【正文】 培訓教材――移動通信基本知識 9 系統(tǒng)關鍵技術 我國陸地公用蜂窩數(shù)字移動通信網(wǎng) GSM 通信系統(tǒng)采用 900MHz 頻段： 890～ 915（移動臺發(fā)、基站收） 935～ 960（基站發(fā)、移動臺收） 雙工間隔為 45MHz，工作帶寬為 25 MHz，載頻間隔為 200 kHz。這意味著用 戶不必帶著終端設備而只需帶其 SIM 卡進入其他國家即可。 GSM 系統(tǒng)可以提供全球漫游，當然也需要網(wǎng)絡運營者之間的某些協(xié)議，例如計費。 7. 在 SIM 卡基礎上實現(xiàn)漫游。 6. 與 ISDN、 PSTN 等的互連。加密用于空中接口，由 SIM 卡和網(wǎng)絡 AUC 的密鑰決定。通過鑒權、加密和 TMSI 號碼的使用，達到安全的目的。 GSM 標準所提供的開放性接口，不僅限于空中接口，而且報刊網(wǎng)絡直接以及網(wǎng)絡中個設備實體之間，例如 A 接口和 Abis 接口。鑒于數(shù)字傳輸技術的特點以及 GSM 規(guī)范中有關空中接口和話音編碼的定義，在門限值以上時，話音質量總是達到相同的水平而與無線傳輸質量無關。由于每個信道傳輸帶寬增加，使同頻復用栽干比要求降低至 9dB，故 GSM系統(tǒng)的同頻復用模式可以縮小到 4/12 或 3/9 甚至更?。?擬系統(tǒng)為 7/21）；加上半速率話音編碼的引入和自動話務分配以減少越區(qū)切換的次數(shù)，使 GSM 系統(tǒng)的容量效率（每兆赫每小區(qū)的信道數(shù)）比 TACS 系統(tǒng)高 3～ 5 倍。由于采用了高效調制器、信道編碼、交織、均衡和語音編碼技術，使系統(tǒng)具有高頻譜效率。隨著設備的開發(fā)和數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)的建立， GSM 逐漸演變?yōu)椤叭蛞苿油ㄐ畔到y(tǒng)”（ Global System for Mobile Communication）的簡稱。 1982 年在歐洲郵電行政大會（ CEPT）上成立“移動特 別小組”（ Group Special Mobile）簡稱“ GSM”，開始制定使用于泛歐各國的一種數(shù)字移動通信系統(tǒng)的技術規(guī)范。但是模擬系統(tǒng)有一些限制：第一，盡管在 80 年代初的過低估計下，移動業(yè)務的潛在需求也遠遠超過當時模擬蜂窩網(wǎng)的預計容量；第二，運營中的不同系統(tǒng)不能向用戶提供兼容性：一個 TACS 終端不能進入 NMT 網(wǎng)，一個 NMT 終端也不能進入 TACS 網(wǎng)。 培訓教材――移動通信基本知識 7 第二章 GSM 通信系統(tǒng) 的發(fā)展 GSM 數(shù)字移動通信系統(tǒng)源于歐洲。 2. 無線接入方式： 移動用戶與基站系統(tǒng)之間采用無線接入方式，頻率資源的有限性、用戶與基站系統(tǒng)之間信號的干擾（頻率利用、建筑物的影響、信號的衰減等）、信息（信令、數(shù)據(jù)、話路等）的安全保護（鑒權、加密）等。 移動通信：對于通話的雙方，只要有一方處于移動狀態(tài)，即構成移動通信方式。 IMT20xx的頻譜分配： 1992 年世界無線電管制大會的規(guī)定： IMT20xx 頻譜分配如下： 上行頻段： 1885~2025MHz；下行頻段： 2110~2200MHz； 移動衛(wèi)星業(yè)務頻段： 1980~20xxMHz； 2170~2200MHz； 從上面的分配可以看出，其上、下行頻段是不對稱的，因此有的系統(tǒng)提出利用不對稱的頻段以 TDD 方式提供業(yè)務。移動臺將采用雙模手機，以便在網(wǎng)絡、信令層與 GSM 兼容。其特點是信道間隔擴展為 ，但它的幀結構和時隙結構與 GSM 相同，擴 展因子為 16，可支持每時隙 8 個用戶。 ? 歐洲的 TDCDMA 歐洲西門子和阿爾卡特等公司提出了一種 TDCDMA。在支持 ITU 的 IMT20xx 家族及接口概念基礎上，有意參照無線傳輸技術的合作方式，支持歐洲的 GSM UMTS 的網(wǎng)絡概念。 （ 2）專門開發(fā)與 GSM 系統(tǒng)反向兼容的 UMTS 標準，包括兩個子方案： ? 日本的 WCDMA 日本最大的移動電話運營商 NTT DoCoMo 提出的建議為相干多碼率寬帶 CDMA（ WCDMA）。采用多級的目的在于將 5MHz 分為 3 個 帶寬的信道，以便于 IS95 后向兼容，可以共享或重疊。 具有代表性的第三代移動通信系統(tǒng)技術： 主要存在兩個標準： （ 1）以 Qualm 公司為代表提出的與 IS95 系統(tǒng)反向兼容的寬帶 cdmaOne 建議。首先是頻帶太窄，不能提供如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等的各種寬帶信息業(yè)務；其次是 GSM 雖然號稱“全球通”，實際未能實現(xiàn)真正的全球漫游，尤其是在移動電話用戶較多的國家如美國，日本均未得到大規(guī)模的應用。隨后頻帶擴展到 1900MHz，即基于 NCDMA 的 PCS1900。 NCDMA 系統(tǒng) NCDMA（碼分多址）系列主要是以高通公司為首研制的基于 IS95 的 NCDMA（窄帶 CDMA）。 上述三種產品的共同點是數(shù)字化，時分多址、話音質量比第一代好，保密性好、可傳送數(shù)據(jù)、能自動漫游等。 （ 2）日本的 JDC（現(xiàn)已更名為 PDC）技術標準在 1990 年制定， 93 年使用，只限于本國使用。 （ 1） DAMPS 是在 1989 年由美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA 完成技 術標準制定工作， 1993 年正式投入商用。 ――數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 由于 TACS 等模擬制式存在的各種缺點， 90 年代開發(fā)出了以數(shù)字傳輸、時分多址和窄帶碼分多址為主體的移動電話系統(tǒng)，稱之為第二代移動電話系統(tǒng)。 這些致命的弱點將妨礙其進一步發(fā)展，因此模擬蜂窩移動通信將逐步被數(shù)字蜂窩移動通信所替代。 C) 頻率利用率低，無法適應大容量的要求。 鑒于模擬移動通信的局限性，因此盡管模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)還會以一定的增長率在近幾年內繼續(xù)發(fā)展，但是它有著下列致命的弱點： A) 各系統(tǒng)間沒有公共接口。因此 移動通信系統(tǒng)不僅希望有一個與公眾網(wǎng)之間開放的標準接口，還需要一個開放的開發(fā)接口。 現(xiàn)在存在于世界各地比較實用的、容量較大的系統(tǒng)主要有： （ 1）北美的 AMPS；（ 2）北歐的 NMT450/900；（ 3）英國的 TACS；其工作頻帶都在 450MHz和 900MHz 附近，載頻間隔在 30kHz 以下。 移動通信系統(tǒng)從 40年代發(fā)展至今，根據(jù)其發(fā)展歷程和發(fā)展方向，可以劃分為三個階段： ――模擬蜂窩通信系統(tǒng) 第一代移動電話系統(tǒng)采用了蜂窩組網(wǎng)技術，蜂窩概念由貝 爾實驗室提出， 70 年代在世界許多地方得到研究。無線部分提供用戶終端的接入，利用有限的頻率資源在空中可靠地傳送話音和數(shù)據(jù)；有線部分完成網(wǎng)絡功能，包括交換、用戶管理、漫游、鑒權等，構成公眾陸地移動通信網(wǎng) PLMN。 移動通信的主要目的是實現(xiàn)任何時間、任何地 點和任何通信對象之間的通信。 培 訓 教 材 移動通信基本知識 深圳市中興通訊股份有限公司 培訓教材――移動通信基本知識 2 第一章 引言 隨著社會的進步、經濟和科技的發(fā)展，特別是計算機、程控交換、數(shù)字通信的發(fā)展，近些年來，移動通信系統(tǒng)以其顯著的特點和優(yōu)越性能得以迅猛發(fā)展，應用在社會的各個方面，到目前為止，全球移動用戶超過 1億 ，預計到本世紀末用戶數(shù)將達到 2億。無線通信的發(fā)展?jié)摿Υ笥谟芯€通信的發(fā)展，它不僅僅提供普通的電話業(yè)務功能，并能提供或即將提供豐富的多種業(yè)務，滿足用戶的需求。 從通信網(wǎng)的角度看，移動網(wǎng)可以看成是有線通信網(wǎng)的延伸，它由無線和有線兩部分組成。從陸地移動通信的具體實現(xiàn)形式來分主要有模擬移動通信和數(shù)字移動通信這兩部種。當?shù)谝粋€試運行網(wǎng)絡在芝加哥開通時，美國第一個蜂窩系統(tǒng) AMPS（高級移動電話業(yè)務）在 1979 年成為現(xiàn)實。 鑒于移動通信用戶的特點：一個移動通信系統(tǒng)不僅要滿足區(qū)內，越區(qū)及越局自動轉接信道的功能，還應具有處理漫游用戶呼叫（包括主被叫）的功能。由于移動通信是基于固定電話網(wǎng)的，因此由于各個模擬通信移動網(wǎng)的構成方式有很大差異，所以總的容量受著很大的限制。 培訓教材――移動通信基本知識 3 B) 無法與固定網(wǎng)迅速向數(shù)字化推進相適應，數(shù)字承載業(yè)務很難開展。 D) 安全 .利用率低，易于被竊聽，易做 假機 。然而，在模擬系統(tǒng)中的組網(wǎng)技術仍將在數(shù)字系統(tǒng)中應用。代表產品分為兩類： TDMA 系統(tǒng) TDMA系列中比較成熟和最有代表性的制式有：泛歐 GSM、美國 DAMPS 和日本 PDC。它是在 AMPS 的基礎商改造成的，數(shù)模兼容，基站和移動臺比較復雜。 （ 3）歐洲郵電聯(lián)合會 CEPT 的移動通信特別小組（ SMG）在 88 年制定了 GSM 第一階段標準 phase1，工作頻帶為 900MHz左右， 90年投入商用；同年，應英國要求，工作頻帶為 1800MHz的 GSM 規(guī)范產生。 三種不同制式各有其優(yōu)點， PDC 系統(tǒng)頻譜利用率很高，而 DAMPS 系統(tǒng)容量最大，但GSM 技術最成熟，而且它以 OSI 為基礎，技術標準公開，發(fā)展規(guī)模最大。北美數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的規(guī)范是由美國電信工業(yè)協(xié)會制定的， 1987 年開始系統(tǒng)研究，1990 年被美國電子工業(yè)協(xié)會接受，由于北美地區(qū)已經有統(tǒng)一的 AMPS 模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)按雙模式設計。 培訓教材――移動通信基本知識 4 第三代―― IMT20xx 隨著用戶的不斷增長和數(shù)字通信的發(fā)展，第二代移動電話系統(tǒng)逐漸顯示出它的不足之處。而隨著科學技術和通信業(yè)務的發(fā)展，需要的將是一個綜合現(xiàn)有移動電話系統(tǒng)功能和提供多種服務的綜合業(yè)務系統(tǒng)，所以國際電聯(lián)要求在 20xx 年實現(xiàn)商用化的第三代移動通信系統(tǒng)，即 IMT20xx，它 的關鍵特性有： （ 1）包含多種系統(tǒng)； （ 2）世界范圍設計的高度一致性； （ 3） IMT20xx 內業(yè)務與固定網(wǎng)絡的兼容； （ 4）高質量； （ 5）世界范圍內使用小型便攜式終端。 建 議 采 用 多 級 DSCDMA ， 射 頻 信 道 帶 寬 ， PN 碼 片 率 為。 美國考慮在 IMT20xx 網(wǎng)絡發(fā)展目標上，支持寬帶分組交換網(wǎng)為核心，將當前的從功能上分層的網(wǎng)絡模式演變成端到端的客戶 服務器模式。由于日本的第二代移動電話系統(tǒng)并沒有成為全球化標準，而在第三代IMT20xx 網(wǎng)絡技術方案上，日本決心走全球 化合作的道路?，F(xiàn)在愛立信等公司以與 NTT DoCoMo 公司合作，共同提出無線傳輸技術采用 WCDMA，而 培訓教材――移動通信基本知識 5 核心網(wǎng)路則沿用 GSM 網(wǎng)絡平臺，其目的在于能從 GSM 演進到第三代 IMT20xx。該方案將 FDMA/TDMA/CDMA組合在一起。由于每時隙僅 8 個用戶（碼分），故可采用聯(lián)合檢測（ Joint Detection）從而不需快速功率控制和減少碼間干擾，另外還可采用時分雙工（ TDD）。 此方案便于由 GSM 平滑過渡到第三代，故受到很多 GSM 供應商支持。但是在 IMT20xx 頻譜分配上，各國家和地區(qū)的考慮并不相同，不可能完全遵照這樣的頻譜安排。 移動通信是有線通信的延伸，與有線通信相比具有以下特點： 1. 終端用戶的移動性： 移動通信的主要特點在于用戶的移動性，需要隨時知道用戶當前位置，以完成呼叫 、接續(xù)等功能；用戶在通話時的移動性，還涉及到頻道的切換問題等。 3． 漫游功能： 移動通信網(wǎng)之間的自動漫游，移動通信網(wǎng)與其他網(wǎng)絡的互通（公用電話網(wǎng)、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、專網(wǎng)、現(xiàn)有移動通信網(wǎng)等），各種業(yè)務功能的實現(xiàn)等（電話業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務、 培訓教材――移動通信基本知識 6 短消息業(yè)務、智能業(yè)務等）。早在 80 年代初，歐洲已有幾大模擬蜂窩移動系統(tǒng)在運營，例如北歐的 NMT（北歐移動電話）和英國的 TACS（全接入通信系統(tǒng)），西歐其他各國也提供移動業(yè)務。為了方便全歐洲統(tǒng)一使用移動電話，需要一種公共的系統(tǒng)。 1990 年完成了 GSM900 的規(guī)范，產生一套 12 章規(guī)范系列。 系統(tǒng)的技術規(guī)范及其主要性能 GSM 標準共有 12 章規(guī)范系列，即： 01 系列：概述 02 系列：業(yè)務方面 03 系列：網(wǎng)絡方面 04 系列： MS－ BS 接口和規(guī)約（空 中接口第 3 層） 05 系列：無線路徑上的物理層（空中接口第 1 層） 06 系列：話音編碼規(guī)范 07 系列：對移動臺的終端適配 08 系列： BS 到 MSC 接口（ A 和 Abis 接口） 09 系列：網(wǎng)絡互連 10 系列：暫缺