大话无线通信

目　录

水煮篇

第 1章　快速理解无线通信　2
1．1　引言　2
1．2　空中接口和无线信道　2
1．3　无线通信的困惑　3
1．3．1　困惑一：基站如何区分手机　4
1．3．2　困惑二：手机如何找到基站　6
1．3．3　困惑三：基站如何找到手机　7
1．3．4　困惑四：如何识别手机用户的身份　11
1．3．5　困惑五：如何保证对话不被他人窃听　12
1．3．6　困惑六：如何保证“移动”着打电话不会有问题　13
1．4　水煮GSM——无线通信系统的实现　15
1．4．1　静静的湘水　15
1．4．2　飘荡在夜空的莫尔斯电码　17
1．4．3　胜负手　22

基础理论篇

第 2章　通信的本质——通信系统概述　28
2．1　狼烟与驿站的故事——漫谈中国古代的通信　28
2．2　画虎画皮先画骨——通信系统构架　31
2．2．1　电话之父——贝尔　31
2．2．2　模拟通信系统架构　33
2．2．3　数字通信系统架构　35
2．2．4　数字通信为何独领风骚　36
2．3　信号的基础知识　37
2．3．1　信号的概念——从狼烟到电磁波　37
2．3．2　信号的时域概念　38
2．3．3　信号的频域概念　40
2．4　信号分析的利器——傅里叶级数和傅里叶分析　42
2．4．1　傅里叶级数与傅里叶分析的由来　43
2．4．2　周期信号的数学表达——傅里叶级数　45
2．4．3　非周期信号的数学阐述——傅里叶分析　47
2．5　模拟信号如何转变为数字信号　49
2．5．1　声音是如何变成比特流的——奈奎斯特采样定理　49
2．5．2　从原始分到标准分——量化　51
2．5．3　从《蒹葭》和《在水一方》说起——也谈编码　54
2．6　这是多此一举吗——也谈调制的意义　59
2．7　信道与信道容量　62
2．7．1　无噪声的信道——奈奎斯特带宽　63
2．7．2　有噪声的真实信道——香农容量　63
2．8　无线信道的衰落　64
2．8．1　大尺度效应　64
2．8．2　小尺度效应　65

第3章　GSM空中接口技术　67
3．1　稀缺的无线资源及其复用技术　67
3．1．1　无价的战略资源——空中接口的频率　68
3．1．2　6MHz联通VS 29MHz移动——工作频段分配　69
3．1．3　从大课堂到小课堂——空分复用与蜂窝　71
3．1．4　也谈广电架构与电信架构的异同——频分复用与时分复用　73
3．1．5　3G的基础——码分多址　75
3．1．6　游走在功率与频率之间——载干比与频宽　81
3．2　如何应对无线信道的以下挑战：多径效应及瑞利衰落　83
3．2．1　当老师的艺术——语音编码与信道编码　83
3．2．2　也论当校长的艺术——分集技术之交织　86
3．2．3　当心和自家的鱼雷亲密接触哦——分集技术之跳频　90
3．2．4　刺刀在前，刺刀在后——时间提前量(TA值)　94
3．2．5　训练序列的由来——时间色散与均衡　97
3．3　如何降低手机的功耗及对系统的干扰　99
3．3．1　请小点声，再小点声——功率控制　100
3．3．2　无话可说时就请闭嘴——不连续发射(DTX)　105
3．3．3　老师不点名我就继续睡觉——不连续接收(DRX)　106

实战篇

第4章　商业蜂窝通信系统的典范——GSM　110
4．1　引言——从实验室通信走向商业通信　110
4．2　GSM系统的发展历史及技术规范　112
4．2．1　GSM发展的历史背景　112
4．2．2　GSM系统的技术规范　114
4．3　GSM网络组成及接口　115
4．3．1　GSM网络组成　115
4．3．2　“跑马圈地”与“免费搬迁”——Abis接口引发的商业策略　117
4．4　移动信息专家——SIM卡　120
4．5　从电台到基站——也谈手机与BTS　124
4．5．1　手机与点对点通信　124
4．5．2　劳模CTU和它的团队——BTS　130
4．6　计算机与通信的交融——BSC　135
4．6．1　总线的概念　135
4．6．2　BSC中的总线　138
4．7　交换子系统——MSC、VLR与HLR　146
4．7．1　移动交换中心(MSC)　146
4．7．2　GSM中的根DNS——归属位置寄存器(HLR)　152
4．7．3　GSM中的本地DNS——访问位置寄存器(VLR)　153
4．7．4　GSM系统的守护神——鉴权中心(AuC)　153
4．8　这是你的门牌号码——GSM编号计划　155

第5章　源于频率的困惑——GSM空中接口物理层的设计　164
5．1　TDMA空中接口技术　165
5．2　铁路的管理艺术——突发脉冲的应用　172
5．2．1　客运火车——业务信道(TCH)　174
5．2．2　候车厅的大喇叭——FCCH　174
5．2．3　现在是北京时间八点整——SCH　175
5．2．4　“我的地盘，我的业务”——BCCH　176
5．2．5　想上车，请先买票——RACH/AGCH　177
5．2．6　“×××，你的家属在广播室找你”——PCH　178
5．2．7　列车导乘员——SDCCH　178
5．2．8　列车上的服务员——FACCH/SACCH　179
5．3　复帧的应用　180

第6章　无线通信的特质——也谈GSM第三层协议　191
6．1　固定通信与移动通信的区别　191
6．2　频率贵如黄金，吾等自应珍惜——无线资源管理(RRM)　192
6．2．1　好的开始是成功的一半——RRM的初始化阶段　192
6．2．2　多宽的车走多宽的路——RR的传输管理　194
6．2．3　跳槽还需细思量——切换的目的及依据　195
6．2．4　炒炒冷饭——功率的控制与时间提前量　196
6．2．5　要唱戏还得先搭台——小区信道的配置与分配　196
6．2．6　念念这本经——RRM协议　198
6．3　移动性与安全性的博弈——移动性管理(MM)　209
6．3．1　位置区域的管理　212
6．3．2　也谈SIM卡的破解——安全性管理　215
6．4　从路由到计费——接续管理(CM)　218
6．4．1　也谈路由的查询——MSISDN与MSRN的索引功能　219
6．4．2　漫游费的由来　220

第7章　要把文章写好，先要学好语法——也谈七号信令　224
7．1　信令的基础　225
7．1．1　研究信令的手段——分类　225
7．1．2　从结构形式到控制方式——信令的剖析　227
7．2　从流水线和产业链说起——也谈OSI七层模型与七号信令　231
7．3　唐僧开物流公司——也谈MTP-1和MTP-2　235
7．3．1　白龙马的世界企业梦想——信令数据链路级MTP-1　236
7．3．2　任劳任怨的沙和尚——信令链路控制级MTP-2　236
7．4　八戒掌握了物流调度大权——MTP-3　247
7．5　孙悟空重出江湖——SCCP　253
7．6　长袖善舞的太白金星——TCAP　269

第8章　妙手著文章——通过信令流程让GSM系统运作起来　278
8．1　GSM的信令与协议　278
8．1．1　接口与协议　278
8．1．2　Um空中接口&Abis接口　283
8．1．3　A接口的协议　292
8．2　手机在通用模式和专用模式下都在干什么　296
8．3　小区选择与重选　298
8．3．1　哪家信号好我选哪家——小区选择　299
8．3．2　功率！功率！还是功率!——C1算法三要素　304
8．3．3　你信号不好了我就跟你说拜拜——小区重选　306
8．4　随机接入与信道分配　307
8．5　你是谁——鉴权的用途及算法　310
8．6　加密　314
8．6．1　加密原理与流程　314
8．6．2　代号“海狼行动”——TMSI再分配　317
8．7　记得给妈妈打电话报平安——位置更新与IMSI附着　318
8．7．1　位置区的设置　319
8．7．2　位置更新信令流程　320
8．8　让我们来搭积木——MS主叫流程分析　325
8．9　路由，关键就是路由——MS被叫流程　331
8．9．1　被叫的寻址过程　331
8．9．2　被叫接续过程　333
8．10　来试试空中接力——切换原因及流程　334
8．10．1　测量报告的由来　336
8．10．2　切换考虑的因素　338
8．10．3　切换的信令流程　341
8．11　本章小结　346

参考文献　347