第1章 移動(dòng)通信基礎(chǔ)知識(shí)

1、2022-5-271 移動(dòng)通信技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)第1章 移動(dòng)通信概論1.1移動(dòng)通信概述1.2常用移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3移動(dòng)通信發(fā)展概況和發(fā)展方向1.4 蜂窩1.5 2022-5-2721.1.1 基本概念基本概念1 移動(dòng)通信，是指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動(dòng)移動(dòng)通信，是指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行信息傳輸和交換的通信方式。中進(jìn)行信息傳輸和交換的通信方式。2 移動(dòng)通信系統(tǒng)包括無(wú)繩電話、無(wú)線尋呼、陸地蜂移動(dòng)通信系統(tǒng)包括無(wú)繩電話、無(wú)線尋呼、陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信等。窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信等。3 移動(dòng)體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無(wú)線電移動(dòng)體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無(wú)線電通信，因此

2、，無(wú)線通信是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)，而無(wú)通信，因此，無(wú)線通信是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)，而無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)移動(dòng)通信的發(fā)展。線通信技術(shù)的發(fā)展將推動(dòng)移動(dòng)通信的發(fā)展。1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2731.1.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成1 移動(dòng)通信系統(tǒng)是移動(dòng)體之間、移動(dòng)體和固定用戶移動(dòng)通信系統(tǒng)是移動(dòng)體之間、移動(dòng)體和固定用戶之間以及固定用戶與移動(dòng)體之間，能夠建立許多之間以及固定用戶與移動(dòng)體之間，能夠建立許多信息傳輸通道的通信系統(tǒng)。信息傳輸通道的通信系統(tǒng)。2 移動(dòng)通信包括無(wú)線傳輸、有線傳輸，信息的收集、移動(dòng)通信包括無(wú)線傳輸、有線傳輸，信息的收集、處理和存儲(chǔ)等，使用的主要設(shè)備有無(wú)線收發(fā)

3、信機(jī)、處理和存儲(chǔ)等，使用的主要設(shè)備有無(wú)線收發(fā)信機(jī)、移動(dòng)交換控制設(shè)備和移動(dòng)終端設(shè)備移動(dòng)交換控制設(shè)備和移動(dòng)終端設(shè)備。1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-274圖1.1 移動(dòng)通信網(wǎng)的組成示意圖1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2751.1.3 移動(dòng)通信的特點(diǎn)移動(dòng)通信的特點(diǎn)1移動(dòng)通信必須利用無(wú)線電波進(jìn)行信息傳輸移動(dòng)通信必須利用無(wú)線電波進(jìn)行信息傳輸2移動(dòng)通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行移動(dòng)通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行3隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增，移動(dòng)通信隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增，移動(dòng)通信可以利用的頻譜資源非常有限可以利用的頻譜資源非常有限4對(duì)移動(dòng)臺(tái)的要求高對(duì)移動(dòng)臺(tái)的要求高

4、5通道容量有限通道容量有限6通信系統(tǒng)復(fù)雜通信系統(tǒng)復(fù)雜1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2761.1.4 移動(dòng)通信的分類移動(dòng)通信的分類1 按使用對(duì)象可分為民用設(shè)備和軍用設(shè)備；按使用對(duì)象可分為民用設(shè)備和軍用設(shè)備；2 按使用環(huán)境可分為陸地通信、海上通信和空中通信；按使用環(huán)境可分為陸地通信、海上通信和空中通信；3 按多址方式可分為頻分多址（按多址方式可分為頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（）和碼分多址（CDMA）等；）等；4 按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)；按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)；5 按業(yè)務(wù)類型可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)；按業(yè)務(wù)類型可分為電話網(wǎng)

5、、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)；6 按工作方式可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工按工作方式可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工和半雙工；和半雙工；7 按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)；按信號(hào)形式可按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)；按信號(hào)形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。 1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2771.1.5 移動(dòng)通信的工作頻段移動(dòng)通信的工作頻段 1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述圖1.2 電磁波波譜圖2022-5-2781.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述c3108m/s1MHz（兆赫）106 Hzc/f1GHz（吉赫）109 Hz1m（微米）106m1THz（太赫）1012H

6、z1nm（納米）109m1PHz（拍赫）1015 Hz1（埃）1010m各種單位的換算公式2022-5-279 早期的移動(dòng)通信主要使用早期的移動(dòng)通信主要使用VHF和和UHF頻段如頻段如150 MHz，450MHz 。 目前，第二代大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)均使用目前，第二代大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段頻段（CDMA），），900MHz頻段（頻段（AMPS、TACS、GSM），），1 800MHz頻段（頻段（GSM1800/DCS1800），該頻段用于微蜂窩），該頻段用于微蜂窩（Microcell）系統(tǒng)。）系統(tǒng)。GSM900/1800 雙頻段數(shù)字蜂窩移動(dòng)臺(tái)核準(zhǔn)頻率范圍：雙頻段數(shù)字蜂窩移動(dòng)臺(tái)核

7、準(zhǔn)頻率范圍：Tx：885915MHz/17101785MHzRx：930960MHz/18051880MHzGSM900/1800 雙頻段數(shù)字蜂窩基站核準(zhǔn)頻率范圍：雙頻段數(shù)字蜂窩基站核準(zhǔn)頻率范圍：Tx:：930960MHz/18051880MHzRx:：885915MHz/17101785MHz1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2710800MHz CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)頻率范圍：數(shù)字蜂窩移動(dòng)臺(tái)準(zhǔn)頻率范圍：Tx：825835MHzRx：870880MHz800MHz CDMA數(shù)字蜂窩基站核準(zhǔn)頻率范圍：數(shù)字蜂窩基站核準(zhǔn)頻率范圍：Tx：870880MHzRx：825835MHz 第三

8、代移動(dòng)通信系統(tǒng)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)就是就是IMT-2000，它是國(guó)際電信聯(lián)，它是國(guó)際電信聯(lián)盟（盟（ITU）在）在1985年提出未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)年提出未來(lái)公眾陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)（FPLMTS）的名稱的更換，意思是在）的名稱的更換，意思是在2000年左右可開(kāi)始年左右可開(kāi)始商用并工作在商用并工作在2000MHz頻段上的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段上的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT-2000）。）。1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2711 在在3G時(shí)代，中國(guó)電信時(shí)代，中國(guó)電信cdma2000用的是用的是800MHz的頻段，的頻段，中國(guó)移動(dòng)中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA用的是用的是1800MHz和

9、和2.1GHz的頻段，的頻段，而中國(guó)聯(lián)通而中國(guó)聯(lián)通WCDMA也是用也是用2.1GHz的頻段，的頻段，為為1940MHz-1955MHz(上行上行)、 2130MHz -2145MHz(下行（常稱為下行（常稱為第第三代移動(dòng)通信使用三代移動(dòng)通信使用2.4GHz頻段）。頻段）。 4G的的TD-LTE擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)頻段擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)頻段 中國(guó)移動(dòng)共獲得中國(guó)移動(dòng)共獲得130MHz，分別為，分別為1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz；中國(guó)聯(lián)通獲得中國(guó)聯(lián)通獲得40MHz，分別為，分別為2300-2320 MHz、2555-2575 MHz；中國(guó)電信獲得中國(guó)電信獲得

10、40MHz，分別為，分別為2370-2390 MHz、2635-2655 MHz。1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2712 從全球來(lái)看從全球來(lái)看700(800)MHz/1.8GHz/2.6GHz三大頻段為海外三大頻段為海外運(yùn)營(yíng)商選擇的運(yùn)營(yíng)商選擇的4G頻段的主流。而我國(guó)頻段的主流。而我國(guó)700MHz頻段為廣電頻段為廣電占有，根本無(wú)法收回。占有，根本無(wú)法收回。 正在積極考慮正在積極考慮1.4GHz、3.5 GHz用于用于TDD后續(xù)發(fā)展，并研后續(xù)發(fā)展，并研究探討究探討50GHz以上頻段用于滿足未來(lái)寬帶移動(dòng)通信發(fā)展需以上頻段用于滿足未來(lái)寬帶移動(dòng)通信發(fā)展需求。求。1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通

11、信概述2022-5-27131.1.6 移動(dòng)通信的工作方式移動(dòng)通信的工作方式1 從傳輸方式的角度來(lái)看，無(wú)線通信分為單向傳輸從傳輸方式的角度來(lái)看，無(wú)線通信分為單向傳輸（廣播式）和雙向傳輸（應(yīng)答式）。（廣播式）和雙向傳輸（應(yīng)答式）。2 單向傳輸只用于無(wú)線電尋呼系統(tǒng)。雙向傳輸有單單向傳輸只用于無(wú)線電尋呼系統(tǒng)。雙向傳輸有單工、雙工和半雙工三種工作方式。工、雙工和半雙工三種工作方式。單工通信是指通信雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)單工通信是指通信雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)信，根據(jù)收、發(fā)頻率的異同，又可分為同頻單工信，根據(jù)收、發(fā)頻率的異同，又可分為同頻單工和異頻單工。和異頻單工。4 半雙工通信的組成與圖半雙工通

12、信的組成與圖1-3相似，移動(dòng)臺(tái)采用類似相似，移動(dòng)臺(tái)采用類似單工的單工的“按講按講”方式，即按下按講開(kāi)關(guān)，發(fā)射機(jī)方式，即按下按講開(kāi)關(guān)，發(fā)射機(jī)才工作，而接收機(jī)總是工作的?；竟ぷ髑闆r與才工作，而接收機(jī)總是工作的?；竟ぷ髑闆r與雙工方式完全相同。雙工方式完全相同。1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述2022-5-2714圖1.3 單工通信1.1 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述圖1.4 雙工通信2022-5-27151.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)常用移動(dòng)通信系統(tǒng) 1.2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)1.2.2 無(wú)繩電話系統(tǒng)無(wú)繩電話系統(tǒng)1.2.3 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)集群移動(dòng)通信系統(tǒng)1.2.4 移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)移動(dòng)

13、衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.2.5 分組無(wú)線網(wǎng)分組無(wú)線網(wǎng)1.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)2022-5-27161.2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 早期的移動(dòng)通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大早期的移動(dòng)通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率的發(fā)射機(jī)，采用高架天線把信號(hào)發(fā)送到整個(gè)功率的發(fā)射機(jī)，采用高架天線把信號(hào)發(fā)送到整個(gè)覆蓋地區(qū)（半徑可達(dá)幾十公里）。覆蓋地區(qū)（半徑可達(dá)幾十公里）。 這種系統(tǒng)的主要矛盾是同時(shí)能提供給用戶使用的這種系統(tǒng)的主要矛盾是同時(shí)能提供給用戶使用的信道數(shù)極為有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了移動(dòng)通信業(yè)務(wù)迅信道數(shù)極為有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了移動(dòng)通信業(yè)務(wù)迅速增長(zhǎng)的需要。速增長(zhǎng)的需要。202

14、2-5-27171.2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)圖1.5 大區(qū)覆蓋與小區(qū)覆蓋2022-5-2718 蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)把整個(gè)服務(wù)區(qū)域劃分成若干個(gè)較小蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)把整個(gè)服務(wù)區(qū)域劃分成若干個(gè)較小的區(qū)域（的區(qū)域（cell，在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)），各小區(qū)，在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)），各小區(qū)均用小功率的發(fā)射機(jī)（即基站發(fā)射機(jī)）進(jìn)行覆蓋，均用小功率的發(fā)射機(jī)（即基站發(fā)射機(jī)）進(jìn)行覆蓋，許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿 （即覆蓋）任意形狀（即覆蓋）任意形狀的服務(wù)地區(qū)，如圖的服務(wù)地區(qū)，如圖1.5（b）所示。）所示。 相鄰小區(qū)不允許使用相同的頻道，否則會(huì)發(fā)生相相鄰小區(qū)不允許使用相同的頻道，否則會(huì)發(fā)生

15、相互干擾，稱同道干擾?；ジ蓴_，稱同道干擾。 蜂窩通信既能滿足大的無(wú)線覆蓋區(qū)和高速移動(dòng)用蜂窩通信既能滿足大的無(wú)線覆蓋區(qū)和高速移動(dòng)用戶的要求，又能滿足高密度、低速移動(dòng)用戶的要戶的要求，又能滿足高密度、低速移動(dòng)用戶的要求，同時(shí)還可滿足室內(nèi)用戶的要求，從而使蜂窩求，同時(shí)還可滿足室內(nèi)用戶的要求，從而使蜂窩通信向個(gè)人通信發(fā)展。通信向個(gè)人通信發(fā)展。1.2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2022-5-27191.2.1 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)2022-5-27201.2.2 無(wú)繩電話系統(tǒng)無(wú)繩電話系統(tǒng) 無(wú)繩電話是一種以有線電話網(wǎng)為依托的通信方式，無(wú)繩電話是一種以有線電話網(wǎng)為依托的通信方式，是有線

16、電話網(wǎng)的無(wú)線延伸。是有線電話網(wǎng)的無(wú)線延伸。 無(wú)繩電話具有發(fā)射功率小、省電、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)無(wú)繩電話具有發(fā)射功率小、省電、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展十分迅速，格低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展十分迅速，目前已經(jīng)形成了多種數(shù)字式無(wú)繩電話系統(tǒng)。目前已經(jīng)形成了多種數(shù)字式無(wú)繩電話系統(tǒng)。 歐洲數(shù)字無(wú)繩電話系統(tǒng)（歐洲數(shù)字無(wú)繩電話系統(tǒng)（DECT） 個(gè)人手持電話系統(tǒng)（個(gè)人手持電話系統(tǒng)（PHS） 個(gè)人接入通信系統(tǒng)（個(gè)人接入通信系統(tǒng)（PACS） 在我國(guó)應(yīng)用比較廣泛的在我國(guó)應(yīng)用比較廣泛的“小靈通小靈通”采用了采用了PHS協(xié)協(xié)議，是屬于無(wú)繩電話衍生的通信手段。議，是屬于無(wú)繩電話衍生的通信手段。2022-5-

17、27211.2.2 無(wú)繩電話系統(tǒng)無(wú)繩電話系統(tǒng) 圖l.6 無(wú)繩電話系統(tǒng)示意圖2022-5-2722 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于調(diào)度系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)。集群移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于調(diào)度系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)。 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的基本技術(shù)是頻率公用技集群移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的基本技術(shù)是頻率公用技術(shù)。術(shù)。 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)采用半雙工工作方式。集群移動(dòng)通信系統(tǒng)采用半雙工工作方式。 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)主要以無(wú)線用戶為主，即以調(diào)集群移動(dòng)通信系統(tǒng)主要以無(wú)線用戶為主，即以調(diào)度臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的通話為主。度臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的通話為主。 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于專用移動(dòng)通信網(wǎng)，適用于集群移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于專用移動(dòng)通信網(wǎng)，適用于在各個(gè)行業(yè)（或幾個(gè)行業(yè)

18、合用）中間進(jìn)行調(diào)度和在各個(gè)行業(yè)（或幾個(gè)行業(yè)合用）中間進(jìn)行調(diào)度和指揮，對(duì)網(wǎng)中的不同用戶常常賦予不同的優(yōu)先等指揮，對(duì)網(wǎng)中的不同用戶常常賦予不同的優(yōu)先等級(jí)。級(jí)。1.2.3 集群移動(dòng)通信系統(tǒng)集群移動(dòng)通信系統(tǒng)2022-5-27231.2.4 移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 衛(wèi)星通信具有全球范圍的覆蓋區(qū)，信道穩(wěn)定、可衛(wèi)星通信具有全球范圍的覆蓋區(qū)，信道穩(wěn)定、可靠及系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)，從誕生至今，得到了迅靠及系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn)，從誕生至今，得到了迅猛發(fā)展。猛發(fā)展。 通過(guò)衛(wèi)星為移動(dòng)臺(tái)及手機(jī)提供移動(dòng)通信服務(wù)而構(gòu)通過(guò)衛(wèi)星為移動(dòng)臺(tái)及手機(jī)提供移動(dòng)通信服務(wù)而構(gòu)成移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)成移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) （MSS）。）。 MSS是

19、以是以VAST和地面蜂窩移動(dòng)通信為基礎(chǔ)，結(jié)和地面蜂窩移動(dòng)通信為基礎(chǔ)，結(jié)合空間衛(wèi)星多波束技術(shù)及星上處理、計(jì)算機(jī)等高合空間衛(wèi)星多波束技術(shù)及星上處理、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)而構(gòu)成的超越時(shí)空的全球個(gè)人通信網(wǎng)。新技術(shù)而構(gòu)成的超越時(shí)空的全球個(gè)人通信網(wǎng)。2022-5-27241.2.5 分組無(wú)線網(wǎng)分組無(wú)線網(wǎng) 分組無(wú)線網(wǎng)是一種利用無(wú)線信道進(jìn)行分組交換的分組無(wú)線網(wǎng)是一種利用無(wú)線信道進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息要以通信網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息要以“分組分組”或或稱稱“信包信包”（有時(shí)簡(jiǎn)稱（有時(shí)簡(jiǎn)稱“包包”）為基本單元。）為基本單元。 分組是由若干比特組成的信息段，通常包含分組是由若干比特組成的信息段，通常

20、包含“包包頭頭”和和“正文正文”兩部分。兩部分。 包頭中含有該分組的源地址（起始地址）、宿地包頭中含有該分組的源地址（起始地址）、宿地址（目的地址）和有關(guān)的路由信息，正文是真正址（目的地址）和有關(guān)的路由信息，正文是真正需要傳送的信息。需要傳送的信息。 分組傳輸方式是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的分組傳輸方式是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的種，用戶終端種，用戶終端必須先把要傳送的信息存儲(chǔ)、分段、加上包頭以必須先把要傳送的信息存儲(chǔ)、分段、加上包頭以構(gòu)成分組，才能送上無(wú)線信道進(jìn)行傳輸構(gòu)成分組，才能送上無(wú)線信道進(jìn)行傳輸。2022-5-27251.2.5 分組無(wú)線網(wǎng)分組無(wú)線網(wǎng) 這一過(guò)程必然要產(chǎn)生額外的時(shí)間延遲，因此，分這一過(guò)程必然要產(chǎn)

21、生額外的時(shí)間延遲，因此，分組無(wú)線網(wǎng)特別適用于實(shí)時(shí)性要求不嚴(yán)和短消息比組無(wú)線網(wǎng)特別適用于實(shí)時(shí)性要求不嚴(yán)和短消息比較多的數(shù)據(jù)通信。較多的數(shù)據(jù)通信。 分組傳輸能適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。常見(jiàn)的網(wǎng)分組傳輸能適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有星狀結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。絡(luò)結(jié)構(gòu)有星狀結(jié)構(gòu)和分布式結(jié)構(gòu)。（1）ARDIS系統(tǒng)（先進(jìn)的無(wú)線電數(shù)據(jù)信息設(shè)備）。系統(tǒng)（先進(jìn)的無(wú)線電數(shù)據(jù)信息設(shè)備）。（2）Mobitex系統(tǒng)（全國(guó)性互聯(lián)的集群無(wú)線電網(wǎng)系統(tǒng)（全國(guó)性互聯(lián)的集群無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)）。絡(luò)）。（3）CDPD系統(tǒng)（蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)）。系統(tǒng)（蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)）。（4）TETRA系統(tǒng)（全歐集群無(wú)線電）。系統(tǒng)（全歐集群無(wú)線電）。（5）

22、第二代北美數(shù)字蜂窩）第二代北美數(shù)字蜂窩IS-54和和IS-95系統(tǒng)系統(tǒng) 2022-5-27261.2.5 分組無(wú)線網(wǎng)分組無(wú)線網(wǎng)2022-5-27271.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 移動(dòng)通信網(wǎng)與固定通信網(wǎng)的不同在于無(wú)線用戶的移動(dòng)移動(dòng)通信網(wǎng)與固定通信網(wǎng)的不同在于無(wú)線用戶的移動(dòng)性和固定用戶的固定性。性和固定用戶的固定性。1 公用交換電話網(wǎng)公用交換電話網(wǎng) 公用交換電話網(wǎng)是高度集成的、擁有用戶最多的公公用交換電話網(wǎng)是高度集成的、擁有用戶最多的公共電話網(wǎng)，是世界上最大的電話網(wǎng)。共電話網(wǎng)，是世界上最大的電話網(wǎng)。 一般來(lái)說(shuō)，電話網(wǎng)分為長(zhǎng)途電話網(wǎng)和本地電話網(wǎng)兩一般來(lái)說(shuō)，電話網(wǎng)分為長(zhǎng)途電

23、話網(wǎng)和本地電話網(wǎng)兩大部分。大部分。2022-5-2728圖1.7 我國(guó)電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)1.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 2022-5-27292公共數(shù)據(jù)網(wǎng)公共數(shù)據(jù)網(wǎng) 公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）分為兩種：一種是分組交換）分為兩種：一種是分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）；另一種是電路交換公共數(shù)）；另一種是電路交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)（據(jù)網(wǎng)（CSPDN）。一般來(lái)說(shuō)，）。一般來(lái)說(shuō)，PDN主要用來(lái)傳送主要用來(lái)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。3 綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng) ISDN是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合網(wǎng)（是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合網(wǎng)（IDN）演變而成，提供端到端的數(shù)字連接

24、，以支持一系演變而成，提供端到端的數(shù)字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)（包括語(yǔ)音和非語(yǔ)音業(yè)務(wù)），它為列廣泛的業(yè)務(wù)（包括語(yǔ)音和非語(yǔ)音業(yè)務(wù)），它為用戶提供一組有限的標(biāo)準(zhǔn)多用途用戶用戶提供一組有限的標(biāo)準(zhǔn)多用途用戶網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口。1.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 2022-5-2730 ISDN所提供的業(yè)務(wù)除了語(yǔ)音業(yè)務(wù)外，所包括的非所提供的業(yè)務(wù)除了語(yǔ)音業(yè)務(wù)外，所包括的非話業(yè)務(wù)有數(shù)字、文字和圖像，即分組交換數(shù)據(jù)、話業(yè)務(wù)有數(shù)字、文字和圖像，即分組交換數(shù)據(jù)、電路交換數(shù)據(jù)、電子郵件（電路交換數(shù)據(jù)、電子郵件（E-mail）、電子信箱）、電子信箱（Mailbox）、智能用戶電報(bào)（）、智能用戶

25、電報(bào)（Teletex）、可視圖）、可視圖文（文（Videotex）、傳真（）、傳真（Facsimile）、可視電話）、可視電話（Videophone）、電話會(huì)議（）、電話會(huì)議（Video Conference）等。等。ISDN的信令方式采用公共信令方式。的信令方式采用公共信令方式。 圖圖1.8所示給出了所示給出了ISDN的基本結(jié)構(gòu)。的基本結(jié)構(gòu)。1.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 2022-5-2731圖1.8 ISDN的基本結(jié)構(gòu)1.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 2022-5-2732 ISDN終端設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的用戶終端設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的用戶網(wǎng)絡(luò)接口接入

26、網(wǎng)絡(luò)接口接入ISDN。 ISDN網(wǎng)絡(luò)能力包括電路交換、分組交換、無(wú)交換網(wǎng)絡(luò)能力包括電路交換、分組交換、無(wú)交換連接和公共信道信令等。連接和公共信道信令等。 ISDN具有三種不同的信令：用戶具有三種不同的信令：用戶網(wǎng)絡(luò)信令、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信令、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信令和用戶絡(luò)內(nèi)部信令和用戶用戶信令。用戶信令。 1.2.6 移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)和固定通信網(wǎng) 2022-5-27331.3.1 1G（模擬系統(tǒng)）（模擬系統(tǒng)） 代表：美國(guó)的代表：美國(guó)的AMPS、英國(guó)的、英國(guó)的TACS等等 通常所說(shuō)的第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是指模擬蜂窩通常所說(shuō)的第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是指模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。它是頻分多址接入（移動(dòng)通信系統(tǒng)。它

27、是頻分多址接入（FDMA）的移）的移動(dòng)通信系統(tǒng)。概括起來(lái)第一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)有以動(dòng)通信系統(tǒng)。概括起來(lái)第一代蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)有以下缺點(diǎn)：下缺點(diǎn)：(1)制式太多，互不兼容，妨礙漫游，限制了用戶覆制式太多，互不兼容，妨礙漫游，限制了用戶覆蓋面；蓋面；(2)提供業(yè)務(wù)的種類受限制，不能傳送數(shù)據(jù)信息；提供業(yè)務(wù)的種類受限制，不能傳送數(shù)據(jù)信息；(3)容易被竊聽(tīng)；容易被竊聽(tīng)；(4)不能與不能與ISDN兼容。兼容。2022-5-27342 2G（數(shù)字系統(tǒng)）代表：泛歐的（數(shù)字系統(tǒng)）代表：泛歐的GSM、美國(guó)的、美國(guó)的DAMPS、IS-95CDMA等等 第二代移動(dòng)通信（第二代移動(dòng)通信（2G）系統(tǒng)為數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系）系統(tǒng)

28、為數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。統(tǒng)。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)最有代表性的是第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)最有代表性的是GSM（Global System for Mobile）和）和CDMA系統(tǒng)。系統(tǒng)。 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了兩種無(wú)線接入方式：數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)采用了兩種無(wú)線接入方式：GSM采用的是采用的是TDMA，即時(shí)分多址的接入方式；，即時(shí)分多址的接入方式；CDMA采用的是碼分多址的接入方式。采用的是碼分多址的接入方式。2022-5-27353 3G（1）標(biāo)準(zhǔn)：基于）標(biāo)準(zhǔn)：基于GSM的的WCDMA、基于、基于IS-95CDMA的的cdma2000、TD-SCDMA等等 。 為使為使2G系統(tǒng)能平滑過(guò)渡到系統(tǒng)能平滑過(guò)渡

29、到3G，采用，采用2.5G技術(shù)技術(shù) 代表：代表：GPRS（GSM向向WCDMA過(guò)渡）。過(guò)渡）。 為了使現(xiàn)有的龐大的第二代數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能平滑地過(guò)為了使現(xiàn)有的龐大的第二代數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)能平滑地過(guò)渡到第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，美國(guó)的渡到第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，美國(guó)的IS-95和歐洲的和歐洲的GSM系系統(tǒng)都采用了漸進(jìn)過(guò)渡的方法。以統(tǒng)都采用了漸進(jìn)過(guò)渡的方法。以IS-95為基礎(chǔ)發(fā)展，逐漸為基礎(chǔ)發(fā)展，逐漸從從IS-95-A至至IS-95-B過(guò)渡到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的單載波，過(guò)渡到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的單載波，最終至多載波，支持達(dá)最終至多載波，支持達(dá)2Mbit/s的數(shù)據(jù)速率。的數(shù)據(jù)速率。2022-5-2736 GS

30、M系統(tǒng)則通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)，提供更高帶寬的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。系統(tǒng)則通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)，提供更高帶寬的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其分為高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（其分為高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（HSCSD）、通用無(wú)線分）、通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)（組業(yè)務(wù)（GPRS）、增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率（）、增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率（EDGE）三個(gè)階段，）三個(gè)階段，最終至最終至WCDMA，提供高達(dá)，提供高達(dá)2Mbit以上的峰值速率。以上的峰值速率。 第三代移動(dòng)通信第三代移動(dòng)通信3G系統(tǒng)，是系統(tǒng)，是指能支持語(yǔ)音數(shù)據(jù)指能支持語(yǔ)音數(shù)據(jù)綜合和移動(dòng)多媒體的寬帶數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。綜合和移動(dòng)多媒體的寬帶數(shù)字移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是一種能提供多種類型、高質(zhì)量的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)是一種能提供多

31、種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，具有全球漫游功能，與多媒體業(yè)務(wù)，能實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋，具有全球漫游功能，與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容，并以小型便攜式終端在任何時(shí)候、任何地固定網(wǎng)絡(luò)相兼容，并以小型便攜式終端在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)進(jìn)行任何種類的通信系統(tǒng)。點(diǎn)進(jìn)行任何種類的通信系統(tǒng)。 2022-5-2737： IMT-2000 CDMA-DS，即，即WCDMA。 IMT-2000 CDMA-MC，即，即CDMA2000。 IMT-2000 CDMA TDD，目前包括中國(guó)提出的，目前包括中國(guó)提出的TD-SCDMA和和UTRA TDD（TD-CDMA）。2022-5-2738表表 1.3 三種主要技術(shù)體制

32、的對(duì)比情況三種主要技術(shù)體制的對(duì)比情況2022-5-27394、4G、5G 1999年成立的年成立的ITU-R的的WP8F工作組的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)工作組的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)3G未未來(lái)發(fā)展和超來(lái)發(fā)展和超3G的研究。的研究。WP8F工作組提出的超工作組提出的超3G系統(tǒng)的要系統(tǒng)的要求主要包括：高速數(shù)據(jù)傳輸；以求主要包括：高速數(shù)據(jù)傳輸；以IP為基礎(chǔ)的無(wú)線接續(xù)，支為基礎(chǔ)的無(wú)線接續(xù)，支持持QoS；各系統(tǒng)（；各系統(tǒng)（IMT-2000、WLAN、BWA、衛(wèi)星和廣播）、衛(wèi)星和廣播）之間無(wú)縫的業(yè)務(wù)支持，并支持全球漫游；支持多重模式、之間無(wú)縫的業(yè)務(wù)支持，并支持全球漫游；支持多重模式、支持對(duì)稱支持對(duì)稱/非對(duì)稱業(yè)務(wù)。非對(duì)稱業(yè)務(wù)

33、。 4G通信技術(shù)并沒(méi)有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信通信技術(shù)并沒(méi)有脫離以前的通信技術(shù)，而是以傳統(tǒng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷提高無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能。技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷提高無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能。4G網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)廣帶化趨勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)綜合和重疊的趨勢(shì)、軟件無(wú)線電絡(luò)廣帶化趨勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)綜合和重疊的趨勢(shì)、軟件無(wú)線電的趨勢(shì)以及靈活和自適應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)的趨勢(shì)以及靈活和自適應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)2022-5-2740 在近日召開(kāi)的在近日召開(kāi)的IMT-2020峰會(huì)上，各方專家對(duì)峰會(huì)上，各方專家對(duì)5G的需求和的需求和愿景進(jìn)行了探討，但是沒(méi)有最終成形的看法，包括對(duì)于愿景進(jìn)行了探討，但是沒(méi)有最終成形的看法，包括對(duì)于5G的定義還在研

34、究當(dāng)中，對(duì)于的定義還在研究當(dāng)中，對(duì)于5G的關(guān)鍵技術(shù)也沒(méi)有明確的說(shuō)的關(guān)鍵技術(shù)也沒(méi)有明確的說(shuō)法，各方技術(shù)專家只是提出了自己的認(rèn)識(shí)。法，各方技術(shù)專家只是提出了自己的認(rèn)識(shí)。 對(duì)于對(duì)于5G的關(guān)鍵技術(shù)是什么，目前行業(yè)內(nèi)也未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。的關(guān)鍵技術(shù)是什么，目前行業(yè)內(nèi)也未形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。華為認(rèn)為，與華為認(rèn)為，與4G相比，可以引入新的調(diào)制、編碼、協(xié)議棧、相比，可以引入新的調(diào)制、編碼、協(xié)議棧、架構(gòu)等設(shè)計(jì)，滿足用戶對(duì)無(wú)線業(yè)務(wù)的需求。西安交通大學(xué)架構(gòu)等設(shè)計(jì)，滿足用戶對(duì)無(wú)線業(yè)務(wù)的需求。西安交通大學(xué)的一位技術(shù)專家則認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)編碼、認(rèn)知無(wú)線電、大規(guī)模的一位技術(shù)專家則認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)編碼、認(rèn)知無(wú)線電、大規(guī)模MIMO、動(dòng)態(tài)覆蓋等都可以

35、引入、動(dòng)態(tài)覆蓋等都可以引入5G，以在提升速度的同時(shí)，以在提升速度的同時(shí)，進(jìn)一步改善用戶體驗(yàn)。進(jìn)一步改善用戶體驗(yàn)。2022-5-2741 值得一提的是，隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，無(wú)線電頻譜資源日值得一提的是，隨著移動(dòng)通信的發(fā)展，無(wú)線電頻譜資源日漸稀缺，尤其是優(yōu)質(zhì)的低頻譜資源逐漸分配完畢，剩下的漸稀缺，尤其是優(yōu)質(zhì)的低頻譜資源逐漸分配完畢，剩下的都是高頻段資源，比如目前的都是高頻段資源，比如目前的4G就運(yùn)行在就運(yùn)行在1.9GHz、2.3GHz和和2.6GHz頻段上，已經(jīng)屬于高頻段。而未來(lái)隨著頻段上，已經(jīng)屬于高頻段。而未來(lái)隨著資源的進(jìn)一步消耗，資源的進(jìn)一步消耗，Afif Osseiran預(yù)測(cè)分配給預(yù)測(cè)分配給

36、5G的有可能的有可能會(huì)是會(huì)是2GHz6GHz中的中的2000MHz資源，這種高頻段資源更資源，這種高頻段資源更適合在室內(nèi)場(chǎng)景使用，室外覆蓋的效果則欠佳。高頻段資適合在室內(nèi)場(chǎng)景使用，室外覆蓋的效果則欠佳。高頻段資源對(duì)基站覆蓋提出了挑戰(zhàn)，如何滿足室外覆蓋需求、如何源對(duì)基站覆蓋提出了挑戰(zhàn)，如何滿足室外覆蓋需求、如何在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的條件下盡量降低基站密度是必須解決在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的條件下盡量降低基站密度是必須解決的難題。的難題。2022-5-2742 此前三星的此前三星的5G測(cè)試中，網(wǎng)絡(luò)就運(yùn)行在測(cè)試中，網(wǎng)絡(luò)就運(yùn)行在2.8GHz頻段上，三頻段上，三星采取了星采取了64個(gè)天線單元的自適應(yīng)陣列傳輸技術(shù)破解

37、了難題。個(gè)天線單元的自適應(yīng)陣列傳輸技術(shù)破解了難題。要解決這一問(wèn)題，一個(gè)捷徑是游說(shuō)政府將低頻段資源要解決這一問(wèn)題，一個(gè)捷徑是游說(shuō)政府將低頻段資源釋放給釋放給5G，據(jù)稱，英國(guó)電信監(jiān)管機(jī)構(gòu)，據(jù)稱，英國(guó)電信監(jiān)管機(jī)構(gòu)Ofcom已經(jīng)在制定一已經(jīng)在制定一項(xiàng)計(jì)劃，向移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商釋放項(xiàng)計(jì)劃，向移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商釋放700MHz頻段資源，以便他們頻段資源，以便他們開(kāi)發(fā)更快速的開(kāi)發(fā)更快速的5G移動(dòng)服務(wù)。移動(dòng)服務(wù)。Ofcom所釋放的低頻段資源以所釋放的低頻段資源以前歸數(shù)字地面電視（前歸數(shù)字地面電視（DTT）所使用。）所使用。不過(guò)，在我國(guó)頻譜資源劃分是牽扯多個(gè)部委的復(fù)雜難題，不過(guò)，在我國(guó)頻譜資源劃分是牽扯多個(gè)部委的復(fù)雜難題，要釋

38、放頻譜資源需要與其他部委協(xié)調(diào)，并不是工信部自己要釋放頻譜資源需要與其他部委協(xié)調(diào)，并不是工信部自己能夠解決，這就注定了能夠解決，這就注定了5G爭(zhēng)取低頻段資源的道路不會(huì)平爭(zhēng)取低頻段資源的道路不會(huì)平坦。坦。2022-5-2743 雖然對(duì)于雖然對(duì)于5G概念和技術(shù)仍在探討，但是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)融合的概念和技術(shù)仍在探討，但是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)融合的大方向，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)基本形成了共識(shí)。愛(ài)立信分析稱，在大方向，現(xiàn)在業(yè)內(nèi)基本形成了共識(shí)。愛(ài)立信分析稱，在2G時(shí)代和時(shí)代和3G時(shí)代，不同的通信標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大的差異。時(shí)代，不同的通信標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大的差異。不過(guò)到了不過(guò)到了4G時(shí)代，時(shí)代，TD-LTE和和LTE-FDD在核心網(wǎng)方面擁有在核心

39、網(wǎng)方面擁有95%的相似性，在無(wú)線側(cè)也有的相似性，在無(wú)線側(cè)也有90%的相似性。在的相似性。在5G時(shí)代，時(shí)代，這種融合的趨勢(shì)會(huì)愈發(fā)明顯。這種融合的趨勢(shì)會(huì)愈發(fā)明顯。華為也認(rèn)為，華為也認(rèn)為，4G時(shí)代，時(shí)代，TD-LTE系統(tǒng)與系統(tǒng)與LTE FDD系統(tǒng)系統(tǒng)已經(jīng)得到很好的融合，全球廠商都積極推動(dòng)和投入已經(jīng)得到很好的融合，全球廠商都積極推動(dòng)和投入TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括基站系統(tǒng)設(shè)備、終端芯片等產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括基站系統(tǒng)設(shè)備、終端芯片等環(huán)節(jié)，對(duì)促進(jìn)環(huán)節(jié)，對(duì)促進(jìn)TD-LTE的產(chǎn)業(yè)化起到了積極作用。的產(chǎn)業(yè)化起到了積極作用。5G時(shí)代，時(shí)代，在頻譜的使用上將更加高效和靈活，核心技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)在頻譜的使用上

40、將更加高效和靈活，核心技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)將進(jìn)一步融合，充分保證無(wú)線通信系統(tǒng)的長(zhǎng)期演進(jìn)和競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步融合，充分保證無(wú)線通信系統(tǒng)的長(zhǎng)期演進(jìn)和競(jìng)爭(zhēng)力。力。5G無(wú)線通信系統(tǒng)將進(jìn)一步走向融合和全球統(tǒng)一，在無(wú)線通信系統(tǒng)將進(jìn)一步走向融合和全球統(tǒng)一，在全球建立統(tǒng)一的系統(tǒng)制式，加速產(chǎn)業(yè)的成熟。全球建立統(tǒng)一的系統(tǒng)制式，加速產(chǎn)業(yè)的成熟。2022-5-2744 正是由于通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)趨于融合，因此任何一方都很難單正是由于通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)趨于融合，因此任何一方都很難單獨(dú)開(kāi)發(fā)一套全新的通信標(biāo)準(zhǔn)，全球共用一套通信標(biāo)準(zhǔn)將成獨(dú)開(kāi)發(fā)一套全新的通信標(biāo)準(zhǔn)，全球共用一套通信標(biāo)準(zhǔn)將成大勢(shì)所趨。大勢(shì)所趨。 然而然而5G研發(fā)的現(xiàn)實(shí)狀況是，研發(fā)的現(xiàn)實(shí)狀

41、況是，5G標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)、頻譜問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)、頻譜問(wèn)題都未形成共識(shí)。各方還處于探討之中，這使得題都未形成共識(shí)。各方還處于探討之中，這使得5G未來(lái)未來(lái)發(fā)展充滿了懸念。發(fā)展充滿了懸念。2022-5-27451.4 1.4 1.41.4.4 1.4 蜂窩蜂窩2022-5-2746 移動(dòng)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括：移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括：移動(dòng)臺(tái)（Mobile Station，MS）、基站（）、基站（Base Station，BS）和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)交換中心（）和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)交換中心（Mobile Service Switching Center，MSC）及與市話網(wǎng)）及與市話網(wǎng)PSTN相連接

42、的中繼線等。相連接的中繼線等。1.4圖圖1.11.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成 2022-5-27471 1、大區(qū)制的定義、大區(qū)制的定義 大區(qū)制是指一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。為了增大通信用大區(qū)制是指一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。為了增大通信用戶量，大區(qū)制通信網(wǎng)只有增多基站的信道數(shù)，但這總是有限戶量，大區(qū)制通信網(wǎng)只有增多基站的信道數(shù)，但這總是有限的。因此，大區(qū)制只能適用于小容量的通信網(wǎng)，例如用戶數(shù)的。因此，大區(qū)制只能適用于小容量的通信網(wǎng)，例如用戶數(shù)在在1000以下。這種制式的控制方式簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，適用以下。這種制式的控制方式簡(jiǎn)單，設(shè)備成本低，適用于中小城市、工礦區(qū)以及專業(yè)部門(mén)，是發(fā)展專用移

43、動(dòng)通信網(wǎng)于中小城市、工礦區(qū)以及專業(yè)部門(mén)，是發(fā)展專用移動(dòng)通信網(wǎng)可選用的制式。可選用的制式。1.42022-5-2748圖圖1.2 大區(qū)制示意圖大區(qū)制示意圖1.4 大區(qū)制小容量大區(qū)制小容量IMTS系統(tǒng)：?jiǎn)蝹€(gè)大功率覆蓋整個(gè)市區(qū)2022-5-27491小區(qū)制小區(qū)制-大容量大容量概念：將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小無(wú)線區(qū)，每個(gè)小無(wú)概念：將整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小無(wú)線區(qū)，每個(gè)小無(wú)線區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基站負(fù)責(zé)本區(qū)的移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控線區(qū)分別設(shè)置一個(gè)基站負(fù)責(zé)本區(qū)的移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制，制， 同時(shí)又可在同時(shí)又可在MSC的的 統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制下，實(shí)現(xiàn) 小區(qū)間移動(dòng)小區(qū)間移動(dòng)通信的通信的 轉(zhuǎn)接及與公眾電話轉(zhuǎn)接及與公眾

44、電話 網(wǎng)的聯(lián)系網(wǎng)的聯(lián)系 。1.42022-5-27501.42 2、 有帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)域和面狀服務(wù)覆蓋區(qū)域。有帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)域和面狀服務(wù)覆蓋區(qū)域。（1 1）帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)）帶狀服務(wù)覆蓋區(qū) 用于覆蓋公路、鐵路、海岸等?；咎炀€若用于覆蓋公路、鐵路、海岸等?；咎炀€若用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。帶狀網(wǎng)宜采用全向輻射，覆蓋區(qū)形狀是圓形的。帶狀網(wǎng)宜采用有向天線，使每個(gè)小區(qū)呈扁圓形。用有向天線，使每個(gè)小區(qū)呈扁圓形。圖圖1.3 帶狀小區(qū)示意圖帶狀小區(qū)示意圖2022-5-2751（2）面狀區(qū)域服務(wù)覆蓋）面狀區(qū)域服務(wù)覆蓋 實(shí)際上，由于無(wú)線系統(tǒng)覆蓋區(qū)的地形地貌不同，無(wú)線實(shí)際上，由于無(wú)線系統(tǒng)覆蓋區(qū)的地形地貌不

45、同，無(wú)線電波傳播環(huán)境不同，產(chǎn)生的電波的長(zhǎng)期衰落和短期衰落電波傳播環(huán)境不同，產(chǎn)生的電波的長(zhǎng)期衰落和短期衰落不同，因而一個(gè)小區(qū)的實(shí)際無(wú)線覆蓋是一個(gè)不規(guī)則的形不同，因而一個(gè)小區(qū)的實(shí)際無(wú)線覆蓋是一個(gè)不規(guī)則的形狀。狀。但也需要有一個(gè)規(guī)則的小區(qū)形狀來(lái)用于系統(tǒng)的規(guī)劃，但也需要有一個(gè)規(guī)則的小區(qū)形狀來(lái)用于系統(tǒng)的規(guī)劃，以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需要。以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需要。1.4(b)理想形狀理想形狀 (c)實(shí)際形狀實(shí)際形狀圖圖1.4 面狀區(qū)域覆蓋示意圖面狀區(qū)域覆蓋示意圖2022-5-27523、蜂窩小區(qū)的概念、蜂窩小區(qū)的概念當(dāng)考慮要覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)域而沒(méi)有重疊和間當(dāng)考慮要覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)域而沒(méi)有重疊和間隙的幾何形狀時(shí)，

46、只有三種可能的選擇：正隙的幾何形狀時(shí)，只有三種可能的選擇：正方形、等邊三角形和正六邊形。方形、等邊三角形和正六邊形。圖圖1.5 三種面狀區(qū)域覆蓋組成三種面狀區(qū)域覆蓋組成1.42022-5-2753 蜂窩式組網(wǎng)放棄了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和廣播覆蓋模式，蜂窩式組網(wǎng)放棄了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和廣播覆蓋模式，將一個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為將一個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，稱為蜂窩小區(qū)。稱為蜂窩小區(qū)。 表2.1三種形狀小區(qū)的比較1.42022-5-2754（1 1）小區(qū)的分類）小區(qū)的分類 根據(jù)不同制式系統(tǒng)和不同用戶密度挑選不同根據(jù)不同制式系統(tǒng)和不同用戶密度

47、挑選不同類型的小區(qū)。類型的小區(qū)。 超小區(qū)：超小區(qū)：小區(qū)半徑小區(qū)半徑r 20km，適于人口稀少的農(nóng)，適于人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。村地區(qū)。 宏小區(qū)：小區(qū)半徑宏小區(qū)：小區(qū)半徑r = 1km20km，適于高速公，適于高速公路和人口稠密的地區(qū)。路和人口稠密的地區(qū)。 微小區(qū)：小區(qū)半徑微小區(qū)：小區(qū)半徑r = 0.1km1km，適于城市繁，適于城市繁華區(qū)段。華區(qū)段。 微微小區(qū)：小區(qū)半徑微微小區(qū)：小區(qū)半徑r 0.1km，適于辦公室、家適于辦公室、家庭等移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境。庭等移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境。1.42022-5-2755（2）無(wú)線區(qū)域的劃分和組成的考慮因素）無(wú)線區(qū)域的劃分和組成的考慮因素 應(yīng)根據(jù)地形地物情況、容量密度、通信容

48、量、應(yīng)根據(jù)地形地物情況、容量密度、通信容量、頻譜利用率等因素綜合考慮。頻譜利用率等因素綜合考慮。 容量密度區(qū)域劃分容量密度區(qū)域劃分1.42022-5-2756 1.42022-5-27574、 信道信道(頻率頻率)配置配置（1）信道的定義）信道的定義 通信網(wǎng)絡(luò)中一條雙向（單向）的信息傳輸通道稱通信網(wǎng)絡(luò)中一條雙向（單向）的信息傳輸通道稱為信道。為信道。（2）信道的分類）信道的分類 有線信道、無(wú)線信道。有線信道、無(wú)線信道。 話音信道、控制信道。話音信道、控制信道。 （3）什么是移動(dòng)通信的無(wú)線信道、上行信道和下）什么是移動(dòng)通信的無(wú)線信道、上行信道和下行信道？行信道？ 1.42022-5-2758 無(wú)

49、線信道指移動(dòng)臺(tái)與基站間的一條雙向傳輸通道。無(wú)線信道指移動(dòng)臺(tái)與基站間的一條雙向傳輸通道。 上行信道指由移動(dòng)臺(tái)發(fā)射，基站接收上行信道指由移動(dòng)臺(tái)發(fā)射，基站接收;下行信道指下行信道指由基站發(fā)射，移動(dòng)臺(tái)接收。由基站發(fā)射，移動(dòng)臺(tái)接收。1.42022-5-2759（4）我國(guó)陸地蜂窩移動(dòng)電話業(yè)務(wù)的頻率分配我國(guó)陸地蜂窩移動(dòng)電話業(yè)務(wù)的頻率分配使用頻段上行頻段（MHz）（MSBS）下行頻段（MHz）（BSMS）中國(guó)移動(dòng) GSM 900885915930960 GSM 1800 1710178518051880中國(guó)聯(lián)通 CDMA8008248498698941.42022-5-2760 例如：例如：GSM900系統(tǒng)某

50、頻道的工作頻率計(jì)算頻道號(hào)（系統(tǒng)某頻道的工作頻率計(jì)算頻道號(hào)（n=1-124）與頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系（）與頻道標(biāo)稱中心頻率的關(guān)系（等頻距分配法的公式）等頻距分配法的公式）上行頻率：上行頻率： =890.2+(n-1)*0.2MHz下行頻率：下行頻率： =935.2 +(n-1)*0.2MHz = +45MHz 正常情況下，不使用第正常情況下，不使用第1和第和第124頻道，可用最大頻道數(shù)頻道，可用最大頻道數(shù)為為123。 GSM900上下行信道間隔為雙工間隔上下行信道間隔為雙工間隔45MHz 。 GSM900載頻間隔或頻帶寬度載頻間隔或頻帶寬度200KHz。 GSM900工作帶寬為工作帶寬為30MH

51、z 可得下表可得下表2)(nf上行)(nf下行)(nf上行1.42022-5-2761組號(hào)組號(hào)123456789101112頻頻率率序序號(hào)號(hào)12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364656667686970717273747576777879808182838485868788899091929394959697989910010110210310410510610710810911011111211

52、3114115116117118119120121122123124表21.42022-5-2762 再如中國(guó)移動(dòng)再如中國(guó)移動(dòng)GSM1800MHz的頻點(diǎn)的頻點(diǎn) 上行頻點(diǎn)中心頻率：上行頻點(diǎn)中心頻率： =1710.2+(n-1)*0.2 下行頻點(diǎn)中心頻率：下行頻點(diǎn)中心頻率： = +95 GSM1800載頻間隔或頻帶寬度載頻間隔或頻帶寬度200KHz。 GSM1800工作帶寬為工作帶寬為75 MHz,共共374個(gè)頻點(diǎn)個(gè)頻點(diǎn) 。 GSM系統(tǒng)中因采用系統(tǒng)中因采用TDMA技術(shù)，每載頻可分為技術(shù)，每載頻可分為8個(gè)時(shí)隙，個(gè)時(shí)隙，即即8個(gè)信道。給出信道號(hào)個(gè)信道。給出信道號(hào)m計(jì)算對(duì)應(yīng)工作頻率時(shí)，應(yīng)先計(jì)算計(jì)算對(duì)應(yīng)工

53、作頻率時(shí)，應(yīng)先計(jì)算出對(duì)應(yīng)的頻道號(hào)出對(duì)應(yīng)的頻道號(hào)n=m/8，n取值時(shí)，計(jì)算得到的小數(shù)部分全取值時(shí)，計(jì)算得到的小數(shù)部分全部進(jìn)位部進(jìn)位 。 CDMA800M頻點(diǎn)說(shuō)明頻點(diǎn)說(shuō)明上行頻率上行頻率 =825+n*0.03MHZ下行頻率下行頻率=870+ n*0.03MH)(nf上行)(nf下行)(nf上行1.42022-5-2763 n為頻率編號(hào)為頻率編號(hào), 1n799 CDMA800MHZ系統(tǒng)頻率分配上下行均系統(tǒng)頻率分配上下行均20MHZ頻段使用頻段使用了了7個(gè)載波，即個(gè)載波，即283、242、201、160、119、78、37。載波。載波間隔間隔41個(gè)信道即每個(gè)載波寬度為個(gè)信道即每個(gè)載波寬度為1.23M

54、HZ。一般城市只開(kāi)。一般城市只開(kāi)通通2-4個(gè)載波。頻點(diǎn)個(gè)載波。頻點(diǎn)283用于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，頻點(diǎn)用于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，頻點(diǎn)201用于數(shù)據(jù)業(yè)用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。務(wù)。 我國(guó)我國(guó) 3G 的頻率劃分的頻率劃分FDD: 17551785 MHZ; 18501880MHZ(1800MHz頻段）頻段） 19201980MHZ;21102170MHZ（ 2.1GHz頻段）頻段）TDD： 18801920MHZ，20102025MHZ（ 2.1GHz頻段）頻段） 23002400MHZ1.42022-5-2764(5) 什么是信道什么是信道(頻率頻率)配置？配置？ 信道信道(頻率頻率)配置是指導(dǎo)將給定的信道配置是指導(dǎo)將給定的信道(

55、頻率頻率)分配給一個(gè)分配給一個(gè)區(qū)群內(nèi)的各個(gè)小區(qū)。區(qū)群內(nèi)的各個(gè)小區(qū)。 蜂窩網(wǎng)中，無(wú)線區(qū)群是以蜂窩網(wǎng)中，無(wú)線區(qū)群是以N個(gè)正六邊形小區(qū)組成，各區(qū)個(gè)正六邊形小區(qū)組成，各區(qū)群可按一定的規(guī)律使用相同的頻率組群可按一定的規(guī)律使用相同的頻率組 若每個(gè)群有若每個(gè)群有N個(gè)小區(qū)，則需用個(gè)小區(qū)，則需用N組頻率。組頻率。(6)信道信道(頻率頻率)配置的方式配置的方式 動(dòng)態(tài)配置法動(dòng)態(tài)配置法 柔性配置法柔性配置法1.4等頻距配置法分區(qū)分組配置法靜態(tài)配置法2022-5-2765例如等頻距配置法配置時(shí)根據(jù)區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)例如等頻距配置法配置時(shí)根據(jù)區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)N N來(lái)確定來(lái)確定同一信道組內(nèi)各信道之間的頻率間隔，如第一組用同一信道

56、組內(nèi)各信道之間的頻率間隔，如第一組用（1，1+N，1+2N，1+3N，），第二組用（），第二組用（2，2+N，2+2N，2+2N，）等。）等。第一組第一組 1、8、15、22、29、 第二組第二組 2、9、16、23、30、 第三組第三組 3、10、17、24、31、 第四組第四組 4、11、18、25、32、 第五組第五組 5、12、19、26、33、 第六組第六組 6、13、20、27、34、 第七組第七組 7、14、21、28、35、 1.42022-5-2766 再例如再例如分區(qū)分組配置分區(qū)分組配置:若每個(gè)區(qū)群有若每個(gè)區(qū)群有7個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)需要個(gè)小區(qū)需要6個(gè)信道，則有：個(gè)信

57、道，則有：第一組第一組 1、5、14、20、34、36第二組第二組 2、9、13、18、21、31第三組第三組 3、8、19、25、33、40第四組第四組 4、12、16、22、37、39第五組第五組 6、10、27、30、32、41第六組第六組 7、11、24、26、29、35第七組第七組 15、17、23、28、38、42 1.42022-5-2767 圖1.10 頻道配置示意圖 1.42022-5-27685、什么是頻率復(fù)用、什么是頻率復(fù)用 蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于傳播損耗提供足夠的隔離蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個(gè)基站可以重復(fù)使用同一組

58、工度，在相隔一定距離的另一個(gè)基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率，稱為頻率復(fù)用。作頻率，稱為頻率復(fù)用。 頻率復(fù)用優(yōu)點(diǎn)：采用頻率復(fù)用大大地緩解了頻率資源緊缺頻率復(fù)用優(yōu)點(diǎn)：采用頻率復(fù)用大大地緩解了頻率資源緊缺的矛盾，提高頻率利用率，增加了用戶數(shù)目或系統(tǒng)容量。的矛盾，提高頻率利用率，增加了用戶數(shù)目或系統(tǒng)容量。 頻率復(fù)用缺點(diǎn)：同頻干擾頻率復(fù)用缺點(diǎn)：同頻干擾 1.42022-5-2769（1 1）區(qū)群的概念與構(gòu)成）區(qū)群的概念與構(gòu)成 共同使用全部可用頻率的共同使用全部可用頻率的N N個(gè)小區(qū)叫做一個(gè)小區(qū)叫做一區(qū)群（區(qū)群（clustercluster）。即每個(gè)小區(qū)里有一組頻率。）。即每個(gè)小區(qū)里有一組頻率。 1.4圖

59、圖1.8 3頻制（頻制（N=3）無(wú)線區(qū)群）無(wú)線區(qū)群2022-5-2770圖圖1.9 不同的不同的N值值區(qū)群組成的示意圖區(qū)群組成的示意圖 1.42022-5-2771（2）頻率復(fù)用）頻率復(fù)用圖圖1.11 蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用蜂窩系統(tǒng)的頻率復(fù)用 頻率復(fù)用指同一載波的無(wú)線信道用于覆蓋相隔一頻率復(fù)用指同一載波的無(wú)線信道用于覆蓋相隔一定距離的不同區(qū)域定距離的不同區(qū)域,即區(qū)群被復(fù)制。即區(qū)群被復(fù)制。1.42022-5-2772 （3 3）頻率復(fù)用后蜂窩系統(tǒng)的容量）頻率復(fù)用后蜂窩系統(tǒng)的容量 考慮一個(gè)共有考慮一個(gè)共有S個(gè)可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng)，個(gè)可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng)，如果每個(gè)小區(qū)都分配如果每個(gè)小區(qū)都分配K（

60、K6 , 則則C63 N值表現(xiàn)了移動(dòng)臺(tái)或基站可以承受的干擾，同事值表現(xiàn)了移動(dòng)臺(tái)或基站可以承受的干擾，同事保持令人滿意的通信質(zhì)量。保持令人滿意的通信質(zhì)量。（4）同頻相鄰小區(qū)）同頻相鄰小區(qū) 存在著許多使用同一組頻率的小區(qū)，這些小區(qū)存在著許多使用同一組頻率的小區(qū)，這些小區(qū) 叫同頻小區(qū)。叫同頻小區(qū)。1.42022-5-2774圖圖1.12 蜂窩系統(tǒng)中同頻相鄰小區(qū)的定位蜂窩系統(tǒng)中同頻相鄰小區(qū)的定位同頻小區(qū)選擇原則同頻小區(qū)選擇原則 自某一小區(qū)出發(fā)，沿小區(qū)垂直移動(dòng)自某一小區(qū)出發(fā)，沿小區(qū)垂直移動(dòng)i 個(gè)小區(qū)；再個(gè)小區(qū)；再向左（或右）轉(zhuǎn)向左（或右）轉(zhuǎn)60度移動(dòng)度移動(dòng) j個(gè)小區(qū)，就到達(dá)同信道小個(gè)小區(qū)，就到達(dá)同信道小