福建农林大学教案.docx

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福建农林大学教案

第四部分典型的移动通信系统（4学时）

主要内容

一、蜂窝移动通信系统（重点）

二、无线市话系统

三、其它移动通信系统

一、蜂窝移动通信系统

主要内容

v4.1.1GSM数字蜂窝移动通信系统

v4.1.2CDMA数字蜂窝移动通信

v4.1.3第三代移动通信系统（3G）

4.1.1GSM数字蜂窝移动通信系统

1.GSM系统结构

2.GSM编号

3.GSM的频率配置

4.GSM的多址方式

5.GSM移动台

6.GSM的呼叫

7.用户识别卡（SIM卡）

1.GSM系统结构（四部分）

GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）和基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成,看下图。

1）移动台（MS）:

移动台是公用GSM移动通信网中移动用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个GSM系统中的唯一设备,它可以为车载型、便携型和手持型。

2）移动网子系统（NSS）:

移动网子系统又称交换子系统，主要完成GSM系统的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，它对GSM移动用户之间通信和GSM移动用户与其它通信网用户之间通信起着管理作用；

3）基站子系统（BSS）

是在一定的无线覆盖区域中由MSC控制并与MS进行通信的系统设备。

它主要负责无线发送、接收和无线资源管理等功能。

基站子系统是由基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）这两部分的功能实体构成。

4）操作支持子系统（OSS）

操作支持子系统（OSS）需要完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理以及网路操作与维护。

主要包括网路管理中心（NMC）、安全性管理中心（SEMC）、用于用户识别卡管理的个人化中心（PCS）、用于集中计费管理的数据后处理系统（DPPS）等功能实体。

2.GSM编号

1）移动台国际ISDN号码（MSISDN）

MSISDN号码是指主叫用户为呼叫公用数字蜂窝移动通信网GSM系统中一个移动用户所需拨的号码。

一个移动台可分配一个或多个MSISDN号码，一个MSISDN号码总长不超过15位数字。

其号码组成如下

2）国际移动用户识别码（IMSI）

为了在整个GSM移动通信网中正确识别某个移动用户，就必须给移动用户分配一个特定的识别码，这个识别码称为国际移动用户识别码（IMSI），也称为国际移动用户身份码（它不是呼叫号码），存储在用户识别卡（SIM）、HLR、VLR中。

3）临时移动用户识别码（TMSI）

为了对移动用户识别码保密，MSC/VLR可给每个来访的移动用户分配一个临时移动用户识别码（TMSI）（仅限在本MSC/VLR业务区内使用），每个移动用户的IMSI和TMSI可按一定算法转换。

4）移动用户漫游号码（MSRN）

当移动用户漫游到一个新的业务区后，为使GSM移动通信网路能再进行路由选择，而给该用户分配一个临时性的移动用户漫游号码（MSRN）

5）国际移动台设备识别码（IMEI）

IMEI唯一地识别一个移动台设备，用于监控被窃或无效的移动设备，为一个15位的十进制数字。

6）位置区识别码（LAI）

7）全球小区识别码（CGI）

8）位置基地站识别码（BSIC）

9）MSC/VLR号码

是在No.7信令消息中使用的代表MSC的号码，“中国电信”GSMPLMN网中的MSC/VLR号码结构为用户号码为全0的MSRN号码。

10）HLR号码

HLR号码是在No.7信令消息中使用的代表HLR的号码，“中国电信”GSMPLMN网中的HLR号码结构是用户号码为全0的MSISDN号码。

11）HLR号码

切换号码（HON）是指当进行移动交换局间越局切换时，为选择路由，由目标MSC（即要求切换到的MSC）临时给移动用户分配的一个号码。

3.GSM的频率配置

GSM系统采用蜂窝小区结构，属于TDMA/FDMA系统。

有两个工作频段：

一个是900MHZ，一个是1800MHZ。

频道编号

在无线通信中，每个射频信道由一个上行（移动台发，基站收）和一个下行（移动台收，基站发）频率对组成，这种方式称为频分双工（FDD）。

GSM系统采用等间隔频道配置，其频道号（n）和标称中心频率的关系是：

fL（n）=890MHz+0.2nMHz（下频段）

fH（n）=fL（n）+45MHz（上频段）

上式中n=1～124，n值称为绝对射频信道号码

4.GSM的多址方式

GSM无线接口的TDMA/FDMA混合多址方式示意图

5.GSM移动台

（1）移动台的电原理图

（2）移动台工作原理：

发射过程、接收过程

（3）GSM手机接收机电路结构及工作原理

一是超外差一次变频接收电路；

二是超外差二次变频接收电路；

三是直接变频式线性接收电路。

（4）GSM手机发射机电路结构及工作原理

---带发射变换模块的发射机电路结构

----带发射上变频器的发射机电路结构

----直接变频发射机电路结构

6.GSM的呼叫处理

v固定用户至移动用户的入局呼叫

v移动用户至固定用户的出局呼叫

v移动用户至移动用户的呼叫

7.用户识别卡（SIM卡）

移动电话机与SIM卡共同构成移动通信终端设备。

无论是GSM系统还是CDMA系统，数字移动电话机用户在“入网”时会得到一张SIM卡。

SIM卡是（SubscriberIdentityModel客户识别模块）的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡。

GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。

vSIM卡的存储容量有3kB、8kB、16kB、32kB、64kB等。

vSIM卡能够储存多少电话号码和短信取决于卡内数据存储器EEPROM的容量（有2KB、3KB、8KB容量）。

v假设一张EEPROM容量为8KB的SIM卡，可储存以下容量的数据：

100组电话号码及其对应姓名、15组短信息、25组最近拨出的号码、4位SIM卡密码（PIN）。

v目前中国移动/中国联通实际对普通用户提供的多数是普通8K的SIM卡。

4.1.2CDMA数字蜂窝移动通信

1.CDMA蜂窝通信系统的基本原理

CDMA扩频通信系统原理示意图（看图讲解）

2.CDMA系统的特点

3.CDMA数字蜂窝网的网络结构

CDMA蜂窝系统由移动台（MS）、基站子系统（BSS）、移动网子系统（NSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成。

4.CDMA系统提高系统容量的关键技术

（1）功率控制

反向信道开环功率控制

　　反向信道闭环功率控制

　　　　　前向信道功率控制

（2）软切换

当移动台从一个小区进入相同频率的另一个小区时发生的切换，它由MSC控制完成。

5.CDMA移动电话的组成及工作原理

CDMA系统的移动台是双模式移动台，是与模拟系统兼容的，移动台可以工作于模拟和数字CDMA两种蜂窝移动通信系统。

4.1.3第三代移动通信系统（3G）

1.3G的含义

第三代移动通信系统简称3G,是由国际电信联盟（ITU）率先提出并负责组织研究的,采用宽带码分多址（CDMA）数字技术的新一代通信系统,是近20年来现代移动通信技术和实践的总结和发展。

3G在最早提出时被命名为未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS，FuturisticPublicLandMobileTelecommunicationSystem）,后更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunications2000）。

2.实现目标

第三代移动通信系统的目标包括以下几个主要方面:

（1）与第二代移动通信系统及其他各种通信系统（固定电话系统、无绳电话系统等）相兼容。

（2）全球无缝覆盖和漫游。

（3）支持高速率（高速移动环境144kb/s;室外步行环境384kb/s;室内环境2Mb/s）的多媒体（话音、数据、图像、音频、视频等）业务。

3.第三代移动通信的关键技术

1.多载波调制

2.多址技术

3.软件无线电

4.智能天线

5.异步转移模式（ATM）

6.智能网（IN）

4.频谱规划

1）主要工作频段

（1）频分双工（FDD）方式:

1920~1980MHz、2110~2170MHz。

（2）时分双工（TDD）方式:

1880~1920MHz、2010~2025MHz。

2）补充工作频段

（1）频分双工（FDD）方式:

1755~1785MHz、1850~1880MHz。

（2）时分双工（TDD）方式:

2300~2400MHz,与无线电定位业务共用,均为主要业务,共用标准另行制定。

3）卫星移动通信系统工作频段

1980~2010MHz、2170~2200MHz。

5.应用

（1）Internet应用。

（2）无线视频、图像的传输。

（3）多媒体服务。

（4）各种承载服务。

6.系统结构

三个组成部分包括:

（1）用户终端。

（2）无线接入网（RAN，RadioAccessNetwork）。

（3）核心网（CN，CoreNetwork）。

四个接口包括:

（1）网络与网络接口（NNI，NetworkandNetworkInterface）,指的是IMT-2000家族核心网之间的接口,是保证互通和漫游的关键接口。

（2）无线接入网与核心网之间的接口（RAN-CN）,对应于GSM系统的A接口。

（3）移动台与无线接入网之间的无线接口（UNI）。

（4）用户识别模块和移动台之间的接口（UIM-MT）。

7.三种制式全球漫游能力比较

8.三种制式建网的经济性比较

9.中国第三代移动通信（C3G）计划

项目主要参研单位

经过严格评审，二十余家国内一流水平的移动通信制造企业、研究院所、高校参与C3G项目的科研开发：

大唐电信（WCDMA/CDMA2000）

东方通信（cdma2000/WCDMA）

上海贝尔（WCDMA）

首信集团（WCDMA/cdma2000）

电信技术传输所（标准/测试）

清华大学（WCDMA）

北京邮电大学（WCDMA）

中兴通信（WCDMA）

电信科学技术研究院（TD-SCDMA）

华为技术（WCDMA）

巨龙公司（cdma2000/WCDMA）

东南大学（cdma2000/WCDMA）

中国科技大学（WCDMA）

解放军信息工程大学（WCDMA）

二、无线市话系统

v4.2.1PAS系统

PAS（PersonalAccessPhoneSystem）是一种新型的无线接入系统，它依托于原有的市话网，采用先进的微蜂窝技术，以无线的方式接入到固定电话网，使传统的固定电话可以在网络覆盖区域内携带使用，用户可以随时随地接听、拨打市内、国际电话，也可方便地拨打寻呼和移动电话，是市话的有效延伸和补充，同时又保留了有线网络带宽，稳定，大容量，多业务等固有的优势。

v4.2.2小灵通手机

小灵通手机的技术指标

（1）体积：

小于200cm3

（2）重量：

小于100g（含电池）

（3）射频频率：

1895.150MHz--1917.950MHz　

（4）发射功率：

10mW（平均）、80mW（峰值）

（5）灵敏度：

小于16dbμV　（6）通信方式：

TDMA/TDD时分多址/时分双工（7）复用信道数/载频：

4个（8）调制方式：

π/4QPSK（9）传输速率：

384Kbps　（10）语音编码：

ADPCM32Kbps（11）铃声频率：

2800Hz、1800Hz

小灵通手机的特点

（1）语音清晰

（2）移动通信

（3）绿色环保　

（4）功能完备

（5）超长待机、通话时长　

（6）精巧时尚

（7）费用低廉

小灵通手机组成框图

三、其它移动通信系统

v4.3.1无线寻呼系统

无线寻呼系统的概念及组成

概念:

无线寻呼系统是一种单向传输数字信息的选择呼叫系统，它通常由寻呼控制中心、基站和寻呼接收机（俗称BP机）组成。

无线寻呼系统框图：

无线寻呼网所使用的频率

※国际无线电咨询委员会（CCIR）建议使用的频段为：

26.1MHz~50MHz66MHz~88MHz

146MHz~174MHz450MHz~470MHz

※我国无线电管理委员会规定的频段如下表所示，共用6个频段，计60个频点，频道间隔为25KHz，频率稳定度要求优于±5×10-7。

v4.3.2集群系统

集群系统的概念:

集群移动通信系统（简称集群系统）是一种共用无线频道的专用调度移动通信系统，它采用了现代通信中的多信道共用和动态分配信道技术

集群移动通信系统的组成由移动台、调度台、基站、控制中心和区域控制中心组成。

集群移动通信系统特点：

1）共用频率2）共用设施3）共享覆盖区4）共享通信业务5）共同分担费用6）改善服务

集群系统的网络结构：

v4.3.3移动卫星通信系统

移动卫星通信的分类

※按应用分为海事移动卫星系统（MMSS），航空移动卫星系统（AMSS）和陆地移动卫星系统（LMSS）。

海事卫星通信系统：

海事卫星通信的国际组织为INMARSAT（现称国际移动卫星组织），该组织营建了覆盖全球的国际海事卫星通信系统，称为INMARSAT系统

INMARSAT系统由船站、岸站、网络协调站和卫星组成。