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模拟蜂窝移动通信系统介绍来源：中国联通网站 作者： 出处：巧巧读书 2007-06-22 关 键 词：移动通信系统 数据链路 无线网 交换机 作者：童卫东 模拟蜂窝移动通信系统是小区制、大容量公用移动电话系统，采用频率复用技术，具有用户多、覆盖面广的优点，曾在全球得到广泛应用。这一讲介绍模拟蜂窝移动通信系统的组成、工作原理和工作过程。 通过介绍，读者不仅可以了解模拟蜂窝网的特点，同时，也为以后了解各种数字蜂窝网系统打下基础。 一、模拟蜂窝移动通信系统的组成 与其他移动通信系统相似，模拟蜂窝移动通信系统也由移动电话交换局(MTSO)、基站(BS)和移动台(MS)3大部分组成。其中，移动电话交换局与基站之间一般通过有线线路连接：基站与移动台之间由无线链路通过空中接口相连。 1.移动电话交换局 移动电话交换局用来完成移动用户与市话用户之间，或者移动用户之间通话的自动接续与交换，除了具有一般的程控电话交换功能外，它还具有移动通信特有的一些功能，例如，对移动台的识别和登记、频道分配、过境切换处理、漫游和呼叫处理等。因此，移动电话交换局通常由适合移动通信的专用程控交换机组成。但也可以在普通程控交换机上增加一些软件和硬件，实现控制、接续、交换移动电话的功能，其中硬件是指交换网络、处理器、数据终端等设备；软件包括系统操作程序(如呼叫处理、接续和控制)、设备状态测试和维护程序(如路由管理、故障检测、诊断和处理)、运行管理程序(如话务量统计、记录和计费)等。 2.基站 基站由射频部分(射频架和收发天线)、数据架、线路监测架和维护测试架等几部分组成。当基站采用120扇区辐射方式时，需配3个射频架以及数据架、线路检测架和维护测试架各1个。每个射频架最大容量为16个无线信道，即收/发信机各有16台。当基站采用全向天线时，最少需配备4个机架，即射频架、数据架、线路监测架和维护测试架各1个。 数据架主要包括5个部分：与移动电话交换局数据链路相连的数据设备、控制器、建立无线电、定位接收机和话音信道数据接收机，分别完成不同的功能。其中数据设备和控制器有备用设备。线路监测架的主要功能是为移动电话交换局和射频架提供音频信号电路接口，并进行线路监测，包括监控单音发送、接收以及信令编码。维护测试架的功能是对各种设备状况进行测试，保持设备良好的运行状态。 3.移动台 移动台主要有车载台和手机两类，其主要差别是功率大小不同，而功能、组成和工作原理相同。移动台主要包括控制单元、逻辑单元和收/发信机3个部分。 用户控制单元包括送，受话器、键盘、指示灯和蜂鸣器等。与普通的固定电话不同，移动台为了节省无线信道占用时间和避免发生错拨现象，并不将用户所拨的号码逐位立即发出，而是在屏幕上显不出来并存入寄存器，只有当用户确认拨号无误，按下发送键后，被叫号码才快速发出。一旦接续成功，双方即可通话。如果没有成功，显示屏会显示相应内容，以便用户处理。 逻辑单元是移动台的主控部件，主要由单片微处理器组成，用于宽带数据信令的编/解码、控制发射机开启、检测并转发监控音等。由测量获得的各种模拟信号，如信号电平、噪声电平、发射功率、静噪检测结果、压控振荡器的电压、频率合成器锁相环的工作状态等，经过A/D(模/数)变换送入单片微处理器处理，处理结果以指令方式送到收，发信机中相关的受控部件，实现移动台类似电脑的智能化功能。 收/发信机主要由发射机、接收机和收/发共用的频率合成器组成。车载台可采用二重空间分集，以减小衰落的影响，即移动台配备两根天线，其中一根天线收/发合用，另一根只做分集用，采用选择式开关分集方式。手机则无法分集接收，收/发公用一根天线。 在移动台中，还有话音信号处理电路，主要由瞬时频偏控制电路、压缩与扩张电路和加重与去加重电路组成。 二、模拟蜂窝移动通信系统的控制及信令 模拟蜂窝移动通信系统采用的多址方式是频分多址FDMA，每个信道之间频率间隔是25kHz，上下行信道频率间隔是45MHz，加上小区之间频率复用等措施，整个蜂窝网的容量非常大。 大容量、全自动的模拟蜂窝移动通信系统，除了要处理移动用户主呼与被呼之外，还必须不断监视通话信道质量并进行越区频道自动切换，同时为漫游用户提供服务。所以，系统的控制是比较复杂的。 1.系统的控制结构 模拟蜂窝网系统的控制，涉及公用市话网、移动电话交换局、基站和移动台之间的话音和信令的传输与交换。系统既有无线信道，又有有线信道，而且都有话音信道和控制信道之分。 基站既有无线信道，又有有线信道，它在无线网与有线网之间转接和传输信息，其中包括无线网与有线网之间的信令交换。移动电话交换局起控制与协调作用，管理、分配无线信道，协调基站、移动台的工作。它与有线市话网交换的信令采用市话网的标准信令。 2.控制信号及其功能 控制信号主要是监测音和信令音。监测音用于信道分配和对移动用户通话质量的监测，采用话音带外的5970、6000和6030Hz这3个单音。监测音还被基站用于确定是否需要进行越区频道切换。 信令音是10kHz的音频信号，在移动台到基站的反向话音信道中传输，主要用在下面两个过程中：一是当移动台收到基站发来的振铃信号时，在反向话音信道上向基站发送信令音，表示振铃成功，一旦用户开始通话，就停止发送；二是移动台在过境切换频道前，基站在移动电话交换局控制下，在原来的前向话音信道上发送一个新分配的话音信道指令，移动台收到指令后，发送信令音确认。系统就是通过这两个控制信号实现相关控制的。 3.数字信令 蜂窝移动通信系统由于容量很大所以采用专用控制信道来传输数字信令。如前述可知，传输信道分为5种：前向和反向话音信道、前向和反向控制信道以及有线信道。不同信道传输的数字信令及其格式是不同的，限于篇幅，在此不详细说明。 三、模拟蜂窝移动通信系统的工作过程 模拟蜂窝移动通信系统的主要工作过程包括如下几部分。 1.初始状态(standby) 移动台开机接通电源后，就会对控制信道进行扫描搜索，锁定在最强的信道上，并保持监视。这个过程随着移动台的移动或信道的变化会反复进行，以保证移动台不断跟踪信号最强的基站。 2.移动台被呼 移动台被呼的工作过程包括寻呼、选择基站、寻呼响应、分配话音信道、振铃和通话等。移动电话交换局收到被呼移动用户号码后，将其转换为移动台的识别号码并发出寻呼指令，让本服务区各基站通过前向控制信道选呼该移动用户。若移动台开机，就会发现被呼信号，并选择信号最强的空闲基站在反向控制信道上发送识别码，由基站送到移动电话交换局。移动电话交换局收到寻呼响应后分配话音信道，基站在前向控制信道上发送振铃信号，移动台摘机即可通话。可见，移动台被呼之前一直在工作，只是用户感觉不到。 3.移动台主呼 主呼的过程，首先是呼前拨号，然后是按发送键将呼叫的号码和用户识别码通过反向信道发送给基站，基站通过有线数据线路告知移动电话交换局，移动电话交换局先为基站和移动台分配话音信道，然后向被呼用户送振铃音。电话振铃，被呼用户摘机即可通话。 4.话终拆线 通话终了，必须及时拆线(包括无线和有线链路)，尽快释放信道，保证系统正常运行。拆线过程决定于移动用户与市话用户哪个先挂机，与主呼、被呼无关。 模拟蜂窝移动通信系统采用的频分多址方式，使每个用户占用一个频点，虽然可以采取频率复用技术，但网络容量仍无法满足快速增长的需求；同时，模拟蜂窝移动通信系统的移动台采用10位固定数字编码，很容易被盗用，安全性较差。因此，在世界大部分地区，模拟蜂窝移动通信系统已经被更先进的数字移动通信系统所取代。