第1章 CDMA基本原理-3信道
CDMA工作原理
CDMA工作原理CDMA（码分多址）是以分组的形式广播您的通话的，但与TDMA（时分多址）不同的是，所有通话均在同一信道上传递，它通过指定给各个对话的特殊代码来区分每个对话。
当您使用CDMA 电话时，它实际上接收了在您所使用的网络上传输的所有电话，但只有那些带有您的特殊代码的通话才会被从分组的数据状态重新转换为语音。
单个的CDMA网络单元在这三种数字协议（TDMA，GSM，CDMA）中是最大的，CDMA能管理网络单元覆盖的广阔空间，因为它的智能电话在靠近天线时会自动降低功率，而在远离天线时又会加大功率。
象GSM一样，CDMA以13Kbps的速率传输语音，以9600bps的速率传输数据，但它提供的通话质量在三种数字协议中是最清晰的，而且通话容量是模拟电话的20倍（请看下方的“CDMA工作原理”）。
CDMA既可以在800MHz也可以在1900MHz的频段上工作。
Qualcomm，这个最先将CDMA推向商用的公司，推出了一种双频段电话，被称为QCP2700它允许您在CDMA的两个频率之间进行切换。
象TDMA一样，CDMA在必需时也可以切换到模拟方式，但请注意，这常常是从数字连接变成一个虽然更可靠但质量却较差的模拟连接。
CDMA 工作原理1 拨号:当您拨了一个电话号码,这个号码将与您的电话ID号一起以无线电广播的形式发射出去2 分组传递:电话对您的语音进行数字化,并把它划分为数据位包,然后使用扩频技术广播这些数据包。
CDMA指定440亿个代码中一个代码代表这次对话，并将数据包分散在多个无线电频谱段上，这个代码使您的通话与在同一无线电频段上同时发射的其它通话区分开来。
3 接收与连接：距离最近的CDMA无线捕捉到您的电话的无线电广播，并将它传递到中央交换计算机，这个计算机识别您的电话ID。
这样，蜂窝服务电话提供商可以跟踪您的通话并根据空中占用时间进行计费。
中央交换计算机将您连到安装在电话公司总局的公用电话交换网上，或连到本系统中的其它蜂窝用户。
CDMA
CDMA系简化框图 CDMA系统移动台简化框图
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CDMA系统原理 CDMA系统原理
图6-10 CDMA系统基站简化框图 CDMA系统基站简化框图
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CDMA系统原理 CDMA系统原理 CDMA系统的通信过程如下： CDMA系统的通信过程如下： （1）建立 链路 （2）通话
无线传输技术 开关多波束智能天线：结构较简单，整个区域 由数目确定的多个并行波束覆盖，每个波束的 指向和宽度是固定的，用户在小区内移动，基 站选择某个波束使接收信号最强。 自适应阵天线：采用多天线阵元结构形成全向 天线，系统采用数字信号处理技术识别用户信 号的到达方向，并在此方向形成天线主波束。 返回
CDMA系统原理 CDMA系统原理 技术关键：在码分多址通信系统中，各 收端必须传输本地地址码，该本地码的 码型结构与对端发码一致，且相位完全 同步。用本地码对所收全部信号进行相 关检测，从而选出所需的信号。
码分多址传输技术
例如：共有四个站进行码分复用通信，4个站的 码片序列为 A (-1 A：(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) B：(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1) C：(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) D：(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1) 现收到码片序列S为(-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1)，判 断为那个站发的，发送的信号是什么。
通用分组无线业务
在GSM系统中，若采用电路交换，每条GSM信道 GSM系统中，若采用电路交换，每条GSM信道 只能提供9.6 kbit/s或14.4kbit/s的传输速率。若多 只能提供9.6 kbit/s或14.4kbit/s的传输速率。若多 条信道组合在一起（最多8 条信道组合在一起（最多8个时隙），虽可提供更 高速率，但只能被单一用户独占。 采用分组交换的GPRS可灵活运用无线信道，使其 采用分组交换的GPRS可灵活运用无线信道，使其 为多个GPRS数据用户所共用，提高了无线资源的 为多个GPRS数据用户所共用，提高了无线资源的 利用率。GPRS 最多可将8 利用率。GPRS 最多可将8个时隙组合在一起，可 提供高达171.2 kbit/s的带宽，可供多个用户同时 提供高达171.2 kbit/s的带宽，可供多个用户同时 共享。
CDMA通信的基本原理功率控制
CDMA通信的基本原理功率控制CDMA通信与传统的通信系统像比较,发端多了扩频调制,收端多了扩频解调CDMA通信在发端将待传入的话音,通过A/D转换将模拟语音转变成了二进制数据信息,通过高速率的伪随机扩频调制,从原理上讲,两者相乘,扩展到一个很宽的频带,因而在信道中传输信号的带宽远大于信息带宽。
在接受端，接受机不仅接受到有用的信号，同时还接受到各种干扰信号和噪声。
利用本地产生的伪随机序列进行相关解扩。
本地伪码与接受到的扩频信号中伪码一致，通过相关运算可还原成原始窄带信号，顺利通过窄道滤波器，恢复原始数据，再通过数/模(D/A)转换，恢复原始语音。
接收机接收到的干扰和噪声，由于和本地伪随机序列不相关，经过接收扩解，将干扰和噪声频谱大大扩展，频谱功率密度大大下降，落入窄带滤波器的干扰和噪声分量大大下降，因此在窄带滤波器输出端的信噪比或信干比得到极大改善，其改善程度就是扩频的处理增益。
CDMA蜂窝网的关键技术--功率控制CDMA蜂窝移动通信系统中，所以的用户使用相同的频带发送信息,如果各移动台以相同的功率发射信号,则信号到达基站时,因为传输路程不同,基站接受到到的靠近基站的用户发送的信号比在小区边缘用户发射的信号强度大,因此远端的用户信号被近端的用户信号湮没,这时间所谓的"远近效应"。
通常，路径损耗的总动态范围在80dB的范围内。
为了获得高质量和高的容量，所有的信号不管离基站的远近，到达基站的信号功率都应该相同，这就是功率控制的目的：使每个用户到达基站的功率相同。
从不同的角度考虑有不同的功率控制方法。
比如若从通信的正向、反向链路角度来考虑,一般可以分为反向功率控制和正向功率控制；若从实现功控的方式则可划分为集中式功率控制和分布式控制；还可以从功率控制环路的类型来划分，有可分为开环功控、闭环功控(外环功控和内环功控)。
1.反向功控CDMA系统的通信质量和容量主要受限于收到干扰功率的大小。
CDMA原理
1、CDMA原理图2、编码技术2-1信源编码2-1-1信源编码的目的是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号的有效传输；2-1-2最常用的信源编码是PCM，它采用A律波形编码。
分为取样、量化和编码三步；一路语音信号编码后的速率为64Kb/s;2-1-3移动通信中如果采用PCM编码技术，则传一路话音信号需要64K带宽，传8路话音需要512K带宽。
对于1个频点只有200KHZ带宽的GSM系统来说，会造成频率资源的浪费，因此GSM系统中采用GMSK编码技术，编码后的速率为13Kb/s；2-1-4第三代移动通信系统中，不仅要支持语音通信，还要支持多媒体数据业务，因此必须采用更加先进的编码技术。
在WCDMA中，采用了自适应多速率语音编码（AMR）技术。
它支持8种编码速率：12.2、10.2、7.95、7.4、6.7、5.9、5.15和4.75Kb/s.3、AMR控制AMR:允许系统根据无线接口资源动态调整语音的编码速率负荷重时，降低AMR的语音速率，这样既减轻负载，又增加系统容量。
采用4.75K时相对12.2K容量提高约40%负载轻时，增加AMR语音速率，尽量提高QOS，增加满意度对于上行覆盖受限的情况，降低AMR的语音速率可以有效扩大上行的覆盖范围4、信道编码目的使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差。
同时在原数据流中加入冗余信息，提高数据传输速率。
5、信道编码的特点5-1信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力5-2目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）5-3使用编码增加了无效负荷和传输时间5-4适合纠正非连续的少量错误6、交织编码技术6-1优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。
提高纠错编码的有效性。
6-2缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求选择。
移动通信基本原理
并实现整个通信系统的运行、 管理。
第1章 移动通信基本原理
第1章 移动通信基本原理
1） 移动交换中心MSC MSC是计算机控制的全自动交换系统。
MSC是整个GSM网络的核心，它控制所有BSC的业
务，提供交换功能及和系统内其它功能的连接，MSC 可以直接提供或通过移动网关GMSC提供和公共电话
交换网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、公共
线资源管理等功能。 功能实体可分为基站控制器
（BSC）和基站收发信台（BTS）。
第1章 移动通信基本原理
1） 基站收发信台BTS BTS完全由BSC控制， 主要负责无线传输， 完成 无线与有线的转换、 无线分集、 无线信道加密、 跳频 等功能。 2） 基站控制器BSC
基站控制器是基站的智能控制部分， 负责本基站
第1章 移动通信基本原理
•半双工通信
•通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时 •工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作。
A T 发射机 受话器 R 接收机 f2 天线共用器 f1 R f1 f2 B T
发话器
Play
图1-5 半双工方式
第1章 移动通信基本原理
• 半双工方式，基站为双工，移动台为异频单工
数据网（PDN）等固定网的接口功能，把移动用户与 移动用户、移动用户和固定网用户互相连接起来。
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。
（2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的
联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
发话器 A T 发射机 天线共用器 受话器 R f2 f1 R f1 f2 B T
CDMA原理介绍
1xEV-DO FL
Time
* e.g. for MUP or BCMCS
前向帧结构
• Forward physical layer channel 前向物理层信道 – Identical to IS-95/1X – Code spread at 1.2288 Mcps
• Only one Physical channel 仅有一个物理信道 • Physical channel is divided into frames of 26.6 msec duration
9.6kbit/s的速率传送接入信道物理层数据分组。
接入信道发送方式
• 接入过程由单个或多个接入探针构成，接入探针由接入信道前缀和多 个接入信道数据分组组成，在前缀部分只发送导频信道，在数据部分 同时发送导频信道和数据信道。发送前缀时的导频功率高于发送数据 时的导频功率。AT利用接入信道向基站发送请求或响应消息。
Platinum Multicast
(OFDM)
2006
2007
1xEV-DO – B (1.25 – 20 MHz)
DL: 3.1 - 73 Mbps UL: 1.8 - 27 Mbps2
1xEV-DO –C (1.25 – 20 MHz)
DL: 70 - 200 Mbps UL: 30 – 45 Mbps4
M A C信道
• MAC信道由三个子信道组成：RA信道、DRCLock信道、 RPC信道。其中DRCLock信道与RPC信道时分复用后， 与RA信道再码分复用。
M A C信道： RA信道
• 传送系统的反向负载指示 • RA信道发送RAB比特（Reverse Activity Bit) • RAB为“1”表明扇区反向链路忙 • RAB为“0”表明扇区反向链路闲 • AT通过监视RA信道可以动态调整自己的反向发送速率
移动通信原理-CDMA基本原理
C：信道容量，单位b/s
B：信号频带宽度，单位Hz
S：信号平均功率，单位W N：噪声平均功率，单位W
结论：在信道容量C不变的情况下，信号频带宽度B与信噪比S/N 完全可以互相交换，即可以通过增大传输系统的带宽以在较低信 噪比的条件下获得比较满意的传输质量
无 线 维 护 中 心
扩频通信的理论基础
1． 信息数据经过常规的数据调制，变成窄带信号（假定带宽为B1）。 2． 窄带信号经扩频编码发生器产生的伪随机编码（PN 码：Pseudo Noise Code） 扩频调制，形成功率谱密度极低的宽带扩频信号（假定带宽为B2，B2 远 大于B1）。窄带信号以PN 码所规定的规律分散到宽带上后，被发射出去。
无 线 维 护 中 心
扩频通信的理论基础
3． 在信号传输过程中会产生一些干扰噪声（窄带噪声、宽带噪声）。 4． 在接收端，宽带信号经与发射时相同的伪随机编码扩频解调，恢复成常规 的窄带信号。即依照PN 码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起 来，形成普通的窄带信号。再用常规的通信处理方式将窄带信号解调成信 息数据。干扰噪声则被解扩成跟信号不相关的宽带信号。
CDMA知识要点1（CDMA基本原理）
CDMA知识要点1（CDMA基本原理）CDMA知识要点⼀、⽆线传播理论： (2)1. UHF（ultra high frequence）超⾼频300~3000MHZ (2)2. 慢衰落与快衰落的概念 (2)3. 对抗衰落，基站采取的措施是采⽤时间分集、空间分集（极化分集）和频率分集的办法(2)4. 绕射损耗和穿透损耗 (2)5.常见的⼏种传播模型： (2)6.CW测试的概念： (2)⼆、天线理论： (2)1.天线分类 (2)2.天线的性能指标 (3)3.dBd 和 dBi的区别，以及dBm的概念 (3)4. 波束宽度 (3)5.天线选型 (3)6. 天线下倾⾓与覆盖距离的计算公式 (3)三、CDMA基本原理： (5)1. CDMA （code division multiply access）码分多址接⼊。
(5)2.扩频通信的原理 (5)3.CDMA采⽤直序扩频频 (Direct Sequence Spread Spectrum) (5)4.⼏个常见概念 (5)5.系统框图 (6)6.三种码（短码、长码、WALSH码）： (7)四、CDMA信道： (7)1. IS-95中的前向信道和反向信道 (7)五、CDMA关键技术： (10)1. 功率控制技术 (10)2. Rake接收 (11)3.软切换/更软切换的概念 (11)六移动台⾏为 (12)1. 移动台初始化 (12)2.移动台空闲态 (12)3. 接⼊过程 (13)4. 掉话 (16)七、基站硬件 (17)1.系列基站 (17)⼋、切换算法： (18)1. CDMA切换的分类 (18)2. 导频集 (18)3. CDMA切换的主要参数 (18)4. 搜索窗⼝参数 (19)5. 切换算法可以分为以下的类型： (21)6 软切换动态门限 (21)7. 软切换过程 (22)⼋功率控制 (23)1. Radio Configuration简称为RC (23)2. 功控分类 (23)3. 反向功控 (24)4. 前向功控 (24)九负荷控制 (26)1. 前向负荷计算 (26)2. 反向负荷控制之准⼊算法描述 (28)⼗、系统消息 (29)1. 在CDMA系统中，⼏乎所有的呼叫流程由消息驱动 (29)2. 常见的消息 (29)3. 6种必选消息 (31)⼀、⽆线传播理论：1. UHF（ultra high frequence）超⾼频300~3000MHZ2. 慢衰落与快衰落的概念慢衰落：由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称慢衰落。
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信道种类及结构
本节将先介绍cdma2000 1xRTT系统所能提供的所有前反向物理信道，然后 给出各种信道的物理层形成框图.物理层（Physical Layer）完成 cdma2000前反向物理信道的编解码和调制解调功能。 IS-95系统的前反向物理信道，如图所示，分为前向信道（FORWARD CHANNELS）和反向信道（REVERSE CHANNELS）。
扩频速率和无线配置
扩频速率即“Spreading Rates”，以下简称“SR”。指扩展CDMA信号 的扩频波形的chip速率，决定了频谱的宽度和处理增益。扩频速率1（ SR1）是1.228,800 chip/s，和当前IS-95的操作是一样的。它形成 1.25 MHz宽的信号，每扇区能承载一定数量的数据。 无线配置即“Radio Configuration”，以下简称“RC”。RC指一系列 前向和反向业务信道的工作模式，每种RC支持一套数据速率，其差别 在于物理信道的各种参数，包括调制特性和扩频输率（SR）等。 其中，SR1所对应的 可分为两类，一类是和IS-95兼容的，另一类则采 用了新的信道调制编码等技术；BS和MS在支持SR1时，要么工作于前一 类RC，要么工作于后一类RC，而不能同时使用两者。 cdma2000 1xRTT工作在SR1下，它有几种射频配置，每种都有自己的特 征。 列出了cdma2000-1x在SR1下支持的RC配置情况：
前反向物理信道
CDMA2000 1xRTT系统的前反向物理信道如图所示。
后向兼容的前向链路信道
前向CDMA信道 (SR1 and SR3) 导频 信道 广播控 制信道
公共指 配信道
公共功率 控制信道
公共 控制 信道
同步 信道
业务 信道
寻呼 信道 SR1
快速寻 呼信道
前向导 频信道
发送分集 导频信道
CDMA2000中的逻辑信道命名 信道名称 物理信道
F/R-FCH F/R-DCCH F/R-SCCH F/R-SCH F-PCH F-QPCH R-ACH F/R-CCCH F/R-PICH F-DAPICH F-TDPICH F-ATDPICH Forward/Reverse Fundamental Channel（前反向基本信道） Forward/Reverse Dedicated Control Channel（前反向专用控制信道） Forward/Reverse Supplemental Code Channel（前反向补充码分信道） Forward/Reverse Supplemental Channel（前反向补充信道） Forward Paging Channel（前向寻呼信道） Forward Quick Paging Channel（前向快速寻呼信道） Reverse Access Channel（反向接入信道） Forward/Reverse Common Control Channel（前反向公共控制信道） Forward/Reverse Pilot Channel（前反向导频信道） Forward Dedicated Auxiliary Pilot Channel（前向专用辅助导频信道） Forward Transmit Diversity Pilot Channel（前向发射分集导频信道） Forward Auxiliary Transmit Diversity Pilot Channel（前向辅助发射分集导频 信道） Forward Sync Channel（前向同步信道） Forward Common Power Control Channel（前向公共功率控制信道） Forward Common Assignment Channel（前向公共指配信道） Reverse Enhanced Access Channel（反向增强接入信道） Forward Broadcast Control Channel（前向广播控制信道）
扩频速率和无线配置
RC 1 2 FFCH Rate=1/8 1.2kbps Rate=1/4 2.4kbps Rate=1/2 4.8kbps Rate=1 9.6kbps Rate=1/8 1.8kbps Rate=1/4 3.6kbps Rate=1/2 7.2kbps Rate=1 14.4kbps Rate=1/8 1.5kbps Rate=1/4 2.7kbps Rate=1/2 4.8kbps Rate=1 9.6kbps Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 1.5kbps 2.7kbps 4.8kbps 9.6kbps 1.8kbps 3.6kbps 7.2kbps 14.4kbps FSCH RFCH Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 Rate=1/8 Rate=1/4 Rate=1/2 Rate=1 RSCH 1.2kbps 2.4kbps 4.8kbps 9.6kbps 1.8kbps 3.6kbps 7.2kbps 14.4kbps 1.5kbps 2.7kbps 4.8kbps 9.6kbps 1.8kbps 3.6kbps 7.2kbps 14.4kbps 1.5kbps 2.7kbps 4.8kbps 9.6kbps
第一章CDMA基本原理-3 CDMA信道
网讯教育
信道结构介绍
cdma2000 1xRTT性能的增强
cdma2000 1xRTT系统向后兼容IS-95系统，但与IS-95相比，cdma2000 1xRTT具有一些新的实质性的技术特点，这些技术特点简要列出如下：
无线部分：
1．相比于IS-95系统采用64位Walsh码，cdma2000 1xRTT系统最高可采用 128位Walsh码，提高系统容量 2．快速前向功率控制－－增加前向容量； 3．前向发送分集－增加前向容量； 4．补充信道（SCH）－－支持高速分组数据业务； 5．引入Turbo编码－－增加系统的吞吐量； 6．反向辅助导频信道－－反向链路相干解调采用相关解调，提高反向容量 7．灵活的帧长度－－满足不同的分组数据业务要求； 8．可选择较长的交织器； 9．改进的媒体接入控制（MAC）方案－－支持QoS/分组状态转移等。
F-SYNC F-CPCCH F-CACH R-EACH F-BCCH
CDMA2000逻辑-物理信道映射
CDMA2000技术定义了逻辑信道和物理信道来传输用户的数据和信令信息 。 物理信道是基站和手机间的通路，主要用数字编码和无线传输特性来描 述；逻辑信道是手机和基站协议层间的通路，传送的信息按照是单个或 多个用户、传输的是信令或数据、传输方向性来分组在不同的逻辑信道 上传输。 逻辑信道上的信息最终会通过一个或多个物理信道承载传输，逻辑-物理 信道之间的对应关系称为“映射”。一个逻辑信道可以永久占用一个物 理信道（例如同步信道），或者临时独占一个物理信道；又或者与其它 逻辑信道共享物理信道（通过复用）。 例如，f-csch上的信息最后可能会映射到F-SYNCH、F-PCH或F-BCCH上。 下表列出了逻辑-物理信道的映射。
第1个字母 f=Forward r=Reverse 第2个字母 第3个字母 d=Dedicated t=Traffic c=Common s=Signaling 最后2个字母
CDMA2000中的逻辑信道命名
ch
物理信道的命名由几个大写字母组成。跟逻辑信道一样，第一个字母表示 方向（前/反向），其余的是信道名称的首字母缩拼。 需要注意的是当信道唯一时，前面的字母通常会省略掉，例如接入信道（ ACH）、寻呼信道（PCH）等。
4
Rate=2X 19.2kbps Rate=4X 38.4kbps Rate=8X 76.8kbps Rate=16X 153.6kbps Rate=32X 307.2kbps Rate=2X 28.8kbps Rate=4X 57.6kbps Rate=8X 115.2kbps Rate=16X 230.4kbps Rate=2X Rate=4X Rate=8X Rate=16X Rate=32X Rate=64X 19.2kbps 38.4kbps 76.8kbps 153.6kbps 307.2kbps 614.4kbps
辅助导 频信道
辅助发送分 集导频信道
0～1 专用 控制信道
0～1基本 信道
公共控制 子信道
0～7 补充码分信 道（RC1~2)
பைடு நூலகம்
0~2 补充信道 （RC3~9)
前向公共物理信道——导频信道
全0信息，用Walsh 0码扩展，直接用PN短码进行调制
3
Rate=2X Rate=4X Rate=8X Rate=16X Rate=2X Rate=4X Rate=8X Rate=16X Rate=32X Rate=2X Rate=4X Rate=8X Rate=16X
19.2kbps 38.4kbps 76.8kbps 153.6kbps 19.2kbps 38.4kbps 76.8kbps 153.6kbps 307.2kbps 28.8kbps 57.6kbps 15.2kbps 230.4kbps
CDMA2000逻辑-物理信道映射
物理信道 F/R-FCH F/R-SCH F/R-DCCH F-SYNC F-CCCH F-BCCH F-PCH R-EACH R-ACH 逻辑信道 f/r-dsch f/r-dtch f/r-dtch f/r-dsch f/r-dtch f-csch f-csch f-csch f-csch r-csch r-csch 信息 层3信令消息 用户数据（语音/数据业务） 用户数据（数据业务） 层3信令消息 用户数据（语音/数据业务） 同步信道消息 手机指示消息 广播消息 寻呼信道消息（与TIA/EIA-95兼容） 手机接入消息 手机接入消息（与TIA/EIA-95兼容）