GPS 通信系统 外文翻译 外文文献 英文文献 全球移动通信系统.docx
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GPS通信系统外文翻译外文文献英文文献全球移动通信系统
译文
全球移动通信系统
移动系统跨越世界性成功标志是越来越朝着个人化、方便化方向发展。
在商业活动中，人们必须使用移动电话，以便无论何时何地都能实现电话的功能。
在快速的个人生活中，移动电话已成为一种必须，而不仅仅是为了方便。
不像固定通信系统那样，很大程度上依靠技术和通信标准，移动通信系统随着个人通信系统的革命而发生变化。
对移动通信系统而言，要获得调整后的武夫，有三个关键因素，即价格、电话的大小和重量以及网络的花费和质量。
如果上述因素实现有困难，特别是前两个，那么市场的发展将严格受限。
固定电话的服务是全球的，相互联系的范围从同轴电缆到光纤，以及人造卫星。
世界通信标准是不同的，但随着普通接口以及对接口转化，相互之间的联系能发生改变。
随着漫游的创建，需要一个复杂的网络工作系统，这对于移动通信而言是一个非常复杂的问题。
因此，移动通信的通信标准问题比固定通信系统标准问题更关键，此外，在移动通信领域无线电频谱分配问题也非常使人烦恼。
移动通信系统是最初工作在频带为450MHz模拟方式（现在仍然有），后来随着数字式GSM发展，工作在频带为900MHz，之后随着个人通信系统的发展，工作的频带为1800MHz。
移动通信系统的历史可分为几代。
第一代为美国的先进移动电话系统（AMPS），欧洲大部分的全通路通信系统（TACS），以及北欧的移动电话系统（NMTS），这些都是模拟系统。
第二代由第一个非常标准的计划支配这个计划由欧洲特殊移动通信系统委员会（GSM）制定，这个设计作为全球移动通信系统。
GSM系统基于蜂窝通信原理，其最早作为一个概念由美国贝尔实验室的工程师们提出，这一思想出自于增加网络容量的需要以及解决网络堵塞的问题。
在人口稠密地区运行的广播式移动网络系统会由于很少的几个用户同时呼叫而引起堵塞。
蜂窝系统的功能在于允许频率复用。
蜂窝的概念由两个特征定义，即频率复用和小区分裂。
频率复用的区域相隔非常远，不会产生同一通道的干扰问题。
这允许传递同时呼叫，超过了理论上的频谱容量。
当需要一个小区的通信量到达最大，小区分裂是必须的，那么这个小区被分为一个更小的小区。
蜂窝系统的小区通常被描绘成六角形，一组七个、九个或十二个。
GSM系统需要很多功能，以产生全操作移动通信系统。
小区的覆盖区域受基站控制，基站本身由两部分组成。
第一部分为射频系统。
当在实际工作时，它向移动台发送信息，也从移动台接受信息以建立和保持童话。
基站的无线电收发信机（BST）由基站控制器（BSC）控制，无线电收发信机与移动交换中心（MSC）通信——这是到当地公用市话网（PSTN）的必由之路，并且用户数据都存储在此系统的寄存器中，用户寄存器使GSM系统检查需要使用网络的用户，允许接入并建立收费功能等。
GSM系统在1978年被世界无线电管理委员会划为频带为900MHz的一部分，实际上行传播连路的频带为890～915MHz，下行传播连路的频带为935~960MHz。
使用时分多址方式（TDMA），
GSM在频带为900MHz下用124个无线信道传递突发串。
这些突发串能携带不同类型的信息。
第一类是语音信息，其每秒编码6.5K或13K位。
第二类是数字信息，每秒传送3.6K或12.6K位。
这两种是非常有用的传送方式，但必须受控制信道（CCH）发布的管理信息所支持。
GSM网使用数字无线传输和先进的无线越区切算方法，可以得到比模拟蜂窝系统好得多的频率利用率，因而增加了服务的用户数。
由于GSM支持通用标准所以蜂窝用户在整个GSM服务区也能够使用他们的手机，能够在GSM覆盖区域内自动漫游。
此外，也能进行国际漫游。
GSM还提供一些新服务：
如告诉数据通信，传真和短消息服务。
GSM技术的规范性能设计成与其他标准一致的工作方式，例如：
ISDN。
在这种方式确保下，两种标准间能互相工作。
从长远目光看蜂窝系统，使用数字技术将成为世界性的通信方法。
目前在欧洲正在开发第三代移动通信系统，其目的是要综合第二代系统的所有业务并覆盖更广泛的业务（话音、数据、视频、多媒体）范围，而且还要与固定电信网络的技术发展保持一致和兼容。
无线电接收机
无线电接收机，输入信号为调幅无线电波。
它的基本组成包括天线、调谐贿赂、混频器、本振电路、中频放大器、检波器、音频放大器、喇叭、电源等。
任何天线系统既能辐射无线电波又能接收无线电波。
任何经过天线的无线电波均能在天线中感应电压，因此，接收机必须能够从天线所收到的所有信号中分离出有用信号。
这个分离过程是根据发射端发射的信号频率不同，利用调谐回路完成的。
调谐贿赂能够有效地从众多频率中选择出某一个特定频率。
通过天线调谐回路对某一特定频率的谐振，可以使天线从这一特定频率中吸收的能量比从其他频率中吸收的能量大得多，这样，就从某种程度上实现了信号的分离。
进一步的选择左右可以通过接收机中的某些经过适应调谐的谐振回路实现，以这种方式进一步去除了有用信号以外的其他信号。
将不同频率的无线电波加以区别的能力称为选频，将谐振回路的频率调在有用信号频率上的过程称为调谐。
尽管接收的有用信号来自几千里以外，但如果经过放大，通过天线获得的信号还是具有令人满意的效果。
放大过程可能应用在检波前的射频电流，这种情况称为射频放大；也可应用于检波后，这种情况称为音频放大。
放大器的应用令人满意的接收成为可能，否则，有些太弱的信号不能获得好的收听效果。
从射频信号中重现被传输的原理信号的过程称为检波或解调。
如果有用信号在发射时是通过改变信号的振幅，则检波就是通过对射频电流进行整流完成的。
整流电路随着原始调制信号而改变，从而重现了原始的有用信号，这样，已调波被整流而产生的电流可以被看成随原始信号幅度变化的平均值电流。
接收机的电路由多级组成。
每级由晶体管与提供工作电压，电流和信号电压、电流的元件相连构成，每级都有输入回路，它让信号进入；有输出回路，它让通常是放大后的信号输出。
当一级接一级时，第一级输出回路将信号馈送给第二级，信号经过逐级放大，直到足以推出扬声器。
移动通信
无线电话系统
无绳电话系统是全双工通信系统。
它通过无线电将手持机与一专用基站连接起来，而后再连接到PSTN上的某条电话线上。
在第一代无绳电话系统中，手持设备仅能与一个专用的基本设备相连。
而且工作距离也只有几十米。
早期的无绳电话只能电话延伸的作用，即把无线电收发机与一个PSTN用户连接起来，且主要用于室内。
最近产生的第二代无绳电话允许用户在都市（如伦敦或香港）中心所在的许多地方使用手持机。
现在的无绳电话可以与寻呼机相连，以便使某用户先受到寻呼记录，然后再用无绳电话对此作出响应。
当用户外出不在基站服务区域内而无法接收呼叫时，无绳电话系统就可以为这些受距离和移动限制的用户提供服务。
典型的第二代（无绳电话）基站所覆盖的范围已达几百米。
蜂窝电话系统
一个蜂窝电话系统可以为在该系统无线电收发范围内的任何用户提供一个到PSTN的无线电话连接。
在一定的频谱内，蜂窝系统可以在一个大区域中拥有相当多的用户。
蜂窝无线电系统常常可以提供比有线电话系统更高质量的服务。
通过限制从每一个基站发射机到一个叫做蜂窝小区的范围来获得高容量，同一条无线电通道可以被其他距离基站再次利用。
当一个用户从某个小区转移到另一个小区时，采用一种复杂的交换技术就可以使摘机状态的手机连续地进行呼叫处理。
一个基本的蜂窝系统由移动站、基站和一个移动交换中心（MSC）组成。
由于这个移动交换中心负责一个蜂窝系统所有移动电话PSIN的连接，因此有时又被称为移动电话交换局（MTSO）。
每一次通信都要借助某站的无线电波传送信号，而且在整个呼叫过程中可以摘机，拨打其它任何基站电话号码。
一个移动站包括无线电收发机和接收机，能同时进行全双工通信，通常还有用以支持收、发无线电的天线塔。
基站就象建立在一个蜂窝小区内所有用户和那些通过电话线或微波连接到MSC的集群呼叫连接之间的一座桥梁。
MSC负责统一所有基站的操作及整个蜂窝系统到PSTN的连接。
一个典型的MSC一次可以处理100000个蜂窝通信用户，同时进行5000个通话，并且完成所有计费和系统维护功能。
在大城市中，一个独立的载波可以服务于若干个MSC。
什么是GPS以及GPS如何工作？
什么是GPS？
导航和定位对许多部门来说非常重要，然后一直以来其方法非常不方便。
很多年来，人们试图用个中技术使这项工作简化，但是每一项技术都有一定的缺陷。
最后，美国国防部认为美国军方应该在世界范围内有一种最精确的定位。
幸运的是他们投资120亿美元，建起了一个真正好的系统，这便是全球定位系统，全球定位系统改变了以前的导航系统。
定位系统是一个利用天空24颗卫星星座和地面监控站的全世界范围内无线导航系统。
就如许多资料所说那样，GPS用那些卫星计算位置，定位精度可达一米左右。
事实上，用先进形式的GPS可以使你的测量误差小于一厘米。
从某种意义上说，GPS就象在地球上每平方米的土地上都给出了一个唯一的地址。
GPS接收机已经微型化，就像一小块电路板，而且非常方便。
差不多每个人都可以利用GPS。
如今，GPS正应用于各个领域，如汽车、轮船、飞机、建筑装备、电影制造业、农场机器，甚至手提电脑。
很快，GPS就会像电话一样的普及。
实际上，GPS将变为全世界公共事业。
原理上，GPS按五个步骤工作：
步骤一：
对卫星的三角测量
你未必可能闲心，GPS利用天空卫星定位方法与通常我们在地面的定位方法一样。
那是一个伟大的几何学思想，通过测量我们距三颗卫星的距离，我们能知道在地球上任何一定的精确三维坐标。
假设我们测得距离我们11000里远的一颗卫星。
那么我们就可以把宇宙中所有可能定位的卫星缩小到距离我们11000里远的这颗特定的卫星上。
然后以那颗卫星为中心，以我们到那颗卫星的距离11000里长为半径作一个圆球，那么我们的位置就在这个圆球上的表面。
紧接着，测量第二颗卫星，发现距离我们12000里远。
这就是说，我们仅在我们所作的第一个圆球上，而且也在离我们有12000里远的另一颗圆球上。
换句话说，我们在这两个圆球交叉的某点上。
然后，我们再作一次测量，有一颗距离我们13000里的一颗卫星，这样我们就可以把我们的位置缩小到两点，这两点便是第三个圆球与前两个圆球的公共交点。
利用三颗卫星，我们就可以知道我们的位置为太空中的两点中的一点，为了确定哪一点是我们的真正位置，我们可以进行第四次测量。
但是通常这两点中的一点是一个非常荒谬的结果（或是距离太远，或是速率根本不可能），所有我们就可以舍掉这个值，而不必再做一次测量。
步骤二：
测量到卫星的距离
从步骤一的最后一段我们可以看出，一个位置的计算来自于至少三颗卫星的测距。
但是如何测量我们到太空中那些漂浮的卫星距离呢？
我们靠计时测量，看一个从卫星上发来的信号要经过多长时间才能到达我们的接收机上。
从某种意义上说，整个事情归为“速度*时间”这些我们在中学所作的数学题上。
就GPS来说，我们测量一个无线电信号，因此这个速度约等于光速——18600里。
而问题又归结于测时。
假设我们有一个精确的时钟，那么我们如何测到达时间？
为了解释这个问题，让我们用一个愚蠢的比喻：
假设这有一个方法，能使卫星和接收机在非常准时的中午十二点开始演奏美国国歌。
如果声音能够从太空中到达我们这（当然这是个十分荒谬的），那么站在接收机旁边的我们将听到两首美国国歌，一首来自于我们的接收机，另一首来自于卫星。
这两首歌曲将不同步。
来自于卫星演奏的歌曲有一点延迟，因为他要经过11000里才能传过来。
如果想知道卫星演奏的歌曲究竟延迟多长时间。
我们可以开始延迟接收机的演奏，直到两者同步。
这个接收机演奏延迟的时间就等于卫星演奏的歌曲到达我们所延迟的时间。
太棒了！
那么我们把延迟时间乘以光速就得到了我们距离卫星的距离。
最基本的是GPS如何工作。
仅仅把卫星和接收机演奏的美国国歌换成一种叫“伪随机码”的信号-这种信号可能比美国国歌容易演奏。
伪随机码是GPS的重要组成部分。
从物理上讲，它仅仅是一些南懂的数字编码。
或者换句话说，一连串难懂的“开”和“关”脉冲信号。
这种信号非常难懂，就像随机的电子噪音，因此被称为“伪随机”
步骤三：
得到精确的测时
如果测量无线电信号到达GPS的时间是关键的话，那么我们最好停止看。
因为如果测时仅仅误差千分之一秒，以光速而言相当于误差200里。
在卫星方面，因为在它们电路板上有非常精确的时钟，所以测时非常精确。
但是陆地上接收机测时怎么办？
记住，必须使接收机和卫星同时产生伪随机码，系统才能正常工作。
如果我们接收机需要原子钟（那要花费高达50000美元到100000美元），那么GPS是一个有缺陷的技术。
没人将买的起它。
幸运的是，GPS的设计者想出了一个极好的窍门，让我们通过不精确的接收机时钟得到精确测时。
这个窍门是GPS的一个关键因素，做为一个添加的附带好处，它意味着每一个GPS接收机是一个基本的原子钟。
这个精确测时的秘密是对额外的一颗卫星进行测量。
如果三次精确的测量能确定一点的空中三维坐标，那么四次不精确的测量也能做到这一点。
如果每次测量都十分精确（例如我们接收机时钟非常精确），那么所有与我们有效的卫星会交于一点（这就是我们的位置）。
但是用不精确的时钟，作第四次测量，再作交叉将不会与前三次交于一点。
那么，接收机将显示“在我们的测量中有差异。
我们一定没有与世界同步。
”因为任何来自于世界时的抵消会影响我们所有的测量，接收机寻找一个修正因素，并从所有测时结果中减掉它，使它们相交于同一点。
那个修正值将使接收机的时钟与世界同步。
太好了！
就在你手中的掌状物得到了原子的精确时间。
一旦那个修正值适用于所有其余的测量值，我们就得到了一个精确的定位。
这个原理的结果要求任何一般的GPS接收机将起码需要四个通道，以便于我们同时作四个测量。
步骤四：
知道卫星在空间的具体位置
美国空军根据GPS控制者的计划，把每颗GPS卫星发射到一个非常精确的轨道。
在陆地上，每个GPS接收机内部都有一个年历程序，以便每时每刻告诉接收机天空中每颗卫星的具体位置。
但是，就是为了使GPS卫星精确地、持续的受美国国防部监视。
因此每颗卫星的轨道十分精确。
他们使用非常精确的雷达检查每一颗卫星的确切高度、位置、速度。
由于他们检查的误差影响卫星的轨道或星历表，所以这些误差叫“星差”。
这些误差由月亮和太阳间的万有引力以及太阳辐射的压力在卫星上引起的。
这些误差通常非常小，但是如果你想得到精确测量，就必须把它们考虑进去。
美国国防部一旦测到一颗卫星的确切位置，他们将把这些信息转发给卫星本身。
然后，将把这个新的位置修正值信息包含在它播发的测时信号中，因此一个GPS信号不仅仅为了测时而包含伪随机码，并且还包含导航信息和定位信息。
步骤五：
修正误差
至今，即使所有事情都发生在真空中，我们处理的GPS计算结果也是非常理论上地。
但在实际世界里有许多事情都能影响GPS信号，因此，实际的定位不像数学计算上那样精确。
为了充分利用全球定位系统，一个好的GPS接收机需要考虑大量可能的误差。
例如，就我们曾经使用过的一个基本假设来说就是一个不确切的事实。
我们曾经说过，通过用光速乘以信号到达的时间来计算我们到卫星的距离。
但光速仅仅在真空中是个常数。
做为一个GPS信号，要通过充满粒子的电离层，然后通过对流层中水蒸气，这些都能使GPS信号减慢一点，也就是说，这产生了与不好的时钟一样的误差。
有几种方法可以使这类误差减少到最少。
一种方法，我们在条件基本相同的一天，预测一些有代表性的延迟。
这种方法叫做模型法，这当然对我们有所帮助，但大气条件不可能完全相同。
另一个处理减弱大气误差的方法是对比两个不同信号的相对速度。
这种“双频率”测量是非常复杂的，仅仅可能在先进的接收机上进行。
幸亏所有这些不精确依然不会增加太多的误差。
一中叫做“差分GPS”能明显减少这些误差。
“差分GPS”需要使用两台接收机。
一台用来监视GPS信号的变差，并且把这些信号传播给其他接收机，为了使定位更精确，第二台接收机用来修正这些计算值。
随着需求的越来越精确，在基本GPS技术上已经引起了变差的分类。
GPS在实际中的应用
GPS技术远远超出了最初的设计目的，已经发展成熟为一种资源。
如今，科学家、体育者、农民、士兵、领航员、旅行者、运货司机、水手、车辆调度员，伐木工、消防员等各行各业的人们都使用GPS，这会使他们的工作更加有效、安全，有时更加容易。
最初，GPS最显著的应用就是定位。
GPS的最初定位系统在任何时候，任何地点都提供高精度的定位数据。
仅这一点就足以使GPS作为一个主要的工具，由于GPS的精确性，GPS使用者已经创造性地把它应用于其他领域。
当不精确的数据结果已经按照人们的方法测出时，知道某物或某人的位置非常重要，例如，当苏格兰奥瑞德卫星落到波斯尼亚时，GPS帮搜救者找到了它。
有时一个精确的定位对非常精密的科学工作是必须的，就像到达世界最高峰是非常困难的，但是GPS使测量珠穆朗玛峰的增长变的很容易。
以前搜集这些数据需要花费很大气力，而且迹象表明由于冰川的移动，珠穆朗玛峰自身正在变高。
导航：
从一个位置到另一个位置
GPS帮你确定你的精确位置，但有时如何到达另外别的地方也很重要。
GPS在最初设计时，能为轮船和飞机提供导航信息。
因此，当GPS技术用于水上导航时并不惊奇，并且GPS技术在空中和陆地上也非常有用。
最有趣的是在海洋方面，我们最古老的运输航道已经在新的导航技术GPS下发生了很大的变化。
1985年世界第一台接收机被用于海洋导航，正如预期的那样，在世界海洋和航道上的导航结果比以前更精确。
通过提供更精确的导航工具和精确的着陆系统，GPS不仅使飞行更安全，而且效率更高。
随着精确的点对点导航，GPS通过确保飞行员不偏离到达他们目的地的最直接航线，以节省燃料，扩大航程。
跟踪：
监视移动物体
如果是物体从一个地方到另一个地方的过程导航，那么GPS跟物体一起运动以监视航迹的过程。
商业依靠大量车辆运送货物和提供服务，这就需要不仅穿过拥挤的城市，而且穿过全国性的道路。
因此有效的管理车辆将直接产生潜在的提示，比如，告诉消费者货物什么时候能够到达，间隔地安排汽车最佳服务时刻表，指挥最近的救护车去处理一起事故，帮助运油车避免危险。
GPS结合通信系统和计算机系统能够制定农业的播种量、大量运输业、城市投递业、公共安全事业以及飞机和车辆的跟踪。
因此，不必对公安系统、救护车和消防局采用GPS系统而吃惊。
像基于GPS自动车辆定位管理系统能够精确定位出紧急事件的位置和最近应答车辆的位置，并能在计算机地图上显示出来。
用这种清晰的可视的图片环境，车辆调度员能立即、有效的作出判断。
在严格的应用领域里，用GPS测量和精确绘图可以节省时间和金钱。
如今，GPS能使过去一整队花几星期完成的工作，而现在一个测量员在一天就能完成，用GPS能得到比以往更精确的测量。
GPS的设计者倡导的技术现在能被测绘者所选择，在通常情况下能很大程度上影响测绘。
你已经砍刀了，GPS能精确地确定一个位置、一条路线、一队车辆。
艺术家和科学家用GPS进行绘图，绘出的地图为全世界物体的参考模型。
我们用它可以找到任何物体，包括山脉、河流、森林及其他地貌。
还有道路、线路和城市街道，濒危动物、珍贵矿藏以及各种自然资源，各种破坏、灾难、废物、珍宝等，GPS正在绘制一大副世界地图。
例如，在1991年奥克兰/伯克利火灾期间，GPS帮助消防员以最快的数据和最高的效率把火焰控制在最小一块地上，并且对损害作了估价。
在不紧急，但很重要的情况时，例如在加利福尼亚，利用GPS和山地自行车制造了一个精确的水资源和公共事物的网上地图，从而又一次显示出GPS的高效率的工作性能。
测时：
给全世界带来精确的时间
尽管GPS以导航、跟踪、绘图闻名，它也用于传播精确时间、时间间隔、频率。
时间是非常有用的东西，精确的时间更有用。
通常知道时间发生的同步时间是很重要的。
GPS使我们同步工作得以实现。
我们使用的同时有三种基本方式。
作为世界的创造者，时间告诉我们事物什么时候发生或什么时候将发生。
作为一种方式，使人物与事件，甚至信号同步，时间使世界万物有序地进行。
作为一种形式，时间告诉事物持续多长，提供精确地，持续的感觉。
GPS卫星携带高精度的原子钟，为了使系统有序的工作，陆地上的接收机使自己与这些时钟同步。
那意味着每部接收机在本质上都是一个精确的原子钟。
天文学、发电厂、计算机网络、电信系统、银行和广播电视系统能从精确定时中获得好处。
一个投资银行利用GPS确保他们在全世界各地的办公室同步纪录他们的业务。
一个主要的西北太平洋公用事业公司用GPS确保他们的电力分配沿14797里传输实时传送。
附录B外文文献
GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）
Thesuccessofmobilesystemsacrosstheworldisasignthatcommunicationismovingtowardsamorepersonalized,convenientsystem.Peoplewhohavetouseamobilephoneonbusinesssoonbegintorealizethattheabilitytophoneanytime,anyplaceinone’spersonalliferapidlybecomesanecessity,notaconvenience.
Thespeedandrapiditywithwhichthepersonalcommunicationsrevolutiontakesplaceis,unlikefixedtransmissionsystems,highlydependentontechnologyandcommunicationstandards.
Formobilethethreekeyelementstoachievingservicetake-uparethecost,thesizeandtheweightofthephone,andthecostandqualityofthelink.Ifanyofthesearewrong,especiallythefirsttwo,thenmarketgrowthisliabletobeseverelyrestricted.
Thefixedtelephoneserviceisglobalandtheinterconnectionvariesfromcoaxialcabletoopticalfiberandsatellite.Thenationalstandardsaredifferent,butwithcommoninterfacesandinterfaceconversion,interconnectioncantakeplace.Formobiletheproblemisfarmorecomplex,withtheneedtoroamcreatinganeedforcomplex,networksandsystems.Thusinmobilethequestionofstandardsisfarmorecrucialtosuccessthanfixedsystems.Inaddition,thereisalsothevexedquestionofspectrumallocationinthemobilearea.
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