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1、第4章 移动通信n4.1 移动通信概述n4.2 移动通信的组网技术n4.3 GSM移动通信系统n4.4 CDMA移动通信系统n4.5 第三代移动通信4.1 移动通信概述 移移动动通通信信是是指指通通信信双双方方或或至至少少其其中中一一方方在在运运动动状状态态中中进进行行信信息息传传递递的的通通信信方方式式，这这包包括括移移动动体体和和移移动动体体之之间间的的通通信信、移移动动体体和和固固定定点点之之间间的的通通信信。移移动动通通信信不不受受时时间间和和空空间间的的限限制制，交交流流信信息息灵灵活活、机机动动、高高效效。它它被被认认为为是是实实现现在在任任何何时时候候、任任何何地地方方与与任任何
2、何人人都都能能及及时时通通信的理想目标的重要手段。信的理想目标的重要手段。世界上移动通信的发展历程世界上移动通信的发展历程1 1、2020世纪世纪3030年代，年代，AMAM制式的移动通信。如警车无线电调度电话，使用频率为制式的移动通信。如警车无线电调度电话，使用频率为2MHZ2MHZ。2 2、2020世纪世纪7070年代初，蜂窝网问世。年代初，蜂窝网问世。3 3、70708080年代，年代，1G1G（FDMAFDMA）第一代移动通信系统出现（模拟蜂窝网），有）第一代移动通信系统出现（模拟蜂窝网），有AMPSAMPS制式（美国）和制式（美国）和TACSTACS制式（英国），使用频率为制式（英国
3、），使用频率为800/900MHZ 800/900MHZ 。4 4、2020世纪世纪9090年代初，年代初，2G2G第二代数字移动通信系统出现，此时模拟网与数字网第二代数字移动通信系统出现，此时模拟网与数字网共存。其间共存。其间GSMGSM全球移动通信系统和窄带全球移动通信系统和窄带CDMACDMA（ISIS95A95A）数字移动通信系）数字移动通信系统先后出现。统先后出现。GSMGSM使用频率为使用频率为900MHZ900MHZ，窄带，窄带CDMACDMA使用频率为使用频率为800MHZ800MHZ。5 5、9090年代末，出现了基于年代末，出现了基于GSMGSM网的通用分组无线业务网的通用
4、分组无线业务GPRSGPRS即即2.5G2.5G。 6 6、2121世纪初，世纪初，3G3G（IMT-2000IMT-2000国际移动通信系统）出现，有基于国际移动通信系统）出现，有基于IS-95/CDMAIS-95/CDMA技技术的宽带术的宽带CDMACDMA技术的技术的CDMA2000CDMA2000（美国）、基于日本和欧洲标准的宽带（美国）、基于日本和欧洲标准的宽带CDMACDMA（W-CDAMW-CDAM）、基于我国提出的时分同步）、基于我国提出的时分同步CDMACDMA标准的标准的TD-SCDMATD-SCDMA。使用频。使用频率为率为1885-20251885-2025，2110-
5、2200MHZ2110-2200MHZ。第第1 1章章 概论概论 我国移动通信发展我国移动通信发展 1、1980年在上海建立并试用了公用移动通信系统。年在上海建立并试用了公用移动通信系统。2、1987年在广州、上海率先开通了模拟蜂窝移动电话业年在广州、上海率先开通了模拟蜂窝移动电话业务。采用务。采用900MHZ，TACS标准。标准。3、1993年在浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网年在浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网GSM系统，开始试运转。系统，开始试运转。94年建网，年建网，95年推广到年推广到15个省，个省，96年扩展到全国。年扩展到全国。4、2000年模拟蜂窝网封网，将频段让给数字
6、网。年模拟蜂窝网封网，将频段让给数字网。5、2002年中国移动在全国正式投入年中国移动在全国正式投入GPRS（通用分组无（通用分组无线业务）。线业务）。6、2000年年TD-SCDMA的成功结束了中国在电信标准的成功结束了中国在电信标准领域零的空白历史。领域零的空白历史。 7、94年中国联通成立，决定建立全国第二个公众移动年中国联通成立，决定建立全国第二个公众移动网。网。8、98年窄带年窄带CDMA数字蜂窝试验网由长城电信在北京数字蜂窝试验网由长城电信在北京等建成并开通（等建成并开通（133网）信息产业部确定由中国联通经网）信息产业部确定由中国联通经营。营。9、2002年中国联通年中国联通“新
7、时空新时空”CDMA网络正式开通。网络正式开通。4.1.1 移动通信的特点 与与其其他他通通信信方方式式相相比比，移移动动通通信信由由于于是是无无线线方方式式，而且是在移动中进行通信，所以具有如下特点。而且是在移动中进行通信，所以具有如下特点。 1衰落现象衰落现象在在移移动动通通信信尤尤其其是是陆陆地地移移动动通通信信中中，电电波波不不仅仅会会受受到到地地形形、地地物物的的遮遮蔽蔽而而发发生生“阴阴影影效效应应”，而而且且经经过过多多点点反反射射，移移动动台台接接收收到到的的是是多多径径信信号号，即即信信号号通通过过各各种种途途径径到到达达接接收收天天线线，如如图图4.1所所示示，移移动动台台
8、接接收收到到基基站站的的直直射射波波W1、地地面面反反射射波波W2及及障障碍碍物物所所引引起起的的散散射射波波W3。这这种种多多径径信信号号的的幅幅度度、相相位位和和到到达达时时间间都都不不一一样样，它它们们相相互互叠叠加加会会产产生生电电平平衰衰落落。另另外外，由由于于移移动动台台处处于于不不断断运运动动中中，也也导导致致接接收收信信号号的的幅幅度度和和相相位位随随地地点点、时时间间不不断断变变化化，因因此此要要求求移移动动台台具具有有良好的抗衰落技术指标。良好的抗衰落技术指标。图4.1移动通信的传播路径 2远近效应远近效应当当两两个个移移动动台台和和基基站站的的距距离离不不同同，而而以以相
9、相同同的的频频率率和和相相同同的的功功率率发发送送信信号号时时，则则基基站站接接收收来来自自远远端端移移动动台台的的有有用用信信号号将将被被淹淹没没在在近近端端移移动动台台所所发发送送的的信信号号之之中中，这这种种由由于于接接收收点点位位置置不不同同，使使得得发发信信机机与与基基站站之之间间的的路路径径不不同同，从从而而引引起起的的接接收收功功率率下下降降被被称称为为远远近近效效应应。因因此此，首首先先在在进进行行频频率率分分配配时时，应应尽尽量量加加大大同同一一频频道道组组频频率率间间隔隔以以提提高高隔隔离离度度；其其次次，一一般般要要求求移移动动台台的的发发射射功功率率具具有有自自动动调调
10、整整的的能能力力，同同时时移移动动台台的的接接收收机机需需要要具具有有自自动动增增益益控控制制的的能能力力，当当通通信信距距离离改改变变时能自动进行信号强度的调整。时能自动进行信号强度的调整。 3干扰和噪声干扰和噪声在在移移动动通通信信中中，基基站站一一般般设设置置若若干干个个收收、发发信信机机，服服务务区区内内各各移移动动台台很很可可能能同同时时在在邻邻近近的的频频率率上上工工作作，其其位位置置和和地地区区分分布布密密度度也也随随时时变变化化，这这些些因因素素往往往往导导致致严严重重干干扰扰，最最常常见见的的干干扰扰有有邻邻道道干干扰扰、互互调调干干扰扰、共共道道干干扰扰等等。同同时时，还还
11、可可能能受受到到城城市市噪噪声声、各各种种车车辆辆发发动动机机点点火火噪噪声声等等的的影影响响。因因此此，必须采取相应的措施来抵消这些干扰。必须采取相应的措施来抵消这些干扰。 4多普勒效应多普勒效应由于移动台处于运动中，因而接收载频将随运动速度的由于移动台处于运动中，因而接收载频将随运动速度的变化产生不同的频移，这种频率变化就是多普勒效应，从而变化产生不同的频移，这种频率变化就是多普勒效应，从而给系统引入附加的调频噪声。给系统引入附加的调频噪声。当运动速度越高，工作频率越当运动速度越高，工作频率越高时，则多普勒效应越大。高时，则多普勒效应越大。 5频率资源珍贵频率资源珍贵随随着着移移动动通通信
12、信用用户户数数量量的的不不断断增增加加，使使得得可可利利用用的的频频道道资资源源更更可可贵贵，因因此此，除除开开发发新新的的频频段段外外，还还采采取取了了各各种种有有效效利利用用频频谱谱的的措措施施，如如缩缩小小波波道道间间隔隔、压压缩带宽、多波道共用等技术缩带宽、多波道共用等技术。 6组网技术复杂组网技术复杂在在整整个个移移动动通通信信区区域域内内移移动动台台是是自自由由运运动动的的，因因而而交交换换中中心心必必须须采采用用位位置置登登记记技技术术和和漫漫游游技技术术快快速速地地确确定定哪哪些些基基站站可可与与之之进进行行联联系系，并并可可为为其其进进行行波波道道分分配配。在在进进行行不不间
13、间断断通通信信时时，必必须须采采用用相相应应的的越越区区切切换换和和跟踪交换跟踪交换技术。技术。 7移动台必须适用于移动环境移动台必须适用于移动环境对对手手机机的的主主要要要要求求是是体体积积小小、重重量量轻轻、省省电电、操操作作简简单单和和携携带带方方便便。车车载载台台除除要要求求操操作作简简单单和和维维修修方方便便外外，还还应应保保证证在在震震动动、冲冲击击、高高低低温温等等恶恶劣劣的的环环境境中能够稳定、可靠地工作。中能够稳定、可靠地工作。4.1.2 移动通信的分类 随随着着移移动动通通信信技技术术的的发发展展，移移动动通通信信系系统统类类型型越越来来越越多多，其其分分类类方方法法也也多
14、多式式多多样样。按按使使用用环环境境可可分分为为陆陆地地、海海上上、航航空空三三种种移移动动通通信信；按按服服务务对对象象可可分分为为专专用用移移动动通通信信和和公公用用移移动动通通信信；按按多多址址方方式式可可分分为为频频分分多多址址、时时分分多多址址和和码码分分多多址址等等；按按系系统统组成结构组成结构主要分为如下几种。主要分为如下几种。 1蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统蜂蜂窝窝移移动动通通信信系系统统是是移移动动通通信信的的主主体体，是是全全球球用用户户容容量量最最大大的的移移动动通通信信网网。蜂蜂窝窝通通信信网网络络把把整整个个服服务务区区域域划划分分成成若若干干个个较较小小的的区区
15、域域，各各小小区区均均用用小小功功率率的的发发射射机机进进行行覆覆盖盖，各各小小区区像像蜂蜂窝窝一一样样布布满满任任何形状的服务地区。何形状的服务地区。 2集群移动通信系统集群移动通信系统集集群群移移动动通通信信系系统统属属于于调调度度性性专专业业网网，将将各各种种业业务务部部门门所所需需的的基基站站及及控控制制设设备备集集中中建建站站、统统一一管管理理、统统一一使使用用，每每个个部部门门只只需需建建立立各各自自的的调调度度中中心心台台，做做到到共共享享频频率率资资源源、共共享享通通信信设设施施、共共享享通通信信业业务务、共共同同分分担担费费用用，是是一一种种高高效效而而又又廉廉价价的的移移动
16、动通通信信系统。系统。 3无中心选址个人通信系统无中心选址个人通信系统无无中中心心选选址址个个人人通通信信系系统统的的体体制制与与蜂蜂窝窝网网和和集集群群网网的的体体制制不不同同，它它将将中中心心集集中中控控制制转转为为电电台台分分散散控控制制，通通话话所所需需的的信信道道由由主主呼呼台台选选择择，经经被被呼呼台台确确认认后后双双方方在在该该信信道道上上进进行行通通话话，这这样样频频率率利用率高。利用率高。 4无绳电话系统无绳电话系统简简单单的的无无绳绳电电话话机机是是把把普普通通的的电电话话机机分分成成座座机机和和手手机机两两部部分分，座座机机与与有有线线电电话话网网连连接接，手手机机与与座
17、座机机之之间间用用无无线线电电波波连连接接，用用户户拿拿着着手手机机在在座座机机周周围围的的一一定定范范围围内内进进行行移移动动通通信信，如图如图4.2所示。所示。 图4.2无绳电话系统示意图 5无线寻呼系统无线寻呼系统无无线线寻寻呼呼系系统统是是一一种种单单向向通通信信系系统统，由由寻寻呼呼中中心心向向寻寻呼呼网网络络内内各各寻寻呼呼接接收收机机传传送送信信息息，寻寻呼呼中中心心是是公公用用交交换换电电话话网网（PSTN）中中的的一一个个终终端端。主主呼呼用用户户通通过过电电话话向向寻寻呼呼中中心心寻寻呼呼请请求求，并并由由寻寻呼呼中中心心的的发发射射机机向向被被呼呼的的寻寻呼呼机机转转发发
18、简简单单的的信信息息，如如主主呼呼的的电电话话号号码码等等，寻寻呼呼机机收收到到信信息息时时会会发发出出振振铃铃声声，并并在在液液晶晶屏屏上上显显示示出出来来。由由于于振振铃铃声声近近似似于于“BB”的的声声音音，故故通通常常称称之之为为BP机机。无无线线寻寻呼呼系系统统虽虽然然双双方方不不能能直直接接通通话话，但但由由于于BP机机小小巧巧玲玲珑珑，价价格格低低廉廉，携携带带方方便便，曾曾在在国内外深受用户欢迎。国内外深受用户欢迎。 6移动卫星通信系统移动卫星通信系统移移动动卫卫星星通通信信系系统统是是利利用用卫卫星星中中继继实实现现全全球球范范围围的的移移动动通通信信。为为了了使使地地面面用
19、用户户只只借借助助手手机机实实现现卫卫星星移移动动通通信信，主主要要使使用用中中、低低轨轨道道卫卫星星移移动动通通信信系系统统。这这类类卫卫星星相相对对地地球球是是缓缓慢慢移移动动的的。在在地地球球上上空空设设置置多多条条卫卫星星轨轨道道，每每条条轨轨道道上上均均有有多多颗颗卫卫星星顺顺序序地地运运行行，在在卫卫星星与与卫卫星星之之间间通通过过星星际际链链路路相相互互连连接接，这这样样就就构构成成了了环环绕绕地地球球上上空空、不不断断运运动动但但能能覆覆盖盖全全球球的的卫卫星星中中继继网网络络。目目前前发发展展最最快快的的有有低低轨轨道道的的铱铱星星系系统统和和全全球球星星系系统统、中中轨轨道
20、道的的国国际际移移动卫星通信系统和奥德赛系统动卫星通信系统和奥德赛系统。4.1.3 移动通信的工作方式 无无线线通通信信的的传传输输方方式式分分为为单单向向传传输输和和双双向向传传输输，单单向向传传输输只只用用于于无无线线寻寻呼呼系系统统，双双向向传传输输分分为为单单工工制制、半半双双工工制制和和双工制。双工制。 1单工制单工制所所谓谓单单工工制制是是指指通通信信双双方方收收信信机机、发发信信机机轮轮流流工工作作。A方方发发话话时时，B方方受受话话；B方方发发话话时时，A方方受受话话。通通常常在在话话机机上上装装有有发发话话按按键键，需需发发话话时时，则则按按下下按按键键开开启启发发信信机机将
21、将信信号号发发出出去去，松松开开按按键键则则发发信信机机关关闭闭，话话机机处处于于收收信信状状态态。单单工工制制又分为又分为同频单工同频单工和和异频单工异频单工两种情况。两种情况。同频单工同频单工指通话双方使用相同的频率。如图指通话双方使用相同的频率。如图4.3所示，所示，A发发B收时，使用频率收时，使用频率f1；B发发A收时也使用频率收时也使用频率f1，由开关由开关S、S同步切换。同步切换。 图4.3同频单工通信 异异频频单单工工指指通通信信双双方方使使用用两两个个频频率率。如如图图4.4所所示示，A发发B收收时时，使使用用频频率率f1；B发发A收收时时使使用用频频率率f2，由由开开关关S、
22、S同步切换。同步切换。单工方式适合于简单的对讲通信和小范围的移动通信。单工方式适合于简单的对讲通信和小范围的移动通信。例如，铁路部门使用的对讲机是同频单工方式，只要一打开例如，铁路部门使用的对讲机是同频单工方式，只要一打开机器，就能听到本无线覆盖区内所有机器发来的语音信号。机器，就能听到本无线覆盖区内所有机器发来的语音信号。 图4.4异频单工通信 2半双工制半双工制半半双双工工制制的的组组成成如如图图4.5所所示示，移移动动台台采采用用异异频频单单工工的的“按按讲讲”方方式式，它它通通常常处处于于守守听听状状态态，仅仅在在发发话话时时按按下下开开关关S使使发发信信机机工工作作，基基站站是是双双
23、工工方方式式，收收发发信信机机各各用用一副天线。这种方式收与发使用一副天线。这种方式收与发使用两个不同的频率两个不同的频率。图4.5半双工通信 集群移动通信系统大多采用半双工方式。集群移动通信系统大多采用半双工方式。 3双工制双工制所所谓谓双双工工制制是是指指基基站站、移移动动台台双双方方能能同同时时工工作作，任任一一方方发发话话的的同同时时也也能能收收听听对对方方的的话话音音，无无须须发发话话按按键键。如如图图4.6所所示示，基基站站的的发发射射机机和和接接收收机机分分别别使使用用一一副副天天线线，移移动动台台通通过过双双工工器器共共用用一一副副天天线线。发发与与收收使使用用两两个个不同的频
24、率，这两个频率通常称为一个不同的频率，这两个频率通常称为一个“波道波道”。现在风靡全球的现在风靡全球的蜂窝移动通信就是采用双工制蜂窝移动通信就是采用双工制。 图4.6双工通信 4.1.4 移动通信的工作频段 频频率率是是宝宝贵贵的的资资源源，为为了了能能够够有有效效地地使使用用有有限限的的频频率率资资源源，对对频频率率的的分分配配和和使使用用必必须须服服从从国国际际和和国国内内的统一管理，否则便会造成互相干扰和资源的浪费。的统一管理，否则便会造成互相干扰和资源的浪费。根根据据国国际际电电信信联联盟盟（ITU）的的规规定定，1980年年我我国国国国家家无无线线电电管管理理委委员员会会制制定定出出
25、陆陆地地移移动动通通信信使使用用的的频频段段，其其 中中 将将 900MHz频频 段段 中中 心心 的的 806MHz 821MHz和和851MHz866MHz分分配配给给集集群群移移动动通通信信；825MHz845MHz和和870MHz890MHz分分配配给给部部队队使使用用，大大容容量量公公用用陆陆地地移移动动通通信信频频段段为为890MHz915MHz和和935MHz960MHz。原原邮邮电电部部根根据据规规定定，在在移移动动电电话话网网络络技技术术体体制制中中做做出出规规定定，选选取取160MHz、450 MHz、900 MHz频频段段作作为为移移动动通通信工作频段，即信工作频段，即1
26、60 MHz频段：频段：138 MHz149.9 MHz； 150.05 MHz167 MHz；450 MHz频段：频段：403 MHz420 MHz； 450 MHz470 MHz；900 MHz频段：频段：890 MHz915 MHz； 935 MHz960 MHz。由由此此可可见见，在在陆陆地地移移动动通通信信系系统统中中，主主要要采采用用甚甚高高频频（VHF）频频段段（30MHz300MHz）和和特特高高频频（UHF）频频段段（300 MHz3 000MHz）作为无线通信频率。作为无线通信频率。为为支支持持个个人人通通信信发发展展，在在1992年年召召开开的的世世界界无无线线电电行行政
27、政大大会会（WARC92）上上，对对工工作作频频段段做做了了进进一一步步的的划划分，有关频段分配的内容大致如下。分，有关频段分配的内容大致如下。 （1）未来移动通信频段）未来移动通信频段1710MHz2690MHz在在世世界界范范围围内内可可灵灵活活应应用用，并并鼓励开展各种新的移动业务。鼓励开展各种新的移动业务。1885 MHz2025MHz和和2110 MHz2200MHz用用于于IMT-2000系统，以实现世界范围的移动通信。系统，以实现世界范围的移动通信。 （2）卫星移动通信频段）卫星移动通信频段137MHz138MHz、400.15MHz401MHz（均均用用为为下下行行）和和148
28、MHz149.9MHz（上上行行）用用于于小小低低轨道卫星移动通信业务。轨道卫星移动通信业务。1610MHz1626.5MHz（上上行行）和和2483.5 MHz2500MHz（下行）用于大轨道卫星移动通信业务。下行）用于大轨道卫星移动通信业务。1890MHz 2010MHz（ 上上 行行 ） 和和 2170MHz2200MHz（下下行行）用用于于第第三三代代移移动动通通信信的的移移动动卫卫星星通通信业务。信业务。4.1.5 移动通信系统的组成 移移动动通通信信系系统统一一般般由由移移动动台台（MS）、基基站站（BS）、移移动动业业务务交交换换中中心心（MSC）及及连连接接基基站站与与交交换换
29、系系统统的的中继线等组成中继线等组成。如图。如图4.7所示。所示。图4.7移动通信系统的组成 移动台移动台包括车载台、便携台和手机。就目前情况看，包括车载台、便携台和手机。就目前情况看，便携台已不复存在，为手机所取代。车载台曾是移动通便携台已不复存在，为手机所取代。车载台曾是移动通信起步时的产物，移动台很笨重，装在汽车里，因而得信起步时的产物，移动台很笨重，装在汽车里，因而得名。现在，车载台虽然存在，但在社会上的拥有量很少，名。现在，车载台虽然存在，但在社会上的拥有量很少，主要用于通信部门和军事上。因此，移动台泛指手机。主要用于通信部门和军事上。因此，移动台泛指手机。基基站站是是一一个个能能够
30、够接接收收和和发发送送信信号号的的固固定定电电台台，负负责责与移动手机进行通信。与移动手机进行通信。移动业务交换中心移动业务交换中心主要是处理信息和对整个系统的主要是处理信息和对整个系统的集中控制管理。集中控制管理。 4.2 移动通信系统的组网技术 随着移动通信用户数量的不断增加，业务范随着移动通信用户数量的不断增加，业务范围的不断扩大，频率资源和可用频道数之间的围的不断扩大，频率资源和可用频道数之间的矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，移动通信矛盾日益突出。为了解决这一矛盾，移动通信系统按一定的规范、采取相应的技术组成移动系统按一定的规范、采取相应的技术组成移动通信网络，以保障网内所有用户有序地
31、通信。通信网络，以保障网内所有用户有序地通信。 4.2.1 大区制移动通信网 早早期期的的移移动动通通信信采采用用大大区区制制，大大区区制制是是指指一一个个基基站站覆覆盖盖整整个个大大的的无无线线区区域域。所所谓谓无无线线覆覆盖盖区区是是指指当当基基站站采采用用全全向向天天线线时时，在在无无障障碍碍物物的的开开阔阔地地，以以通通信信距距离离为为半半径径所所形形成成的的圆圆形形覆覆盖盖区区。为为了了增增大大基基站站的的无无线线覆覆盖盖区区，基基站站天天线线架架设设得得很很高高，可可达达几几十十米米至至百百余余米米；发发射射功功率率很很大大，一一般般为为50W200W；实实际际覆覆盖盖半半径径达达
32、30km50km，这这就就能能保保证证移移动动台台接接收收到到基基站站的的信信号号。但但当当移移动动台台发发射射时时，由由于于受受到到移移动动台台发发射射功功率率的的限限制制，就就无无法法保保证证通通信信了了。为为了了解解决决这这个个问问题题，可可在在服服务务区区内内设设若若干干个个分分集集接接收收点点Rd与与基基站站相相连连，如如图图4.8所所示示。利利用用分分集集接接收收，保保证证了了上上行行链链路路的的通通信信质量。质量。图4.8 用分集接收台的图示 大大区区制制方方式式的的优优点点是是网网络络结结构构简简单单、成成本本低低，一一般般借借助助市市话话交交换换局局设设备备，如如图图4.9所
33、所示示。将将基基站站的的收收发发设设备备与与市市话话交交换换局局连连接接起起来来，借借助助很很高高的的天天线线，为为一个大的服务区提供移动通信业务。一个大的服务区提供移动通信业务。缺缺点点：一一个个大大区区制制系系统统的的基基站站频频道道数数是是有有限限的的，容容量量不不大大，不不能能满满足足用用户户数数目目日日益益增增加加的的需需要要，一一般般用用户户数数只只能能达达几几十十至至几几百百个个。这这种种移移动动通通信信方方式式只只使使用用于于小小城城市市、工工矿矿区区以以及及专专业业部部门门等等业业务务量量不不大大的的地地区或专用移动网。区或专用移动网。图4.9大区制移动通信示意图 4.2.2
34、 小区制移动通信网 小小区区制制是是指指整整个个无无线线通通信信区区域域分分为为若若干干个个半半径径为为2km20km的的小小无无线线通通信信区区，每每个个小小无无线线通通信信区区分分别别设设置置了了一一个个基基站站负负责责本本区区的的移移动动台台的的联联络络和和控控制制，每每个个小小无无线线区区使使用用一一个个频频道道，邻邻近近的的小小无无线线区区使使用用不不同同的的频频道道。因因此此，小小区区制制是是集集中中控控制制的的多多基基站站小小区区域域覆覆盖。盖。划划分分无无线线通通信信区区域域，会会涉涉及及到到无无线线区区域域的的形形状状。对对于于由由多多个个无无线线小小区区组组成成的的通通信信
35、网网而而言言，通通常常有有带带状状网网和和蜂窝网蜂窝网。 1带状网带状网带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，如带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等，如图图4.10所示。所示。 图4.10带状小区 由由图图4.10（b）可可知知，每每个个小小无无线线区区的的频频点点f1、f2反反复复使使用用，例例如如A和和B之之间间通通信信使使用用频频率率f1，B和和C之之间间通通信信使使用用频频率率f2，C和和D之之间间通通信信又又使使用用频频率率f1，依依次次类类推推（双双频频制制）。由由于于相相邻邻小小区区的的频频率率不不同同，因因此此不不会会产产生生同同频频干干扰扰。基基站站天天线线一般采用定向天线，
36、使每个小区呈扁圆形。一般采用定向天线，使每个小区呈扁圆形。 2蜂窝网蜂窝网当当基基站站天天线线采采用用全全向向天天线线，它它覆覆盖盖的的面面积积可可视视为为一一个个以以基基站站为为圆圆心心、以以通通信信距距离离为为半半径径的的圆圆。为为了了不不留留空空隙隙地地覆覆盖盖整整个个平平面面的的服服务务区区，一一个个个个圆圆形形辐辐射射区区之之间间一一定定含含有有很很多多的的重叠。在考虑了重叠之后，重叠。在考虑了重叠之后，实际上每个辐射区是一个多边形。实际上每个辐射区是一个多边形。从从几几何何图图形形上上看看，规规则则的的多多边边形形不不外外乎乎正正三三角角形形、正正四四边边形形和和正正六六边边形形。
37、欲欲使使正正多多边边形形互互相相邻邻接接，且且尽尽可可能能不不相相互互重重叠叠和和产产生生空空隙隙，又又能能和和圆圆形形的的近近似似程程度度最最好好，正正六六边边形形最最为为理理想想。因因此此，用用正正六六边边形形彼彼此此邻邻接接来来覆覆盖盖整整个个无无线线通通信信区区域域时时所所需需的的基基站站个个数数最最少少，而而覆覆盖盖的的面面积积达达到到最最大大。由由于于正正六六边边形形构构成成的的网网络络形形同同蜂蜂窝窝，因因此此把把小小区区形形状状为为六六边边形形的的小小区区制制移移动动通通信信网称为蜂窝网。网称为蜂窝网。蜂窝小区的结构如图蜂窝小区的结构如图4.11所示。所示。图4.11蜂窝小区的
38、结构图 （1）频率复用）频率复用由由于于微微波波是是直直线线传传播播的的，因因而而其其传传输输损损耗耗已已经经提提供供了了足足够够的的隔隔离离度度。这这样样在在相相隔隔一一定定距距离离的的两两个个基基站站可可以以使使用用相相同同的的工工作作频频率率，这这就就是是频频率率复复用用。由由此此可可见见，频频率率复复用用可可大大大大缓缓解解频频率率资资源源紧紧缺缺的的矛矛盾盾，增增加加用用户户数数目目和和系系统统的的容容量量。由由图图4.11可可知知，每每个个基基站站分分配配有有一一组组频频率率（信信道道），f1、f2、f3是是基基站站的的公公用用信信道道频频点点，这这三三个个频频率率交交错错使使用用
39、而而不不互互相相邻邻接接。由由于于发发信信机机功功率率小小因因而而传传输输半半径径小小，可可实实现现频频率率复复用用而而不不产产生生干扰。干扰。 （2）区群的组成）区群的组成相相邻邻小小区区显显然然不不能能用用相相同同的的信信道道，为为了了保保证证同同频频小小区区有有足足够够的的距距离离，附附近近的的若若干干个个小小区区不不能能用用相相同同的的信信道道，这这些些不不同同信信道道的的小小区区组组成成一一个个区区群群。如如图图4.11中中的的频频点点为为f1、f2、f3的的三个小区组成一个区群。三个小区组成一个区群。 （3）中心激励和顶点激励）中心激励和顶点激励在在每每个个小小区区中中，基基站站可
40、可设设在在小小区区的的中中央央，用用全全向向天天线线形形成成圆圆形形覆覆盖盖区区，这这就就是是“中中心心激激励励”方方式式，如如图图4.12（a）所所示示。也也可可以以将将基基站站设设计计在在每每个个六六边边形形的的三三个个顶顶点点上上，每每个个基基站站采采用用三三副副120扇扇形形辐辐射射的的定定向向天天线线，分分别别覆覆盖盖三三个个相相邻邻小小区区的的各各三三分分之之一一区区域域，每每个个小小区区由由三三副副120扇扇形形天天线线共共同同覆覆盖盖，这就是这就是“顶点激励顶点激励”方式，方式，如图如图4.12（b）所示。所示。图4.12激励方式 （4）小区分裂）小区分裂以以上上均均认认为为整
41、整个个服服务务区区中中每每个个小小区区面面积积都都是是相相同同的的，每每个个基基站站的的信信道道数数也也是是相相同同的的。这这只只是是适适应应于于用用户户密密度度均均匀匀的的情情况况。事事实实上上服服务务区区内内的的用用户户密密度度是是不不均均匀匀的的，例例如如，城城市市中中心心商商业业区区的的用用户户密密度度高高，居居民民区区和和市市郊郊区区的的用用户户密密度度低低。为为了了适适应应这这种种情情况况，在在用用户户密密度度高高的的地地方方应应使使小小区区的的面面积积小小一一些些，在在用用户户密密度度低低的的地地方方可可使使小小区区的的面面积积大大些些，如如图图4.13所所示示。另另外外，对对于
42、于已已设设置置好好的的蜂蜂窝窝通通信信网网，随随着着城城市市建建设设的的发发展展，原原来来的的低低用用户户密密度度区区变变成成了了高高用用户户密密度度区区。这这时时相相应应地地在在该该地地区区设设置置新新的的基基站，将小区面积划小站，将小区面积划小。解决以上问题可用。解决以上问题可用小区分裂小区分裂方法方法。图4.13用户分布密度不等时的蜂窝结构 以以120扇扇形形辐辐射射的的顶顶点点激激励励为为例例，如如图图4.14所所示示，在在原原小小区区内内分分设设三三个个发发射射功功率率更更小小一一些些的的新新基基站站，就就可可以以形形成成几几个个面面积积更更小小些些的的正正六六边边形形小小区区，如如
43、图图中中虚虚线线所所示示。应应该该注注意意将将原原基基站站天天线线有有效效高高度度适适当当降降低低，发射功率减小，努力避免小区间的同频干扰。发射功率减小，努力避免小区间的同频干扰。这种蜂窝状的小区制是目前大容量公共移动通信这种蜂窝状的小区制是目前大容量公共移动通信网的主要覆盖方式。网的主要覆盖方式。 图4.14小区分裂 4.2.3 信道配置 信信道道（频频率率）配配置置主主要要解解决决将将给给定定的的频频率率如如何何分分配配给给在在一一个个区区群群的的各各个个小小区区。在在CDMA系系统统中中，所所有有用用户户使使用用相相同同的的工工作作频频率率，因因而而无无需需进进行行频频率率配配置置。频频
44、率率配配置置主主要要针针对对FDMA和和TDMA系统。系统。信信道道配配置置的的方方式式主主要要有有两两种种：分分区区分分组组配配置置法法与与等等频频距距配配置置法。法。下面就下面就等频距配置法等频距配置法进行介绍。进行介绍。等等频频距距配配置置法法是是按按等等频频率率间间隔隔来来配配置置信信道道的的方方式式，只只要要频频距距选选得得足足够够大大，就就可可以以有有效效地地避避免免邻邻道道干干扰扰。这这样样的的频频率率配配置置可可能能正正好好满满足足产产生生互互调调的的频频率率关关系系，但但正正因因为为频频距距大大，干干扰扰易易于于被被接接收收机机输输入入滤滤波波器器滤滤除除而而不不易易作作用用
45、到到非非线线性性器器件件，这这也也就就避避免免了了互互调的产生。调的产生。等等频频距距配配置置时时可可根根据据群群内内的的小小区区数数N来来确确定定同同一一信信道道组组内内各各信信道道之之间间的的频频率率间间隔隔，例例如如，第第一一组组用用（1，1+N，1+2N，1+3N，），第第二二组组用用（2，2+N，2+2N，2+3N，）等。若等。若N=7，则信道的配置为：则信道的配置为：第一组第一组 1、8、15、22、29、第二组第二组 2、9、16、23、30、第三组第三组 3、10、17、24、31、第四组第四组 4、11、18、25、32、第五组第五组 5、12、19、26、33、第六组第六组
46、 6、13、20、27、34、第七组第七组 7、14、21、28、35、这这样样同同一一信信道道组组内内的的信信道道最最小小频频率率间间隔隔为为7个个信信道道间间隔隔，若若信信道道间间隔隔为为25kHz，则则其其最最小小频频率率间间隔隔可可达达175 kHz，这这样样，接接收收机机的的输输入入滤滤波波器器便便可可有有效效地地抑制抑制邻道干扰和互调干扰邻道干扰和互调干扰。4.2.4 信令 在在移移动动通通信信网网中中，除除了了传传输输话话音音信信号号以以外外，为为使使全全网网有有秩秩序序地地工工作作，还还必必须须在在正正常常通通话话的的前前后后传传输输很很多多非非话话音音信信号号，诸诸如如一一般
47、般电电话话网网中中必必不不可可少少的的摘摘机机、挂挂机机、空空闲闲音音、忙忙音音、拨拨号号、振振铃铃、回回铃铃以以及及无无线线通通信信网网中中所所需需的的频频道道分分配配、用用户户登登记记和和管管理理、越越区区切切换换、功功率率控控制制等等信信号号。我我们们把把这这些些话话音音信信号号以以外外的的信信号号及及指指令令系系统统称称为为信信令令。在在现现有有的的各各种种蜂蜂窝窝公公用用移移动动电电话话系系统统中中都都设设立立了了专专用用的的控控制制信信道道，专专门门用用以以传传送送信信令令。例例如如，在在TACS制制式式的的模模拟拟公公用用移移动动网网中中，A、B频频段段中中各各有有21个个信信道
48、道指指定定为为控控制制信信道道，其其信信道道号号分分别别为为2343和和323343。在在一一个个小小区区中中通通常常有有一一个个控控制制信信道道和和一一组组话话音音信信道（通常为道（通常为1530个）。个）。移动通信的信令按功能分类，可分为如下三类。移动通信的信令按功能分类，可分为如下三类。1控制信令控制信令基站向移动台方向：基站向移动台方向：（1）指令通话信道的信令，由基站控制移动台工作在指定的信道）指令通话信道的信令，由基站控制移动台工作在指定的信道上。上。（2）空闲信令，表示专用的呼叫信道未被占用。）空闲信令，表示专用的呼叫信道未被占用。（3）拆线信令（可与空闲信令兼用），表示通话结束
49、，线路复）拆线信令（可与空闲信令兼用），表示通话结束，线路复原。原。移动台向基站方向：移动台向基站方向：（1）回铃信令，移动台表示接收到了信号。）回铃信令，移动台表示接收到了信号。（2）发信信令（可兼做回铃信令），即表示移动台发射的信号。）发信信令（可兼做回铃信令），即表示移动台发射的信号。（3）拆线信令（同上）。）拆线信令（同上）。 2选呼信令选呼信令选选呼呼信信令令实实际际上上是是移移动动台台的的地地址址码码，基基站站按按照照主主呼呼移移动动台台拨拨打打的的号号码码（相相应应的的地地址址码码）选选呼呼，即即可可建建立立与与被被呼呼叫叫移移动台的联系。动台的联系。 3拨号信令拨号信令拨拨号号
50、信信令令是是移移动动用用户户通通过过移移动动通通信信网网呼呼叫叫一一般般市市话话局局用用户而使用的信令。户而使用的信令。按按信信号号形形式式分分类类，信信令令又又可可分分为为模模拟拟信信令令和和数数字字信信令令。在在TACS制制式式中中为为了了与与市市话话网网相相连连而而保保留留许许多多模模拟拟信信令令，而而在在第第二二代代和和第第三三代代移移动动通通信信网网中中都都采采用用数数字字信信令令信信号号，如如GSM和和CDMA系统。系统。4.3.1 GSM移动通信系统概述 在在20世世纪纪70年年代代至至20世世纪纪80年年代代，模模拟拟蜂蜂窝窝移移动动通通信信发发展展迅迅速速，获获得得很很大大成
51、成功功。当当时时由由于于欧欧洲洲各各国国采采用用多多种种不不同同模模拟拟蜂蜂窝窝系系统统造造成成了了互互不不兼兼容容而而无无法法提提供供漫漫游游服服务务。针针对对这这一一现现状状，1982年年北北欧欧四四国国向向欧欧洲洲邮邮电电行行政政大大会会提提交交了了一一份份建建议议书书，要要求求制制定定900MHz频频段段的的欧欧洲洲公公共共电电信信业业务务规规范范，建建立立全全欧欧统统一一的的蜂蜂窝窝网网移移动动通通信信系系统统，同同 年年 成成 立立 了了 欧欧 洲洲 移移 动动 通通 信信 特特 别别 小小 组组 ， 简简 称称GSM（Group Special Mobile），开开始始制制定定一
52、一种种泛泛欧欧数数字字移移动动通通信信系系统统的的技技术术规规范范，经经过过6年年的的研研究究、实实验验和和比比较较，于于1988年年确确定定了了主主要要技技术术规规范范并并且且制制定定出出实实施施计计划划。1992年年GSM系系统统重重新新命命名名为为全全球球移移动动通通信信系系统统（Globe System For Mobile Communication），1993年年GSM系系统统已已覆覆盖盖泛泛欧欧及及澳澳大大利利亚亚等等地地区区在在内内的的六六、七七十十个个国国家家，特特别别是是在在GSM第第二二期期规规范范得得到到进进一一步步扩扩展展之之后后，其其功功能能更更强强，可可提提供供的
53、的业业务务更更多多、应应用用更更广广。具具有有代代表表性性制制式式的的数数字字蜂蜂窝窝移移动动通通信信系系统统除除GSM外外，还还有有美美国国的的ADC和和日日本本的的PDC。GSM系系统具有如下统具有如下特点特点： （1）标准化程度高，接口开放，连网能力强）标准化程度高，接口开放，连网能力强GSM的的网网络络采采用用7号号信信令令作作为为互互连连标标准准与与ISDN用用户户网网络络接接口口一一致致的的三三层层分分层层协协议议，这这样样易易于于与与PSTN、ISDN等等公公共共电电信信网网实实现现互互通通，同同时时便便于于功功能能扩扩展展和和引引入入各各种种ISDN业业务务。另另外外，移移动动
54、台台与与基基站站间间的的Um无无线线接接口口及及基基站站与与移移动动交交换换中中心心的的A接口都有公开的标准。接口都有公开的标准。 （2）保密安全性能好，具有鉴权、加密功能）保密安全性能好，具有鉴权、加密功能在在GSM系系统统中中，采采用用了了若若干干种种特特征征号号码码来来进进行行用用户户注注册册，即即进进行行用用户户入入网网权权验验证证，因因此此GSM系系统统的的用用户户均均可可获获得得一一张张SIM（客客户户识识别别卡卡）卡卡，它它存存储储着着用用于于认认证证的的用用户户身身份份特特征征信信息息和和网网络络操操作作、安安全全管管理理和和保保密密相相关关的信息，因而移动台只有插入的信息，因
55、而移动台只有插入SIM卡才能进行网络操作。卡才能进行网络操作。 （3）支持各种电信承载业务和补充业务）支持各种电信承载业务和补充业务电电信信业业务务是是GSM的的主主要要业业务务，它它包包括括电电话话、传传真真、短短消消息息、可可视视图图文文以以及及紧紧急急呼呼叫叫等等业业务务。由由于于GSM中中所所传传播播的的是是数数字字信信息息，因因此此无无需需采采用用Modem就就能能提提供供数数字字承载业务。承载业务。 （4）容容量量增增大大，频频谱谱利利用用率率提提高高，抗抗干干扰扰能能力力得得到到加强加强与与模模拟拟移移动动系系统统相相比比，通通信信容容量量增增大大35倍倍，另另外外由由于于在在系
56、系统统中中使使用用了了窄窄带带调调制制、语语音音编编码码等等技技术术，使使频频率率可可重重复复利利用用，从从而而提提高高了了频频率率利利用用率率，同同时时便便于于灵灵活活组组网网。又又因因为为在在GSM系系统统中中采采用用了了数数字字处处理理技技术术，因因而系统的抗干扰能力得到加强。而系统的抗干扰能力得到加强。4.3.2 GSM系统的组成 GSM系统主要系统主要由交换网络子系统（由交换网络子系统（NSS）、）、基站基站子系统（子系统（BSS）和移动台（和移动台（MS）三大部分组成三大部分组成，如图，如图4.15所示。由图可知，所示。由图可知，NSS与与BSS之间存在一个接口之间存在一个接口A接
57、口，而接口，而BSS与与MS之间也存在一个接口之间也存在一个接口Um接接口。由于口。由于GSM采用与采用与ISDN一致的开放式三层分层协议，一致的开放式三层分层协议，因而因而A、Um接口均为开放式标准接口。接口均为开放式标准接口。 MS：移动台 BTS：基站收发台 BSC：基站控制器 OMC：操作维护中心MSC：移动业务交换中心 HLR：归属位置寄存器 AUC：鉴权中心 VLR：访问位置寄存器 EIR：设备识别寄存器 SC：短消息中心 PLMN：公用陆地移动网 PSTN：公用交换电话网 ISDN：综合业务数字网 PSPDN：分组交换公用数据网图图4.15 GSM系统结构系统结构 1交换网络子系
58、统交换网络子系统交交换换网网络络子子系系统统主主要要具具有有交交换换功功能能以以及及进进行行客客户户数数据据与与移移动动管管理理、安安全全管管理理等等所所需需数数据据库库功功能能，因因此此NSS由由一一系系列列功功能能实实体体构构成，具体介绍如下。成，具体介绍如下。 （1）移动业务交换中心（）移动业务交换中心（MSC）它它是是用用于于对对覆覆盖盖区区域域中中的的移移动动台台进进行行控控制制和和话话音音交交换换的的功功能能实实体体，同同时时也也是是移移动动台台能能与与其其他他公公用用通通信信网网中中的的固固定定用用户户进进行行通通话话的的必必要要通通信信接接口口，因因而而它它应应完完成成计计费费
59、功功能能、网网络络接接口口功功能能和和公公共共信信道道信信令令系系统统功功能能，还还应应能能够够完完成成BSS和和MSC之之间间的的切切换换以以及及无无线线资资源源管管理理、移移动动性性能能管管理理等等功功能能。除除此此之之外外，为为了了能能与与移移动动台建立呼叫路由，每个台建立呼叫路由，每个MSC还应能够完成位置信息查询功能。还应能够完成位置信息查询功能。 （2）归属位置寄存器（）归属位置寄存器（HLR）它它是是GSM系系统统的的中中央央数数据据库库，存存储储着着HLR管管辖辖区区的的所所有有移移动动用用户户的的有有关关数数据据，包包括括静静态态数数据据和和动动态态数数据据。静静态态数数据据
60、有有移移动动用用户户号号码码（如如MSISDN、IMSI等等）、访访问问能能力力、用用户户类类别别和和补补充充业业务务等等。动动态态数数据据主主要要为为有有关关用用户户目目前前所所处处的的位位置置信信息息，如如MSC、VLR地址等。地址等。 （3）访问位置寄存器（）访问位置寄存器（VLR）它是一个动态用户数据库，用于存储当前位于该它是一个动态用户数据库，用于存储当前位于该MSC服务区服务区域内所有移动台的动态信息，即存储与呼叫处理相关的一些数据，域内所有移动台的动态信息，即存储与呼叫处理相关的一些数据，如用移动用户号码、所处位置区的识别、向用户提供的服务等参数。如用移动用户号码、所处位置区的识
61、别、向用户提供的服务等参数。一旦移动用户离开该一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则重新在另一个的控制区域，则重新在另一个VLR登记，登记，原原VLR将删除临时记录的该移动用户的数据。将删除临时记录的该移动用户的数据。 （4）鉴权中心（）鉴权中心（AUC）在在确确定定移移动动用用户户身身份份和和对对呼呼叫叫进进行行鉴鉴权权、加加密密处处理理时时，提提供所需的三个参数（随机号码、符合响应、密钥）的功能实体。供所需的三个参数（随机号码、符合响应、密钥）的功能实体。 （5）移动设备识别寄存器（）移动设备识别寄存器（EIR）移移动动设设备备识识别别寄寄存存器器也也是是一一个个数数据据库库，用用于于存存
62、储储有有关关移移动动台台的的设设备备参参数数，主主要要完完成成对对移移动动设设备备的的识识别别、监监视视、闭闭锁锁等等功功能，以防止非法移动台的使用。能，以防止非法移动台的使用。 （6）操作维护中心（）操作维护中心（OMC）操操作作维维护护子子系系统统主主要要是是负负责责对对整整个个GSM网网络络进进行行管管理理和和监监控控。通通过过此此系系统统，可可以以实实现现GSM网网络络子子系系统统的的监监测测并并做做出出状状态态报告，当出现故障时及时进行故障诊断。报告，当出现故障时及时进行故障诊断。 2基站子系统基站子系统基基站站子子系系统统包包括括基基站站收收发发信信台台（BTS）和和基基站站控控制
63、制器器（BSC）。该该系系统统是是由由MSC控控制制，与与MS进进行行通通信信的的系系统统，主主要要负负责责无无线线信信号号的发送和接收以及无线资源管理等功能。的发送和接收以及无线资源管理等功能。 （1）基站收发信台）基站收发信台BTS主主要要是是由由BSC控控制制，能能够够完完成成无无线线信信号号与与有有线线信信号号的的转转换换以及无线传输功能的无线接口设备。以及无线传输功能的无线接口设备。 （2）基站控制器）基站控制器基基站站控控制制器器是是一一个个业业务务控控制制点点，它它可可以以控控制制一一个个或或多多个个BTS，并并完完成成无无线线网网络络资资源源管管理理、小小区区配配置置数数据据管
64、管理理、功功率率控控制制和和切切换换等等功能功能。 3移动台移动台移移动动台台包包括括移移动动终终端端（MS）和和客客户户识识别别卡卡（SIM）两两部部分分，其其中中移移动动终终端端可可完完成成话话音音编编码码、信信道道编编码码、信信息息加加密密、信信息息调调制制和和解解调调以以及及信信息息发发射射和和接接收收功功能能；客客户户识识别别卡卡则则存存有有确确认认客客户户身身份份所所需需的的信信息息以以及及网网络络和和客客户户有有关关的的管管理理数数据据。只只有有插插入入SIM卡卡后移动终端才能入网，后移动终端才能入网，但但SIM卡不能作为代金卡。卡不能作为代金卡。4.3.3 GSM系统的网络结构
65、 我我国国采采用用GSM数数字字移移动动通通信信系系统统组组建建900MHz TDMA数数字字公公用用陆陆地地蜂蜂窝窝移移动动通通信信网网，该该网网能能够够与与PSTN、ISDN、PSPDN等公用通信网互连。等公用通信网互连。由由于于一一个个MSC可可以以管管辖辖若若干干个个蜂蜂窝窝式式小小区区，同同时时又又因因为为移移动动台台可可以以随随意意移移动动，因因此此我我们们称称无无须须进进行行位位置置更更新新的的区区域域为为位位置置区区。它它可可以以由由一一个个或或多多个个小小区区构构成，而一个成，而一个MSC则可以包括一个或几个位置区。则可以包括一个或几个位置区。 1移动业务本地网的网络结构移动
66、业务本地网的网络结构全国划分若干个移动业务本地网，原则上全国划分若干个移动业务本地网，原则上长途编长途编号区为二位、三位的地区建立移动业务本地网号区为二位、三位的地区建立移动业务本地网。每个。每个移动业务本地网可以设立一个或几个移动业务交换中移动业务本地网可以设立一个或几个移动业务交换中心心MSC（移动端局），每个移动端局），每个MSC与局所在地的长途局与局所在地的长途局相连，并与局所在地的市话局相连，同时应相应设立相连，并与局所在地的市话局相连，同时应相应设立HLR，必要时可增设必要时可增设HLR，用于存储归属该移动业务用于存储归属该移动业务本地网的所有用户的有关数据。如图本地网的所有用户的
67、有关数据。如图4.16所示。所示。 图4.16移动业务本地网由几个长途编号区组成 2省内省内GSM移动通信网络结构移动通信网络结构省省内内GSM移移动动通通信信网网由由省省内内的的各各移移动动业业务务本本地地网网构构成成，通通过过设设立立若若干干个个移移动动业业务务二二级级汇汇接接中中心心，移移动动端端局局便便可可以以与与这这些些二二级级汇汇接接中中心心实实现现连连接接。省省内内的的各各二二级级汇汇接接中中心心之之间间为为网网状状网网，移移动动端端局局与与二二级级汇汇接接中中心心之之间间为为星星形形网网。如如果果任任意意两两个个移移动动端端局局有有较较大大的的业业务务时时，可可申申请建立话音专
68、线。请建立话音专线。如图如图4.17所示。所示。图4.17移动业务省内网 3全国全国GSM通信网的网络结构通信网的网络结构全国全国GSM移动通信网按大区设立一级汇接中心移动通信网按大区设立一级汇接中心，各省的二级汇接中心与其相应的一级汇接中心相连，各省的二级汇接中心与其相应的一级汇接中心相连，一一级汇接中心之间为网状网级汇接中心之间为网状网。它与。它与PSTN的连接关系如的连接关系如图图4.18所示。所示。 图4.18全国数字蜂窝PLMN网络结构及其与PSTN网连接示意图 4.3.4 编号方式与频率配置 1编号方式编号方式 （1）移动用户的）移动用户的ISDN号码（号码（MSISDN）此此号号
69、码码是是指指主主叫叫用用户户为为呼呼叫叫GSM移移动动通通信信用用户户所所需需的的号号码码（相当于电话号码）。（相当于电话号码）。 号码的组成格式如下：号码的组成格式如下：国家号国内目的地码用户号码CCNDC（N1N2N3+H1H2H3H4）SN国家号国家号CC：我国国家号码为我国国家号码为86；N1N2N3：数数字字蜂蜂窝窝移移动动业业务务接接入入号号为为139、138、137、136、135、130等；等；H1H2H3H4：HLR识别号；识别号；SN：移动用户号移动用户号X1X2X3X4组成。组成。 拨号程序：拨号程序：移动移动固定固定 0+XYZ（长途区号）长途区号）+市内电话号码市内电
70、话号码移动移动移动移动 139 H1H2H3H4 X1X2X3X4固定固定本地移动本地移动 139 H1H2H3H4 X1X2X3X4固定固定外地移动外地移动 0139 H1H2H3H4 X1X2X3X4移动移动特服业务特服业务 0+XYZ（长途区号）长途区号）+1X1X2移动移动火警火警 119移动移动匪警匪警 110移动移动急救中心急救中心 120 （2）国际移动用户识别码（）国际移动用户识别码（IMSI）在在数数字字公公用用陆陆地地蜂蜂窝窝移移动动通通信信网网中中，能能惟惟一一识识别别一一个个移移动动用用户户号号码码的的为为一一个个15位位数数字字组组成成的的号号码码。号号码码由由如如下
71、下三部分组成：三部分组成：移动国家号（MCC）移动网号（MNC）移动用户识别码（MSIN）移移动动国国家家号号（MCC）：由由3位位数数字字组组成成，能能惟惟一一识识别别一一个移动台用户所属的国家，中国为个移动台用户所属的国家，中国为460；移移动动网网号号（MNC）：识识别别移移动动用用户户所所归归属属的的移移动动网网，我我国国GSM数字公用蜂窝移动通信网为数字公用蜂窝移动通信网为00；移移动动用用户户识识别别码码（MSIN）：惟惟一一地地识识别别国国内内的的GSM数数字蜂窝网移动通信用户。字蜂窝网移动通信用户。 （3）移动用户漫游码（）移动用户漫游码（MSRN）当当移移动动台台漫漫游游到到
72、一一个个新新的的服服务务区区时时，由由VLR给给它它分分配配一一个个临临时时性性的的漫漫游游号号码码，并并通通知知该该移移动动台台的的HLR，用用于于建建立立通通信信路路由由。一一旦旦该该移移动动台台离离开开该该服服务务区区，此此漫漫游游号码即被收回，并可分配给其他来访的移动台使用。号码即被收回，并可分配给其他来访的移动台使用。 （4）临时移动用户识别码（）临时移动用户识别码（TMSI）为了为了对对IMSI保密，保密，VLR可给来访移动用户分配一个可给来访移动用户分配一个惟一惟一的的TMSI号码，它只在本地使用，为一个号码，它只在本地使用，为一个4字节的字节的BCD编码。移动用户编码。移动用户
73、的的TMSI与与IMSI是对应的，在呼叫是对应的，在呼叫建立和位置更新时，空中接口传输使用建立和位置更新时，空中接口传输使用TMSI。 （5）国际移动台识别码（）国际移动台识别码（IMEI）国国际际移移动动台台识识别别码码用用于于惟惟一一识识别别一一个个移移动动台台设设备备，为一个为一个15位的十进制数字，其构成如下：位的十进制数字，其构成如下：TAC（6位数字）FAC（2位数字）SNR（6位数字）SP（1位数字）TAC（型号批准码）型号批准码）：由欧洲型号认证中心分配：由欧洲型号认证中心分配FAC（工工厂厂装装配配码码）：由由厂厂家家编编号号，表表示示生生产产厂厂家家及及其装配地其装配地SN
74、R（序号码）序号码）：由厂家分配：由厂家分配SP（备用）备用） 2频率配置频率配置 （1）工作频段分配）工作频段分配900MHz TDMA数数字字公公用用陆陆地地移移动动通通信信网网采采用用900MHz作为其工作频段。作为其工作频段。 移移动动台台发发送送、基基站站接接收收的的上上行行频频段段为为905MHz915MHz； 基基站站发发送送、移移动动台台接接收收的的下下行行频频段段为为950MHz960MHz。由此可见，在数字蜂窝移动通信网中，可用频带为由此可见，在数字蜂窝移动通信网中，可用频带为10MHz。但随着业务的不断扩展，将向但随着业务的不断扩展，将向1.8GHz频段的频段的DCS18
75、00过渡。过渡。 （2）频道间隔）频道间隔相相邻邻频频道道间间隔隔为为200kHz，每每个个频频道道采采用用时时分分多多址址接接入入方方式式共共分分为为8个个时时隙隙，即即8个个信信道道，那那么么每每个个信信道道占占用用带带宽宽为为200kHz/8=25 kHz。 （3）双工收发间隔双工收发间隔双工收发间隔为双工收发间隔为45 MHz。 （4）频道配置频道配置在在900MHz频频段段的的数数字字蜂蜂窝窝移移动动通通信信系系统统中中，采采用用了了等等间间隔隔频频道道配配置置方方式式。频频道道序序号号为为76124，共共49个个频频道道，频频道道序序号号（n）与其标称中心频率（与其标称中心频率（f
76、）的关系如下：的关系如下：移动台发、基站收之间的工作频段：移动台发、基站收之间的工作频段：f1(n)=890.200MHz+(n-1) 0.200 MHz；基站发、移动台收之间的工作频段：基站发、移动台收之间的工作频段：f2 (n)= f1(n) +45MHz。通通常常我我们们将将49个个频频道道分分成成12个个频频道道组组，如如表表4.1所所示示。从从表表中中可可以以看看出出，大大多多数数频频道道组组中中的的频频率率数数为为4个个，只只有有第第一一个个频频道道组组数数为为5个个，若若采采用用全全向向天天线线，一一般般建建议议采采用用N=7的的复复用用方方式式，即即采采用用7组组频频道道来来实
77、实现现蜂蜂窝窝组组网网。如如图图4.19（a）所所示示，这这7组组频频道道是是从从12组组中中选选出出的的，其其频频道道组组分分别别为为1、3、5、6、7、9、11。表4.1 900MHz频段TDMA数字蜂窝移动通信网频道配置频道组号123456789101112各频道组的频道号7677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061071081091101111121131141151161171181191201211221231244.3.5GSM系统移动管理 1位置登记位置登记所所谓谓位位置置登登记记是
78、是通通信信网网为为了了跟跟踪踪移移动动台台的的位位置置变变化化，而而对对其其位位置置信信息息进进行行登登记记、删删除除和和更更新新的的过过程程。位位置置信信息息存存储储在在归归属属位位置置寄寄存存器器（HLR）和和访访问问位位置置寄寄存存器器（VLR）中。中。当当一一个个移移动动用用户户首首次次入入网网时时，它它必必须须通通过过移移动动交交换换中中心心（MSC），在在相相应应的的位位置置寄寄存存器器（HLR）中中登登记记注注册册，将将其其有有关关的的参参数数（如如移移动动用用户户识识别别码码、移移动动台台编编号号及及业业务务类类型型等等）全全部部存存放放在在这这个个位位置置寄寄存存器器中中，于
79、于是是网网络络就就把把这这个位置寄存器称为归属位置寄存器。个位置寄存器称为归属位置寄存器。移移动动台台的的不不断断运运动动将将导导致致其其位位置置的的不不断断变变化化，这这种种变变动动的的位位置置信信息息由由另另一一种种位位置置寄寄存存器器，即即访访问问位置寄存器（位置寄存器（VLR）进行登记。进行登记。当当移移动动台台从从一一个个位位置置区区移移到到另另一一个个位位置置区区时时，则则会会发发现现所所接接收收到到的的位位置置区区识识别别符符（LAI）与与其其寄寄存存器器中中的的LAI不不符符，因因而而此此时时必必须须立立即即进进行行登登记记，此此过过程程称称为为“位位置置更更新新”。位位置置更
80、更新新总总是是由由移移动动台台启启动动的的。在在同同一一个个VLR服服务务区区中中的的不不同同位位置置区区之之间间移移动动，或或者者在在不不同同VLR服服务务区区之之间间移移动动等等情情况况下下，移移动动台台都要进行都要进行位置更新位置更新。 2越区切换越区切换所所谓谓越越区区切切换换是是指指在在通通话话期期间间，当当移移动动台台从从一一个个小小区区进进入入另另一一个个小小区区时时，网网络络进进行行实实时时控控制制，把把移移动动台台从从原原小小区区所所用用的的信信道道切切换换到到新新小小区区的的某某一一信信道道，并并保保证证通通话话不不间间断断。越越区区切切换换主主要要有有BSC控控制制区区内
81、内不不同同小小区区间间的的切切换换、MSC内内不不同同BSC间间的的切切换换和和MSC间间的的切切换换等等。下面将前两种情况分别予以介绍。下面将前两种情况分别予以介绍。 （1）MSC控制区内不同小区间的切换控制区内不同小区间的切换同同一一个个BSC区区、不不同同BTS之之间间切切换换如如图图4.20所所示示，由由BSC负责切换过程。负责切换过程。图4.20同一个BSC的越区切换 图4.21同一个MSC内不同BSC间的越区切换 首首先先由由MS向向BSC报报告告原原基基站站和和周周围围基基站站的的信信号号强强度度，由由BSC发发出出切切换换命命令令，MS切切换换到到新新的的业业务务信信道道TCH
82、后后告告知知BSC，由由BSC通通知知MSC/VLR某某移移动动台台已已完完成成此此次次切切换换。若若MS所所在在的的位位置置区区也也不不一一样样，则则在在呼呼叫叫完完成成后后还还需需要要进进行行位位置更新。置更新。 （2）MSC内不同内不同BSC间的切换间的切换同同一一个个MSC/VLR业业务务区区，不不同同BSC间间的的切切换换如如图图4.21所所示示，由由MSC负负责责切切换换过过程程。首首先先由由原原基基站站控控制制器器（BSC1）报报告告测测试试数数据据，BSC1向向MSC发发送送“切切换换请请求求”，再再由由MSC向向新新基基站站控控制制器器（BSC2）发发送送“切切换换指指令令”
83、，BSC2向向MSC发发送送“切切换换证证实实”消消息息。然然后后MSC向向BSC1、MS发发送送“切切换换命命令令”，待待切切换换完完成成后后，MSC向向BSC1发发“清清除除命命令令”，释放原占用的信道。切换流程如图，释放原占用的信道。切换流程如图4.22所示。所示。 3漫游漫游在在连连网网的的移移动动交交换换局局之之间间，移移动动用用户户离离开开其其归归属属交交换换服服务务区区，进进入入其其他他交交换换局局（被被访访交交换换局局）控控制制区区以以后后，仍仍然然能能获获得得移移动动业业务务服服务务的的网网络络功功能能称称为为漫漫游游业业务务。漫漫游游业业务务包包括括位置更新、呼叫转移和呼叫
84、建立三个过程位置更新、呼叫转移和呼叫建立三个过程。 （1）位置更新）位置更新如图如图4.23所示。当所示。当MS从其归属交换局控制区进入新的交从其归属交换局控制区进入新的交换局控制区时换局控制区时，通过新的，通过新的BSS公共广播信息检测到位置区公共广播信息检测到位置区识别符（识别符（LAI）与）与MS寄存器中的寄存器中的LAI不符不符，这时，这时MS通过通过新的新的BSS向新的交换局发送位置更新请求向新的交换局发送位置更新请求；新的；新的MSC/VLR收到请求后向该移动台的本地移动交换局收到请求后向该移动台的本地移动交换局MSC/HLR发出位置更新请求发出位置更新请求；本地局收到请求后进行位
85、置更新，并通知新的本地局收到请求后进行位置更新，并通知新的MSC/VLR，请求位置更新接受请求位置更新接受；新的；新的MSC/VLR通过其基站向移动台发送位置更新证实通过其基站向移动台发送位置更新证实。本地局。本地局还要通知原还要通知原MSC/VLR进行位置删除进行位置删除，原，原MSC/VLR将将VLR中该移动台的位置信息删除后，通中该移动台的位置信息删除后，通知本地局位置删除接受知本地局位置删除接受。 （2）呼叫转移）呼叫转移当当一一个个固固定定用用户户呼呼叫叫处处于于漫漫游游状状态态移移动动用用户户时时，将将呼呼叫叫转转换换到漫游移动用户的过程称为呼叫转移过程，具体过程如下：到漫游移动用
86、户的过程称为呼叫转移过程，具体过程如下：如如果果处处于于PSTN/ISDN的的固固定定用用户户拨拨叫叫移移动动用用户户号号码码，那那么么可可通通过过公公众众固固定定网网转转移移到到被被叫叫用用户户归归属属交交换换局局附附近近的的GMSC（移移动动电电话话入入口口局局）。由由GSMC向向HLR查查出出被被呼呼MS当当前前MSC/VLR位位置置，然然后后向向VLR索索取取该该MS的的漫漫游游号号码码（MSRN），VLR将将此此MSRN送送到到HLR并并转转发发给给GMSC，然然后后GMSC根根据据MSRN进进行行重重选选接接续续路路由由，这这个个重重选选路路由由可可以以由由GMSC直直接接经经PS
87、TN/ISDN长长途途局局与与新新的的被被访访交交换换局局进进行行接接续续，被被访访交交换换局局再再使使用用移移动动用用户户临临时时号号码码（TMSI）与）与MS接续。其流程如图接续。其流程如图4.24所示。所示。 （3）呼叫建立）呼叫建立呼呼叫叫被被转转移移到到被被访访交交换换局局后后，被被访访交交换换局局在在其其控控制制区区内内登登记记位位置置区区发发出出寻寻呼呼，当当移移动动台台应应答答后后，便可实现固定用户对漫游用户的通信。便可实现固定用户对漫游用户的通信。4.3.6 路由选择 1移动用户呼叫固定用户移动用户呼叫固定用户 （1）移动用户呼叫）移动用户呼叫MSC所在地固定用户所在地固定用
88、户移动用户（包括漫游用户）呼叫移动用户（包括漫游用户）呼叫MSC所在地的固所在地的固定用户时，始呼定用户时，始呼MSC分析（分析（0）XYZ，若，若XYZ与与MSC所在地的所在地的XYZ相同，则相同，则经经MSC至当地市话局（至当地市话局（LS），），接至固定用户。如图接至固定用户。如图4.25所示。所示。 图4.25移动用户呼叫MSC所在地固定用户 （2）移动用户呼叫外地固定用户）移动用户呼叫外地固定用户 移移动动用用户户（包包括括漫漫游游用用户户）呼呼叫叫外外地地的的固固定定用用户户时时，始始呼呼MSC分分析析（0）XYZ，若若XYZ与与MSC所所在在地地的的XYZ不不同同，则则经经MSC
89、至至长长途途局局（TS），由由PSTN网网接至外地固定用户。如图接至外地固定用户。如图4.26所示。所示。图4.26移动用户呼叫外地固定用户 2固定用户呼叫移动用户固定用户呼叫移动用户 （1）固定用户呼叫本地移动用户（拨）固定用户呼叫本地移动用户（拨139H1H2H3H4 X1X2X3X4） 根根据据移移动动用用户户业业务务接接入入号号（139），将将呼呼叫叫就就近近接接入入当当地地的的一一个个入入口口移移动动交交换换中中心心（GMSC），GMSC分分析析H1H2H3H4，若若是是本本地地HLR，通通过过No.7信信令令网网，从从HLR得得到到目目前前移移动动用用户户的的路路由由信信息息，即即
90、MSRN，在在移移动动网网中中寻寻找找路路由由，进进行行接接续续。若若是是外外地地HLR，则则回回送送忙忙音音，不不予予接接续续。如如图图4.27所所示。示。图4.27固定用户呼叫本地移动用户 （2）固定用户呼叫外地移动用户（拨）固定用户呼叫外地移动用户（拨0139H1H2H3H4 X1X2X3X4）若呼叫当地有若呼叫当地有MSC，则将呼叫接至长途局转至当地入口移动局则将呼叫接至长途局转至当地入口移动局GMSC，当地当地MSC分析分析H1H2H3H4号码，导出被叫移动用户的号码，导出被叫移动用户的HLR地址信息，通过地址信息，通过No.7信令网，从信令网，从HLR得到该用户目前位置信息，得到该
91、用户目前位置信息，即即MSRN，在移动网中寻找路由，进行接续。如图在移动网中寻找路由，进行接续。如图4.28所示。所示。 图4.28固定用户呼叫外地移动用户（当地有MSC） 若若呼呼叫叫当当地地没没有有MSC，则则先先将将呼呼叫叫通通过过本本地地电电话话局局接接至至归归属属长长途途局局，然然后后归归属属长长途途局局就就近近接接入入GMSC，当当地地MSC分分析析H1H2H3H4号号码码，导导出出被被叫叫移移动动用用户户的的HLR地地址址信信息息，通通过过No.7信信令令网网，从从HLR得得到到该该用用户户目目前前位位置置信信息息，即即MSRN，在在移移动动网网中中寻找路由，进行接续。如图寻找路
92、由，进行接续。如图4.29所示。所示。图4.29固定用户呼叫外地移动用户（当地没有MSC） 3移动用户呼叫移动用户移动用户呼叫移动用户始始发发MSC即即为为GMSC，查查询询被被叫叫移移动动用用户户的的路路由由信信息息MSRN，在移动网中选择路由。在移动网中选择路由。4.4.1 CDMA移动通信系统概述 CDMA（码码分分多多址址）是是由由多多个个码码分分信信道道共共享享载载频频频频道道的的多多址址连连接接方方式式，自自从从20世世纪纪80年年代代末末期期以以来来，人人们们将将CDMA技技术术应应用用于于数数字字移移动动通通信信领领域域。由由于于其其频频率率利利用用率率高高，抗抗干干扰扰能能力
93、力强强，因因此此是是一一种种富富有有生生命命力力和和应应用用前前景景的的移移动动通通信信机机制制。1993年年7月月，美美国国Qualcomm公公司司开开发发的的CDMA蜂蜂窝窝体体制制被被采采纳纳为为北北美美数数字字蜂蜂窝窝标标准准，定定名名为为IS-95。IS-95标标准准定定义义的的CDMA系系统统（亦亦称称Q-CDMA）是是具具有有双双模模式式（移移动动台台既既能能以以调调频频方方式式工工作作，又又能能以以扩扩频频码码分分方方式式工工作作）运运行行能能力力的的窄窄带带码码分分多多址址（N-CDMA）数数字字蜂蜂窝窝系系统统。1995年年11月月，第第一一个个CDMA系系统统在在香香港港
94、开开通通使使用用。中中国国联联通通在在2001年年底底建建成成了了覆覆盖盖全全国国330多多个个城城市市超超过过1 500万万户户的的CDMA网网络络，到到2003年年将将累累计计建建成成容容量量达达3 000万万户户。CDMA系统主要具有以下特点。系统主要具有以下特点。 1高系统容量高系统容量由由于于码码分分数数字字蜂蜂窝窝移移动动通通信信系系统统的的频频率率复复用用系系数数远远远远超超过过其其他他制制式式的的蜂蜂窝窝系系统统，并并且且它它使使用用语语音音激激活活和和扇扇区区划划分分等等技技术术，CDMA系统的信道容量是模拟系统的系统的信道容量是模拟系统的1020倍，是倍，是GSM系统的系统
95、的4倍倍。 2软容量软容量在模拟频分系统和数字时分系统中，当小区服务的用户数达到在模拟频分系统和数字时分系统中，当小区服务的用户数达到最大信道数时，满载的系统就无法再增添一个信号，此时若有新的最大信道数时，满载的系统就无法再增添一个信号，此时若有新的呼叫，该用户只能听到忙音。而呼叫，该用户只能听到忙音。而在在CDMA系统中系统中，用户数目和服务用户数目和服务质量之间可以相互折中质量之间可以相互折中，灵活确定。例如，系统经营者可在话务量，灵活确定。例如，系统经营者可在话务量高峰期将误码率稍微提高，从而增加可用信道数。同时，高峰期将误码率稍微提高，从而增加可用信道数。同时，当相邻小当相邻小区的负荷
96、较轻时，本小区受到的干扰减少，容量就可以适当增加区的负荷较轻时，本小区受到的干扰减少，容量就可以适当增加。 3软切换软切换在在CDMA系系统统中中，由由于于所所在在小小区区都都可可以以使使用用相相同同的的频频率率，小小区区之之间间是是以以码码型型的的不不同同来来区区分分的的，当当移移动动用用户户从从一一个个小小区区移移到到另另一一个个小小区区时时，不不需需要要移移动动台台的的收收、发发频频率率切切换换，只只需需在在码码序序列列上上做做相相应应的的调调整整，称称之之为为软软切切换换。软软切切换换的的优优点点在在于于首首先先与与新新的的基基站站接接通通新新的的通通路路，然然后后切切断断原原通通话话
97、链链路路，这这种种先先通通后后断断的的切切换换方方式式切切换换时时间间很很短短，提提高高了了通通话话质质量量。另另外外，由由于于CDMA系系统统有有“软软容容量量”的的优优点点，越越区区切切换换的的成成功功率率远远大大于于模模拟拟FDMA系系统统和和数数字字TDMA系系统统，尤其是在通信的高峰期。尤其是在通信的高峰期。 4高语音质量和低发射功率高语音质量和低发射功率由由于于CDMA系系统统中中采采用用有有效效的的功功率率控控制制、强强纠纠错错能能力力的的信信道道编编码码以以及及多多种种形形式式的的分分集集技技术术，可可使使基基站站和和移移动动台台的的发发射射功功率率大大大大降降低低，延延长长手
98、手机机电电池池的的使使用用时时间间，同同时时获获得得优优良良的的话话音音质量。质量。 5良好的保密能力良好的保密能力码码分分数数字字移移动动通通信信系系统统的的体体制制本本身身就就决决定定了了它它有有良良好好的的保保密密能能力力。首首先先，在在CDMA数数字字移移动动通通信信系系统统中中必必须须采采用用扩扩频频技技术术，发发射射信信号号的的频频谱谱被被扩扩展展得得很很宽宽，从从而而发发射射信信号号完完全全隐隐蔽蔽在在噪声、干扰中，不易被发现和接收；噪声、干扰中，不易被发现和接收； 其其次次，在在通通信信过过程程中中，各各种种移移动动用用户户所所使使用用的的地地址址码码各各不不相相同同，在在接接
99、收收端端只只有有与与之之完完全全相相同同（包包括括码码型型和和相相位位）的的用用户户才才能能接接收收到到相相应应的的发发送送数数据据，对对非非相相关关的的用用户户来来说说是是一一种种背背景景噪噪声声，所所以以CDMA系系统统可可以以防防止止有有意意或或无无意意的的窃取，具有很好的保密性能。窃取，具有很好的保密性能。 6频率分配和管理简单频率分配和管理简单在在模模拟拟频频分分多多址址和和数数字字时时分分多多址址移移动动通通信信制制式式中中，频频率率分分配配和和管管理理是是一一种种比比较较复复杂杂的的技技术术，而而动动态态频频率率分分配配就就更更加加复复杂杂。在在码码分分数数字字移移动动通通信信体
100、体制制中中，所所有有移移动动用用户户可可以以只只用用一一个个频频率率，不不需需要要动动态态分分配配，其其频频率率分分配配和和管管理理都都很简单。很简单。4.4.2 扩频通信原理 通通常常我我们们将将已已调调信信号号带带宽宽与与调调制制信信号号的的带带宽宽之之比比大大于于100的的信信息息传传输输方方式式称称为为扩扩频频通通信信，否否则则只只能能是是宽宽带带或窄带通信。或窄带通信。如如图图4.30所所示示给给出出了了扩扩频频通通信信系系统统的的基基本本组组成成框框图图，从从图图中中可可以以看看出出输输入入数数字字信信号号ak(t)首首先先经经过过信信息息调调制制（如如PSK调调制制），从从而而获
101、获得得窄窄带带已已调调信信号号bk(t)，然然后后该该信信号号再再与与高高速速的的随随机机序序列列（PN码码）ck(t)进进行行调调制制，此此时时输输出出信信号号sk(t)的的带带宽宽将将远远大大于于传传输输信信息息的的频频谱谱宽宽度度，因因而而称称此此过过程程为为扩扩频频，最最后后将将sk(t)信信号号送送到到上上变变频频器器中中，将其转换成射频信号进行发射。将其转换成射频信号进行发射。图4.30扩频通信系统的基本组成框图 在在接接收收端端，则则将将接接收收下下来来的的射射频频信信号号送送到到下下变变频频器器，其其输输出出为为中中频频信信号号s(t)，此此信信号号中中夹夹杂杂着着干干扰扰和和
102、噪噪声声信信号号，此此时时将将此此中中频频信信号号与与发发端端PN码码序序列列相相同同的的本本地地cm(t)进进行行扩扩频频解解调调。将将中中频频信信号号s(t)变变为为窄窄带带bm(t)信信号号，当当它它经经过过信信息息解解调调器器之之后后，将将恢恢复复原原数数字字信信号号am(t)。信信息息数数据据经经信信息息调调制制器器调调制制后后输输出出的的是是窄窄带带信信号号bk(f)，如如图图4.31（a）所所示示；经经过过扩扩频频调调制制后后功功率率谱谱被被展展宽宽sk(f)，如如图图4.31（b）所所示示；在在接接收收机机的的输输入入信信号号中中混混入入干干扰扰信信号号，其其功功率率谱谱s(f
103、)如如图图4.31（c）所所示示；经经过过扩扩频频解解调调后后有有用用信信号号变变成成窄窄带带信信号号，而而干干扰扰信信号号变变成成宽宽带带信信号号，其其功功率率谱谱bm(f)如如图图4.31（d）所所示示；再再经经窄窄带带滤滤波波器器，滤滤掉掉有有用用信信号号带带外外的的干干扰扰信信号号，其其功功率率谱谱bm(f)如如图图4.31（e）所所示示。从从而而降降低低了了干干扰扰信信号号的的强强度度，改改善善了了信信噪噪比比，这这就是扩频通信系统抗干扰的基本原理。就是扩频通信系统抗干扰的基本原理。图4.31扩频通信系统抗频谱变换图 扩频信道传输解扩频窄带滤波干扰干扰4.4.3 CDMA数字蜂窝系统
104、的信道组成CDMA系系统统是是采采用用FDMA/CDMA混混合合多多址址技技术术，将将使使用用的的频频段段分分成成许许多多1.25MHz间间隔隔的的频频道道，一一个个蜂蜂窝窝服服务务区区开开出出一一个个频频道道。当当通通信信业业务务量量很很大大时时，一一个个蜂蜂窝窝服服务务区区内内可可以以占占有有按按FDMA方式划分的多个方式划分的多个CDMA频道。频道。在一个在一个CDMA蜂窝系统内则是采用码分多址的，即对不同的蜂窝系统内则是采用码分多址的，即对不同的小区（或扇区）分配不同的码型。在小区（或扇区）分配不同的码型。在IS-95中，这些不同的码型是中，这些不同的码型是由一个由一个PN码序列生成的
105、，码序列生成的，PN序列周期为序列周期为215=32 768切切普（普（chips），），并将此周期序列的每并将此周期序列的每64chip移位序列作为一个码型，共得到移位序列作为一个码型，共得到512个个码型。也就是说，码型。也就是说，在在1.25MHz带宽的带宽的CDMA蜂窝系统中，最多可蜂窝系统中，最多可建立建立512个基站个基站（或扇区站）。（或扇区站）。在在一一个个小小区区（或或扇扇区区）内内，基基站站与与移移动动台台之之间间的的信信道是在道是在PN序列上再采用正交信号进行码分的信道。序列上再采用正交信号进行码分的信道。信信道道包包括括基基站站到到移移动动台台方方向向的的正正向向信信道
106、道，移移动动台台到到基基站站方方向向的的反反向向信信道道。正正向向信信道道设设置置了了导导频频信信道道、同同步步信信道道、寻寻呼呼信信道道和和正正向向业业务务信信道道；反反向向信信道道设设置置了了接接入入信道和反向业务信道信道和反向业务信道，如图，如图4.32所示。所示。图4.32CDMA蜂窝系统的信道示意图 1正向信道正向信道正正向向信信道道的的物物理理信信道道用用Walsh函函数数码码作作为为地地址址码码来来建建立立码码分分信信道道。Walsh序序列列有有64个个正正交交码码型型，记记做做W0、W1、W2、W63，可提供可提供64个码分物理信道。个码分物理信道。一一个个CDMA信信道道可可
107、以以划划分分64个个码码分分逻逻辑辑信信道道。正正向向信信道道包包括括一一个个导导频频信信道道、一一个个同同步步信信道道、7个个寻寻呼呼信信道道和和55个个（最最多多可可达达63个个）正正向向业业务务信信道道，如如图图4.33所示。所示。图4.33CDMA正向信道构成 （1）导频信道）导频信道在在导导频频信信道道中中，所所传传递递的的是是包包含含引引导导PN序序列列相相位位偏偏移移量量和和频频率率基基准准信信息息的的扩扩频频信信息息，这这其其中中不不含含数数据据信信息息，并并且且导导频频信信道道时时刻刻不不停停地地发发送送信信号号。这这样样移移动动台台就就可可以以很很容容易易地地获获取取定定时
108、时信信息息，并并提提取取相相干干载载波波进进行行信信号号的的解解调调。移移动动台台通通过过对对周周围围不不同同基基站站的的导频信号进行检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。导频信号进行检测和比较，可以决定什么时候需要进行过境切换。 （2）同步信道）同步信道同同步步信信道道主主要要传传输输同同步步信信息息报报文文，供供移移动动台台定定时时和和帧帧同同步步之之用用。在在同同步步期期间间，移移动动台台利利用用此此同同步步信信息息进进行行同同步步调调整整。一一旦旦同同步步完完成成，它它通通常常不不再再使使用用同同步步信信道道，但但当当设设备备关关机机后后重重新新开开机机时时，还还需需要要重重新
109、新进进行行同同步步。当当通通信信业业务务量量很很多多，所所有有业业务务信信道道均均被被占占用时，同步信道可临时改做业务信道使用。用时，同步信道可临时改做业务信道使用。 （3）寻呼信道）寻呼信道寻寻呼呼信信道道在在呼呼叫叫接接续续阶阶段段传传输输寻寻呼呼移移动动台台的的信信息息。移移动动台台通通常常在在建建立立同同步步后后，接接着着就就选选择择一一个个寻寻呼呼信信道道来来监监听听系系统统发发出出的的寻寻呼呼信信息息的的其其他他指指令令。在在需需要要时时，寻寻呼呼信信道道可可以以改改做做业业务务信信道使用，直至全部用完。道使用，直至全部用完。 （4）正向业务信道）正向业务信道在在业业务务通通信信工
110、工作作期期间间，基基站站在在正正向向业业务务信信道道中中给给移移动动台台发发送送报报文文（消消息息）。正正向向业业务务信信道道共共有有四四种种传传输输速速率率（9 600bit/s、4 800bit/s、2 400bit/s、1 200bit/s）。业业务务速速率率可可以以逐逐帧帧改改变变，以以动动态态地地适适应应通通信信者者的的话话音音特特征征。例例如如，发发音音时时传传输输速速率率提提高高，停停顿顿时时传传输输速速率率降降低低。这这样样，有有利利于于减减少少CDMA系系统统的的多多址址干干扰扰，以以提提高高系系统统的的容容量量。在在业业务务信信道道中中，还还要要插插入入其其他他的的控控制制
111、信息，如链路功率控制的过区切换指令等信息，如链路功率控制的过区切换指令等。 2反向信道反向信道反反向向信信道道的的物物理理信信道道是是用用具具有有不不同同偏偏移移量量的的周周期期为为242-1的长的长PN序列（长码）构成的。序列（长码）构成的。一一个个CDMA反反向向信信道道包包括括接接入入信信道道和和反反向向业业务务信信道道。接接入入信信道道最最多多32个个，最最少少0个个；反反向向业业务务信信道道最最多多可可达达64个个，最最少少32个个。这这样样在在反反向向CDMA信信道道上上，基基站站和和用用户户使使用用不不同同的的长长码码相相位位偏偏移移量量来来区区分分每每个个接接入信道和反向业务信
112、道，如图入信道和反向业务信道，如图4.34所示。所示。图4.34 CDMA反向信道构成 （1）接入信道）接入信道当当移移动动台台没没有有使使用用业业务务信信道道时时，提提供供移移动动台台到到基基站站的的传传输输通通路路，在在其其中中发发起起呼呼叫叫、对对寻寻呼呼进进行行响响应应以以及及传传送送登登记记注注册册等等信信息息。接接入入信信道道和和正正向向信信道道中中的的寻寻呼呼信信道道相相对对应应，以以相相互互传传送送指指令令、应应答答和和其其他他有有关关的的信信息息。不不过过，接接入入信信道道是是一一种种分分时时隙隙的的随随机机接接入入信信道道，允允许许多多个个用用户户同同时时抢抢占占同同一一接
113、接入入信信道道。每每个个寻寻呼呼信信道道所所支支撑撑的的接接入入信信道道最最多多可可达达32个个，而而每每个接入信道对应一个寻呼信道。个接入信道对应一个寻呼信道。 （2）反向业务信道）反向业务信道反向业务信道与正向业务信道相对应。反向业务信道与正向业务信道相对应。4.4.4 CDMA的系统结构CDMA系统由三大部分组成，即网络交换子系统系统由三大部分组成，即网络交换子系统（NSS）、）、基站子系统（基站子系统（BSS）和移动台和移动台（MS），），如图如图4.36所示。所示。 图4.36CDMA系统结构 1网络交换子系统网络交换子系统网网络络交交换换子子系系统统由由CDMA系系统统的的移移动动
114、交交换换中中心心（MSC）、归归属属位位置置寄寄存存器器（HLR）、拜拜访访位位置置寄寄存存器器（VLR）、鉴鉴权权中中心心（AUC）、短短消消息息中中心心（MC）、短短消消息息实实体体（SME）和和操操作作系系统统中中心心（OMC）构构成成，其主要功能介绍如下。其主要功能介绍如下。 （1）移动交换中心）移动交换中心（MSC）MSC是是完完成成对对位位于于它它所所服服务务的的区区域域中中的的移移动动台台进进行行控控制制、交交换换的的功功能能实实体体，也也是是与与其其他他MSC或或其其他他公公用用交交换网之间的用户业务的自动接续设备。换网之间的用户业务的自动接续设备。 （2）归属位置寄存器（）归
115、属位置寄存器（HLR）HLR存存储储着着与与移移动动用用户户有有关关的的数数据据，如如国国际际移移动动台台识识别别号号码码（IMSI）、移移动动用用户户号号码码（DN）、电电子子序序号号（ESN）、用用户户的的服服务务项项目目信信息息以以及及当当前前位位置置、批批准准有有效效的时间段等有关数据。的时间段等有关数据。 （3）拜访位置寄存器）拜访位置寄存器（VLR）VLR中中存存储储着着其其控控制制区区域域内内所所有有拜拜访访的的移移动动用用户户信信息息，这这些些信信息息含含有有MS建建立立和和呼呼叫叫以以及及提提供供漫漫游游和和补补充充业业务务管管理的全部数据。理的全部数据。 （4）鉴权中心（）
116、鉴权中心（AUC）AUC是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。 （5）消息中心）消息中心（MC）MC是一个存储和转送短消息的实体。是一个存储和转送短消息的实体。 （6）短消息实体（）短消息实体（SME）SME是是合合成成和和分分解解短短消消息息的的实实体体，SME可可以以位位于于MSC、HLR或或MC内。内。 （7）设备识别寄存器）设备识别寄存器（EIR）EIR是是为为了了记记录录的的目目的的而而分分配配给给用用户户设设备备身身份份的的寄寄存存器，用于对移动设备的识别、监视、闭锁等。器，用于对移动设备的识别、监视、闭锁等。 （8）操作维护中心）
117、操作维护中心（OMC）操操作作维维护护中中心心（OMC）是是用用于于蜂蜂窝窝网网络络日日常常管管理理以以及及为为网网络络工工程程和和规规划划提提供供数数据据库库的的集集中中化化设设备备。通通常常，OMC同同时时管管理理移移动动交交换换中中心心MSC和和各各基基站站系系统统BSS，也也可可配配置置为为只只负负责责管管理理由由许许多多BSS构构成成的的无无线子系统或配置为只用于管理移动交换中心线子系统或配置为只用于管理移动交换中心MSC。 2基站子系统基站子系统基基站站子子系系统统由由一一个个基基站站控控制制器器（BSC）和和若若干干个个基基站站收收发发信信台台（BTS）组组成成，是是在在一一定定
118、的的无无线线覆覆盖盖区区域域内内由由移移动动交交换换中中心心（MSC）控控制制，与与移移动动台台进进行行通通信信的的设设备。备。 3移动台移动台移移动动台台是是用用户户终终端端接接无无线线信信道道的的设设备备，通通过过空空中中无无线接口（线接口（Um），），给用户提供接入网络业务的能力。给用户提供接入网络业务的能力。4.5 第三代移动通信 移动通信产业迅速发展的同时，移动通信产业迅速发展的同时，Internet与多媒与多媒体业务的发展，促进体业务的发展，促进了了ATM交换、交换、IP交换技术的发交换技术的发展，使得移动通信与数据通信业务、多媒体业务相展，使得移动通信与数据通信业务、多媒体业务相
119、结合的第三代移动通信成为近年来人们研究的热点。结合的第三代移动通信成为近年来人们研究的热点。 4.5.1 第三代移动通信的发展概况 1第三代移动通信的特点第三代移动通信的特点第第三三代代移移动动通通信信系系统统最最早早于于1985年年由由国国际际电电信信联联盟盟（ITU）提提出出，当当时时称称为为未未来来公公众众陆陆地地移移动动通通信信系系统统（ FPLMTS） ， 1996年年 更更 名名 为为 国国 际际 移移 动动 通通 信信 -2000（IMT-2000），意意为为该该系系统统工工作作在在2 000MHz频频段段，最最高高业业务务速速率率可可以以达达到到2 000Kbit/s，原原定定
120、于于2000年年左左右右开始商用。开始商用。IMT-2000不不但但要要满满足足多多速速率率、多多环环境境、多多业业务务的的要要求求，还还应应能能将将现现存存的的通通信信系系统统集集成成为为统统一一的的可可替替代代的的系系统。因此，它应具有以下特点：统。因此，它应具有以下特点：（1）提供窄带与宽带多媒体业务；）提供窄带与宽带多媒体业务；（2）提供全球无缝覆盖和漫游；）提供全球无缝覆盖和漫游；（3）适应多种运行环境，如陆地、航空、海域；）适应多种运行环境，如陆地、航空、海域；（4）服务质量达到固定网水平，收费合理；）服务质量达到固定网水平，收费合理；（5）系统管理和配置灵活，业务组织灵活；）系统
121、管理和配置灵活，业务组织灵活；（6）移动终端轻便，成本低；）移动终端轻便，成本低；（7）支持系统平滑升级和现有系统的演进，频谱利用率）支持系统平滑升级和现有系统的演进，频谱利用率高。高。 2第三代移动通信的标准化研究第三代移动通信的标准化研究IMT-2000技技术术主主要要分分为为无无线线传传输输技技术术（RTT）和和网网络络技技术术两两大大部部分分。无无线线传传输输技技术术的的标标准准化化工工作作主主要要由由国国际际电电联联-无无线线电电通通信信部部门门（ITU-R）的的SG8-TG8/1工工作作组组完完成成，而而国国际际电电联联-电电信信标标准准化化部部门门（ITU-T）的的SG11 WP
122、3工工作作组组则则负负责责网网络络部部门门的的标准化。标准化。国国际际电电联联ITU自自1997年年7月月开开始始征征集集IMT-2000无无线线传传输输技技术术方方案案，截截止止到到1998年年6月月30日日，提提交交到到ITU-R的的无无线线传传输输技技术术共共有有16种种，其其中中包包括括10种种地地面面技技术术和和6种种卫卫星星技技术术。在在10种种IMT-2000地地面面无无线线传传输输技技术术中中，包包括括原原中中国国邮邮电电部部电电信信技技术术研研究究院院（CATT）于于1998年年6月月向向ITU提提交交的的第第三三代代移移动动通通信信建建议议标标准准TD-SCDMA。在在10
123、种种提提案案中中，以以TDMA为为基基础础的的两两种种，以以CDMA为为基基础础的的八八种种，这这表表明明宽宽带带CDMA技技术术是是第第三三代代移移动动通通信信的的主主要要技技术术。其中。其中主流技术为以下三种主流技术为以下三种CDMA技术技术：IMT-2000 CDMA-DS（ 直直 接接 序序 列列 码码 分分 多多 址址 ） ， 即即WCDMA，是是以以欧欧洲洲的的UTAR FDD和和日日本本WCDMA为为代代表表，它是在带宽达它是在带宽达5MHz的频带内直接对信号进行扩频通信。的频带内直接对信号进行扩频通信。IMT-2000 CDMA-MC（ 多多 载载 波波 码码 分分 多多 址址
124、 ） ， 即即CDMA2000，是是以以北北美美CDMA2000为为代代表表，由由IS-95标标准准发发展展而而来来的的。它它是是由由多多个个1.25MHz的的窄窄带带直直接接扩扩频频系系统统组组成成的的一一个个宽带系统。宽带系统。IMT-2000 CDMA TDD（时时分分双双工工码码分分多多址址），包包括括中中国的国的TD-SCDMA和欧洲的和欧洲的UTAR TDD。 由此可见，中国提出由此可见，中国提出的的TD-SCDMA技术技术已写入第三代无线接口规范建议的已写入第三代无线接口规范建议的IMT-2000 CDMA TDD部分中，这标志着我国提部分中，这标志着我国提出的移动通信技术建议将
125、第一次成为国际电出的移动通信技术建议将第一次成为国际电联标准。联标准。 4.5.2 GPRS系统概述 1GPRS基本概念基本概念GPRS（General Packet Radio Service）通通用用分分组组无无线线业业务务是是GSM的的重重要要发发展展。通通过过包包交交换换和和传传输输速速率率的的提提高高，GPRS打打开开了了多多媒媒体体移移动动应应用用的的大大门门，并并使使移移动动通通信信平平滑滑地过渡到第三代。地过渡到第三代。GPRS采采用用分分组组交交换换技技术术，它它可可以以让让多多个个用用户户共共享享某某些些固固定定的的信信道道资资源源。这这样样GSM空空中中接接口口的的信信道
126、道资资源源既既可可以以被被话话音音占占用用，也也可可以以被被GPRS数数据据业业务务占占用用。当当然然在在信信道道充充足足的的条条件件下下，也也可可以以把把一一些些信信道道定定义义为为GPRS专专用用信信道道。可可见见这这种种基基于于分分组组的的交交换换方方式式，将将传传输输速速率率由由目目前前的的9.6Kbit/s提高到提高到100Kbit/s以上。以上。 2GPRS的系统结构的系统结构如果将现有如果将现有的的GSM网络改造为能提供网络改造为能提供GPRS业务的网络，则需要增加两个主要单元：业务的网络，则需要增加两个主要单元：SGSN（GPRS服务支持结点）和服务支持结点）和GGSN（GPR
127、S网点支持结点），如图网点支持结点），如图4.37所所示。示。 图4.37 基本GPRS结构 SGSN主主要要功功能能是是对对MS进进行行鉴鉴权权和和移移动动性性管管理理，建建立立MS到到GGSN的的传传输输通通道道，接接收收BSS（基基站站子子系系统统）传传送送来来的的MS分分组组数数据据，通通过过GPRS骨骨干干网网传传送送给给GGSN或或反向工作，并进行计费和业务统计。反向工作，并进行计费和业务统计。 GGSN是是外外部部接接入入数数据据的的网网络络结结点点，对对于于外外部部网网络络它它就就是是一一个个路路由由器器。GGSN接接收收MS发发送送的的数数据据及及路路由由并并传传送送到到相相
128、应应的的外外部部网网络络，或或接接收收外外部部网网络络的的数数据据，选选择择GPRS网内的传送通道，传给相应的网内的传送通道，传给相应的SGSN。GPRS分分组组数数据据是是从从基基站站发发送送到到SGSN，而而不不像像话话音音信信号号通通过过MSC连连接接到到电电话话网网中中。SGSN与与GGSN进进行行通通信信时时，GGSN首首先先对对分分组组数数据据进进行行相相应应的的处处理理，然然后后再再将将其其发发送送到到目目的的网网络络，如如Internet。在在接接收收端端收收到到的的是是来来自自Internet带带有有移移动动台台地地址址的的IP包包。IP包包首首先先是是由由GGSN接接收收，
129、然然后后被被转转发发给给SGSN，并有并有SGSN传送到指定的移动台上。传送到指定的移动台上。由由于于GPRS能能够够以以可可变变比比特特率率提提供供数数据据连连接接，并并且且具具有有较较高高的的带带宽宽效效率率，因因此此，可可以以在在GSM网网络络上上出出现现一一系系列列新新的的应应用用。通通过过使使用用同同一一分分组组传传输输技技术术，GGSN可可为为与与GPRS相相连连的的其其他他公公共共数数据据网网络络提提供供一一个个网网关关，从从而而可可实实现现不不同同网网络络间的互连。间的互连。 3GPRS系统的特点系统的特点 （1）传输速率快）传输速率快GPRS支支持持四四种种编编码码方方式式并
130、并采采用用多多时时隙隙（最最多多8个个时时隙隙）合合并并传传输输技技术术，使使数数据据速速率率最最高高可可达达171Kbit/s，而而初期速率为初期速率为9Kbit/s50Kbit/s左右。左右。 （2）可灵活支持多种数据应用）可灵活支持多种数据应用GPRS可可根根据据应应用用的的类类型型和和网网络络资资源源的的实实际际情情况况、网网络络质质量量，灵灵活活选选择择服服务务质质量量参参数数，从从而而使使GPRS不不仅仅支支持持频频繁繁的的、少少量量突突发发型型数数据据业业务务，而而且且支支持持大大数数据据量量的业务，应用非常广泛。的业务，应用非常广泛。 （3）网络接入速度快）网络接入速度快GPR
131、S网网本本身身就就是是一一个个分分组组型型数数据据网网，支支持持IP协协议议，因因此此它它与与数数据据网网络络建建立立连连接接的的时时间间仅仅几几秒秒钟钟，而而且且支支持持一一个个用用户户占用多个信道，提供较高的接入速率，快于电路型数据业务。占用多个信道，提供较高的接入速率，快于电路型数据业务。 （4）可长时间在线连接）可长时间在线连接由由于于分分组组传传输输并并不不固固定定占占用用信信道道，因因此此用用户户可可以以长长时时间间保保持持与与外外部部数数据据网网的的连连接接，而而不不必必进进行行频频繁繁的的连连接接和和断断开开操操作。作。 （5）计费更加合理）计费更加合理GPRS可以按数据流量进
132、行计费，可节省用户上网费用。可以按数据流量进行计费，可节省用户上网费用。 （6）高效率地利用网络资源，降低通信成本）高效率地利用网络资源，降低通信成本GPRS在在无无线线信信道道、网网络络传传输输信信道道的的分分配配上上采采用用动动态态复复用用方方式式，支支持持多多用用户户共共享享一一个个信信道道的的机机制制，并并且且仅仅在在有有数数据据通通信信时时占占用用物物理理信信道道资资源源，因因此此大大大大提提高高了了频频率率资资源源和和网网络络资资源源的的利利用用率率，降降低低通通信成本。信成本。 （7）利利用用现现有有的的无无线线网网络络覆覆盖盖，提提高高网网络络建建设设速速度度，降降低低建建设设
133、成本成本在在无无线线接接口口，GPRS采采用用与与GSM相相同同的的物物理理信信道道，定定义义了了新新的的用用于于分分组组数数据据传传输输的的逻逻辑辑信信道道。可可设设置置专专用用的的分分组组数数据据信信道道，也也可可按按需需动动态态占占用用话话音音信信道道。因因此此，GPRS可可利利用用现现有有的的GSM无无线线覆覆盖盖，提高网络建设速度，降低建设成本。提高网络建设速度，降低建设成本。 （8）GPRS的的核核心心网网络络顺顺应应通通信信网网络络的的发发展展趋趋势势，为为GSM网网向向第第三代演进打下基础三代演进打下基础GPRS核核心心网网络络采采用用了了IP技技术术，一一方方面面可可与与高高
134、速速发发展展的的IP网网实实现现无无缝缝连连接接，另另一一方方面面可可顺顺应应通通信信网网的的分分组组化化发发展展趋趋势势，是是移移动动网网和和IP网网的的结结合合，可可提提供供固固定定IP网网支支持持的的所所有有业业务务。在在GPRS核核心心网网基础上逐步向第三代移动通信网核心网演进，如图基础上逐步向第三代移动通信网核心网演进，如图4.38所示。所示。图4.38GPRS是移动网和IP网的结合 4.5.3 第三代移动通信发展的目标个人通信 随随着着通通信信的的发发展展，各各种种通通信信技技术术和和通通信信业业务务不不断断丰丰富富，但但到到目目前前为为止止，通通信信给给人人类类提提供供的的仅仅仅
135、仅是是终终端端与与终终端端之之间间的的通通信信。我我们们通通常常说说的的电电话话号号码码实实质质上上是是电电话话终终端端的的号号码码，而而不不是是通通信信个个人人的的号号码码。按按号号码码做做交交换换、传传输输与与连连接接，只只能能到到达达用用户户终终端端，而而不不能能到到达达用用户户个个人人。随随着着经经济济社社会会的的发发展展，人人们们对对通通信信的的方方式式提提出出了了更更高高的的要要求求，即即个个人人通通信信。个个人人通通信信是是人人类类通通信信的的最最高高目标。目标。 1个人通信的基本概念个人通信的基本概念个个人人通通信信是是指指用用各各种种可可能能的的网网络络技技术术，实实现现无无
136、论论任任何何人人（Whoever）在在任任何何时时候候（Whenever）和和任任何何地地点点（Wherever）都都能能和和另另一一个个人人（Whomever）进进行行任任何何方方式式（Whatever）的的通通信信（简简称称5W）。因因为为人人是是可可移移动动性性的的，因因而而必必须须做做到到一一个个使使用用者者根根据据其其个个人人识识别别标标志志在在任任何何终终端端上上都都能能获取电信业务，同时网络能够根据使用者的业务档案提供所需电信业务。获取电信业务，同时网络能够根据使用者的业务档案提供所需电信业务。 个个人人通通信信强强调调了了个个人人移移动动性性，表表明明个个人人通通信信是是以以移
137、移动动的的人人为为对对象象，而而不不是是以以移移动动的的终终端端为为通通信信对对象象。在在常常规规的的通通信信网网中中，网网络络只只识别终端，不识别个人，用户和终端在逻辑上是联系在一起的。识别终端，不识别个人，用户和终端在逻辑上是联系在一起的。如图如图4.39所示为通信时网络、终端、用户三者之间的关系。当所示为通信时网络、终端、用户三者之间的关系。当网络、终端不支持个人移动时，固定网网络、终端不支持个人移动时，固定网（如（如PSTN网）与终端之间网）与终端之间及终端与用户之间的对应识别关系是固定的。而在移动通信网中，及终端与用户之间的对应识别关系是固定的。而在移动通信网中，终端是可以移动的，它
138、可采用我们熟知的蜂窝技术，经无线信道与终端是可以移动的，它可采用我们熟知的蜂窝技术，经无线信道与移动网进行动态连接与通信。在这种情况下，虽然终端是移动的，移动网进行动态连接与通信。在这种情况下，虽然终端是移动的，但它与个人之间仍维持固定关系。在个人通信环境，进一步增强了但它与个人之间仍维持固定关系。在个人通信环境，进一步增强了移动性，使用者与终端的关系不再保持固定关系，用户通过个人通移动性，使用者与终端的关系不再保持固定关系，用户通过个人通信号码可接入任何通信网络，使用预定的通信业务。信号码可接入任何通信网络，使用预定的通信业务。 图4.39终端移动和个人移动的概念示意图 2个人通信的特点个人
139、通信的特点根根据据个个人人通通信信的的定定义义和和要要求求，个个人人通通信信具具有有如如下下基基本特点：本特点： （1）实现个人化的通信方式）实现个人化的通信方式在在全全球球范范围围内内，个个人人拥拥有有惟惟一一的的可可在在全全世世界界通通用用的的电电话话号号码码。用用户户可可手手持持终终端端在在任任何何地地方方、任任何何时时候候发发出出呼叫或接收寻呼。呼叫或接收寻呼。 （2）拥有最广泛的连续覆盖，满足全球漫游）拥有最广泛的连续覆盖，满足全球漫游由由于于个个人人通通信信中中的的个个人人具具有有移移动动性性，因因而而要要求求在在任任何何地地方方、任任何何场场所所均均能能进进行行联联络络。为为保保
140、证证通通信信地地域域的的连连续续性性，通通信信网网必必须须实实现现连连续续覆覆盖盖，这这样样才才可可使使个个人人用用户户在在整整个个个个人人通通信信覆覆盖盖范范围围内内实实现现自自动动越越区区切切换换、漫漫游游和和位置登记，保证随时随地能够建立呼叫和维持通信位置登记，保证随时随地能够建立呼叫和维持通信。 （3）提供高质量宽带综合业务）提供高质量宽带综合业务个个人人通通信信支支持持各各种种通通信信业业务务，如如话话音音、数数据据、图图像像等等各各种种多多媒媒体体信信息息的的通通信信，由由此此可可见见，个个人人通通信信网网必必须须具具有有宽宽带带、高高速速传传输输的的能能力力，以以满满足足不不同同
141、用用户户的的信信息息传传输输速速率率的要求。的要求。 （4）在各种无线环境下工作）在各种无线环境下工作个个人人通通信信网网是是由由许许多多不不同同种种类类、不不同同频频段段的的通通信信网网组组合合而而成成，要要求求各各种种终终端端具具备备在在各各种种网网内内通通信信的的适适应应能能力力，如蜂窝移动系统、无绳系统、卫星系统等。如蜂窝移动系统、无绳系统、卫星系统等。 （5）具备高水平的安全和保密能力）具备高水平的安全和保密能力无无线线信信道道是是一一个个共共享享的的介介质质，任任何何人人具具有有相相同同的的无无线线设设备备都都可可以以在在相相同同的的信信道道上上侦侦听听和和发发射射，因因而而在在个个人人通通信信中中就就必必须须利利用用现现代代密密码码学学的的原原理理来来解解决决无无线线通通信信的的安安全全和和保保密密问问题题。这这样样既既可可以以防防止止通通信信内内容容泄泄密密，又又可可以以防防止止其其他非法用户侵入。他非法用户侵入。由由此此可可见见，个个人人通通信信是是通通信信的的最最高高境境界界，是是第第三三代代移移动通信系统发展的最终目标。动通信系统发展的最终目标。
