通信概论第12章
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§12.2 蜂窝移动通信
一、蜂窝移动通信概述
1、基本概念 目前移动通信业务主要是话音业务和简
单的数据业务，未来的移动通信的目标是 能够提供包括多媒体业务在内的所有固定 通信业务。 2、基本特点 ⑴ 必须利用无线信道传输
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⑵ 在强干扰环境下工作
⑶ 可供使用的频谱资源有限
⑷ 移动性带来的复杂管理
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② 中轨道卫星通信系统（MEO） 距地面2000～20000km，传输延时要
大于低轨道卫星，但覆盖范围也更大，典型 的系统是国际海事卫星系统。从一定意义上 说，中轨道系统可能是建立全球或区域性卫 星移动通信系统较为优越的方案。 ③ 高轨道卫星通信系统（GEO）
距地面35800km，即同步静止轨道。 理论上,用三颗高轨道卫星即可实现全球覆盖。
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⑵ 按通信范围区分 ① 国际通信卫星 ② 区域性通信卫星 ③ 国内通信卫星
⑶ 按照用途区分 ① 综合业务通信卫星 ② 军事通信卫星 ③ 海事通信卫星 ④ 电视直播卫星
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⑷ 按照转发能力区分
① 无星上处理能力卫星
② 有星上处理能力卫星
3、卫星通信系统的特点
⑴ 下行广播，覆盖范围广
⑵ 工作频带宽
150MHz～30GHz
⑶ 通信质量好
⑷ 网络建设速度快、成本低
⑸ 信号传输时延大 高轨道可达秒级
⑹ 控制复杂
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二、典型的卫星移动通信系统
1、铱星系统
铱星系统低轨道卫星移动通信系统， 由分布在六个轨道平面上的66颗卫星组成， 轨道高度为780km。铱星系统除了提供电 话业务外，还提供传真、全球定位无线电 定为及全球呼叫业务。
⑵ 要求 ① 编码速率低，语音质量好； ② 有较强的抗噪声干扰和抗误码性能； ③ 编译码过程的总延时小；
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④ 编译码复杂度低，便于在手持设备中集成； ⑤ 功耗小，便于应用于依靠电池供电的手持设备。
2、无线资源管理 3、移动性管理
三、GSM移动通信系统
1、GSM概述 ⑴ 定义 GSM全称是Global System of Mobile Communication，即全球移动通信系统。
第12章 卫星和蜂窝移动通信
主要内容： 1、卫星通信 2、蜂窝移动通信
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§12.1 卫星通信
一、卫星通信概述
1、卫星通信的基本概念 ⑴ 概念 卫星通信实际上也是一种微波通信，
它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个 地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实 现对地面的“无缝隙”覆盖。
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⑵ 结构 ① 卫星段 在空中起中继站的作用，即把地面段
⑸ 网络结构多种多样
3、移动通信网络的组成 ⑴ 移动交换中心（MSC） ⑵ 基站（BS） ⑶ 移动终端（MS）
＊系统的管理功能一般由移动交换中心和基 站分担实现，基站与移动终端之间是无线 链路，移动交换中心与基站之间是有线传 输链路
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移动交换中心
移动终端
移动通信网络的基本组成
基站
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4、蜂窝移动通信系统的分类 ⑴ 按双工方式分 单工、双工、半双工 一般为时分双工（TDD）和频分（FDD） ⑵ 按多址方式分 FDMA、TDMA、CDMA ⑶ 按信号类型分 模拟移动通信系统、数字移动通信系统
1、概念 VSAT（very small aperture terminal）
即“甚小孔径终端”。
2、组成 VSAT由一个中心地面站、卫星和广泛
分布在各地的VSAT小站组成。 3、网络结构
⑴ 星型结构
⑵ 网状结构
⑶ 混合型结构 13
VSAT的星型结构
VSAT的网状网结构
VSAT的混合结构
14wk.baidu.com
四、卫星通信系统的发展趋势 （ 1）地球同步轨道通信卫星向多波束、大容量、 智能化发展； （2）低规卫星群蜂窝通信技术相结合、实现全球 个人通信； （3）小型卫星通信地面站将得到广泛应用； （4）通过卫星通信系统承载数字视频直播 （DVB）和数字音频广播（DAB）； （5）卫星通信系统与IP技术结合，用于提供多媒 体通信和因特网接入； （6）微小卫星和纳米卫星将广泛应用于数据存储 转发通信以及星间组网通信 。
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6、Teledesic系统 Teledesic系统是一个着眼于宽带业务发
展的低轨道卫星移动通信系统。由840颗卫 星组成，均匀分布在21个轨道平面上。
该系统不仅可以提供高质量的话音通信， 同时还能支持电视会议，互交式多媒体通信， 以及实现双向高速数据通信等宽带业务。
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三、甚小天线地球站（VSAT）系统
Ellipso系统是一种混合轨道星座系统。 它使用17颗卫星便可实现全球覆盖。
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5、Orbcomm系统
轨道通信系统Orbcomm是只能实现数 据业务全球通信的小卫星通信系统，该系
统具有投资小，周期短、兼备通信和定为 能力、卫星质量轻、用户终端为手 机、系 统运行自动化水平高和自主功能强等优点。 该系统由36颗小卫星及地面部分（含地面 信关站、网络控制中心和地面终端设施） 组成。
发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站， 卫星星体包括星载设备和卫星母体。
② 地面段 卫星系统与地面公众网的接口，包括：
卫星控制中心、及其跟踪遥 测和指令站。
③ 用户段 各种用户终端。
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卫星通信系统的结构
低轨道卫星
中轨道卫星
高轨道卫星
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2、卫星通信系统的分类 ⑴ 按工作轨道分类 ① 低轨道卫星通信系统（LEO）。距地 面500～2000km，传输时延和功耗都比 较小，但每颗卫星的覆盖范围也比较小， 典型系统有Motorola的铱星系统。低轨 卫星通信系统的系统构成和控制复杂、技 术风险大、建设成本也相对较高。
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⑷ 按覆盖范围分 城域、局域、全国、全球
⑸ 按业务类型分 电话网、数据网、综合业务网
⑹ 按服务对象分 可分为专用移动系统和公用移动系统
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二、蜂窝移动通信的关键技术
1、话音编码技术
⑴ 目的 ① 提高纠错能力，提高通话质量； ② 对模拟信号的带宽进行压缩以提高频谱 利用率； ③ 提高系统容量。
2、Globalstar系统
由48颗卫星组成，均匀分布在8个轨道
面上，轨道高度1389km。
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3、ICO全球通信系统 ICO全球通信系统ICO系统采用大卫星，
运行于10390km的中轨道，共有10颗卫星 和2颗备份星，提供的数据传输速率为 140kbit/s，有上升到384kbit/s的能力。 4、Ellipso系统
§12.2 蜂窝移动通信
一、蜂窝移动通信概述
1、基本概念 目前移动通信业务主要是话音业务和简
单的数据业务，未来的移动通信的目标是 能够提供包括多媒体业务在内的所有固定 通信业务。 2、基本特点 ⑴ 必须利用无线信道传输
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⑵ 在强干扰环境下工作
⑶ 可供使用的频谱资源有限
⑷ 移动性带来的复杂管理
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② 中轨道卫星通信系统（MEO） 距地面2000～20000km，传输延时要
大于低轨道卫星，但覆盖范围也更大，典型 的系统是国际海事卫星系统。从一定意义上 说，中轨道系统可能是建立全球或区域性卫 星移动通信系统较为优越的方案。 ③ 高轨道卫星通信系统（GEO）
距地面35800km，即同步静止轨道。 理论上,用三颗高轨道卫星即可实现全球覆盖。
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⑵ 按通信范围区分 ① 国际通信卫星 ② 区域性通信卫星 ③ 国内通信卫星
⑶ 按照用途区分 ① 综合业务通信卫星 ② 军事通信卫星 ③ 海事通信卫星 ④ 电视直播卫星
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⑷ 按照转发能力区分
① 无星上处理能力卫星
② 有星上处理能力卫星
3、卫星通信系统的特点
⑴ 下行广播，覆盖范围广
⑵ 工作频带宽
150MHz～30GHz
⑶ 通信质量好
⑷ 网络建设速度快、成本低
⑸ 信号传输时延大 高轨道可达秒级
⑹ 控制复杂
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二、典型的卫星移动通信系统
1、铱星系统
铱星系统低轨道卫星移动通信系统， 由分布在六个轨道平面上的66颗卫星组成， 轨道高度为780km。铱星系统除了提供电 话业务外，还提供传真、全球定位无线电 定为及全球呼叫业务。
⑵ 要求 ① 编码速率低，语音质量好； ② 有较强的抗噪声干扰和抗误码性能； ③ 编译码过程的总延时小；
21
④ 编译码复杂度低，便于在手持设备中集成； ⑤ 功耗小，便于应用于依靠电池供电的手持设备。
2、无线资源管理 3、移动性管理
三、GSM移动通信系统
1、GSM概述 ⑴ 定义 GSM全称是Global System of Mobile Communication，即全球移动通信系统。
第12章 卫星和蜂窝移动通信
主要内容： 1、卫星通信 2、蜂窝移动通信
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§12.1 卫星通信
一、卫星通信概述
1、卫星通信的基本概念 ⑴ 概念 卫星通信实际上也是一种微波通信，
它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个 地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实 现对地面的“无缝隙”覆盖。
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⑵ 结构 ① 卫星段 在空中起中继站的作用，即把地面段
⑸ 网络结构多种多样
3、移动通信网络的组成 ⑴ 移动交换中心（MSC） ⑵ 基站（BS） ⑶ 移动终端（MS）
＊系统的管理功能一般由移动交换中心和基 站分担实现，基站与移动终端之间是无线 链路，移动交换中心与基站之间是有线传 输链路
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移动交换中心
移动终端
移动通信网络的基本组成
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4、蜂窝移动通信系统的分类 ⑴ 按双工方式分 单工、双工、半双工 一般为时分双工（TDD）和频分（FDD） ⑵ 按多址方式分 FDMA、TDMA、CDMA ⑶ 按信号类型分 模拟移动通信系统、数字移动通信系统
1、概念 VSAT（very small aperture terminal）
即“甚小孔径终端”。
2、组成 VSAT由一个中心地面站、卫星和广泛
分布在各地的VSAT小站组成。 3、网络结构
⑴ 星型结构
⑵ 网状结构
⑶ 混合型结构 13
VSAT的星型结构
VSAT的网状网结构
VSAT的混合结构
14wk.baidu.com
四、卫星通信系统的发展趋势 （ 1）地球同步轨道通信卫星向多波束、大容量、 智能化发展； （2）低规卫星群蜂窝通信技术相结合、实现全球 个人通信； （3）小型卫星通信地面站将得到广泛应用； （4）通过卫星通信系统承载数字视频直播 （DVB）和数字音频广播（DAB）； （5）卫星通信系统与IP技术结合，用于提供多媒 体通信和因特网接入； （6）微小卫星和纳米卫星将广泛应用于数据存储 转发通信以及星间组网通信 。
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6、Teledesic系统 Teledesic系统是一个着眼于宽带业务发
展的低轨道卫星移动通信系统。由840颗卫 星组成，均匀分布在21个轨道平面上。
该系统不仅可以提供高质量的话音通信， 同时还能支持电视会议，互交式多媒体通信， 以及实现双向高速数据通信等宽带业务。
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三、甚小天线地球站（VSAT）系统
Ellipso系统是一种混合轨道星座系统。 它使用17颗卫星便可实现全球覆盖。
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5、Orbcomm系统
轨道通信系统Orbcomm是只能实现数 据业务全球通信的小卫星通信系统，该系
统具有投资小，周期短、兼备通信和定为 能力、卫星质量轻、用户终端为手 机、系 统运行自动化水平高和自主功能强等优点。 该系统由36颗小卫星及地面部分（含地面 信关站、网络控制中心和地面终端设施） 组成。
发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站， 卫星星体包括星载设备和卫星母体。
② 地面段 卫星系统与地面公众网的接口，包括：
卫星控制中心、及其跟踪遥 测和指令站。
③ 用户段 各种用户终端。
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卫星通信系统的结构
低轨道卫星
中轨道卫星
高轨道卫星
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2、卫星通信系统的分类 ⑴ 按工作轨道分类 ① 低轨道卫星通信系统（LEO）。距地 面500～2000km，传输时延和功耗都比 较小，但每颗卫星的覆盖范围也比较小， 典型系统有Motorola的铱星系统。低轨 卫星通信系统的系统构成和控制复杂、技 术风险大、建设成本也相对较高。
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⑷ 按覆盖范围分 城域、局域、全国、全球
⑸ 按业务类型分 电话网、数据网、综合业务网
⑹ 按服务对象分 可分为专用移动系统和公用移动系统
20
二、蜂窝移动通信的关键技术
1、话音编码技术
⑴ 目的 ① 提高纠错能力，提高通话质量； ② 对模拟信号的带宽进行压缩以提高频谱 利用率； ③ 提高系统容量。
2、Globalstar系统
由48颗卫星组成，均匀分布在8个轨道
面上，轨道高度1389km。
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3、ICO全球通信系统 ICO全球通信系统ICO系统采用大卫星，
运行于10390km的中轨道，共有10颗卫星 和2颗备份星，提供的数据传输速率为 140kbit/s，有上升到384kbit/s的能力。 4、Ellipso系统