3.3 数字集群移动通信的几种典型系统

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3.3.1 IDEN系统

　

1．系统概述
    美国MOTOROLA公司生产的800M数字集群移动通信系统简称MIRS，在它的产品国际化后改称IDEN(IntegratedDigitalEnhanced Networks)这个系统是利用先进的M—16QAM、TDMA、VSELP及越区跟踪等技术，能在25kHz的信道内容纳6个话音信道，在现有的800MHz模拟集群信道上增容6倍，再加之频率复用技术和蜂窝组网技术，从而使得有限频点的集群通信网具有大容量、大覆盖区、高保密和高通话清晰度的特点。该系统具有蜂窝无线电话、调度通信、无线寻呼台及无线数传功能。

 

2  系统介绍

   iDEN系统是摩托罗拉公司最新推出的集数字话音传输为一体的综合数字集群通信系统，采用TDMA技术，使得在25kHz信道上可以同时传送6路数字话，并可动态分配带宽。

 

1）  系统结构和设备

    
       图3.3  iDEN的结构图
 
 

iDEN系统的结构如图3.3所示。其主要设备有运行维护中心(OMC)、移动交换中心(MSC)、来访位置登记器(VLR)、归属位置登记器(HLR)、短消息业务服务中心(SMS—SC)、网间互连功能(IWF)、调度应用处理器(DAP)、快速分组交换(MPS)、话音变码器(XCDR)、基站控制器(BSC)、增强型基站收发信系统(EBTS)、移动台(MS)和数字交叉联接系统(DACS)等。

    运行维护中心是中央网络设备，执行系统的日常管理，并且为长期的网络工程系统监控和规划工具提供数据库资料。

 

    移动交换中心是公用电话网(PSTN)与iDEN系统之间的一个接口，是处理iDEN系统内所有主叫和被叫的移动电话业务的电话交换局。每个MSC为位于某一地理覆盖区中的移动用户提供服务，整个网络可能有多个MSC 。

    归属位置登记器是一种面向数据库的网络设备，包含系统用户的主数据库。

    来访位置登记器也是一种面向数据库处理的网络设备，临时保存那些漫游于给定位置区中的移动用户信息，一般都与MSC集成在一起。

    短消息业务服务中心为系统提供短消息服务，藉此可以从几种信息源向移动台传送长达140个字符的信息。这些信息包括话务员输入的字母数字留言、来自PSTN的消息以及从相连的语音信箱系统来的语音邮件指示。  

    网间互连功能负责匹配iDEN系统与PSTN间的数据速率，用于支持移动台数据和传真业务。调度应用处理器控制调度呼叫分配和路由接续。

 

    快速分组交换处理所有的调度服务功能。在调度服务中，MPS为受DAP控制的基站提供话音和控制信息的高速分组交换，并为群呼提供语音分组的复制和分发。

    话音变码器将来自PSTN的64kbit／s的PCM语音信号变换为射频接口使用的压缩声码器格式信号及其相反过程。    

    基站控制器是介于EBTS乃和MSC之间的控制设备。 BSC通过“A”接口给一个或多个基站以及由它们控制的移动用户提供控制和交换功能，包括过网数据的采集和准备。
    增强型基站收发信系统由基站中的无线收发信机组、控制设备和天线组组成，它提供一个覆盖特定地理区域的无线区。由它负责无线链路的格式化、编码、定时、差错控制、成帧和基站无线电收发。每个基站的EBTS可以为3个扇区服务。EBTS能支持多路无线频率。
    数字交叉联接系统提供填充和修整功能以便进行干线传输的可用组合带宽的管理，取代了独立的多路复用器和人工交叉联接。
    移动台是移动用户用来获取系统服务的无线设备和人一机接口。
 
2）  网络中各设备的接口界面
    所有到计费中心和短消息业务中心的接口：RS—232接口；
    基站到操作维护中心的X．25接口：平衡链路接入规程(LAPB)；
    基站到MSC的“A”接口：7号信令的消息传递部分(MTP)和信令接续控制部分(SCCP)；
    MSC与PSTN的互连规程：采用MF带内信令和7号信令；
    快速分组交换规程：V．35，链路速率为512kbit／s或2048kbit／s；
    经过交叉连接设备到达EBTS位置的多重高速链路：
    --- 支持T1／E1接口
    --- 线路编码
    --- T1接口：B8ZS或AMI
    --- E1接口：HDB3
    ---
    iDEN系统专用E1链路的时隙结构：见图3.4。    
   
          图3.4  iDEN系统的时隙结构

3） 系统的性能特点

    多址方式：        TDMA

    信道宽度：        25kHz

    每信道时隙数：    6

    适用频段：        800MHz和1．5GHz

    带宽：            15MHz

    收发双工间隔：    45MHz

    调制方式：        M—16QAM  

    话音编码          4.2kbit/s的VSELP声码器

    信道检错编码：    循环冗余校验码CRC

    信道纠错编码：    多码率格形前向纠错码

    调制信道比特率：  64kbit／s

    支持多业务机制：包括调度、电话互连、电路数据／传真、短消息、分组数据等业务。

4）  系统的业务功能

    各类业务功能汇总于表1。
  

　

　

5）  系统的网络管理  

    iDEN系统的网络管理由操作维护中心(OMC)来执行。它支持以下的网络管理应用功能：

 

    配置管理

    --- 提供系统关于软件版本和配置数据库的改变控制；

    --- 其它网络设备可以从OMC上下载软件；

    --- 跟踪由OMC管理的实体上正在运行的软件版本；

    差错管理

    --- 允许网络设备人工或自动地退出或恢复服务。从OMC上可以检查网络设备的状态，能对各种设备进行检测和诊断；

    --- 提供报告和记录告警的装置以提醒OMC处维护人员的注意；

    --- 当某些测量值超出设定值的界限时，OMC将自动发出告警。

    性能管理

    --- 从不同的网络实体收集话务统计；

    --- 将统计数据存在磁盘上供显示和分析用；

    --- OMC操作人员可以选择收集某些统计数据；

    --- 用基站监视器管理和测量位于每一小区基站的射频。

    保密管理

    --- 为网络操作者提供保密环境；

    --- 含有口令和授权数据库来规定每个操作人员的操作权限。

    事件／告警管理

    --- 提供基站和系统的告警和记录功能；

    --- 积累信息给系统操作和维护的设备统计分析。   

 
3   关键技术

（1）  时分多址TDMA技术

    时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收各移动台的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的时隙中把发给它的信号区分出来。

    iDEN系统把每个25kHz信道分割为6个时隙，每个时隙占时15ms。在每时隙之始设置同步码作时隙同步用，采用频分双工方式。

 

（2）  VSELP话音编码技术

    iDEN数字集群系统使用的语音编码技术是先进的矢量和激励线性预测编码技术(VSELP)。它将30ms的语音作为一个编码子帧，得到126比特的语音编码输出，即信源编码速率为4．2kbit／s，再加上3．2kbit／s采用多码率格形前向纠错码，形成7.4kbit／s的数据流，使信号电平在较高或较低的输出情况下，都可改善音频质量，得到高质量的话音输出信号。在系统覆盖范围的边缘地区，VSELP改善话音信号的效果更好。

 

（3）  M—16QAM调制技术

    调制技术是数字移动通信系统射频接口的重要组成部分。 iDEN系统采用M—16QAM调制技术。它是专门为数字集群系统开发的一种调制技术。这种调制方式具有线性频谱，使25kHz信道能传输64kbit／s的信息。该种调制方式还可以克服时间扩散所产生的不利影响。

    M—16QAM的基本特征是将传送的信息比特首先分为M(＝4)个并联的频分复用子信道，然后再经编码变换成为16QAM的信号，同时插入导引和同步信号符号。每个合成的信息流经过脉冲滤波，与分路载波一起调制，并在频分复用器中与其它的副载波信号混合，合成的总信号形成M—16QAM信号。 M—16QAM的接收方则执行相反的操作，分别解调和检测每个信道的标志号，从总的信号中经过检测挑选和时域分割获得所需的话音或数据信号。

    M—16QAM调制方式有以下特点：

    ·采用线性功率放大器

    ·不需要信道均衡器

    ·有60dB的邻道保护

 

 

（4）  差错控