第1章 概论(修订) 数字移动通信课件

1.1移动通信的主要特点1.2移动通信系统的分类1.3常用移动通信系统1.4移动通信的基本技术1.5移动通信的发展过程

第一章概论1移动通信的基本概念移动通信是指通信双方至少有一方在移动中的通信；无线通信是移动通信的基础：移动体间通信联系的传输手段只能依靠无线电通信。移动通信还依赖于有线通信网络技术：如公众电话网（PSTN）公众数据网（PDN）综合业务数字网（ISDN）移动通信几乎集中了有线和无线通信的最新技术成就。2现代移动通信的应用3蜂窝通信41.1移动通信的主要特点1、必须利用无线电波进行信息传输随着传播距离的增加而发生弥散损耗；受到地形、地物的遮蔽而发生“阴影效应”；多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，相互叠加会产生电平衰落和时延扩展；在快速移动中进行，不仅会引起多普勒（Doppler）频移，而且会使得电波传播特性发生快速的随机起伏，严重影响通信质量。移动通信系统必须根据移动信道的特征，进行合理的设计。51.1移动通信的主要特点2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；外部干扰，如天电干扰、工业干扰和信道噪声；系统本身和不同系统之间，还会产生这样或那样的干扰；电台之间会产生干扰。3、频谱资源与用户需求的矛盾与日俱增；4、网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效；可以组成带状(如铁路公路沿线)、面状(如覆盖一城市或地区)或立体状(如地面通信设施与中、低轨道卫星通信网络的综合系统)等。可以单网运行，也可以多网并行并实现互连互通。5、移动设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用。手机主要要求是体积小、重量轻、省电、操作简单和携带方便。车载台和机载台除要求操作简单和维修方便外，还应保证在震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。6有线通信信道封闭信道环境优质缺乏动态性无线通信开放式传播灵活性信道的时变性、随机性7

1.2移动通信系统的分类①按使用对象可分为民用设备和军用设备；②按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；③按多址方式可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等；④按覆盖范围可分为广域网和局域网；⑤按业务类型可分为电话网、数据网和多媒体网；⑥按工作方式可分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工；⑦按服务范围可分为专用网和公用网；⑧按信号形式可分为模拟网和数字网。81.2.1工作方式1.单工通信指通信双方电台交替地进行收信和发信。根据收、发频率的异同，又可分为同频单工和异频单工。单工通信常用于点到点通信。9同频单工是指通信双方使用相同的频率f1工作，发送时不接收，接收时不发送。平常各接收机均处于守候状态，即把天线接至接收机等候被呼。当电台甲要发话时，它就按下其送受话器的按讲开关(PTT)，一方面关掉接收机，另一方面将天线接至发射机的输出端，接通发射机开始工作。当确知电台乙接收到载频为f1的信号时，即可进行信息传输。图1-1单工通信101.2.1工作方式（续）2.双工通信指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，亦称全双工通信。111.2.1工作方式（续）3.半双工通信移动台采用单工的“按讲“方式，即按下按讲开关，发射机才工作，而接收机总是工作的。基站工作情况与双工方式完全相同。121.2.2模拟网和数字网数字通信系统的主要优点可归纳如下：1、频谱利用率高，有利于提高系统容量。采用高效的信源编码技术、高频谱效率的数字调制解调技术、先进的信号处理技术和多址方式以及高效动态资源分配技术等；可以在不增加系统带宽的条件下增多系统同时通信的用户数。2、能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性。利用单一通信网络来提供综合业务服务正是未来通信系统的发展方向。3、抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强。采用纠错编码、交织编码、自适应均衡、分集接收以及扩跳频技术等，可以控制由任何干扰和不良环境产生的损害。131.2.2模拟网和数字网4、能实现更有效、灵活的网络管理和控制。可以设置专门的控制信道用来传输信令信息；也可以把控制指令插入业务信道的比特流中，进行控制信息的传输5、便于实现通信的安全保密。6、可降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量。141.2.3通信业务传统业务是电话通信。未来移动通信多媒体为主。据估计，未来移动通信中的多媒体业务数据量将占总业务量的70%~80%。第二代移动通信系统主要业务是话音业务；可以提供丰富的数据业务，如短消息、低速率的Internet接入等业务。第三代移动通信系统中等移动速度的情况下，可以达到384kb/s的传输速率；可以传输中等速率的多媒体业务，包括话音、图像和数据等。151.3常用移动通信系统1.3.1无线电寻呼系统单向通信系统。用户设备是袖珍式接收机，俗称“BB机”。1617移动通信网的覆盖方式大区制所谓大区制，是指由一个基站(发射功率为50～100W)覆盖整个服务区，该基站负责服务区内所有移动台的通信与控制。大区制的覆盖半径一般为30～50km。18采用这种大区制方式时，由于采用单基站制，没有重复使用频率的问题，因此技术问题并不复杂。只需根据所覆盖的范围，确定天线的高度，发射功率的大小，并根据业务量大小，确定服务等级及应用的信道数。但也正是由于采用单基站制，因此基站的天线需要架设得非常高，发射机的发射功率也要很高。即使这样做，也只可保证移动台收到基站的信号，而无法保证基站能收到移动台的信号。因此这种大区制通信网的覆盖范围是有限的，只能适用于小容量的网络，一般用在用户较少的专用通信网中，如早期的模拟移动通信网(IMTS)中即采用大区制。192．小区制小区制是指将整个服务区划分为若干小区，在每个小区设置一个基站，负责本小区内移动台的通信与控制。小区制的覆盖半径一般为2～10km，基站的发射功率一般限制在一定的范围内，以减少信道干扰。同时还要设置移动业务交换中心，负责小区间移动用户的通信连接及移动网与有线网的连接，保证移动台在整个服务区内，无论在哪个小区都能够正常进行通信。20由于是多基站系统，因此小区制移动通信系统中需采用频率复用技术。在相隔一定距离的小区进行频率再用，可以提高系统的频率利用率和系统容量，但网络结构复杂，投资巨大。尽管如此，为了获得系统的大容量，在大容量公用移动通信网中仍普遍采用小区制结构。21图1-5大区覆盖与小区覆盖(a)大区覆盖；(b)小区覆盖221.3.2蜂窝移动通信系统

把整个服务区域划分成若干个较小的区域(Cell,称为小区)各小区均用小功率的发射机(即基站发射机)进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满(即覆盖)任意形状的服务地区。23通常，相邻小区不允许使用相同的频道，否则会发生相互干扰(称同道干扰)。两个小区只要相互之间的空间距离大于某一数值，即使使用相同的频道，也不会产生显著的同道干扰(保证信干比高于某一门限)。为此，把若干相邻的小区按一定的数目划分成区群(Cluster),并把可供使用的无线频道分成若干个(等于区群中的小区数)频率组，区群内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用，这就是频率再用。24图1-6蜂窝系统的频率再用25图1-7蜂窝移动通信系统的示意图小区移动交换中心(MSC)在网中起控制和管理作用，对所在地区已注册登记的用户实施频道分配，建立呼叫，进行频道切换提供系统维护和性能测试，并存储计费信息等。26当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这一过程称为越区切换

。27控制机理当通信中的移动台到达小区边界时，该小区的基站能检测出此移动台的信号正在逐渐变弱邻近小区的基站能检测出这个移动台的信号正在逐渐变强系统收集来自这些有关基站的检测信息，进行判决。当需要实施越区切换时，就发出相应的指令，使正在越过边界的移动台将其工作频率和通信链路从离开的小区切换到进入的小区。整个过程自动进行，用户并不知道，也不会中断行进中的通话。图1-8越区切换示意图28如何进行通信？MSCBS主叫MS被叫MS被叫所在的HLRMSCVLRVLR(1)(2)(3)(4)(5)(6)路由请求含被叫的临时本地号码的应答信息含被叫的临时本地号码的应答信息MS:MobileStationVLR:VisitedLocationRegisterBS:BaseStationMSC:MobileSwitchingCenter29表1-1几种模拟蜂窝移动通信系统第6章和第7章中对第二代数字蜂窝移动通信系统进行讨论，它们包括GSM、IS-54、IS-95、JDC(后改名为PDC)等，其性能参数可参见表7-4。在第8章和第9章中还将对第三代数字蜂窝移动通信系统进行讨论，它们主要包括WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA等，其性能参数可参见表9-4。301.3.3无绳电话系统简单的无绳电话机把普通的电话单机分成座机和手机两部分；座机与有线电话网连接，手机与座机之间用无线电连接；因为手机与座机之间不需要用电线连接，故称之为“无绳”电话机。具有发射功率小、省电、设备简单、价格低廉、使用方便等优点31图1-9无绳电话系统示意图32表1-2几种无绳电话系统的主要参数无绳电话的手机、座机与电信点所发射的功率均在10mW以下，无线覆盖半径约在100m左右。表中给出了日本、美国和欧洲的标准。我国模拟无绳电话系统采用45MHz/48MHz的频段。在第7章中我们将对数字无绳电话系统和低功率无线系统进行讨论，它们包括CT-2、DECT、PHS、PACS。331.3.4集群移动通信系统1.集群的概念频率共用技术

①把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限个频道，以容纳数目更多的用户；②改进频道共用的方式。移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某一个频道，而是在按下其“按讲开关”(PTT)时，才能占用一个频道；一旦松开PTT，频道将被释放，变成空闲频道，并允许其它用户占用该频道。342.用途和特点集群系统主要以无线用户为主，即以调度台与移动台之间的通话为主。属于专用移动通信网适用于在各个行业(或几个行业合用)中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间的通信，一般不分优先等级。352.用途和特点通常具有一定的限时功能一次通话的限定时间大约为15~60s。蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。主要服务业务是无线用户和无线用户之间的通信蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务。362.用途和特点一般采用半双工(现在已有全双工产品)工作方式一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，一对移动用户之间进行通信，必须占用两对频道。371.3.5移动卫星通信系统

利用卫星中继，在海上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区中实现移动通信，具有独特的优越性，很早就引起人们的重视。 1976年，国际海事卫星组织(IMARSAT)首先在太平洋、大西洋和印度洋上空发射了三颗同步卫星，组成了IMARSAT-A系统，为在这三个大洋上航行的船只提供通信服务。38表中由美国Motorola公司提出的“铱”(IRIDIUM)系统，开始计划设置7条圆形轨道均匀分布于地球的极地方向，每条轨道上有11颗卫星，总共有77颗卫星在地球上空运行，这和铱原子中有77个电子围绕原子核旋转的情况相似，故取名为铱系统。现在该系统改用66颗卫星，分6条轨道在地球上空运行，但原名未改。图1-14铱系统卫星轨道示意图391.3.6分组无线网

利用无线信道进行分组交换的通信网络。传送的信息要以“分组”或称“信包”(有时简称“包”)为基本单元。分组是由若干比特组成的信息段，通常包含“包头”和“正文”两部分。包头中含有该分组的源地址(起始地址)、宿地址(目的地址)和有关的路由信息等；正文是真正需要传送的信息。适用于实时性要求不严和突发性的数据通信。如果要用分组无线网传输分组话音，必须保证时间延迟不大于规定值。401.3.6分组无线网最早的分组无线网是1968年美国夏威夷大学开发的ALOHA。（4个岛上7个分校的人员，对设在瓦胡岛上的主计算机进行访问）适用于实时性要求不严和突发性的数据通信。典型的网络：（1）CDPD系统（蜂窝数字分组数据）),由IBM公司联合9家运营商开发。（2）IS-54,IS-95(第二代北美数字蜂窝系统)（3）GPRS(通用分组无线业务)（4）WCDMA,cdma-2000,TD-SCDMA图1-15ALOHA系统简图41GPRS（GeneralPacketRadioService）GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术是一种基于GSM系统的无线分组交换技术提供端到端的、广域的无线IP连接理论峰值达115kbps。42SGSN:GPRS业务支持节点；GGSN:GPRS网关支持节点

431.4移动通信的基本技术1.4.1调制技术有两类用得最多的数字调制方式：(1)线性调制技术，主要包括PSK（移相键控）、QPSK（四相移相键控）、DQPSK、π/4-DQPSK和多电平PSK等。(2)恒定包络(连续相位)调制技术，主要包括MSK（最小移频键控）、GMSK、GFSK等。441.4.2移动信道中电波传播特性的研究在移动信道中，发送到接收机的信号会受到传播环境中地形、地物的影响而产生绕射、反射或散射，因而形成多径传播。多径传播将使接收端的合成信号在幅度、相位和到达时间上发生随机变化，严重地降低接收信号的传输质量，这就是所谓的多径衰落。451.4.2移动信道中电波传播特性的研究通常通过理论分析或根据实测数据进行统计分析(或二者结合)，总结和建立有普遍性的数学模型利用这些模型，可以估算一些传播环境中的传播损耗和其它有关的传播参数。理论分析方法在确定收发天线的高度、位置和周围环境的具体特征后，根据直射、折射、反射、散射、透射等波动现象，用电磁波理论计算电波传播的路径损耗及有关信道参数。实测分析方法指在典型的传播环境中进行现场测试，并用计算机对大量实测数据进行统计分析，以建立预测模型(如冲击响应模型)，进行传播预测。461.4.3多址方式当把多个用户接入一个公共的传输媒质实现相互间通信时，需要给每个用户的信号赋以不同的特征，以区分不同的用户，这种技术称为多址技术。众所周知，移动通信是依靠无线电波的传播来传输信号的，具有大面积覆盖的特点。因此网内一个用户发射的信号其他用户均可接收到所传播的电波。网内用户如何能从播发的信号中识别出发送给自己的信号就成为建立连接的首要问题。在蜂窝通信系统中，移动台是通过基站和其他移动台进行通信的，因此必须对移动台和基站的信息加以区别，使基站能区分是哪个移动台发来的信号，而各移动台又能识别出哪个信号是发给自己的。要解决这个问题，就必须给每个信号赋以不同的特征，这就是多址技术要解决的问题。多址技术是移动通信的基础技术之一。47FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess)TDMA(TimeDivisionMultipleAccess)CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)SDMA(SpaceDivisionMultipleAccess)目前移动通信系统中常用的是FDMA、TDMA、CDMA以及它们的组合。f2f3tft1tt2t3ff1tfc1c2c3FDMATDMACDMASDMA481)频分多址方式(FDMA)图1FDMA示意图49在通信时，不同的移动台占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用不同频率的信道，所以相互没有干扰。FDMA的信道每次只能传递一个电话，并且在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时连续不断地发射信号，在接收设备中使用带通滤波器只允许指定频道里的能量通过，滤除其他频率的信号，从而将需要的信号提取出来，而限制临近信道之间的相互干扰。由于基站要同时和多个用户进行通信，基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号；另外，任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转，因而必须占用四个频道才能实现双向通信。50FDMA是最经典的多址技术之一，在第一代蜂窝移动通信网(如TACS、AMPS等)中使用了频分多址。这种方式的特点是技术成熟，对信号功率的要求不严格。但是在系统设计中需要周密的频率规划，基站需要多部不同载波频率的发射机同时工作，设备多且容易产生信道间的互调干扰，同时，由于没有进行信道复用，信道效率很低。因此现在国际上蜂窝移动通信网已不再单独使用FDMA，而是和其他多址技术结合使用。51

2)时分多址方式(TDMA)TDMA是把时间分成周期性的帧，每一帧再分割成若干时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的)，每一个时隙就是一个通信信道,如图2所示。TDMA中，给每个用户分配一个时隙，即根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发射信号。在满足定时和同步的条件下，基站可以在各时隙中接收到各移动台的信号而互不干扰。同时，基站发向各个移动台的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来。这样，同一个频道就可以供几个用户同时进行通信，相互没有干扰。52图2TDMA示意图

53在TDMA通信系统中，小区内的多个用户可以共享一个载波频率，分享不同时隙，这样基站只需要一部发射机，可以避免像FDMA系统那样因多部不同频率的发射机同时工作而产生的互调干扰；但系统设备必须有精确的定时和同步来保证各移动台发送的信号不会在基站发生重叠，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。TDMA技术广泛应用于第二代移动通信系统中。在实际应用中，综合采用FDMA和TDMA技术的，即首先将总频带划分为多个频道，再将一个频道划分为多个时隙，形成信道。例如GSM数字蜂窝标准采用200kHz的FDMA频道，并将其再分割成8个时隙，用于TDMA传输，如图3所示。54图3FDMA/TDMA示意图55

3)码分多址方式(CDMA)(1)扩频的概念。众所周知，对于时域上的脉冲信号，其脉冲宽度越窄，频谱就越宽。那么，如果用所需要传送的信号信息去调制很窄的脉冲序列，就可以将信号的带宽进行扩展。所谓扩频调制，就是指用所需要传送的原始信号去调制窄脉冲序列，使信号所占的频带宽度远大于所传原始信号本身需要的带宽。其逆过程称为解扩，即将这个宽带信号还原成原始信号。这个窄脉冲序列称为扩频码。如果用这样一种扩频后的无线信道来传送无线信号，则由于信号扩展在非常宽的带宽上，因此来自同一无线信道的用户干扰就很小，使得多个用户可以同时分享同一无线信道。56实现扩频的方式有三种：直接序列扩频、跳频、跳时。其中CDMA系统中常用直接序列扩频方式，它是指在发送端直接用一个宽带的扩频码序列和原始信号相乘，以扩展信号的带宽，而在接收端则用相同的扩频码和宽带信号相乘进行解扩，从中还原出原始的信息，如图4所示。只有知道该扩频码序列的接收机才能够对收到的信号进行解扩，并恢复出原始数据。我们把原始信息的速率称为信息速率，而把扩频码的速率称为码片速率，用chip表示。57图4直接序列扩频实现框图58(2)CDMA中的码序列。大家知道，在信息传输过程中，各种信号之间的差别越大越好，这样相互之间不易发生干扰，也就不会发生误判。要实现这一目标，最理想的信号形式是类似白噪声的随机信号，但真正的随机信号或白噪声是不能重复和再现的，实际应用中是用周期性的码序列来逼近它的性能的。CDMA中采用伪随机序列(称为PN码)作为扩频码，因为伪随机序列具有近似白噪声的特性，所以具有良好的相关性。CDMA系统中采用的伪随机码有m序列、Walsh函数等。59(3)CDMA。CDMA通信系统中，所有用户使用所有频率和所有时间上都是重叠的。系统用不同的正交编码序列来区分不同的用户，如图5所示。CDMA中，不同的移动台共同使用一个频率，但是每个移动台都被分配带有一个独特的码序列，与所有别的码序列都不相同，所以各个用户之间没有干扰。在发送时，信号信息和该用户的码序列相乘进行扩频调制，在接收端，接收器使用与发端同样的码序列对宽带信号进行解扩，恢复出原始信号，而其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被解调。这种多址技术因为是靠不同的码序列来区分不同的移动台，所以叫做码分多址技术。60图5CDMA示意图61实际应用中，也是综合采用FDMA和CDMA技术的，即首先将总频带划分为多个频道，再将一个频道按码字分割，形成信道。例如窄带CDMA中，采用1.25MHz的FDMA频道，将其再进行码字的分割，形成CDMA信道。CDMA蜂窝移动通信系统与FDMA系统或TDMA系统相比具有更大的系统容量，更高的话音质量以及抗干扰、保密等优点，因而近年来得到各个国家的普遍重视和关注。在第三代数字蜂窝移动通信系统中，无线传输技术采用CDMA技术。62由上可见，蜂窝结构的通信系统特点是通信资源的重用。频分多址系统是频率资源的重用；时分多址系统是时隙资源的重用；码分多址系统是码型资源的重用。在实际应用中，一般是多种多址方式的结合使用。如GSM系统中，是FDMA/TDMA的结合使用；窄带CDMA系统(IS-95)和3G中的宽带码分多址(WCDMA)中，采用的则是FDMA/CDMA方式。63通常认为：TDMA系统的通信容量大于FDMA系统，而CDMA系统的通信容量又大于FDMA和TDMA系统。有关CDMA多址方式的应用研究从20世纪90年代以来一直非常活跃。美国美国通信工业协会(TIA)于1993年通过了以Qualcomm公司所提出的以窄带CDMA方案(系统带宽为1.25MHz)为基础的双模式CDMA标准（IS-95）。在第三代移动通信系统中也主要采用CDMA多址技术，但有多种具体的实现方案，如WCDMA、MC-CDMA、TD-SCDMA等。另外，我国学者还提出了LAS-CDMA的技术方案。641.4.4抗干扰措施利用信道编码进行检错和纠错(包括前向纠错FEC和自动请求重传ARQ)是降低通信传输的差错率，保证通信质量和可靠性的有效手段；为克服由多径干扰所引起的多径衰落，广泛采用分集技术(包括空间分集、频率分集、时间分集以及RAKE接收技术等)、自适应均衡技术和选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术(如多电平调制、多载波调制等)；65为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术；为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、多波束天线和自适应天线阵列等；在CDMA通信系统中，为了减少多址干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术。661.4.5组网技术1.网络结构在通信网络的总体规划和设计中必须解决的一个问题是：为了满足运行环境、业务类型、用户数量和覆盖范围等要求通信网络应该设置哪些基本组成部分(比如，基站和移动台、移动交换中心、网络控制中心、操作维护中心等)这些组成部分应该怎样部署，才能构成一种实用的网络结构。67其组成部分为：移动交换中心(MSC)，基站子系统(BSS)(含基站控制器(BSC)、基站收发信台(BTS))，移动台(MS)，归属位置寄存器(HLR)，访问位置寄存器(VLR)，设备标志寄存器(EIR)，认证中心(AUC)和操作维护中心(OMC)。网络通过移动交换中心(MSC)还与公共交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)以及公共数据网(PDN)相连接。图1-16数字蜂窝通信系统的网络结构68692.网络接口 移动通信网络由若干个基本部分(或称功能实体)组成。在用这些功能实体进行网络部署时,为了相互之间交换信息，有关功能实体之间都要用接口进行连接。图1-17蜂窝系统所用的接口70Sm是用户和网络之间的接口，也称人机接口；Um是移动台与基站收发信台之间的接口，也称无线接口或空中接口；A是基站和移动交换中心之间的接口；Abis是基站控制器和基站收发信台之间的接口；B是移动交换中心和访问位置寄存器之间的接口；C是移动交换中心和归属位置寄存器之间的接口；D是归属位置寄存器和访问位置寄存器之间的接口；E是移动交换中心之间的接口；F是移动交换中心和设备标志寄存器之间的接口；G是访问位置寄存器之间的接口。71在诸多接口当中，“无线接口Um”(也称MS-BS接口)是人们最为关注的接口之一，因为移动通信网是靠此接口来完成移动台和基站之间的无线传输的，它对移动环境中的通信质量和可靠性具有重要的影响。数字移动通信的无线接口，也采用开放系统互连(OSI)参考模型的概念来规定其协议模型。这种模型分作三层，如图1-18所示。图1-18Um接口协议模型举例72第一层(最低层)L1是物理层。为高层信息传输提供无线信道能支持在物理媒介上传输信息所需要的全部功能，如频率配置、信道划分、传输定时、比特或时隙同步、功率设定、调制和解调等等。第二层L2是数据链路层。向第三层提供服务，并接受第一层的服务。主要功能是为网络层提供必需的数据传输结构，并对数据传输进行控制。第三层L3是网络层。主要功能是管理链路连接，控制呼叫过程，支持附加业务和短消息业务，以及进行移动管理和无线资源管理等。731.5移动通信的发展过程移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。早在1897年，马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的，距离为18海里(1海里=1852米)。现代移动通信的发展始于20世纪20年代，而公用移动通信是从20世纪60年代开始的。公用移动通信系统的发展已经经历了第一代(1G)和第二代(2G)，并将继续朝着第三代(3G)和第四代(4G)的方向发展。741．第一代移动通信系统(1G)第一代移动通信系统为模拟移动通信系统，以美国的AMPS(IS-54)和英国的TACS为代表，采用频分双工、频分多址制式，并利用蜂窝组网技术以提高频率资源利用率，克服了大区制容量密度低、活动范围受限的问题。1980s,第一代移动通信系统，1983年美国的AMPS,1980年北欧的NMT,1979年日本的NAMTS,1985英国的TACS。虽然采用频分多址，但并未提高信道利用率，因此通信容量有限；通话质量一般，保密性差；制式太多，标准不统一，互不兼容；不能提供非话数据业务；不能提供自动漫游。因此，已逐步被各国淘汰。752．第二代移动通信系统(2G)第二代移动通信系统为数字移动通信系统，是当前移动通信发展的主流，以GSM和窄带CDMA为典型代表。1990s,第二代移动通信系统，1992年商用的GSM，1991年美国提出的IS-54，1993年日本提出的PDC，1993年美国提出的IS-95.第二代移动通信系统中采用数字技术，利用蜂窝组网技术。多址方式由频分多址转向时分多址和码分多址技术，双工技术仍采用频分双工。2G采用蜂窝数字移动通信，使系统具有数字传输的种种优点，它克服了1G的弱点，话音质量及保密性能得到了很大提高，可进行省内、省际自动漫游。但系统带宽有限，限制了数据业务的发展，也无法实现移动的多媒体业务。并且由于各国标准不统一，无法实现全球漫游。76目前采用的2G系统主要有：(1)美国的D-AMPS，是在原AMPS基础上改进而成的，规范由IS-54发展成IS-136和IS-136HS，1993年投入使用。它采用时分多址技术。(2)欧洲的GSM全球移动通信系统，是在1988年完成技术标准制定的，1990年开始投入商用。它采用时分多址技术，由于其标准化程度高，进入市场早，现已成为全球最重要的2G标准之一。(3)日本的PDC，是日本电波产业协会于1990年确定的技术标准，1993年3月正式投入