数字蜂窝移动通信系统
现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统
现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统在当今快节奏的社会中，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而 GSM 数字蜂窝移动通信系统作为现代移动通信领域的重要基石，为人们的沟通和信息传递带来了极大的便利。
GSM 数字蜂窝移动通信系统，顾名思义，是一种采用数字技术的蜂窝式移动通信系统。
它的出现彻底改变了人们的通信方式，让随时随地的交流成为可能。
要理解 GSM 系统，首先得明白“蜂窝”这个概念。
想象一下，我们把整个通信覆盖区域划分成一个个像蜂窝一样的小区域，每个小区域都有一个基站负责与该区域内的移动终端进行通信。
当用户在移动过程中从一个区域进入另一个区域时，系统会自动切换基站，保证通信的连续性。
这种蜂窝式的结构，有效地提高了频谱利用率，使得在有限的频谱资源下能够容纳更多的用户同时进行通信。
GSM 系统采用了时分多址（TDMA）技术。
简单来说，就是将一个频道的时间分成若干个时隙，每个用户在特定的时隙内进行通信。
这样一来，多个用户就可以共享同一个频道，大大提高了频道的利用率。
而且，GSM 系统还使用了数字信号处理技术，相比传统的模拟通信，数字信号具有更强的抗干扰能力和更高的语音质量。
在 GSM 系统中，用户的身份识别和认证是非常重要的环节。
每个用户都有一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI），就像我们每个人都有一个独一无二的身份证号码一样。
当用户开机或者进行位置更新时，系统会对用户的身份进行验证，以确保通信的安全性和合法性。
GSM 系统的语音编码也是其关键技术之一。
它采用了一种高效的语音编码算法，能够在保证一定语音质量的前提下，大大降低传输的数据量。
这样不仅节省了频谱资源，还提高了系统的容量。
除了语音通信，GSM 系统还支持短信服务（SMS）。
短信的出现让人们可以用简短的文字快速传递信息，即使对方不方便接听电话，也能及时收到重要的消息。
而且，随着技术的不断发展，GSM 系统还逐渐具备了数据传输功能，让用户能够通过手机上网、收发电子邮件等。
数字蜂窝移动通信网
数字蜂窝移动通信网数字蜂窝移动通信网是一种使用数字信号传输的移动通信网络，也是当前移动通信领域最为重要的通信技术之一。
它通过将通信区域分成若干个小区域，并在每个小区域中设置一个基站来实现通信，从而大大提高了通信效率和通信质量。
本文将对数字蜂窝移动通信网的原理、技术特点和未来发展进行详细分析。
1. 数字蜂窝移动通信网的原理数字蜂窝移动通信网是一种基于数字信号的通信技术，其核心原理是将通信区域划分成若干个小区，并在每个小区中设置一个基站。
基站负责接收和发送手机信号，通过一系列网络和传输协议将信号传输到目标手机。
这种通信方式的优点在于能够有效避免信号干扰和传输延迟，从而实现更为稳定和高效的通信。
数字蜂窝移动通信网的信号传输主要是通过网络传输，而网络传输则是通过调制和解调的方式实现的。
调制就是将数字信号转化为模拟信号，而解调则是将模拟信号转换为数字信号。
通过这种方式，数字蜂窝移动通信网能够在传输信号时实现数据压缩和纠错，从而提升传输速度和传输质量。
2. 数字蜂窝移动通信网的技术特点数字蜂窝移动通信网具有以下几个技术特点：2.1 容量大数字蜂窝移动通信网在通信时采用数字信号技术，能够实现信道采用复用技术、精确的干扰抑制等技术，从而扩大信道容量，提高系统通信容量。
2.2 覆盖范围广数字蜂窝移动通信网的基站视野通常恰好是一六边形（六角形），因此基站信号覆盖范围有明确的边界，不会造成重叠和干扰，从而能够实现大范围的通信覆盖。
2.3 通信质量高数字蜂窝移动通信网的数字传输方式大大提高传输速度和传输质量，并且采用多址技术实现多用户的同时通信，从而大幅提升了通信质量。
2.4 安全性高通过数字信号通信，数字蜂窝移动通信网能够实现高度安全的通信。
数字信号无法被窃听和检测，从而避免了信息泄露和拦截等各种安全漏洞。
3. 数字蜂窝移动通信网的未来发展数字蜂窝移动通信网在未来的发展中，将会继续发挥较大的作用。
其未来发展主要有以下几个方面：3.1 五代移动通信系统随着5G技术的逐渐普及，数字蜂窝移动通信网将逐渐演变为五代移动通信系统。
数字蜂窝系统
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④系统结构：络通信协议采用OSI分层协议模型；系统功能块之间的接口采用ITU-T Q.1000标准。
这三种系统的开发时间和开发目标各不相同，因而在技术性能上有许多差异。
CDMA
概述
CDMA系统的特 点
该系统为每个用户分配了各自特定的码，利用公共信道来传输信息。CDMA系统的码相互具有准正交性，以区 别，而在频率、时间和空间上都可能重叠。系统的接收端必须有完全一致的本地码，用来对接收的信号进行相关 检测。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。
③业务信道：进行语音传输与数据传输。对用于全速率信道的语音编码器的基本速率为13.0kbit/s，加纠错 保护后总速率为22.8kbit/s；对于数据，可提供2.4kbit/s、4.8kbit/s和9.6kbit/s的透明数据业务，还可提 供基本速率为12.0kbit/s的非透明数据业务。
D-AMPS采用IS-54标准，它的射频载波信道间隔与AMPS一致，该标准所规定的BS和MS的数字/模拟双模方式， 使络经营者可逐步扩大数字业务，从而实现从模拟方式到数字方式的平滑过渡。其主要技术指标如下。
④由于信号被扩展在一较宽频谱上而可以减小多径衰落。如果频谱带宽比信道的相关带宽大，那么固有的频 率分集将减少小尺度衰落的作用。
⑤信道数据速率很高。因此码片(chip)时长很短，通常比信道的时延扩展小得多。因为PN序列有低的自相关 性，所以，大于一个码片宽度的时延扩展部分，可受到接收机的自然抑制，另一方面，如采用分集接收最大合并 比技术，可获得最佳的抗多径衰落效果。而在TDMA系统中，为克服多径造成的码间干扰，需要用复杂的自适应均 衡，均衡器的使用增加了接收机的复杂度，同时影响到越区切换的平滑性。
第三代数字蜂窝移动通信系统
CDMA2000前向信道结构
扩充的信道
CDMA2000反向信道结构
扩充的信道
MSC
R
AAA 服务器
IWF
智能外设IP
HLR
业务控制点 SCP
SCE/ SMS
BTS64
BTS1
BSC12
GAN
BTS1
R
Internet
PSTN
PLMN
IS-2000 空中接口
cdma one至 cdma 2000性能的改善
反向链路的非相平解调(cdma one系统)改善为相干解调（cdma2000系统） 信道编码性能的改善: 特别针对不同速率的数据采用了不同交织长度的turbo码，大大提高了数据传输的抗干扰性能；
分集性能的改善： ．采用发端分集技术； ．采用空时编码技术； ．采用智能天线技术； 功率控制性能的改善: 与cdmaone不同的是cdma2000中的 快速功率控制不仅用在反向链路， 也用在前向链路中。
TD-SCDMA @ UMTS MS
TD-SCDMA @ GSM MS
TD-SCDMA @ IP MS
Radio Access Network
NodeB
Iub
RNC
Radio Commander and LMT
Iu
WCDMA MS
NodeB
Iub
Um WCDMA
Um TD-SCDMA
TD-SCDMA @ IP-Based Core Network
TD-SCDMA——Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access （时分同步的码分多址技术）
CDMA数字蜂窝移动通信系统
CDMA系统支持多种数据业务，如分组数据和电路数据。通过采用高速数据传输 技术和前向纠错编码技术，CDMA系统可以提供较高的数据传输速率和较低的误 码率。
无线资源管理
功率控制
CDMA系统采用功率控制技术，通过调整移动台的发射功率，降低干扰水平，提高系统容 量和语音与数据业务质量。
呼叫接纳控制
鉴权中心（AUC）
用于用户身份验证和密钥分配，确保网络安 全。
网络接口与协议
A接口
基站与移动交换中心之间的通信接口，采用AT命令集进 行控制。
B接口
移动交换中心与归属位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
C接口
移动交换中心与拜访位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
D接口
保密的目的。
扩频通信利用伪随机序列对信息 信号进行扩频调制，将信息信号 扩展到宽频带上，以实现信号的
频谱扩展。
扩频通信具有抗干扰能力强、抗 多径干扰、抗窃听等优点，因此
在移动通信中得到广泛应用。
CDMA编码原理
CDMA（码分多址）是一种多址接入技术，允许多个用户 在同一频段上同时进行通信。
CDMA系统采用伪随机序列对用户信号进行扩频调制，不 同的用户使用不同的伪随机序列，从而实现多用户同时通 信。
容量
CDMA系统采用扩频技术，可以在同一频段上支持更多的用户。CDMA系统的 容量主要受到干扰和多径传播的影响。通过采用功率控制和导频污染控制等措 施，可以提高系统容量。
语音与数据业务质量
语音质量
CDMA系统采用宽带语音编码技术，如EVRC和AMR，可以在较低的比特率下提供 较好的语音质量。此外，CDMA系统还支持语音激活检测技术和可变速率声码器， 以进一步改善语音质量。
第7章IS-95数字蜂窝移动通信系统
A和D发送了比特1，B发送了比特0，C保持沉默。
10
二、网络结构与接口
二、网络结构与接口
与GSM相似，也有MS、BTS、BSC、MSC、HLR、VLR、OMC、 AUC、EIR、SMSC等。
主要接口：Um、Abit、A
Um接口主要参数： 上行824MHz-849MHz 频道间隔1.25MHz 调制方式QPSK 下行869MHz-894MHz 双工间隔45MHz 信道速率1.2288Mbps
M=G-（Ls+SNR） Ls-系统内部损耗 例：G=30dB，SNR=10dB，Ls=2dB，M=18dB 表明干扰功率超过信号功率18dB时，系统就不用正常工 作，极限18dB。
5
扩频通信
4、直接序列扩频
m(t) × c(t) PSK s1(t) 放功 载波 m(t):10 采用双极性不归零码 c(t)=m(t)×p(t) p(t):1101001
理想的信号是类似白噪声的随机信号，因为任何时间 上不同的两段白噪声都不一样，若代表二种信号，差别就 最大。 真正的随机信号是不能重复再现的，所以只能用一种 周期性的码序列来逼近它的性能，故称伪随机码PN。 PN在扩频系统或CDMA系统中起着十分重要的作用， 这类码序列的重要特性是它具有近似白噪声的性能。
在C不变的条件下，频带B和信噪比S/N是可以相互 转换的，甚至信号被噪声淹没时，只要有足够的宽带， 也能可靠通信，这就是扩频通信使用宽带的原因。
4
扩频通信
2、处理增益 G= 10lgB/Bm B-扩频信号带宽 Bm-信号带宽
表示信噪比改善程度，是扩频系统一个重要指标。 3、抗干扰容限
通信系统要正常工作，需保证输出端有一定的SNR，抗 干扰能力有限，引入抗干扰容限。
第9章数字蜂窝移动通信系统介绍
④ 移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口(B);
⑤ 移动交换中心与原籍位置寄存器之间的接口(C)
⑥ 原籍位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口(D)
⑦ 移动交换中心之间的接口(E);
⑧ 移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口(F);
⑨ 访问位置寄存器之间的接口(G) 。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
每 个 载 频 有 8 个 时 隙 ， 因 此 GSM 系 统 总 共 有 124×8=992 个物理信道，有的书籍中简称GSM系统有1 000个物理信道。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
3. 调制方式 GSM的调制方式是高斯型最小移频键控(GMSK)方 式。矩形脉冲在调制器之前先通过一个高斯滤波器。这 一调制方案由于改善了频谱特性，从而能满足CCIR提出 的邻信道功率电平小于-60 dBW的要求。高斯滤波器的 归一化带宽 BT=0.3。基于200 kHz的载频间隔及 270.833 kb/s的信道传输速率，其频谱利用率为 1.35 b/s/Hz。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
数字蜂窝移动通信系统介绍
第 9 章 现代数字通信系统介绍
移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移 动通信业务量的需求却与日俱增 4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理 和控制必须有效 5. 移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动 环境中使用
(3) 访问用户位置寄存器。访问用户位置寄存器，简称 VLR。它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存 的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域， 则临时存储的该 移动用户的数据就会被消除。 因此， VLR可看作是一个动 态用户的数据库。
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。
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。
数字蜂窝移动通信系统
（1）人-机接口（Sm接口）
（2）移动台与基站之间的接口（Um 接口）
（3）基站与移动交换中心之间的接 口（A接口）
（4）基站控制器与基站收发信台之 间的接口（Abis接口）
（5）移动交换中心与访问位置寄存 器之间的接口（B接口）
（6）移动交换中心与归属位置寄存 器之间的接口（C接口）
（7）归属位置寄存器与访问位置寄 存器之间的接口（D接口）
（g）定时提前（TA，Timing Advance） （h）无线资源指示 （i）测量 （j）LAPDm功能 （k）寻呼（Paging）
（l）越区切换 （m）加密 （n）移动管理与呼叫控制
（3）基站技术性能
发射频率 接收频率
（4）基站结构
（5）基站收发信台（BTS）结构
· BTS由基带、载频和控制3部分组成。
（1）原理框图
（2）基站系统功能
① 地面信道管理 ② 无线信道管理 （a）信道配置管理 （b）独立专用控制信道（SDCCH）和 业务信道（TCH）管理
跳频管理 信道选择、链路监视和信道释放 功率控制 空闲信道监测
（c）广播控制信道（BCCH）/公共控 制信道（CCCH）管理
（d）随机接入 （e）信道编码/解码 （f）码型变换/速率适配
（8）移动交换中心之间的接口（E接口）
（9）移动交换中心与设备标志寄存器 之间的接口（F接口）
（10）访问位置寄存器（VLR）之间的接口 （G接口）
· 当某个移动台使用临时移动台标志号 （TMSI）在新的。
4．数字移动网与固定网的互通
· 为了实现互通，双方都采用7号信令系统 。
5．公共陆地移动通信网（PLMN）之间 的互通
· 基站系统（Base Station System，BSS） 由可在小区内建立无线覆盖并与移动台 （MS）通信的设备组成。
数字蜂窝移动通信系统
（2）基站系统功能
① 地面信道管理 ② 无线信道管理 （a）信道配置管理 （b）独立专用控制信道（SDCCH）和 业务信道（TCH）管理
跳频管理 信道选择、链路监视和信道释放 功率控制 空闲信道监测
（c）广播控制信道（BCCH）/公共控 制信道（CCCH）管理
（d）随机接入 （e）信道编码/解码 （f）码型变换/速率适配
8.2.3 GSM系统的设备
1．移动台
· 移动台（MS）是能够接入GSM网络、 并得到通信服务的用户设备。
（1）移动台类型
· 移动站（台）有3种类型：车载台、便 携台和手持台。
（2）移动台配置
（3）设备特征
· 所谓设备特征是与移动台操作直接相 关的设备功能。
（4）移动台技术性能
· 移动台技术性能包括工作频率、载频 间隔、调制方式、语音编码方式、抗衰落 措施等。
4．越区切换
· 越区切换（Handover）是将呼叫通话 在其进程中从一个无线信道转换到另一个 信道的过程。
· 越区切换主要有下列3种不同的情况。
（1）同一个BSC控制区内不同小区之 间的切换，也包括不同扇区之间的切换。
（2）同一个MSC/VLR业务区，不同 BSC间的切换。
（3）不同MSC/VLR的区间切换。
⑥ 正交调制 ⑦ 直接序列扩展
8.4 第三代蜂窝移动通信系统
8.4.1 关键技术
① 初始同步技术 ② 多径分集接收技术 ③ 高效信道编译码技术 ④ 智能天线技术 ⑤ 多用户检测技术 ⑥ 功率控制技术
8.4.2 系统结构与接口
1．网络结构
· 核心网在逻辑上分为电路交换（CS） 域、分组交换（PS）域和IM子系统。
8.3 窄带CDMA系统的无线传输技术
CDMA数字蜂窝移动通信系统
13.2CDMA数字蜂窝移动通信系统CDMA是一种以扩频技术为基础的多址通信技术，具有保密性好、抗干扰能力强和通信容量大等优点，因而在数字移动通信中得到了广泛的应用。
CDMA数字蜂窝移动通信系统已成为数字移动通信技术发展的主流技术，典型的应用是IS-95 CDMA第二代数字蜂窝移动通信系统和第三代移动通信系统CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。
下面着重介绍IS-95CDMA数字蜂窝移动通信系统（简称IS-95 CDMA系统）。
13.2.1 IS-95 CDMA 系统概述IS-95 CDMA是美国高通公司于1992年提出的，1993年被北美电信址协会（TIA）采纳的北美数字蜂窝移动通信标准。
1995年5月TIA 发布了IS-95A修订版标准。
1.工作频段IS-95 CDMA 系统的工作频带为：①上行（移动台发，基站收）频段为869～894 MHz；②下行（基站发，移动台收）频段为824～849 MHz；③双工间隔为45 MHz。
IS-95 CDMA PCS 系统的工作频带为：①上行（移动台发，基站收）频段为1850～1910 MHz；②下行（基站发，移动台收）频段为1930～1990 MHz；③双工间隔为 80 MHz。
2.通信体制IS-95 CDMA系统采用FDMA和DS-CDMA 相结合的混合多址通信方式。
采用FDMA方式将可用频段划分为若干个载波，每个载波带宽为1.25 MHz。
它是IS-95 CDMA 系统小区的最小带宽。
业务量大时可以占有多个载波。
采用DS-CDMA方式接入，每个小区可采用相同的载波频率，即频率复用因子为1。
数字蜂窝系统采用DS-CDMA技术具有以下优点：⑴可采用多种形式的分集技术（空间分集、时间分集和频率分集）。
⑵较低的发射功率。
⑶保密性好。
⑷具有抗人为干扰、窄带干扰、多径干扰和多径时延扩展的能力。
⑸软切换。
⑹较容量。
⑺大容量。
⑻低信噪比或载干比要求。
⑼高频率复用等。
数字蜂窝移动通信系统
数字蜂窝移动通信系统在当今高度互联的世界中，数字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。
从日常的通话、短信交流，到随时随地的上网浏览、视频通话和移动支付，数字蜂窝移动通信系统以其强大的功能和便捷性，深刻地改变了我们的生活方式和工作方式。
数字蜂窝移动通信系统，简单来说，就是一种将地理区域划分成若干个小的“蜂窝”状区域，每个区域都由一个基站覆盖，并通过无线信号实现移动设备之间通信的系统。
这种系统的出现，解决了传统移动通信中频谱资源有限、通信容量小、覆盖范围有限等问题，为大规模的移动通信提供了可能。
在数字蜂窝移动通信系统中，频谱资源的管理和分配至关重要。
频谱就像是高速公路上的车道，不同的频段被分配给不同的通信服务和用户，以避免相互干扰。
随着移动用户数量的不断增加和通信业务的多样化，频谱资源变得日益紧张。
为了更有效地利用频谱资源，各种频谱复用技术应运而生。
例如，时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和频分多址（FDMA）等技术，通过在时间、码型和频率等维度上对频谱进行划分和复用，大大提高了频谱的利用率。
基站是数字蜂窝移动通信系统的核心组成部分之一。
基站负责接收和发送移动设备的信号，实现与核心网络的连接。
为了确保良好的覆盖和通信质量，基站的布局和参数设置需要经过精心规划和优化。
在城市等人口密集区域，基站的密度通常较高，以提供足够的容量和信号强度；而在偏远地区，可能会采用大功率基站或卫星通信等方式来实现覆盖。
移动设备，如手机、平板电脑等，是数字蜂窝移动通信系统的终端用户设备。
它们具备接收和发送无线信号的能力，并能够对信号进行处理和编码解码。
随着技术的不断进步，移动设备的功能越来越强大，性能也越来越优越。
从早期只能进行简单通话和短信发送的功能手机，到如今具备高清摄像、高速上网、智能应用等多种功能的智能手机，移动设备的发展极大地丰富了我们的移动通信体验。
数字蜂窝移动通信系统的发展经历了多个阶段。
无线移动网技术课件第7章 - 数字蜂窝移动通信系统
GSM作为最为成功的数字移动通信系统，仍然被全球190多个国 家十多亿人所广泛使用
• GSM900 工作在 900 MHz：上行链路890-915MHz；下行链路 935-960MHz
• DCS1800工作在1800MHz：上行链路1710-1785MHz；下行链路 1805-1880MHz
满足上述条件的区群形状和区群内的小区数不是任意的。可以证明，构 成单位无线区群的小区个数N为：
其中，a、b分别是相邻同频小区之间的二维距离（相隔的小区数），均 为正整数，其中可以一个为零，但不能两个同时为零。
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
• PCS工作在1900MHz：上行链路1850-1910MHz；下行链路 1930-1990MHz
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
7.2 第二代GSM数字移动通信系统 7.2.1 GSM的业务 - 承载业务
为了避免相邻小区间产生干扰，各个相邻小区的子频段应该是不相同的
小区数目不断增加时，将出现频率资源不足的问题。
蜂窝移动通信系统进一步引入了空间划分的方法，通过在不同的空间进 行频率复用，进一步提高频率资源的利用率。
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
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。
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
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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
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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”。
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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
第7章GSM数字蜂窝移动通信系统
1．时隙
如图7-7，对双工载波各用一个时隙构成一个 双向物理信道，这种物理信道共有 125 × 8 = 1000个，根据需要分配给不同 的用户使用。 移动台在特定的频率上和特定的时隙内，以 猝发方式向基站传输信息，基站在相应的频 率上和相应的时隙内，以时分复用的方式向 各个移动台传输信息。
7.1.3 GSM系统的基本特点
⑤ GSM系统具有灵活和方便的组网结构，频 率重复利用率高。 ⑥ GSM系统抗干扰能力强，覆盖区域内的通 信质量高。 ⑦ GSM系统终端设备（手持机和车载机）， 随着大规模集成电路技术的进一步发展，移 动机将向更小型、更轻巧和增强功能趋势发 展。
7.1.4 网络结构及功能
2．网络子系统内部接口
网络子系统由移动业务交换中心（MSC）、 访问用户位置寄存器（VLR）、归属用户位 置寄存器（HLR）等功能实体组成。
2．网络子系统内部接口
图7-5 网络子系统内部接口示意图
2．网络子系统内部接口
（1）D接口：归属用户位置寄存器（HLR）与访问用户位 置寄存器（VLR）之间的接口。 （2）B接口：访问用户位置寄存器（VLR）与移动业务交 换中心（MSC）之间的内部接口。 （3）C接口：归属用户位置寄存器（HLR）与移动业务交 换中心（MSC）之间的接口。 （4）E接口：控制相邻区域的不同移动业务交换中心 （MSC）之间的接口。 （5）F接口：移动业务交换中心（MSC）与移动设备识别 寄存器（EIR）之间的接口。 （6）G接口：访问用户位置寄存器（VLR）之间的接口。
本章提示
GSM系统是个时分多址系统，其功率发射是 在严格规定的时间窗内，以突发形式不停地 发射；所以接收机与发射机要保持严格地定 时同步。 GSM系统是一个数字蜂窝系统。为了便于系 统管理，它有条件安排9种逻辑信道，如何将 这么多逻辑信道映射到TDMA的物理信道上 （即信道组合）是很值得学习的。
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图5.2 GSM蜂窝系统的网络结构
1．移动台（MS） 移动台是GSM移动通信网中用户使用的设备。移动台类型可
分为车载台、便携台和手机。移动台通过无线接口接入GSM 系统，即具有无线传输与处理功能。此外，移动台必须提供 与使用者之间的接口。 移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端 （MS）和用户识别卡（SIM）。 移动终端就是“机”，它可 完成语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、 信息发射和接收。 移动台另外一个重要组成部分是用户识别模块（SIM）， 亦 称SIM卡。SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用 的IC卡，因此也称做智能卡，存有认证用户身份所需的所有 信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非 法用户进入网络。SIM卡还存储与网络和用户有关的管理数 据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身 不是代金卡。SIM卡的应用使一部移动台可为不同用户服务。
第5章 GSM数字蜂窝移动通信 系统及设备
【内容提要】 本章将讨论构成GSM蜂窝移动通信网的一系列技术问 题，主要包括GSM的发展过程及标准、GSM系统组成 与接口、无线传输与接入方式、信道分类及时隙、编 号和主要业务、我国GSM网络结构、越区切换与位置 管理、呼叫接续过程等基本原理和技术，并介绍了 GSM移动台和基统（NSS） 交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和用户
数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 交换网络子系统（NSS）由一系列功能实体所构成， 各功能实体介绍如下： （1）移动交换中心（MSC）是网络的核心，它提 供交换功能并面向下列功能实体：基站子系统 （BSS）、原籍位置寄存器（HLR）、鉴权中心 （AUC）、移动设备识别寄存器（EIR）、操作维 护中心（OMC）和固定网（公用电话网（PSTN）、 综合业务数字网（ISDN）等）。从而把移动用户 与固定网用户、移动用户与移动用户之间互相连接 起来。
GSM蜂窝系统的网络结构如图5.2所示。A接口往右是 交换网路子系统（NSS）系统，它包括有移动业务交 换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、原籍位 置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识 别寄存器（EIR），A接口往左是基站子系统（BSS）， 它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台 （BTS）。移动台（MS）由移动终端（MS）和用户 识别卡（SIM）组成。一个移动业务交换中心（MSC） 可管理多达几十个基站控制器（BSC），一个基站控 制器（BSC）最多可控制256个基站收发信台 （BTS）。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GSM蜂窝 移动通信网，该网络由移动业务交换中心（MSC）与 公用交换电话网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN） 和公用数据网（PDN）进行互连。
5.1 GSM数字蜂窝移动通信系统 5.1.1 GSM标准技术规范 GSM标准共有12项内容，如表5.1所示。
5.1.2 网络结构 GSM蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统
（NSS）、无线基站子系统（BSS）和移动台（MS） 三大部分组成，如图5.1所示。其中NSS与BSS之间的 接口为“A”接口，也就是说，交换网络子系统（NSS） 和无线基站子系统（BSS）一般采用2.048 Mbps PCM 数字传输链路来实现的。
BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。基带 单元主要用于必要的语音和数据传输速率适配以及信道编码 等。载频单元主要用于调制/解调与发射机/接收机之间的耦合 等。控制单元则用于BTS的操作与维护。一种具有本地和远端 配置BTS的典型BSS组成方面如图5.3所示。
图5.3 一种典型的BSS组成方式
（2）原籍用户位置寄存器（HLR），即原籍位置寄存器，简 称HLR。它可以看做是GSM系统的中央数据库，存储该HLR管 辖区的所有移动用户的有关数据。其中，静态数据有移动用 户码、访问能力、用户类别和补充业务等。此外，HLR还暂 存移动用户漫游时的有关动态信息数据。即有关用户目前所
处位置的信息，以便当有呼叫时，能及时获得该用户的位置 信息，建立起通信链路。
2．基站子系统（BSS） 基站子系统（BSS）是GSM系统的基本组成部分。它通过
无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资 源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统（NSS） 中的移动交换中心（MSC）相连，实现移动用户与固定 网络用户之间或移动用户之间的通信连接。 基站子系统主要由基站收发信机（BTS）和基站控制器 （BSC）构成。基站控制器（BSC）是具有对一个或多个 BTS进行控制的功能，实际上它是一台具有很强处理能力 的小型交换机，它主要负责无线网络资源的管理、小区 配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的 业务控制点。 基站收发信机（BTS）是无线接口设备，它完全由BSC控 制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线 分集、无线信道加密、跳频等功能。
（3）访问用户位置寄存器（VLR），即访问位置寄存器，简 称VLR。它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存 的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域，则临时存储的该 移动用户的数据就会被消除。 因此，VLR可看做是一个动态 用户的数据库。
图5.1 蜂窝移动通信系统的组成
从图5.1中可看到GSM系统可对应于一条链：
它的任务是提供传输路径和建立路径的方法，MS、BSS和 NSS构成了系统的运行部分，在它的上面是由操作支持子系 统（OSS）及运营者组成的控制部分，它包括各种实体，如 处理与操作人员人机接口的终端，管理运行和维护系统所需 的专用设备以及业务处理设备的软件。各子系统之间的相互 作用构成了GSM蜂窝移动通信系统。
（4）鉴权中心（AUC）。GSM系统采取了特别的通 信安全措施，包括对移动用户鉴权，对无线链路上 的语音、数据和信令信息进行保密等。因此，鉴权 中心存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用 户接入系统和保证无线通信安全。