蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统组成(二)2024
蜂窝移动通信系统组成（二）引言概述：蜂窝移动通信系统是一种基于蜂窝网络的无线通信系统，由多个基站和用户设备组成。
在上一篇文章中，我们介绍了蜂窝移动通信系统的基本原理和组成部分。
在本文中，我们将进一步探讨蜂窝移动通信系统的组成，包括信道管理、移动管理、呼叫管理、资源管理和安全管理。
正文：一、信道管理1. 频率复用技术：介绍频率复用技术如频分复用（FDMA）和时分复用（TDMA），以提高频谱利用率。
2. 多址复用技术：介绍多址复用技术如码分多址（CDMA）和分组调度多址（TD-CDMA），以支持多用户同时传输数据。
3. 带宽分配：介绍如何通过动态频率分配（DFCA）和动态信道分配（DCA）等技术，根据用户需求分配信道资源。
二、移动管理1. 基站切换：介绍移动用户在不同基站之间切换的过程，包括小区搜索、测量和切换决策等步骤。
2. 手机定位：介绍如何通过不同定位技术如GPS和无线定位等，确定移动用户的位置信息。
3. 用户鉴权和注册：介绍用户鉴权和注册过程，以确保只有合法用户能够接入系统并进行通信。
三、呼叫管理1. 呼叫建立：介绍呼叫建立过程，包括寻呼、呼叫请求和呼叫确认等步骤。
2. 呼叫保持与转移：介绍呼叫保持和呼叫转移等功能，以支持用户在通话中保持或转移呼叫。
3. 呼叫释放：介绍呼叫释放过程，包括正常释放、异常释放和强制释放等情况。
四、资源管理1. 功率控制：介绍功率控制技术，以确保系统中各个用户设备的发送功率在合理范围内，保证通信质量。
2. 频率管理：介绍频率管理技术，以平衡系统中不同用户设备之间的频率资源，避免干扰。
3. 带宽管理：介绍带宽管理技术，以合理分配系统中的带宽资源，满足不同用户的通信需求。
五、安全管理1. 用户身份认证：介绍用户身份认证技术，以确保只有合法用户能够接入系统并进行通信。
2. 数据加密与解密：介绍数据加密与解密技术，以保证用户数据的机密性和完整性。
3. 防止恶意攻击：介绍常见的恶意攻击方式如拒绝服务攻击（DDoS）和干扰攻击，并提供相应的防护措施。
移动通信讲义 第七章 蜂窝移动通信系统
第七章 蜂窝移动通信系统
第一节 GSM数字蜂 窝系统 （六）编码与调制 3. GSM系统的交 织 4. 调制 GSM系统采用 GSMK（BT=0.3）窄 带数字调制，传输 速率为 270.833kbps。
第七章 蜂窝移动通信系统
第一节 GSM数字蜂窝系统 （七）话音激活与功率控制 在GSM系统中，采用话音激活与功率控制可有效地减少同信道干扰。 话音激活控制就是采用非连续发射（DTX）。图6-22给出非连续发射 （DTX）的原理框图。在发端，话音激活检测器（VAD）的功能是检测是 否在讲话，或仅仅是噪音。图6-23给出话音激活检测器（VAD）的框图。 图中反演滤波器利用背景噪音在每帧的频谱特性相似的特点，根据背景 噪音频谱特性的差异来区分话音是否存在。其原理是，反演滤波器的系 数只是在仅有噪音时才导出，当有话音存在时则将噪音衰减，形成频谱 特性的差异，以此来判断出是话音。反演滤波器输出的信号能量与一门 限值比较，大于门限才判定是话音信号。
第七章 蜂窝移动通信系统Байду номын сангаас
第二节 通用分组无线业务 2．GPRS的会话管理 GPRS的会话管理（session mpt）是指 GPRS移动台连接到外部数据网络 的处理过程，其主要功能是支持用户终端对PDP移动关联的处理。 所谓 PDP移动关联是指GPRS系统提供一组将移动台与一个PDP地址（通常是IP 地址）相关联和释放相关联的功能。通常移动台附着到网络后，应激活 所有需要与外部网络进行数据传输的地址，当数据传输结束后，再解除 这些地址。移动台只有在守候或就绪状态下，才能使用PDP移动关联的功 能。 PDP地址一般是指IP地址，移动台通常被分配三种PDP地址： 1）静态PDP地址。归属PLMN（HPLMN）运营商永久地给移动台分配的PDP 地址。 2）动态 HPLMN PDP地址。激活 PDP移动关联时，HPLMN给移动台分配的 PDP地址。 3）动态 VPLMN PDP地址。激活 PDP移动关联时，VPLMN给移动台分配的 PDP地址。
蜂窝移动通信系统课件
03 蜂窝移动通信系统网络
网络架构与组成
网络架构
蜂窝移动通信系统通常由多个基站组成，每个基站覆盖一个蜂窝小区，小区之 间通过交换机和传输网络连接，形成一个完整的网络架构。
组成元素
蜂窝移动通信系统主要由移动终端、基站、交换机、传输网络等组成，各部分 协同工作，实现无线通信。
网络规划与优化
网络规划
工作原理
蜂窝移动通信系统通过将覆盖范围划分为多个小区，每个小 区由一个基站负责信号覆盖，实现用户之间的通信。
工作流程
蜂窝移动通信系统的工作流程包括用户注册、位置更新、呼 叫建立和释放等过程，涉及多个网元之间的交互和协同工作 。
02 蜂窝移动通信系统技术
多址接入技术
A
频分多址（FDMA）
将频带分成若干个小的频带，每个用户占用一 个小的频带，通过频带进行通信。
详细描述
随着技术的发展，蜂窝移动通信系统还提供 了多媒体业务，包括音频和视频内容的传输。 用户可以通过移动终端设备欣赏音乐、观看 视频、进行视频通话等，享受更加丰富的多 媒体体验。
物联网应用
要点一
总结词
支持物联网设备的接入和数据传输，实现智能化管理和控 制。
要点二
详细描述
蜂窝移动通信系统还广泛应用于物联网领域，支持各种物 联网设备的接入和数据传输。通过蜂窝网络，物联网设备 可以实现远程监控、数据采集、智能控制等功能，为智能 家居、智慧城市等领域提供强大的技术支持。
05 蜂窝移动通信系统发展与趋势
5G技术发展与趋势
5G技术发展
5G技术是蜂窝移动通信系统的最新一代，具有高速率、低时延、大连接等优势，能够 满足未来各种应用场景的需求。
5G发展趋势
随着5G技术的不断演进和应用，未来将会有更多的智能化、自动化和高效化的应用出 现，推动社会的数字化转型。
GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS
GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS《GSM 数字蜂窝移动通信系统与 GPRS》在当今信息飞速传递的时代，移动通信技术的发展日新月异，极大地改变了人们的生活和工作方式。
其中，GSM 数字蜂窝移动通信系统和 GPRS 是移动通信领域中的重要组成部分。
GSM 数字蜂窝移动通信系统，即 Global System for Mobile Communications，是世界上应用最为广泛的数字移动通信标准之一。
它的出现，使得人们能够在移动中进行清晰、稳定的语音通话，摆脱了线缆的束缚。
GSM 系统主要由网络交换子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和移动台（MS）三大部分组成。
网络交换子系统就像是整个系统的“大脑”，负责管理和控制呼叫的建立、路由选择以及用户数据的管理等。
基站子系统则包括了基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC），它们负责与移动台进行无线通信，确保信号的覆盖和传输质量。
而移动台，也就是我们日常使用的手机等终端设备，是用户与系统进行交互的直接工具。
GSM 系统采用了时分多址（TDMA）技术，将每个频率信道分成多个时隙，不同的用户在不同的时隙中进行通信，从而实现了多个用户对有限频谱资源的共享。
这种技术使得 GSM 系统能够在有限的频谱资源下支持大量的用户同时通信。
然而，随着人们对数据通信需求的不断增长，单纯的语音通信已经无法满足需求。
这时，GPRS 技术应运而生。
GPRS，General Packet Radio Service，即通用分组无线业务，是在GSM 系统基础上发展起来的一种移动数据业务。
它实现了“永远在线”的概念，用户只要开机，就始终与网络保持连接，随时可以进行数据传输，而不需要像传统的拨号上网那样进行繁琐的连接过程。
GPRS 采用分组交换技术，将数据分成一个个小的数据包进行传输。
与 GSM 系统中的电路交换方式不同，分组交换方式更加灵活高效。
在电路交换中，通信资源在整个通信过程中被独占，即使没有数据传输，资源也被占用。
蜂窝移动通信系统组成
蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS)和移动台(MS）三大部分组成，如图2－1所示。
其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。
在模拟移动通信系统中，TACS规范只对Um接口进行了规定，而未对A接口做任何的限制。
因此,各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议，对Um接口遵循TACS规范.也就是说，NSS系统和BSS 系统只能采用一个厂家的设备，而MS可用不同厂家的设备.图2－1 蜂窝移动通信系统的组成由于GSM规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范，运营公司当然喜欢花最少的投资，用最好的设备来建最优良的通信网，因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。
也就是说，各接口都是开放式接口.GSM系统框图如图2-2，A接口往右是NSS系统，它包括有移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器(HLR)、鉴权中心(AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）,A接口往左Um接口是BSS系统,它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）.Um接口往左是移动台部分(MS),其中包括移动终端(MS）和客户识别卡（SIM）.图2－2 GSM系统框图在GSM网上还配有短信息业务中心(SC），即可开放点对点的短信息业务，类似数字寻呼业务，实现全国联网,又可开放广播式公共信息业务。
另外配有语音信箱，可开放语音留言业务，当移动被叫客户暂不能接通时，可接到语音信箱留言,提高网路接通率,给运营部门增加收入。
2。
2 交换网路子系统交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能. NSS 由一系列功能实体所构成,各功能实体介绍如下：MSC:是GSM系统的核心,是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。
它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。
数字蜂窝移动通信系统的基本组成及各部分的作用
数字蜂窝移动通信系统的基本组成及各部分的作用数字蜂窝移动通信系统的基本组成及各部分的作用随着移动通信技术的飞速发展，数字蜂窝移动通信系统已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
这一系统以其高效率、便捷性和广泛的覆盖范围，为人们提供了无线通信和数据传输的便利。
但是，对于普通用户来说，对数字蜂窝移动通信系统的基本组成以及各部分的作用，往往显得有些陌生。
本文将通过深度和广度兼具的方式，全面评估数字蜂窝移动通信系统的基本组成及各部分的作用，帮助读者更好地了解这一重要的通信系统。
一、数字蜂窝移动通信系统的基本组成数字蜂窝移动通信系统是由多个基本部分组成的复杂系统，其中包括基站系统、核心网和移动终端三个部分。
1. 基站系统基站系统是数字蜂窝移动通信系统中最为重要的组成部分之一，其主要包括基站、无线传输子系统和控制器等多个子系统。
基站是通信系统中的一个核心设备，用于对移动终端进行信号的发送和接收。
无线传输子系统则负责信号的传输和解调工作，保障了通信的稳定性和可靠性。
控制器则起到了对基站和移动终端的控制和管理作用，确保通信系统的正常运行。
2. 核心网核心网是数字蜂窝移动通信系统的另一个重要组成部分，其主要功能是对移动通信数据进行传输和交换。
它由移动交换中心、业务支撑系统和数据传输网等多个子系统构成。
移动交换中心是数字蜂窝移动通信系统中的核心设备，用于对移动通信数据进行交换和路由。
业务支撑系统则用于提供各种业务支持和管理服务，保障了通信系统的正常运行。
数据传输网则负责对移动通信数据进行传输和交换，确保了通信数据的安全性和稳定性。
3. 移动终端移动终端是数字蜂窝移动通信系统中的另一重要组成部分，其主要包括手机、数据卡和调频器等设备。
手机是人们日常生活中最为常见的移动终端设备，用于进行语音通话、发送和数据传输等多种通信功能。
数据卡则是用于将移动通信数据传输到移动终端设备中的重要设备，它能够确保移动终端设备能够正常、稳定地进行通信。
第二章 蜂窝移动通信系统
第二章蜂窝移动通信系统第二章蜂窝移动通信系统2·1 系统概述蜂窝移动通信系统是一种广泛应用于移动通信领域的通信系统。
它由多个小区组成，每个小区都由一个基站负责覆盖和管理通信。
蜂窝移动通信系统提供了可靠的语音和数据传输服务，使得用户可以随时随地进行通信。
2·1·1 系统结构蜂窝移动通信系统包括无线网络和核心网络两部分。
无线网络由基站和无线终端设备组成，负责无线信号的传输和接收。
核心网络则提供了与其他通信网络和服务的连接，以及用户身份认证、信息交换等功能。
2·1·2 系统频段蜂窝移动通信系统使用了多个频段进行通信，常见的频段包括800MHz、900MHz、1800MHz、2100MHz等。
不同频段具有不同的传输能力和覆盖范围，可以根据实际需求进行选择。
2·2 基站基站是蜂窝移动通信系统中的重要组成部分，负责无线信号的发射和接收。
基站通常由天线、发射机、接收机等设备组成。
2·2·1 射频覆盖基站通过发射射频信号来覆盖小区内的区域。
射频覆盖是基站的核心功能之一，它能够实现信号的广播和接收，保证用户能够在小区内稳定地进行通信。
2·2·2 基站选择在蜂窝移动通信系统中，基站的选择对网络性能和用户体验有着重要影响。
基站的选择通常基于信号强度、干扰情况以及其他网络指标等因素。
2·3 无线终端设备无线终端设备是蜂窝移动通信系统中用户使用的设备，包括方式、平板电脑、调频无线电等。
无线终端设备通过无线信号与基站进行通信，实现语音和数据的传输。
2·3·1 方式无线通信方式是最常见的无线终端设备，它通过无线信号与基站进行通信。
方式可以实现语音通话、短信发送和接收、上网浏览等功能。
2·3·2 平板电脑无线通信平板电脑也是常见的无线终端设备，它具有更大的屏幕和更强大的计算能力，可以实现更丰富的应用，如视频通话、游戏等。
蜂窝移动通信系统的组成
蜂窝移动通信系统的组成蜂窝移动通信系统的组成概述蜂窝移动通信系统是一种基于无线电技术的通信系统，它由多个小区组成，每个小区都有一个基站来提供无线电信号覆盖。
在这种系统中，用户可以通过移动设备进行通信，包括语音、短信、数据传输等。
蜂窝移动通信系统的组成主要包括以下几个方面：1. 基站子系统基站子系统是整个蜂窝移动通信系统最核心的部分。
它由基站控制器（BSC）、基站传输子系统（BTS）和天线子系统（AS）三部分组成。
BSC是整个基站子系统的核心控制单元，它负责对所有的BTS进行管理和控制。
通过BSC，可以实现对小区内所有终端设备的呼叫控制、资源分配、话务管理等功能。
BTS是指基站传输子系统，它是连接用户终端设备和网络之间的桥梁。
每个BTS都包含多个射频单元（TRX），每个TRX都可以支持多个频道。
通过BTS，可以实现对用户终端设备的接入、呼叫处理等功能。
AS是指天线子系统，它主要用于向用户终端设备提供无线电信号覆盖。
每个小区都会有一个AS，它可以包含多个天线。
2. 移动交换中心移动交换中心（MSC）是整个蜂窝移动通信系统的核心控制单元，它负责对所有的基站进行管理和控制。
通过MSC，可以实现对整个网络的呼叫控制、资源分配、话务管理等功能。
在蜂窝移动通信系统中，MSC也扮演着一个重要的角色。
它不仅负责对用户终端设备进行管理和控制，还负责与其他网络进行互联互通。
3. 鉴权中心鉴权中心（AUC）是用于保证用户身份安全的关键单元。
在蜂窝移动通信系统中，每个用户终端设备都有一个唯一的标识码（IMSI），这个标识码与用户的身份信息相关联。
当用户终端设备接入网络时，AUC会对其进行身份验证，并将验证结果传递给MSC。
通过这种方式，可以保证只有合法用户才能够接入网络。
4. 认证中心认证中心（HLR）是用于存储和管理用户信息的关键单元。
在蜂窝移动通信系统中，每个用户都会有一个对应的HLR记录其身份信息、服务状态、位置等信息。
蜂窝移动通信系统组成
蜂窝移动通信系统组成蜂窝移动通信系统是一种广泛应用于现代通信领域的无线通信技术。
它由多个组成部分构成，包括基站子系统、核心网子系统以及移动终端设备。
本文将对蜂窝移动通信系统的组成进行详细介绍。
一、基站子系统基站子系统是蜂窝移动通信系统的核心组成部分，负责无线信号的传输和接收。
它包括以下几个主要组件：⑴基站基站是蜂窝移动通信系统中的无线发射和接收设备，负责与移动终端进行信号的传输和接收。
它通常由天线、射频（Radio Frequency）模块、数字信号处理器等组件构成。
⑵基站控制器（BSC）基站控制器负责控制基站的运行和管理。
它与基站之间通过无线或有线连接进行通信，可以同时控制多个基站。
基站控制器的主要功能包括呼叫控制、信道分配、功率控制等。
⑶传输网（Transit Network）传输网是蜂窝移动通信系统中用于传输数据和信号的网络。
它由多种传输介质组成，如光纤、微波等。
传输网负责将来自基站的信号传输至核心网子系统。
二、核心网子系统核心网子系统是蜂窝移动通信系统中的中心部分，负责处理和管理移动通信的核心功能。
它由以下几个主要组件组成：⑴移动交换中心（MSC）移动交换中心是核心网子系统中的一个重要组成部分，负责呼叫控制、信令传输等功能。
它与基站控制器相互连接，管理呼叫的接入和传输。
⑵主数据管理（Home Location Register，HLR）主数据管理是核心网子系统中的一个数据库，用于存储和管理移动用户的基本信息，如用户号码、位置信息等。
⑶位置注册（Visitor Location Register，VLR）位置注册是核心网子系统中的一个数据库，用于存储和管理目前正在访问某一地区的移动用户信息。
⑷计费中心（Billing Center）计费中心负责统计和计费移动通信服务的使用情况。
它与移动交换中心、主数据管理等组件进行数据交换，相应的通信费用信息。
三、移动终端设备移动终端设备是蜂窝移动通信系统的用户侧，用于与基站进行通信和连接。
2、蜂窝移动通信系统的介绍
2.3.3 蜂窝小区容量的改善 （2）扇区的概念
移 动 通 信 原 理
图3-5 扇区划分
25
2.4 电信业务流量与服务等级 （1）呼叫话务量与忙时话务量
移 动 通 信 原 理
• 话务量是通信系统通话业务量或繁忙程度的指标。 • 其性质如同客流量，具有随机性，只能用统计方 法获取。
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2.4 电信业务流量与服务等级 （1）呼叫话务量与忙时话务量
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2.4 电信业务流量与服务等级 （2）呼损率
移 动 通 信 原 理
• 呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的 百分数。 • 呼损率在数值上等于呼叫失败次数与总呼叫次数之比 的百分数。 • 呼损率B称为系统的服务等级（或业务等级），记为 GOS。 • GOS是系统的一个重要质量指标。 • 呼损率与话务量是一对矛盾，即服务等级与信道利用 率是矛盾的。
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2.3.1 同频干扰和系统容量 • 如果每个小区的大小都差不多，基站也都发射
移 动 通 信 原 理
相同的功率，则同频干扰比例与发射功率无关， 而变为小区半径（R）和相距最近的同频小区中 心间距离（D）的函数。增加D/R的值，相对于 小区的覆盖距离同频小区间的空间距离就会增 加，从而来自同频小区的射频能量减小而使干 扰减小。
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2.3.1 同频干扰和系统容量 • 参数Q叫做同频复用比例（也叫同频干扰抑制因
移 动 通 信 原 理
子），与区群的大小有关。对于六边形系统来说， Q可表示为
（2-4）
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2.3.1 同频干扰和系统容量 • Q的值越小则容量越大；而Q值大可以提高传播
移 动 通 信 原 理
质量，因为同频干扰小。在实际的蜂窝系统中， 需要对这两个目标进行协调和折衷。
蜂窝移动通信系统的设计与实现
蜂窝移动通信系统的设计与实现在当今的信息社会中，移动通信作为一项绝对必备的技术，已经越来越成为人们日常生活中的重要组成部分。
作为全球通信系统的标志，蜂窝移动通信系统的发展和应用，不仅改变了人们通信方式的方式，同时也推动了通信技术的不断进步和创新。
本文将对蜂窝移动通信系统的基本理论、设计方法、实现过程和优化策略进行深入剖析和探讨。
一、蜂窝移动通信系统的基本理论蜂窝移动通信系统是一种基于移动通信原理的无线通信系统，其核心基础是无线频率复用技术。
它是由一个基站和众多的用户终端组成，用户可以在一定的范围内自由移动，实现语音通话、文字传输、多媒体信息传递及数据通信等功能。
网络分层结构大致分为无线侧和网侧两部分，其中无线侧实现了终端与基站之间无线信号的传输，网侧则实现了终端之间的数据交互及中转。
二、蜂窝移动通信系统的设计方法在蜂窝移动通信系统的设计中，主要需考虑的因素包括信号传输覆盖面积、基站和终端数量、频率复用和干扰等。
其设计方法基于信道分配、路由选择、网络规划及无线传输等技术原理，需要综合考虑信噪比、抗干扰、传输速率、拥塞控制及安全性等方面进行分析和确定。
1. 动态频率分配动态频率分配技术是为了提高频率的利用效率而设计，通过自动分配信道，避免了不同用户之间的频率冲突和干扰，实现更加高效和快速的数据传输。
2. 基站分簇在实际应用中，考虑到基站的数量和投入成本，可以对基站进行分簇配置，利用覆盖面积重叠和信号传输效应，实现资源优化和经济高效的通信网络构建。
3. 路由优化针对通信路径和网络流量等复杂环境下的数据交互问题，可以通过路由优化技术，实现网络通信的快速流动和高效运行，提高网络的可靠性与稳定性。
三、蜂窝移动通信系统的实现蜂窝移动通信系统的实现需要通过软件和硬件的协同作用来完善。
其中，硬件部分主要包括发射和接收设备、网络传输设备、天线等；软件部分则包括各类网络协议、路由算法、频率分配方案和信号处理等一系列问题。
第二章 蜂窝移动通信系统
第二章蜂窝移动通信系统第二章蜂窝移动通信系统2.1 蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统是一种基于无线通信技术的多用户、多频道的通信系统。
它通过将覆盖区域划分为多个小区，每个小区由一个基站负责覆盖和通信服务。
该系统采用频分多址（FDMA）或码分多址（CDMA）技术，实现对用户间的隔离和通信的同时进行。
2.2 蜂窝移动通信系统的基本组成2.2.1 基站子系统（BSS）基站子系统是蜂窝移动通信系统的核心组成部分，包括基站控制器（BSC）和基站（BS）。
BSC负责对多个基站的管理和控制，而基站则负责具体的信号传输和接收。
2.2.2 移动交换中心（MSC）移动交换中心是蜂窝移动通信系统的中央控制设备，负责调度和管理系统内的通信流量，实现用户话务的接入、切换和传输。
2.2.3 移动接入网（RAN）移动接入网是蜂窝移动通信系统与用户终端之间的接口，负责用户的接入、信号传输和数据转换。
2.3 蜂窝移动通信系统的信号传输方式2.3.1 频分多址（FDMA）频分多址是一种在时间上共享信道、在频率上分配信道的传输方式。
在蜂窝移动通信系统中，每个小区被分配一个频率带宽，该频率带宽被划分为多个信道，每个信道用于传输一个用户的通信数据。
2.3.2 码分多址（CDMA）码分多址是一种在时间和频率上共享信道的传输方式。
在蜂窝移动通信系统中，每个用户的通信数据被编码为不同的码序列，然后与其他用户的码序列混合传输。
接收端通过解码的方式将目标用户的信息提取出来。
2.3.3 时分多址（TDMA）时分多址是一种在时间上共享信道的传输方式。
在蜂窝移动通信系统中，每个信道被划分为多个时隙，每个时隙用于传输一个用户的通信数据。
2.4 蜂窝移动通信系统的网络拓扑结构2.4.1 单基站单小区单基站单小区是蜂窝移动通信系统最基本的网络拓扑结构，一个基站覆盖一个小区，该小区内的所有用户共享同一频率资源。
2.4.2 单基站多小区单基站多小区是指一个基站覆盖多个小区，每个小区有不同的频率资源分配，从而增加了系统的容量和覆盖范围。
蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统在当今高度互联的世界中，蜂窝移动通信系统已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从我们日常的电话通话、短信交流，到随时随地上网浏览信息、观看视频，蜂窝移动通信系统在背后默默发挥着巨大的作用。
那么，究竟什么是蜂窝移动通信系统呢？简单来说，它是一种通过多个基站覆盖特定区域，使得移动设备能够在这个区域内保持通信连接的技术。
想象一下，我们生活的区域被划分成一个个像蜂窝一样的小格子，每个格子都有一个基站负责信号的发送和接收，这就是“蜂窝”这个名称的由来。
为了更好地理解蜂窝移动通信系统，让我们先来了解一下它的发展历程。
第一代蜂窝移动通信系统（1G）出现在 20 世纪 80 年代。
那时候，手机还是个大块头，只能进行语音通话，而且信号不稳定，通话质量也不高。
但它的出现，让人们第一次实现了随时随地打电话的梦想。
随着技术的进步，第二代（2G）移动通信系统登场了。
2G 不仅能提供更清晰的语音通话，还引入了短信功能。
这一小小的变革，让人们的交流方式更加多样化。
紧接着，第三代（3G）移动通信系统带来了革命性的变化。
它实现了高速数据传输，让我们能够用手机上网浏览网页、下载文件。
而第四代（4G）移动通信系统则进一步提升了数据传输速度，使得在线观看高清视频、进行视频通话变得流畅无比。
如今，我们正步入 5G 时代。
5G 网络的速度比 4G 快了数十倍甚至上百倍，低延迟、大容量连接等特点，为智能交通、远程医疗、工业互联网等领域带来了巨大的发展机遇。
蜂窝移动通信系统的核心组成部分包括移动设备、基站和核心网络。
移动设备就是我们手中的手机、平板电脑等终端设备。
它们内置了天线和通信模块，用于接收和发送信号。
基站则是负责与移动设备进行通信的关键设施。
基站分布在各个区域，通过无线电波与移动设备进行连接。
每个基站都有一定的覆盖范围，当我们从一个区域移动到另一个区域时，手机会自动切换到信号更强的基站，以保证通信的连续性。
核心网络则像是整个系统的大脑，负责管理用户信息、处理数据流量、实现不同网络之间的互联互通等。
蜂窝移动通信系统原理
蜂窝移动通信系统原理
蜂窝移动通信系统是一种无线通信系统，它利用基站和移动设备之间的连接来传输语音、数据和视频等信息。
其原理基于分布式网络架构和频率复用技术。
首先，蜂窝移动通信系统将特定区域划分为许多小区，每个小区由一个基站负责覆盖。
每个基站包括天线、收发设备和控制单元等组件，用于接收和发送信号。
其次，蜂窝移动通信系统使用频率复用技术。
每个小区被分配一定数量的频率资源，这些频率资源被分割成时间或空间上的不重叠频带。
这种频率复用使得多个用户可以同时使用同一频率，提高了系统的容量和效率。
当移动设备进入某个小区时，它会与该小区的基站建立通信连接。
移动设备通过无线信号将语音、数据和视频等信息发送给基站，基站会将这些信息转发到目标设备或其他网络中。
同时，基站还会接收其他设备发送的信息，并将其转发给目标设备。
在整个通信过程中，蜂窝移动通信系统通过动态分配频率、为移动设备提供接入控制和漫游等功能，确保了通信质量和系统的稳定性。
此外，系统还采用了加密和认证等安全措施，保障用户通信的隐私和安全。
总的来说，蜂窝移动通信系统通过利用分布式网络架构和频率复用技术，实现了大规模的无线通信。
它为用户提供了高质量
的语音通话、快速的数据传输和丰富的多媒体体验，成为现代社会不可或缺的通信手段之一。
蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统目录概念简介系统状态应用范围编辑本段概念简介蜂窝小区形状蜂窝系统也叫“小区制”系统。
是将所有要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1~10km左右。
在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。
并可通过小区分裂进一步提高系统容量。
这种系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）设备及移动台（MS）（用户设备）以及交换中心至基站的传输线组成，如下图所示。
目前在我国运行的900MHz 第一代移动通信系统（TACS）模拟系统和第二代移动通信系统（GSM）数字系统都属于这一类。
就是说移动台的移动交换中心与公共的电话交换网（就是我们平时所说的电话网PSTN）之间相连，移动交换中心负责连接基站之间的通信，通话过程中，移动台（比如手机）与所属基站建立联系，由基站再与移动交换中心连接，最后接入到公共电话网。
编辑本段系统状态下面解释一下全双工，单工和半双工：所谓全双工工作就是通信双方可以同时进行收发工作；就是说，通信的双方都可以在同一时间又说又听，互不干扰，就叫全双工。
若某一时间通信的双方只能进行一种工作，即在一个时间里要么说，要么听，只可选择一样，则称为单工工作。
若一方可同时进行收发工作，而另一方只能单工工作，则称为半双工工作。
编辑本段应用范围蜂窝式公用陆地移动通信系统适用于全自动拨号、全双工工作、大容量公用移动陆地网组网，可与公用电话网中任何一级交换中心相连接，实现移动用户与本地电话网用户、长途电话网用户及国际电话网用户的通话接续。
这种系统具有越区切换、自动或人工漫游、计费及业务量统计等功能。
这些功能将在以后中陆续介绍。
目前模拟蜂窝移动通信系统主要用于开放电话业务。
随着GSM数字蜂窝移动网的建设和发展，已逐步开放数据、传真等多种非电话业务。
特点：用户容量大，服务性能较好，频谱利用率较高，用户终端小巧而且电池使用时间长，辐射小等等。
新的问题：系统复杂、越区切换、漫游、位置登记、更新和管理、以及系统鉴权等等。
蜂窝移动通信
蜂窝移动通信系统的特点
（5）网络复杂 ） 在地理覆盖范围广阔、 在地理覆盖范围广阔、容量无限的 移动通信系统中实现频率复用、 移动通信系统中实现频率复用、越区切 位置登记、 换、位置登记、信道动态分配和小区分 裂等运作和管理， 裂等运作和管理，需要强大的网络硬件 基础、先进的网络技术和科学的管理， 基础、先进的网络技术和科学的管理， 这些因素综合起来使得移动通信网络变 得异常复杂。 得异常复杂。
2. 小区制
小区制是将整个服务区划分为若干个小无线 个小无线区设置一个基站， 区, 每个小无线区设置一个基站，形成一个无线小 区，这些小区组合在一起构成一个覆盖整个服务区的 网络，小区制基站的覆盖半径一般为一百米到三千米。 基站的覆盖半径一般为一百米到三千米 网络，小区制基站的覆盖半径一般为一百米到三千米。
• 数字蜂窝移动通信系统有效地改善了模拟 蜂窝移动通信系统的不足, 蜂窝移动通信系统的不足 具有以下主要 优点： 优点： • （1）通信容量大； ）通信容量大； • （2）抗干扰能力强 语音质量高； ）抗干扰能力强, 语音质量高； • （3）便于加密，通信安全性好； ）便于加密，通信安全性好； • （4）除语音外支持低、中和高速数据传输 ）除语音外支持低、 业务, 可与综合业务数字网连接。 业务 可与综合业务数字网连接。
蜂窝移动通信系统的特点
（4）容量大 ） 由于蜂窝移动通信系统可以在地理 上不受限制地不断添加蜂窝小区， 上不受限制地不断添加蜂窝小区，以及 分配给蜂窝小区的无线频道可以无限地 被复用，因此， 被复用，因此，系统的地理覆盖范围和 容量可以是无限的， 容量可以是无限的，可以为无限多的用 户提供服务。 户提供服务。
小区制示意图
• 小区制的优点: 小区制的优点: 组网灵活, 1. 组网灵活,适合组建大规模大容量的移动通 信系统。 信系统。 基站覆盖范围 覆盖范围小 2. 基站覆盖范围小, 基站和移动台的发射功率 都可以降低。有利于减小基站之间 减小基站之间无线电信 都可以降低。有利于减小基站之间无线电信 的相互干扰, 号的相互干扰,有利于减少移动台电池的电能 消耗，增加手机待机时间。 消耗，增加手机待机时间。 • 小区制的缺点: 小区制的缺点 缺点: 用户移动时将频繁地 时将频繁地从 1. 当用户移动时将频繁地从一个小区转入另一 个小区, 移动台也需要频繁地自动 频繁地自动更换工作 个小区, 移动台也需要频繁地自动更换工作 频道，带来了复杂的控制和交换等等问题。 频道，带来了复杂的控制和交换等等问题。 由于基站数量多，控制技术复杂， 2. 由于基站数量多，控制技术复杂，小区制移 动通信网络的建设、 动通信网络的建设、运行和维护成本较 高。
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大容量的小区制
频率复用和覆盖方式
带状服务覆盖区 面状服务覆盖区
簇 小区的覆盖形状 同频干扰
同频相邻小区的找法
小区制--带状服务区
一般应用在铁路、公路、沿海等地。按横向排列覆盖整个 服务区，BS使用定向天线，有许多细长的无线小区相连而成。
双频组频率配置
为了克服同频干扰，
f1
据
解决频率资源有限和用户容量问题 区域覆盖方式
小容量的大区制
频率复用和蜂窝小区
一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收
等技术来保证上行链路的通信质量 只能适用于小容量的通信网
大容量的小区制
频率复用 将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服 务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题
2 0l o
蜂窝式组网理论
无线蜂窝式小区覆盖 将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基 本几何图形的覆盖区域 小功率发射 一个较低功率的发射机服务一个蜂窝小区，在较小 的区域内设置相当数量的用户 频率复用 蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够 的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使 用同一组工作频率 优点：缓解了频率资源紧缺，增加了系统容量 缺点：同频干扰
各子系统功能
基站子系统（BSS）和移动交换子系统（SS）共同建立
呼叫。
BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道 SS负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由SS建立连接
操作维护管理子系统（OMS）负责管理控制整个移动
移动台（MS）由移动终端设备和用户数据两部分组
用户识别卡（SIM）与移动终端设备分离，用于存放用户数
三种圆内接正多边形的比较
小区形状
相邻小区的中 心距离 单位小区 面积 交叠区域 距离
正三角形
正方形
正六边形
比较
大：BS间干扰小
r
2r
3r
2
3 3r 2 4
r
2 2 r 2 3r
2
2r
3 3r 2
2
大：所需小区数少
小：便于跟踪交换
交叠区域
面积 最少频率
1.3r
6
2r 2 2.6r 2
(a)理论形状
(b)理想形状
(c)实际形状
同频复用
两个不同的地理区域里配置相同的频率。例如在不同的 城市中使用相同频率的AM或FM广播电台。
在一个系统的作用区域内重复使用相同的频率——这种 方案用于蜂窝系统中。
区 群( 簇 )
若干个单位无线区群彼此邻接组成蜂窝式服务区域 邻接单位无线区群中的同频无线小区的中心间距相等。 满足以上条件的单位无线区群中的小区数目N为: N=i2+ij+j2其中，i和j为非零整数，同频小区之间的二维 距离。N叫做区群的大小，典型值为4、7或12。
公众通信网（PSTN、 PSDN）互联。
BSS
基站 基站 用户变成 漫游者
BSS
移动通信系统包括移动
交换子系统（SS）操作 维护管理子系统 (OMS)
SS7
MSC1 （归属移动交换中心） SS OMS
MSC2 （访问MSC）
SS
基站子系统（BSS）移动
台（MS）是一个完整的 信息传输实体
PSTN
图2-1 典型的蜂窝移动通信系统
的重叠。在考虑重叠之后，每个小区实际上的有效覆盖 区是一个圆的内接多边形，这些多边形有正三角形、正 方形和正六边形。
小区制--面状服务覆盖区
服务区形状：线状、面状（无缝覆盖） 相同地形地物、全向天线圆形小区 规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内接正多边形代
替圆
(正三角形、正方形、正六边形)
基站在准备切换之前先对信号监视一段时间。呼叫在 一个小区内没有经过切换的通话时间，叫做驻留时间。 第一代模拟蜂窝系统中，信号能量的检测是由基站来 完成，由移动交换中心(MSC)来管理的。 在使用数字TDMA技术的第二代系统中，是否切换的决 定是由移动台辅助完成的。 移动台辅助切换（MAHO）每个移动台检测从周围基站 中接收信号的能量并且将这些检测数据连续送给当前 为它服务的基站。
系统容量C与M成比例:N减少而总小区数目不变,M增加 从而获得更大的容量.
系统容量与区群关系
N取值是满足通信质量的前提下取值.因此再保证通信 质量的前提下,N值大小表现了移动台或基站承受干扰 的大小,N取可能最小值是最好的,以提高覆盖范围上 的最大容量.
同频小区的确定
沿着任何一条六边形边的垂线方向移动j个小区 逆时针旋转60度再移动i个小区
小区的实际无线覆盖是一个不规则的形状
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
激励方式一般分为中心激励和顶点激励
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
小区制--面状服务覆盖区
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小区 的实际无线覆盖是一个不规则的形状。 一个小区实际的无线覆盖是不规则的。
2.2 信道切换策略
检测
第一代模拟蜂窝系统 数字TDMA第二代系 由基站完成，由MSC管理 移动台辅助切换(MAHO)
统 信道监视方法
目的：使切换请求优先于初始呼叫请求 原理：保留小区中所有可用信道的一小部分，专门为那些可能要
切换到该小区的通话所发出的切换请求服务
对切换请求进行排队
目的：减小中断的发生概率 原理：信号强度下降到切换门限以下和因信号太弱而通话中断之
蜂窝移动通信系统图示 各子系统功能
移动通信网络结构
多址接入
空中网络 dA,h t
切换和位置更新 4D 2 0l o g 频率复用和蜂窝小区
服务区内各基站的相互连接 基站与固定网络2 Nhomakorabeal o g
4d
, ht
地面网络
2 0l o g
D
3R （i j / 2 ） ( j 3 / 2)
2
2
× × 6 2 7 × 6 × 5 × × 1 4 3
第二章 蜂窝移动通信系统
内容
2.1 蜂窝小区的概念和特点 2.2 信道切换策略 2.3 干扰和信道容量
2.4 电信业务流量与服务等级
2.1 蜂窝小区的概念和特点
实现系统在其覆盖区内良好的语音和数据通信，
这样的通信网就是移动通信网。
移动通信网络结构
蜂窝式组网理论
移动通信网的基本组成
大容量的小区制
小区制的概念
将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径
可视用户的分布密度在1-10公里左右，在每个小区设
立一个基站为本小区范围内的用户服务。
频率复用 用有限的频率数就可以服务多个小区，每一个小区和 其它小区可再重复使用这些频率，称为频率复用。这 种组网方式可以构成大区域大容量移动通信系统。
为了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的
距离，为传播提供充分的隔离。
可以采用定向天线减小同频干扰。
频率复用距离D与小区簇的关系
频率复用距离D （即同频距离） : D是指最近的两个频点小区中 心之间的距离在小区中心作两条与小区的边界垂直的直线，其夹 角为120º。此两条直线分别连接到最近的两个同频点小区中心， 其长度分别为i和j，于是D为
N i
j
0 1 4 9 16
1 3 7 13 21
2 7 12 19 28
3 13 19 27 37
4 21 28 37 48
1 2 3 4
区群（簇）的组成
N=3 j=1 i=1
N=4 j=2 i=0
N=7 j=2 i=1
N=9 j=3 i=0
N=12 j=2 i=2
N=13 j=3 i=1
N=19 j=3 i=2
2.2 信道切换策略
操作
识别新的小区 分配给移动台在新小区的话音信道和控制信道
引起切换通常的原因
信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，此时
移动台被切换到信号强度较强的相邻小区。
由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移
动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。
为了实现同频复用，防止同频干扰，要求每个区群中的小
区，不得使用相同频率，只有在不同的无线区群中，才可使 用相同的频率进行频率复用。
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
中心激励小区：安置在小区的中心 顶点激励小区：安置在六边形顶点之中的三个上
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，
4 3
小：同频干扰小
少：频率利用率高
个数 正六边形小区形状最佳，相互邻接构成蜂窝状网络结构
小区制--面状服务覆盖区
通过上表可见，采用正六边形无线小区邻接构成整个面状
服务区为最好。
六边形的面状服务区的形状像蜂窝---称蜂窝网。 蜂窝网通常是先由若干邻接的无线小区组成一个无线区群，
再由若干个无线区群构成整个服务区。
i=3 j=2 N=19
蜂窝小区中定位同频小区的方法
2.2 信道切换策略
信道切换原理
信道切换概念
引起切换通常的原因
移动台辅助切换
实际系统切换的一些考虑
2.2 信道切换策略
信道切换概念 当移动用户处于通话状态时，如果用户从一个小区移动 到另一个小区，为保证通话的连续，系统要对该移动台 的连接控制也从一个小区转移到另一小区。将处于正在 通话的移动台转移到新的业务信道（新小区）的过程称 为切换。 信道切换目的 是实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖，即当移动台从 一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。切换 的操作不仅包括识别新的小区，而且需要分配给移动台 在新小区的语音信道和控制信道。