移动通信概述

115一月2024移动通信主讲教师：宋建华

215一月2024上课要求无特殊情况不许迟到、早退；上课时最好处于静音状态，不要说话；不得无故旷课，有病、有事拿假条请假；认真听讲，记好课上重点内容315一月2024考核方法平时出勤+作业+课上表现〔10%〕读书报告〔15%〕实验〔15%〕期末考试〔60%〕参考教材：《数字移动通信》，人民邮电出版社，康晓非、暴宇编著415一月2024移动通信的开展1.1移动通信根本概念1.21.3常用的移动通信系统第1章移动通信概述515一月20241.1移动通信的开展1.1.1世界移动通信的开展1.1.2中国移动通信的开展615一月2024现代移动通信技术的开展始于20世纪20年代,大致经历了五个开展阶段。一、第一阶段从20世纪20年代至40年代初，为移动通信早期开展阶段。特点：1.主要应用在专用系统和军事通信领域;2.使用的波段为短波波段;3.移动通信的设备采用电子管，又大又笨重，通信效果差;4.采用人工交换和人工切换频率的控制和接续方式。其代表系统是1921年美国底特律和密执安警察厅开始使用的车载无线电系统，该系统工作频率为2MHz。1.1.1世界移动通信的开展715一月2024特点：开始运用于民用系统；在频段使用上，开始使用VHF的150MHz，到了后来又开展到400MHz频段；由于晶体管的出现，使移动台向小型化方面大大前进了一步，通信效果也比以前有了明显的好转；从人工交换到专用自动交换系统。二、第二阶段从20世纪40年代至60年代末，移动通信取得了进一步的开展。美国、英国、日本、西德等国开始应用汽车公用无线〔MTS或IMTS〕，如1946年美国的圣路易斯城建立了世界上第一个公共汽车系统。1.1.1世界移动通信的开展815一月20241.1.1世界移动通信的开展三、第三阶段从20世纪70年代至80年代末，移动通信开始了空前的快速开展。特点：开始运用于个人领域；在频段使用上，使用频段为800/900MHz；移动设备小型化，系统大容量化；集成交换系统。这个时期的系统的主要技术是模拟调频、频分多址，以模拟方式工作，加之以蜂窝小区进行组网，故称为模拟蜂窝移动通信系统。其典型系统包括AMPS系统、TACS系统和NMT系统等。915一月20241.1.1世界移动通信的开展四、第四阶段从20世纪90年代至20世纪末，这是数字移动通信系统开展和成熟时期。

随着超大规模集成电路和低速率语音编码技术的出现，数字通信技术表现出了比模拟技术更突出的优越性，在移动通信领域也出现了数字技术取代模拟技术的趋势。

数字蜂窝移动通信系统是以数字传输、时分多址或码分多址为主体技术，采用蜂窝结构组网的系统。习惯上将模拟蜂窝移动通信系统称为1G〔第一代移动通信〕，将数字蜂窝移动通信系统称为2G〔第二代移动通信〕2G的典型系统包括：GSM系统、IS-95CDMA系统、DAMPS系统和JDC系统1015一月2024第四阶段从20世纪90年代至20世纪末GSM系统GSM（GlobalSystemformobilecommunications全球移动通信系统）系统源自欧洲，1991年7月欧洲第一个GSM系统首先在芬兰开通。IS-95CDMA系统1995年，第一个CDMA商用网络在香港地区开通，随后CDMA在韩国、美国、澳大利亚等国得到了大规模应用。1115一月2024JDC系统JDC（JapaneseDigitalCellular）现在也称PDC（PacificDigitalCellular太平洋数字蜂窝)是由日本自行研发的,1990年日本开始制定相关技术标准，1993年开始商用。DAMPS系统DAMPS（DigitalAMPS），是由AMPS系统发展而来的。该系统1993年首先在美国应用，随后主要应用在北美一些国家。第四阶段从20世纪90年代至20世纪末1215一月2024五、第五阶段开始于2000年左右，为宽带蜂窝移动通信系统具体的设计、规划和实施阶段。

2G的一些缺乏之处：1.不能满足未来用户的业务需求；2.不能满足用户容量的开展需求；3.几个主流技术相互之间并不兼容。因此，在2G广泛应用的同时，以提供宽带高速数据业务为特点的第三代移动通信〔3G〕技术已经成为了移动通信领域的一个新的研究热点。1.1.1世界移动通信的开展1315一月20243G的目标主要有以下几个方面：第五阶段开始于2000年左右1.全球漫游，以低本钱的多模来实现。全球具有公用频段，用户不再限制于一个地区和一个网络，而能在整个系统和全球漫游。2.适应多种环境，采用多层小区结构，即宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起，与不同网络互通，提供无缝漫游和业务一致性。3.能提供高质量的多媒体业务。4.足够的系统容量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和效劳质量。1415一月2024开始3G的研究,当时称为FPLMTS1985年1996年1998年2000年FPLMTS正式更名为IMT-20001998.6.30ITU共收到10种地面无线传输方案

2000.5CDMA2000WCDMATD-SCDMA

2007年2007.10Wimax成为3G第四大标准

ITU序号提案名称双工方式提交者1J:W-CDMAFDD、TDD日本：ARIB2ETSI-UTRA-UMTSFDD、TDD欧洲：ETSI3WIMSW-CDMAFDD美国：TIA4WCDMA/NAFDD美国：T1P15GlobalCDMAIIFDD韩国：TTA6TD-SCDMATDD中国：CATT7cdma2000FDD、TDD美国：TIA8GlobalCDMAIFDD韩国：TTA9UWC-136FDD美国：TIA10EP-DECTTDD欧洲：ETSIDECT计划4G简介4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能到达20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线效劳的要求，速度通常与3G相比快20~30倍。价格方面：4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的效劳。4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比较的优越性。1515一月20244G标准LTELTE(LongTermEvolution,长期演进)工程是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。根据4G牌照发布的规定，国内三家运营商中国移动、中国电信和中国联通，都拿到了TD-LTE制式的4G牌照。LTE-AdvancedLTE-Advanced的正式名称为FurtherAdvancementsforE-UTRA，是一个后向兼容的技术，完全兼容LTE。LTE-Advanced包含TDD和FDD两种制式，其中TD-SCDMA将能够进化到TDD制式，而WCDMA网络能够进化到FDD制式。移动主导的TD-SCDMA网络期望能够直接绕过HSPA+网络而直接进入到LTE。1615一月2024WiMaxWiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)，即全球微波互联接入，WiMAX的另一个名字是IEEE802.16。WiMAX的技术起点较高，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。WirelessMANWirelessMAN-Advanced事实上就是WiMax的升级版，即IEEE802.16m标准，802.16系列标准在IEEE正式称为WirelessMAN，而WirelessMAN-Advanced即为IEEE802.16m。其中，802.16m最高可以提供1Gbps无线传输速率，该标准还支持“高移动〞模式，能够提供1Gbps速率。1715一月20244G标准1815一月20241.1移动通信的开展1.1.1世界移动通信的开展1.1.2中国移动通信的开展1915一月2024我国移动通信开展起步较晚，移动通信在我国的快速开展也仅仅20多年，但开展速度和规模令世人瞩目，目前，中国移动已经成为世界上第一大运营商，中国拥有全世界最多的用户群，图1-1我国历年移动用户数统计1.1.2中国移动通信的开展2015一月2024据工信部统计，中国移动用户总数约12.9亿户。其中中国移动2023年1月份净增用户数192.1万，4G用户数突破1亿，达1.06797亿户，3G用户2.41024亿户，中国移动用户数总计8.08555亿户。中国电信2023年1月新增移动用户数据105万，其中3G用户净增212万，移动用户数累计达1.8667亿。中国联通2023年1月份净增移动用户数仅8.3万，累计用户总数接近3亿。1.1.2中国移动通信的开展2115一月2024

我国移动通信按照其演进的顺序可大致划分为四个阶段，即1G、2G、2.5G和3G。1984年，隶属于原邮电部传输研究所的无线室移动通信组接到了当时邮电部要求跟踪蜂窝移动、研究中国移动如何上的任务。1987年11月18日，借第六届“全运会〞开幕之机，中国第一个TACS模拟蜂窝移动系统在广东省投入商用。一、第一代移动通信〔1G〕

首批用户只有700户，1988年，用户突破3200户，1994年激增到157万户。但随后我国启动了数字网，模拟用户逐步转移到数字网，并于2001年在全国关闭了模拟网。1.1.2中国移动通信的开展2215一月2024二、第二代移动通信〔2G〕

我国于1994年10月在广东开通了第一个省级GSM数字蜂窝移动网。1995年4月原邮电部在全国15个省市相继建GSM网，同年7月中国联通在京、津、沪、穗4个地区开通GSM网。CDMA在我国的开展开始于1997年底，当时首先在北京、上海、西安、广州4个城市开通了CDMA商用实验网。该网被称作长城网。2001年1月，长城网经过资产清算后，正式移交中国联通。2001年2月，联通CDMA网络建设的具体筹划工作正式展开。2002年1月中国联通CDMA网开通。1.1.2中国移动通信的开展2315一月2024系统容量提高；话音质量更好；便于实现通信平安保密；能提供多种业务效劳，提高通信系统的通用性；能实现更有效灵活的网络管理和控制；可降低设备本钱和减小用户的体积和重量。与1G相比，2G的特点：1.1.2中国移动通信的开展2415一月2024三、第2.5代移动通信〔2.5G〕2.5G移动通信技术是从2G迈向3G的衔接性技术。通常所说的2.5G包括：GPRS〔GeneralPacketRadioService,通用分组无线业务〕CDMA2000-1X〔码分多址2000-1X〕相比2G〔GSM和IS-95CDMA〕,2.5G技术支持分组数据，实现了更高的数据传输率(GPRS最高可以到达171.2Kbps的数据率，CDMA2000-1X最高可以到达307.2Kbps的数据率〕。1.1.2中国移动通信的开展2515一月20242002200320032002年5月17日,中国移动通信GPRS业务正式投入商用。2003年1月28日,上海联通率先开通CDMA1X网络,标志着中国联通的CDMA移动通信全面进入了真正的2.5G。

2003年3月28日中国联通在京宣布，CDMA1X网络正式建成开通，同时联通还发布了名为“联通无限〞〔U-MAX)的无线数据业务品牌。2.5G在中国1.1.2中国移动通信的开展2615一月2024四、第3代移动通信〔3G〕3G是在2G数字化根底上，以业务多媒体化为主要目标。2023年1月7日，工业和信息化部为中国移动、中国联通和中国电信发放了3张3G牌照，此举标志着我国正式进入3G时代。其中，批准中国移动增加基于TD-SCDMA标准的3G牌照，中国联通增加基于WCDMA标准的3G牌照。中国电信增加基于cdma2000标准的3G牌照。1.1.2中国移动通信的开展2715一月2024中国移动通信的开展中国移动启动TD-SCDMA试商用网公开招标，覆盖8城市(北京、上海、天津、沈阳、秦皇岛、广州、深圳、厦门)200720084月，8个城市启动TD试商用。8月，中国电信在广州部署的CDMA2000试验网。8月8日,中国兑现TD效劳奥运承诺。9月，中国移动宣布启动TD二期建设。12月，中国联通在7城市推WCDMA试验网。20091月7日，工信部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张3G牌照，此举标志着我国正式进入3G时代。1.1.2中国移动通信的开展2023年12月4日下午，工业和信息化部向中国联通、中国电信、中国移动正式发放了第四代移动通信业务牌照〔即4G牌照〕，中国移动、中国电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照，此举标志着中国电信产业正式进入了4G时代。TD-LTE频谱规划说明：中国移动获得130MHz频谱资源，分别为1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz；中国联通获得40MHz频谱资源，分别为2300-2320MHz、2555-2575MHz；中国电信获得40MHz频谱资源，分别为2370-2390MHz、2635-2655MHz。2815一月20244G牌照2915一月2024移动通信的开展1.1移动通信根本概念1.21.3常用的移动通信系统3015一月20241.2移动通信根本概念1.2.1移动通信的定义及特点1.2.2移动通信的分类1.2.3移动通信的工作频段1.2.4移动通信的工作方式3115一月20241.2.1移动通信的定义及特点

一、移动通信的定义

所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于移动中进行信息传输和交换的通信方式。

二．移动通信的特点1.移动通信利用无线电波进行信息传输;2.移动通信是在复杂的干扰环境中运行;3.随着业务量的增加,可利用的频谱资源非常有限;

4.对移动台的要求高;5.通信容量有限;6.通信系统复杂3215一月20241.2移动通信根本概念1.2.1移动通信的定义及特点1.2.2移动通信的分类1.2.3移动通信的工作频段1.2.4移动通信的工作方式3315一月20241.2.2移动通信的分类移动通信的分类按使用环境分类---陆地通信/海上通信/空中通信按多址方式分类---FDMA/TDMA/CDMA按信号形式分类---模拟网/数字网按工作方式分类---单工/双工/半双工按使用对象分类---民用系统/军用系统按效劳范围分类---专用网/公用网按覆盖范围分类---城域网/局域网/个域网按业务类型分类---网/数据网/综合业务网3415一月20241.2移动通信根本概念1.2.1移动通信的定义及特点1.2.2移动通信的分类1.2.3移动通信的工作频段1.2.4移动通信的工作方式3515一月20241.2.3移动通信的工作频段

早期的移动通信主要使用VHF(Veryhighfrequency)和UHF

(UltraHighFrequency)频段，其主要原因有以下三点：1.VHF(30-300MHz)／UHF(300-3000MHz)频段较适合移动通信。从VHF／UHF频段的电波传播特性来看，主要是在视距范围内传播，一般为几到几十公里，比较适合移动通信。

3.抗干扰能力强。由于工业火花干扰及天电干扰等属脉冲干扰，随着频率增高，干扰幅度越小。从而使工作在VHF／UHF频段的设备,可以用较小的发射功率获得较好的信噪比。

2.天线较短，便于携带和移动。天线长度决定于波长，移动台中使用最多的是λ／4的鞭状天线。3615一月20241.2移动通信根本概念1.2.1移动通信的定义及特点1.2.2移动通信的分类1.2.3移动通信的工作频段1.2.4移动通信的工作方式3715一月20241.2.4

移动通信的工作方式一、单工通信三、半双工通信二、双工通信频分双工〔FDD〕时分双工〔TDD〕同频单工异频单工3815一月2024一、

单工通信单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。

1.定义2.原理图图1-2单工通信1.2.4

移动通信的工作方式3915一月20243.分类根据收、发频率的异同，又可分为：同频单工异频单工同频是指通信的双方，使用相同工作频率〔f1〕；操作采用“按—讲〞〔pushtotalk，PTT〕方式。平时,双方的接收机均处于守听状态。是指通信的双方使用两个不同频率为f1和f2，而操作仍采用“按—讲〞方式。由于收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交替工作，也可以收常开，只控制发，即按下PTT发射。单工通信4015一月20244.特点同频单工的优点：

缺点:①设备简单；②移动台之间可直接通话，不需基站转接；③不按键时发射机不工作，因此功耗小。③当附近有邻近频率的电台发射时，容易造成强干扰。①只适用于组建简单和甚小容量的通信网；②当有两个以上移动台同时发射时就会出现同频干扰；单工通信4115一月2024f1终端2f2终端2终端1终端1是指通信的双方，收发信机均同时工作，即任一方在发话的同时，也能收听到对方的话音。二、双工通信频分双工〔FDD〕1.定义2.分类t终端1终端3终端1终端2终端2终端4时分双工〔TDD〕1.2.4移动通信的工作方式4215一月20243.频分双工原理图图1-3频分双工通信

双工通信4315一月20244.特点

缺点：

优点：②用户使用方便。①收发频率分开可大大减小干扰；①移动台在通话过程中总是处于发射状态,因此功耗大；②移动台之间通话需占用两个频道；③设备较复杂,价格较贵。在无中心台转发的情况下,异频双工电台需配对使用,否那么通信双方无法通话。双工通信4415一月20241.2.4移动通信的工作方式移动台B采用类似单工的“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。三、半双工通信1.定义2.原理图图1-4半双工通信

4515一月20243.特点

优点：①移动台设备简单，价格低，耗电少；②收发采用不同频率，提高了频谱利用率；③移动台受邻近电台干扰小。

缺点：移动台仍需按键发话，松键受话，使用不方便。由于收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交替工作，也可以收常开，只控制发，即按下PTT发射。半双工通信4615一月2024移动通信的开展1.1移动通信根本概念1.21.3常用的移动通信系统4715一月20241.3常用的移动通信系统1.3.1无绳系统1.3.2集群移动通信系统1.3.3无线电寻呼系统1.3.4卫星移动通信系统1.3.5蜂窝移动通信系统4815一月20241.3.1无绳系统简单的无绳机是把普通的单机分成座机和两局部，座机与有线网连接，与座机之间利用无线方式进行连接，这样允许携带的用户可以在一定范围内自由活动时进行通话。因为与座机之间不需要用电线连接，故称之为“无绳〞机。一、无绳(Cordless

Telephone)的概念4915一月20241.3.1无绳系统第一代无绳系统，每个座机只允许连接一个手持机，覆盖仅限于家庭或办公室的几个房间范围。无绳自20世纪70年代后期出现以来开展迅速。二、无绳的开展1.第一代无绳系统图1-5第一代无绳系统示意图5015一月2024〔1〕第二代数字无绳系统(CT-2),把覆盖范围扩展到室外。在室外CT-2把基站安装到人口密集区,如购物商场、繁华街道等。只要无绳机是某个基站提供商的用户，就可在该基站效劳区内任意打,但不能从基站呼入到无绳，因为网络不具有对移动用户的路由支持。〔2〕CT-2不支持切换2.CT-2系统无绳的开展5115一月2024源自欧洲数字增强无绳系统DECT〔DigitalEnhancedCordlessTelecommunications〕，主要是针对办公楼设计的。DECT系统主要功能是为一幢大楼内的用户交换机〔PBX，Privatebranchexchange〕的使用者提供局部的移动性。DECT系统在楼内安装了许多基站，这些基站通过控制器与PBX相连。手持机与距离最近的基站通信，当用户移动到另一个基站覆盖区域时，系统能进行呼叫切换。DECT系统的用户也可以接听。3.DECT系统无绳的开展5215一月2024更为先进的无绳系统是日本的PHS〔PersonalHandy－phoneSystem〕。PHS系统拥有广泛分布的基站，能支持基站间的切换和呼叫路由。4.PHS系统无绳的开展图1-6PHS系统示意图CSCSCSCSCRTCSPSTNCSC5315一月20241.3常用的移动通信系统1.3.1无绳系统1.3.2集群移动通信系统1.3.3无线电寻呼系统1.3.4卫星移动通信系统1.3.5蜂窝移动通信系统5415一月20241.3.2集群移动通信系统一、集群通信系统概念定义:系统所具有的可用信道可为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，是一种共享资源、分担费用、共用信道设备及效劳的多用途、高效能的无线调度通信系统。应用：主要面向各专业部门如公安、铁道、水利、军队等，以及各专业部门用户为效劳对象。在抢险救灾、处理各种突发事件等场景可以及时准确的调度指挥通信。5515一月2024二、集群系统的组成

集群系统一般由终端设备、基站、调度台和控制中心等组成。

1.3.2集群移动通信系统图1-7集群移动通信系统示意图5615一月20241．基站它由假设干根本无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。2．移动台用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，它包括车载台、便携台的手持台。3．调度台它是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分有线和无线调度台两种。4．控制中心包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，它主要控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续。集群系统的组成5715一月20241.3常用的移动通信系统1.3.1无绳系统1.3.2集群移动通信系统1.3.3无线电寻呼系统1.3.4卫星移动通信系统1.3.5蜂窝移动通信系统5815一月20241.3.3无线电寻呼系统一、无线寻呼系统的组成

无线电寻呼系统是一单向通信系统。系统构成：寻呼中心基站寻呼接收机如果主叫用户要寻找某一个被叫用户时，他可利用市内拨通寻呼台，并告知被叫用户的寻呼编号，主叫用户的姓名，回号码及简短的信息内容。话务员将其输入计算机终端，经过编码市制，最后由基站无线电发射机发送出去。被叫用户如在它的覆盖范围内，他身上的寻呼接收机那么会收到无线寻呼信号。6015一月20241948美国贝尔实验室试制Bell-boy(带铃的仆人)呼叫寻呼机1952美国贝尔实验室制成Bell-boy呼叫系统

1956美国MOTOROLA公司研制成功工作在150KHz寻呼设备1958美国的Bell-boy系统改进后开放寻呼业务二、无线寻呼开展历程1.3.3无线寻呼系统6115一月2024寻呼开展历程1984我国第一家商用寻呼台在上海开通,当时共有用户4000人2005中国联通开始退出寻呼业1992～1997寻呼业务在中国蓬勃发展,全国出现了几千家寻呼台,其中以中国电信的126/127和中国联通的191/192最为有名

1998中国电信寻呼从原邮电局剥离出来成立了国信通信1999国家将“国信通信”成划入中国联通6215一月20241.3常用的移动通信系统1.3.1无绳系统1.3.2集群移动通信系统1.3.3无线电寻呼系统1.3.4卫星移动通信系统1.3.5蜂窝移动通信系统6315一月20241.3.4卫星移动通信系统利用卫星通信系统可以实现在海上、空中以及地形复杂的地区的通信，具有独特的优越性。最具有代表性的两种低轨卫星移动通信系统是铱星〔Iridium〕系统和全球星〔Globalstar〕系统。铱星系统是摩托罗拉公司提出的第一代真正依靠卫星通信系统提供联络的全球个人通信方式；其最初方案是围绕地球设计7条轨道，每条轨道上均匀分布着11颗卫星，这样共77颗星组成一个完整的星座。它们就像化学元素铱(Ir)原子核外的77个电子围绕其运转一样。后经过计算证实，6条轨道就够了，于是，卫星总数减少到66颗，但仍习惯称为铱星，其轨道高度为765公里。

1．铱星系统6515一