大話無線通信

　　本書是一本介紹無線通信的通俗書，首先介紹了有線通信向無線通信的演進、通信系統的理論基礎知識和無線通信的空中接口技術，然後以GSM系統為範例詳細介紹了一個無線通信系統的組成、空中接口物理層、Um接口的第三層協議、七號信令和通信的信令流程。

　　本書來源於通信人家園(http://bbs.c114.net)的技術帖“無線通信原理通俗解讀”。全書大量採用“水煮”的方式來幫助讀者快速而輕松地對無線通信技術有一個整體的認識。本書在寫法上沒有採取先擺結論後進行解說的方式，而是先提出問題，再逐步給出解決問題的方法，希望讀者知其然也能知其所以然，向讀者揭示無線通信的奧秘。對於初學者而言，這種方式尤其有效。

　　本書可供無線通信技術的初學者和自學者閱讀參考，也可作為無線通信從業人員的參考書。

丁奇，現就職於某通信設備商，之前曾供職於運營商，對技術理解透徹，文字功底深厚，文風生動幽默，涉獵甚廣，除技術外，對歷史、管理、金融等學科有深厚興趣，所著書中亦有其思想體現，著有圖書《大話無線通信》、《大話移動通信》，後續還會有新品推出。

目　錄

水煮篇

章　快速理解無線通信　2
1.1　引言　2
1.2　空中接口和無線信道　2
1.3　無線通信的困惑　3
1.3.1　困惑一：基站如何區分手機　4
1.3.2　困惑二：手機如何找到基站　6
1.3.3　困惑三：基站如何找到手機　7
1.3.4　困惑四：如何識別手機用戶的身份　11
1.3.5　困惑五：如何保證對話不被他人竊聽　12
1.3.6　困惑六：如何保證“移動”著打電話不會有問題　13
1.4　水煮GSM——無線通信系統的實現　15
1.4.1　靜靜的湘水　15
1.4.2　飄蕩在夜空的莫爾斯電碼　17
1.4.3　勝負手　22

基礎理論篇

第2章　通信的本質——通信系統概述　28
2.1　狼煙與驛站的故事——漫談中國古代的通信　28
2.2　畫虎畫皮先畫骨——通信系統構架　31
2.2.1　電話之父——貝爾　31
2.2.2　模擬通信系統架構　33
2.2.3　數字通信系統架構　35
2.2.4　數字通信為何獨領風騷　36
2.3　信號的基礎知識　37
2.3.1　信號的概念——從狼煙到電磁波　37
2.3.2　信號的時域概念　38
2.3.3　信號的頻域概念　40
2.4　信號分析的利器——傅里葉級數和傅里葉分析　42
2.4.1　傅里葉級數與傅里葉分析的由來　43
2.4.2　週期信號的數學表達——傅里葉級數　45
2.4.3　非週期信號的數學闡述——傅里葉分析　47
2.5　模擬信號如何轉變為數字信號　49
2.5.1　聲音是如何變成比特流的——奈奎斯特採樣定理　49
2.5.2　從原始分到標準分——量化　51
2.5.3　從《蒹葭》和《在水一方》說起——也談編碼　54
2.6　這是多此一舉——也談調製的意義　59
2.7　信道與信道容量　62
2.7.1　無噪聲的信道——奈奎斯特帶寬　63
2.7.2　有噪聲的真實信道——香農容量　63
2.8　無線信道的衰落　64
2.8.1　大尺度效應　64
2.8.2　小尺度效應　65

第3章　GSM空中接口技術　67
3.1　稀缺的無線資源及其複用技術　67
3.1.1　無價的戰略資源——空中接口的頻率　68
3.1.2　6MHz聯通VS 29MHz移動——工作頻段分配　69
3.1.3　從大課堂到小課堂——空分複用與蜂窩　71
3.1.4　也談廣電架構與電信架構的異同——頻分複用與時分複用　73
3.1.5　3G的基礎——碼分多址　75
3.1.6　遊走在功率與頻率之間——載干比與頻寬　81
3.2　如何應對無線信道的以下挑戰：多徑效應及瑞利衰落　83
3.2.1　當老師的藝術——語音編碼與信道編碼　83
3.2.2　也論當校長的藝術——分集技術之交織　86
3.2.3　當心和自家的魚雷親密接觸哦——分集技術之跳頻　90
3.2.4　刺刀在前，刺刀在後——時間提前量(TA值)　94
3.2.5　訓練序列的由來——時間色散與均衡　97
3.3　如何降低手機的功耗及對系統的干擾　99
3.3.1　請小點聲，再小點聲——功率控制　100
3.3.2　無話可說時就請閉嘴——不連續發射(DTX)　105
3.3.3　老師不點名我就繼續睡覺——不連續接收(DRX)　106

實戰篇

第4章　商業蜂窩通信系統的典範——GSM　110
4.1　引言——從實驗室通信走向商業通信　110
4.2　GSM系統的發展歷史及技術規範　112
4.2.1　GSM發展的歷史背景　112
4.2.2　GSM系統的技術規範　114
4.3　GSM網絡組成及接口　115
4.3.1　GSM網絡組成　115
4.3.2　“跑馬圈地”與“免費搬遷”——Abis接口引發的商業策略　117
4.4　移動信息專家——SIM卡　120
4.5　從電台到基站——也談手機與BTS　124
4.5.1　手機與點對點通信　124
4.5.2　勞模CTU和它的團隊——BTS　130
4.6　計算機與通信的交融——BSC　135
4.6.1　總線的概念　135
4.6.2　BSC中的總線　138
4.7　交換子系統——MSC、VLR與HLR　146
4.7.1　移動交換中心(MSC)　146
4.7.2　GSM中的根DNS——歸屬位置寄存器(HLR)　152
4.7.3　GSM中的本地DNS——訪問位置寄存器(VLR)　153
4.7.4　GSM系統的守護神——鑑權中心(AuC)　153
4.8　這是你的門牌號碼——GSM編號計劃　155

第5章　源於頻率的困惑——GSM空中接口物理層的設計　164
5.1　TDMA空中接口技術　165
5.2　鐵路的管理藝術——突發脈衝的應用　172
5.2.1　客運火車——業務信道(TCH)　174
5.2.2　候車廳的大喇叭——FCCH　174
5.2.3　現在是北京時間八點整——SCH　175
5.2.4　“我的地盤，我的業務”——BCCH　176
5.2.5　想上車，請先買票——RACH/AGCH　177
5.2.6　“×××，你的家屬在廣播室找你”——PCH　178
5.2.7　列車導乘員——SDCCH　178
5.2.8　列車上的服務員——FACCH/SACCH　179
5.3　复幀的應用　180

第6章　無線通信的特質——也談GSM第三層協議　191
6.1　固定通信與移動通信的區別　191
6.2　頻率貴如黃金，吾等自應珍惜——無線資源管理(RRM)　192
6.2.1　好的開始是成功的一半——RRM的初始化階段　192
6.2.2　多寬的車走多寬的路——RR的傳輸管理　194
6.2.3　跳槽還需細思量——切換的目的及依據　195
6.2.4　炒炒冷飯——功率的控制與時間提前量　196
6.2.5　要唱戲還得先搭台——小區信道的配置與分配　196
6.2.6　念念這本經——RRM協議　198
6.3　移動性與安全性的博弈——移動性管理(MM)　209
6.3.1　位置區域的管理　212
6.3.2　也談SIM卡的破解——安全性管理　215
6.4　從路由到計費——接續管理(CM)　218
6.4.1　也談路由的查詢——MSISDN與MSRN的索引功能　219
6.4.2　漫遊費的由來　220

第7章　要把文章寫好，先要學好語法——也談七號信令　224
7.1　信令的基礎　225
7.1.1　研究信令的手段——分類　225
7.1.2　從結構形式到控制方式——信令的剖析　227
7.2　從流水線和產業鏈說起——也談OSI七層模型與七號信令　231
7.3　唐僧開物流公司——也談MTP-1和MTP-2　235
7.3.1　白龍馬的企業夢想——信令數據鏈路級MTP-1　236
7.3.2　任勞任怨的沙和尚——信令鏈路控制級MTP-2　236
7.4　八戒掌握了物流調度大權——MTP-3　247
7.5　孫悟空重出江湖——SCCP　253
7.6　長袖善舞的太白金星——TCAP　269

第8章　妙手著文章——通過信令流程讓GSM系統運作起來　278
8.1　GSM的信令與協議　278
8.1.1　接口與協議　278
8.1.2　Um空中接口&Abis接口　283
8.1.3　A接口的協議　292
8.2　手機在通用模式和專用模式下都在幹什麼　296
8.3　小區選擇與重選　298
8.3.1　哪家信號好我選哪家——小區選擇　299
8.3.2　功率！功率！還是功率!——C1算法三要素　304
8.3.3　你信號不好了我就跟你說拜拜——小區重選　306
8.4　接入與信道分配　307
8.5　你是誰——鑑權的用途及算法　310
8.6　加密　314
8.6.1　加密原理與流程　314
8.6.2　代號“海狼行動”——TMSI再分配　317
8.7　記得給打電話報平安——位置更新與IMSI附著　318
8.7.1　位置區的設置　319
8.7.2　位置更新信令流程　320
8.8　讓我們來搭積木——MS主叫流程分析　325
8.9　路由，關鍵就是路由——MS被叫流程　331
8.9.1　被叫的尋址過程　331
8.9.2　被叫接續過程　333
8.10　來試試空中接力——切換原因及流程　334
8.10.1　測量報告的由來　336
8.10.2　切換考慮的因素　338
8.10.3　切換的信令流程　341
8.11　本章小結　346

參考文獻　347