第一章 移动通信概述

移动通信原理陈月芬台州学院物理＆电子工程学院E-mail:chen_yuefen@163.comTel：6602941关于本课程为什么选修本课程无线移动通信和IP(因特网)是信息技术领域的两大热点感兴趣想了解一些相关知识如何讲课非理论基础，注重基本概念和基本原理讲授现代移动通信系统的基本概念、基本技术和基本原理。2教学重点现代移动通信的基本概念、移动信道的电波传播和信道分析、现代移动通信系统的基本技术和网络构成、GSM系统、窄带CDMA移动通信系统、宽带CDMA（第三代）移动通信系统。3第一章移动通信概述1.1

移动通信发展简述1.2

移动通信的特点1.3移动通信的工作方式1.4移动通信的分类及应用系统4§1.1移动通信的发展概述移动通信是指通信的双方，或至少有一方处于移动状态下进行信息交换的通信。换句话说，移动通信解决因为人的移动而产生的动中通问题。终端的移动性：手机、车载台个人的移动性：SIM卡方式支持的业务业务的移动性：200\300通信网的智能化和无线化使三者统一起来------个人通信网

它与无线通信的关系：被包含与包含关系5移动用户如何与通信网络联系；通信网络如何找到移动的用户；通信网络如何为移动的用户提供恰当的服务；通信网络如何保证移动的用户通信的可靠性；通信网络如何保证移动的用户通信的连续性。移动通信系统的工作需求移动通信旨在解决在固定的点对点通信的基础上，如何在多点间利用无线电波进行非固定位置的通信。§1.1移动通信的发展概述6发展最为迅速的通信手段过去：难以想象移动通信有什么用处将来：难以想象没有移动通信怎么生活移动通信进入千家万户珠峰基站海内存知己，天涯若比邻！移动通信的发展史7移动通信的发展史19世纪末，赫兹发现电磁波辐射。1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线电通信的开始，开创了海上通信业。

----并无话音1905年，费森堡首次进行无线电传输话音及音乐的实验。1928年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志着移动通信开始进入实用。－－－大区制8移动通信的发展史1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车话网，不久就出现长期的频谱资源短缺问题。

－－－专用到公用早在40年代末，美国Bell实验室提出蜂窝构想；60年代出台研究计划；1974年正式提出了蜂窝移动通信的概念。－－－频率复用1980s,第一代移动通信。1983年，美国AMPS，1980年北欧的NMT，1979年日本的NAMTS，1985年英国的TACS。9移动通信的发展1990s，第二代移动通信。1992年商用的GSM.1991年美国IS-54.1993年日本的PDC.1993年美国的IS-95.2000s,第三代移动通信.DS-CDMA,MC-CDMA,TD-SCDMA,UMC-136,E-DECT.10第一代移动通信系统

以模拟通信为特征的移动通信为第一代移动通信。主要代表：美国的AMPS

英国的TACS特点：优点-技术简单缺点-技术落后“手机之父”之称马丁·库珀11第一代移动通信的特点蜂窝小区系统设计----频率复用解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾模拟系统---语音信号FM传输FDMA缺点：频谱利用率低、容量有限、制式相互不兼容、不利于漫游、覆盖受限、业务受限、易被窃听、不能于ISDN兼容12第一代移动通信技术参数13移动通信的发展——数字化模拟移动通信系统频谱利用率低、设备复杂、价格昂贵、业务种类受限、保密性差80年代中期～90年代末，欧洲、美国、日本等发达国家和地区先后推出了数字移动通信系统——第二代移动通信系统：1992年欧洲推出商用的GSM1991美提出的IS-54（DAMPS）1993日本提出的PDC1993美国提出的IS-95(N-CDMA)14第二代移动通信的特点微蜂窝小区结构：更优的空分复用提高用户数量数字化技术：语音信号数字化新的调制方式：GMSK、QPSK等TDMA、CDMA频谱利用率高、系统容量大能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性抗噪声、抗干扰和抗多径衰落能力强能实现更有效、灵活的网络管理和控制便于实现通信安全保密可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量15第二代移动通信未完成的目标没有形成全球统一的标准系统业务单一无法实现全球漫游通信容量不足16IMT-2000:InternationalMobileTelecommunication2000“未来公众陆地移动通信系统”第三代移动通信的特点IMT-2000:－－工作在2000MHz频段－－在2000年左右商用－－支持最高速率2000kbps3G的商用在2001年10月面世（日本）17第三代移动通信的特点微蜂窝结构（分层小区）宽带CDMA技术调制方式QPSK/自适应调制FDMA/TDMA/CDMA电路交换→分组交换从媒体(media)→多媒体(Multimedia)18第四代移动通信随着人们对移动通信系统的各种需求与日俱增，2G和3G也不能满足现代移动通信系统日益增长的高速多媒体数据业务，许多国家投入到对4G的研究和开发194G特点高速率以数字带宽技术为主良好的兼容性较强的灵活性多类型用户共存多种业务的融合先进的技术应用高度自组织、自适应的网络204G的关键技术接入方式和多址方案：OFDM新的调制与编码技术软件无线电技术高性能的接收机智能天线技术MIMO技术21移动通信的发展目标---5W目标是无论任何人(Whoever)在任何时候(Whenever)在任何地方(Wherever)与另一个人(Whomever)进行任何类型(Whatever)的个人通信。22§1.2移动通信的特点1、利用无线电波进行信息传输复杂的无线传播环境导致信号衰落什么是衰落现象？什么是阴影效应和多径传播?23移动通信信号的衰落与干扰24移动通信环境的时变性衰落(Fading)分为慢衰落和快衰落。慢衰落：由阴影效应产生，一般服从正态分布。快衰落：由多径效应产生，一般服从瑞利分布。因而要求移动通信系统必须具有抗衰落性能。25移动通信环境没有准确的模型传播损耗采用实验图表计算法26移动通信的特点2、多普勒频移导致调制噪声是运动速度，是波长，是夹角运动方向面向接收站，为正值。反之为负值。多普勒频移产生频率扩展。采用“锁相技术”以抵抗多谱勒效应。27移动通信的特点3、移动台受噪声影响，并在强干扰下工作互调干扰两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而构成干扰邻道干扰相邻或邻近的信道（或频道）之间，由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰同频干扰（蜂窝系统特有）相同载频电台之间的干扰28移动通信的特点4、对移动台的要求高要求移动台具有很强的适应能力；要求性能可靠、携带方便，小型，低功耗，及耐高、低温；要求操作使用方便，可适应不同人群使用5、通道容量有限增加用户容量是移动通信的重要研究课题。296、通信系统复杂移动性使得系统需要对无线信道进行频率和功率的控制。提供相邻基站之间的越区切换网络提供归属位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）记录用户的行踪提供不同地区和不同运营者之间的漫游用户安全与网络安全鉴权移动通信的特点30

1.3移动通信的工作方式单工通信双工通信半双工通信移动中继方式311.3.1双工通信双工通信通信双方均同时进行收发工作。即任一方讲话时，可以听到对方的话音。play321.3.2半双工通信半双工通信通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作。Play331.3.3单工通信单工通信

通信双方电台交替地进行收信和发信。方式

同频单工双频单工

Play341.3.4移动中继方式

目的增加通信距离基本方式单工中继双工中继351.4移动通信的分类及应用系统民用设备陆地通信使用对象使用环境海上通信军用设备空中通信频分多址（FDMA）宽域网多址方式时分多址（TDMA）覆盖范围码分多址（CDMA）局域网电话网专用网业务类型数据网服务范围综合业务网公用网同频单