[科普中国]-高级移动电话系统

简介

AMPS= advanced mobile phone system高级移动电话系统是指主要在美国使用的一种800MHz模拟蜂窝系统。由美国AT&T开发的最早的蜂窝电话系统标准。1

模拟移动通信系统是蜂窝移动通信系统发展的早期阶段，在1946年，第一种公众移动电话服务被引进到美国的25个主要城市，每个系统使用单个大功率的发射机和高塔，覆盖地区超过50公里，但仅能以半双工模式提供语音服务，却使用120kHz带宽。虽然经过了后来技术的进步而提高了频谱使用效率，提供了全双工、自动拨号等功能，但提供的服务由于频道的数量很少以及呼叫阻塞等原理不能满足使用。在50和60年代，AT&T的贝尔实验室和全世界其他的通信公司发展了蜂窝无线电话的原理和技术。利用在地域上将覆盖范围划分成小单元，每个单元复用频带的一部分以提高频带的利用率，即利用在干扰受限的环境下，依赖于适当的频率复用规划（特定地区的传播特性）和频分复用（FDMA）来提高容量。从而实现了真正意义上的蜂窝移动通信。

一个典型的模拟蜂窝电话系统是在美国使用的高级移动电话系统（AMPS），AMPS系统采用7小区复用模式，并可在需要时采用"扇区化"和"小区分裂"来提高容量。与其他第一代蜂窝系统一样，AMPS在无线传输中采用了频率调制，在美国，从移动台到基站的传输使用824MHz到849MHz的频段，而基站到移动台使用869MHz到894MHz的频段。每个无线信道实际上由一对单工信道组成，他们彼此有45MHz分隔。每个基站通常有一个控制信道发射器（用来在前向控制信道上进行广播），一个控制信道接收器（用来在反向控制信道上监听蜂窝电话呼叫建立请求），以及8个或更多频分复用双工语音信道。

在一个典型的呼叫中，随着用户在业务区内移动，移动交换中心发出多个"空白-突发"指令，使该用户在不同基站的不同语音信道间进行切换。在AMPS中，当正在进行服务的基站的反向语音信道（RVC）上的信号强度低于一个预定的阀值，则由移动交换中心产生切换决定。预定的阀值由业务提供商在移动交换中心中进行调制，它必须不断进行测量和改变，以适应用户的增长、系统扩容，以及业务流量模式的变化。移动交换中心在相邻的基站中利用扫描接收机，即所谓"定位接收机"来确定需要切换的特定用户的信号水平。这样，移动交换中心就能找出接受切换的最佳邻近基站，从而完成交换的工作。

发展历史标准制定1964年，当美国国会从AT&T公司拿走了卫星通信商业使用权后，贝尔实验室组建了移动通信部门。早期的无线网络只关注话音通信。最初，在1964–1974年期间，贝尔实验室开发了一种叫作大容量移动式电话系统(High-Capacity Mobile Telephone System，HCMTS)的模拟系统。HCMTS对信令和话音信道均采用30kHz带宽的FM调制。其话音的FM调制指数是4，即频偏(12kHz)和话音频率(3kHz)的比值为4。信令速率为10kbps。系统也引入了新的切换功能。当时，由于并没有无线移动系统的标准化组织，AT&T公司就给HCMTS1这样一个第1代蜂窝系统制定了自己的标准。后来，电子工业协会(Electronic Industrial Association，EIA)标准将这个系统命名为暂定标准3(Interim Standard 3，IS-3)。EIA与电信产业协会(Telecommunication Industrial Association，TIA)合并制定的标准又称为TIA-EIA标准，对这个系统的命名也规划到了合并标准中。

汽车电话从1976年开始，对这个系统使用了新的名称——先进移动电话服务(Advanced Mobile Phone Service，AMPS)2–5，而且在1984年开始部署这个系统。1975年，贝尔实验室与OKI公司签订协议，授权它制造最初的200台移动电话(汽车电话)，这是由于根据FCC的裁决不允许AT&T公司制造汽车电话而采取的一项措施。接下来的一年，授权OKI公司、E.F.Johnson公司和摩托罗拉公司制造总计1800台汽车电话——每家制造600台汽车电话。由这三家公司制造的所有电话必须通过实验，但第一次没有一个通过。1977年，在芝加哥实验中，使用了世界上最初的2000台汽车电话。

实验之后，对系统技术规范书进行了定稿。美国蜂窝系统一直没能商业化，直到FCC将分配的20MHz蜂窝频谱划分成两部分：确定给电话公司(有线)的10MHz叫作频带B，而确定给寻呼/调度公司(非有线)的另外10MHz叫作频带A，频带B系统在1984年开始部署。将在第3章描述AMPS的技术规范。

商用系统因此，1979年，日本的NTT公司(日本电话电报公司)在东京部署它的AMPS版本，这就成为了世界上第一个商用系统。NTT系统在基站上没采用分集方案，使用的信令是速率为300音频/秒的多音信令，其服务成本很高，话音质量也不能令人满意。但AMPS在美国部署之后，话音质量却显著改善，而且其服务成本远比NTT系统低。后来，英国对AMPS系统进行了一些修正，即将信道带宽改为25kHz，并将其称为全球接入通信系统(Total Access Communication System，TACS)。除此以外，北欧移动电话(Nordic Mobile Telephone，NMT)主要部署在北欧四国，而德国的C450系统和英国的无绳电话2(Cordless Phone 2，CT2)也被投放市场，但它们不是蜂窝系统。由于上个世纪80年代的技术还不能生产手持机，因此模拟AMPS系统的设计和使用都是基于汽车电话，由汽车电瓶提供能源。每小区的覆盖半径是8英里左右。

AMPS通用CAE分析软件AMPS系统包括AMPSolid、AMPView和AMPSol软件:

· AMPSolid采用标准的ACIS几何数据标准库，可与大多数CAD产品交换实体模型。在AMPSolid内，用户可导入、创建、修改，以及读/写实体模型。它可根据用户指令，自动划分有限元素网格，可生成三角形、四边形、四面体和六面体网格。能生成AMPS独有的FlexMesh高品质六面体网格。

·AMPView是一个交互式图形软件，用户可通过AMPView设置FEA类型、程序控制、材料特性和边界条件等。生动的图形化选择界面让各种指令能容易执行。用户也可输出动画模拟结果，强调关键计算结果数据。

· AMPSol采用最新计算机科学软件工程方法，提供最佳有限元功能，可完全耦合应力、热、流体、电磁物理性。软件分析功能全面，可分析静态/瞬态/模态/频域/屈曲问题。分析可达最佳高精度标准。AMPSol采用最新Sefea技术，是最适合在CAD环境中进行CAE分析的工具。

技术缺陷直至今日的数字技术时代，AMPS由于某些缺点备受指责。首先它是一个模拟标准，它很容易受到静电和噪音的干扰，而且也没有安全措施阻止扫描式的偷听。到了90年代，“抄袭复制”成为了工业界的流行病，耗费了数百万美元。一些肆无忌惮的偷听者采用特制的设备可以截取手持设备的电子序列号和移动标识码（也叫电话号码）。一个电子序列号就是一组数据，由手持设备发给蜂窝系统用于登记目的，有效的标识电话是否已经接入网络。系统然后允许或者不允许呼叫亦或基于用户文件的各种特性。如果一个ESN和MIN数字对被截取，他就能复制和克隆到一个不同的手持电话然后在别的地方建立呼叫，却不需要付钱。

蜂窝电话克隆，在90年底采用三个键元素后逐渐被忽略。然后，后来出现一种无线接收机可以调频到上行信道（手持电话发送数据到基站的频段）。通过调频到合适的频段，这种设备可以解密ESN和MIN数字对，然后显示在屏幕上。截取者可以将数据输入手持设备然后重启，然后网络就无法区分这个克隆者和原电话了。

问题后来变得十分严重以至于一些运营商不得不要求客户在打电话前使用PIN。渐渐的，蜂窝网络公司建立了一个系统叫做RF指纹识别，它可以确定一部电话和另一个电话信号的细微差别，然后切断一些克隆者的电话。一些合法的用户虽然对自己的电话做了设置，但也有问题，比如更换电池或者天线的时候。

技术发展AMPS原本由ANSI标准化成EIA/TIA/IS-3。这个后来被EIA/TIA-553 he TIA的临时标准IS-91替代。AMPS被新的数字标准所取代，如数字AMPS（D—AMPS）、GSM和CDMA2000.这些改进了安全技术也增加了容量。尽管克隆偷听在数字技术时代仍然是一个问题， 但无线服务的成本已经很低了，这些问题几乎已经消失了。