【正文】 uster） ：共同使用全部可用頻率的 K個(gè)小區(qū)叫做一簇。頻率復(fù)用因子為 1/K，每個(gè)小區(qū)都有可用信道總數(shù)的 1/K。 K=3 K=4 K=7 頻率復(fù)用方式 ? 頻率復(fù)用可以極大地提高頻譜利用率； ? 如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不好，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。 定位同頻小區(qū)的方法。圖中 K=19,i＝ 3， j＝ 2。 尋找同頻相鄰小區(qū)的步驟：⑴沿著任何一條六邊形鏈移動(dòng) i個(gè)小區(qū) ；⑵順（逆）時(shí)針 旋轉(zhuǎn) 60度 再移動(dòng) j個(gè)小區(qū) 。 22 jijiK ???實(shí)際增大蜂窩系統(tǒng)容量的方法 ? 最常用的方法為 ： —— 小區(qū)分裂； —— 小區(qū)扇形化； —— 覆蓋區(qū)域逼近； 小區(qū)分裂 ? 思想 ： 將擁塞的小區(qū)分成更小的小區(qū)，每個(gè)小區(qū)都有自己的基站并相應(yīng)的降低天線的高度和減小發(fā)射機(jī)功率。 ? 優(yōu)點(diǎn) ：小區(qū)分裂能提高信道的復(fù)用次數(shù)，從而提高系統(tǒng)容量。 ? 實(shí)際問(wèn)題 ： 過(guò)區(qū)切換； 過(guò)渡區(qū)域（功率如何改變？） 小區(qū)分裂示意圖 10 5 5 5 15 15 １０ １０ １０ １０ ５ ５ １０ １０ １０ １０ １０ １０ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ ５ 10 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 15 15 15 15 15 25 25 25 25 25 ５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５５原基站 新基站 小區(qū)扇形化 ? 思想 ：依靠基站方向性天線來(lái)減少同頻干擾以提高系統(tǒng)容量。使用定向天線來(lái)減小同頻干擾，從而提高系統(tǒng)容量的技術(shù)也叫做裂向。通常將一個(gè)小區(qū)分成 3個(gè) 120度的扇區(qū)或是 6個(gè) 60度的扇區(qū)。 ? 優(yōu)點(diǎn) ：裂向使同頻干擾減小，也可在設(shè)計(jì)時(shí)減小簇的大小 K，進(jìn)而增加系統(tǒng)容量。 ? 缺點(diǎn) ：由于每個(gè)基站的天線數(shù)目的增加，和由于基站的信道也要?jiǎng)澐侄怪欣^效率降低。且裂向減小了每個(gè)信道組的覆蓋面積，也使切換次數(shù)增加。 扇區(qū)的裂向 小區(qū)分裂和裂向 ? 覆蓋區(qū)域逼近： 通過(guò)合理的布設(shè)基站來(lái)增加覆蓋面積，相應(yīng)地增加系統(tǒng)容量。 移動(dòng)通信網(wǎng)的頻率配臵 系統(tǒng)或使用部門 上行頻率 (MHz) 下行頻率(MHz) 中國(guó)聯(lián)通 CDMA 825～ 835 870～ 880 中國(guó)移動(dòng) GSM室內(nèi)分布系統(tǒng) 885～ 890 930～ 935 中國(guó)移動(dòng) GSM900 890～ 909 935～ 954 中國(guó)聯(lián)通 GSM900 909～ 915 954～ 960 中國(guó)移動(dòng) DCS1800 1710~1720 1805~1815 中國(guó)聯(lián)通 DCS1800 1745~1755 1840~1850 表 我國(guó)無(wú)線電委員會(huì)分配給蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率 表 GSM蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的收發(fā)頻差表 頻帶 150MHz 450 MHz 900 MHz 1800 MHz 頻差 MHz 10 MHz 45 MHz 95 MHz 備注 規(guī)定基站到移動(dòng)終端為下行鏈路 ， 下行鏈路發(fā)射頻率高 ， 接收頻率低 ， 每信道帶寬 25KHz， 信道間隔200KHz。 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PSTN MSC MSC BSC HLR VLR AUC MS BSC BTS BTS MS EIR 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 常用術(shù)語(yǔ)的英文縮寫 MSC—— Mobile Service Switching Centre HLR—— Home Location Register VLR—— Visitor Location Register EIR—— Equipment Identity Register AUC—— Authentication Centre OMC—— Operation and Maintenance Centre BTS—— Base Transceiver Station MS—— Mobile Station 組成結(jié)構(gòu) 一個(gè)交換區(qū)的組成： —— 1個(gè)移動(dòng)交換中心 MSC； —— 1個(gè)或若干個(gè)歸屬位臵寄存器 HLR； —— 訪問(wèn)者位臵寄存器 VLR(有時(shí)幾個(gè) MSC合用一個(gè)VLR）； —— 設(shè)備識(shí)別寄存器 EIR； —— 鑒權(quán)中心 AUC； —— 操作維護(hù)中心 OMC； —— 基地站 BS（簡(jiǎn)稱基站）和移動(dòng)臺(tái) MS等功能實(shí)體。 各部分功能 ? MSC對(duì)位于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的 MS進(jìn)行 交換和控制 ，同時(shí)提供移動(dòng)網(wǎng)與固定公眾電信網(wǎng)的 接口 。 —— 作為交換設(shè)備， MSC具有完成呼叫接續(xù)與控制的功能，這點(diǎn)與固定網(wǎng)交換中心相同。 —— 作為移動(dòng)交換中心， MSC又具有無(wú)線資源管理和移動(dòng)性管理等功能。 —— 為了建立從固定網(wǎng)至某個(gè)移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，固定網(wǎng)就近進(jìn)入關(guān)口 MSC（ GMSC），由該 GMSC查詢有關(guān)的 HLR，并建立至移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前所屬的 MSC的呼叫路由。 ? HLR是用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。 HLR所存儲(chǔ)的用戶信息分為兩類：一類是有關(guān)用戶參數(shù)的信息；另一類是有關(guān)用戶當(dāng)前位臵的信息 。 ? VLR是存儲(chǔ)用戶位臵信息的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè) VLR可以負(fù)責(zé)一個(gè)或若干個(gè) MSC區(qū)域。 ? EIR是存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。 EIR實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)別、監(jiān)視、閉鎖等功能。 ? AUC鑒權(quán)中心是認(rèn)證移動(dòng)用戶的身份以及產(chǎn)生相應(yīng)認(rèn)證參數(shù)的功能實(shí)體。 ? OMC操作維護(hù)中心是網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)人員對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控和操作的功能實(shí)體。 移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展史 —— 萌芽階段 ? 1880年，最初的無(wú)線傳輸設(shè)備“光話機(jī)” —— 將反射光耦合到光電硒接收器，通話距離 700英尺，比無(wú)線電方式早 25年。后經(jīng)過(guò)改進(jìn)，通話距離長(zhǎng)達(dá) 15km。缺點(diǎn)：光線易受雨、霧、建筑物等障礙物的阻擋。 ? 19世紀(jì)末，赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波輻射，稱為“以太”。 ? 1897年，馬可尼在陸地和一艘拖船上完成莫爾斯電碼無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志無(wú)線電通信的開始，開創(chuàng)了海上通信業(yè)。 1912年泰坦尼克號(hào)底的沉沒(méi)突出了無(wú)線電通信在航海中的重要性，使海上無(wú)線通信得到廣泛應(yīng)用。 ? 1905年，費(fèi)森堡首次進(jìn)行無(wú)線電傳輸話音及音樂(lè)的實(shí)驗(yàn)。 移動(dòng)通信的發(fā)展史 —— 開拓階段 1921－ 1945：受軍事或半軍事（警察）應(yīng)用限制。 ? 1928年，美國(guó)底特律警察局率先使用裝備貝茨發(fā)明的能適應(yīng)移動(dòng)車輛震動(dòng)影響的無(wú)線電收發(fā)信機(jī) ——超外差 AM接收機(jī)的警用車輛無(wú)線電移動(dòng)系統(tǒng)（單向），標(biāo)志移動(dòng)通信開始。 ? 30年代初，第一個(gè)雙向移動(dòng)通信系統(tǒng)在新澤西的貝尼爾警察局投入運(yùn)行（半雙工）。 ? 1935年，阿姆斯特朗發(fā)明了 FM方式無(wú)線電，是移動(dòng)通信中地第一個(gè)大分水嶺。 ■ 大大提高靈敏度或動(dòng)態(tài)范圍（ 3倍） ■ 具有“捕獲效應(yīng)” ■ 能更有效地對(duì)抗“快衰落”或波動(dòng)性 移動(dòng)通信的發(fā)展史 商業(yè)階段 1946－ 1968：移動(dòng)電話需求強(qiáng)烈，然而與電視相比，其發(fā)展速度非常緩慢。 ? 1946年， Bell實(shí)驗(yàn)室在圣路易斯建立第一個(gè)公用汽車話網(wǎng)，不久就出現(xiàn)長(zhǎng)期的頻譜資源短缺問(wèn)題。因此技術(shù)研究主要集中在： ■ 減小傳輸帶寬 —— 頻道分割。一開始， FM采用 120kHz傳輸帶寬僅 3kHz的話音（ AM只需 3kHz帶寬），到 60年代 FM帶寬減為 30kHz/25kHz。 ■ 將自動(dòng)中繼引入移動(dòng)通信 —— 集群應(yīng)用，以增加系統(tǒng)容量，提高頻譜利用率。 ? 在這些技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上， 60年代中期，開發(fā)出了“ IMTS—— 改進(jìn)的移動(dòng)電話服務(wù)”系統(tǒng)（模擬 FM，大區(qū)制，使用 150/450MHz頻段，實(shí)現(xiàn)無(wú)線頻道自動(dòng)選擇，并與公用電話網(wǎng)自動(dòng)撥號(hào)連接） ，使模擬 FM技術(shù)達(dá)到了 30年發(fā)展的頂峰。 移動(dòng)通信的發(fā)展 —— 蜂窩思想 1949～ 1982：低功率發(fā)射機(jī)和小覆蓋區(qū)域或蜂窩、頻率復(fù)用、蜂窩裂變提高容量、越區(qū)切換和中央控制。 ? 早在 40年代末，美國(guó) Bell實(shí)驗(yàn)室提出蜂窩構(gòu)想； 60年代出臺(tái)研究計(jì)劃； 1974年正式提出了蜂窩移動(dòng)通信的概念。 ? 1978年底，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) ——先進(jìn)移動(dòng)電話系統(tǒng)（ AMPS），比預(yù)期晚了整整 10年，導(dǎo)致（模擬 FM蜂窩系統(tǒng)）技術(shù)落后了，幾乎喪失了市場(chǎng)。原因是頻段爭(zhēng)奪（與廣播）和工業(yè)政策（反壟斷 —— 1982年ATamp。T分裂成 7塊）。 ■ 同時(shí)期開通的第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)有： 1983美國(guó)芝加哥的AMPS， 1980北歐的 NMT， 1979日本東京、神戶、大阪的NAMTS、 1985英國(guó)倫敦的 TACS等。 ■ 這段時(shí)期，微電子技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，使移動(dòng)通信設(shè)備的小型化、微型化、便攜化成為可能，也是促進(jìn)移動(dòng)通信的發(fā)展一個(gè)重要原因。 GSM系統(tǒng) ? GSM以前是 Group Special Mobile (1982年設(shè)立 ) 的縮寫，現(xiàn)在是 (Global System for Mobile munications) 的縮寫。 ? 由歐洲 ETSI (European Telemunications Standardization Institute) 提出的 第二代數(shù)字 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 ? 采用 TDMA/FDMA 復(fù)用方式。 ? 采用 數(shù)字化 語(yǔ)音編碼和 數(shù)字調(diào)制 技術(shù)。 ? 以 語(yǔ)音業(yè)務(wù) 為主，也支持無(wú)線的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 ? 是世界上使用最廣、用戶數(shù)最多的移動(dòng)通信系統(tǒng)。 GSM 的性能特征 ? 通信 ： 無(wú)線移動(dòng)通信，支持話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 ? 移動(dòng)性 ： 國(guó)際接入，采用 chipcard 可接入不同運(yùn)營(yíng)商的 GSM網(wǎng)絡(luò)。 ? 連通世界各地 ： 一個(gè)號(hào)碼，網(wǎng)絡(luò)處理本地化。 ? 容量大 ： 頻譜效率較高、小區(qū)覆蓋較小、每小區(qū)用戶數(shù)較多 ? 傳輸質(zhì)量高 ： 就無(wú)線通信而言，話音質(zhì)量高，可靠性高，高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合（如汽車和火車上）也極少會(huì)發(fā)生電話呼叫中斷。 ? 安全功能 ： 接入控制、通過(guò) chipcard 和 PIN 鑒權(quán) 。 GSM 的缺點(diǎn) ? 沒(méi)有完美的系統(tǒng) !! ? 沒(méi)有端到端的用戶加密。 ? 沒(méi)有給用戶提供完全的 64 kb/s 的 ISDN 帶寬。 ? 產(chǎn)生電磁輻射較強(qiáng)。 ? 可能會(huì)出現(xiàn)濫用私人數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。 ? 漫 游的 profiles 易受影響。 ? 系統(tǒng)高度復(fù)雜。 ? 在 GSM標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)有幾處不相容。 GSM 的工作頻段 ? 我國(guó) GSM900使用的頻段 ： 上行 905~915 MHz，下行 950~960 MHz。頻道號(hào)為 76～ 124，共10MHz。