第二章蜂窝移动通信系统
蜂窝移动通信系统PPT课件
移动通信无线服务区由 许多正六边形蜂窝小区 覆盖而成，通过接口与 公众通信网（PSTN、 PSDN）互联。
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) 基站子系统（BSS）移 动台（MS）是一个完整 的信息传输实体
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
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。
移动通信网的基本组成
BSS
基站
基站
用户变成 漫游者
SS7
MSC1 （归属移动交换中心）
SS
PSTN
BSS
MSC2 （访问MSC） SS
OMS
图2-1 典型的蜂窝移动通信系统
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
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，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
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。
蜂窝移动通信
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第2章 数据通信
2.10.2 蜂窝移动电话系统组成及主要通信技术
频分多址 频分多址（FDMA, Frequency Division Multiple Access）是使用较早也是使用较多的一种多址接入方式， 被广泛应用于卫星通信、移动通信、一点多址微波通信系统 中。FDMA的技术核心是把传输频带划分为较窄的且互不重 叠的多个子频带，每个用户都被分配到一个独立的子频带中； 各用户采用滤波器，分别按分配的子频带从信道上提取信号， 实现多址通信。
2.10 无线通信
2.10.1 蜂窝无线通信发展概述
2.10.2 蜂窝移动电话系统主要通信技术 2.10.3 Ad hoc无线网络通信
2.10.4 卫星通信技术
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第2章 数据通信
2.10.1 蜂窝无线通信发展概述
1. 无线寻呼和无绳电话
无线寻呼 无线寻呼是日常生活中非常普及的一种技术。要呼 叫一个有寻呼机的人时,可以打电话给寻呼服务公司并 输入一个安全码、寻呼机号以及要回的电话号码(或一 条短消息)。 无绳电话 无绳电话允许人们在打电话时可以在屋里走来走去。 无绳电话由两部分组成:基站和电话,它们通常是一起 卖的。基站的后面有一个标准的电话插座,可以通过电 话线连接到电话系统上。电话和基站通过低功率无线 电波通信,范围一般为 100～300m。 2
第2章 数据通信
2.10.1 蜂窝无线通信发展概述
2. 蜂窝移动通信
(1) 模拟蜂窝移动通信 模拟蜂窝移动通信中使用最普及的技术是先进移动电 话系统 AMPS(Advanced Mobile Phone System)，AMPS容 量增大的关键思想是利用相对较小的单元,并且重用附近 (不是邻接)单元的传送频率。频率重用的思想如图2.40所 示，单元一般都近似于圆形,但是用六边形更容易表示。
移动通信(第四版)第2章-蜂窝的概念
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2.1 蜂窝的概念 区域覆盖(特点 区域覆盖 特点) 特点 大区制：系统容量小。 大区制：系统容量小。 小区制：可频率再用，系统容量大。 小区制：可频率再用，系统容量大。 以下专门研究小区制。 以下专门研究小区制。
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大 区 移 动 通 信 示 意 图 基站（ ）：负责移动通信的联络和控制。 ）：负责移动通信的联络和控制 基站（BS）：负责移动通信的联络和控制。
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小 区 制 移 动 通 信 示 意 图
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2.2
服务小区的形状
根据服务对象、地形的分布及干扰等因素， ※根据服务对象、地形的分布及干扰等因素， 可以将小区制移动通信网划分为： 可以将小区制移动通信网划分为： 2.2.1 带状网 2.2.2 蜂窝网
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结论：满足三个配置原则， 结论：满足三个配置原则，但可能会较大的有邻道 干扰。 干扰。
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可以利用频道序号的差值有无相同，判别一组频 可以利用频道序号的差值有无相同， 道中是否存在三阶互调干扰。 道中是否存在三阶互调干扰。如果存在三阶互调 干扰， 干扰，则 di,x=dk,j i,j,k,x：；频道序号； ：；频道序号 ：；频道序号； di,x ，dk,j：频道序号差值。 频道序号差值。 利用计算机搜索来得到无三阶互调干扰的 相容信道。上面的例题使用42信道并且只占用 相容信道。上面的例题使用 信道并且只占用 42信道的频段，是最佳的分配方案。（在很多 信道的频段， 。（在很多 信道的频段 是最佳的分配方案。（ 方案中占用信道数大于需要信道数。） 方案中占用信道数大于需要信道数。）
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。
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。
移动通信原理-整理(第二章)
第二章 蜂窝组网技术● 说明大区制和小区制的概念，指出小区制的主要优点。
小容量的大区制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● 简述越区切换的基本概念。
什么是MAHO ？当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
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能量，并且将这些检测数据连续地回送给当前为它服务的基站。
● 什么是同频干扰？它是如何产生的？如何减少？所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰一般采用频率复用的技术以增加频谱效率。
当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。
这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。
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。
● 另外，可以采用定向天线减小同频干扰采用六边形的原因用最小的小区数就能覆盖整个地理区域最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式● 中心激励(center-excited)：基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。
顶点激励 (edge-excited) ：基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。
● 绘出单位无线小区簇的小区个数N=4时，三个簇彼此邻接时的结构图形。
小区半径为R 时，相邻簇同频小区的中心距离如何确定？D=根号（3*N ）*R● 用六边形表示一个小区，使相邻小区无空隙，则每一簇的小区数量N 满足什么关系式？ j ij i N 22++=N=4,7,12.J=2,I=0.1.2● 说明改善蜂窝系统容量的三种方法以及各自的原理。
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
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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
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
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，以及分 配给蜂窝小区的无线频道可以无限地被 复用，因此，系统的地理覆盖范围和容 量可以是无限的，可以为无限多的用户 提供服务。
蜂窝移动通信网络组网制式
一个蜂窝移动通信网络至少需要一个 基站，大容量的网络是一个包含大量基 站的网络。网络包含的基站越多，网络 的容量越大，就可以为更多的用户服务。 根据网络包含的基站数量和基站覆盖范 围的大小，可以把网络的组网制式分为 以下三种。
蜂窝移动通信系统的特点
（1）频率复用 在蜂窝移动通信网络中，若干相邻的小区组 成一个个单位无线区群， 区群内的各小区使 用不同的频道。在一个区群里某一小区使用的 频道, 其他区群的小区可以再用， 这就是频率 复用。因为频道就是供用户使用的通信信道， 系统的容量随着频道重复使用次数的增加而增 加。频率复用有效地提升了移动通信系统的容 量。
1. 大区制
大区制是将一个服务区作为一个无 线区，由一个基站覆盖。在无障碍物的 开阔地带,当基站采用全向天线时, 基站 覆盖范围是以收发信天线为圆心、以提 供可靠通信服务的距离为半径的圆形区 域。为了增大基站的无线电波覆盖范围, 保证移动台接收到基站的信号质量良好， 基站天线需要架设得很高，达几十米至 百余米；发射功率也很大, 一般为50W～ 200W；覆盖半径为30km～50km。
微小区的作用
• 微小区是从小区中分裂出来的更小的小 区，可以仅覆盖一条街道、一栋建筑物、 一层搂、一个地下停车场或一部电梯等 等。微小区的基站无线电发射机只能以 较低的功率工作, 覆盖范围的直径最大为 100米。 • 微小区有两个作用，一是增加网络通信 容量，二是提高网络覆盖率。
蜂窝移动通信系统的特点
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。
蜂窝移动通信系统的组成
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。
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。
移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统课件
码分多址技术
01
码分多址技术（CDMA）：是一种利用不同的码序列进行 扩频通信的技术。
02
码分多址技术通过将信息信号与特定的码序列进行扩频调制，实 现多个用户在同一频段上的复用，提高了通信系统的抗干扰性能
和保密性能。
优势
GSM系统的位置服务业务可实现 全球范围内的定位服务，且定位 精度高，能够提供准确的位置信 息。
05
GSM系统安全与优化
GSM系统的安全性问题
用户身份保护
GSM系统中的用户身份信息（如IMSI）需要得到保护，以防止被 非法获取和使用。
通信内容加密
为了防止通信内容被窃听，需要对语音和数据通信进行加密处理。
GSM系统的干扰问题与解决方法
邻频干扰
由于频率复用导致邻近频道的信号相互干扰，解决方法包括频率 规划、滤波技术和动态信道分配。
同频干扰
相同频率的信号相互干扰，解决方法包括功率控制、跳频技术和 小区分裂。
互调干扰
由于非线性器件产生的互调产物对通信信号的干扰，解决方法包 括提高设备线性指标和采用抗互调技术。
GSM系统的组成与功能
总结词
网络结构与功能模块
详细描述
GSM系统的网络结构包括移动台（MS）、基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）。MS是用户终 端设备，包括手机、便携式终端等；BSS包括基站控制器（BSC）和基站收发信机（BTS），负责无线 信号的收发和处理；NSS包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC） 等，负责移动用户的管理、漫游、呼叫控制等功能。各部分协同工作，实现了GSM系统的通信功能。
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。
移动通信课程第二章(2)
D5 D4
BS
D3
BS
MS
D
r0
BS
D6
D2
D1
BS
BS
27
1). 全向小区系统C/I的计算(5/10)
2) 有效信号： 3) 无效信号：
n C P r T 0
I
k 1
m
n P D T k
4) 全向小区系统C/I ：
C PT r0 n I
r0
n
P
k 1
m
2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
11
2.2.1.1 信号/同频干扰比
信号/同频干扰比 (只考虑两个单独的小
区)
同频 小区A r0 MS 同频 小区B
D
Q=D/r0
同频干扰示意图 D 为同频复用距离 r0 为小区半径 Q=D/r0 为同频复用比
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7dB 17dB
满足17dB信干比的要求。
31
1). 全向小区系统C/I的计算(9/10)
b). 最坏情况下全向天线系统C/I 的计算：
BS BS
D+r0
n
将最短干扰距离( DK D r0 ) 带入计算：
C 1 I DK k 1 r0
C / I 40lg Q 1
14
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
蜂窝移动通信系统组成(一)2024
蜂窝移动通信系统组成（一）引言概述:蜂窝移动通信系统是现代通信技术的重要组成部分，在实现移动通信的无缝连接和高速数据传输方面发挥了关键作用。
本文将探讨蜂窝移动通信系统的组成，帮助读者更好地了解这一技术。
正文内容:1. 蜂窝移动通信系统的基本原理- 蜂窝移动通信系统是基于无线电技术的通信系统，通过划分地理区域为小单元，每个小单元称为蜂窝，从而实现无缝的移动通信。
- 蜂窝移动通信系统利用无线基站与移动设备之间的无线信道进行信息的传输和接收。
1.1. 手机用户与基站通信- 手机用户通过手机设备与所在区域内的基站进行通信。
- 基站接收并解码来自手机用户的信息，然后将其传输到目标基站或其他通信网络中。
1.2. 基站间的无缝切换- 蜂窝移动通信系统中的基站之间通过无缝切换实现用户在移动过程中的通信连续性。
- 当用户从一个蜂窝区域移动到另一个蜂窝区域时，通信系统会自动将用户的通信连接从一个基站切换到另一个基站。
2. 蜂窝移动通信系统的关键组成部分- 蜂窝移动通信系统由多个关键组成部分组成，以实现高效的通信传输和数据处理。
2.1. 基站- 基站是蜂窝移动通信系统中的核心设备，用于接收和发送电波以实现与手机用户之间的通信。
- 基站通常由天线、收发信机、射频设备、控制单元等组成。
2.2. 移动设备- 移动设备是指用户所使用的手机等设备，它们通过无线电波与基站进行通信。
- 移动设备拥有自己的信号处理器、天线和操作系统，用于接收和发送通信信号。
2.3. 传输网络- 传输网络是蜂窝移动通信系统中的另一个重要组成部分，用于连接不同基站之间的通信流量。
- 传输网络经常使用光纤、卫星连接等技术来传输数据。
2.4. 控制中心- 控制中心是蜂窝移动通信系统的核心控制单元，负责调度和管理整个通信系统的运行。
- 控制中心包括信令网关、移动交换中心和运营支持系统等。
2.5. 用户接口- 用户接口是蜂窝移动通信系统与用户之间的桥梁，用于用户通过移动设备与通信系统进行交互。
GSM蜂窝移动通信系统
移动终端（MS）
移动终端就是“机”，它可完成话音编 码、信道编码、信息加密、信息的调制和解 调、信息发射和接收。
炉南组臣显几皇形邓棺芳燕套匣癸葛毁惊菜墟范纽席虑樟班泄杀筋锨半产GSM蜂窝移动通信系统GSM蜂窝移动通信系统
GSM蜂窝移动通信系统 简介
2010年5月
运普乾将挛霹看漏肯绽奖语满奥异匹双监操醇规屏基葡歇永饭租其侈袋灌GSM蜂窝移动通信系统GSM蜂窝移动通信系统
第一讲 GSM的发展历史
1.1 GSM系统历史背景 1.2 GSM系统技术规范目录
晕夯与彪哭促仍埔垦砰缘疑醋蠢奶犯聂漓斯龋博忠镀础吨贺镣毋阮毒算祸GSM蜂窝移动通信系统GSM蜂窝移动通信系统
堵按稽力瑰法贼翰忽嫁岭兴桨旱鲜娱偿吻苑渍办柬钝桩腥遁逝访浦椰檀混GSM蜂窝移动通信系统GSM蜂窝移动通信系统
模拟系统的缺点
1. 各系统间没有公共接口； 2. 很难开展数据承载业务； 3. 频谱利用率低无法适应大容量的需求； 4. 安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。
疑醉瘩海凿绍谬间藩烂环斥移伊倔异难咒全柄淡贴握又函遮婿内浇颁镑圣GSM蜂窝移动通信系统GSM蜂窝移动通信系统
港陌揽诉生骸壤君那捣任军涩播叮菏滥帜沈褐不价退希码箱详凿涸呕很觅GSM蜂窝移动通信系统GSM蜂窝移动通信系统
1.2 GSM系统技术规范目录
07 MS的终端适配器 08 BS-MSC接口 09 网路互通 10 业务互通 11 设备和型号认可规范 12 操作和维护
3.6 基站与移动台 间的时间调整 3.7 话音编码 3.8 信道编码 3.9 交织技术 3.10 跳频技术 3.11 保密措施
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f1
f2
f1
常采用双频组频率配 置和三频组或四频组 的频率配置方式。
从造价和频率利用率
三频组频率配置
f1
f2
f3
f1
f2
f3
f1
来看，选择二频组最 好，但二频组的抗干 扰能力最差。
小区制--面状服务覆盖区
面状服务区
陆地移动通信大部分是在一个宽广的平面上实现的， 平面服务区内的无线小区组成的实际形状取决于电波传 播条件和天线的方向性。如果服务区的地形、地物相同， 且基地台采用全向天线，其覆盖范围大体是一个圆。为 了不留空隙地覆盖整个服务区，无线小区之间会有大量
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
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
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。
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
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
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，
蜂窝式组网理论
多信道共用
由若干无线信道组成的移动通信系统，为大量的用户
共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用技术。 越区切换 当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道 自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动通信网的基本组成
移动通信无线服务区由 许多正六边形蜂窝小区
覆盖而成，通过接口与
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 0l o g
4d
, ht
地面网络
2 0l o g
据
频率复用和蜂窝小区
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
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
4 3
小：同频干扰小
少ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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
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
f2
f1
f2
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)
(a)理论形状
(b)理想形状
(c)实际形状