第1章移动通信概述

现代移动通信程卫军信息工程学院通信工程系weijun_cheng@现代移动通信ModernMobileCommunicationBTS总体方案设计报告现代移动通信第1章移动通信概述AnIntroduction

ofMobileCommunications第一章移动通信概述主要内容1.1引言1.2

移动通信的分类及应用系统1.3

移动通信的发展概况1.4标准化组织第一章移动通信概述解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？重点：移动通信基本概念难点：移动通信的特点1.1引言通信的概念？广义：信息的交流。狭义：电信。以电为载体，进行的信息交流。通信的分类按通信双方相对位置分通信可以分为：固定通信和移动通信。所谓移动通信，是指通信双方至少有一方处于移动状态下（包括一方或双方，或者临时停留在某一非预定的位置上）的通信，包括移动用户与固定用户之间的通信，移动用户之间的通信等。一定要移动吗？频率Hz10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（m）微波红外可见光卫星频段划分3极长波超长波特长波甚长波长波中波短波米波流星余迹散射GSMCDMA小灵通通信的分类通信的分类移动通信是什么频段？实际上不分频段。例如短波通信、卫星通信等。例如，两部背负式短波电台正在行进通信，都算是移动通信。但是移动通信存在主流频段，分别是900MHz、1800MHz/1900MHz。第三代是2GHz。

移动通信和固定通信的区别接口固定通信的接口是钉在墙上的，插一根电话线/网线就可以用，通过这个接口和固网进行联系。移动通信的用户端是通过“空中接口”与无线网络保持联系的。无线信道有线信道

移动通信和固定通信的区别由区别引发的问题一无线传播媒质的优点是允许通信中的用户在一定范围内自由活动，但是缺点是传播特性一般都很差。主要有空间损耗、阴影效应、多径效应、多普勒频移。如何在复杂无线电波传播环境下有效传递信息？第2章（移动通信信道）能够帮助我们详细了解无线信道衰落产生的原因，从而为我们选择合理的抗衰落技术（第5章）提供理论依据。

移动通信和固定通信的区别由区别引发的问题二这些干扰包括一些常见的外部干扰，如天电干扰、工业干扰和信道噪声。此外还有系统干扰。归纳起来说，这些干扰有邻道干扰、互调干扰、共道干扰、多址干扰，以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象（称远近效应）等等。在开放的无线电波传播环境下如何有效降低移动台受到的干扰？第3章（组网技术基础）能够帮助我们详细了解移动通信环境下的干扰，从而为我们进行合理的系统设计打下牢固的基础。

移动通信和固定通信的区别由区别引发的问题三如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。一方面要开辟和启用新的频段；另一方面要研究各种新技术与新措施，以压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率。如何在有限的无线电频谱资源下提高系统容量？

第3章（组网技术基础）

将讲述提高蜂窝系统容量的方法

移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题一基站如何区分手机？一个墙上的插口通常只能对应一台电话，而基站的一面天线要同时接收很多手机发来的信号，如何区分哪个信号来自哪个手机？谁是谁—空中接口的困惑

解决思路：引入多址接入技术（第6章的内容）

移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题二基站如何找到手机？固定电话的位置是固定的，通信网络要找你，把信号送入指定的电话线和指定的接口即可；而移动通信就不同了，手机的位置随时在变化，谁知道手机在哪个基站下面，有电话找你，怎么才能知道你在哪里，然后找到你呢？

移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题二

解决思路：移动性管理之位置更新（第3章内容，第7章举例）

移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题三

解决思路：移动性管理之越区切换（第3章内容，第7章举例）如何保证“移动”着打电话不会有问题？

移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题四如何识别手机用户的身份？固定通信的终端一般直接接在用户家里或者公司里，接口就是身份。移动通信，用户是移动的，无法根据物理位置确定其身份，系统对用户的鉴别相当于对终端的鉴别。

解决思路：手机用户的鉴权问题（第7章的内容）

移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题五如何保证对话不被他人窃听？移动通信的空中接口是开放性的，无线电波的传递容易被他人窃听和截获。

解决思路：手机用户的加密问题（第7章的内容）

移动通信和固定通信的区别第2章：移动通信信道第3章：组网技术基础第5章：抗衰落技术回答由区别引发的问题第6章：多址接入技术第一章移动通信概述解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？1.1.1移动通信的主要特点无线电波传播复杂移动台受到的干扰严重无线电频谱资源有限对移动设备要求高系统复杂主要特点（1）电波传播环境复杂

频率范围：短波（RF3~30MHz）甚高频（VHF，30~300MHz）和特高频（UHF，300~3000MHz）内，由利用更高频段的趋势。多径传输：

直射反射散射开放环境主要特点（2）易受干扰

系统（设备）内/间干扰：共道干扰、邻道干扰、互调干扰、多址干扰，以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象（远近效应）等。

自然环境干扰：天气、气候、天文异动、自然灾害等

工业（电器）干扰：城市噪声、电机点火、电器开关等。

人为干扰：恶意干扰

主要特点（3和4）频谱资源稀缺，业务量需求与日俱增欧洲3G运营频段曾拍出3000亿欧元天价移动设备要求高低功耗便携灵活低成本（复杂度）低辐射高性能（业务能力强）无线通信:通过无线电波传输信息（一个非常狭小的频段）主要特点（3）主要特点（5）系统复杂：以3GPPR4网络结构为例26

系统组成因类别而有差异

主要组成部分（显性）移动终端基站（接入点）控制与交换中心对外接口

网络、接口与协议（阴性）系统部件是通过接口互连系统往往是一个分层规范的网络接口根据规范设计传输与网络协议是规范的主体典型移动通信系统示意图1.1.2移动通信系统的组成蜂窝移动通信系统基本组成GSM系统基本组成BTS:基站BSC:基站控制器GMSC:移动交换中心网关GSM:全球移动通信系统HLR:归属位置寄存器VLR:访问位置寄存器MSC：移动交换中心AuC：鉴权中心EIR:设备识别寄存器

基站子系统网络与交换子系统

手机公共电话/数据交换网IMT-2000接口由GSM核心网演进的3G系统结构IMT-2000（3G）系统基本组成WCDMA系统的网络协议层次结构平流层移动通信系统组成多网融合的B3G系统组成第一章移动通信概述解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？1.1.3移动通信的工作方式

单工方式双工方式半双工方式单工通信—

概念与特点单工通信概念：所谓单工通信是指只能发或者只能收。单工通信特点优点：设备简单、价格低廉缺点：只能单向通信双工通信—

概念与分类双工通信概念：所谓双工通信是指通信双方可同时进行信息传输的工作方式，区别于后面的半双工通信，这种方式也称为全双工通信。双工通信分类：双工通信可分为频分双工（FDD：收发采用两个不同的频率，也称异频双工）和时分双工（TDD：收发采用同一个频率，不同的时隙，也称为同频双工）两类。双工通信—

特点双工通信特点优点：①收发频率分开可以大大减小干扰；②用户使用方便。同普通有线电话相似，接收和发射可同时进行。缺点：①移动台在通话过程中总是处于发射状态，因此耗电量大；②设备较复杂，价格较贵。改进做法：移动台采用PTT方式，即所谓的半双工通信。半双工通信—

原理与应用原理：发射机采用PTT方式发射信号，接收机总是工作的。半双工通信特点优点：移动台设备简单、价格低、耗电小。缺点：移动台需按键发话，使用不方便。应用：大量专用网采用，如集群通信系统。第一章移动通信概述解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？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、城域网、局域网和个域网；⑤按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；⑥按工作方式可分为同频单工、同频双工、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。移动通信的分类1.2常用移动通信系统无线局域网移动卫星通信系统无线电寻呼系统无绳电话系统蜂窝移动通信系统集群移动通信系统无线电寻呼系统是一种单向的，用于给用户发送简短消息的通信系统。无线电寻呼系统无绳电话系统蜂窝移动通信系统BTSBSCBSSBSCMSCBTSMSOMCPSTN分组网VLRHLRAUCEIR集群移动通信系统集群移动通信系统—概念集群移动通信系统属于调度专用系统，所采用的基本技术是频率共用技术。半双工通信方式，按讲发射。广泛用于政府机关、消防警察、军事等部门，是专用无线调度的高级发展阶段，以调度台与移动台之间的通话为主。卫星移动通信系统概念：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。发展：海上移动通信，为船只提供通信服务。陆地移动通信，车载终端→手持终端。举例：“铱”系统：由66颗卫星组成，分6条轨道。实现全球覆盖，为边远地区提供通信服务，也能为陆海空移动用户提供立体通信服务。铱星全球移动通信系统示意图卫星移动通信系统组成无线局域网无线局域网：指在一幢大楼、一个街区的范围内采用无线方式互联各种设备的通信网络。按照覆盖范围分类：个域网：几米，几十米；局域网：几百米；城域网：几公里；广域网：全国、全球范围。无线接入系统的布局2023/2/351●个域网(PersonalAreaNetwork，PAN)一种范围较小的计算机网络，主要用于计算机设备之间的通信，还包括电话和个人电子设备等●无线个域网(WirelessPAN，WPAN)

一种采用无线连接的个域网，包括IrDA、HomeRF、UWB、蓝牙技术、ZigBee技术等2023/2/3522023/2/353□WiMAX=“WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess”□WiMAX是基于(IEEE802.16)技术标准的最后一公里宽带无线接入技术,WiMAX、DSL、CABLE使最后一公里宽带无线接入手段丰富多彩□IEEE

802.16-2004

固定游牧便携

□IEEE802.16e简单移动全移动宽带无线接入网络1.3移动通信的发展概况无线电通信1897年马可尼发明无线电通信马可尼（1874－1937）意大利人

1894年在父亲的庄园试验

1897年建立无线电报公司

1899年首次实现英法无线通信

1916年实现短波无线电通信

1929年建立世界性无线通信网曾获诺贝尔奖移动通信的发展历史（1）一、早期发展阶段时间：二十世纪20年代到40年代代表：美国底特律市警察使用的车载无线电系统频率：2MHz～40MHz。特点：系统采用AM和FM调制，专用系统应用，工作频段低。移动通信的发展历史（2）二、公用移动通信问世时间：二十世纪40年代中期到60年代初代表：1946年，贝尔在圣路易斯城建立了第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”特点：专用移动网向公用移动网过渡 接续方式为人工 网的容量较小移动通信的发展历史（3）三、移动通信系统的改进与完善阶段时间：二十世纪60年代中期到70年代中期代表：美国的改进型移动电话系统（IMTS）频率：450MHz频段特点：大区制 中小容量 人工走向自动接续移动通信的发展历史（4）四、移动通信蓬勃发展阶段（1G）时间：二十世纪70年代中期到80年代中期代表：美国的先进移动电话系统（AMPS） 英国的全地址通信系统（TACS）意义：一次大的飞跃（第一代模拟蜂窝系统，1G）特点：蜂窝状移动通信网成为现实移动通信在世界各地迅速发展要求：改善传输质量 增大系统容量 增大覆盖面积移动通信的发展历史（5）五、移动通信的成熟阶段（2G）时间：二十世纪80年代中期到90年代中期代表：欧洲的GSM系统 美国的IS-95CDMA移动通信系统意义：第二代数字蜂窝系统特点：大量采用数字技术国际漫游业务：话音服务仍然占主导地位短信息及数据传输迅猛增长移动多媒体业务、网上订票等在逐渐发展移动通信的发展历史（6）六、第三代移动通信系统（3G）时间：2000年以来代表：欧洲的WCDMA系统 美国的cdma2000

中国的TD-SCDMA特点：车速环境144kb/s，步行环境384kb/s，室内环境2Mb/s业务：语音通信与多媒体通信增值业务：图像、音乐、网页浏览、视频会议等LTE-Advanced峰值速率与延迟要求：（1）峰值速率

低速移动：下行峰值速率1Gbit/s,上行峰值速率500MHz（LTE上行100Mbit/s，下行50Mbit/s）（2）延时3GLong-TermEvolutionSystem（3G-LTE）移动通信的发展历史（7）七、第四代移动通信系统（3G+，4G）62何谓5G？5G(5th-generation)是第五代移动通信技术的简称。5G与4G、3G、2G不同，5G并不是一个单一的无线接入技术，也不是几个全新的无线接入技术，而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术集成后的解决方案总称。5G除了可以满足超高速的传输需求以外，还可以满足超高容量、超可靠性、随时随地可接入性等要求……浅谈“5G”2023年2月3日63浅谈“5G”2023年2月3日1G---主要解决语音通信的问题;2G---可支持窄带的分组数据通信，最高理论速率为236kbps;3G---在2G的基础上，发展了诸如图像、音乐、视频流的高带宽多媒体通信，并提高了语音通话安全性，解决了部分移动互联网相关网络及高速数据传输问题，最高理论速率为14.4Mbps;4G---是专为移动互联网而设计的通信技术，从网速、容量、稳定性上相比之前的技术都有了跳跃性的提升，传输速度可达100Mbit/s,甚至更高。我国通信的历史(1)1871年，英国、俄罗斯、丹麦敷设的香港至上海、长崎至上海的水线，全长2237海里。于1871年4月，违反清政府不得登陆的规定，由丹麦大北电报公司出面，秘密从海上将海缆引出，沿扬子江、黄浦江敷设到上海市内登陆，并在南京路12号设立报房。于1871年6月3日开始通报。这是帝国主义入侵中国的第一条电报水线和在上海租界设立的电报局。

1875年，福建巡抚丁日昌积极倡导创办电报。1875年在福建船政学堂附设了电报学堂，培训电报技术人员。这是中国第一所电报学堂。

我国通信的历史(2)1899年，我国最早使用无线电通信的地区是广州。早在1899年，就在广州督署、马口、前山、威远等要塞以及广海、宝壁、龙骧、江大、江巩等江防军舰上设立无线电机。1908年，英商在上海英租界的汇中旅馆私设了一部无线电台，与海上船舶通报。后由清政府收买，移装到上海电报总局内，这是上海地区最早的无线电台。1921年1月7日，中国加入国际电报公约我国通信的历史(3)1933年,中国电报通信首次使用打字电报机1950年12月12日，我国第一条有线国际电话电路--北京至莫斯科的电话电路开通。经由苏联转接通往东欧各国的国际电话电路也陆续开通。1958年，上海试制成功第一部纵横制自动电话交换机，第一套国产明线12路载波电话机研制成功1970年，我国第一颗人造卫星（东方红1号）发射成功。我国通信的历史(4)1984年5月1日，广州用150MHz频段开通了我国第一个数字寻呼系统。程控中文电报译码机通过鉴定并推广使用。首次具备国际直拨功能的编码纵横制自动电话交换机（HJ09型）研制成功。1987年11月，广州开通了我国第一个移动电话局，首批用户有700个。-我国第一个160人工信息台在上海投入使用。1993年9月19日,我国第一个数字移动电话通信网于在浙江省嘉兴市首先开通。1998年5月15日，北京电信长城CDMA网商用试验网--133网，在北京、上海、广州、西安投入试验。