第1章移動通信概述

現(xiàn)代移動通信程衛(wèi)軍信息工程學(xué)院通信工程系weijun_cheng@現(xiàn)代移動通信ModernMobileCommunicationBTS總體方案設(shè)計報告現(xiàn)代移動通信第1章移動通信概述AnIntroduction

ofMobileCommunications第一章移動通信概述主要內(nèi)容1.1引言1.2

移動通信的分類及應(yīng)用系統(tǒng)1.3

移動通信的發(fā)展概況1.4標準化組織第一章移動通信概述解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？重點：移動通信基本概念難點：移動通信的特點1.1引言通信的概念？廣義：信息的交流。狹義：電信。以電為載體，進行的信息交流。通信的分類按通信雙方相對位置分通信可以分為：固定通信和移動通信。所謂移動通信，是指通信雙方至少有一方處于移動狀態(tài)下（包括一方或雙方，或者臨時停留在某一非預(yù)定的位置上）的通信，包括移動用戶與固定用戶之間的通信，移動用戶之間的通信等。一定要移動嗎？頻率Hz10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空間波長（m）微波紅外可見光衛(wèi)星頻段劃分3極長波超長波特長波甚長波長波中波短波米波流星余跡散射GSMCDMA小靈通通信的分類通信的分類移動通信是什么頻段？實際上不分頻段。例如短波通信、衛(wèi)星通信等。例如，兩部背負式短波電臺正在行進通信，都算是移動通信。但是移動通信存在主流頻段，分別是900MHz、1800MHz/1900MHz。第三代是2GHz。

移動通信和固定通信的區(qū)別接口固定通信的接口是釘在墻上的，插一根電話線/網(wǎng)線就可以用，通過這個接口和固網(wǎng)進行聯(lián)系。移動通信的用戶端是通過“空中接口”與無線網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系的。無線信道有線信道

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的問題一無線傳播媒質(zhì)的優(yōu)點是允許通信中的用戶在一定范圍內(nèi)自由活動，但是缺點是傳播特性一般都很差。主要有空間損耗、陰影效應(yīng)、多徑效應(yīng)、多普勒頻移。如何在復(fù)雜無線電波傳播環(huán)境下有效傳遞信息？第2章（移動通信信道）能夠幫助我們詳細了解無線信道衰落產(chǎn)生的原因，從而為我們選擇合理的抗衰落技術(shù)（第5章）提供理論依據(jù)。

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的問題二這些干擾包括一些常見的外部干擾，如天電干擾、工業(yè)干擾和信道噪聲。此外還有系統(tǒng)干擾。歸納起來說，這些干擾有鄰道干擾、互調(diào)干擾、共道干擾、多址干擾，以及近地?zé)o用強信號壓制遠地有用弱信號的現(xiàn)象（稱遠近效應(yīng)）等等。在開放的無線電波傳播環(huán)境下如何有效降低移動臺受到的干擾？第3章（組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)）能夠幫助我們詳細了解移動通信環(huán)境下的干擾，從而為我們進行合理的系統(tǒng)設(shè)計打下牢固的基礎(chǔ)。

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的問題三如何提高通信系統(tǒng)的通信容量，始終是移動通信發(fā)展中的焦點。一方面要開辟和啟用新的頻段；另一方面要研究各種新技術(shù)與新措施，以壓縮信號所占的頻帶寬度和提高頻譜利用率。如何在有限的無線電頻譜資源下提高系統(tǒng)容量？

第3章（組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)）

將講述提高蜂窩系統(tǒng)容量的方法

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題一基站如何區(qū)分手機？一個墻上的插口通常只能對應(yīng)一臺電話，而基站的一面天線要同時接收很多手機發(fā)來的信號，如何區(qū)分哪個信號來自哪個手機？誰是誰—空中接口的困惑

解決思路：引入多址接入技術(shù)（第6章的內(nèi)容）

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題二基站如何找到手機？固定電話的位置是固定的，通信網(wǎng)絡(luò)要找你，把信號送入指定的電話線和指定的接口即可；而移動通信就不同了，手機的位置隨時在變化，誰知道手機在哪個基站下面，有電話找你，怎么才能知道你在哪里，然后找到你呢？

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題二

解決思路：移動性管理之位置更新（第3章內(nèi)容，第7章舉例）

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題三

解決思路：移動性管理之越區(qū)切換（第3章內(nèi)容，第7章舉例）如何保證“移動”著打電話不會有問題？

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題四如何識別手機用戶的身份？固定通信的終端一般直接接在用戶家里或者公司里，接口就是身份。移動通信，用戶是移動的，無法根據(jù)物理位置確定其身份，系統(tǒng)對用戶的鑒別相當(dāng)于對終端的鑒別。

解決思路：手機用戶的鑒權(quán)問題（第7章的內(nèi)容）

移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題五如何保證對話不被他人竊聽？移動通信的空中接口是開放性的，無線電波的傳遞容易被他人竊聽和截獲。

解決思路：手機用戶的加密問題（第7章的內(nèi)容）

移動通信和固定通信的區(qū)別第2章：移動通信信道第3章：組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)第5章：抗衰落技術(shù)回答由區(qū)別引發(fā)的問題第6章：多址接入技術(shù)第一章移動通信概述解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？1.1.1移動通信的主要特點無線電波傳播復(fù)雜移動臺受到的干擾嚴重?zé)o線電頻譜資源有限對移動設(shè)備要求高系統(tǒng)復(fù)雜主要特點（1）電波傳播環(huán)境復(fù)雜

頻率范圍：短波（RF3~30MHz）甚高頻（VHF，30~300MHz）和特高頻（UHF，300~3000MHz）內(nèi)，由利用更高頻段的趨勢。多徑傳輸：

直射反射散射開放環(huán)境主要特點（2）易受干擾

系統(tǒng)（設(shè)備）內(nèi)/間干擾：共道干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾、多址干擾，以及近地?zé)o用強信號壓制遠地有用弱信號的現(xiàn)象（遠近效應(yīng)）等。

自然環(huán)境干擾：天氣、氣候、天文異動、自然災(zāi)害等

工業(yè)（電器）干擾：城市噪聲、電機點火、電器開關(guān)等。

人為干擾：惡意干擾

主要特點（3和4）頻譜資源稀缺，業(yè)務(wù)量需求與日俱增歐洲3G運營頻段曾拍出3000億歐元天價移動設(shè)備要求高低功耗便攜靈活低成本（復(fù)雜度）低輻射高性能（業(yè)務(wù)能力強）無線通信:通過無線電波傳輸信息（一個非常狹小的頻段）主要特點（3）主要特點（5）系統(tǒng)復(fù)雜：以3GPPR4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為例26

系統(tǒng)組成因類別而有差異

主要組成部分（顯性）移動終端基站（接入點）控制與交換中心對外接口

網(wǎng)絡(luò)、接口與協(xié)議（陰性）系統(tǒng)部件是通過接口互連系統(tǒng)往往是一個分層規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)接口根據(jù)規(guī)范設(shè)計傳輸與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是規(guī)范的主體典型移動通信系統(tǒng)示意圖1.1.2移動通信系統(tǒng)的組成蜂窩移動通信系統(tǒng)基本組成GSM系統(tǒng)基本組成BTS:基站BSC:基站控制器GMSC:移動交換中心網(wǎng)關(guān)GSM:全球移動通信系統(tǒng)HLR:歸屬位置寄存器VLR:訪問位置寄存器MSC：移動交換中心AuC：鑒權(quán)中心EIR:設(shè)備識別寄存器

基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與交換子系統(tǒng)

手機公共電話/數(shù)據(jù)交換網(wǎng)IMT-2000接口由GSM核心網(wǎng)演進的3G系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IMT-2000（3G）系統(tǒng)基本組成WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)平流層移動通信系統(tǒng)組成多網(wǎng)融合的B3G系統(tǒng)組成第一章移動通信概述解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？1.1.3移動通信的工作方式

單工方式雙工方式半雙工方式單工通信—

概念與特點單工通信概念：所謂單工通信是指只能發(fā)或者只能收。單工通信特點優(yōu)點：設(shè)備簡單、價格低廉缺點：只能單向通信雙工通信—

概念與分類雙工通信概念：所謂雙工通信是指通信雙方可同時進行信息傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，區(qū)別于后面的半雙工通信，這種方式也稱為全雙工通信。雙工通信分類：雙工通信可分為頻分雙工（FDD：收發(fā)采用兩個不同的頻率，也稱異頻雙工）和時分雙工（TDD：收發(fā)采用同一個頻率，不同的時隙，也稱為同頻雙工）兩類。雙工通信—

特點雙工通信特點優(yōu)點：①收發(fā)頻率分開可以大大減小干擾；②用戶使用方便。同普通有線電話相似，接收和發(fā)射可同時進行。缺點：①移動臺在通話過程中總是處于發(fā)射狀態(tài)，因此耗電量大；②設(shè)備較復(fù)雜，價格較貴。改進做法：移動臺采用PTT方式，即所謂的半雙工通信。半雙工通信—

原理與應(yīng)用原理：發(fā)射機采用PTT方式發(fā)射信號，接收機總是工作的。半雙工通信特點優(yōu)點：移動臺設(shè)備簡單、價格低、耗電小。缺點：移動臺需按鍵發(fā)話，使用不方便。應(yīng)用：大量專用網(wǎng)采用，如集群通信系統(tǒng)。第一章移動通信概述解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？①按使用對象可分為民用設(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；③按多址方式可分為頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）等；④按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)和個域網(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)；⑥按工作方式可分為同頻單工、同頻雙工、異頻單工、異頻雙工和半雙工；⑦按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)；⑧按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。移動通信的分類1.2常用移動通信系統(tǒng)無線局域網(wǎng)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)是一種單向的，用于給用戶發(fā)送簡短消息的通信系統(tǒng)。無線電尋呼系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)BTSBSCBSSBSCMSCBTSMSOMCPSTN分組網(wǎng)VLRHLRAUCEIR集群移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)—概念集群移動通信系統(tǒng)屬于調(diào)度專用系統(tǒng)，所采用的基本技術(shù)是頻率共用技術(shù)。半雙工通信方式，按講發(fā)射。廣泛用于政府機關(guān)、消防警察、軍事等部門，是專用無線調(diào)度的高級發(fā)展階段，以調(diào)度臺與移動臺之間的通話為主。衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)概念：利用衛(wèi)星中繼，在海上、空中和地形復(fù)雜而人口稀疏的地區(qū)中實現(xiàn)移動通信。發(fā)展：海上移動通信，為船只提供通信服務(wù)。陸地移動通信，車載終端→手持終端。舉例：“銥”系統(tǒng)：由66顆衛(wèi)星組成，分6條軌道。實現(xiàn)全球覆蓋，為邊遠地區(qū)提供通信服務(wù)，也能為陸?？找苿佑脩籼峁┝Ⅲw通信服務(wù)。銥星全球移動通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)組成無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)：指在一幢大樓、一個街區(qū)的范圍內(nèi)采用無線方式互聯(lián)各種設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)。按照覆蓋范圍分類：個域網(wǎng)：幾米，幾十米；局域網(wǎng)：幾百米；城域網(wǎng)：幾公里；廣域網(wǎng)：全國、全球范圍。無線接入系統(tǒng)的布局2023/2/351●個域網(wǎng)(PersonalAreaNetwork，PAN)一種范圍較小的計算機網(wǎng)絡(luò)，主要用于計算機設(shè)備之間的通信，還包括電話和個人電子設(shè)備等●無線個域網(wǎng)(WirelessPAN，WPAN)

一種采用無線連接的個域網(wǎng)，包括IrDA、HomeRF、UWB、藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)等2023/2/3522023/2/353□WiMAX=“WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess”□WiMAX是基于(IEEE802.16)技術(shù)標準的最后一公里寬帶無線接入技術(shù),WiMAX、DSL、CABLE使最后一公里寬帶無線接入手段豐富多彩□IEEE

802.16-2004

固定游牧便攜

□IEEE802.16e簡單移動全移動寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)1.3移動通信的發(fā)展概況無線電通信1897年馬可尼發(fā)明無線電通信馬可尼（1874－1937）意大利人

1894年在父親的莊園試驗

1897年建立無線電報公司

1899年首次實現(xiàn)英法無線通信

1916年實現(xiàn)短波無線電通信

1929年建立世界性無線通信網(wǎng)曾獲諾貝爾獎移動通信的發(fā)展歷史（1）一、早期發(fā)展階段時間：二十世紀20年代到40年代代表：美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)頻率：2MHz～40MHz。特點：系統(tǒng)采用AM和FM調(diào)制，專用系統(tǒng)應(yīng)用，工作頻段低。移動通信的發(fā)展歷史（2）二、公用移動通信問世時間：二十世紀40年代中期到60年代初代表：1946年，貝爾在圣路易斯城建立了第一個公用汽車電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”特點：專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡 接續(xù)方式為人工 網(wǎng)的容量較小移動通信的發(fā)展歷史（3）三、移動通信系統(tǒng)的改進與完善階段時間：二十世紀60年代中期到70年代中期代表：美國的改進型移動電話系統(tǒng)（IMTS）頻率：450MHz頻段特點：大區(qū)制 中小容量 人工走向自動接續(xù)移動通信的發(fā)展歷史（4）四、移動通信蓬勃發(fā)展階段（1G）時間：二十世紀70年代中期到80年代中期代表：美國的先進移動電話系統(tǒng)（AMPS） 英國的全地址通信系統(tǒng)（TACS）意義：一次大的飛躍（第一代模擬蜂窩系統(tǒng)，1G）特點：蜂窩狀移動通信網(wǎng)成為現(xiàn)實移動通信在世界各地迅速發(fā)展要求：改善傳輸質(zhì)量 增大系統(tǒng)容量 增大覆蓋面積移動通信的發(fā)展歷史（5）五、移動通信的成熟階段（2G）時間：二十世紀80年代中期到90年代中期代表：歐洲的GSM系統(tǒng) 美國的IS-95CDMA移動通信系統(tǒng)意義：第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)特點：大量采用數(shù)字技術(shù)國際漫游業(yè)務(wù)：話音服務(wù)仍然占主導(dǎo)地位短信息及數(shù)據(jù)傳輸迅猛增長移動多媒體業(yè)務(wù)、網(wǎng)上訂票等在逐漸發(fā)展移動通信的發(fā)展歷史（6）六、第三代移動通信系統(tǒng)（3G）時間：2000年以來代表：歐洲的WCDMA系統(tǒng) 美國的cdma2000

中國的TD-SCDMA特點：車速環(huán)境144kb/s，步行環(huán)境384kb/s，室內(nèi)環(huán)境2Mb/s業(yè)務(wù)：語音通信與多媒體通信增值業(yè)務(wù)：圖像、音樂、網(wǎng)頁瀏覽、視頻會議等LTE-Advanced峰值速率與延遲要求：（1）峰值速率

低速移動：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）延時3GLong-TermEvolutionSystem（3G-LTE）移動通信的發(fā)展歷史（7）七、第四代移動通信系統(tǒng)（3G+，4G）62何謂5G？5G(5th-generation)是第五代移動通信技術(shù)的簡稱。5G與4G、3G、2G不同，5G并不是一個單一的無線接入技術(shù)，也不是幾個全新的無線接入技術(shù)，而是多種新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)集成后的解決方案總稱。5G除了可以滿足超高速的傳輸需求以外，還可以滿足超高容量、超可靠性、隨時隨地可接入性等要求……淺談“5G”2023年2月3日63淺談“5G”2023年2月3日1G---主要解決語音通信的問題;2G---可支持窄帶的分組數(shù)據(jù)通信，最高理論速率為236kbps;3G---在2G的基礎(chǔ)上，發(fā)展了諸如圖像、音樂、視頻流的高帶寬多媒體通信，并提高了語音通話安全性，解決了部分移動互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)及高速數(shù)據(jù)傳輸問題，最高理論速率為14.4Mbps;4G---是專為移動互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計的通信技術(shù)，從網(wǎng)速、容量、穩(wěn)定性上相比之前的技術(shù)都有了跳躍性的提升，傳輸速度可達100Mbit/s,甚至更高。我國通信的歷史(1)1871年，英國、俄羅斯、丹麥敷設(shè)的香港至上海、長崎至上海的水線，全長2237海里。于1871年4月，違反清政府不得登陸的規(guī)定，由丹麥大北電報公司出面，秘密從海上將海纜引出，沿揚子江、黃浦江敷設(shè)到上海市內(nèi)登陸，并在南京路12號設(shè)立報房。于1871年6月3日開始通報。這是帝國主義入侵中國的第一條電報水線和在上海租界設(shè)立的電報局。

1875年，福建巡撫丁日昌積極倡導(dǎo)創(chuàng)辦電報。1875年在福建船政學(xué)堂附設(shè)了電報學(xué)堂，培訓(xùn)電報技術(shù)人員。這是中國第一所電報學(xué)堂。

我國通信的歷史(2)1899年，我國最早使用無線電通信的地區(qū)是廣州。早在1899年，就在廣州督署、馬口、前山、威遠等要塞以及廣海、寶壁、龍驤、江大、江鞏等江防軍艦上設(shè)立無線電機。1908年，英商在上海英租界的匯中旅館私設(shè)了一部無線電臺，與海上船舶通報。后由清政府收買，移裝到上海電報總局內(nèi)，這是上海地區(qū)最早的無線電臺。1921年1月7日，中國加入國際電報公約我國通信的歷史(3)1933年,中國電報通信首次使用打字電報機1950年12月12日，我國第一條有線國際電話電路--北京至莫斯科的電話電路開通。經(jīng)由蘇聯(lián)轉(zhuǎn)接通往東歐各國的國際電話電路也陸續(xù)開通。1958年，上海試制成功第一部縱橫制自動電話交換機，第一套國產(chǎn)明線12路載波電話機研制成功1970年，我國第一顆人造衛(wèi)星（東方紅1號）發(fā)射成功。我國通信的歷史(4)1984年5月1日，廣州用150MHz頻段開通了我國第一個數(shù)字尋呼系統(tǒng)。程控中文電報譯碼機通過鑒定并推廣使用。首次具備國際直撥功能的編碼縱橫制自動電話交換機（HJ09型）研制成功。1987年11月，廣州開通了我國第一個移動電話局，首批用戶有700個。-我國第一個160人工信息臺在上海投入使用。1993年9月19日,我國第一個數(shù)字移動電話通信網(wǎng)于在浙江省嘉興市首先開通。1998年5月15日，北京電信長城CDMA網(wǎng)商用試驗網(wǎng)--133網(wǎng)，在北京、上海、廣州、西安投入試驗。