附录D 无线标准摘要 本章摘要描述当今运行的最普遍的两类无线通信系统的技术细节，它 们是蜂窝电话和无线局域网。本章也摘要描述三种短距离的无线网络 标准，它们已经获得了广泛的应用。 D.1蜂窝电话标准 D.1.1第一代模拟系统 这一节摘要描述蜂窝电话标准。我们从第一代(1G)模拟蜂窝电话 标准开始，其主要特性参考表D.1。基于这些标准的系统在1980年 代被广泛采用。尽管现在很多这样的系统已经被数字蜂窝系统取代， 在全世界的许多地方模拟系统还在使用。最知名的模拟系统标准为 Advanced Mobile Phone System(AMPS),1970年代由贝尔实验室开发， 1983年在美国投入商用。美国采用以后，许多其他国家也接受了它。 AMPS有一个窄带的版本，称为窄带AMPS(N一AMPS),其话音信 道带宽是普通AMPS的三分之一。1979年，日本开发了它的第一个 商用蜂窝电话系统，基于AMPS的NTT标准(MCS一LI)。欧洲也 发展了类似AMPS的标准，称为Total Access Communication System(TACS)。与AMPS相比，TACS采用更高的频率和更低的信道 带宽。它在英国，欧洲国家以及欧洲以外的国家被采用。在英国，TACS 的频率范围被扩展，以获得更多的信道，产生了叫做ETACS的变种
附录 D 无线标准摘要 本章摘要描述当今运行的最普遍的两类无线通信系统的技术细节，它 们是蜂窝电话和无线局域网。本章也摘要描述三种短距离的无线网络 标准，它们已经获得了广泛的应用。 D.1 蜂窝电话标准 D.1.1 第一代模拟系统 这一节摘要描述蜂窝电话标准。我们从第一代（1G）模拟蜂窝电话 标准开始，其主要特性参考表 D.1。基于这些标准的系统在 1980 年 代被广泛采用。尽管现在很多这样的系统已经被数字蜂窝系统取代， 在全世界的许多地方模拟系统还在使用。最知名的模拟系统标准为 Advanced Mobile Phone System(AMPS)，1970年代由贝尔实验室开发， 1983 年在美国投入商用。美国采用以后，许多其他国家也接受了它。 AMPS 有一个窄带的版本，称为窄带 AMPS（N－AMPS），其话音信 道带宽是普通 AMPS 的三分之一。1979 年，日本开发了它的第一个 商用蜂窝电话系统，基于 AMPS 的 NTT 标准（MCS－L1）。欧洲也 发展了类似 AMPS 的标准，称为 Total Access Communication System(TACS)。与 AMPS 相比，TACS 采用更高的频率和更低的信道 带宽。它在英国，欧洲国家以及欧洲以外的国家被采用。在英国，TACS 的频率范围被扩展，以获得更多的信道，产生了叫做 ETACS 的变种
版本。1989年，称为JTACS的TACS的变种在日本的大都市地区被 采用，用以提供比NTT系统更高的容量。JTACS运行在比TACS和 ETACS稍微高一些的频率上，而且还有一种提高频带利用率的版本， 称为NTACS,其语音信道的带宽为JTACS信道带宽的一半.除TACS 以外，欧洲国家还有频率上的不兼容的模拟蜂窝电话标准，包括斯堪 迪纳维亚的Nordic Mobile Telephone(NMT)标准，法国的Radiocom 2000(RC2000)标准，德国和波兰的C-450标准。不兼容使得用一个模 拟电话漫游欧洲国家成为一个不可能的事情，这引发了全欧洲统一的 蜂窝电话标准和频率的需求。 AMPS TACS NMT(450/900)NTT C-450 RC2000 上行链路须率(MH2)824-849890-915453-458/890-915925-940450-455.74414.8-418 下行链路频率(MHz)869-894935-96 463-468935-960870-885 460-465.74 424.8-428 调制方式 FM FM FM FM FM FM 信道宽度(Kz) 30 25 25/12.5 25 10 12.5 信道数量 8321000 180/1999 600 573 256 多址方式 FDMA FDMA FDMA FDMA FDMA FDMA 表D.1第一代模拟蜂窝电话标准 D.1.2第二代数字系统 下面我们讨论第二代(2G)数字蜂窝电话系统标准，其主要特征归 纳在表D.2中。这些系统基本上在1990年代投入使用。由于第一代 系统的不兼容性，1982年，名为Group Special Mobile(GSM)的组 织被建立了起来，发展一个全欧洲的统一的数字蜂窝标准。在欧洲
版本。1989 年，称为 JTACS 的 TACS 的变种在日本的大都市地区被 采用，用以提供比 NTT 系统更高的容量。JTACS 运行在比 TACS 和 ETACS 稍微高一些的频率上，而且还有一种提高频带利用率的版本， 称为 NTACS，其语音信道的带宽为 JTACS 信道带宽的一半。除 TACS 以外，欧洲国家还有频率上的不兼容的模拟蜂窝电话标准，包括斯堪 迪纳维亚的 Nordic Mobile Telephone(NMT)标准，法国的 Radiocom 2000(RC2000)标准，德国和波兰的 C-450 标准。不兼容使得用一个模 拟电话漫游欧洲国家成为一个不可能的事情，这引发了全欧洲统一的 蜂窝电话标准和频率的需求。 AMPS TACS NMT(450/900) NTT C-450 RC2000 上行链路频率（MHz） 824-849 890-915 453-458/890-915 925-940 450-455.74 414.8-418 下行链路频率（MHz） 869-894 935-960 463-468/935-960 870-885 460-465.74 424.8-428 调制方式 FM FM FM FM FM FM 信道宽度（KHz） 30 25 25/12.5 25 10 12.5 信道数量 832 1000 180/1999 600 573 256 多址方式 FDMA FDMA FDMA FDMA FDMA FDMA 表 D.1 第一代模拟蜂窝电话标准 D.1.2 第二代数字系统 下面我们讨论第二代（2G）数字蜂窝电话系统标准，其主要特征归 纳在表 D.2 中。这些系统基本上在 1990 年代投入使用。由于第一代 系统的不兼容性，1982 年，名为 Group Special Mobile（GSM）的组 织被建立了起来，发展一个全欧洲的统一的数字蜂窝标准。在欧洲
TACS的900MHz的频段分配给了GSM以推动国家之间的漫游。1989 年，GSM规范定稿，1991年，系统开通。在1992年以前，GSM系 统还不是很有效。GSM标准使用TDMA加慢跳频对抗越区干扰，使 用带交织的卷积码和奇偶校验码来检测和纠正错误。这个标准也包括 了一个均衡器，用以补偿频率选择性衰落。世界上超过66%的蜂窝电 话使用GSM标准，超过470个运营商在172个国家支持着数以十亿 计的用户。随着GSM标准越来越全球化，这个缩写的意思变成了 Global System for Mobile Communications. GSM S-136 IS-95(cdmaOne) PDC 上行链路频率(MHz) 890-915 824-849 824-849 810-830.1429-1453 下行链路频*(MHz)935-960 869-894 869.894 940-960.1477-1501 载波间隔(kH2) 200 30 1250 25 信道数量 1000 2500 -2500 3000 调制方式 GMSK /4DOPSK BPSK/OPSK /4DQPSK 压缩话音速率(kbps) 13 7.95 1.2-9.6(可变的) 67 信道数据速率(kbps) 270.833 48.6 1.2288Mchips/s 数据码率 1/2 1/2 1/2DL).13UL) 12 1S1消除/均衡 均衡器 均衡器瑞克接收，软切换 均衡器 多址接入 TDMA/慢调频TDMA CDMA TDMA 表D.2第二代数字蜂窝电话标准 虽然在开发2G数字系统的过程中，欧洲走在了前面，但是美国 落后得也不远。1992年，IS-54数字蜂窝标准定稿，1994年开始商用。 这个标准采用了与AMPS同样的3OkHz的信道宽度，用以促进无线 运营商从模拟向数字转移，采用TDMA多址接入方式，用以改进切
TACS 的 900MHz 的频段分配给了 GSM 以推动国家之间的漫游。1989 年，GSM 规范定稿，1991 年，系统开通。在 1992 年以前，GSM 系 统还不是很有效。GSM 标准使用 TDMA 加慢跳频对抗越区干扰，使 用带交织的卷积码和奇偶校验码来检测和纠正错误。这个标准也包括 了一个均衡器，用以补偿频率选择性衰落。世界上超过 66%的蜂窝电 话使用 GSM 标准，超过 470 个运营商在 172 个国家支持着数以十亿 计的用户。随着 GSM 标准越来越全球化，这个缩写的意思变成了 Global System for Mobile Communications。 GSM IS-136 IS-95(cdmaOne) PDC 上行链路频率（MHz） 890-915 824-849 824-849 810-830,1429-1453 下行链路频率（MHz） 935-960 869-894 869-894 940-960,1477-1501 载波间隔（kHz） 200 30 1250 25 信道数量 1000 2500 ～2500 3000 调制方式 GMSK π/4DQPSK BPSK/QPSK π/4DQPSK 压缩话音速率（kbps） 13 7.95 1.2-9.6(可变的) 6.7 信道数据速率（kbps） 270.833 48.6 1.2288Mchips/s 42 数据码率 1/2 1/2 1/2(DL),1/3(UL) 1/2 ISI 消除/均衡 均衡器 均衡器 瑞克接收，软切换 均衡器 多址接入 TDMA/慢调频 TDMA CDMA TDMA 表 D.2 第二代数字蜂窝电话标准 虽然在开发 2G 数字系统的过程中，欧洲走在了前面，但是美国 落后得也不远。1992 年，IS-54 数字蜂窝标准定稿，1994 年开始商用。 这个标准采用了与 AMPS 同样的 30kHz 的信道宽度，用以促进无线 运营商从模拟向数字转移，采用 TDMA 多址接入方式，用以改进切
换和控制信令。IS-54标准，也称为North American Digital Cellular标 准。随着时间的推移，1S-54标准进行了改进，这些改进封装在1S-136 标准中。IS-136标准包涵了原来的标准。类似于GSM标准，IS-136 标准采用了奇偶校验码，卷积码，交织，均衡。 一个基于CDMA的竞争的2G标准在1990年代初期，由高通公 司提出。这个称为IS-95或者IS-95a的标准，在1993年定稿，在1995 年用cdmaOne的名字投入商用.跟IS-136一样，IS-95设计成与AMPS 兼容，以便这两个系统在同一个频带内共存。在CDMA系统中，用 户彼此叠加，接收机通过扩频码区分出不同的用户。这样，信道数据 速率就不像TDMA那样仅仅赋给一个用户。信道码片速率为1.2288M chips/s,扩频因子为128。IS-95中，上行链路和下行链路的扩频过程 是不同的，尽管它们都通过扩频调制和编码完成。下行链路，数据首 先进行码率为12的卷积编码和交织，然后由64个正交扩展序列 (wlsh函数)之中的一个调制。一个对于每个小区唯一的同步扰码 序列叠加在Wlsh函数上，以减小小区间的干扰。扰码要求基站之间 同步。上行链路，使用码率为13的带交织的卷积码，用正交Walsh 函数调制，并用非正交的用户基站代码进行调制。S-95标准包括一 个用于错误检测的奇偶校验码，以及避免远近效应的反向链路的功率 控制。也定义了一个三路RAKE接收机，来分集和补偿ISI。一种基 站分集称为软切换(SHO),在切换期间，移动台保持与新旧两个基 站的连接，并把它们的信号合成起来。SHO也包涵在这个标准中。 在蜂窝系统中，CDMA相对TDMA,有一些优点，包括不需要频率
换和控制信令。IS-54 标准，也称为 North American Digital Cellular 标 准。随着时间的推移，IS-54 标准进行了改进，这些改进封装在 IS-136 标准中。IS-136 标准包涵了原来的标准。类似于 GSM 标准，IS-136 标准采用了奇偶校验码，卷积码，交织，均衡。 一个基于 CDMA 的竞争的 2G 标准在 1990 年代初期，由高通公 司提出。这个称为 IS-95 或者 IS-95a 的标准，在 1993 年定稿，在 1995 年用 cdmaOne 的名字投入商用。跟 IS-136 一样，IS-95 设计成与 AMPS 兼容，以便这两个系统在同一个频带内共存。在 CDMA 系统中，用 户彼此叠加，接收机通过扩频码区分出不同的用户。这样，信道数据 速率就不像 TDMA 那样仅仅赋给一个用户。信道码片速率为 1.2288M chips/s，扩频因子为 128。IS-95 中，上行链路和下行链路的扩频过程 是不同的，尽管它们都通过扩频调制和编码完成。下行链路，数据首 先进行码率为 1/2 的卷积编码和交织，然后由 64 个正交扩展序列 （Walsh 函数）之中的一个调制。一个对于每个小区唯一的同步扰码 序列叠加在 Walsh 函数上，以减小小区间的干扰。扰码要求基站之间 同步。上行链路，使用码率为 1/3 的带交织的卷积码，用正交 Walsh 函数调制，并用非正交的用户/基站代码进行调制。IS-95 标准包括一 个用于错误检测的奇偶校验码，以及避免远近效应的反向链路的功率 控制。也定义了一个三路 RAKE 接收机，来分集和补偿 ISI。一种基 站分集称为软切换（SHO），在切换期间，移动台保持与新旧两个基 站的连接，并把它们的信号合成起来。SHO 也包涵在这个标准中。 在蜂窝系统中，CDMA 相对 TDMA，有一些优点，包括不需要频率
规划，SHO能力，使用语音激活增加容量，系统容纳的用户数量没 有硬性的限制等。在1990年代早期，有很多关于IS-54和1S-95标准 的优缺点的争论，声称IS-95可以达到AMPS的20倍的容量，而IS-54 只能达到AMPS的3倍容量。最后证实，相对AMPS,两个系统具 有大致同样的容量增长。 在日本，2G数字蜂窝标准称为Personal Digital Cellular(PDC)标 准，1991年建立，1994年采用。它类似IS-136,但是采用25kHz话 音信道以兼容日本的模拟系统。这种系统运行在900MHz和1500MHz 频带上。 D.1.32G系统的演化 1990年代后期，2G系统在两个方向上演进：系统转向更高的频率， 这是由于在欧洲和美国，有更多的蜂窝带宽可以获得。同时，系统被 改进以支持话音业务以外的数据业务。1994年FCC开始拍卖位于 L.9GHz的Personal Communication System(PCS)的蜂窝系统频带。购 买这个频段内的频谱的运营商可以采用任何标准。由于不同的运营商 采用不同的标准，于是在美国的不同地区，1900MHz频段GSM, IS-136,IS-95都被采用了。造成单个电话在国内漫游的困难。事实 上，许多早期的蜂窝电话，包涵了模拟的AMPS模式，用以防备数 字系统不能获得服务的情况。运行在PCS频段的GSM系统称为 PCS1900系统，而迁移到PCS频段的IS-136和IS-95标准依I旧使用 相同的名字。欧洲在1.8GHz频段分配附加的蜂窝电话频谱。这个频
规划，SHO 能力，使用语音激活增加容量，系统容纳的用户数量没 有硬性的限制等。在 1990 年代早期，有很多关于 IS-54 和 IS-95 标准 的优缺点的争论，声称 IS-95 可以达到 AMPS 的 20 倍的容量，而 IS-54 只能达到 AMPS 的 3 倍容量。最后证实，相对 AMPS，两个系统具 有大致同样的容量增长。 在日本，2G 数字蜂窝标准称为 Personal Digital Cellular（PDC）标 准，1991 年建立，1994 年采用。它类似 IS-136，但是采用 25kHz 话 音信道以兼容日本的模拟系统。这种系统运行在 900MHz 和 1500MHz 频带上。 D.1.3 2G 系统的演化 1990 年代后期，2G 系统在两个方向上演进：系统转向更高的频率， 这是由于在欧洲和美国，有更多的蜂窝带宽可以获得。同时，系统被 改进以支持话音业务以外的数据业务。1994 年 FCC 开始拍卖位于 1.9GHz 的 Personal Communication System(PCS)的蜂窝系统频带。购 买这个频段内的频谱的运营商可以采用任何标准。由于不同的运营商 采用不同的标准，于是在美国的不同地区，1900MHz 频段 GSM， IS-136，IS-95 都被采用了。造成单个电话在国内漫游的困难。事实 上，许多早期的蜂窝电话，包涵了模拟的 AMPS 模式，用以防备数 字系统不能获得服务的情况。运行在 PCS 频段的 GSM 系统称为 PCS1900 系统，而迁移到 PCS 频段的 IS-136 和 IS-95 标准依旧使用 相同的名字。欧洲在 1.8GHz 频段分配附加的蜂窝电话频谱。这个频