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水 煮篇 2

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 28

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无噪声的完美信道——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 110

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白龙马的世界级企业梦想——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