第3章 集群移动通信技术认知多址方式1信道控制方式2信令技术3CONTENTS目录多址方式1l调制与编码技术l频分多址l时分多址l码分多址l频分多址l时分多址l码分多址调制与编码技术-调制技术数字调制解调技术是集群移动通信系统中接口的重要组成部分，在不同的小区半径和应用环境下，移动信道将呈现不同的衰落特性数字调制技术应用于集群移动通信需要考虑的因素有：在瑞利衰落条件下误码率应尽量低；占用频带尽量地窄；尽量用高效率的解调技术，以降低移动台的功耗和体积；使用的C类放大器失真要小；提供高传输速率调制与编码技术-调制技术数字移动通信系统有两类调制技术：一是线性调制技术:PSK、16QAM另一类是恒定包络数字调制技术:MSK、GMSK等(也称连续相位调制技术)目前国际上选用的数字蜂房系统中的调制解调技术有正交振幅调制(QAM)、正交相移键控(QPSK)、高斯最小频移键控(QMSK)、四电平频率调制(4L-FM)、锁相环相移键控(PLL-QPSK)、相关相移键控(COR-PSK)等西欧GSM采用GMSK调制技术，北美和日本采用较先进的/4QPSKQPSK-C频谱效率高且具有灵活性，它使用调制技术在12.5kHz带宽的无线信道上发送9.6bps信息，同时提供与未来线性技术的正向兼容性。
美国MOTOROLA新研制生产的800M数字集群移动通信系统，在16QAM调制技术基础上，自己研发的M16QAM技术调制与编码技术-编码技术在集群移动通信中，使用最多的信息是话音信号话音编码为信源编码，是将模拟话音信号变成数字信号以便在信道中传输高质量、低速率的话音编码技术与高效率数字调制技术同时为数字集群移动通信网提供了优于模拟集群移动通信网的系统容量话音编码方式可直接影响到数字集群移动通信系统的通信质量、频谱利用率和系统容量话音编码技术通常分为波形编码、声源编码和混合编码三类混合编码能得到较低的比特速率在众多的低速率压缩编码中，欧洲GSM选择了RPELTP编码方案，码率为8kb/s；美国和日本的数字蜂窝业选用了矢量和线性预测(VSELP)作为标准的数字编码方式，VSELP使用4.8kb/s数字信息可提高语音质量调制与编码技术1.波形编码波形编码是将时间域信号直接变换成数字代码其基本原理是在时间轴上对模拟话音信号按照一定的速率来抽样，然后将幅度样本分层量化，并使用代码来表示解码即将收到的数字序列经过解码和滤波恢复到原模拟信号脉冲编起调制(PCM)以及增量调制(AM)和它们的各种改进型均属于波形编码技术。
对于比特速率较高的编码信号(16kb/s-64kb/s)，波形编码技术能够提供相当好的话音质量，对于低速话音编码信号(16kb/s)，波形编码的话音质量显著下降调制与编码技术-编码技术2.声源编码 又称为参量编码，它是对信源信号在频率域或其它正交变换域提取特征参量，并把其变换成数字代码进行传输其反过程为解码，即将收到的数字序列变换后恢复成特征参量，再依据此特征参量重新建立语音信号可实现低速率语音编码，比特速率可压缩2kb/s-4.8kb/s调制与编码技术-编码技术 混合编码 是将波形编码和参量编码相结合而得到的，以达到波形编码的高质量和参量编码的低速率的优点规则码激励长期预测编码RPELPT即为混合编码技术混合编码可将比特率压缩到4kb/s-16kb/s，其中在8kb/s-16kb/s内能够达到的话音质量良好，这种编码技术最适于数字移动通信的话音编码技术移动通信对数字语言编码的要求有如下几条： 速率较低，纯编码速率应低于16kb/s在一定编码速率下话音质量应尽可能高编解码时延应短，应控制在几十毫秒之内在强噪声环境中，应具有较好的抗误码性能，从而保证较好的话音质量算法复杂程度适中，应易于大规模电路集成。
频分多址在蜂窝式移动通信系统中，有许多移动用户要同时通过一个基站和其它移动用户进行通信，因而必须对不同移动用户和基站发出的信号赋予不同的特征，使基站能从众多移动用户的信号中区分出是哪一个移动用户发来的信号，同时各个移动用户又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号，解决上述问题的办法就称为多址技术数字通信系统中采用的多址方式有：频分多址(FDMA)、时分多址（TDMA）、码分多址(CDMA)以及它们组合而成的混合多址(时分多址/频分多址TDMA/FDMA、码分多址/频分多址CDMA/FDMA)等频分多址是一种调频的多址技术，它在用户请求服务时为用户指定一个特定信道，业务信道在不同的频段分配给不同的用户，并且用户在呼叫的整个过程中独占这一信道，其它用户不能共享频分多址在频分多址系统中，一个业务信道有一对频谱构成，一个频谱用作前向信道，即基站向移动台方向的信道另一个用作反向信道，即移动台向基站方向的信道这种通信系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号；任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转在频率轴上，前向信道占有较高的频带，反向信道占有较低的频带，中间为保护频带在用户频道之间，设有保护频隙，以免因系统的频率漂移造成频道间的重叠。
在频分多址系统中，由于是基于频率划分信道，每个用户都需要在一对频道中通信，并且频道之间还需要有一定的空隙，所以频率资源占用较大，用户容量非常小，频谱效率非常低，而且通话时还很容易受到干扰时分多址时分多址是在一个宽带的无线载波上，把时间分层周期性的帧，再将每一帧分割成若干时隙（无论帧或时隙都是互不重叠的），每个时隙作为一个通信信道分配给一个用户iDEN系统和TETRA系统都是采用的TDMA技术我国华为技术有限公司提出的基于集群专网应用的技术体制GT800也是采用的TDMA技术，但在GT800中的TDMA是和TD-SCDMA融合使用的在时分多址系统中，系统根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内按指定的时隙向基站发射信号同时，基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台在指定的时隙内接收信号，并在各路的信号中把发给它的信号区分出来码分多址码分多址是一种扩频的码分多址技术，它的特点是每个用户都有各自特定的地址码并且都是使用公共信道来传输信息码分多址系统为每一个用户分配一个独立的地址码，所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道我国中兴通讯所提出的基于集群共网应用的集群通信体制GoTa(GlobalopenTrunkingArchitecture)采用的就是CDMA技术。
在码分多址系统中，无论系统发射端传送何种信息，都是靠采用不同的码型来区分信道，即不分频道又不分时隙系统的接收端在收到信息时，根据本地地址码对接收到的信号进行相关检测，并将与本地地址码完全一致的信息解调出来，其他使用不同码型的信号则不能被解调时分多址码分多址技术是建立在扩频技术基础之上的扩频技术通过发送端的扩频和接收端的解扩来实现信道通信扩频是发送端将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个宽带远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去解扩是接收端使用与发送端完全相同的伪随机码，对接收的信号作相关处理，把带宽信号还原成原始信息数据的窄带信号时分多址在CDMA系统中，由于所有用户的地址码都相互独立，用户的信道在频率、时间和空间上都可以重叠，加之使用扩频技术所带来的优势，使得CDMA系统具有了频率利用率高、用户容量大、服务质量好、综合业务能力强等诸多优点，成为了现代数字集群通信的理想选择，扩频技术还根据实现方法的不同分为直接扩频技术和跳频扩频技术两种直接序列扩频技术使用高速率的伪随机码序列与信息码序列模2加（或波形相乘）后的复合码序列去控制载波的相位来获得直接序列扩频信号；跳频扩频技术则是利用高速率的伪随机码序列与信息码序列模2加（或波形相乘）后的复合码序列去生成跳频图案，然后再由它来随机选择发送频率。
混合多址混合多址是指由频分多址、时分多址和码分多址组合而成的混合多址（时分多址/频分多址TDMA/FDMA、码分多址/频分多址CDMA/FDMA等）空分多址空分多址方式就是通过空间的分割来区分不同的用户在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是自适应阵列天线，在不同的用户方向上形成不同的波束不同的波束可采用相同的频率和相同的多址方式，也可采用不同的频率和不同的多址方式在极限情况下，自适应阵列天线具有极小的波束和无限快的跟踪速度，提供本小区内不受其他用户干扰的唯一信道，从而实现最佳的SDMA尽管上述理想情况需要无限多个阵元，是不可实现的，但采用适当数目的阵元，也可以获得较大的系统增益随机多址在分组无线电系统中，任一发送用户的分组在共用信道上发射，使用自由竞争规则随机接入信道，接收方收到后发送确认信息，进而实现了用户之间的联接这种以自由竞争式的随机接入，采用网络协议形式实现的多址连接方式称为随机多址信道控制方式2l多信道共用的概念l集群移动通信系统的信道控制方式多信道共用的概念在一个无线小区内有n个信道，为该区内的m个用户所共用，则当k(kn)个信道被占用时，其他需要通话的用户可以选择剩下的任一空闲信道通话，这种信道控制方式称为多信道共用方式。
集群移动通信系统的信道控制方式集群移动通信系统的信道控制方式有两种：专用信道控制方式和非专用信道的分布控制方式，前者亦称为集中控制方式，后者亦称为分散控制、方式1.专用控制信道方式专用控制信道方式采用一条信道作信令信道，并且，必须由系统控制中心集中控制和管理，处理呼叫请求和分配空闲信道该方式具有许多优点，因为无需信道扫描，可以采用快速信令(如目前有的系统信令速度为3.6kbit/s，有的可达9.6kbit/s)，所以，建立呼叫速度快，入网接续时间短，也就是说，专用控制信道方式主要是接续快集群移动通信系统的信道控制方式-专用信道控制方式除上述主要优点外，还具有下列功能：（1）专用控制信道功能设置除具有一些专用的功能外，还可以完成紧急呼叫、短数据传输、动态重组、防盗选择、无线电台禁用等功能2）连续分配信息更新，提高通信可靠性3）遇忙排队，自动回呼等4）采用专用控制信道方式，用户的入网和接续都必须通过专用控制信道来完成，这就遇到了两个或两个以上移动台在同一瞬间内发送信令而引起碰接(争用)的问题完善的系统就要求解决这种“碰撞”(争用)问题集群移动通信系统的信道控制方式-专用信道控制方式解决方法有两种：一种采用“定时询问”办法。
即在此系统中，给每个移动台分配一个专用时隙，若移动台有信息发送就在该相应时隙内发送信令，这种时隙可由同一起始定时信号导出，或由基地台轮流安排各个用户发送，这种方式的缺点是当用户时，效率不高所以它适用于用户数较少的系统另一种是采用ALOHA方式或时隙ALOHA入网控制技术在此系统中，每一消息中都会有若干检错位，使基地台可确定收到的消息是否同移动合同时发送引起碰撞而出错若所收信令无差错则发送应答信令，否则有关移动台将按随机选择时延重发消息，直到消息发送完了为止集群移动通信系统的信道控制方式-非专用信道的分布控制方式在这种方式的集群通信系统中，每个基台(又称转发器、中继器)都有一个逻辑板负责信道的控制和信号转发基地台间的信息交换是通过一条高速数据总线(同轴电缆)进行移动台可在任何空闲信道上实现接入操作由于每个信道既要作话音传输，又要传输信令，所以它用低于话音频带(300Hz以下)的亚音频(如150Hz)调制数字随路信令，它可与话音同时传输，不占信道在此系统中，由于移动台可预先获得可用信道而无需扫描，因而接入时间短另外，由于每个信道独立完成信令交换，可在任何空闲信道上实现接入系统的操作减少系统的交换负荷，提高可靠性。
这种方式阻塞率低，等待时间短信令技术3l信令的作用与分类l集群移动通信系统的信令信令技术-信令的作用与分类集群通信就是多个用户共用少数几个无线信道为了确保通信中的保密和有秩序，保证系统有机协调地工作，系统必须要有完善的控制功能并遵循某些规定这样就需要一些用来表。