《现代通信技术与业务05》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信技术与业务05（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第5 5章章 移动通信技术移动通信技术 5.15.1移动通信概述移动通信概述 移移动动通通信信是是指指通通信信的的一一方方或或双双方方可可以以在在移移动动中中进进行行的的通通信信过过程程，即即至至少少有有一一方方具具有有可可移移动动性性。移移动动通通信信满满足足了了人人们们无无论论在在何何时时何何地地都都能能进进行行通通信信的的愿愿望望。因因此此，20世世纪纪80年年代代以以来来，特特别别是是20世世纪纪90年代以后，公用移动通信得到了飞速的发展。年代以后，公用移动通信得到了飞速的发展。相相比比固固定定通通信信而而言言，移移动动通通信信不不仅仅要要给给用用户户提提供供与与固固定定通通信信一一
2、样样的的通通信信业业务务，而而且且由由于于用用户户的的移移动动性性，其其控控制制与与管管理理技技术术要要比比固固定定通通信信复复杂杂得得多多。同同时时，由由于于移移动动通通信信网网中中依依靠靠的的是是无无线线电电波波的的传传播播，其其传传播播环环境境要要比比固固定定网网中中有有线线媒媒质质的的传传播播特特性性复复杂杂，因此，移动通信有着与固定通信不同的特点。因此，移动通信有着与固定通信不同的特点。 1移动通信的特点移动通信的特点用户的移动性。用户的移动性。电波传播条件复杂。电波传播条件复杂。噪声和干扰严重。噪声和干扰严重。系统和网络结构复杂。系统和网络结构复杂。有限的频率资源。有限的频率资源。
3、2移动通信的电波传播特性移动通信的电波传播特性移动通信中，接收信号强度和传播损耗移动通信中，接收信号强度和传播损耗是随机变化的，因此常用中值和瞬时值两个是随机变化的，因此常用中值和瞬时值两个参量来联合表征。参量来联合表征。所谓中值是在给定统计时间内，信号电所谓中值是在给定统计时间内，信号电平大于或小于它的时间各为平大于或小于它的时间各为50%的场强值。的场强值。一般地，场强瞬时值变化快，而中值变化慢。一般地，场强瞬时值变化快，而中值变化慢。在自由空间中，电波传播的损耗与距离在自由空间中，电波传播的损耗与距离的平方成正比。而在移动通信中，由于电波的平方成正比。而在移动通信中，由于电波传播环境特别
4、复杂多变，因此电波传播的损传播环境特别复杂多变，因此电波传播的损耗近似与距离的四次方成正比。耗近似与距离的四次方成正比。3移动通信分类移动通信分类移动通信的种类繁多，其中陆地移动通移动通信的种类繁多，其中陆地移动通信系统有：无线寻呼系统、无绳电话、集群信系统有：无线寻呼系统、无绳电话、集群系统和蜂窝移动通信等。同时，移动通信还系统和蜂窝移动通信等。同时，移动通信还可与卫星通信相结合形成卫星移动通信，可可与卫星通信相结合形成卫星移动通信，可以实现国内、国际大范围内的移动通信。以实现国内、国际大范围内的移动通信。5.25.2公用蜂窝移动通信网络公用蜂窝移动通信网络5.2.15.2.1网络结构网络结
5、构 为了便于各设备之间的互连互通，为了便于各设备之间的互连互通，ITU-T于于1988年对公用陆地移动通信网（年对公用陆地移动通信网（PublicLandMobileNetwork，PLMN）的结构、）的结构、功能和接口及其与公共电话交换网功能和接口及其与公共电话交换网（PSTN）等的互通作出了详尽的规定。）等的互通作出了详尽的规定。PLMN的网络功能结构如图的网络功能结构如图5.1所示。所示。图图5.1PLMN的网络功能结构的网络功能结构1网络功能实体网络功能实体（1）移动台）移动台移动台（移动台（MobileStation，MS）是移动）是移动通信网的用户终端。对于通信网的用户终端。对于G
6、SM系统，每个移系统，每个移动用户有自己的国际移动用户识别号动用户有自己的国际移动用户识别号（IMSI），存储在），存储在SIM卡上。卡上。（2）基站系统）基站系统基站系统（基站系统（BSS）负责在一定区域内与）负责在一定区域内与移动台之间的无线通信。一个移动台之间的无线通信。一个BSS包括一个包括一个基站控制器（基站控制器（BSC）和一个或多个基站收发）和一个或多个基站收发台（台（BTS）。）。基站收发台（基站收发台（BTS）。）。BTS是是BSS的的无线部分，受控于基站控制器（无线部分，受控于基站控制器（BSC），包），包括无线传输所需要的各种硬件和软件。它完括无线传输所需要的各种硬件和软
7、件。它完成成BSC与无线信道之间的转换，实现与无线信道之间的转换，实现BTS与与MS之间通过空中接口的无线传输及相关的之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。控制功能。基站控制器（基站控制器（BSC）。）。BSC是是BSS的的控制部分，处于基站收发台（控制部分，处于基站收发台（BTS）和移动）和移动业务交换中心（业务交换中心（MSC）之间。一个基站控制）之间。一个基站控制器通常控制几个基站收发信台，主要功能是器通常控制几个基站收发信台，主要功能是进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的进行无线信道管理、实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并为本控制区内移动台越区切建立和拆除，并为本控制区内移动台
8、越区切换进行控制等。换进行控制等。（3）移动业务交换中心）移动业务交换中心移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSC）完成移动呼）完成移动呼叫接续、越区切换控制、无线信道资源和移叫接续、越区切换控制、无线信道资源和移动性管理等功能，是移动通信网的核心。同动性管理等功能，是移动通信网的核心。同时，时，MSC也是也是PLMN与固定网之间的接口设与固定网之间的接口设备。备。（4）归属位置寄存器）归属位置寄存器归属位置寄存器（归属位置寄存器（HLR）是一种用来存）是一种用来存储本地用户位置信息的数据库。每个用户都储本地用户位置信息的数据库。每个用户都必须在某个必须在某个HLR中登记。登记的内容主要有中
9、登记。登记的内容主要有以下以下3个方面：个方面：用户信息。用户信息。位置信息。位置信息。业务信息。业务信息。（5）访问位置寄存器）访问位置寄存器访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR）是一个用于存）是一个用于存储进入其覆盖区的用户位置信息的数据库。储进入其覆盖区的用户位置信息的数据库。当移动台进入一个新的区域时，首先向该地当移动台进入一个新的区域时，首先向该地区的区的VLR申请登记。该地区的申请登记。该地区的VLR要从该用要从该用户的户的HLR中查询，存储其有关的参数；通知中查询，存储其有关的参数；通知其其HLR修改该用户的位置信息，然后准备为修改该用户的位置信息，然后准备为其他用户呼叫此移动
10、用户时提供漫游号码其他用户呼叫此移动用户时提供漫游号码（MSRN）等路由信息；原）等路由信息；原VLR将取消临时将取消临时记录的该移动用户数据。记录的该移动用户数据。一般地，一个一般地，一个MSC对应一个对应一个VLR，并处，并处于同一物理设备中，记作于同一物理设备中，记作MSC/VLR。（6）设备标识寄存器）设备标识寄存器设备标识寄存器（设备标识寄存器（EIR）是存储移动台）是存储移动台设备参数的数据库，用于对移动设备的鉴别设备参数的数据库，用于对移动设备的鉴别和监视，并拒绝非法移动台入网。和监视，并拒绝非法移动台入网。（7）鉴权中心）鉴权中心鉴权中心（鉴权中心（AC）存储移动用户合法性检）
11、存储移动用户合法性检验的专用数据和算法。用于防止无权用户接验的专用数据和算法。用于防止无权用户接入系统和保证通过无线接口的移动用户通信入系统和保证通过无线接口的移动用户通信的安全。的安全。（8）操作维护中心）操作维护中心操作维护中心（操作维护中心（OMC）是网络运营者对）是网络运营者对全网进行监视和操作的功能实体。全网进行监视和操作的功能实体。（1）空中接口）空中接口空中接口又称为空中接口又称为Um接口，是接口，是PLMN的主的主要接口之一。要接口之一。Um接口传递的信息包括无线接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。该接资源管理、移动性管理和接续管理等。该接口采用的技术决定了
12、移动通信系统的制式。口采用的技术决定了移动通信系统的制式。（2）网络内部接口）网络内部接口如图如图5.1所示，除空中接口外，所示，除空中接口外，PLMN各各网络部件之间的接口称为网络内部接口，包网络部件之间的接口称为网络内部接口，包括以下几个部分。括以下几个部分。2网络接口网络接口 A接口：为基站与接口：为基站与MSC之间的接口。之间的接口。该接口传送有关移动呼叫处理、基站管理、该接口传送有关移动呼叫处理、基站管理、移动台管理、无线资源管理等信息，并与移动台管理、无线资源管理等信息，并与Um接口互通，在接口互通，在MSC和和MS之间传递信息。之间传递信息。A-bis接口：为基站控制器（接口：为
13、基站控制器（BSC）与）与基站收发台（基站收发台（BTS）之间的接口，在图）之间的接口，在图5.1中中未画出，该接口未完全标准化。未画出，该接口未完全标准化。B接口：为接口：为MSC与访问位置寄存器与访问位置寄存器（VLR）之间的接口，）之间的接口，MSC通过该接口传送通过该接口传送漫游用户位置信息，并在呼叫建立时向漫游用户位置信息，并在呼叫建立时向VLR查询漫游用户的有关数据。查询漫游用户的有关数据。C接口：为接口：为MSC与归属位置寄存器与归属位置寄存器（HLR）之间的接口，）之间的接口，MSC通过该接口向通过该接口向HLR查询被叫移动用户的选路信息，以便确查询被叫移动用户的选路信息，以便
14、确定呼叫路由，并在呼叫结束时向定呼叫路由，并在呼叫结束时向HLR发送计发送计费信息。费信息。D接口：为接口：为HLR与与VLR之间的接口，之间的接口，该接口主要用于传送移动用户数据、位置和该接口主要用于传送移动用户数据、位置和选路信息。选路信息。E接口：为接口：为MSC之间的接口，该接口之间的接口，该接口主要用于越区切换。主要用于越区切换。F接口：为接口：为MSC与设备标志寄存器与设备标志寄存器（EIR）之间的接口，）之间的接口，MSC通过该接口向通过该接口向EIR查询发话移动台设备的合法性数据。查询发话移动台设备的合法性数据。G接口：为接口：为VLR之间的接口，当通话之间的接口，当通话中的移
15、动用户由一个中的移动用户由一个VLR管辖区进入另一个管辖区进入另一个VLR管辖区时，新老管辖区时，新老VLR通过该接口交换必通过该接口交换必要的控制信息。要的控制信息。（3）PLMN与其他网络之间的接口与其他网络之间的接口为为PLMN实现与其他网络（如实现与其他网络（如PSTN/ISDN、PSPDN等）业务互通的网间等）业务互通的网间互联接口。互联接口。3网络区域划分网络区域划分 PLMN的网络覆盖区域划分按从小到大的网络覆盖区域划分按从小到大的顺序，包括下列各组成区域。的顺序，包括下列各组成区域。（1）小区）小区为为PLMN的最小覆盖区域。每个小区分的最小覆盖区域。每个小区分配一组信道，小区
16、半径按需划定，一般为配一组信道，小区半径按需划定，一般为1km至几十千米范围。半径在至几十千米范围。半径在1km以内的为以内的为微小区，还有更小的微微小区。微小区，还有更小的微微小区。（2）基站区）基站区一个基站管辖的区域。如果采用全向天一个基站管辖的区域。如果采用全向天线，一个基站区仅含一个小区，基站位于小线，一个基站区仅含一个小区，基站位于小区中央。如果采用扇型定向天线，则一个基区中央。如果采用扇型定向天线，则一个基站区包含几个小区，基站位于这些小区的公站区包含几个小区，基站位于这些小区的公共顶点上。共顶点上。（3）位置区）位置区指移动台可任意移动而不需要进行位置更指移动台可任意移动而不需
17、要进行位置更新的区域。一个位置区可由若干个基站区组新的区域。一个位置区可由若干个基站区组成，因此寻呼移动台时，可在一个位置区内成，因此寻呼移动台时，可在一个位置区内的所有基站同时发起呼叫。的所有基站同时发起呼叫。（4）MSC服务区服务区指由一个指由一个MSC所控制的所有小区共同覆所控制的所有小区共同覆盖的区域构成的盖的区域构成的PLMN网的一部分。一个网的一部分。一个MSC区可由若干位置区构成。区可由若干位置区构成。（5）服务区）服务区由若干个互联的由若干个互联的PLMN覆盖区组成的区域。覆盖区组成的区域。在此区域内，移动用户可以自动漫游。在此区域内，移动用户可以自动漫游。（6）系统区）系统区
18、指的是同一制式的移动通信系统的覆盖区，指的是同一制式的移动通信系统的覆盖区，在此区域中在此区域中Um接口技术完全相同。接口技术完全相同。5.2.25.2.2信道划分和波道指配信道划分和波道指配 所谓波道（或称频道）指的是具有一定所谓波道（或称频道）指的是具有一定频带宽度的无线传输通道。移动通信系统都频带宽度的无线传输通道。移动通信系统都是按指定的工作频段设计的。每个系统在其是按指定的工作频段设计的。每个系统在其工作频段中划分为若干个波道，供众多用户工作频段中划分为若干个波道，供众多用户使用。使用。信道则是传送数据或控制信息的逻辑通信道则是传送数据或控制信息的逻辑通道。对于道。对于FDMA系统，
19、一个信道就占用一个系统，一个信道就占用一个波道；对于波道；对于TDMA系统来说，多个信道通过系统来说，多个信道通过时分复用方式共用一个波道；对于时分复用方式共用一个波道；对于CDMA系系统，多个信道通过分配不同的伪随机扩频序统，多个信道通过分配不同的伪随机扩频序列（伪随机码）共用一个波道。列（伪随机码）共用一个波道。蜂窝移动通信系统的无线信道均为双工蜂窝移动通信系统的无线信道均为双工信道。基站发往移动台的方向为下行方向，信道。基站发往移动台的方向为下行方向，其信道为前向信道；移动台发往基站的方向其信道为前向信道；移动台发往基站的方向为上行方向，其信道为后向信道。为上行方向，其信道为后向信道。在
20、移动通信系统中，有两类信道：业务在移动通信系统中，有两类信道：业务信道和控制信道。业务信道用于传送语音和信道和控制信道。业务信道用于传送语音和数据信息，控制信道用于传送信令和系统管数据信息，控制信道用于传送信令和系统管理信息。前向控制信道主要传送系统广播和理信息。前向控制信道主要传送系统广播和寻呼信息，后向控制信道主要传送移动台的寻呼信息，后向控制信道主要传送移动台的寻呼响应信息和启呼时的接入信息。控制信寻呼响应信息和启呼时的接入信息。控制信道数量的划分视系统不同而异。道数量的划分视系统不同而异。系统的波道必须按一定的方法分配给各系统的波道必须按一定的方法分配给各个蜂窝小区，其原则是既要提供频
21、谱利用率，个蜂窝小区，其原则是既要提供频谱利用率，又要减少不同小区间的相互干扰。一般采用又要减少不同小区间的相互干扰。一般采用固定方式指配波道，即将系统总波道数分成固定方式指配波道，即将系统总波道数分成N组，把每一组波道固定分配给一个小区，组，把每一组波道固定分配给一个小区，N个小区组成一簇（也称为区群）。然后将个小区组成一簇（也称为区群）。然后将这样的簇在空间重复衍生，直至覆盖整个服这样的簇在空间重复衍生，直至覆盖整个服务区域。其基本要求是任意两个相邻的小区务区域。其基本要求是任意两个相邻的小区（包括分属不同簇的相邻小区）指配的波道（包括分属不同簇的相邻小区）指配的波道簇应不相同。簇应不相同
22、。5.2.35.2.3信道类型和时隙结构信道类型和时隙结构1逻辑信道逻辑信道GSM通信系统中，根据所传输的信息不通信系统中，根据所传输的信息不同，将逻辑信道分为业务信道（同，将逻辑信道分为业务信道（TCH）和控）和控制信道（制信道（CCH）。业务信道传输编码的语音）。业务信道传输编码的语音或用户数据，按速率的不同分为全速率业务或用户数据，按速率的不同分为全速率业务信道（信道（TCH/F）和半速率业务信道）和半速率业务信道（TCH/H）。控制信道传输各种信令信息。）。控制信道传输各种信令信息。包括包括3类控制信道：广播信道类控制信道：广播信道（BCH）、公、公共控制信道（共控制信道（CCCH）和
23、专用控制信道）和专用控制信道（DCCH）。（1）广播信道）广播信道广播信道供基站单向发送广播信息，使广播信道供基站单向发送广播信息，使移动台与网络同步。分为以下移动台与网络同步。分为以下3种广播信道。种广播信道。频率校准信道（频率校准信道（FCCH）：用于向移）：用于向移动台提供系统的基准频率信号，使移动台校动台提供系统的基准频率信号，使移动台校正其工作频率。正其工作频率。同步信道（同步信道（SCH）：向移动台传送同）：向移动台传送同步训练序列，使其捕获与基站的起始同步；步训练序列，使其捕获与基站的起始同步；同时广播基站识别码，以使移动台识别相邻同时广播基站识别码，以使移动台识别相邻的同频基站
24、。的同频基站。广播控制信道（广播控制信道（BCCH）：用于向移）：用于向移动台接入网络所需的系统参数，例如：位置动台接入网络所需的系统参数，例如：位置区识别码（区识别码（LAI）、移动网络识别码）、移动网络识别码（MNC）、邻接小区基准频率和接入参数等。）、邻接小区基准频率和接入参数等。（2）公共控制信道）公共控制信道公共控制信道（公共控制信道（CCCH）用于系统寻呼）用于系统寻呼和移动台接入，分为以下和移动台接入，分为以下3种公共控制信道。种公共控制信道。寻呼信道（寻呼信道（PCH）：用于基站寻呼移）：用于基站寻呼移动台（下行）。动台（下行）。随机接入信道（随机接入信道（RACH）：用于移动
25、）：用于移动台申请入网。包含呼叫时移动台向基站发送台申请入网。包含呼叫时移动台向基站发送的第一个消息。的第一个消息。准予接入信道（准予接入信道（AGCH）：基站由此）：基站由此信道通知移动台所分配的业务信道和专用控信道通知移动台所分配的业务信道和专用控制信道，同时向移动台发送时间提前量制信道，同时向移动台发送时间提前量（TA）。）。（3）专用控制信道）专用控制信道专用控制信道（专用控制信道（DCCH）是一种）是一种“点对点对点点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段和通信进行当中，在移动台和基站之间阶段和通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息，又
26、分为以下几种信道。传输必需的控制信息，又分为以下几种信道。独立专用控制信道（独立专用控制信道（SDCCH）。）。SDCCH用于在基站和移动台之间双向传送用于在基站和移动台之间双向传送呼叫控制和位置登记信令信息。所谓呼叫控制和位置登记信令信息。所谓“独立独立专用专用”是指该信道单独占用一个物理信道是指该信道单独占用一个物理信道（TDMA时隙），不与任何其他时隙），不与任何其他TCH共用物共用物理信道，如同理信道，如同No.7信令的公共信令信道一样。信令的公共信令信道一样。它的管理和它的管理和TCH一样，在信令交换时可以进一样，在信令交换时可以进行信道切换。行信道切换。慢速随路控制信道（慢速随路控
27、制信道（SACCH）。）。SACCH与一条业务信道或一条与一条业务信道或一条SDCCH联合联合使用，它和使用，它和TCH（SDCCH）位于同一物理）位于同一物理信道中，以时分复用方式插入要传送的某些信道中，以时分复用方式插入要传送的某些特定信息。例如功率控制和帧调整信息、测特定信息。例如功率控制和帧调整信息、测量数据等。量数据等。快速随路控制信道（快速随路控制信道（FACCH）。该）。该信道传送的信息与信道传送的信息与SDCCH相同，差别在于相同，差别在于SDCCH是独立的信道，而是独立的信道，而FACCH寄生于寄生于TCH中，所以称为中，所以称为“随路随路”。用于在呼叫进。用于在呼叫进行中快
28、速发送一些长的信令信息。行中快速发送一些长的信令信息。2物理信道物理信道GSM系统采用时分多址（系统采用时分多址（TDMA）、频）、频分多址（分多址（FDMA）和频分双工方式（）和频分双工方式（FDD）。）。采用频段为：上行采用频段为：上行890915MHz，下行，下行935960MHz；双工间隔；双工间隔45MHz。首先在。首先在25MHz的频段内进行频分复用，分为的频段内进行频分复用，分为125个个载频，载频间隔为载频，载频间隔为200kHz；再在每个载频上；再在每个载频上进行时分复用，分为进行时分复用，分为8个时隙。这样，共有个时隙。这样，共有1000个物理信道，根据需要分给不同的用户个
29、物理信道，根据需要分给不同的用户使用。移动台在特定的频率和时隙内，向基使用。移动台在特定的频率和时隙内，向基站传输信息，基站也在相应的频率和相应的站传输信息，基站也在相应的频率和相应的时隙内，以时分复用方式向各个移动台传输时隙内，以时分复用方式向各个移动台传输信息。信息。3时隙结构时隙结构图图5.4GSM系统的时隙结构系统的时隙结构GSM的帧结构分为帧、复帧、超帧、超高帧。的帧结构分为帧、复帧、超帧、超高帧。5.2.45.2.4编号计划编号计划 （1）移动用户号码薄号码）移动用户号码薄号码移动用户号码薄号码（移动用户号码薄号码（MSDN）指主叫）指主叫用户为呼叫移动用户所拔的号码，其编号方用户
30、为呼叫移动用户所拔的号码，其编号方式同式同PSTN/ISDN。在。在GSM系统中，被称为系统中，被称为MSISDN；在；在CDMA系统中，被称为系统中，被称为MDN。MSDN结构如下。结构如下。CC+NDC+SN国家码国家码+国内网移动络接入号码国内网移动络接入号码+用户用户号码号码（2）国际移动用户识别号）国际移动用户识别号国际移动用户识别号（国际移动用户识别号（IMSI）是网络识）是网络识别一个移动用户的国际通用号码。移动用户别一个移动用户的国际通用号码。移动用户以此号码发起入网请求或位置登记，网络据以此号码发起入网请求或位置登记，网络据此查询用户数据。此号码也是此查询用户数据。此号码也是
31、HLR、VLR的的主要检索参数。主要检索参数。IMSI的结构如下。的结构如下。NMSIMCC+MNC+MSIN国家码国家码+移动网号移动网号+国内移动用户号国内移动用户号码码每个移动台可以是多种移动业务的终端每个移动台可以是多种移动业务的终端（如语音、数据等），相应地可以有多个（如语音、数据等），相应地可以有多个MSDN；但是；但是IMSI只有一个，移动网据此受只有一个，移动网据此受理用户的通信或漫游登记请求，并对用户计理用户的通信或漫游登记请求，并对用户计费。费。（3）国际移动设备识别号）国际移动设备识别号国际移动设备识别号（国际移动设备识别号（IMEI）是唯一标）是唯一标识移动台设备的号码
32、，又称移动台电子串号。识移动台设备的号码，又称移动台电子串号。该号码由制造厂家永久性地置入移动台，用该号码由制造厂家永久性地置入移动台，用户和网络运营部门均不能改变它，其作用是户和网络运营部门均不能改变它，其作用是防止有人使用非法的移动台进行呼叫。防止有人使用非法的移动台进行呼叫。（4）移动台漫游号码）移动台漫游号码移动台漫游号码（移动台漫游号码（MSRN）是系统分配）是系统分配给来访用户的一个临时号码，供移动交换机给来访用户的一个临时号码，供移动交换机进行路由选择使用。进行路由选择使用。5.2.55.2.5移动通信网络的发展演变移动通信网络的发展演变 第一代移动通信系统是模拟蜂窝电话网，第一
33、代移动通信系统是模拟蜂窝电话网，第一代移动通信系统采用频分复用技术，如第一代移动通信系统采用频分复用技术，如美国的高级移动电话系统（美国的高级移动电话系统（AMPS）将分配）将分配的频谱分成的频谱分成30kHz带宽的许多信道，并使用带宽的许多信道，并使用窄带调频调制，调制效率为每窄带调频调制，调制效率为每30kHz一条话一条话路。第一代移动通信系统话路容量较低，系路。第一代移动通信系统话路容量较低，系统通话质量、保密性较差，切换时通话容易统通话质量、保密性较差，切换时通话容易中断。中断。第二代移动通信系统是数字蜂窝系统，第二代移动通信系统是数字蜂窝系统，如欧洲的如欧洲的GSM、美国的、美国的C
34、DMA等。针对第一等。针对第一代通信系统的缺陷，第二代蜂窝系统设计成代通信系统的缺陷，第二代蜂窝系统设计成可直接进行数字传输。可直接进行数字传输。GSM是时分复用方式，是时分复用方式，CDMA是码分复用方式，都是采用电路交换是码分复用方式，都是采用电路交换方式进行语音通信，支持对数字信道的直接方式进行语音通信，支持对数字信道的直接接入，通话质量、保密性都有提高。对于突接入，通话质量、保密性都有提高。对于突发型的数据通信，电路交换方式的信道利用发型的数据通信，电路交换方式的信道利用率不高，用户通信费用也较高。为此，率不高，用户通信费用也较高。为此，GSM上叠加了通用分组无线业务（上叠加了通用分组
35、无线业务（GPRS），这），这是是2.5代移动系统。代移动系统。CDMA体制的体制的2.5代移动代移动系统为系统为cdma20001x。但是在。但是在GSM/GPRS、cdma20001x系统内部，语音和数据是分别系统内部，语音和数据是分别传输的，语音依然使用电路交换，这些仅仅传输的，语音依然使用电路交换，这些仅仅是为向第是为向第3代移动通信系统过渡做准备。代移动通信系统过渡做准备。第三代移动通信系统，是指能支持语音第三代移动通信系统，是指能支持语音数据综合和移动多媒体的宽带数字移动通信数据综合和移动多媒体的宽带数字移动通信网络，由接入部分、宽带通信网和智能化网网络，由接入部分、宽带通信网和智
36、能化网络控制管理等组成。接入部分包括卫星移动络控制管理等组成。接入部分包括卫星移动通信系统，用于覆盖边远地区、空中和海上通信系统，用于覆盖边远地区、空中和海上通信。还包括以微微蜂窝、微蜂窝和宏蜂窝通信。还包括以微微蜂窝、微蜂窝和宏蜂窝等方式分别覆盖市区高密度区和郊区等的蜂等方式分别覆盖市区高密度区和郊区等的蜂窝移动通信系统。接入的用户终端可以是普窝移动通信系统。接入的用户终端可以是普通电话机、小巧轻便的手持机、车载台和多通电话机、小巧轻便的手持机、车载台和多媒体终端等。媒体终端等。超超3G是由是由ITU定义的，目前有些国家所定义的，目前有些国家所称的第四代移动通信（称的第四代移动通信（4G）实
37、际上是指）实际上是指ITU提出的超提出的超3G系统。超系统。超3G的概念涵盖了现有的概念涵盖了现有的的3G、3G增强型技术，以及新定义的两部增强型技术，以及新定义的两部分新能力，即新的移动接入和新的游牧分新能力，即新的移动接入和新的游牧/本地本地接入系统，前者一般是指蜂窝移动通信系统，接入系统，前者一般是指蜂窝移动通信系统，后者一般由无线接入后者一般由无线接入/无线局域网（无线局域网（WLAN）演变而来。演变而来。5.35.3移动交换基本技术移动交换基本技术 以以GSM数字移动通信系统为例，介绍移数字移动通信系统为例，介绍移动呼叫的一般过程和移动交换的一些基本技动呼叫的一般过程和移动交换的一些
38、基本技术。术。5.3.15.3.1移动呼叫的一般过程移动呼叫的一般过程1移动台初始化移动台初始化MS开机时通过自动扫描，捕获当前所开机时通过自动扫描，捕获当前所在小区的广播信道，根据广播的训练序列完在小区的广播信道，根据广播的训练序列完成与基站的同步；然后获得移动网号、基站成与基站的同步；然后获得移动网号、基站识别码、位置区识别码等位置信息；此外，识别码、位置区识别码等位置信息；此外，MS还需提取接入信道、寻呼信道等公共控还需提取接入信道、寻呼信道等公共控制信道号码。上述任务完成后，移动台就监制信道号码。上述任务完成后，移动台就监视寻呼信道，处于守听状态。视寻呼信道，处于守听状态。2用户状态用
39、户状态移动台一般处于空闲、关机和忙这移动台一般处于空闲、关机和忙这3种状种状态之一，网络需要对这态之一，网络需要对这3种状态作相应处理。种状态作相应处理。（1）MS开机，网络对它作开机，网络对它作“附着附着”标标记记若若MS是第一次开机，在其是第一次开机，在其SIM卡中找不卡中找不到原来的位置区识别码（到原来的位置区识别码（LAI），），MS就立即就立即要求接入网络，向要求接入网络，向MSC发送发送“位置更新请求位置更新请求”消息，通知消息，通知GSM系统这是一个此位置区内系统这是一个此位置区内的新用户。的新用户。MSC根据用户发送的根据用户发送的IMSI中的中的H1H2H3H4消息，向该用户
40、的消息，向该用户的HLR发送发送“位位置更新请求置更新请求”，HLR记录发请求的记录发请求的MSC号码，号码，并向并向MSC回送回送“位置更新证实位置更新证实”消息，并在消息，并在VLR中对该用户的中对该用户的IMSI作作“附着附着”标记；再标记；再向向MS发送发送“位置更新接受位置更新接受”消息。消息。MS的的SIM卡记录此位置区识别码（卡记录此位置区识别码（LAI）。）。若若MS不是第一次开机，而是关机后又不是第一次开机，而是关机后又开机，开机，MS接收到的接收到的LAI与与SIM卡中的卡中的LAI不一致，那么不一致，那么MS也要立即向也要立即向MSC发送发送“位置更新请求位置更新请求”。
41、MSC首先判断原有的首先判断原有的LAI是否是自己服务区的位置，如是，是否是自己服务区的位置，如是，MSC只需修改只需修改VLR中该用户的中该用户的LAI，对其，对其IMSI作作“附着附着”标记，并在标记，并在“位置更新接位置更新接受受”消息中发送消息中发送LAI给给MS，MS修改修改SIM卡卡中的中的LAI。如不是，。如不是，MSC需根据该用户需根据该用户IMSI中的中的H1H2H3H4，向相应的，向相应的HLR发送发送“位置更新请求位置更新请求”，HLR记录发请求的记录发请求的MSC号码，再回送号码，再回送“位置更新证实位置更新证实”；MSC在在VLR中对用户的中对用户的IMSI作作“附着
42、附着”标标记，记录记，记录LAI，并向，并向MS回送回送“位置更新接位置更新接受受”，MS修改修改SIM卡中的卡中的LAI。但若。但若MS关关机再开机时，所接收到的机再开机时，所接收到的LAI与与SIM卡中的卡中的LAI相一致，那么相一致，那么MSC只需对该用户作只需对该用户作“附着附着”标记。标记。（2）MS关机，从网络中关机，从网络中“分离分离”当当MS切断电源关机时，切断电源关机时，MS在断电前向在断电前向网络发送最后一条消息。其中包括分离处理网络发送最后一条消息。其中包括分离处理请求，请求，MSC接收到后，即通知接收到后，即通知VLR对该对该MS对应的对应的IMSI上作上作“分离分离”
43、标记，但标记，但HLR并并没有得到该用户已经脱离网络的通知。当该没有得到该用户已经脱离网络的通知。当该用户被寻呼，用户被寻呼，HLR向向MSC/VLR要要MSRN时，时，MSC/VLR通知通知HLR该用户已分离网络，不该用户已分离网络，不再需要发送寻找该用户的寻呼消息。再需要发送寻找该用户的寻呼消息。（3）MS忙忙此时，网络分配给此时，网络分配给MS一个业务信道传送一个业务信道传送语音或数据，并标注该用户语音或数据，并标注该用户“忙忙”。当。当MS在小区间移动时必须有能力转到别的信道上，在小区间移动时必须有能力转到别的信道上，这就叫做切换。这就叫做切换。（4）周期性登记）周期性登记若若MS向网
44、络发送向网络发送“IMSI分离分离”消息，由消息，由于当时无线链路质量很差，衰落很大，于当时无线链路质量很差，衰落很大，GSM系统有可能不能正确译码，这就意味着系统系统有可能不能正确译码，这就意味着系统仍认为仍认为MS处于附着状态。此时该用户被寻处于附着状态。此时该用户被寻呼，系统就会不断发出寻呼消息，无效占用呼，系统就会不断发出寻呼消息，无效占用无线资源。为了解决上述问题，无线资源。为了解决上述问题，GSM系统采系统采取了强制登记措施，例如要求取了强制登记措施，例如要求MS每每30min登登记一次，这就是周期性登记。这样，若记一次，这就是周期性登记。这样，若GSM系统没有接收到某系统没有接收
45、到某MS的周期性登记信息，的周期性登记信息，MS所处的所处的VLR就以就以“隐分离隐分离”状态在该状态在该MS上做记录，只有当再次接收到正确的周期性上做记录，只有当再次接收到正确的周期性登记信息后，将登记信息后，将MS的状态记录改写成的状态记录改写成“附附着着”状态。周期性登记的时间间隔由网络通状态。周期性登记的时间间隔由网络通过过BCCH向向MS广播。广播。3移动用户呼叫固定用户（移动用户呼叫固定用户（MSPSTN用户）用户） 图图5.5移动用户至固定用户呼叫流程图移动用户至固定用户呼叫流程图移动用户起呼时，移动台竞争所在小移动用户起呼时，移动台竞争所在小区的随机接入信道。如果由于冲突，移动
46、台区的随机接入信道。如果由于冲突，移动台将收不到基站返回的响应消息，移动台则随将收不到基站返回的响应消息，移动台则随机延迟若干时隙后重发接入请求消息。系统机延迟若干时隙后重发接入请求消息。系统通过广播信道发送通过广播信道发送“重复发送次数重复发送次数”和和“平平均重复间隔均重复间隔”参数，以控制信令业务量。参数，以控制信令业务量。移动台（移动台（MS）通过系统分配的专用）通过系统分配的专用控制信道与移动业务交换中心（控制信道与移动业务交换中心（MSC）之间）之间建立信令连接，并发送业务请求消息。请求建立信令连接，并发送业务请求消息。请求消息中包含移动台的相关信息，如该移动台消息中包含移动台的相
47、关信息，如该移动台的的IMSI、本次呼叫的被叫号码等参数。、本次呼叫的被叫号码等参数。MSC根据根据IMSI检索主叫用户数据，检索主叫用户数据，检查该移动台是否为合法用户，是否有权进检查该移动台是否为合法用户，是否有权进行此类呼叫。行此类呼叫。VLR直接参与鉴权和加密过程，直接参与鉴权和加密过程，如果需要如果需要HLR也将参与操作。如果需要加密，也将参与操作。如果需要加密，则设置加密模式。然后进入呼叫建立起始阶则设置加密模式。然后进入呼叫建立起始阶段。段。对于合法用户，系统为移动台分配一对于合法用户，系统为移动台分配一个空闲的业务信道。一般，个空闲的业务信道。一般，GSM系统由基站系统由基站控
48、制器分配业务信道。移动台收到业务信道控制器分配业务信道。移动台收到业务信道分配指令后，即调谐到指定的信道，并按照分配指令后，即调谐到指定的信道，并按照要求调整发射电平。基站在确认业务信道建要求调整发射电平。基站在确认业务信道建立成功后，将通知立成功后，将通知MSC。MSC分析被叫号码，选择路由，采用分析被叫号码，选择路由，采用No.7信令协议与固定网（信令协议与固定网（ISDN/PSTN）建立）建立至被叫用户的通路，并向被叫用户振铃，至被叫用户的通路，并向被叫用户振铃，MSC将终端局回送的成功建立消息转换成相将终端局回送的成功建立消息转换成相应的无线接口信令回送给移动台，再由移动应的无线接口信
49、令回送给移动台，再由移动台生成回铃音信号。台生成回铃音信号。被叫用户取机应答，被叫用户取机应答，MSC向移动台发向移动台发送应答（连接）指令，移动台回送连接确认送应答（连接）指令，移动台回送连接确认消息。然后进入通话阶段。消息。然后进入通话阶段。4固定用户呼叫移动用户（固定用户呼叫移动用户（PSTNMS用户）用户） 图图5.6固定用户至移动用户入局呼叫流程图固定用户至移动用户入局呼叫流程图PSTN交换机交换机EXCH通过号码分析判通过号码分析判定被叫为移动用户，通过定被叫为移动用户，通过No.7信令协议将呼信令协议将呼叫接至网关叫接至网关MSC（GMSC）。）。GMSC根据根据MSDN确定被叫
50、所属的确定被叫所属的HLR，向，向HLR询问有关被叫移动用户正在访询问有关被叫移动用户正在访问的问的MSC地址（即地址（即MSRN）。）。HLR检索用户数据库，若该用户已漫检索用户数据库，若该用户已漫游至其他地区，则向用户当前所在的游至其他地区，则向用户当前所在的VLR请请求漫游号码，求漫游号码，VLR动态分配动态分配MSRN后回送后回送HLR。HLR将将MSRN转送转送GMSC，GMSC根根据据MSRN选择路由，将呼叫建立至被叫当前选择路由，将呼叫建立至被叫当前所在的所在的MSC。、被访被访MSC查询数据库，从查询数据库，从VLR获获取有关被叫用户数据。取有关被叫用户数据。、被访被访MSC通
51、过位置区内的所有基通过位置区内的所有基站（站（BS）向移动台发送寻呼消息。各基站通）向移动台发送寻呼消息。各基站通过寻呼信道发送寻呼消息，消息的主要参数过寻呼信道发送寻呼消息，消息的主要参数为被叫的为被叫的IMSI号码。号码。、被叫移动用户收到寻呼消息，发被叫移动用户收到寻呼消息，发现现IMSI与自己相符，即回送寻呼响应消息，与自己相符，即回送寻呼响应消息，基站寻呼响应消息转发至基站寻呼响应消息转发至MSC。MSC然后然后执行与移动用户呼叫固定用户流程执行与移动用户呼叫固定用户流程、相同的过程，直到移动台振铃，向主相同的过程，直到移动台振铃，向主叫用户回送呼叫接通证实信号（图叫用户回送呼叫接通
52、证实信号（图5.6中省略）中省略）。移动用户取机应答，向固定网发送应移动用户取机应答，向固定网发送应答（连接）消息，最后进入通话阶段。答（连接）消息，最后进入通话阶段。5呼叫释放呼叫释放 在移动网中，呼叫释放采用互不控制的在移动网中，呼叫释放采用互不控制的复原方式。通信可在任意时刻由两个用户之复原方式。通信可在任意时刻由两个用户之一释放，移动用户可以通过按挂机一释放，移动用户可以通过按挂机“NO”键键终止通话。这样一个动作由终止通话。这样一个动作由MS翻译成翻译成“断断连连”消息，消息，MSC收到收到“断连断连”消息后，向对消息后，向对端局发送拆线或挂机消息，然后释放局间通端局发送拆线或挂机消
53、息，然后释放局间通话电路。然而此时呼叫尚未完全释放，话电路。然而此时呼叫尚未完全释放，MSC与与MS之间的信道资源仍保持着，以便完成之间的信道资源仍保持着，以便完成诸如收费指示等附带任务。当诸如收费指示等附带任务。当MSC决定不再决定不再需要呼叫存在时，就发送一个需要呼叫存在时，就发送一个“信道释放信道释放”消息给消息给MS，而，而MS也以一个也以一个“释放完成释放完成”消消息应答。只有这时，低层连接才被释放，息应答。只有这时，低层连接才被释放，MS回到空闲状态。回到空闲状态。5.3.25.3.2自动漫游自动漫游 漫游（漫游（Roaming）是指移动台离开自己）是指移动台离开自己注册登记的归属
54、业务区，移动到访问业务区注册登记的归属业务区，移动到访问业务区后，移动通信系统仍可向其提供服务的功能。后，移动通信系统仍可向其提供服务的功能。漫游是蜂窝移动通信网的一项重要服务功能，漫游是蜂窝移动通信网的一项重要服务功能，可使不同地区的移动网实现互连。移动台不可使不同地区的移动网实现互连。移动台不但可以在归属业务区中使用，也可以在访问但可以在归属业务区中使用，也可以在访问业务区使用。数字蜂窝移动网均支持自动漫业务区使用。数字蜂窝移动网均支持自动漫游方式，这种方式要求移动网络数据库通过游方式，这种方式要求移动网络数据库通过No.7信令网进行互联，网络可自动检索漫游信令网进行互联，网络可自动检索漫
55、游用户数据，并在呼叫时自动分配漫游号码，用户数据，并在呼叫时自动分配漫游号码，而对于移动用户来说没有任何感觉。而对于移动用户来说没有任何感觉。5.3.35.3.3越区切换越区切换 越区切换是指当通话中的越区切换是指当通话中的MS从一个小区从一个小区进入另一个小区时，网络能够把移动台从原进入另一个小区时，网络能够把移动台从原小区占用的信道切换到新小区的某一信道，小区占用的信道切换到新小区的某一信道，以保证用户的通话不中断。以保证用户的通话不中断。切换时，基站首先要通知切换时，基站首先要通知MS对其周围小对其周围小区基站的有关信息及广播信道载频、信号强区基站的有关信息及广播信道载频、信号强度进行测
56、量，同时还要测量它所占用业务信度进行测量，同时还要测量它所占用业务信道的信号强度和传输质量，再将测量结果传道的信号强度和传输质量，再将测量结果传送给送给BSC，BSC根据这些信息对根据这些信息对MS周围小区周围小区的情况进行排队比较，最后由的情况进行排队比较，最后由BSC做出是否做出是否切换的决定。另外，切换的决定。另外，BSC还需判别在什么时还需判别在什么时候进行切换，切换到哪个基站。候进行切换，切换到哪个基站。越区切换分为以下两种不同情况的切换。越区切换分为以下两种不同情况的切换。同一同一MSC业务区内基站之间的切换，业务区内基站之间的切换，称为称为MSC内部切换（内部切换（Intra-M
57、SC）。这又分）。这又分为同一为同一BSC控制区内不同小区之间（控制区内不同小区之间（Intra-BSS）的切换和不同）的切换和不同BSC控制区内（控制区内（Inter-BSS）小区之间的切换。）小区之间的切换。不同不同MSC业务区基站之间的切换，称业务区基站之间的切换，称为为MSC间切换（间切换（Inter-MSC）。）。越区切换是由网络发起，移动台辅助完越区切换是由网络发起，移动台辅助完成的。成的。MS周期性地对周围小区的无线信号周期性地对周围小区的无线信号进行测量，及时报告给所在小区，并送给进行测量，及时报告给所在小区，并送给MSC。网络会综合分析移动台送回的报告和。网络会综合分析移动台
58、送回的报告和网络所监测的情况，当网络发现符合切换条网络所监测的情况，当网络发现符合切换条件时，进行越区切换的有关信令交换，然后件时，进行越区切换的有关信令交换，然后释放原来所占用的无线信道，在邻近小区的释放原来所占用的无线信道，在邻近小区的新信道上建立连接并进行通话。新信道上建立连接并进行通话。5.3.45.3.4网络安全网络安全 GSM数字移动网提供了完备的网络安全数字移动网提供了完备的网络安全功能，包括用户识别码（功能，包括用户识别码（IMSI）的保密、用）的保密、用户鉴权和信息在无线信道上的加密。户鉴权和信息在无线信道上的加密。（1）用户识别码的保密）用户识别码的保密移动用户识别码（移动
59、用户识别码（IMSI）是唯一识别一）是唯一识别一个用户的编码，如果被截获就会被人知道行个用户的编码，如果被截获就会被人知道行踪，甚至被人冒用账户，造成经济损失。为踪，甚至被人冒用账户，造成经济损失。为此，此，GSM系统可为每个使用网络的用户提供系统可为每个使用网络的用户提供一个临时移动用户识别码（一个临时移动用户识别码（TMSI）。该编）。该编码在用户入网时由码在用户入网时由VLR分配，它和分配，它和IMSI一起一起存在存在VLR的数据库中，在访问期间有效。的数据库中，在访问期间有效。IMSI不在空中无线信道上传送，取而代之的不在空中无线信道上传送，取而代之的是是TMSI，而，而TMSI是动态
60、变化的，避免了是动态变化的，避免了IMSI被截获的可能，因而被截获的可能，因而IMSI得到了保密得到了保密保护。保护。（2）移动用户鉴权）移动用户鉴权移动用户鉴权（移动用户鉴权（Authentication）也称为）也称为用户认证，其目的是以一种可靠的方法确认用户认证，其目的是以一种可靠的方法确认用户的合法身份。它不依赖于用户的合法身份。它不依赖于IMSI、MSDN或或IMEI，这是，这是GSM区别于其他系统的一个区别于其他系统的一个特色。特色。用户鉴权由鉴权中心用户鉴权由鉴权中心AC、VLR和用户配和用户配合完成。当用户起呼或进行位置更新时，合完成。当用户起呼或进行位置更新时，VLR向该移动
61、用户发送一个随机数向该移动用户发送一个随机数（Rand）；用户的）；用户的SIM卡以随机数和鉴权键卡以随机数和鉴权键为输入参数运行鉴权算法为输入参数运行鉴权算法A3，得到输出结果，得到输出结果称为符号响应（称为符号响应（SRES）回送给）回送给VLR。SRES就是一种数字签名，就是一种数字签名，VLR将此结果和早已预将此结果和早已预先算好并暂存在存储器中的结果进行比较，先算好并暂存在存储器中的结果进行比较，如果两者相符，就表示鉴权成功。如果两者相符，就表示鉴权成功。如果如果VLR发现鉴权结果与预期结果不相发现鉴权结果与预期结果不相符，且用户是以符，且用户是以TMSI和网络联系的，则可和网络联系
62、的，则可能是错误的能是错误的TMSI，这时，这时VLR将通知用户发将通知用户发送其送其TMSI。如果。如果TMSIIMSI的对应关系出的对应关系出错，则以错，则以IMSI为准再次进行鉴权。若鉴权再为准再次进行鉴权。若鉴权再次失败，次失败，VLR就要核查用户的移动台设备就要核查用户的移动台设备（IMEI）是否合法。鉴权失败记录由）是否合法。鉴权失败记录由VLR进行保存。进行保存。（3）数据加密）数据加密数据加密（数据加密（Encryption）用于信令和重）用于信令和重要用户信息的保密传送，用户信息是否需要要用户信息的保密传送，用户信息是否需要加密可在呼叫建立时由信令指示。加密可在呼叫建立时由信
63、令指示。GSM系系统加密时对每个用户提供一个特定的密钥统加密时对每个用户提供一个特定的密钥Kc。在鉴权过程中，当计算在鉴权过程中，当计算SRES时，同时利用时，同时利用A8算法计算出密钥算法计算出密钥Kc，并在，并在BTS和和MSC中中均暂存均暂存Kc。当当MSC/VLR把加密命令（把加密命令（M）通过）通过BTS发往发往MS时，时，MS根据根据M、Kc和和TDMA帧号通帧号通过加密算法过加密算法A5产生加密信息，表明产生加密信息，表明MS已完已完成加密，并将加密消息回送给成加密，并将加密消息回送给BTS。BTS采采用相应的算法解密，恢复消息用相应的算法解密，恢复消息M，如果无误，如果无误则通
64、告则通告MSC/VLR，表明加密模式完成。，表明加密模式完成。（4）国际移动台识别）国际移动台识别移动台识别是通过国际移动设备识别码移动台识别是通过国际移动设备识别码（IMEI）和设备识别寄存器（）和设备识别寄存器（EIR）来完成）来完成的。根据需要，的。根据需要，MSC可以发送指令要求移动可以发送指令要求移动台在呼叫时发送其国际移动设备识别码台在呼叫时发送其国际移动设备识别码（IMEI），并与），并与EIR中存储的数据进行比对，中存储的数据进行比对，如果发现不相符，则确定该移动台非法，应如果发现不相符，则确定该移动台非法，应禁止使用。在禁止使用。在EIR中建有一张中建有一张“非法非法IMEI
65、号号码表码表”，俗称，俗称“黑名单黑名单”，用以禁止被盗移，用以禁止被盗移动台的使用。动台的使用。5.45.4移动交换信令移动交换信令5.4.15.4.1空中接口信令空中接口信令 1物理层物理层在在GSM系统中，无线信道分成业务信道系统中，无线信道分成业务信道（TCH）和控制信道（）和控制信道（CCH）两类。业务信）两类。业务信道承载编码语音或用户数据，控制信道用于道承载编码语音或用户数据，控制信道用于承载信令或同步数据，承载信令或同步数据，GSM包括包括3类控制信类控制信道：广播信道、公共控制信道和专用控制信道：广播信道、公共控制信道和专用控制信道。道。2数据链路层数据链路层GSM空中接口的
66、数据链路层协议称为空中接口的数据链路层协议称为LAPDm，它是在，它是在ISDN的的LAPD协议基础上协议基础上做少量修改形成的。修改原则是尽量减少不做少量修改形成的。修改原则是尽量减少不必要的字段以节省信道资源。主要不同在于必要的字段以节省信道资源。主要不同在于取消了帧定界标志和帧校验序列，这是因为取消了帧定界标志和帧校验序列，这是因为其功能已由其功能已由TDMA系统的定位和信道纠错编系统的定位和信道纠错编码完成。此外，还定义了多种简化的帧格式码完成。此外，还定义了多种简化的帧格式以适应各种特定情况。以适应各种特定情况。3信令层信令层信令层是收、发和处理信令消息的实体，其主信令层是收、发和处
67、理信令消息的实体，其主要功能是传送控制和管理信息。信令层包括以下要功能是传送控制和管理信息。信令层包括以下3个功能子层。个功能子层。无线资源管理（无线资源管理（RR），其作用是对无线信），其作用是对无线信道进行分配、释放、切换、性能监视和控制，道进行分配、释放、切换、性能监视和控制，GSM共定义了共定义了9个信令过程。个信令过程。移动性管理（移动性管理（MM），定义移动用户位置更），定义移动用户位置更新、鉴权、开机接入、关机退出、新、鉴权、开机接入、关机退出、TMSI重新分配重新分配和设备识别等过程。和设备识别等过程。接续管理（接续管理（CM）或称连接管理，负责呼叫）或称连接管理，负责呼叫控制
68、，包括补充业务和短消息业务的控制。由于有控制，包括补充业务和短消息业务的控制。由于有MM功能子层的屏蔽，功能子层的屏蔽，CM子层已感觉不到用户的子层已感觉不到用户的移动性。其控制机理继承移动性。其控制机理继承ISDN，包括去话建立、，包括去话建立、来话建立、呼叫中改变传输模式、来话建立、呼叫中改变传输模式、MM连接中断后连接中断后呼叫重建和呼叫重建和DTMF传送等传送等5个信令过程。个信令过程。5.4.25.4.2基站接入信令基站接入信令 GSM系统基站子系统（系统基站子系统（BSS）与网络子）与网络子系统（系统（NSS）的接口称为）的接口称为A接口，又将基站接口，又将基站子系统分为基站收发信
69、系统（子系统分为基站收发信系统（BTS）和基站）和基站控制器（控制器（BSC）两个部分。）两个部分。BTS与与BSC之间之间的接口称为的接口称为A-bis接口。接口。A接口已在接口已在GSM规范规范中进行了标准化定义，中进行了标准化定义，A-bis接口定义较晚，接口定义较晚，尚未完全标准化，因此不能支持尚未完全标准化，因此不能支持BSC-BTS的的多厂商设备互连环境。多厂商设备互连环境。1A-bis接口信令接口信令A-bis接口信令同样采用三层结构，其第二层接口信令同样采用三层结构，其第二层采用采用LAPD协议，第三层有协议，第三层有3个实体：第二层管理个实体：第二层管理过程、网络管理过程和业
70、务管理过程。过程、网络管理过程和业务管理过程。第二层管理过程已由第二层管理过程已由LAPD本身定义；网络管本身定义；网络管理过程尚未标准化，这也是理过程尚未标准化，这也是A-bis接口不支持多厂接口不支持多厂商设备的主要原因；商设备的主要原因；GSM标准只定义了业务管理标准只定义了业务管理过程。过程。业务管理过程完成两项任务，一是透明传送绝业务管理过程完成两项任务，一是透明传送绝大部分的无线接口信令消息，以适配无线和有线接大部分的无线接口信令消息，以适配无线和有线接口不同的低层协议要求。二是对口不同的低层协议要求。二是对BTS的物理和逻辑的物理和逻辑设备进行管理。设备进行管理。2A接口信令接口
71、信令A接口采用接口采用No.7信令系统的功能结构，包括物信令系统的功能结构，包括物理层（理层（MTP-1）、链路层（）、链路层（MTP-2）、网络层）、网络层（MTP-3SCCP）和应用层。由于）和应用层。由于A接口是用户接口是用户侧信令，只用到极其有限的网络层功能，因此侧信令，只用到极其有限的网络层功能，因此GSM规范仍将其归为三层结构，应用层作为信令规范仍将其归为三层结构，应用层作为信令处理的第三层，处理的第三层，MTP2/3SCCP作为第二层，负责作为第二层，负责消息的可靠传递。消息的可靠传递。MTP-3复杂的信令网管理功能基复杂的信令网管理功能基本上不用，主要采用其信令消息处理功能。由
72、于本上不用，主要采用其信令消息处理功能。由于A接口上传递许多电路无关的管理消息，因此需要接口上传递许多电路无关的管理消息，因此需要SCCP的支持，但其全局名翻译功能基本不用。的支持，但其全局名翻译功能基本不用。A接口利用接口利用SCCP的子系统号（的子系统号（SSN）来识别多个第）来识别多个第三层应用实体。三层应用实体。5.4.35.4.3网络接口信令网络接口信令 GSM网络接口包括网络接口包括BG，网络接口上，网络接口上层信令为移动应用部分（层信令为移动应用部分（MAP），），MAP是是基于基于No.7信令系统的应用层协议，由信令系统的应用层协议，由SCCP和和TCAP支持，主要功能是支持移
73、动用户漫支持，主要功能是支持移动用户漫游、切换和网络安全。为实现全球网络联网，游、切换和网络安全。为实现全球网络联网，GSM系统需要在系统需要在MSC和和HLR、VLR和和EIR等网络部件之间频繁地交换数据和指令，这等网络部件之间频繁地交换数据和指令，这些信息都与电路无关，因此最适合采用些信息都与电路无关，因此最适合采用No.7信令方式传送。信令方式传送。MSC与与MSC之间及之间及MSC与与PSTN/ISDN之间关于话路接续的信令则采用之间关于话路接续的信令则采用No.7信令的信令的TUP/ISUP协议。协议。5.55.5CDMACDMA移动通信系统移动通信系统5.5.15.5.1CDMAC
74、DMA系统概述系统概述 1CDMA技术的发展历程及标准技术的发展历程及标准扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特扩频技术具有抗干扰能力强、保密性能好的特点。在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概点。在扩频的基础上，人们又提出了码分多址的概念，利用不同的地址码来区分无线信道。念，利用不同的地址码来区分无线信道。IS-95是是CDMA系列标准中最先发布的标准，系列标准中最先发布的标准，IS-95建议的建议的CDMA技术扩频带宽约为技术扩频带宽约为1.25MHz，信息数据速率最高为信息数据速率最高为13kbit/s，属于窄带，属于窄带CDMA范范畴。之后，畴。之后，ITU制定了第制定了第3代移动
75、通信的标准，统代移动通信的标准，统称为称为IMT-2000。这种。这种CDMA系统称为宽带系统称为宽带CDMA系统，其中最具代表性的技术是系统，其中最具代表性的技术是WCDMA、cdma2000和和TD-SCDMA技术。技术。2CDMA蜂窝移动通信网的特点蜂窝移动通信网的特点CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成的，蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成的，因此它具有抗干扰性好、抗多径衰落、保密因此它具有抗干扰性好、抗多径衰落、保密安全性高和同频率可在多个小区内重复使用安全性高和同频率可在多个小区内重复使用的优点，所要求的载干比（
76、的优点，所要求的载干比（C/I）小于）小于1，容，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。量和质量之间可做权衡取舍等属性。这些属性使这些属性使CDMA与其他系统相比有以与其他系统相比有以下重要的优势：下重要的优势：系统容量大。系统容量大。保密性保密性好。好。软切换。软切换。软容量。软容量。频率规划简频率规划简单。单。5.5.25.5.2CDMACDMA网络结构及信道类型网络结构及信道类型1CDMA网络结构网络结构图图5.18CDMA的系统结构的系统结构2CDMA系统的逻辑信道系统的逻辑信道CDMA系统采用的是频分双工（系统采用的是频分双工（FDD）方式，）方式，即收、发采用不同的载频。从基站到移动台
77、方向的即收、发采用不同的载频。从基站到移动台方向的链路称为前向链路或下行链路，从移动台到基站方链路称为前向链路或下行链路，从移动台到基站方向的信道称为反向链路或上行链路。由于上、下行向的信道称为反向链路或上行链路。由于上、下行链路传输的要求不同，因此上、下行链路上信道的链路传输的要求不同，因此上、下行链路上信道的种类及作用也不同。种类及作用也不同。前向链路中的逻辑信道包括导频信道前向链路中的逻辑信道包括导频信道（PICH）、同步信道（）、同步信道（SYCH）、寻呼信道）、寻呼信道（PACH）和正向业务信道（）和正向业务信道（F-TCH）等。）等。反向链路中的逻辑信道由反向业务信道反向链路中的逻
78、辑信道由反向业务信道（B-TCH）和接入信道（）和接入信道（ACCH）等组成。）等组成。5.5.35.5.3CDMACDMA系统的关键技术系统的关键技术CDMA系统的关键技术主要包括：同步系统的关键技术主要包括：同步技术（捕获与跟踪）、技术（捕获与跟踪）、Rake接收、功率控制、接收、功率控制、软切换。软切换。1同步技术同步技术CDMA系统中的系统中的PN码同步过程分为码同步过程分为PN码捕获和码捕获和PN码跟踪两部分。码跟踪两部分。PN码捕获指接收机在开始接收扩频信号码捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频时，选择和调整接收机的本地扩频PN序列相序列相位，使它与发送端的
79、扩频位，使它与发送端的扩频PN序列相位基本一序列相位基本一致（码间定时误差小于致（码间定时误差小于1个码片间隔），即个码片间隔），即接收机捕捉发送的扩频接收机捕捉发送的扩频PN序列相位，也称为序列相位，也称为扩频扩频PN序列的初始同步。序列的初始同步。PN码跟踪则是指自动调整本地码相位，码跟踪则是指自动调整本地码相位，进一步缩小定时误差，使之小于码片间隔的进一步缩小定时误差，使之小于码片间隔的几分之一，达到本地码与接收几分之一，达到本地码与接收PN码频率和相码频率和相位精确同步。位精确同步。2Rake接收技术接收技术移动通信信道是一种多径衰落信道，移动通信信道是一种多径衰落信道，Rake接收技
80、术就是分别接收每一路的信号进接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的。目的。CDMA系统中这里多径信号不仅不是系统中这里多径信号不仅不是一个不利因素，反而变成了一个可供利用的一个不利因素，反而变成了一个可供利用的有利因素。有利因素。3功率控制功率控制功率控制技术是功率控制技术是CDMA系统的核心技术。系统的核心技术。CDMA系统是一个自扰系统，所有移动用户系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，都占用相同带宽和频率，“远近效用远近效用”问题问题特别突出。功率控制的目的就是克服特别突出。功率控制的目的就是克服
81、“远近远近效用效用”，使系统既能维持高质量通信，又不，使系统既能维持高质量通信，又不对其他用户产生干扰。功率控制分为正向功对其他用户产生干扰。功率控制分为正向功率控制和反向功率控制，反向功率控制又可率控制和反向功率控制，反向功率控制又可分为仅有移动台参与的开环功率控制和移动分为仅有移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。台、基站同时参与的闭环功率控制。4软切换软切换与与GSM系统不同，系统不同，CDMA系统的越区切换可系统的越区切换可分为两大类：软切换和硬切换。分为两大类：软切换和硬切换。（1）软切换）软切换软切换是软切换是CDMA系统中特有的。在软切换过程系统中特有的。
82、在软切换过程中，移动台与原基站和新基站都保持着通信链路，中，移动台与原基站和新基站都保持着通信链路，可同时与两个（或多个）基站通信。在软切换中，可同时与两个（或多个）基站通信。在软切换中，不需要进行频率的转换，而只有导频信道不需要进行频率的转换，而只有导频信道PN序列序列偏移的转换。软切换的呼叫过程可分为偏移的转换。软切换的呼叫过程可分为3步：移动步：移动台和原小区仍在通信；移动台同时与原小区、新小台和原小区仍在通信；移动台同时与原小区、新小区进行通信；移动台只与新小区通信。区进行通信；移动台只与新小区通信。（2）更软切换）更软切换更软切换是指在一个小区内的扇区之间的信道更软切换是指在一个小区
83、内的扇区之间的信道切换。因为这种切换只需通过小区基站便可完成，切换。因为这种切换只需通过小区基站便可完成，而不需通过移动业务交换中心的处理，故称之为更而不需通过移动业务交换中心的处理，故称之为更软切换。软切换。（3）硬切换）硬切换硬切换是指在载波频率不同的基站覆盖小区之硬切换是指在载波频率不同的基站覆盖小区之间的信道切换，间的信道切换，CDMA的硬切换过程和的硬切换过程和GSM的硬的硬切换过程大体相似。当进行切换的两个小区的频率切换过程大体相似。当进行切换的两个小区的频率不同时，就必须进行硬切换。在硬切换中，既有载不同时，就必须进行硬切换。在硬切换中，既有载波频率的转换，又有导频信道波频率的转
84、换，又有导频信道PN序列偏移的转换。序列偏移的转换。在切换过程中，移动用户与基站的通信链路有一个在切换过程中，移动用户与基站的通信链路有一个很短的中断时间。很短的中断时间。5.5.45.5.4移动性管理与呼叫处理移动性管理与呼叫处理1移动性管理移动性管理CDMA系统的控制管理功能是保证终端系统的控制管理功能是保证终端移动性、移动台安全性以及正常呼叫的关键，移动性、移动台安全性以及正常呼叫的关键，主要包括位置登记、鉴权与加密、越区切换、主要包括位置登记、鉴权与加密、越区切换、漫游和呼叫处理过程等。各项功能的实现过漫游和呼叫处理过程等。各项功能的实现过程与程与GSM系统基本类似，但系统基本类似，但
85、CDMA的鉴权与的鉴权与加密功能更加完善，以保障用户的合法权利加密功能更加完善，以保障用户的合法权利和信息传输的加密。和信息传输的加密。2呼叫处理呼叫处理移动台（移动台（MS）通话是通过业务信道与基站进）通话是通过业务信道与基站进行通信的。但在接入业务信道前，行通信的。但在接入业务信道前，MS要经历一系要经历一系列的呼叫处理状态。呼叫处理包括列的呼叫处理状态。呼叫处理包括MS初始化状态、初始化状态、MS空闲状态、空闲状态、MS接入状态，最后进入接入状态，最后进入MS业务信业务信道控制状态。道控制状态。（1）移动台呼叫处理过程）移动台呼叫处理过程MS初始化状态。移动台接通电源后就进入初始化状态。
86、移动台接通电源后就进入“初始化状态初始化状态”。MS比较各导频信号的强度，并比较各导频信号的强度，并跟踪其中最强的导频信号。随后，跟踪其中最强的导频信号。随后，MS捕获读取同捕获读取同步信道信息，使步信道信息，使MS的定时完全与系统时钟一致。的定时完全与系统时钟一致。在完成同步和定时后，在完成同步和定时后，MS即由初始化状态进入即由初始化状态进入“空闲状态空闲状态”。MS空闲状态。在此状态中，空闲状态。在此状态中，MS监听监听寻呼信道。一旦收到基站的寻呼消息，或发寻呼信道。一旦收到基站的寻呼消息，或发起呼叫，或进行位置登记，即由起呼叫，或进行位置登记，即由“空闲状态空闲状态”转入转入“接入状态
87、接入状态”。MS接入状态。接入状态。MS在接入信道上向基在接入信道上向基站发送寻呼响应、启呼和位置登记有关的信站发送寻呼响应、启呼和位置登记有关的信息。当接入尝试成功后，基站在寻呼信道中息。当接入尝试成功后，基站在寻呼信道中给给MS发送系统指派的业务信道，于是，发送系统指派的业务信道，于是，MS即由即由“接入状态接入状态”转入转入“信道控制状态信道控制状态”。业务信道控制状态。在此状态中，业务信道控制状态。在此状态中，MS与基站在前向和反向信道中建立通信。与基站在前向和反向信道中建立通信。（2）基站呼叫处理过程）基站呼叫处理过程导频和同步信道处理。在此期间，基站连导频和同步信道处理。在此期间，
88、基站连续发送导频信号，供续发送导频信号，供MS捕获、定时和同步，基站捕获、定时和同步，基站在同步信道中连续发送同步信号，为在同步信道中连续发送同步信号，为MS提供系统提供系统的定时信息。导频和同步信道处理对应于的定时信息。导频和同步信道处理对应于MS的初的初始化状态。始化状态。寻呼信道处理。在此期间，基站在寻呼信寻呼信道处理。在此期间，基站在寻呼信道上连续发送与呼叫有关的控制信息，最多支持道上连续发送与呼叫有关的控制信息，最多支持7个寻呼信道。个寻呼信道。接入信道处理。在此期间，基站监听接入接入信道处理。在此期间，基站监听接入信道，以接收来自信道，以接收来自MS发送的消息。发送的消息。业务信道
89、处理。在此期间，基站利用前向业务信道处理。在此期间，基站利用前向业务信道和反向业务信道与业务信道和反向业务信道与MS交换业务和控制信交换业务和控制信息。息。5.65.6第三代移动通信系统第三代移动通信系统5.6.15.6.1第三代移动通信系统概述第三代移动通信系统概述 13G的概念及目标的概念及目标ITU-T提出了第三代移动通信系统，最初命名提出了第三代移动通信系统，最初命名为为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），后来（未来公共陆地移动通信系统），后来正式更名为正式更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunication-2000）。）。第三代移动
90、通信系统的目标是能提供多种类型、第三代移动通信系统的目标是能提供多种类型、高质量的多媒体业务；能实现全球无缝覆盖，具有高质量的多媒体业务；能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力；与固定网络的各种业务相互兼容，全球漫游能力；与固定网络的各种业务相互兼容，具有高服务质量；与全球范围内使用的小型便携式具有高服务质量；与全球范围内使用的小型便携式终端在任何时候任何地点进行任何种类的通信。终端在任何时候任何地点进行任何种类的通信。23G的系统结构及标准化组织的系统结构及标准化组织 图图5.20所示为所示为ITU定义的定义的IMT-2000的功能子系的功能子系统和接口。从图统和接口。从图5.20中可以看到，
91、中可以看到，IMT-2000系统由系统由终端（终端（UIMMT）、无线接入网（）、无线接入网（RAN）和核心）和核心网（网（CN）3部分构成。部分构成。用户终端包括用户识别模块（用户终端包括用户识别模块（UIM）和移动终）和移动终端设备（端设备（MT），），UIM的作用相当于的作用相当于GSM中的中的SIM卡。无线接入网（卡。无线接入网（RAN）完成用户接入业务的全部）完成用户接入业务的全部功能，包括所有与空中接口相关的功能，以使核心功能，包括所有与空中接口相关的功能，以使核心网受无线接口影响最小。核心网由交换网和业务网网受无线接口影响最小。核心网由交换网和业务网组成，交换网完成呼叫及承载控制
92、所有功能，业务组成，交换网完成呼叫及承载控制所有功能，业务网完成支撑业务所需功能，包括位置管理。网完成支撑业务所需功能，包括位置管理。UNI为为移动台与基站之间的无线接口。移动台与基站之间的无线接口。RAN-CN为无线接为无线接入网与核心网（即交换系统）之间的接口。入网与核心网（即交换系统）之间的接口。NNI为为核心网与其他核心网与其他IMT-2000家族核心网之间的接口。家族核心网之间的接口。图图5.20IMT-2000的功能子系统和接口的功能子系统和接口3G的标准化工作实际上是由的标准化工作实际上是由3GPP和和3GPP2两两个标准化组织来推动和实施的。个标准化组织来推动和实施的。3GPP
93、由欧洲的由欧洲的ETSI、日本、日本ARIB、韩国、韩国TTA和美国的和美国的T1等组成，等组成，采用欧洲和日本的采用欧洲和日本的WCDMA技术构筑新的无线接入技术构筑新的无线接入网络，在核心交换侧则在现有的网络，在核心交换侧则在现有的GSM移动交换网移动交换网络基础上平滑演进，提供更加多样化的业务。络基础上平滑演进，提供更加多样化的业务。3GPP2由美国的由美国的TIA、日本、日本ARIB、韩国、韩国TTA等组等组成。成。cdma2000这一技术在很大程度上采用了高通这一技术在很大程度上采用了高通公司的专利，无线接入技术采用公司的专利，无线接入技术采用cdma2000和和UWC-136为标准
94、，核心网采用为标准，核心网采用ANSI/IS-41，无线接口标，无线接口标准采用全球陆地无线接入（准采用全球陆地无线接入（UTRA）。）。5.6.25.6.2第三代移动通信系统标准化及网络第三代移动通信系统标准化及网络结构结构 1无线接口标准无线接口标准ITU-T将将IMT-2000的地面无线接口标准简化为的地面无线接口标准简化为5个标准：个标准：IMT-DS、IMT-MC、IMT-TD、IMT-SC和和IMT-FT。而。而WCDMA、cdma2000和和TD-SCDMA被被ITU确定为最终的确定为最终的3种技术。种技术。（1）WCDMA宽带码分多址接入（宽带码分多址接入（WCDMA）由）由3
95、GPP制定。制定。无线接入部分基于无线接入部分基于GSM/GPRS网络的演进，保持网络的演进，保持与与GSM/GPRS网络的兼容性。核心网络可以基于网络的兼容性。核心网络可以基于TDM、ATM和和IP技术，并向全技术，并向全IP的网络结构演进。的网络结构演进。核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。完成电路型业务和分组型业务。UTRAN基于基于ATM技术，统一处理语音和分组技术，统一处理语音和分组业务，并向业务，并向IP方向发展。方向发展。MAP技术和技术和GPRS隧道技隧道技术是术是WCDMA体制移动性管理机制的核心
96、。空中接体制移动性管理机制的核心。空中接口采用口采用WCDMA信号。信号。（2）cdma2000cdma2000体制是基于体制是基于IS-95的标准基础上的标准基础上提出的提出的3G标准，其标准化工作由标准，其标准化工作由3GPP2完成。完成。电路域继承电路域继承2G的的IS95CDMA网络，引入以网络，引入以无线智能网（无线智能网（WIN）为基本架构的业务平台，）为基本架构的业务平台，分组域基于移动分组域基于移动IP技术的分组网络。无线接技术的分组网络。无线接入网以入网以ATM交换机为平台，提供丰富的适配交换机为平台，提供丰富的适配层接口。空中接口采用层接口。空中接口采用cdma2000并兼
97、容并兼容IS-95，。，。（3）TD-SCDMA时分同步码分多址（时分同步码分多址（TD-SCDMA）标准）标准由中国无线通信标准组织由中国无线通信标准组织CWTS提出，已经提出，已经融合到了融合到了3GPP关于关于WCDMA-TDD的相关规的相关规范中。无线接入网和核心网络与范中。无线接入网和核心网络与WCDMA演演进策略基本相同。空中接口方面进策略基本相同。空中接口方面TD-SCDMA具有具有“3S”特点，即智能天线（特点，即智能天线（SmartAntenna）、同步）、同步CDMA（SynchronousCDMA）和软件无线电（）和软件无线电（SoftwareRadio）。）。2核心网基
98、本结构核心网基本结构（1）GSM核心网的演进核心网的演进3GPP主要制定基于主要制定基于GSMMAP核心网，核心网，以以WCDMA和和CDMATDD为无线接口的标为无线接口的标准。准。3GPP标准的制定分为标准的制定分为99年版本（年版本（R99）、）、R4以及以及R5等。等。R99版本的核心网基于演进的版本的核心网基于演进的GSMMSC和和GPRSGSN，电路与分组交换，电路与分组交换节点逻辑上是分开的；而无线接入网节点逻辑上是分开的；而无线接入网（RAN）则是全新的，网络结构示意如图）则是全新的，网络结构示意如图5.22所示。所示。3G的的R4标准网络结构最为突出的标准网络结构最为突出的改
99、变是在核心网络的电路域实现了承载和控改变是在核心网络的电路域实现了承载和控制的分离，引入了软交换的概念。制的分离，引入了软交换的概念。（2）ANSI-41核心网的演进核心网的演进3GPP2主要制定基于主要制定基于ANSI-41核心网，核心网，以以cdma2000为无线接口的标准。为无线接口的标准。3GPP2的标的标准化也是分阶段进行的，而且第二代与第三准化也是分阶段进行的，而且第二代与第三代之间无论无线接入还是核心网部分都是平代之间无论无线接入还是核心网部分都是平滑过渡的。滑过渡的。对对cdma2000系统来说，从系统来说，从2G到到3G过渡过渡可以采用逐步替换的方式。即可压缩可以采用逐步替换
100、的方式。即可压缩2G系统系统的的1个载波转换为个载波转换为3G载波，开始向用户提供载波，开始向用户提供中、高速速率的业务；随着中、高速速率的业务；随着3G系统中用户量系统中用户量增加，可以逐步减少增加，可以逐步减少2G系统使用的载波，增系统使用的载波，增加加3G系统的载波。系统的载波。5.6.35.6.3第三代移动通信系统的应用及关键第三代移动通信系统的应用及关键技术技术 13G的应用的应用3G提供新的应用主要有如下一些领域：提供新的应用主要有如下一些领域：Internet，一种非对称和非实时的服务；可，一种非对称和非实时的服务；可视电话，一种对称和实时的服务；移动办公视电话，一种对称和实时的
101、服务；移动办公能提供能提供E-mail、WWW接入、接入、Fax和文件传和文件传输服务等。输服务等。3G系统能支持不同速率的业务，系统能支持不同速率的业务，将更加有效地利用频谱。将更加有效地利用频谱。总的来讲，从语音、短信、数据、中速总的来讲，从语音、短信、数据、中速多媒体至高速多媒体的应用与业务差异化和多媒体至高速多媒体的应用与业务差异化和性价比吸引力培养成长看，性价比吸引力培养成长看，3G需要有一个发需要有一个发展过程。展过程。23G的关键技术的关键技术 （1）初始同步与）初始同步与Rake接收技术接收技术CDMA通信系统接收机的初始同步包括通信系统接收机的初始同步包括PN码码同步、符号同
102、步、帧同步和扰码同步等。同步、符号同步、帧同步和扰码同步等。cdma2000系统采用与系统采用与IS-95系统相类似的初始系统相类似的初始同步技术，即通过对导频信道的捕获建立同步技术，即通过对导频信道的捕获建立PN码同码同步和符号同步，通过同步信道的接收建立帧同步和步和符号同步，通过同步信道的接收建立帧同步和扰码同步。扰码同步。WCDMA系统的初始同步则需要通过系统的初始同步则需要通过“三步捕获法三步捕获法”进行，即通过对基本同步信道的捕获进行，即通过对基本同步信道的捕获建立建立PN码同步和符号同步，通过对辅助同步信道码同步和符号同步，通过对辅助同步信道的不同扩频码的非相干接收，确定扰码组号等
103、，最的不同扩频码的非相干接收，确定扰码组号等，最后通过对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。后通过对可能的扰码进行穷举搜索，建立扰码同步。对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使合对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使合成之后的信号得以增强，从而可在较大程度上降低成之后的信号得以增强，从而可在较大程度上降低多径衰落信道所造成的负面影响。这种技术称为多径衰落信道所造成的负面影响。这种技术称为Rake多径分集接收技术。多径分集接收技术。为实现相干形式的为实现相干形式的Rake接收，需发送未经调接收，需发送未经调制的导频信号，以使接收端能在确知已发数据的条制的导频信号，以使接收端能在确知已发数据的条
104、件下估计出多径信号的相位，并在此基础上实现相件下估计出多径信号的相位，并在此基础上实现相干方式的最大信噪比合并。干方式的最大信噪比合并。WCDMA系统采用用户系统采用用户专用的导频信号，而专用的导频信号，而cdma2000下行链路采用公用下行链路采用公用导频信号，用户专用的导频信号仅作为备选方案用导频信号，用户专用的导频信号仅作为备选方案用于使用智能天线的系统，上行信道则采用用户专用于使用智能天线的系统，上行信道则采用用户专用的导频信道。的导频信道。（2）高效的信道编译码技术）高效的信道编译码技术采用高效信道编码技术是为了进一步改进通信采用高效信道编码技术是为了进一步改进通信质量。在第三代移动
105、通信系统的主要提案中（包括质量。在第三代移动通信系统的主要提案中（包括WCDMA和和cdma2000等），除采用与等），除采用与IS-95CDMA系统相类似的卷积编码技术和交织技术之外，还建系统相类似的卷积编码技术和交织技术之外，还建议采用议采用TURBO编码技术及编码技术及RS卷积级联码技术。卷积级联码技术。（3）智能天线技术）智能天线技术智能天线技术也是智能天线技术也是3G中的一项非常重要的技中的一项非常重要的技术。智能天线包括两个重要组成部分：一是对来自术。智能天线包括两个重要组成部分：一是对来自移动台发射的多径电波方向进行入射角（移动台发射的多径电波方向进行入射角（DOA）估计，并进行
106、空间滤波，抑制其他移动台的干扰；估计，并进行空间滤波，抑制其他移动台的干扰；二是对基站发送信号进行波束形成，使基站发送信二是对基站发送信号进行波束形成，使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其他移动台的干扰。从而降低发射功率，减少对其他移动台的干扰。（4）多用户检测技术）多用户检测技术多用户检测就是把所有用户的信号都当多用户检测就是把所有用户的信号都当成有用信号而不是干扰信号来处理，消除多成有用信号而不是干扰信号来处理，消除多用户之间的相互干扰。使用多用户检测技术用户之间的相互干扰。使用多用户检测技术能够在极大程度上改善系统容量。能够在极大程度上改善系统容量。（5）功率控制技术和软切换）功率控制技术和软切换功率控制技术和软切换在窄带功率控制技术和软切换在窄带CDMA中中已进行详细介绍。已进行详细介绍。
