1 个人通信技术

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1、现代通信技术进展现代通信技术进展第一讲：个人通信技术一、个人通信概述个人通信的四要素个人通信的四要素个人通信号码 个人终端 分布式大容量数据库 共同的用户接口1.1支持个人通信的基本技术支持个人通信的基本技术智能网与通信网管理的智能化 综合业务技术 大容量的数字交换技术 终端技术 智能卡技术 微蜂窝技术 无线接入网技术和多址技术 个人通信现状个人通信现状接入型个人通信系统：是以公用无绳电话为基础设计的。目前在世界上应用最广泛的无绳电话系统为CT2。 PCN型个人通信系统：为每一用户分配一个号码，不管用户在何处，都可以发出呼叫或接收呼叫。 移动卫星通信系统： 采用卫星通信系统来实现个人通信将是一

2、条重要途径CT-2结构示意图MOTOROLA CT一2系统组成示意图CT1,CT2和蜂窝网的比较 个人通信的概念与传统的有线通信及移动通信有着本质的区别。现在人们相互之间的通信实质上是终端与终端间通信方式，而个人通信是以人为中心，实现的是人与人的通信，不仅需要移动性，而且是个人移动性，它要求无论用户在任何物理位置，均可通过配置的个人号码将网内的任一终端变为自己的终端，然后进行通信。个人通信是以人为中心，实现的是人与人的通信也就是说个人通信是一种可以为任何人在任何时候与任何地方的任何人进行任何形式（话音、数据、传真、图像等）的通信业务，个人通信系统通过个人通信号码识别使用通信的人而不是设备，利用

3、完善的智能化通信网络，使得系统内的任何人可随时随地与他所要找的人进行直接通信，而事先无需知道对方在何处1.2 个人通信系统的基本思想个人通信终端必须具有个人性、可携带性、移动性和综合性的特征；个人通信技术必须具有先进的智能化网络结构、高容量的多址方式，高品质的传输通道，功能完善的多媒体技术。1.3个人通信的特点个人通信的主要特点，是每一个用户有一个属于个人的唯一通信号码，取代了以设 备为基础的传统通信的号码（现在的电话号码、传真号码等，是某一台电话机、传真机 等的号码）。电信网随时跟踪用户为他服务。不论被呼叫的用户是在车上、船上、飞机 上，还是在办公室里、家里、公园里，电信网都能根据呼叫人所拨

4、的个人号码找到他， 接通电路提供通信。用户通信完全不受地理位置的限制个人通信号码在个人通信系统中，用户、使用者及终端设备有着不同的概念，它们之间区别很大。用户是个人通信网中的顾客，一个用户可以有一个或多个个人通信号码，用户可以是一个单位或一个人；使用者原则上是与个人通信号码一一对应的，也就是每个人有一个个人通信号码，有些情况下，一个人可能会有几个个人通信号码。个人通信号码只是作为电信网络识别特定使用者的号码，与终端设备本身的识别号无固定关系；终端设备有其本身的识别号，该设备号是设备出厂时就带有的产品序列号，其每个终端和本身的识别号是对应的，使用者在使用某终端时，要先向网络表明自己的个人通信号码

5、，然后从该终端所发出的通信业务费用向登录的个人通信号码收取。同一终端设备允许数个使用者同时登录个人通信号码，因此一个终端设备能被数个使用者分享。 “速易通速易通”简介简介“速易通”是重庆市电信公司专门针对商务人士量身订做的个人通用号码（UPT）业务。您可以用速易通号码统一管理您身边多个真实通信号码，他人只需拨打您的速易通号码，就可以自动连续地呼叫到您身边不同的真实号码上。当您已登记的号码遇忙或无人应答时，就会自动地接通另一个已登记的号码上，电话永不占线，最大限度地接通您的来电。“个人通信号码个人通信号码”处处方便您处处方便您方便生活：座机、手机、小灵通.无论怎么变，只要速易通虚拟号码不变，您与

6、朋友的联系丝毫不会改变。方便联系：只需告诉朋友或合作伙伴您的速易通号码，就可随时与他保持紧密联系通通信更保密：使用速易通，不必再告诉别人您的手机、办公电话、家庭电话.等真实通信号码。管理更自由：您可以拨打966180，根据语音提示任意设置或修改身边真实号码的优先顺序、启用或暂停来话密码功能。用电信座机或小灵通拨966180免费智能接续不占线：当您的电话遇忙或无人应答时，来电可自动接通到另一个已登记的号码上。免打扰功能：可将来话密码只告诉密友或重要商业伙伴，在开会、商务洽谈、休假聚会等不愿被打扰的场合时，开启来话密码功能，就可只接听最重要的电话。二、个人通信的主要技术问题2.1跟踪用户和位置登记

7、：用户从一地移到另一地时，电信网要跟踪并随时登记他的所 在位置，跟踪交换，根据用户所在位置自动选接用户所在地点的交换局。2.2自动灵活计费自动灵活计费：因为个人通信是根据个人号码向个人计费的，不是向固定的设备计 费，必须要能自动灵活地记下用户的通信费用.2.3“无缝网”的实现实现个人通信，必须要把各种技术的通信网组合到一起，把移 动通信网和固定的通信网结合在一起，把有线接入和无线接入结合到一起，才能综合成 一个容量极大、无处不通的个人通信网，称之为“无缝网”，形成所谓万能个人通信网 （UPT）。这是21世纪电信技术发展的重要目标之一。2.4超大容量的数据库个人通信的用户数量非常庞大，状态变化复

8、杂，必须要有超大 容量的数据库才能随时存储各种状态（例如用户的个人通信号码、随时变动地址的信息，具有何种性能的通信终端设备等），实现先进的服务三、无线个人通信的主要工作基础目前个人通信还只是在研究起步的阶段，但是已经有一些重大的技术成果是实现个 人通信的基础。3.1智能网个人通信在服务时间、地区、业务种类等方面有很大的随意性，必须有发 达的智能网支持。智能网将在个人号码识别、业务认定、选择路由、信令传输、计费等 许多方面对个人通信起支撑的作用。3.2数字蜂窝移动通信数字蜂窝移动通信：数字蜂窝移动通信系统将为首先在大中城市等人口密集地区实 现具有部分个人通信功能的通信提供了可能，是未来个人通信的

9、重要基础。3.3低轨道移动卫星通信系统低轨道移动卫星通信系统：低轨道卫星通信系统提供了全球通信的网路，它使任何 一个系统的用户能在任何时间、任何地方与任何人进行通信，特别为人口稀少、不能建 设其他通信设施的地区提供方便的移动通信服务。3.4 多址技术多址技术是个人通信的核心技术。它包括FDMA、TDMA和CDMA技术。其中CDMA技术又包括QCDMA和WCDMA技术。我国发展了一种SCDMA技术，已经得到了应用。 它是不同的移动台共用一个频率,但是不靠不同的时隙来区分,而是应用扩频通信技术,对每个移动台都分配一个独特的、随机的码序列。 每个码序列都与所有其他的码序列不相同,而且彼此都不相关,在

10、技术是称之为相互正交, 以此来区分各个移动台的信号,在一个信道中容纳比TDMA系统更多的容量。它是不同的移动台共用一个信道 、一个频率。 但是各个移动台占用的时间不同,即各占用一个不同的时隙。因此一个信道可供多个用户同时通信使用。 在信道数相同的情况下,用TDMA技术的移动通信系统能 FDMA系统的容量高几倍。它是不同的移动台战用不同的频率,依靠不同的频率来区分不同的信道。 由于每个移动用户进行通信时占用一个频率、一个信道,频带利用率不高。 随着移动通信的迅猛发展,很快就显示出容量不大的缺点Q-CDMA又窄带码分多址技术, 是Qualcomm公司于1989年首先提出的,因此被称为Q-CDMA。

11、该公司提出了采用CDMA技术的移动通信系统, 其空中接口容量大约是模拟移动通信系统容量的20倍。1993年被接纳为北美数字蜂窝通信系统的标准,编号是IS-95。这种系统研制的重点是提高移动通信系统的容量,并且考虑到与模拟通信系统兼容的问题。 因此这种系统又称为窄带码分多址或Q-CDMA系统。W-CDMA是InterDigital公司首先提出的,目的是为了适应个人通信业务(PCS)的需要。1991年开始了B-CDMA(宽带CDMA)的实验,射频带宽有5、10、15MHz3种方案, 其中5MHz的方案能支持最高速率为64kbit/s的数据和3kbit/s的话音传 输。 10MHz和15MHz系统为

12、扩展系统。W-CDMA系统可以在现有的蜂窝频带内重叠覆盖,也可以用于新的个人通信业务频段。 是国际上第个应用了智能天线的同步无线通信系统，采用基于的空间无线信令，用软件无线电方式实现。系统话音质量高，保密性强，覆盖面广，组网灵活，与同类型的系统相比，在频谱利用率、性能人格比等方面优势突出。其核心技术有同步、智能天线、软件无线电等。SCDMA技术 是国际上第个应用了智能天线的同步无线通信系统，采用基于的空间无线信令，用软件无线电方式实现。系统话音质量高，保密性强，覆盖面广，组网灵活，与同类型的系统相比，在频谱利用率、性能人格比等方面优势突出。SCDMA的关键技术有：同步CDMA技术所谓同步是指来

13、自每个用户终端的上行信号在到达基带处理器时是完全同步的。这样，使用正交扩频码的各个码道在解扩时就可以完全正交，相互间不致产生多址干扰，从而给系统带来下列优势同小区内，不同码道完全正交，消除了本小区内来自其他码道的多址干扰。在蜂窝结构中，其他小区用户所造成的干扰仍不能消除，但总多址干扰仅仅为非同步系统的（理想同步条件下）。干扰的降低等效于增加系统容量（倍以上）。简化解调器和信号处理过程，降低设备成本。降低对功率控制的要求。因为功率控制的主要目的是减小区内来自其他码道的干扰。3.5 智能天线技术智能天线是实现高性能系统的核心技术。其基本概念是在天线阵的基础上，通过相干接收到的来自终端的信号在每个天

14、线元及其相连接的接收机的反射，再进行相应的基带数字信号处理，获得此信号的空间特征矢量及矩阵，并获得此信号的功率估值和到达方向（）。在此基础上，进行上行波束赋形，达到最佳接收效果。同时，由于本系统采用了双工（时分双工）方式，可以将上行波束赋形数据直接用于下行发射信号，实现了对下行波束的赋形。智能天线有许多优点。智能天线的优点天线波束赋形的结构等效于增大天线的增益。系统使用的单元天线阵，最大可以使天线增益dB，这等效于同时提高了矩阵的接收灵敏度和增加了基站发射机的。在同等条件下，等效于增加通信距离（按四次方律衰落计算）。多径传播会恶化数字无线通信系统的性能，但天线波束赋形算法可以克服这一缺点，同时

15、还可利用多径的能量来改善同步系统的性能，保证了在多径条件下各码道的正交性。天线波束赋形后，可以大大减少多址干扰。此时，只有天线波束方向的干扰才起作用若采用相等尽寸蜂窝小区，用户均匀分布的模型，则同时使用智能天线和同步系统相比，多址干扰就可能降低d。这样， 我们还可以降低对功率控制的要求，降低射频收发信机成本。提供了用户终端的方位角信息，以用来实现用户定位。对用户定位是目前各移动通信系统所追求的目标，用户定位对系统及用户的管理都很重要，有了用户定位，才可能实现更高效率的“接力切换”。天线阵系统要使用多个发射机，由于智能天线的贡献，可以用多个小功率放大器来代替单个大功率线性功率放大器，以降低无线基

16、站的成本，提高设备的可靠性，减轻电磁辐射对人体影响。在系统中，仅使用了个线性输出.的功率放大器，但其相当于一个线性输出的放大器。天线阵系统的应用，提高了设备的冗余度，即任何台收发信机的损坏并不严重影响系统的工作，而仅仅在波束赋形时减少了一个单元的贡献（d ）。而在常规系统中，射频收发信机和功率放大器都必须备份。软件无线电以高速，变换器和数字信号处理器（）的硬件平台为基础，用软件来实现无线通信系统设备中的基带，甚至中频信号处理功能。先进的算法和编程技术可使具有高性能、低价格、高灵活性等优势。系统技术要求系统技术要求工作频带 z载波标称频率 本系统提供总共个载波，其标称中心频率为.zz。其中，载波

17、数，双工方式 （时分双工），周期为ms射频调制方式 多址方式 扩频系统 扩频码 阶正交walsh函数加上位伪随机码收发数据速率 .kbits载频稳准度 最大发射功率 每码道dm（d）发射功率控制范围 无线基站 d用户终端 d四、个人通信的发展趋势4.1第三代移动通信系统第三代移动通信系统(IMT-2000)(IMT-2000)技术技术IMT-2000是ITU-R提出的,并预期在2000年投入使用的工作在2GHz频段的第3 代移动通信系统,自1995年形成概念并开展研究以来,已引起世界上许多国家的重视,欧洲、日本和韩国都在积极投入研究和开发。ITU-R、ITU-T、欧洲(ETSI的UMTS)、美

18、国、日本、 韩国都在积极开展第3代移动通信系统标准化的研究。ITU-R的TG8/1任务组经过10年的努力,到今已完成了概念性建议、 框架与总体要求的建议,目前已进入最后的无线电传输技术(RTT)选择阶段,为,TG8/1 拟定了一系列的评估标准和办法,1997年3月开始向世界各国发出通函,征求候选的RTT方案, 争取在1999年确定RTT关键参数和特性,并于1999年底完成全部无线接口的建议。ITU-T 现已研究的有关IMT-2000的建议主要有Q.FNA IMT-2000网络结构和Q.FSR IMT- 2000无线接口信令要求。欧洲的UMTS 计划分阶段制定标准, 近期及中期将完成下述标准:

19、1997 年底定出UMTS的基本参数;1999年底定出UMTS的基本标准(包括全球系统定义);2001年完成具有先进性能的UMTS标准。UMTS工作组的任务是负责考虑以下内容:UMTS 的用户和业务要求；通往UMTS途径;在ITU中代表欧洲,并贯彻其观点;频率分配策略;法规和许可证的发放为了便于GSM向UMTS过渡,欧洲SMG正在研究的60个有关GSM第2 阶段的研究项目中不少都与UMTS有潜在关系,例如:GSM/DCS1800双频带工作;增强型全速率(EFR0 语音编解码器；最佳路由选择;GPRS分组数据; DECT 接入GSM 和高速数据等。 有关研究的课题 同时为了便于GSM业务向UMT

20、S业务发展,欧洲也在研究使GSM的某些网络单元具有UMTS的能力,有关课题如下:具有UMTS/GSM能力的增强型MAP;具有UMTS/GSM的A接口; 由全球通信角度开发GSM EFR语音编解码器和相关的信令,作为通向UMTS/IMT-2000的阶梯;SIM标准向UIM标准发展;将GSM业务定义为UMTS业务的一个明确的子集;UMTS和GSM之间业务控制、数据能力、网络管理和安全程序的协调;在UMTS/IMT-2000框架中, 增加系统间( 例如GSM，IS- 54T PDC) 漫游的能力; 用为UMTS 设计的相同的智能网方法学描述目前的GSM，UMTS/GSM双模终端等美国负责第3 代移动

21、通信系统研究的组织有两个: 一个是美国国家标准化协会(ANSI)下的TIP1组;另一个是电信工业协会(TIA)和电子工业协会(EIA)。 亚洲在IMT-2000研究方面进展比较快且比较成功的是日本和韩国。日本的研究组织是ARIB下设的IMT-2000 研究委员会和TTC 下属的IMT- 2000 研究组。 日本对IMT-2000的研究分为两阶段:第1阶段的系统称为第3代移动通信系统系统, 这一阶段的用户数据速率低于2Mbit/s,可以传输多媒体信息,具有先进的智能网络管理系统,预计将于2000年完成;第2阶段的系统称为第4代移动通信系统,用户数据速率在2 10Mbit/s之间,可以传送高清晰度

22、的活动图像,有高度智能化的网络管理系统韩国也在积极推动开发IMT-2000, 他们在广泛研究的基础上决定采用宽带CDMA作为未来IMT-2000系统的无线电制式,计划两个阶段实现,第1阶段主要开发用于验证遥的样机,计划在1999年完成,第2阶段(19992000年)开发出商用系统。4.2无线接入网技术 移动式接入指用户端可在较大范围内移动的通信系统接入技术，包括集群和蜂窝两种。集群接入是专用调度指挥无线电通信系统，现已发展为多信道自动拨号系统，可与市话相连。集群系统各基站之间可用微电路，光缆或电缆连接，已形成统一调度指挥能力。蜂窝接入可分为：（1）采用FDMA的模拟蜂窝技术，频段为450/80

23、0/900MHz。（2）采用TDMA、CDMA的数字蜂窝技术，频段为450/800/900MHz，主要技术有GSM、IS-54的TDMA（DAMPS）等。（3）微蜂窝技术，频段为1.8/1.9MHz，主要技术基于GSM的DSC1800/1900，基于IS-95CDMA等。采用低轨卫星通信系统也是个人通信的重要途径。固定式接入（固定式接入（FWA）能把有线方式传输的信息用无线方式传输到固定用户端或相反传输的通信系统，即无线本地环路（WLL）技术。与有线本地环路相比，它具有建设速度快，方便灵活，造价低廉等优点，因而成为当前无线接入的发展重点。由于FWA用户是固定的，它的用户端的功率控制问题比移动接

24、入简单得多。此外，FWA不存在越区切换问题，所以较之有接入困难少，优点多，具有广阔前景。4.3软件无线电技术软件无线电技术主要是针对现在无线通信领域存在的一些问题 ,如 :多种通信体系并存 ,各种标准竞争激烈 ,频率资源紧张等等 ,特别是无线个人通信系统的发展 ,使得新的系统层出不穷 ,产品生产周期越来越短 ,原有的以硬件为主的无线通信体制难以适应这种局面 ,软件无线电的概念则应运而生。从概念上讲 ,软件无线电是将模块化、标准化的硬件功能单元通过一个通用的硬件平台连接起来 ,并且能够通过软件加载实现各种无线通信系统的体系结构。这样 ,无线通信新系统、新产品的开发将逐步转到软件上来 ,而无线通信

25、产业的产值将越来越多地体现在软件上。“ 军军 用用 无无 线线 电电 网网 关关” 由 总 参 通 信 部 某 研 究 所 研 制 的“ 军 用 无 线 电 网 关”， 在 京 通 过 了 技 术 鉴 定。 这 个 网 关 采 用 了 具 有 国 际 先 进 水 平 的“ 软 件 无 线 电 ” 技 术， 成 功 地 实 现 了 不 同 频 段、 不 同 体 制 电 台 之 间 的 互 连 互 通， 使 我 军 协 同 通 信 课 题 研 究 取 得 突 破 性 进 展。 这 一 成 果 在 军 事 和 民 用 通 信 领 域 都 具 有 广 泛 的 应 用 前 景。 最初提出“软件无线电”概

26、念的是Jeo Mitola，1992年5月在美国通信系统会议上首次提出了这种概念。很快就在世界各国引起了注意，特别是军方的注意。这是因为现代军事通信对无线电通信系统的可靠性、兼容性、互通性、灵活性以及抗干扰、抗毁性、保密、安全等都有更高的要求。美国军方与Hazeltine公司研制了一种名为“Speakeasy”（易通话）软件无线电台，实现了美军通用的多频段、多功能的无线电平台，能兼容军队现有的各种电台，能同时处理4种以上不同的调制波形。这种电台可以称得上是一种带有天线的、能进行话音和数据传输的“掌上电脑”。通信的业务包括话音、数据和视频图像等，因此被认为是未来发展的趋势。手机休息站“游子归家”

27、手机休息站业务说起来很简单，任何手机用户只要购买一个价值几十元的简易“手机休息站”装置，“手机休息站”放在固定电话旁，然后将手机放在该“手机休息站”上，当有其他固定电话呼叫手机时，“手机休息站”自动将信号转移到与其相连的固定电话上，实现用固话代替手机接听来电。手机休息站据相关通信技术专家表示，“游子归家”业务实际上是通过相关技术，将固话拨打手机的信号转移截留至固话网络内，而“手机休息站”即是用来判断通信信号并作出相应处理的装置。因此，整个通话过程在固定电话网络中完成，接听方固话和手机都不用交费，所以移动和联通在理论上是无法对手机用户计费的。 与呼叫转移不同与呼叫转移不同的是，据称它不再经过移动

28、运营商的网关，中国电信也就不用与其它运营商进行结算、分成。对于消费者而言，它实际上以一种间接的方式部分实现了手机的单向收费，节省了费用。但毫无疑问，这项服务将导致移动和联通的收入减少，令其不满。手机休息站业务 一、“游子归家手机休息站”业务简介 “游子归家手机休息站”业务是手机用户可以根据需要，将固定电话对本手机的来话呼叫转移到指定的固定电话号码上，以节约手机的来话通信费，节省用电，减少手机辐射带来的危害。可在上班和家里使用本业务。 二、手机休息站的使用 本业务可对本地网内所有移动电话用户开通（暂不对漫游用户开通），用户通过用手机拨打96330进行开通登记。在对手机休息站进行设置后，可以通过“手机休息站”进行固话来电的转移/取消转移。 手机休息站业务三、业务资费 1）在用手机登记开通业务时，手机用户拨打“96330”，由手机运营商按照国家规定的资费标准收取。 2）用户使用“手机休息站”通过固定电话进行设置/取消呼叫转移而发出的呼叫，每次的设置/取消服务费暂时未定；在该新业务上市三个月内免收服务费。 手机就是这样一个装置上“休息”的