【正文】 （論文） 1 附錄 A 譯文 全球移動通信系統(tǒng) 移動系統(tǒng)跨越世界性成功標志是越來越朝著個人化、方便化方向發(fā)展。在商業(yè)活動中，人們必須使用移動電話，以便無論何時何地都能實現(xiàn)電話的功能。在快速的個人生活中，移動電話已成為一種必須，而不僅僅是為了方便。 不像固定通信系統(tǒng)那樣，很大程度上依靠技術(shù)和通信標準，移動通信系統(tǒng)隨著個人通信系統(tǒng)的革命而發(fā)生變化。 對移動通信系統(tǒng)而言，要獲得調(diào)整后的武夫，有三個關(guān)鍵因素，即價格、電話的大小和重量以及網(wǎng)絡(luò)的花費和質(zhì)量。如果上述因素實現(xiàn)有困難，特別是前兩個，那么市場的發(fā)展將嚴格受限。 固定電話的服 務(wù)是全球的，相互聯(lián)系的范圍從同軸電纜到光纖，以及人造衛(wèi)星。世界通信標準是不同的，但隨著普通接口以及對接口轉(zhuǎn)化，相互之間的聯(lián)系能發(fā)生改變。隨著漫游的創(chuàng)建，需要一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)工作系統(tǒng)，這對于移動通信而言是一個非常復(fù)雜的問題。因此，移動通信的通信標準問題比固定通信系統(tǒng)標準問題更關(guān)鍵，此外，在移動通信領(lǐng)域無線電頻譜分配問題也非常使人煩惱。 移動通信系統(tǒng)是最初工作在頻帶為 450MHz 模擬方式（現(xiàn)在仍然有），后來隨著數(shù)字式 GSM發(fā)展，工作在頻帶為 900 MHz，之后隨著個人通信系統(tǒng)的發(fā)展，工作的頻帶為 1800 MHz。 移動通信系統(tǒng)的歷史可分為幾代。第一代為美國的先進移動電話系統(tǒng)（ AMPS），歐洲大部分的全通路通信系統(tǒng)（ TACS），以及北歐的移動電話系統(tǒng)（ NMTS），這些都是模擬系統(tǒng)。第二代由第一個非常標準的計劃支配這個計劃由歐洲特殊移動通信系統(tǒng)委員會（ GSM）制定，這個設(shè)計作為全球移動通信系統(tǒng)。 GSM 系統(tǒng)基于蜂窩通信原理，其最早作為一個概念由美國貝爾實驗室的工程師們提出，這一 思想出自于增加網(wǎng)絡(luò)容量的需要以及解決網(wǎng)絡(luò)堵塞的問題。在人口稠密地區(qū)運行的廣播式移動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會由于很少的幾個用戶同時呼叫而引起堵塞。蜂窩系統(tǒng)的功能 在于允許頻率復(fù)用。 蜂窩的概念由兩個特征定義，即頻率復(fù)用和小區(qū)分裂。頻率復(fù)用的區(qū)域相隔非常遠，不會產(chǎn)生同一通道的干擾問題。這允許傳遞同時呼叫，超過了理論上的頻譜容量。當需要一個小區(qū)的通信量到達最大，小區(qū)分裂是必須的，那么這個小區(qū)被分為一個更小的小區(qū)。蜂窩系統(tǒng)的小區(qū)通常被描繪成六角形，一組七個、九個或十二個。 （論文） 2 GSM 系統(tǒng)需要很多功能，以產(chǎn)生全操作移動通信系統(tǒng)。 小區(qū)的覆蓋區(qū)域受基站控制，基站本身由兩部分組成。第一部分為射頻系統(tǒng)。當在實際工作時，它向移動臺發(fā)送信息，也從移動臺接受信息以建立和保持童話?；镜臒o線 電收發(fā)信機（ BST）由基站控制器（ BSC）控制，無線電收發(fā)信機與移動交換中心（ MSC）通信 ——這是到當?shù)毓檬性捑W(wǎng)（ PSTN）的必由之路，并且用戶數(shù)據(jù)都存儲在此系統(tǒng)的寄存器中，用戶寄存器使 GSM 系統(tǒng)檢查需要使用網(wǎng)絡(luò)的用戶，允許接入并建立收費功能等。 GSM 系統(tǒng)在 1978年被世界無線電管理委員會劃為頻帶為 900 MHz 的一部分，實際上行傳播連路的頻帶為 890～ 915 MHz，下行傳播連路的頻帶為 935~960 MHz。使用時分多址方式（ TDMA）， GSM 在頻帶為 900 MHz 下用 124個無線信道傳遞突發(fā)串。 這些突發(fā)串能攜帶不同類型的信息。第一類是語音信息，其每秒編碼 或 13K 位。第二類是數(shù)字信息，每秒傳送 或 位。這兩種是非常有用的傳送方式，但必須受控制信道（ CCH）發(fā)布的管理信息所支持。 GSM 網(wǎng)使用數(shù)字無線傳輸和先進的無線越區(qū)切算方法，可以得到比模擬蜂窩系統(tǒng)好得多的頻率利用率，因而增加了服務(wù)的用戶數(shù)。由于 GSM 支持通用標準所以蜂窩用戶在整個 GSM 服務(wù)區(qū)也能夠使用他們的手機，能夠在 GSM 覆蓋區(qū)域內(nèi)自動漫游。此外，也能進行國際漫游。 GSM 還提供一些新服務(wù)：如告訴數(shù)據(jù)通信，傳真和短消息服務(wù)。 GSM 技術(shù)的規(guī)范性能設(shè)計成與其他標準一致的工作方式，例如： ISDN。在這種方式確保下，兩種標準間能互相工作。從長遠目光看蜂窩系統(tǒng)，使用數(shù)字技術(shù)將成為世界性的通信方法。 目前在歐洲正在開發(fā)第三代移動通信系統(tǒng)，其目的是要綜合第二代系統(tǒng)的所有業(yè)務(wù)并覆蓋更廣泛的業(yè)務(wù)（話音、數(shù)據(jù)、視頻、多媒體）范圍，而且還要與固定電信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展保持一致和兼容。 無線電接收機 無線電接收機，輸入信號為調(diào)幅無線電波。它的基本組成包括天線、調(diào)諧賄賂、混頻器、本振電路、中頻放大器、檢波器、音頻放大器、喇叭、電源等。 任何天線系統(tǒng)既能輻射 無線電波又能接收無線電波。任何經(jīng)過天線的無線電波均能在天線中感應(yīng)電壓，因此，接收機必須能夠從天線所收到的所有信號中分離出有用信號。這個分離過程是根據(jù)發(fā)射端發(fā)射的信號頻率不同，利用調(diào)諧回路完成的。調(diào)諧賄賂能夠有效地從眾多頻率中選擇出某一個特定頻率。通過天線調(diào)諧回路對某一特定頻率的諧振，可以使天線從這一特定頻率中吸收的能量比從其他頻率中吸收的能量大得多，這樣，就從某種（論文） 3 程度上實現(xiàn)了信號的分離。進一步的選擇左右可以通過接收機中的某些經(jīng)過適應(yīng)調(diào)諧的諧振回路實現(xiàn)，以這種方式進一步去除了有用信號以外的其他信號。將不同頻率 的無線電波加以區(qū)別的能力稱為選頻，將諧振回路的頻率調(diào)在有用信號頻率上的過程稱為調(diào)諧。 盡管接收的有用信號來自幾千里以外，但如果經(jīng)過放大，通過天線獲得的信號還是具有令人滿意的效果。放大過程可能應(yīng)用在檢波前的射頻電流，這種情況稱為射頻放大；也可應(yīng)用于檢波后，這種情況稱為音頻放大。放大器的應(yīng)用令人滿意的接收成為可能，否則，有些太弱的信號不能獲得好的收聽效果。 從射頻信號中重現(xiàn)被傳輸?shù)脑硇盘柕倪^程稱為檢波或解調(diào)。如果有用信號在發(fā)射時是通過改變信號的振幅，則檢波就是通過對射頻電流進行整流完成的。整流電路隨著原始調(diào)制 信號而改變，從而重現(xiàn)了原始的有用信號，這樣，已調(diào)波被整流而產(chǎn)生的電流可以被看成隨原始信號幅度變化的平均值電流。 接收機的電路由多級組成。每級由晶體管與提供工作電壓，電流和信號電壓、電流的元件相連構(gòu)成，每級都有輸入回路，它讓信號進入；有輸出回路，它讓通常是放大后的信號輸出。當一級接一級時，第一級輸出回路將信號饋送給第二級，信號經(jīng)過逐級放大，直到足以推出揚聲器。 移動通信 無線電話系統(tǒng) 無繩電話系統(tǒng)是全雙工通信系統(tǒng)。它通過無線電將手持機與一專用基站連接起來，而后再連接到 PSTN上的某條電話線上。在第一代無繩電 話系統(tǒng)中，手持設(shè)備僅能與一個專用的基本設(shè)備相連。而且工作距離也只有幾十米。 早期的無繩電話只能電話延伸的作用，即把無線電收發(fā)機與一個 PSTN用戶連接起來，且主要用于室內(nèi)。 最近產(chǎn)生的第二代無繩電話允許用戶在都市（如倫敦或香港）中心所在的許多地方使用手持機?，F(xiàn)在的無繩電話可以與尋呼機相連，以便使某用戶先受到尋呼記錄，然后再用無繩電話對此作出響應(yīng)。當用戶外出不在基站服務(wù)區(qū)域內(nèi)而無法接收呼叫時，無繩電話系統(tǒng)就可以為這些受距離和移動限制的用戶提供服務(wù)。典型的第二代（無繩電話）基站所覆蓋的范圍已達幾百米。 蜂窩電話系 統(tǒng) 一個蜂窩電話系統(tǒng)可以為在該系統(tǒng)無線電收發(fā)范圍內(nèi)的任何用戶提供一個到 PSTN的無線電話連接。在一定的頻譜內(nèi)，蜂窩系統(tǒng)可以在一個大區(qū)域中擁有相當多的用戶。蜂窩（論文） 4 無線電系統(tǒng)常常可以提供比有線電話系統(tǒng)更高質(zhì)量的服務(wù)。通過限制從每一個基站發(fā)射機到一個叫做蜂窩小區(qū)的范圍來獲得高容量，同一條無線電通道可以被其他距離基站再次利用。當一個用戶從某個小區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個小區(qū)時，采用一種復(fù)雜的交換技術(shù)就可以使摘機狀態(tài)的手機連續(xù)地進行呼叫處理。 一個基本的蜂窩系統(tǒng)由移動站、基站和一個移動交換中心（ MSC）組成。由于這個移動交換中心負 責一個蜂窩系統(tǒng)所有移動電話 PSIN 的連接，因此有時又被稱為移動電話交換局（ MTSO）。每一次通信都要借助某站的無線電波傳送信號，而且在整個呼叫過程中可以摘機，撥打其它任何基站電話號碼。一個移動站包括無線電收發(fā)機和接收機，能同時進行全雙工通信，通常還有用以支持收、發(fā)無線電的天線塔。基站就象建立在一個蜂窩小區(qū)內(nèi)所有用戶和那些通過電話線或微波連接到 MSC 的集群呼叫連接之間的一座橋梁。 MSC負責統(tǒng)一所有基站的操作及整個蜂窩系統(tǒng)到 PSTN 的連接。一個典型的 MSC 一次可以處理 100000個蜂窩通信用戶，同時進行 5000個通話，并且完成所有計費和系統(tǒng)維護功能。在大城市中，一個獨立的載波可以服務(wù)于若干個 MSC。 什么是 GPS以及 GPS如何工作？ 什么是 GPS？ 導(dǎo)航和定位對許多部門來說非常重要，然后一直以來其方法非常不方便。很多年來，人們試圖用個中技術(shù)使這項工作簡化，但是每一項技術(shù)都有一定的缺陷。最后，美國國防部認為美國軍方應(yīng)該在世界范圍內(nèi)有一種最精確的定位。幸運的是他們投資 120億美元，建起了一個真正好的系統(tǒng)，這便是全球定位系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)改變了以前的導(dǎo)航系統(tǒng)。 定位系統(tǒng)是一個利用天空 24顆衛(wèi)星星座和地面監(jiān)控站的全世界范 圍內(nèi)無線導(dǎo)航系統(tǒng)。就如許多資料所說那樣， GPS用那些衛(wèi)星計算位置，定位精度可達一米左右。事實上，用先進形式的 GPS 可以使你的測量誤差小于一厘米。從某種意義上說， GPS 就象在地球上每平方米的土地上都給出了一個唯一的地址。 GPS接收機已經(jīng)微型化，就像一小塊電路板，而且非常方便。差不多每個人都可以利用 GPS。如今， GPS正應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如汽車、輪船、飛機、建筑裝備、電影制造業(yè)、農(nóng)場機器，甚至手提電腦。很快， GPS就會像電話一樣的普及。實際上， GPS將變?yōu)槿澜绻彩聵I(yè)。 原理上， GPS按五個步驟工作： 步驟一 ：對衛(wèi)星的三角測量 你未必可能閑心， GPS利用天空衛(wèi)星定位方法與通常我們在地面的定位方法一樣。那（論文） 5 是一個偉大的幾何學(xué)思想，通過測量我們距三顆衛(wèi)星的距離，我們能知道在地球上任何一定的精確三維坐標。 假設(shè)我們測得距離我們 11000里遠的一顆衛(wèi)星。那么我們就可以把宇宙中所有可能定位的衛(wèi)星縮小到距離我們 11000里遠的這顆特定的衛(wèi)星上。然后以那顆衛(wèi)星為中心，以我們到那顆衛(wèi)星的距離 11000里長為半徑作一個圓球，那么我們的位置就在這個圓球上的表面。 緊接著，測量第二顆衛(wèi)星，發(fā)現(xiàn)距離我們 12020里遠。這就是說，我們僅在 我們所作的第一個圓球上，而且也在離我們有 12020里遠的另一顆圓球上。換句話說，我們在這兩個圓球交叉的某點上。 然后，我們再作一次測量，有一顆距離我們 13000里的一顆衛(wèi)星，這樣我們就可以把我們的位置縮小到兩點，這兩點便是第三個圓球與前兩個圓球的公共交點。 利用三顆衛(wèi)星，我們就可以知道我們的位置為太空中的兩點中的一點，為了確定哪一點是我們的真正位置，我們可以進行第四次測量。但是通常這兩點中的一點是一個非?；闹嚨慕Y(jié)果（或是距離太遠，或是速率根本不可能），所有我們就可以舍掉這個值，而不必再做一次測量。 步驟二： 測量到衛(wèi)星的距離 從步驟一的最后一段我們可以看出，一個位置的計算來自于至少三顆衛(wèi)星的測距。但是如何測量我們到太空中那些漂浮的衛(wèi)星距離呢？我們靠計時測量，看一個從衛(wèi)星上發(fā)來的信號要經(jīng)過多長時間才能到達我們的接收機上。 從某種意義上說，整個事情歸為 ―速度 *時間 ‖這些我們在中學(xué)所作的數(shù)學(xué)題上。就 GPS來說，我們測量一個無線電信號，因此這個速度約等于光速 ——18600 里。而問題又歸結(jié)于測時。假設(shè)我們有一個精確的時鐘，那么我們?nèi)绾螠y到達時間？為了解釋這個問題，讓我們用一個愚蠢的比喻：假設(shè)這有一個方法，能使衛(wèi)星和接收機 在非常準時的中午十二點開始演奏美國國歌。如果聲音能夠從太空中到達我們這（當然這是個十分荒謬的），那么站在接收機旁邊的我們將聽到兩首美國國歌，一首來自于我們的接收機，另一首來自于衛(wèi)星。這兩首歌曲將不同步。來自于衛(wèi)星演奏的歌曲有一點延遲，因為他要經(jīng)過 11000里才能傳過來。 如果想知道衛(wèi)星演奏的歌曲究竟延遲多長時間。我們可以開始延遲接收機的演奏，直到兩者同步。這個接收機演奏延遲的時間就等于衛(wèi)星演奏的歌曲到達我們所延遲的時間。太棒了！那么我們把延遲時間乘以光速就得到了我們距離衛(wèi)星的距離。 （論文） 6 最基本的是 GPS 如何工作 。僅僅把衛(wèi)星和接收機演奏的美國國歌換成一種叫 ―偽隨機碼 ‖的信號 這種信號可能比美國國歌容易演奏。偽隨機碼是 GPS的重要組成部分。從物理上講，它僅僅是一些南懂的數(shù)字編碼?；蛘邠Q句話說，一連串難懂的 ―開 ‖和 ―關(guān) ‖脈沖信號。這種信號非常難懂，就像隨機的電子噪音，因此被稱為 ―偽隨機 ‖ 步驟三：得到精確的測時 如果測量無線電信號到達 GPS的時間是關(guān)鍵的話，那么我們最好停止看。因為如果測時僅僅誤差千分之一秒，以光速而言相當于誤差 200里。 在衛(wèi)星方面，因為在它們電路板上有非常精確的時鐘，所以測時非常精確。但是陸地上接收 機測時怎么辦？ 記住，必須使接收機和衛(wèi)星同時產(chǎn)生偽隨機碼，系統(tǒng)才能正常工作。如果我們接收機需要原子鐘（那要花費高達 50000美元到 100000美元），那么 GPS是一個有缺陷的技術(shù)。沒人將買的起它。幸運的是， GPS的設(shè)計者想出了一個極好的竅門，讓我們通過不精確的接收機時鐘得到精確測時。這個竅門是 GPS的一個關(guān)鍵因素，做為一個添加的附帶好處，它意味著每一個 GPS接收機是一個基本的原子鐘。 這個精確測時的秘密是對額外的一顆衛(wèi)星進行測量。如果三次精確的測量能確定一點的空中三維坐標，那么四次不精確的測量也能做到這一點 。 如果每次測量都十分精確（例如我們接收機時鐘非常精確），那么所有與我們有效的