第1章 移动通信概述

华北科技学院信息安全专业课程移动通信冉小英starsky202@绪论一、移动通信的基本概念就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。

其中，包括移动台（汽车、火车、飞机、船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。

图1.1 移动通信的范畴1、电波传播问题（第五章）①传播距离②传播特性③干扰噪声（第二章）2、组网问题①号码管理问题②小区形成问题③路由接续问题④与固话网的连接⑤多址技术⑥信道复用技术4、典型移动通信系统介绍（第一章）3、调制技术（第3、4、6章）第一章绪论二、教学目标讲授现代移动通信系统的基本概念、基本技术和基本原理，而非理论基础，内容新、范围广。

三、教学重点现代移动通信的基本概念、移动信道的电波传播和信道分析、现代移动通信系统的基本技术和网络构成、GSM系统、窄带CDMA移动通信系统、宽带CDMA（第三代）移动通信系统。

五、各章学时分配第一章概述6第二章移动通信中的组网技术10第三章蜂窝移动通信系统及设备18第四章无线市话系统4第五章其他移动通信系统4第六章移动通信中的电波传播及干扰4第七章个人通信网2六、学习方法•自学为主• 主动听课• 勤于思考• 轻松活泼七、参考书籍《移动通信》郭梯云等编著西安电子科技大学出版社《移动通信》章坚武等编著西安电子科技大学出版社《移动通信》郭俊强编著北京大学出版社《无线通信原理与应用》蔡涛等译电子工业出版社八、考核方式开卷考试成绩＝平时考勤（10％）＋作业（20％）＋考试（70％）第1章概述1.发展概况2.特点及分类3.系统组成4.工作方式5.频段使用6.相关技术7.发展趋势1.1 移动通信的发展概况• 1880年，最初的无线传输设备“光话机”——将反射光耦合到光电硒接收器，通话距离700英尺，比无线电方式早25年。

后经过改进，通话距离长达15km 。

缺点：光线易受雨、雾、建筑物等障碍物的阻挡。

• 19世纪末，赫兹发现电磁波辐射，时称“以太”。

1.1.1移动通信的发展历史萌芽阶段1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线电通信的开始，开创了海上通信业。

1912年泰坦尼克号底的沉没突出了无线电通信在航海中的重要性，使海上无线通信得到广泛应用。

1905年，费森堡首次进行无线电传输话音及音乐的实验。

第一阶段（从二十世纪20年代至40年代）早期的发展阶段:主要使用对象是船舶、航空、警车等专用无线电通信及军事通信。

主要使用短波频段。

该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz。

其代表是美国底特津市警察使用的车载无线电系统。

• 1928年，美国底特律警察局率先使用装备贝茨发明的能适应移动车辆震动影响的无线电收发信机——超外差AM 接收机的警用车辆无线电移动系统（单向），标志移动通信开始。

• 30年代初，第一个双向移动通信系统在新泽西的贝尼尔警察局投入运行（半双工）。

1935年，阿姆斯特朗发明了FM 方式无线电，是移动通信中地第一个大分水岭。

大大提高灵敏度或动态范围（3倍） 具有“捕获效应” 能更有效地对抗“快衰落”或波动性早期的发展阶段:警察巡逻车用无线接收机的宣传图片1940年：手提无线对讲机SCR5361940年，加尔文制造公司工程师研发推出手提式调幅(AM)无线对讲机“SCR536”，这款军用双向对讲机在二战时成为前沿阵地的标志。

第二阶段(40年代中期至60年代初期)移动通信业务向民用方向发展，即形成了公用汽车电话网。

移动通信所使用的频率开始向更高的频段发展。

主要使用甚高频（VHF）150 MHz和特高频（UHF）450 MHz频段，东欧的一些国家采用330 MHz频段，信道间隔为50～120KHz，通信方式为单工。

1943年：背负式调频步话机SCR3001943年，加尔文制造公司设计出全球首个背负式调频步话机SCR300，这款对讲机重35英镑(约16公斤)，通话范围约10-20英里(16-32公里)，供美国陆军通讯兵使用。

第二阶段(40年代中期至60年代初期)• 1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车话网，不久就出现长期的频谱资源短缺问题。

因此技术研究主要集中在：减小传输带宽——频道分割。

一开始，FM采用120kHz传输带宽仅3kHz的话音（AM只需3kHz 带宽），到60年代FM带宽减为30kHz/25kHz。

将自动中继引入移动通信——集群应用，以增加系统容量，提高频谱利用率。

1946年：摩托罗拉的车载无线电话1958年，摩托罗拉的双工车载对讲机Motrac，由于耗电少，这款对讲机即使在汽车没有发动的情况下也一样可以通话。

接续方式为人工操作，网络结构大都属于二级结构，网络体制采用大区制，可用的信道数很少，因而网的容量也较小。

第二阶段(40年代中期至60年代初期)推出了自动交换式的三级结构网，工作频率为150 MHz和450 MHz，信道间隔已缩小到20～30KHz，采用大区制、中小容量的结构方式，信道数目大大增加，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。

其代表是美国推出的改进型移动电话系统（IMTS），这一时期德国也推出了具有相同技术水平的B网。

可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段。

•在这些技术发展的基础上，60年代中期，开发出了“IMTS——改进地移动电话服务”系统（模拟FM，大区制，使用150/450MHz频段，实现无线频道自动选择，并与公用电话网自动拨号连），使模拟FM技术达到了30年发展的顶峰。

从70年代中期至80年代中期各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网，形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统。

有北美的AMPS，日本的大容量移动电话系统HCMTS，北欧的移动电话系统NMT450和NMT900，英国的全接入通信系统TACS，前西德的C450系统以及法国的Radio Comm2000系统。

分别采用400 MHz，450 MHz，800 MHz和900 MHz频段，信道间隔为12.5—30KHz。

从70年代中期至80年代中期• 早在40年代末，美国Bell实验室提出蜂窝构想；60年代出台研究计划；1974年正式提出了蜂窝移动通信的概念。

• 1978年底，贝尔实验室研制成功模拟蜂窝移动通信系统——先进移动电话系统（AMPS），比预期晚了整整10年，导致（模拟FM蜂窝系统）技术落后了，几乎丧失了市场。

原因是频段争夺（与广播）和工业政策（反垄断——1982年AT&T分裂成7块）。

从70年代中期至80年代中期同时期开通的第一代移动通信系统有：1983美国芝加哥的AMPS，1980北欧的NMT，1979日本东京、神户、大阪的AMTS、1985英国伦敦的TACS等。

通信小故事美国的移动通信牌照是靠开后门才拿到的1973年：摩托罗拉“大哥大”初显雏形1983年：首部商用手机1983年，美国联邦通讯委员会批准摩托罗拉生产全球首部商用手机。

1984年，这款28盎司(约合794克)重的手机进入了消费市场。

第一代移动通信的特点蜂窝小区系统设计----频率复用解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾模拟系统---语音信号FM传输FDMA1、数字蜂窝系统，其中以GSM系统为代表。

它不但能克服模拟网的一些弱点，还能提供话音、数字多种业务服务，并与综合业务数字网（ISDN）相兼容。

2、美国的CDMA码分多址方式，与GSM相比具有许多优点。

80年代中期～90年代末，欧洲、美国、日本等发达国家和地区先后推出了数字移动通信系统——第二代移动通信系统：1992年欧洲推出商用的GSM1991美提出的IS-541993日本提出的PDC1993美国提出的IS-95(N-CDMA)1991年：第一个GSM标准的数字蜂窝电话原型1991年，摩托罗拉在德国汉诺威展示了全球首个使用GSM标准的数字蜂窝系统和电话原型。

第六阶段从21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。

其主要特点是：1．业务集成。

2．业务交互，能够同时捆绑多个业务3．可开发多方会议以及基于定位的业务等。

1.1.2 我国移动通信的发展概况•1.A网和B网也称模拟网，是我国早期建设的移动电话网.由于爱立信和摩托罗拉两家产品组建的网络所使用的频率不同，人们通常把用爱立信设备组建的模拟网称为B网，把由摩托罗拉设备组建的网络称为A网。

B网使用的频率是900～920MHz，A网使用的频率是920～940MHz。

广东一直使用的是B 网，紧跟其后开通的北京则是A、B两网并存。

1.A网和B网◆1987年11月18日第一个TACS模拟蜂窝移动电话系统在广东省建成并投入商用。

开通了我国第一个移动电话局，号码长度为6位，首批用户为700个神州第一波大哥大身份与地位的象征保密效果不好，串线现象话费一分钟一元钱左右1.A网和B网在模拟网开通初期，由于各地的网络还没有互联，导致每到一地就换一个号码，非常不方便。

所以在引进模拟网不久，我国就开始就联网漫游问题进行讨论。

而当时的实际情况是，A、B两网各自之间的联网不成问题，但A、B网之间的联网就成了很让人头疼的一件事。

最初两网之间采取的是人工漫游的方式，直到1995年才发展为自动漫游。

而此时的GSM数字网络已开始大规模的建设，邮电部的专家们也吃够了A、B两网互联漫游的苦头。

1989年，群众争相缴费的热闹场面，历史的剪影是移动通信事业发展的一个符号1.A网和B网21世纪初时，容量有限的模拟网已经没有太多存在的价值，“三网并行”也给运营商的运营维护带来了诸多的不便，并带来了频率浪费的问题，而且由于模拟网功能有限、成本偏高、终端价格太贵等原因，已经很难再与GSM数字网在同等平台上竞争。

所以，最后在邮电部的统一部署下，模拟用户开始通过自然淘汰、适当引导等方式，逐步转移到数字网，并于2001年在全国关闭了A、B两网。

2.G网“全球通”（GSM）数字移动电话网◆1994年7月19日中国联合通信有限公司(简称中国联通)成立。

◆1994年12月底广东开通了GSM数字移动电话网，容量为5万门。

◆1995年4月中国移动在全国15个省市也相继建网，GSM数字移动电话网正式开通。

用户数连年翻番，网络扩容速度快得惊人，手机价格和通信资费也呈现不断下降的趋势通信小故事•1993年机械电子工业部通信产品司、电力部和铁道部3家“多部委多余的通信部分资源整合起来为人民服务”,联合起草了一份约50万字的关于成立中国联通的报告。

但是在当时邮电部一家垄断通信市场的情况下，该提法受到了邮电部的强烈反对，但是得到了当时任副总理的朱容基的支持，于1993年的12月做了同意成立的批示。

当时的国家领导人江泽民和李鹏也分别做了批示，认为是“有益的探索”。

1992年，由美国高通推出的CDMA标准也开始崭露头角。