数字蜂窝移动通信系统
现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统
现代移动通信GSM数字蜂窝移动通信系统在当今快节奏的社会中，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而 GSM 数字蜂窝移动通信系统作为现代移动通信领域的重要基石，为人们的沟通和信息传递带来了极大的便利。
GSM 数字蜂窝移动通信系统，顾名思义，是一种采用数字技术的蜂窝式移动通信系统。
它的出现彻底改变了人们的通信方式，让随时随地的交流成为可能。
要理解 GSM 系统，首先得明白“蜂窝”这个概念。
想象一下，我们把整个通信覆盖区域划分成一个个像蜂窝一样的小区域，每个小区域都有一个基站负责与该区域内的移动终端进行通信。
当用户在移动过程中从一个区域进入另一个区域时，系统会自动切换基站，保证通信的连续性。
这种蜂窝式的结构，有效地提高了频谱利用率，使得在有限的频谱资源下能够容纳更多的用户同时进行通信。
GSM 系统采用了时分多址（TDMA）技术。
简单来说，就是将一个频道的时间分成若干个时隙，每个用户在特定的时隙内进行通信。
这样一来，多个用户就可以共享同一个频道，大大提高了频道的利用率。
而且，GSM 系统还使用了数字信号处理技术，相比传统的模拟通信，数字信号具有更强的抗干扰能力和更高的语音质量。
在 GSM 系统中，用户的身份识别和认证是非常重要的环节。
每个用户都有一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI），就像我们每个人都有一个独一无二的身份证号码一样。
当用户开机或者进行位置更新时，系统会对用户的身份进行验证，以确保通信的安全性和合法性。
GSM 系统的语音编码也是其关键技术之一。
它采用了一种高效的语音编码算法，能够在保证一定语音质量的前提下，大大降低传输的数据量。
这样不仅节省了频谱资源，还提高了系统的容量。
除了语音通信，GSM 系统还支持短信服务（SMS）。
短信的出现让人们可以用简短的文字快速传递信息，即使对方不方便接听电话，也能及时收到重要的消息。
而且，随着技术的不断发展，GSM 系统还逐渐具备了数据传输功能，让用户能够通过手机上网、收发电子邮件等。
数字蜂窝移动通信网
数字蜂窝移动通信网数字蜂窝移动通信网是一种使用数字信号传输的移动通信网络，也是当前移动通信领域最为重要的通信技术之一。
它通过将通信区域分成若干个小区域，并在每个小区域中设置一个基站来实现通信，从而大大提高了通信效率和通信质量。
本文将对数字蜂窝移动通信网的原理、技术特点和未来发展进行详细分析。
1. 数字蜂窝移动通信网的原理数字蜂窝移动通信网是一种基于数字信号的通信技术，其核心原理是将通信区域划分成若干个小区，并在每个小区中设置一个基站。
基站负责接收和发送手机信号，通过一系列网络和传输协议将信号传输到目标手机。
这种通信方式的优点在于能够有效避免信号干扰和传输延迟，从而实现更为稳定和高效的通信。
数字蜂窝移动通信网的信号传输主要是通过网络传输，而网络传输则是通过调制和解调的方式实现的。
调制就是将数字信号转化为模拟信号，而解调则是将模拟信号转换为数字信号。
通过这种方式，数字蜂窝移动通信网能够在传输信号时实现数据压缩和纠错，从而提升传输速度和传输质量。
2. 数字蜂窝移动通信网的技术特点数字蜂窝移动通信网具有以下几个技术特点：2.1 容量大数字蜂窝移动通信网在通信时采用数字信号技术，能够实现信道采用复用技术、精确的干扰抑制等技术，从而扩大信道容量，提高系统通信容量。
2.2 覆盖范围广数字蜂窝移动通信网的基站视野通常恰好是一六边形（六角形），因此基站信号覆盖范围有明确的边界，不会造成重叠和干扰，从而能够实现大范围的通信覆盖。
2.3 通信质量高数字蜂窝移动通信网的数字传输方式大大提高传输速度和传输质量，并且采用多址技术实现多用户的同时通信，从而大幅提升了通信质量。
2.4 安全性高通过数字信号通信，数字蜂窝移动通信网能够实现高度安全的通信。
数字信号无法被窃听和检测，从而避免了信息泄露和拦截等各种安全漏洞。
3. 数字蜂窝移动通信网的未来发展数字蜂窝移动通信网在未来的发展中，将会继续发挥较大的作用。
其未来发展主要有以下几个方面：3.1 五代移动通信系统随着5G技术的逐渐普及，数字蜂窝移动通信网将逐渐演变为五代移动通信系统。
第三代数字蜂窝移动通信系统
CDMA2000前向信道结构
扩充的信道
CDMA2000反向信道结构
扩充的信道
MSC
R
AAA 服务器
IWF
智能外设IP
HLR
业务控制点 SCP
SCE/ SMS
BTS64
BTS1
BSC12
GAN
BTS1
R
Internet
PSTN
PLMN
IS-2000 空中接口
cdma one至 cdma 2000性能的改善
反向链路的非相平解调(cdma one系统)改善为相干解调（cdma2000系统） 信道编码性能的改善: 特别针对不同速率的数据采用了不同交织长度的turbo码，大大提高了数据传输的抗干扰性能；
分集性能的改善： ．采用发端分集技术； ．采用空时编码技术； ．采用智能天线技术； 功率控制性能的改善: 与cdmaone不同的是cdma2000中的 快速功率控制不仅用在反向链路， 也用在前向链路中。
TD-SCDMA @ UMTS MS
TD-SCDMA @ GSM MS
TD-SCDMA @ IP MS
Radio Access Network
NodeB
Iub
RNC
Radio Commander and LMT
Iu
WCDMA MS
NodeB
Iub
Um WCDMA
Um TD-SCDMA
TD-SCDMA @ IP-Based Core Network
TD-SCDMA——Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access （时分同步的码分多址技术）
第7章GSM数字蜂窝移动通信系统
本章提示
GSM系统是个时分多址系统，其功率发射是 在严格规定的时间窗内，以突发形式不停地 发射；所以接收机与发射机要保持严格地定 时同步。
GSM系统是一个数字蜂窝系统。为了便于系 统管理，它有条件安排9种逻辑信道，如何将 这么多逻辑信道映射到TDMA的物理信道上 （即信道组合）是很值得学习的。
2．基站子系统（BSS）
（2）基站控制器（BSC） 基站控制器是基站子系统的控制部分，起着
BSS的变换设备的作用，即承担各种接口及 无线资源和无线参数管理的任务。
2．基站子系统（BSS）
BSC主要由下列部分构成： 朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相
接的Ater接口的数字中继控制部分； 朝向与BTS相接的Abis接口或BS接口的
2．基站子系统（BSS）
图7-3 一种典型BSS组成方式
2．基站子系统（BSS）
（1）基站收发信台（BTS）。 由基站控制器（BSC）控制，服务于某个小
区的无线收发设备，完成BSC与无线信道之 间的转换，实现BTS与移动台（MS）之间通 过空中接口的无线传输及相关的控制功能。 BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单 元三大部分。
7.1.2 GSM系统与蜂窝结构 的关系
泛欧GSM数字蜂窝移动通信系统是在频分多址下的 时分多址，当它工作在跳频方式时，又引入了码分 多址。
数字移动通信系统也是蜂窝系统，即蜂窝区群结构 和频率复用。
蜂窝区群小区数的多少以及小区半径的大小，取决 于数字系统保证正常通信所需载干比和本地区业务 量的分布和大小。
本章提示
GPRS是GSM网络向3G演进的重要一步，被 称为2.5G技术。GPRS是基于GSM网无线接 口所开发的分组数据传输业务；是按需分配 占用信道资源，频谱利用率高。理论上数据 传输速率最高可达到171.2kbit/s，适合各种 突发性强的数据传输。
CDMA数字蜂窝移动通信系统
CDMA系统支持多种数据业务，如分组数据和电路数据。通过采用高速数据传输 技术和前向纠错编码技术，CDMA系统可以提供较高的数据传输速率和较低的误 码率。
无线资源管理
功率控制
CDMA系统采用功率控制技术，通过调整移动台的发射功率，降低干扰水平，提高系统容 量和语音与数据业务质量。
呼叫接纳控制
鉴权中心（AUC）
用于用户身份验证和密钥分配，确保网络安 全。
网络接口与协议
A接口
基站与移动交换中心之间的通信接口，采用AT命令集进 行控制。
B接口
移动交换中心与归属位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
C接口
移动交换中心与拜访位置寄存器之间的通信接口，采用 MAP协议进行通信。
D接口
保密的目的。
扩频通信利用伪随机序列对信息 信号进行扩频调制，将信息信号 扩展到宽频带上，以实现信号的
频谱扩展。
扩频通信具有抗干扰能力强、抗 多径干扰、抗窃听等优点，因此
在移动通信中得到广泛应用。
CDMA编码原理
CDMA（码分多址）是一种多址接入技术，允许多个用户 在同一频段上同时进行通信。
CDMA系统采用伪随机序列对用户信号进行扩频调制，不 同的用户使用不同的伪随机序列，从而实现多用户同时通 信。
容量
CDMA系统采用扩频技术，可以在同一频段上支持更多的用户。CDMA系统的 容量主要受到干扰和多径传播的影响。通过采用功率控制和导频污染控制等措 施，可以提高系统容量。
语音与数据业务质量
语音质量
CDMA系统采用宽带语音编码技术，如EVRC和AMR，可以在较低的比特率下提供 较好的语音质量。此外，CDMA系统还支持语音激活检测技术和可变速率声码器， 以进一步改善语音质量。
第7章IS-95数字蜂窝移动通信系统
A和D发送了比特1，B发送了比特0，C保持沉默。
10
二、网络结构与接口
二、网络结构与接口
与GSM相似，也有MS、BTS、BSC、MSC、HLR、VLR、OMC、 AUC、EIR、SMSC等。
主要接口：Um、Abit、A
Um接口主要参数： 上行824MHz-849MHz 频道间隔1.25MHz 调制方式QPSK 下行869MHz-894MHz 双工间隔45MHz 信道速率1.2288Mbps
M=G-（Ls+SNR） Ls-系统内部损耗 例：G=30dB，SNR=10dB，Ls=2dB，M=18dB 表明干扰功率超过信号功率18dB时，系统就不用正常工 作，极限18dB。
5
扩频通信
4、直接序列扩频
m(t) × c(t) PSK s1(t) 放功 载波 m(t):10 采用双极性不归零码 c(t)=m(t)×p(t) p(t):1101001
理想的信号是类似白噪声的随机信号，因为任何时间 上不同的两段白噪声都不一样，若代表二种信号，差别就 最大。 真正的随机信号是不能重复再现的，所以只能用一种 周期性的码序列来逼近它的性能，故称伪随机码PN。 PN在扩频系统或CDMA系统中起着十分重要的作用， 这类码序列的重要特性是它具有近似白噪声的性能。
在C不变的条件下，频带B和信噪比S/N是可以相互 转换的，甚至信号被噪声淹没时，只要有足够的宽带， 也能可靠通信，这就是扩频通信使用宽带的原因。
4
扩频通信
2、处理增益 G= 10lgB/Bm B-扩频信号带宽 Bm-信号带宽
表示信噪比改善程度，是扩频系统一个重要指标。 3、抗干扰容限
通信系统要正常工作，需保证输出端有一定的SNR，抗 干扰能力有限，引入抗干扰容限。
第9章数字蜂窝移动通信系统介绍
④ 移动交换中心与访问位置寄存器之间的接口(B);
⑤ 移动交换中心与原籍位置寄存器之间的接口(C)
⑥ 原籍位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口(D)
⑦ 移动交换中心之间的接口(E);
⑧ 移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口(F);
⑨ 访问位置寄存器之间的接口(G) 。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
每 个 载 频 有 8 个 时 隙 ， 因 此 GSM 系 统 总 共 有 124×8=992 个物理信道，有的书籍中简称GSM系统有1 000个物理信道。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
3. 调制方式 GSM的调制方式是高斯型最小移频键控(GMSK)方 式。矩形脉冲在调制器之前先通过一个高斯滤波器。这 一调制方案由于改善了频谱特性，从而能满足CCIR提出 的邻信道功率电平小于-60 dBW的要求。高斯滤波器的 归一化带宽 BT=0.3。基于200 kHz的载频间隔及 270.833 kb/s的信道传输速率，其频谱利用率为 1.35 b/s/Hz。
第 9 章 现代数字通信系统介绍
数字蜂窝移动通信系统介绍
第 9 章 现代数字通信系统介绍
移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移 动通信业务量的需求却与日俱增 4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理 和控制必须有效 5. 移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动 环境中使用
(3) 访问用户位置寄存器。访问用户位置寄存器，简称 VLR。它存储进入其控制区域内来访移动用户的有关数据， 这些数据是从该移动用户的原籍位置寄存器获取并进行暂存 的，一旦移动用户离开该VLR的控制区域， 则临时存储的该 移动用户的数据就会被消除。 因此， VLR可看作是一个动 态用户的数据库。
移动通信讲义 第七章 蜂窝移动通信系统
第七章 蜂窝移动通信系统
第一节 GSM数字蜂 窝系统 （六）编码与调制 3. GSM系统的交 织 4. 调制 GSM系统采用 GSMK（BT=0.3）窄 带数字调制，传输 速率为 270.833kbps。
第七章 蜂窝移动通信系统
第一节 GSM数字蜂窝系统 （七）话音激活与功率控制 在GSM系统中，采用话音激活与功率控制可有效地减少同信道干扰。 话音激活控制就是采用非连续发射（DTX）。图6-22给出非连续发射 （DTX）的原理框图。在发端，话音激活检测器（VAD）的功能是检测是 否在讲话，或仅仅是噪音。图6-23给出话音激活检测器（VAD）的框图。 图中反演滤波器利用背景噪音在每帧的频谱特性相似的特点，根据背景 噪音频谱特性的差异来区分话音是否存在。其原理是，反演滤波器的系 数只是在仅有噪音时才导出，当有话音存在时则将噪音衰减，形成频谱 特性的差异，以此来判断出是话音。反演滤波器输出的信号能量与一门 限值比较，大于门限才判定是话音信号。
第七章 蜂窝移动通信系统Байду номын сангаас
第二节 通用分组无线业务 2．GPRS的会话管理 GPRS的会话管理（session mpt）是指 GPRS移动台连接到外部数据网络 的处理过程，其主要功能是支持用户终端对PDP移动关联的处理。 所谓 PDP移动关联是指GPRS系统提供一组将移动台与一个PDP地址（通常是IP 地址）相关联和释放相关联的功能。通常移动台附着到网络后，应激活 所有需要与外部网络进行数据传输的地址，当数据传输结束后，再解除 这些地址。移动台只有在守候或就绪状态下，才能使用PDP移动关联的功 能。 PDP地址一般是指IP地址，移动台通常被分配三种PDP地址： 1）静态PDP地址。归属PLMN（HPLMN）运营商永久地给移动台分配的PDP 地址。 2）动态 HPLMN PDP地址。激活 PDP移动关联时，HPLMN给移动台分配的 PDP地址。 3）动态 VPLMN PDP地址。激活 PDP移动关联时，VPLMN给移动台分配的 PDP地址。