《数据通信与网络》笔记--移动电话

移动电话被设计用来在两个被称为移动基站（MS）的移动单元之间，或者在一个移动单元和一个固定单元之间提供通信。服务提供商必须能够定位并追踪到主叫方，给呼叫分配通道，并且当主叫方移动到范围之外时，应该将通信从一个基站转移到另一个基站。

为了使这种追踪成为可能，每个移动电话服务区域都被分割成小的地区，称为信元（cell）。每个信元包含一个天线。并且被一个称为基站（BS）的网络站点所控制，每个基站被一个称为移动交换中心（MSC）的交换局所控制。MSC协调所有基站和电话中心局之间的通信，他是一个计算中心，估计呼叫连接，记录呼叫信息和计费。

信元的大小并不固定，典型半径是1~12英里。信元大小一旦确定下来，应该是阻止邻近信元信号相互干扰的最佳大小，每个信元的传输能量都保持在较低水平以防止信号被其他信元干扰。

频率复用原理

通常，相邻的信元不能使用相同的一套频率进行通信，因为当用户位于信元边界是能产生干扰，然而可用的频率集是有限制的，所以频率要复用，频率复用的模式是N个信元的配置，N是复用因子。

上图中，每个标号使用想用的频率，但是因为都不是相邻的，所以不会产生干扰。

第1代移动通信

AMPS（advanced mobile phone system）是一种领先的模拟移动电话系统，他在链路中使用FDMA（详细参见：http://blog.csdn.net/todd911/article/details/9303685）来分割通道。

AMPS工作在ISM 800M频段上，系统使用2个单独的模拟通道，一个用于转发（从基站到移动电话），一个用于接收（从移动电话到基站），824MHz~849MHz的频段用于接收通信，869MHz~894MHz的频段用于转发通信。

每个频段分为832个通道，然而，如果2个提供商共享一个地区，这就意味着每个提供商的信元只有416个通道，其中21个通道用于控制，还剩下395个，APMS的频率复用因子是7，这意味着在一个信元中仅有395个通道的1/7可以使用。

第2代移动通信

GSM(global system for mobile communication)是为所有欧洲国家提供通用的第二代移动通信而开发的欧洲标准，其目的是取代很多不兼容的第1代移动通信技术。

GSM使用2个频段以实现双工通信，每个频段宽度为25MHz，向900MHz方向推移，905~915MHz为上行频率，950~960MHz为下行频率，每个频段划分成200KHz的124个通道，这些通道被防护频段隔开。

下图显示了一个GSM系统，每个话音通道被数字化并压缩成13Kbps的数字信号，每个时隙携带156.25位。8个时隙混合一起形成一个TDM帧，26个帧合成一个多帧（TDMA）。我们可以按如下方法计算出每个通道的比特率：

（1/120ms）*26*8*156.25 = 270kbps

每个270kbps的数字通道使用GMSK调制成载波信号，结果是200KHz的模拟信号，最后，124个200kHz的模拟通道使用FDMA合成在一起，结果是25MHz波段。