第1章 GSM手机通信原理

1.1 GSM蜂窝移动通信原理

GSM发源于欧洲，开始是作为欧洲邮政与电信管理联合移动通信特别小组（Group Special Mobile）的简称，俗称全球通。由于其技术成熟而被世界许多国家所采用。1995年，我国首先在上海、广东等地投入使用，至今已成为拥有八亿多用户的GSM网络系统。现阶段，GSM包括2个并行的系统，即GSM900MHz和1800MHz两个频段。中国联通一般只开通GSM900MHz一个频段。

1. 双频GSM的产生

随着GSM移动通信网络用户数量的迅速增长，GSM900MHz频段的有限资源已明显难以满足需要。900MHz频段正式分配给GSM网络的只有上下行各25MHz，在GSM用户迅速增加情况下引入新的频段，而不是增加基站以满足GSM网络容量的增长，DCS1800MHz频段应运而生。

1800MHz与900MHz频段的传播特性基本相似，利用1800MHz频段比较宽松的频率资源，采用GSM 900MHz/DCS 1800MHz双频段操作，能极大地缓解GSM900MHz频段的容量压力。同时，由于1800MHz与900MHz系统在网络组网、工程实施、网络维护及支持的业务等方面比较一致，因此，采用GSM900MHz/DCS 1800MHz双频段，不需要为它们分别分配单独的网络号码，可公用一个号码。

2. 双频切换

双频网络由于比单频网络增加了DCS 1800MHz频段，所以其网络的实现、内部建设技术，也比原来单频GSM网络要复杂一些，特别在切换技术上，双频网络有了很多补充。

在单频（GSM 900MHz）网络中，切换一般只发生在小区的边缘，这种切换称为小区切换。通过比较服务小区与邻近小区的信号强度，决定是否进行切换。而双频网络，除了小区切换之外，还会发生频带切换，它会在GSM 900MHz频段与DCS 1800MHz频段之间进行选择。这种切换不仅发生在开机过程中，在通话的任何时候都可以进行，而且经常与小区切换结合起来（在小区边缘时）。双频切换过程是自动的，不会影响通话的连续性。

当手机开机时，双频手机会将一个类码发送到基站，告诉基站该手机可以使用双频。在通话过程中，双频手机可以监听两种频段的信号，然后向基站作出响应，告诉基站某个或两个频段的信号强度，然后，基站就根据该信号的强度信息和代码，为用户选择适当的小区，并且切换到相应的频段上。

3. 单频、双频和三频手机

对应GSM网络系统，手机可分为单频手机、双频手机和三频手机。早期的摩托罗拉、诺基亚、三星等手机基本上为单频手机。而现在流行的GSM手机，绝大多数为双频或三频手机。如美国，不仅使用三频手机还使用了PCS1900MHz的网络，如果要漫游到美国，必须使用三频手机。

4. 双模手机

双模手机是指可以任意选择使用两套截然不同的移动网络的手机，这两套网络既可以是目前的GSM和CDMA，也可以是小灵通PHS和GSM，还可以是目前的2G、2.5G和3G，甚至可以是两种不同的3G标准，如TD—SCDMA与CDMA2000或WCDMA。它的优势可以同时兼顾两个网络，用一台手机轻松实现转换。目前国内外手机生产厂家，相继开发研制出双模手机，既能在GSM工作，也能在CDMA网络应用。如LG W800、摩托罗拉A860、三星SCH—W109、诺基亚7601、6650 等。摩托罗拉的Vl000 双模3G手机支持WCDMA 2100和GSM三频网络。要实现3G网络与现有的GSM网络兼容，就必须让手机同时具有GSM的时分多址、CDMA的码分多址和WCDMA宽带码分多址功能。这就需要手机提供这两种模式，这两种模式的发射、接收和信号处理系统，这就是双模手机。