【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)設(shè)計(jì)出來(lái)的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。 蜂窩系統(tǒng)的概念和理論在二十世紀(jì)六十年代就由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室等單位提了出來(lái)，但其復(fù)雜的控制系統(tǒng)，尤其是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)的控制直到七十年代隨著半導(dǎo)體技術(shù)的成熟，大規(guī)模集成電路器件和微處理器技術(shù)的發(fā)展以及表面貼裝工藝的廣泛應(yīng)用，才為 蜂窩移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。直到 1979 年美國(guó)在芝加哥開(kāi)通了第一個(gè) AMPS（先進(jìn)的移動(dòng)電話業(yè)務(wù)）模擬蜂窩系統(tǒng)，而北歐也于 1981 年 9 月在瑞典開(kāi)通了 NMT（北歐移動(dòng)電話）系統(tǒng)，接著歐洲先后在英國(guó)開(kāi)通 TACS 系統(tǒng)（全接入通信系統(tǒng)），德國(guó)開(kāi)通 C－ 450 系統(tǒng)等。 蜂窩移動(dòng)通信的出現(xiàn)可以說(shuō)是移動(dòng)通信的一次革命。其頻率復(fù)用大大提高了頻率利用率并增大系統(tǒng)容量，網(wǎng)絡(luò)的智能化實(shí)現(xiàn)了越區(qū)切換和漫游功能，擴(kuò)大了客戶的服務(wù)范圍，但上述模擬系統(tǒng)有四大缺點(diǎn)： 各系統(tǒng)間沒(méi)有公共接口； 很難開(kāi)展數(shù)據(jù)承 載業(yè)務(wù)； 頻譜利用率低無(wú)法適應(yīng)大容量的需求； 安全保密性差，易被竊聽(tīng)，易做“假機(jī)”。 尤其是在歐洲各系統(tǒng)間沒(méi)有公共接口，這些系統(tǒng)都只是國(guó)內(nèi)系統(tǒng)，手機(jī)不可能在國(guó)外使用，相互之間不能漫游，對(duì)客戶之間造成很大的不便。 為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動(dòng)電話，需要一種公共的系統(tǒng)， 1982 年北歐國(guó)家向 CEPT（ Conference Europeof Postand Telemunications）提交了一份建議書，要求制定 900MHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)規(guī)范。在這次大會(huì)上就成立 了一個(gè)在歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（ ETSI）技術(shù)委員會(huì)下的“移動(dòng)特別小組（ Group Special Mobile）”，簡(jiǎn)稱“ GSM”，由該小組來(lái)制定有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和建議書。 1986 年在巴黎，該小組對(duì)歐洲各國(guó)及各公司經(jīng)大量研究和實(shí)驗(yàn)后所提出的 8 個(gè)建議系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。 1987 年 5 月 GSM 成員國(guó)就數(shù)字系統(tǒng)采用窄帶時(shí)分多址 TDMA、規(guī)則脈沖激勵(lì)線性預(yù)測(cè)RPE 一 LTP 話音編碼和高斯濾波最小移頻鍵控 GMSK 調(diào)制方式達(dá)成一致意見(jiàn)。同年，歐洲17 個(gè)國(guó)家的運(yùn)營(yíng)者和管理者簽署了諒解備忘錄（ MoU），相互達(dá)成履行規(guī) 范的協(xié)議。與此同重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 時(shí)還成立了 MoU 組織，致力于 GSM 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。 1990 年完成了 GSM900 的規(guī)范制定，共產(chǎn)生大約 130 項(xiàng)的全面建議書，不同建議書經(jīng)分組而成為一套 12 系列的 ETSI GSM 標(biāo)準(zhǔn)建議書。 1991 年在歐洲開(kāi)通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí) MoU 組織為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，將GSM 更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”（ Global System for Mobile munications）。從此移動(dòng)通信跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。同年，移動(dòng)特別小組根據(jù)英國(guó)的建議，完成了制定1800MHz 頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為 DCS1800 系統(tǒng)。該系統(tǒng)與 GSM900 具有同樣的基本功能特性，因而該規(guī)范只占 GSM 建議的很小一部分，僅將 GSM900 和 DCS1800 之間的差別加以描述，絕大部分二者是通用的， GSM900 和 DCS1800 這兩個(gè)系統(tǒng)都屬于 GSM系統(tǒng)。 1992 年大多數(shù)歐洲 GSM 運(yùn)營(yíng)者開(kāi)始商用業(yè)務(wù)。 1993 年歐洲第一個(gè) DCS1800 系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。 此后 GSM 系統(tǒng)在全球迅速發(fā)展，全球絕大多數(shù)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都采用了 GSM 制式。到 2020 年 3月 GSM 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋近 200 個(gè)國(guó)家， 450 家運(yùn)營(yíng)商經(jīng)營(yíng) GSM 網(wǎng)絡(luò)，總客戶數(shù)已超過(guò) 8 億，預(yù)計(jì)到 2020 年，全球 GSM 用戶將達(dá)到 10 億。 GSM 網(wǎng)絡(luò)也成為最成熟的第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)，隨著 GPRS 在開(kāi)通和大力發(fā)展， GSM 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)平劃過(guò)渡到 移動(dòng)通信系統(tǒng)，目前有85%的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商選擇 GSM— GPRS— 3G 的發(fā)展之路。根據(jù)歐洲的計(jì)劃， GSM 將近一步過(guò)渡到 WCDMA，這是目前最成熟，也是今后主流的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。 2020 年我國(guó) GSM 用戶突破 2 億，中國(guó)移動(dòng)通信公司也成為世界上客戶數(shù)最多、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最大的移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商。 二、 GSM 系統(tǒng)的基本特 點(diǎn) GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng)是完全依照 ETSI 制定的 GSM 規(guī)范研制而成，任何 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)都必須符合 GSM 技術(shù)規(guī)范。 GSM 系統(tǒng)是一種典型的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，它具有一下主要特點(diǎn)： ① GSM 系統(tǒng)由幾個(gè)分系統(tǒng)組成，各分系統(tǒng)之間都有定義明確且詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)話接口方案，保證任何廠商提供的 GSM 系統(tǒng)設(shè)備可以互連。同時(shí)， GSM 系統(tǒng)與各種公用通信網(wǎng)之間也都詳細(xì)定義了標(biāo)準(zhǔn)接口規(guī)范，使 GSM 系統(tǒng)可以與各種公用通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互連互通； ② GSM 系統(tǒng)除了可以開(kāi)放基本的 話音業(yè)務(wù)外，還可以開(kāi)放各種承載業(yè)務(wù)，補(bǔ)充業(yè)務(wù)以及與 ISDN 相關(guān)的各種業(yè)務(wù)； 三、 GSM 系統(tǒng)的組成 GSM 系統(tǒng)由一系列功能單元組成，從圖 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以看出，整個(gè)系統(tǒng)可以分為重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 四個(gè)相互獨(dú)立的子系統(tǒng)，由移動(dòng)臺(tái) MS（ mobile station）、基站子系統(tǒng) BSS（ base station subsystem）、 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng) NSS（ work switching subsystem）、操作維護(hù)子系統(tǒng) OSS（ operation support system）組成。 （ 1） 移動(dòng)臺(tái) MS 移動(dòng)臺(tái)是公用 GSM 移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備， 移動(dòng)臺(tái)類型可分為車載臺(tái)、便攜臺(tái)和手機(jī)。移動(dòng)臺(tái)通過(guò)無(wú)線接口接入 GSM 系統(tǒng)，即具有無(wú)線傳輸與處理功能。此外，移動(dòng)臺(tái)必須提供與使用者之間的接口。 移動(dòng)臺(tái)就是移動(dòng)客戶設(shè)備部分，它由兩部分組成，移動(dòng)終端（ MS）《作用：射頻、基帶處理、控制》和用戶識(shí)別卡（ SIM）《作用：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、鑒權(quán)、加密運(yùn)算》。 ?移動(dòng)終端就是“機(jī)”，它可完成語(yǔ)音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。 SIM 卡還存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)和用戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)，只有插入 SIM 后移動(dòng)終端才能接入進(jìn)網(wǎng)，但 SIM 卡本身不是 代金卡。 SIM 卡的應(yīng)用使一部移動(dòng)臺(tái)可為不同用戶服務(wù) ? B T SB T S B S CM S C / V L RO M CE I RH L R /A U C B S SD P P S P C S S E M CN M C O S S N S SP S T NI S D NP D NMS 圖 GSM 系統(tǒng)組成 （ 2） 基站子系統(tǒng) BSS A 基站收發(fā)信臺(tái) BTS 基站子系統(tǒng)（ BSS）是 GSM 系統(tǒng)的基本組成部分。它通過(guò)無(wú)線接口與移動(dòng)臺(tái)相接，進(jìn)行無(wú)線發(fā)送、接收及無(wú)線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（ NSS）中的移動(dòng)交換中心（ MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)絡(luò)用戶之間或移動(dòng)用戶之間的通信連接?；咀酉到y(tǒng)主要由基站收發(fā)信機(jī)（ BTS）和基站控制器（ BSC）構(gòu)成?；?站控制器（ BSC）是具有對(duì)一個(gè)或多個(gè) BTS 進(jìn)行控制的功能，實(shí)際上它是一臺(tái)具有很強(qiáng)處理能力的小型交換機(jī)，它主要負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的管理、小區(qū)配置數(shù)據(jù)管理、功率控制、定位和切換等，是個(gè)很強(qiáng)的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)。基站收發(fā)信機(jī)（ BTS）是無(wú)線接口設(shè)備，它完全由 BSC 控制，主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳輸，完成無(wú)線與有線的轉(zhuǎn)換、無(wú)線分集、無(wú)線信道加密、跳頻等功能。 BTS 主要分為基帶單元、載頻單元、控制單元三大部分。 基帶單元主要用于必要的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸速率適配以及信重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 道編碼等。載頻單元主要用于調(diào)制 /解調(diào)與發(fā)射機(jī) /接收機(jī)之間的耦合等?？刂茊卧?jiǎng)t 用于 BTS的操作與維護(hù)。 B 基站控制器 BSC 基站控制器 BSC 是基站子系統(tǒng) BSS 的控制部分， 它是基站收發(fā)臺(tái)和移動(dòng)交換中心之間的連接點(diǎn)，也為基站收發(fā)臺(tái)（ BTS）和移動(dòng)交換中心（ MSC）之間交換信息提供接口。一個(gè)基站控制器通常控制幾個(gè)基站收發(fā)臺(tái)，其主要功能是進(jìn)行無(wú)線信道管理、實(shí)施呼叫和通信鏈路的建立和拆除，并為本控制區(qū)內(nèi)移動(dòng)臺(tái)的過(guò)區(qū)切換進(jìn)行控制等。 （ 3） 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng) NSS 網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng) NSS 主要包含有 GSM 系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性能管理。NSS 由移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心 MSC、歸屬用戶位置寄存器 HLR（ home location register）訪問(wèn)用戶位置寄存器 VLR（ visitor location register）、鑒權(quán)中心 AUC（ authentication center ）、移動(dòng)設(shè)備識(shí)別寄存器 EIR（ equipment information register）和操作維護(hù)中心 OMC（ operations and maintenance center）六個(gè)功能單元組成。 典型小區(qū)類型參數(shù)如表 所示。 表 典型小區(qū)類型參數(shù) 小區(qū)類型 大小區(qū) 宏小區(qū) 微小區(qū) 微微小區(qū) 小區(qū)半徑 100～ 500km ? 35km ? 1km ? 50km 安 裝 LEO/HEO/GSO 建筑物 /塔頂?shù)? 路燈柱 /建筑物墻 建筑物內(nèi) 終端速度 ? 500km/h ? 100km/h ? 10km/h （ 4）操作維護(hù)子系統(tǒng) GSM 系統(tǒng)還有個(gè)操作維護(hù)子系統(tǒng)（ OMC），它主要是對(duì)整個(gè) GSM 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和監(jiān)控。通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì) GSM 網(wǎng)內(nèi)各種部件功能的監(jiān)視、系統(tǒng)的自檢、報(bào)警與備用設(shè)備的激活、系統(tǒng)的故障診斷與處理、話務(wù)量的統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的記錄與傳遞，以及各種資料的收集、分析與顯示等功能。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第二節(jié) TDSCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介 一、 TD 趨勢(shì) TDSCDMA 目前主要是西門子公司和中國(guó)大唐集團(tuán)在開(kāi)發(fā)，較前兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而言，對(duì)TDSCDMA 進(jìn)行大力支持和結(jié)成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的企業(yè)還比較少。 TDSCDMA 標(biāo)準(zhǔn)是中國(guó)電信技術(shù)研究院所提出的，作為具有中國(guó)獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，將成為在中國(guó)地區(qū)和 WCDMA 同時(shí)采用的 3G 標(biāo)準(zhǔn)。該方案的主要技術(shù)集中在大唐公司手中，它的設(shè)計(jì)參照了 TDD(時(shí)分雙工 )在不成對(duì)的頻帶上的時(shí)域模式。 TD― SCDMA 的無(wú)線傳輸方案靈活地綜合了 FDMA， TDMA 和 CDMA 等基本傳輸方法。通過(guò)與聯(lián)合檢測(cè)相結(jié)合，它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過(guò)引進(jìn)智能天線，容量還可以進(jìn)一步提高。智能天線憑借其定向性降低了小區(qū)間頻率復(fù)用所產(chǎn)生的干擾，并通過(guò)更高的頻率復(fù)用率來(lái)提供更高的話務(wù)量?；诟叨鹊臉I(yè)務(wù)靈活 性， TD― SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器（ RNC）連接到交換網(wǎng)絡(luò)，如同三代移動(dòng)通信中對(duì)電路和包交換業(yè)務(wù)所定義的那樣。 在最終的版本里，計(jì)劃讓 TD― SCDMA 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與 INTERNET 直接相連。 TD－ SCDMA 所呈現(xiàn)的先進(jìn)的移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)是針對(duì)所有無(wú)線環(huán)境下對(duì)稱和非對(duì)稱的 3G 業(yè)務(wù)所設(shè)計(jì)的，它運(yùn)行在不成對(duì)的射頻頻譜上。 TD－ SCDMA 傳輸方向的時(shí)域自適應(yīng)資源分配可取得獨(dú)立于對(duì)稱業(yè)務(wù)負(fù)載關(guān)系的頻譜分配的最佳利用率。因此， TD－ SCDMA 通過(guò)最佳自適應(yīng)資源的分配和最佳頻譜效率，可支持速率從 8kbps 到 2Mbps 的語(yǔ)音、互聯(lián)網(wǎng)等所有的 3G 業(yè)務(wù)。 TDSCDMA 較前兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)略顯稚嫩，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下： （ 1）信號(hào)帶寬為 。 （ 2）碼片速率為 。 （ 3）采用智能天線技術(shù)，提高了頻譜效率 。 （ 4）采用同步 CDMA 技術(shù)，降低上行用戶間的干擾和保持時(shí)隙寬度 。 （ 5）接收機(jī)和發(fā)射機(jī)采用軟件無(wú)線電技術(shù) 。 （ 6）采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，降低多址干擾 。 （ 7）多時(shí)隙，具有上下行不對(duì)稱信道分配能力，適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 （ 8）采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率 。 （ 9）語(yǔ)音 編碼： AMR 與 GSM 兼容 。 （ 10）核心網(wǎng)絡(luò)基于 GSM/GPRS 網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與它們的兼容性 。 （ 11）基站間采用 GPS 或者網(wǎng)絡(luò)同步方式，降低基站間干擾。 目前，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外企業(yè)開(kāi)始認(rèn)可 TDSCDMA 技術(shù)。 TDSCDMA 技術(shù)論壇的會(huì)員已經(jīng)超過(guò) 260 家，主要是因?yàn)樵陬l譜利用率方面， TDSCDMA 具有明顯的優(yōu)勢(shì)，會(huì)比 FDD 系統(tǒng)的容量高 到 5 倍，其原因一方面是 TDD 方式能夠更好地利用頻率資源，另一方面在于， TDSCDMA 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是要做到設(shè)計(jì)的所有碼道都能同時(shí)工作，而在這方面，目前 WCDMA 系統(tǒng) 256 個(gè)擴(kuò)頻信道中只有 60 個(gè)可以同時(shí)工作。因此，有專家認(rèn)為，TDSCDMA 是目前頻譜利用率最高的技術(shù)。此外， TDSCDMA 可以很好地支持不對(duì)稱業(yè)務(wù)，也被認(rèn)為是 TDSCDMA 的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)，而 FDD 系統(tǒng)在支持不對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率會(huì)降低，并且目前尚未找到更為理想的解決方案。同時(shí)，