　移动通信技术　

　移动通信技术　刘良华　代才莉　科学出版社　

内容介绍 第一章移动通信概述第二章移动信道中的电波传播及干扰第三章组网技术第四章 GSM数字移动通信系统第五章 CDMA移动通信系统第六章第三代移动通信系统（3G）第七章无线市话通信系统——小灵通

第一章移动通信概述 1.1 移动通信的发展 1.2 移动通信的特点及组成 1.3 移动通信的分类 1.4 移动通信的工作方式 1.5 移动通信中的多址技术 1.6 移动通信的编码与调制技术

本章学习目标 • 了解移动通信的发展历程 • 掌握移动通信的分类 • 掌握移动通信系统的构成及特点 • 了解移动通信的工作方式，频率分配情况 • 正确理解多址技术在移动通信中的应用 • 理解移动通信中的编码与调制技术

本章要点内容 • 移动通信的发展历程 • 移动通信系统的分类包括哪些，各类系统情况怎样 • 移动通信系统的构成及特点 • 移动通信的工作方式与频率分配 • 多址技术、编码与调制技术 ?

1 什么是移动通信 • 移动通信——“动中通” • 通信双方或至少其中一方在移动环境下进行信息传递的通信方式，包括移动体之间或移动体与固定体之间的通信。

2 2 目标：实现个人通信系统目标：实现个人通信系统 • 无论任何人（Whoever) • 在任何时间（Whenever） • 在任何地点（Wherever） • 与任何一个人（Whomever） • 进行任何类型的通信（Whatever）

3 移动通信的发展历程第一阶段模拟移动通信系统，接续工作由人工操作完成，采用电子管，体积庞大、笨重且昂贵，使用短波段。交换系统为自动交换，接续效率高，采用晶体管，体积大为减小，使用甚高频。第二阶段第三阶段第一代移动通信系统（蜂窝系统）第四阶段第二代移动通信系统广泛应用和第三代移动通信系统的具体的设计、规划和实施阶段。

3 移动通信的发展历程 • 1887年，马可尼在陆地和一艘轮船上完成无线通信试验，标志无线通信的开始。 • 1928年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志移动通信的开始。 • 1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网，1960年，实现无线频道自动选择域公用电话网自动拨号连接。 • 1974年，美国Bell实验室提出蜂窝移动通信的概念。

3 移动通信的发展历程 • 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年英国TACS系统 • 1990s，第二代移动通信系统，1992年商用的GSM，1991年北美的IS-54，1993年日本的PDC,1993年美国提出的IS-95（N-CDMA） • 2000s，第三代移动通信系统，欧洲、日本的WCDMA，北美的CDMA-2000，中国的TD-SCDMA

第一代移动通信系统特点 • 系统间没有公共接口。 • 无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展。 • 频率利用率低，无法适应大容量的要求。 • 安全性差，易于被窃听，易做“假机”。

第二代移动通信系统 • 系统的优点： • 频谱利用率，系统容量大。 • 用户能获得多种服务（以话音业务为主，并提供低速率以电路型为主的数据业务）。 • 能自动漫游。 • 话音质量比第一代好。 • 保密性好。 • 可以与ISDN、PSTN等网络互连。

第二代移动通信系统 • 系统的缺点： • 数据功能差，不能支持多媒体业务。如使用GSM手机上网，理论上只能达到9.6k的上网速度。 • 　全球不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，全球漫游比较困难。

第三代移动通信系统 • 具有全球标准 • 使用全球公共频带 • 具有全球使用的小型终端 • 具有全球漫游能力 • 从媒体（Media）→多媒体（Multi-media） • 微蜂窝结构 • 提高改良的频率使用效率 • 具有易于向下一代系统发展的灵活性 • 具有高速的分级数据速率 • 在固定位置环境下能达到2Mbps • 对步行用户能达到384kbps • 对车载用户能达到144kbps

中国移动通信发展历程－－大陆无线寻呼

中国移动通信发展历程－－蜂窝移动电话

中国移动通信发展历程－－模拟与数字移动电话中国移动通信发展历程－－模拟与数字移动电话

指数型增长，跳跃式前进，跨越式发展 • 据统计，我国从1987年开通移动电话业务到1997年用户达到1000万户，用了整整10年的时间。而从1000万户增长到2001年的1亿户，只用了不到4年的时间。此后，2002年11月，移动电话用户总数达到2亿；2004年5月，达到3亿；2006年2月，达到4亿。今天的中国，移动电话用户已经超过4.87亿户，成为全球移动电话用户最多的国家，同时也是GSM和CDMA网络容量全球最大的国家。20年，6.3亿秒，平均每1.2秒就增加一个新用户。

1.2.1 移动通信的特点 • 无线电波传输复杂，易产生衰落现象；移动通信所使用的频率范围在甚高频（VHF，30～ 300MHz）与特高频（UHF，300～3000MHz）内，其特点是： • 传播距离在视距范围内，一般在几十千米； • 天线短，抗干扰能力弱； • 以反射波、直射波、散射波等方式传播； • 受地形和地物影响比较大，多普勒频移产生调制噪声。

1.2.1 移动通信的特点 • 多普勒频移产生调制噪声移动台的随机运动达到一定的速度时，定点接收到的载波频率将随运动速度v的不同，产生不同的频移，即产生多普勒效应。因移动而产生的频移值为：　　　

其频移值Δf与运动速度有关,即Δf/f=v/c 式中c为光速,v为运载体运动速度。当v很小时,Δf也很小,多普勒频移可忽略不计。但在速度很高的运载体(如超音速飞机)上则必须考虑多普勒频移,且频率越高,频移越大

1.2.1 移动通信的特点 • 移动台受噪音的骚扰并在其干扰下工作 • 人为干扰：城市的噪声、各类车辆发电机点火的噪声、微波炉干扰噪声等； • 通信网内部干扰：互调干扰、邻道干扰及同频干扰。 • 对移动台的要求高 • 移动台长期处于不固定位置状态，外界影响无法预料， • 要求移动台必须有很强的适应能力； • 此外，还要求性能稳定可靠、携带方便、小型、低功耗及耐高温、低温。

1.2.1 移动通信的特点 • 通道容量有限 • 问题：频率资源有限导致无线信道容量极其有限，而移动用户数量却在不断增加； • 解决方法：充分合理的利用频率资源，如窄带化、缩小频带间距、频道重复利用。

1.2.1 移动通信的特点 • 通信系统复杂由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线通道进行频率和功率控制，以及选用地址登记、越区切换及漫游存取等跟踪技术，这使其信令种类比固定网要复杂得多。此外，在入网和计费方式也有其特殊的要求。所以移动通信系统相当的复杂。

1.2.2 移动通信系统的组成

MS（移动台） NSS（网络与交换子系统） BSS（基站子系统） OSS（操作维护子系统） 1.2.2 移动通信系统的组成 GSM系统包括以下四部分

1.2.2 移动通信系统的组成 • 移动台： • 能够接入PLMN,并得到通信服务的用户设备。 • 包括移动终端(MS) 和用户识别卡(SIM)

1.2.2 移动通信系统的组成 • 基站子系统 (BSS)： • 在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。 • 包括基站收发信台(BTS)和基站控制台(BSC)。

1.2.2 移动通信系统的组成 • 网络子系统(NSS)： • 主要完成交换功能、用户数据管理、移动性管理和安全性管理。 • 操作维护子系统OSS： • OSS是操作维护人员与系统设备之间的中介，它实现了系统的集中操作与维护

1.3 移动通信的分类 • 按使用对象分为：军用移动通信和民用移动通信 • 按使用环境分为：陆地、海上和空中移动通信 • 按多址方式分为：频分多址、时分多址和码分多址等 • 按覆盖范围分为：城域网、局域网和个域网 • 按业务类型分为：话务网、数据网和综合业务网 • 按服务范围分为：专用网和公用网 • 按工作方式分为：单工、双工和半双工 • 按信号形式分为：模拟网和数字网

1.3.1 公用移动通信系统 蜂窝移动通信系统无线寻呼系统无绳电话系统

蜂窝移动通信系统 把整个服务区划分成若干个较小的区域（小区），各小区均用小功率的基站发射机覆盖，许多小区像蜂窝一样覆盖任意形状的服务地区。

公用电话网无线电寻呼控制中心及主发射台用户回路无线寻呼系统被呼用户的袖珍接收机发出呼叫声，并在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简单消息。袖珍玲用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。市话中心要呼叫某一“袖珍玲”用户，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要代传的号码及要代传的消息，并自动在无线信道上发出呼叫.

普通话机 座机市话局用户线无绳电话系统以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸 • 家用无绳电话系统 • 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，手机与座机间用无线电连接。 • 因手机与座机间不用电线相连，故称为“无绳”电话。 • 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，手机与座机间用无线电连接。 • 因手机与座机间不用电线相连，故称为“无绳”电话。

1.3.2 专用移动通信系统 • 专用移动通信系统是为保证某些特殊部门的通信而建立的通信系统。例如： • 公共安全方面：军事、公安、消防、急救、森林保护等； • 应急通信方面：地震、防汛等； • 交通运输方面：铁路、公路、汽车调度、机场调度、航运等。包括：集群通信系统和卫星通信系统。

集群移动通信系统 • 用于集团调度指挥； • 可用信道为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。

集群移动通信系统的组成 • 基站由若干无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成； • 移动台：运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台； • 调度台：能对移动台进行指挥、调度和管理的设备； • 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。

1.4 移动通信的工作方式

1.4.1 单向通信方式 • 通信双方中的一方只能接收信号，而另一方只能发送信号，不能互逆。收信号方不能对发信号方直接进行信息反馈。 • 陆地移动通信中的无线寻呼系统就采用这种工作方式。BP机只能收信而不能发信，反馈信息只能通过“打电话”间接地来完成。

1.4.2 双向通信方式 • 所谓双向通信方式就是通信双方都可以接收信号和发送信号。 • 日常生活中的电话机、手机、对讲机等都是双向通信方式。

单工通信方式　 • 移动通信的双方只能交替地进行发信和收信，而不能同时进行发信和收信。 • 常用的对讲机就是采用的这通信方式。平时天线与接收机相连接，发信机不工作。当一方用户需要讲话时，按下“按-讲”开关（PTT），天线与发信机相连（发信机开始工作）。另一方的天线接至接收机，因而可收到对方发来的信号。 • 根据收、发频率的异同，又可以分为同频单工和异频单工。

同频单工通信方式 通信双方使用相同的频率工作，发送时不接收接收时不发送。只占用一个频点。

异频单工通信方式 发信机和收信机分别使用两个不同的频率进行发送和接收。如甲的发射频率和乙的接收频率为，乙的发射频率和甲的接收频率为。同一部电台的发射机和接收机是轮换工作的。

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