第1章 移动通信概述

1、移动通信原理与应用,移动通信概述,发展简述特点工作频段工作方式分类及应用系统发展趋势,发展简述,移动通信是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换方式,1946年，贝尔实验室造出了第一部所谓的移动通讯电话。但是，由于体积太大。60年代末期，ATGSM1800MHz:0dBm30dBm(1W);CDMAIS-95A:23dBm30dBm(0.2W1W);3G:-50dBm24dBm1973年手机注册专利(马丁库帕)。1985年，才诞生出第一台现代意义上的、真正可以移动的电话。它是将电源和天线放置在一个盒子中，重量达3公斤，非常重而且不方便，使用者要像背包那样背着它行走，所以就被叫做“肩背电话

2、”。与现在形状接近的手机，诞生于1987年。与“肩背电话”相比，它显得轻巧得多，而且容易携带。尽管如此，其重量仍有大约750克，与今天仅重60克的手机相比，像一块大砖头。,发展简述,1991年时，手机的重量为250克左右；1996年秋，出现了体积为100立方厘米、重量100克的手机。1999年轻到了60克以下。也就是说，一部手机比一枚鸡蛋重不了多少了。,手机之父马丁库帕,大哥大,发展简述,发展简述,海蒂拉玛(奥地利人),弗里希曼德尔,乔治安太尔,1940年12月，海蒂和安泰尔将一份说明送交至国家发明家委员会。1942年8月，这项发明被授予美国专利。专利说明描述了一种引导鱼雷的通信方法：通过在每

3、个频率上仅发送整个信息的一小部分，鱼雷能受到操纵。人们所能知道的对它最早实现是20世纪50年代中期。当时，美国海军给霍夫曼无线电公司一份专利，让它生产飞机和被称作声纳浮标设备之间的双向通信。,基于无线电保密通信的“指令式制导”系统，用于自动控制武器，精确打击目标。,发展简述,科技与美的完美结合,在此基础上，军方研发了许多产品，其中包括一架在越南战争中使用的遥控无人驾驶飞机。冷战结束后，美军解除了对“跳频”技术的管制，允许其商业化。1985年美国的一家名不见经传的小公司在圣迭戈成立，悄悄地研发出CDMA无线数字通信系统。这家公司就是高通。“她有一个非常惊人的专利，人们通常都想不到电影明星有什么头

4、脑，但她确实有。”高通公司联合创始人安东尼奥,发展简述,4G网络结构,移动通信的特点,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在强干扰环境（外部干扰+自身干扰）下工作通信容量有限有效利用频率的措施：窄带化、缩小频带间隔、频道重复利用等对移动台要求高通信系统复杂,自身干扰,互调干扰,邻道干扰,同频干扰（蜂窝系统特有）,我国移动通信工作频段,原邮电部规定,IS-95CDMA,806821MHz和851866MHz分配给集群移动通信；825845MHz和870890MHz分配给部队使用。,我国移动通信工作频段,17002300MHz移动业务、固定业务和空间业务19902010MHz用于

5、航空无线电导航业务20902120MHz用于空间科学业务（气象辅助和地球探测业务，地对空方向）在不干扰固定业务的情况下，20852120MHz可用于无线电定位业务1996年12月，国家无委会为了满足发展蜂窝移动通信和无线接入的需要，对2000MHz的部分地面无线电业务频率进行了重新规划，其分配方案如下：分配给无线用户环路（WLL）（FDD）的频率为18001900MHz和19601980MHz，该频率只用于公众通信网。分配给WLL（TDD）的频率为19001920MHz。分配给公众蜂窝移动通信1（1800MHz频段）的频率为17101755MHz和18051850MHz。,第三代移动通信工作频

6、段,第三代移动通信系统主要工作在2000MHz频段上，世界各国和地区频率分配的方式各不相同。,第三代移动通信工作频段,中国电信获得的频段是1920-1935MHz和2110-2125MHz，中国联通获得的频段是1940-1955MHz和2130-2145MHz，这两家运营商的3G标准都基于FDD模式。同时，中国移动获得的频段是1880-1900MHz和2010-2025MHz，其3G标准基于TDD模式，获得了35MHz频谱资源。19001920MHz是目前电信和网通的小灵通频段。,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,单工通信,单工通信通信双方电台交替地进行收信和发

7、信。方式同频单工双频单工,Play,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。,play,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。,Play,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,移动通信的分类,按使用对象可分为民用设备和军用设备；按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等；按覆盖范围可分为宽域网和局域网；按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；按工作方式可分为同频单工

8、、双频单工、双频双工和半双工；按服务范围可分为专用网和公用网；按信号形式可分为模拟网和数字网。,移动通信的应用系统,蜂窝式公用移动通信系统集群调度移动通信系统无绳电话系统无线电寻呼系统卫星移动通信系统无线LAN/WAN(WideAreaNetwork),集群移动通信系统集群的概念集群移动通信系统采用的基本技术是频率共用技术把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限个频道，以容纳数目更多的用户改进频道共用的方式，即移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某一个频道，而是在按下其“按讲开关”(PTT)时，才能占用一个频道；一旦松开PTT，频道将被释放，变

9、成空闲频道，并允许其它用户占用该频道。,集群系统的用途和特点集群系统主要以无线用户为主，以调度台与移动台之间的通话为主。集群系统与蜂窝式通信系统在技术上有很多相似之处，但在主要用途、网络组成和工作方式上有很多差异。集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业(或几个行业合用)中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间的通信，一般不分优先等级。,集群通信系统主要采用信道动态分配方式(单工或半双工)，蜂窝通信系统采用信道固定分配方式，即把信道分配给两用户固定使用(全双工)，故当两者具有同样的信道数时，在一个区域内集

10、群通信系统可容纳更多的用户。集群通信系统根据调度业务的特征，通常具有一定的限时功能，一次通话的限定时间大约为1560s(可根据业务情况调整)。蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。集群通信系统的主要服务业务是无线用户和无线用户之间的通信,蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务。,集群通信系统一般采用半双工(现在已有全双工产品)工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频率。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信，必须占用两对频率。在蜂窝通信系统中，可以采用频道再用技术来提高系统的频率利用率；而在集群系统中，主要是以改进频道共用技术来提高系统的

11、频率利用率的。集群通信系统主要是大区、小区覆盖；而蜂窝通信系统是小区，微小区，甚至微微小区覆盖。,集群系统的组成集群系统均以基本系统为模块，并用这些模块扩展为区域网。根据覆盖的范围及地形条件，基本系统可由单基站或多基站组成。集群系统的控制方式有两种，即专用控制信道的集中控制方式和随路信令的分布控制方式。,集群网络的基本结构(a)集中控制方式,PublicSwitchedTelephoneNetwork公共电话交换网络,PrivateAutomaticBranchExchange专用自动小交换机,集群网络的基本结构(b)分布控制方式,RadioNetworkTerminal无线网络终端,系统控制

12、中心主要控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续调度台。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。系统管理终端提供系统管理、时间参数、用户优先等级、修改、故障示警以及信息打印等输出。,集群方式消息集群(MessageTrunking)。在消息集群系统中，每一次呼叫通话期间，一次性地分配一对无线频道，而且在通话完毕后(即松开PTT开关后)，转发器继续在该频道上工作6s左右(即脱离时间约为6s),才算完成此次接续过程。,消息集群的典型呼叫格式,传输集群(TransmissionTrunking)。传输集群通话中，并非始终占用某一个频道，当发话一方松开PTT时，对这一频道

13、的占用即告结束，对方回答或本方再发话时，都要重新分配并占用新的空闲频道。亦即在通话中，每按一次PTT开关就重新占用频道一次。,传输集群的典型呼叫格式,准传输集群(QuasiTransmissionTrunking)。准传输集群是为了克服传输集群的缺点而提出的一种改进型集群方式，也可以看作是传输集群和消息集群的折中方案。其做法是：一方面(和消息集群相比)把脱离的时间缩短为0.52s;另一方面(和传输集群相比)在每次PTT松开之后增加0.5s的保持时间，然后释放频道。,准传输集群的典型呼叫格式,移动通信网的发展趋势,HSPA（HighSpeedPacketAccess3.5G）用户超过WCDMA,

14、截至2010年9月，全球超过96%的WCDMA网络都已升级至HSPA网络，HSPA网络成为部署的主流。,移动宽带需求迅速攀升,由于3G/3G增强型技术以及智能终端的逐渐普及，极大的带动了用户对移动宽带业务的需求，3G网络传输速率的提升促进了视频、下载等类移动互联网业务逐渐普及,LTE(LongTermEvolution)市场正式启动,根据GSA（GlobalmobileSuppliersAssociation）2010年10月的统计，已经有7个LTE商用网络，预计2012年将达到55个。不过从目前的规模来看，LTE商用网络仍停留在试商用阶段，只是小范围的热点部署，大范围覆盖的LTE网络还没有形

15、成。,移动通信网的发展趋势,预计LTE将在全球分地区分时段部署，TeliaSonera（北欧和波罗的海地区领先的通讯公司）、NTTDoCoMo、Verizone将是全球最早引入LTE的运营商；北美和东南亚地区将较早地引入LTE。日本的DoCoMo移动通信公司的第四代移动通讯（4G）在2004年8月的测试中，已经将网络的下载速率提升到1Gbps。在2006年年底进行的第4代移动通信系统(4G)外场试验中，创下每秒5吉比特的最大下行速率纪录。在2010年上海世博会上，中国移动搭建的TD-LTE演示网覆盖世博园全园5.28平方公里，在世博园区内共建有TD-LTE室外站17个，覆盖上海世博会园区的9个

16、室内场馆，该演示网实际能够达到的最高数据传输速度，下行为100Mb/s，上行为50Mb/s。,移动通信网的发展趋势,移动业务走向数据化（即数据业务）和分组化（如GPRS）未来移动通信网络将是全IP网络，使用移动IP技术支持未来移动通信系统的三大主体结构设备制造商业务设计商服务运营商,图17未来的网络结构,移动通信网的发展趋势,从话音和数据的融合到有线和无线的融合,从传送网和各种业务网的融合到最终实现三网的融合将成为下一代网络发展的必然趋势。,核心网的融合,公共交换电话网(PSTN)、用于数据传输的Internet和用于有线电视信号传输的混合光纤同轴网(HFC),接入网的融合,移动终端将会面对包括CDMA、cdma2000、GSM、WLAN、WPAN在内的不同的移动