文档介绍：GSM通信系统知识点经典概述
►无线通信系统的基本概念、蜂窝通信
► GSM系统组成、网络结构、接口与协议、业务功能
► GSM无线传输原理、标准、语音编码、信道编码与调制解调
►移动台登记、漫游、切换、呼叫接续过程
1 蜂窝无线通信系统的基本概念
。
无线通信系统要素定义
术语
定义
基站
移动无线系统中的固定站台,用来和移动台进行无线通信。基站建在覆盖区域的中央或边缘,包含无线信道和架在塔上的发射与接收天线
控制信道
用于呼叫建立,呼叫请求,呼叫初始化和其他标志及控制用途
前向通道
用于从基站向用户传送信息的无线信道
全双工系统
同时允许双向通信的通信系统。发送和接收一般使用两个不同的频道(例如FDD),而新的无绳或个人通信系统使用TDD技术
半双工系统
使用一条信道来发送和接收,只允许单向通信的通信系统。在任一个指定的时刻,用户只能发送或接收信息
切换
将移动台从一个信道或基站切换到另一个信道或基站的过程
移动台
在蜂窝移动服务中,计划在不确定的地点并在移动中使用的终端
移动交换
/中心
在大范围服务区域中协调呼叫路由的交换中心。在蜂窝系统中,移动交换中心将蜂窝基站和用户连到公用交换电话网上。移动交换中心也叫作移动电话交换局
寻呼
将简短的信息广播到整个服务区域中,一般通过许多基站同时广播的方式进行
反向信道
用来从移动用户向基站传输信息的无线信道
漫游
移动台可以在不是最初登记的区域内通信
单工系统
只提供单向通信的通信系统
用户
使用移动通信服务而付费的使用者
收发信机
能同时发送和接收无线信号的设备
频分双工(FDD)中,一对有着固定频率间隔的单向信道用作系统中的特定无线信道。在美国的AMPS标准中,反向信道比前向信道的频率低45MHz(即手机的发比收低45MHz)。模拟无线系统只采用FDD。
时分双工(TDD)方式,在时间上分享一条信道,将其一部分时间用于从基站向用户发送信息,而其余的时间用于从用户向基站发送信息。如果信道内的数据传输速率远大于终端用户的数据速率,就可以存储用户数据,即使在同一时刻不存在两条同步无线传输信道,仍能给用户提供全双工操作。TDD只在数字传输和数字调制时才可以使用。
蜂窝无线通信系统
蜂窝概念是解决频率不足和用户容量问题的一个重大突破,是一种系统级的概念。其思想是用许多小功率的发射机(小覆盖区)来代替单个的大功率发射机(大覆盖区),每一个小覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖。每个基站分配整个系统可用信道中的一部分,相邻基站则分配另外一些不同的信道,这样基站之间(以及在它们控制下的移动用户之间)的干扰就最小。只要基站间的同频干扰在可以接受的范围以内,可用信道就可以尽可能的复用。
频率复用
蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的分配及复用。每一个蜂窝基站分配一组无线信道,这组无线信道作用于一个小区。给相邻小区的基站分配一个信道组,所包含的信道全部不能在相邻小区内使用。通过将基站天线的覆盖范围限制在小区边界以内,相同的信道组就可用于覆盖不同的小区,只要距离足够远,相互间的干扰就可以接受。为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程就叫做频率复用(Frequency Reuse)。
现在考虑一个共有S个可用的双向信道的蜂窝系统。如果每个小区都分配k个信道(k<S),并且S个信道在N个小区中分为各不相同的、各自独立的信道组,而且每个信道组有相同的信道数目,那么可用无线信道的总数表示为 S = k N 。共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇(Cluster)。如果簇在系统中共复制了M次,则双向信道的总数可以作为容量的一个度量C = M k N = M S。
蜂窝系统的容量直接与簇在某一固定范围内复制的次数成正比。因数N叫做簇的大小,典型值为4、7、12。如果簇的大小N减小但是小区的数目保持不变,则需要更多数目的簇来覆盖原来给定的范围,从而获得了更大的容量。M变大N变小意味着小区半径与同频小区间距离之比变大,M变小N变大则意味着小区半径与同频小区间距离之比变小。从设计的角度来看,N尽可能的取最小值,以便获得某一给定覆盖范围内的最大容量,但是一定要顾及到使用相同频率的小区距离过近而引起的同频干扰必须限制在可以接受的范围以内。蜂窝系统的频率复用因子为1/N,因为一个簇中的每个小区都只能使用所有可用信道的1/N。
图1-1说明了蜂窝频率复用的思想。标有相同字母的小区使用相同的频率,相同颜色的小区组成一个簇,并在覆盖区域上进行复制。图中簇的大小N为7,