混合合成器所带的发信机可以使用一组频率，频点的间隔要求为200kHz；腔体合成器的发信机仅能使用固定的频率发射，而且所用频点的间隔要求大于600kHz；3） 基带跳频的每个发信机只能对应一个频点，而射频跳频的每个发信机能够发送所有参与跳频的频点。当使用基带跳频时携带BCCH频点的TX若出现故障，则易导致整个小区的瘫痪。而在使用射频跳频时则不会出现这类情况，因为每个TX都能发送BCCH频点，携带BCCH信道的载频优先级最高，当该载频出现问题时，携带BCCH信道的TDMA帧能够自动通过另一个载频发射出去。2.8.2 跳频的优点GSM采用跳频有两个原因，是因为它可起到频率分集和干扰源分集的作用。1. 跳频可起到频率分集的作用跳频是要保证同一个信息使用几个频率发送，从而可提高无线信号抗衰弱的能力。不同频率信号的衰弱特性不同，而且随着频率差别增大时，衰弱特性更加独立。对于相距足够远的频率，它们可看作是完全独立。当移动台以高速移动时，跳频基本起不到什么作用。然而对于拥有大量手持机用户的系统是很重要的，因为手持机的用户通常运动速度较慢或者处于静止状态，在此时跳频优越性就显示出来了，它所能提供的增益大概是在6.5dB左右。2. 跳频可起到干扰源分集作用在业务量密集的地方，网络的容量将受到由于频率复用产生的干扰限制。当不选跳频时，如一频点出现干扰，则当用户占用该频点时就会造成通话质量使用户难以忍受，而当使用跳频时，该干扰情况就会被该载波的其它呼叫所共享，整个网络的性能将得到提高。经分析使用跳频的网络可比不采用跳频的网络高出3dB的增益。2.8.3 跳频系列在小区参数的定义中定义了两个频率组，一个称为“小区分配表CA” （CELL ALLOCATION）用来定义该小区所用到的所有频点，另一个被称为“移动分配表MA）（MOBILE ALLOCATION）用来定义参与跳频的所有频点。在此值得注意的是，携带有BCCH的载频，不能用于跳频，因为它携带有FCCH、SCH及BCCH信道，需要不停的向该小区的所有手机广播同步消息及系统消息。2.9. 编号和主要业务2.9.1.移动台ISDN号码（MSISDN）移动台ISDN号码是指主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中用户所需拨的号码。CC为国家码，我国为86；NDC为国内目的地码，即网络接入号，中国移动GSM网为139135，中国联通公司GSM为130131；SN为用户号码，采用等长8位编号计划。中国移动SN号码结构是ABCDabcd,其中BCD为每个移动业务本地网原籍用户位置寄存器（HLR）号码，abcd为移动用户码；中国联通公司SN号码结构是ABCabcde，ABC是移动业务本地网的原籍位置寄存器号码，abcde是移动用户码。2.9.2.位置区识别码（LAI）MCC为移动用户国家码，由3位数字组成，唯一地识别移动用户所属的国家。我国为460；MNC为移动网号，由2位数字组成，用于识别移动用户所归属的移动网。中国移动GSM PLMN网为00，中国联通公司GSM PLMN网为01；LAC为位置区号码，是一个2Byte BCD编码，表示为ABCD。在一个GSM PLMN网中可定义65536个不同的位置区。小结：1、 我国数字公用陆地蜂窝移动通信系统的网络结构是怎样的？以及各部分主要功能？2、 简述GSM系统主要参数？3、 数字无线接口中的物理信道是什么？逻辑信道是什么含义？4、 频道序号与频道标称中心频率的关系5、 GPRS指什么?它的主要特点?6、 跳频优点及种类?CDMA数字移动通信3.1.CDMA概念CDMA是英文Code Division Multiple Access的缩写，直译为码分多址。最先由美国高通公司开发出来的。作为无线通讯技术的一种规范，它是在数字通信技术的分支扩频通信的基础上发展起来的。专家们常常用房子中的交谈来形象地解释CDMA一个宽敞的房间里正在举行聚会，高朋满座。假想宾客们都是一对一地交谈，假设每一对人都使用一种语言：英语、中文、日语、俄语所有交谈地人都只懂这一种语言，这样对于正在交谈地中的任何一对来说，都能听懂对方的语言，而听不明白另外任何一方的交谈内容。因此，虽然房间里的人很多，但相互之间不会信息干扰。在这个比喻里，房间相当于CDMA系统中的一个载波，交谈者所使用的语言相当于区分不同用户和信道的编码；交谈中的人就如同CDMA系统中正在通话的用户；再经过抑制背景噪音的处理，就形成了一个“CDMA”系统。与此相对照，还是设想一个宽敞的房间里正举行聚会，模拟移动通信技术（FDMA）解决办法是，按次序分别将需要交谈的两个人招入房间安排谈话；GSM数字移动通信技术（TDMA）的解决办法是，将所有的人同时招入房间，按次序先后安排其中的两个人分别轮流进行谈话；由此可见用CDMA可以提高频谱的利用率。3.1.1网络参考模型 CDMA网络参考模型定义了网中的功能实体和相互间的接口，见图1。从图中可看出CDMA网络参考模型与GSM网相似。MSC 移动交换中心HLR 归属位置寄存器VLR 拜访位置寄存器AC 鉴权中心MC 短消息中心SME 短消息实体PSTN 公用交换电话网MS 移动台EIR 设备识别寄存器BS 基站系统OMC 操作维护中心IWF 互连功能图1CDMA网网络参考模型3.1.2频率配置 中国联通CDMA网的工作频段为825MHz835MHz(基站收)、870MHz880MHz(基站发)，即10MHz可用频率，上下行频率间隔为45MHz。CDMA基本频道为AMPS的283号频道(833.49MHz)，第二CDMA频道为242号(832.26MHz)。扩展CDMA频道依次为201号(831.03MHz)、160号(829.80MHz)、119号(828.57MHz)、78号(827.34MHz)和37号(826.11MHz)。3.2.CDMA的起源扩频技术的起源要追溯到第二次世界大战时期，当时的技术初衷是为了防止敌方的干扰，解决在战场强电子干扰环境中如何进行清晰通话的难题。大家知道在第一代模拟移动通信以及第二代GSM数字移动通讯所采用的带宽只有几十千赫，因此一方只需要使用一个相同发射频率和足够大功率的发射机就可以非常容易地干扰对方的通信。因为无论调幅、调频技术都很难从电子干扰环境中恢复原始信息。扩频通信的构想就是通过特殊的扩频密码处理，把信号能量扩散到一个很宽频带上，使信号湮没在噪声里；在接受端，只有通过相同的码才能把信号恢复出来；整个过程就象加密、解密一样，我们称之为“直接序列扩频”。由于信号湮没在噪声里，故很难为敌方侦测。因此，在扩频通信基础上发展起来的CDMA技术在军事领域中有着广泛的应用。中国联通现开通的CDMA网，就是在原军队133长城网的基础上建成的。通过大幅度的扩展，已覆盖全国。3.3.中国联通的CDMA目前，比较成熟的CDMA商用技术有cdma0ne(即IS95A)和IS95B以及cdma2000 1X ,而cdma2000 1XEVDO也完成了技术研发。朗讯科技有限公司于2001年4月实现了基于CDMA商用网络平台的高速数据通信，速率高达24Mbps。中国联通采取了IS95A与cdma2000 1X混合组网的办法，既保障了现有通信的实际需求，确保手机价格与GSM手机基本相同，同时又保持了技术上的前瞻性，以满足现阶段及将来用户对移动数据业务的需要。由于现阶段入网的CDMA手机到3G时代同样能使用，所以一旦市场、技术条件成熟即可适时向3G平滑过渡，可以说这是一个万全之策。3.4.关于3G 在全球一体化的新经济时代，3G意味着全球适用的标准、新型的业务、更大的覆盖以及更多的频谱资源，以支持更多的用户随时沟通。3.5.什么是3G 3G，第三代移动通信系统的简称(the 3rd Generation)，国际电联也称IMT2000（International Mobile Telecommunictions in the year 2000），欧洲电信业巨头们则称其为UMTS（通用移动通信系统）。它的突出特点是能够将语音通信和多媒体通信相组合，因此其可能的增值服务范围将包括图象、音乐、网页浏览、视频会议以及其他一些信息服务。在全球一体化的新经济时代，3G意味着全球适用的标准、新型的业务、更大的覆盖以及更多的频谱资源，以支持更多的用户随时沟通。3.6. 3G的基础首先，高速数据传输率能力是移动通信系统具备强大功能的基础。GSM终端接入速率有限（最高96kbps），而采用CDMA技术的3G的数据传输速度将是现在GSM速率的千倍以上。其次，目前的GSM系统在频谱效率上仅是模拟系统的3倍，容量有限，而且在话音质量上出很难达到有线电话的水平。而CDMA技术对频谱的利用率高于GSM系统约45倍，同时具有系统容量大、话音质量好、抗干扰性强、保密性优越等特点。由于CDMA技术完全适应现代移动通信网大容量、高质量、高速率、国际漫游、综合多媒体业务等要求，因此它已成为3G的核心技术。3.7CDMA的.演进CDMA技术从IS95A、95B、HDR向第三代cdma2000的方向发展，其发展历程如下：3.7.1.IS95A（即cdma0ne）：1995年制定的标准，叠加（Overlay）在AMPS上，话音质量和容量得到大幅度的提高，频谱得到高效利用，它的数据传输能力一般为144kbit/s。目前全球的CDMA网络是以IS95A为主，中国联通今年建设的CDMA网络也将选用IS95A增强型标准。3.7.2.IS95B：1999年制定的标准，它可提供64Kbit/s速率的数据传输能力，允许8个业务信道组合在一起，其数传速率将取决于使用的信道数。它支持高级的数据接入协议，如TCP和ADSL等，为Internet的接入提供高速、灵活、方便的服务。日本的运营商已建立IS95B商用网。3.7.3.IS95C：IS95C完全兼容IS95A和95B。IS95C主要改进声码器、扇区设计、寻呼信道和省电时隙，以便进一步提高容量，增加正向传输速率和降低反向信延的EMI，使传输速率达到64Kbps，但目前全球仍无IS95C的CDMA商业网络。在IS95C的基础上，新近还出现了一种IS95HDR（High Data Rate）高速数据速率系统。HDR技术可提供2456Kbps以上的数据传输速率。3.7.4.cdma2000：cdma0ne(即IS95A)系统向cdma2000系统的演进分为空中接口的演进、核心网络的演进等几个方面。 cdma2000 1X系统是 cdma2000的第一阶段， cdma20001X容量达到原有IS95A系统的两倍，可支持153.6Kbit/s的数据传输。核心网络部分引入了包交换技术，支持移动IP业务。为了在cdma2000-1x基础上时一步增强能力，以便与WCDMA竞争，3GPP2已制定了支持速率高于2Mbit/s的增强标准cdma2000-1xEV,包含1xEV DO (即HDR)和1xEV DV。其中1x HDR技术上已成熟，最大下行链路传输速率达2.4Mbit/s，平均吞吐量：600kbit/s(下行链路)，220kbit/s (上行链路)。日本IDD公司将与日立合作在2001年7月开始HDR商业试运营。3.8.通向3G的未来之路首先，CDMA技术规范的着眼点就是3G，IS95A、cdma2000 1Xrtt、cdma2000 1xEVDO、cdma2000 1xEVDV等就是3G的各个实施阶段，这是一条真正的平滑过渡的3G之路，整个过程就象计算机95WIN98WINWIN2000操作系统的升级过程。因此，对移动运营商来说只需要添置少量设备及软件升级即可，对用户而言无须更换手机照样在3G时代通话。当然，如需要3G时代的多媒体业务（网络电视等），而原先的CDMA手机又没有所需的功能，则还是需要更新的具有相应功能的手机。3.9.CDMA系统的主要优点3.9.1.大容量根据理论计算及实际试验表明，CDMA系统的信道容量是模拟系统的1020倍，是TDMA系统的4倍。CDMA系统的高容量主要是因为它的频率复用系数远远超过其它制式的蜂窝系统，同时CDMA系统中使用的话音激活、扇区化及快速功率控制等技术，也有助于增加系统容量。3.9.2.软容量在FDMA、TDMA系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数，已满负荷的系统再无法增添一个信号此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。而在CDMA系统中，用户数目和服务质量之间可以不断寻求平衡点，灵活确定。系统运营者可以在话务量高峰期将某些参数进行调整，例如可以将目标误帧率稍稍提高，从而增加可用信道数。同时，在相邻小区的负荷较轻时，本小区受到的干扰较小，容量就可以适当增加。体现软容量的另外一种形式是小区呼吸功能。所谓小区呼吸功能就是指各个小区的覆盖大小是动态的。当相邻两个小区负荷一轻一重时，负荷重的小区通过减小导频发射功率，使本小区的边缘用户由于导频强度不够，自动切换到相邻的小区。这样使负荷在相邻小区间合理分担，即相当于了容量。这项功能可以避免在切换过程中由于信道短缺千万的掉话。在模拟系统和数字TDMA系统中，如果没有可用信道，呼叫必须重新被分配到另一条候选信道，或者在切换时中断。但是在CDMA中，可以适当提高用户的可接受的误比特率直到另外一个呼叫结束。3.9.3. 软切换所谓软切换是指移动台需要切换时，先与新的基站连通再与原基站切断联系，而不是先切断与原基站的联系再与新的基站连通。软切换可以有效地提高的可靠性，大大减少切换造成的掉话。(据统计，模拟系统、TDMA系统无线信道上的掉话90%发生的切换中。)同时，软切换还提供分集。在软切换中，由于各个小区采用同一频带，因而移动台可同时与小区A和邻近小区B同时进行通信。在反向信道，两基站分别接收来自移动台的有用信号，以帧为单位译码分别传给移动交换中心，移动交换中心内的声码器/选择器（Vocoder/Selector）也以帧为单位，通过对每一帧数据后面的CRC校验码来分别校验这两帧的好坏，如果只有一帧为好帧，则声码器就选择这一好帧进行声码变换；如果两帧都为好帧，则声码器就任选一帧进行声码变换；如果两帧都为坏帧，则声码器放弃当前帧，取出前面的一个好帧进行声码变换。这样就保证了基站最佳的接收结果。在前向信道，两个小区的基站同时向移动台发射有用的信号，移动台把其中一个基站来的有用信号实际作为多径信号进行分集接收。这样在软切换中，由于采用了空间分集技术，大大提高了移动台在小区边缘的通信质量，增加了系统的容量。从反向链路来说，移动台根据传播状况的基站情况来调整发射功率在第三章的反向功控中有详细的介绍，减少了反向链路的干扰，从而增加了反向链路的容量。3.9.4.采用多种分集技术分集技术是指系统能同时接收并有效利用两个或多个输入信号，这些输入信号的衰落互不相关。系统分别解调这些信号然后将它们相加，这样可以接收到更多的有用信号，克服衰落。移动通信信道是一种多径衰落信道，发射的信号要经过直射、反射、散射等多条传播路径才能到达接收端，而且随着移动台的移动，各条传播路径上的信号负担、时延及相位随时随地发生变化，所以接收到的信号的电平是起伏的、不稳定的，这些不同相位的多径信号相互迭加就形成衰落。迭加后的信号幅度变化符合瑞利分布，因而又称瑞利衰落。瑞利衰落随时间急剧变化时，称为“快衰落”。而阴影衰落是由于地形的影响（例如建筑物的阴挡等）而造成的信号中值的缓慢变化。分集接收是克服多径衰落的一个有效方法。采用这种方法，接收机可对多个携有相同