现代通信概论第九章

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1985-2005 泛欧GSM、北美CDMA、日本PDC等。缺点：无法完全实现全球漫游、仅支
持语音、短消息和较低速的数据通信连接、系统容量也不足。
第三代移动通信系统：为用户提供全球海陆空三维的无缝隙覆盖，支持全球漫
游业务；支持多种话音和非话音业务, 特别是多媒体业务；具备足够的系统容
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2005-今 量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和服务质量。目前主流标准：美国
第一代模拟移动通信系统：蜂窝网概念推进了系统容量大增；微电子技术使得 设备趋于小型化；计算机技术的发展为网管提供了强有力的手段。代表体制： 美国AMPS，北欧NMTS，英国TACS等。寻呼系统和无绳电话系统伴随着出现。
第二代数字移动通信系统：数字蜂窝技术成为当代主流在用移动通信系统。频
谱利用率高、系统容量较大，能提供语音、数据等多种通信业务。代表体制：
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9.2.2 GSM系统组成与频率配置
• GSM数字蜂窝移动通信系统主要包括：
• 网路子系统 • 基站子系统 • 移动台
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1. GSM系统的组成
移动台
基站收发 信台
归属位置寄存器/ 鉴权中心
设备识别 寄存器
移动业务交换中心/拜 访位置寄存器
基站收发 信台
基站控 制器
移动业务交换中心/拜 访位置寄存器
第9章 移动通信系统
• 9.1 移动通信概述 • 9.2 GSM数字移动通信系统 • 9.3 CDMA数字移动通信系统 • 9.4 第三代移动通信系统 • 9.5 新一代移动通信系统
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9.1 移动通信概述
• 移动通信指移动用户之间或移动用户与固定用 户之间所进行的通信。
• 小区制蜂窝网和码分多址技术是移动通信技术 的核心概念。
• 本章将对公用移动通信系统的特点、组成、功 能以及工作原理进行说明。重点对基于小区蜂 窝网概念的全球移动通信系统（GSM）和基于 码分多址技术（CDMA）的数字移动通信系统 进行介绍。
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9.1.1 移动通信的特点
✓ 频率资源有限 ✓ 易受外界干扰 ✓ 存在各种效应：多径、阴影、多普勒、远近效应 ✓ 技术较复杂 ✓ 对设备要求高 ✓ 保密性较差
• 为了使相互间能够区分开来，需要对发送端信 号做出分割，使各用户信号有所差异，而接收 端则能从这些混合信号中分离出相应的用户信 号。
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四种多址方式（频分、时分、码分、空分）
基站
基站
f3'
f3 f2'
移动台1
f2 移动台2 f1'
f1 移动台3
f
f f
PN1
移动台1 PN2
f f
f 移动台2 PN3
，各发射机共享同一基站。
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2
2
3
2
1
2
3
3
1
2
1
3
1
2
3
1
(a)120度裂向
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5
6
6
ห้องสมุดไป่ตู้
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3
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4 1 4
1 4 1
1 (b)60度裂向
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5
6
6
3
2
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3. 越区切换
• 处于移动状态的用户，当从一个小区基站覆盖范围 移动到另一个小区时，为了保持不中断通信，需要 进行越区信道切换。这个过程应在用户不介入并且 察觉不到的情况下完成。 • 硬切换：先中断旧连接再接入新连接（GSM） • 软切换：维持旧连接的同时建立新连接，然后 再中断旧连接（CDMA）
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9.2.1 蜂窝系统基本原理
• 把一个地理区域划分成若干个无线小区，每 小区设一个小功率无线基站台，由于基站功 率较小，信号强度影响范围有限，因此同一 频率的载频可以在一定距离的另一小区重复 使用。通话用户从一个小区到下一个小区移 动过程中，系统能够自动地为其提供连续不 断的信道接续，称为自动越区切换。频率复 用加上自动越区切换是无线蜂窝概念的主体。
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9.1.2 移动通信发展历程
阶段 I II III
IV
年代划分 1920-1940 1940-1965 1965-1975
1975-1985
特点 专用系统、小范围、少量用户、低频率。主要在交通运输、军事等领域。
由专用移动网向公用移动网过渡。采用人工接续、网的容量较小、成本较高。
大区制、中小容量、自动选频、自动接续，450MHz频段。
CDMA2000、中国TD-SCDMA、日本W-CDMA
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9.1.3 移动通信系统的组成
• MSC通过中继线与固定电话网连通，实现移动台用户 与公用固定电话用户之间的通信。
固定电话网
移动网
基站
移动台
市话交换局
MSC
移动业务 交换中心
基站
移动台
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9.1.4 移动通信的分类
✓ 按使用区域：陆地、海上和航空移动通信系统 ✓ 按基站配置方式：大区制、中区制和小区制移
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1. 蜂窝小区的概念
• 以正六边形为基本几何形状的小区，状似蜂窝，
故名蜂窝移动通信系统。相邻的另一个区群可
以重复使用相同的载频。
B
B
G
C
G
C
A
A
F
D
F
D
E
E
B
G
C
A
F
D
E
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2. 小区扩容方法
小区分裂：把当前较大小区分割成若干较小的小区并增设 基站。
扇区化：也称为裂向或空分多址技术。 覆盖区域逼近：合理布设基站位置，增加覆盖面积。 微小区：把一个小区分成多个微小区，仅设微小区发射机
移动台3
T1 T2 T3 基站
T1 移动台1
T2
T3 移动台2
移动台3
移动台2
f2 基站
f1 移动台1
移动台3
f3
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9.2 GSM数字移动通信系统
• 80年代初，欧洲为统一900MHz频段的蜂窝系统， 成立了特别移动通信组（GSM：Group Special Mobile）制定有关标准和建议书，并于1990年 完成了GSM900规范。1991年欧洲开通了第一 个数字移动通信系统，同时将GSM更名为全球 移 动 通 信 系 统 (GSM ： Global System for Mobile communications），从此跨入了数字移 动通信时代。
动通信系统。 ✓ 按传输信号类型：模拟和数字移动通信系统。 ✓ 按运行方式：专用（公安、消防等）和公用移
动通信系统。 ✓ 按系统用途：移动电话通信系统、无线寻呼系
统、无绳电话通信系统和集群通信系统。
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9.1.5 无线通信的多址方式
• 在无线通信系统中，为了提高系统效率、增加 系统容量，让若干个用户共用一个发射台进行 相互间的多边通信，称为多址通信。
操作维护中心
短信息中心
公用固定电话网 综合业务数据网 公用分组交换网
• 移动台(MS): 移动终端设备（手持机）、用户识别模块（SIM卡） • 基站子系统(BSS) ：基站控制器（BSC）、基站收发信台（BTS） • 网路子系统(NSS) ：移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（