第六章無線通信系統及網絡6.1概述6.2無線固定接入6.3無線移動接入6.4無線數據接入6.5無線分組網原理16.1概述

6.1.1無線系統的分類頻段范圍：短波、超短波、微波、毫米波等。傳播方式：地面視距、地面超視距、對流層散射、電離層反射、衛星等。多址方式：點對點、點對多點等。應用背景：固定接入、移動接入、數據接入等。連接方式：電路連接、分組連接等。26.1.2地面無線系統的應用分類無線固定接入：WLL，ISM，LMDS無線移動接入：

第二代蜂窩及在第二代上增加的業務：i-mode、WAP、GPRS、EDGE等

第三代蜂窩無線數據接入：

WLAN、WWAN、WMAN、WHAN、WPAN、WVAN、802.11、HIPERLAN，Bluetooth36.1.3無線系統及網絡的主要性能頻率規劃傳輸范圍傳輸質量業務種類用戶容量標準及協議46.2無線固定接入

6.2.1頻率規劃450.5～452.5MHz/460.5～462.5MHz,FDD模式，窄帶無線接入。1800～1805MHz,S-CDMATDD模式,公眾網或專用網無線接入。1900～1920MHz,TDD模式,用于PHS、DECT、TDMA/CDMATDD、CordlessDECT。2400～2483.5MHz及5725～5850MHz,ISM頻段擴頻SS系統接入及Bluetooth/Pico-cell無線接入。3400～3430MHz/3500～3530MHz,FDD模式，中高速無線接入。24/26GHz及38GHz,FDD模式，LMDS寬帶無線接入。56.2.2無線用戶環（WLL）用戶環是在電話網中解決交換機到用戶終端傳輸問題的一種手段?？梢杂杏芯€及無線等方式。無線用戶環的特點：依托有線網，主要解決用戶接入問題，簡單說就是將用戶線用無線代替有線。無線用戶環有近距離（1公里以內）和遠距離（幾公里到十幾公里以上）二類。無線用戶環以固定為主，但也能支持慢速行走的用戶。無線用戶環產品類別： －近距離，如：CT-2，DECT，PHS等無繩電話。 －遠距離，如：TD-SCDMA，3.5GHz等。66.2.3ISM頻段SS系統美國FCC劃分了三個頻段（800M，2.4G，5.7G）給工業、科學和醫學使用，無需許可證，簡稱ISM頻段。我國目前也參照美國的標準，開放了二個頻段，即2.4G和5.7G，但還要求執行許可證制度。技術規范：－頻率規劃為2400－2483.5MHz，5725～5850MHz。－采用擴頻技術（直接序列擴頻或跳頻），擴頻比大于10，或跳速大于2.5跳/秒。－傳輸速率為2Mbps。－發送功率小于100mW。76.2.4寬帶LMDS系統LMDS(LocalMultipointDistributionService)，本地多點分配業務。這是一種微波寬帶業務,在厘米波及毫米波頻段，在較近的距離上以點對多點方式實現話音、視頻和圖像信號雙向傳輸。通信距離：2-10公里。使用頻率：24/26,38GHz。調制方式：多狀態正交調幅（16QAM、64QAM等）。無線頻譜資源大于1GHz，每基站總容量達4.8G，每扇區容量達200M，每遠端站容量達Nx2M（2-155Mbps）。可以支持現存的任何業務，包括：話音,數據和圖像86.3無線移動接入

6.3.1頻率規劃模擬蜂窩TACS： 890-915/935-960MHz模擬蜂窩AMPS： 824-849/869-894MHz數字蜂窩GSM： 890-915/935-960MHz數字蜂窩DCS-1800： 1710-1785/1805-1880MHz數字蜂窩IS-95： 824-849/869-894MHz模擬集群 350MHz數字集群： 806-821/851-866MHz96.3.2蜂窩系統概念引入蜂窩概念是無線移動通信的重大突破，其主要目的是為了在有限的頻譜資源上提供更多的移動電話用戶服務。蜂窩的主要特點：－通過控制發射功率使得頻譜資源在一個大區的不同小區間重復利用，－通過將小區劃分成更小的小區的方法（小區分裂）來增大系統的容量。106.3.3蜂窩系統的頻率再用蜂窩系統在幾何上可以看出由六邊形組成。形同蜂窩。頻率再用距離：D小區半徑：R頻率再用因子：

Q＝D/R不同多址體制的Q值：

FDMA，Q＝7 TDMA，Q＝3或4

CDMA，Q＝1f1f2f3f1DR116.3.4蜂窩系統的容量小區容量：每個小區在給定工作頻段上所能支持的最大用戶數。系統容量：整個系統在給定頻段上單位面積所能支持的用戶數。影響容量的因素：可用帶寬；要求的載波-干擾比；頻率再用因子；小區大??；提高容量的其它措施，如：話音激活、扇區化等。TDMA（GSM）比FDMA（AMPS）的系統容量可提高3-6倍。CDMA（IS-95）比TDMA（GSM）的系統容量可提高3-4倍。126.3.5第一代蜂窩系統：模擬模擬蜂窩系統：歐洲的TACS和北美的AMPS多址方式：FDMA/FDD信道帶寬：30KHz（AMPS）、25KHz（TACS）使用頻率：8－900MHz語音調制：FM信道數：832（AMPS）、1000（TACS）136.3.6第一代蜂窩系統上的數據業務:CDPDCDPD(CELLULARDIGITALPACKETDATA)：蜂窩數字分組數據，美國一些公司聯合開發的一種標準。承載在美國模擬蜂窩AMPS上，采用TCP/IP。調制方式為GMSK，數據率為19.2kbps。利用跳頻技術在蜂窩頻道的空閑時隙傳送突發數據。是一種無連接協議。采用RS碼糾錯，可以采用加密。收費合理，是一種過渡方案。146.3.7第二代蜂窩系統：數字基本上是兩大標準：歐洲的GSM和北美的IS-95。使用頻率：8－900MHz。多址方式：TDMA/FDMA/FDD(GSM)，CDMA/FDMA/FDD(IS-95)。傳輸速率：270.833kbps(GSM)，1.2288Mbps(IS-95)。調制方式：GMSK(GSM)，QPSK/OQPSK(IS－95)。語音編碼：13kbpsRPE-LTP(GSM)， 1200/2400/4800/9600bps變速率CELP(IS-95)。信道編碼：1/2卷積碼(GSM)， 1/2卷積碼/維特比譯碼（IS-95)。156.3.8第二代蜂窩系統上的數據業務:WAPWAP（WirelessApplicationProtocol）無線應用協議。采用全球統一標準，支持GSM、GPRS和WCDMA等移動通信系統。簡化、優化和擴展了因特網Web技術，消除了移動終端在屏幕顯示、內存、處理能力和無線傳輸帶寬等方面的限制。主要特點：1）WAP協議棧采用層次化的設計，每層均定義有接口，可被上一層協議使用，也可被其它的服務或應用程序直接使用。2）WAP應用結構類似于因特網結構。166.3.9第二代蜂窩系統上的數據業務:GPRSGPRS（GeneralPacketRadioService）通用分組無線業務。以分組技術為基礎的傳輸系統，能為用戶提供高達160kbits/s的數據速率?；诂F有GSM系統，可根據需要對一個載頻的8個時隙進行捆綁。在初始階段，4個時隙作為一組進行捆綁，速率可以提高4倍。176.3.9第二代蜂窩系統上的數據業務:GPRSGPRS（GeneralPacketRadioService）通用分組無線業務。..是由ETSI定義的一種分組數據無線傳輸技術，其目的是在GSM等移動通信網絡上實現移動互聯網的中低速業務，使移動臺和終端設備可以通過GPRS訪問全球任何一個網絡。186.3.10第二代蜂窩系統上的數據業務:EDGEEDGE（EnhancedDataRatesforGSMEvolution）在GPRS基礎上提高速率的一種標準。主要技術措施：將GSM的四相調制改為八相調制，使每個信道的傳輸速率由14.4kbps提高到48kbps；再通過多時隙捆綁，最高傳輸速率可以達到384kbps。優點：只要在GSM原有系統的基礎上，對基站進行簡單的升級，就可以在兼容原有業務的情況下開通EDGE業務。196.3.11第三代蜂窩系統:IMT-2000概況IMT2000是第三代移動通信系統標準,以支持移動多媒體通信為目標，多個標準并存（出現所謂IMT2000家族的概念），頻段為2000MHz，使用日期為2000年。使用頻率：1890-2030MHz，2110-2250MHz。最高傳輸速率：144kb/s（高速運動），384kb/s（步行速度），2Mb/s（室內環境）。三種代表性的RTT技術方案：歐洲和日本的WCDMA方案，北美的CDMA2000方案，中國CATT提出的TD-SCDMA方案。206.3.12

第三代蜂窩系統:IMT-2000

過渡情況北美歐洲IS-95AIS-95BIS-95CCDMA2000GSMTDMAGSM+GPRS,HSCSDGSM++EDGEWCDMA普通分組數據業務高速電路交換數據GSM增強數據率216.3.13第三代蜂窩系統:WCDMA

特點：

1、強調寬帶技術，最小帶寬5MHz2、BTS間不需要同步和GPS

3、正反向信道相干解調基本參數：1、碼片速率：4.096/8.192/16.3843Mc/s2、波道間隔：5/10/20MHz3、功率控制速率：1600b/s4、編碼方式：卷積碼R=1/3,1/2,k=9和TurboCode226.3.14第三代蜂窩系統:CDMA-2000以IS-95為基礎相同的碼片速率、軟切換技術、功率控制技術技術改進反向信道連續導頻和相干解調多載波方式提高傳輸速率基本參數碼片速率：1.2288/3.686Mc/s波道間隔：N1.25/5MHz功率控制速率：800b/s編碼方式：卷積碼R=1/4,1/3,1/2,k=9和TurboCode236.3.15第三代蜂窩系統：TD-SCDMA時分復用、時分雙工，軟件化、智能天線、同步CDMA技術8個時隙，正、反向信道各4個時隙每個時隙16各地址碼可變的雙工信道速率采用16QAM和非對稱傳輸支持2Mb/s速率語音傳輸：8kb/s擴頻切普率：1.1136Mc/s信道編碼：語音為3/4卷積碼246.3.16無線集群系統專用網：主要用于公安和部隊。數字集群的性能： －信道帶寬 25KHz －多址方式 6信道TDMA －信道速率 64kbps －調制方式 16QAM －語音編碼 4.2kbps，VSELP －信道編碼 TCM256.4無線數據接入

6.4.1各種應用系統WLAN：無線局域網WWAN：無線廣域網WMAN：無線城域網WHAN:無線家域網WPAN：無線個域網WVAN：無線車域網266.4.2標準:IEEE802.11IEEE802是美國制定的局域網標準系列，其中802.11是無線訪問方法和物理層規范，包括跳頻、直擴等無線傳輸以及數據率高達2Mbps的紅外傳輸。媒質訪問控制（MAC）方法：載波檢測多址訪問及避免碰撞技術（CSMA-CA）。首先，每個要發送的無線節點和數據必需檢測到網絡靜默才能發送，但如果網絡靜默時二個以上節點同時發送，就會產生碰撞。為此，專門設計了避免碰撞的協議。物理層采用：紅外傳輸、跳頻傳輸、直擴傳輸。最高傳輸速率2Mbps。無線傳輸采用2.4GHzISM頻段。276.4.3

標準:HIPERLAN高性能無線局域網的簡稱。這是歐洲各國制定的標準系列。使用頻率：5.15-5.3GHz和17.1-17.3GHz。傳輸范圍：50m。支持異步和同步通信。支持32kbps音頻、2Mbps視頻、10Mbps數據。標準規定網絡結構中的網絡層和數據鏈路層。和IEEE802.11不兼容。286.4.4標準:Bluetooth目標：通過將一種微小的短距的無線通信技術集成到各種不同的電子設備中來為移動和商業用戶提供方便服務。技術性能：

－使用頻率 2.4GHzISM頻段－傳輸速率 1Mbps－調制方式 GFSK－雙工方式 TDD－通信距離 10m（10mW），100m（100mW）－抗干擾方式快速跳頻（1600跳/秒）、自適應發送功率

－靈活而短的數據包，支持多種應用296.5無線分組網原理

6.5.1無線分組網概念無線分組網是一種分組交換網，采用分組交換而不是電路交換。無線分組網利用無線信道的特點，具有廣播通信的性質，可以同時把分組數據分發給多個用戶。用戶對信道的訪問是隨機的。傳輸速率可以較高，但延時也較大。無線分組網在民用及軍用的移動數據中有廣泛的使用前景。306.5.2空中接口的協議體系空中接口是無線分組網的核心問題之一?？罩薪涌趨f議可以分成：物理層（PHL）、介質接入控制層（MAC）、數據鏈路控制層（DLC）、網絡層（NWK）。它們和OSI模型的低三層有一定關系，但不是嚴格對應的。第三層網絡層數據鏈路控制層介質接入控制層物理層第一層第二層OSI316.5.3空中接口的協議（1）物理層確定無線參數，如；頻率、定時、功率、碼片、比特或時隙同步、調制解調、收發信機性能等。分配無線資源，如：多址協議等。在MAC層的控制下進行數據或數據分組的收發。326.5.4空中接口的協議（2）介質接入控制層介質訪問管理：首先選擇物理信道，然后在這些信道上建立或釋放連接。數據封裝：將控制信息、高層的信息和差錯控制信息進行復接（或分接），使之適合在物理信道上傳輸。形成多種邏輯信道為高層提供不同的業務。如：廣播業務、面向連接的業務和無連接業務等。336.5.4空中接口的協議（3）數據鏈路控制層主要功能：為網絡層提供非?？煽康臄祿溌贰？梢苑譃槎€平面：－控制平面：保護內部控制信令和有限數量的用戶信息。－用戶平面：以不同能力保護不同的用戶信息。網絡層主要是信令。包括：鏈路控制、呼叫控制、附加業務、面向連接的消息業務、無連接的消息業務、移動性管理等。346.5.5關于介質訪問協議概述各個用戶的突發數據以隨機方式接入信道，實現多址；無線信道是公用的，以競爭方式發送數據，這樣就存在碰撞問題；用戶數越多，碰撞概率越大，接入概率越低，接入時間越長；為此，就要有個規則，這就是介質訪問協議。356.5.6關于介質訪問協議:

ALOHA訪問方式隨機ALOHA方式：隨時發送檢測到碰撞重新發送，給每個用戶分配不同的重發間隔時間。優點：實現簡單，缺點；吞吐量下降。時隙ALOHA方式：和隨機ALOHA類似，但把發送時間劃分成等長的時隙，按時隙發送，這樣可以減少碰撞機會和重發次數。因而改善吞吐量。對時隙ALOHA方式的改進：無主時隙ALOHA和有主時隙ALOHA。366.5.7