《大話無線通信》讀書筆記——第一章:快速理解無線通信

前言:

由於工作原因,需要從頭開始學通信類的知識,就從這本《大話無線通信》開始吧。首先,通信分無線通信和有線通信

一、無線通信和有線通信的區別:接口和信道

接口

  • 固定電話的接口是釘在牆上的,插一根電話線就可以通過這個接口與固網進行聯繫;
  • 而手機和基站通信的接口是看不見、摸不到的,稱爲“空中接口

                                   

信道:

  • 固定電話的信號通過電話線傳遞,稱爲“有線信道”;
  • 手機信號是通過電磁波在空中傳送的,稱爲“無線信道”

注:一般用空中接口無線信道來描述無線通信和有線通信之間的區別

二、無線通信比有線通信複雜的原因:

有線通信因爲接口固定,所以以下問題比較容易解決。而無線通信則比較費勁,下面是無線通信遇到的具體問題及解決辦法:

 

2.1 基站如何區分信號來自哪個手機:

多址(不同頻率)、複用(不同時間)

2.2 手機如何找到基站:

  • GSM系統(Global System for Mobile Communication,全球移動通信系統)-掃描全頻段:對於GSM系統而言,不同的基站,廣播信息時所使用的頻率不同。這樣GSM手機必須掃描整個頻段,按信號的強度從最強信號開始逐一檢查,直到找到合適的基站的廣播信息。
  • CDMA系統(Code Division Multiple Access,碼分多址)-檢查固定頻段:基站固定使用一個頻率(控制載頻)廣播信息,手機只要調諧到這個頻率,就可以收到基站的指引信息,找到基站。注:系統的控制載頻在整個CDMA通信網絡中是統一的

2.2.1 廣播的內容:

首先廣播導頻信號同步信號、其次廣播基站的標識和空中接口的結構參數。

2.2.2 廣播之間避免干擾的方法:

  • GSM系統:採用不同的頻率;
  • CDMA系統:採用相同的固定頻率,但擴頻碼不同。

2.3 基站如何找到手機:

手機位置變化時,週期性主動上報位置存在位置寄存器(數據庫)中。

2.4 如何識別手機用戶身份:

通過終端識別用戶的身份,不同系統中,用戶的標識不同:

  • GSM系統中,用戶的標識稱爲IMSI(Internationale Mobile Subscriber Identity,國際移動用戶識別)號,每個用戶的IMSI號唯一,存儲於SIM卡中;另外核心網絡也存儲了IMSI號,用來與SMI卡中的信息做對比。
  • CDMA系統中:國外機卡一體,採用32bit的電子序列號(ESN,Electronic Serial Number),由終端廠商或者運營商固化在用戶手機裏;國內,CDMA手機是機卡分離的,用戶標識與GSM系統的類似,將IMSI號存儲於SMI卡和核心網絡。

爲了防止非法用戶僞造標識,採用“用戶標識+密碼”的方式識別用戶的合法性。比如:用手機打電話或者上網之前,首先要向移動網絡提供自己的用戶標識和密碼,如下圖所示。移動網絡受到後與數據庫進行比對,若一致,就認爲是合法用戶,可以使用通信服務了。

                                                    

2.5 如何不被竊聽:

在數字通信系統中加密,空中傳送的只有隨機數據和加密結果

                                      

2.6 如何保證移動打電話不(隨着位置、通話環境的變化)出現問題:

切換(Handover):

  • 硬切換(終端先切斷與原來基站的聯繫,再接入新的基站):在切換的過程中通信會發生瞬時的中斷。
  • 軟切換/無縫切換(終端和相鄰的兩個基站同時保持聯繫,當終端徹底進入某一個基站的覆蓋區域後,才斷開與另一個基站的聯繫,切換期間沒有中斷通話)

是否切換由“接受信號強度”和“通話質量”決定。通常將終端及基站本身測量的信號接收強度上報給基站控制器,最後由基站控制器決定是否進行切換

 

不同無線通信技術之間的關係:

不同無線通信技術之間沒有本質的區別:

  • 理論上來說,現代通信技術依然基於香農的信息論。各種通信技術所應用的底層調製解調和編碼譯碼等技術並沒有本質的區別;
  • 實際網絡而言:無線通信系統從2G到3G依然遵循着“無線收發信機——無線收發信機控制器——移動交換中心”這樣的體系架構

《大話無線通信》讀書筆記——一、二章

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