移动通信技术——第1章 概述
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第一章 移动通信技术
移动通信是指通信双方（多方） 移动通信是指通信双方（多方）至少有一 方可在移动环境中进行信息交换的通信方式
如何理解？ 如何理解？
至少有一方能移动； 至少有一方能移动； 一种有线和无线相结合的通信方式； 一种有线和无线相结合的通信方式； 区域内可随时随地进行； 区域内可随时随地进行； 为个人通信（ 通信 打下基础； 通信） 为个人通信（5W通信）打下基础； 移动通信可以是双向的，也可以是单向的。 移动通信可以是双向的，也可以是单向的。
7
1.2.1 移动通信的发展历程
移动通信起源于20世纪 年代 移动通信起源于 世纪20年代，在20世纪 世纪 年代， 世纪 70年代获得高速发展。迄今为止，移动通信的 年代获得高速发展。 年代获得高速发展 迄今为止， 发展大致分为4个阶段 发展大致分为 个阶段 公用汽车电话系统 第一代移动通信系统： 第一代移动通信系统：1G 第二代移动通信系统： 第二代移动通信系统：2G 第三代移动通信系统： 第三代移动通信系统：3G
18
1.2.2 我国移动通信发展的现状
我国自1987年开展移动通信业务以来，已 年开展移动通信业务以来， 我国自 年开展移动通信业务以来 经基本建成了覆盖范围广、 经基本建成了覆盖范围广、通信质量高的综合 通信网络，并且我国的移动通信产业一直保持 通信网络， 快速发展，用户数量不断增长， 快速发展，用户数量不断增长，业务种类不断 丰富。 丰富。
移动通信技术
主讲 胡继志
1
第1章
内容： 内容：
移动通信概述
移动通信的概念、特点和系统的构成、 移动通信的概念、特点和系统的构成、分类 及工作方式 移动通信的多址技术、 移动通信的多址技术、编码与调制技术
2
第1章
重点： 重点：
如何理解？ 如何理解？
至少有一方能移动； 至少有一方能移动； 一种有线和无线相结合的通信方式； 一种有线和无线相结合的通信方式； 区域内可随时随地进行； 区域内可随时随地进行； 为个人通信（ 通信 打下基础； 通信） 为个人通信（5W通信）打下基础； 移动通信可以是双向的，也可以是单向的。 移动通信可以是双向的，也可以是单向的。
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1.2.1 移动通信的发展历程
移动通信起源于20世纪 年代 移动通信起源于 世纪20年代，在20世纪 世纪 年代， 世纪 70年代获得高速发展。迄今为止，移动通信的 年代获得高速发展。 年代获得高速发展 迄今为止， 发展大致分为4个阶段 发展大致分为 个阶段 公用汽车电话系统 第一代移动通信系统： 第一代移动通信系统：1G 第二代移动通信系统： 第二代移动通信系统：2G 第三代移动通信系统： 第三代移动通信系统：3G
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1.2.2 我国移动通信发展的现状
我国自1987年开展移动通信业务以来，已 年开展移动通信业务以来， 我国自 年开展移动通信业务以来 经基本建成了覆盖范围广、 经基本建成了覆盖范围广、通信质量高的综合 通信网络，并且我国的移动通信产业一直保持 通信网络， 快速发展，用户数量不断增长， 快速发展，用户数量不断增长，业务种类不断 丰富。 丰富。
移动通信技术
主讲 胡继志
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第1章
内容： 内容：
移动通信概述
移动通信的概念、特点和系统的构成、 移动通信的概念、特点和系统的构成、分类 及工作方式 移动通信的多址技术、 移动通信的多址技术、编码与调制技术
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第1章
重点： 重点：
第一章 移动通信概述
下面将给出几类在不同环境与条件下经常使用的 著名经验公式与模型。 •1)奥村—哈塔(Okumura-Hata)模型 •2) Hata模型向个人通信PCS系统的扩展 •3)Walfisch-Ikegami模型(WIM) •4)室内传播模型
1.5 移动通信噪声与干扰
信道对信号传输的限制除了损耗和衰落外，另一 重要限制因素是噪声和干扰。
20世纪80年代—90年代—21世纪前10年
第三代移动通信
数字蜂窝移动通信系统 (多频) IMT-2000
(CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)
主要接入技术：CDMA
IP网业务和多媒体业务的发展和应用——业务驱动 数字业务、IP业务、音视频业务会逐步成为主流业务
技术特点：
自适应技术：调制自适应，编码自适应，接入自适应，网络自 适应。 网络技术：分组连接，多网连接。 业务技术：业务分类，编码组帧，数据压缩。 静止状态下 提供2Mbit/s的数据传输速率。
四种主要效应
阴影效应：由大型建筑物和其它物体的阻挡，在电波传 播的接收区域中产生传播半盲区。它类似于太阳光受阻 挡后可产生的阴影，光波的波长较短，因此阴影可见， 电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端(如手机) 与专用仪表可以测试出来。 远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基 站之间的距离也是在随机变化，若各移动用户发射信号 功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站 近者信号强，离基站远者信号弱。通信系统中的非线性 将进一步加重信号强弱的不平衡性，甚至出现了以强压 弱的现象，并使弱者，即离基站较远的用户产生掉话 (通信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。
移动通信基本原理
并实现整个通信系统的运行、 管理。
第1章 移动通信基本原理
第1章 移动通信基本原理
1） 移动交换中心MSC MSC是计算机控制的全自动交换系统。
MSC是整个GSM网络的核心，它控制所有BSC的业
务，提供交换功能及和系统内其它功能的连接，MSC 可以直接提供或通过移动网关GMSC提供和公共电话
交换网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、公共
线资源管理等功能。 功能实体可分为基站控制器
（BSC）和基站收发信台（BTS）。
第1章 移动通信基本原理
1） 基站收发信台BTS BTS完全由BSC控制， 主要负责无线传输， 完成 无线与有线的转换、 无线分集、 无线信道加密、 跳频 等功能。 2） 基站控制器BSC
基站控制器是基站的智能控制部分， 负责本基站
第1章 移动通信基本原理
•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。
A T 发射机 受话器 R 接收机 f2 天线共用器 f1 R f1 f2 B T
发话器
Play
图1-5 半双工方式
第1章 移动通信基本原理
• 半双工方式，基站为双工，移动台为异频单工
数据网（PDN）等固定网的接口功能，把移动用户与 移动用户、移动用户和固定网用户互相连接起来。
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。
（2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的
联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
发话器 A T 发射机 天线共用器 受话器 R f2 f1 R f1 f2 B T
移动通信网络及技术(孙海英)1-4章 (4)
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第１章 概述 3GPP2的宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，以CMDA 2000为
无线接口的标准。ANSI(American National Standards Institute)是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字 蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。3GPP2已制定了 CDMA 2000标准，已发布了Release 0、Release A、Release B、 Release C、Release D标准，正在制定AIE有关标准。
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第１章 概述 3GPP和3GPP2的目标是实现由2G网络向3G网络的平滑过渡，
保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼 容性。
国际上，3G系统主流标准有WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA(Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access)三个，并都已经开始商用。
11
第１章 概述
1) IMT-2000的频谱分配
1992年世界无线电管制大会规定IMT-2000频谱的分配如下：
上行频段：1885 MHz～2025 MHz；下行频段：2110 MHz～
2200 MHz；移动卫星业务频段：1980 MHz～2010 MHz；2170
MHz～2200 MHz。
从上面的分配可以看出，其上、下行频段是不对称的，因此有的
18
第１章 概述 在发展第三代移动通信技术的过程中，中国在1998年提出了
自主知识产权的系统标准TD-SCDMA，并为国际电信联盟 ITU(International Telecommunications Union)接纳，成为国 际上三个主流的3G通信标准之一。TD-SCDMA是中国在通信领域第 一次系统性地提出国际标准，在移动通信技术上的这一重大进步， 标志着从第三代移动通信开始，中国的移动通信技术已经发展到 具备直接参与国际竞争的能力。2008年，TD-SCDMA系统产品在技 术上逐渐成熟，并在产业化方面取得了重大进展，开始在国内京 津沪等8个城市进行试商用。
第１章 概述 3GPP2的宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，以CMDA 2000为
无线接口的标准。ANSI(American National Standards Institute)是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字 蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。3GPP2已制定了 CDMA 2000标准，已发布了Release 0、Release A、Release B、 Release C、Release D标准，正在制定AIE有关标准。
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第１章 概述 3GPP和3GPP2的目标是实现由2G网络向3G网络的平滑过渡，
保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼 容性。
国际上，3G系统主流标准有WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA(Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access)三个，并都已经开始商用。
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第１章 概述
1) IMT-2000的频谱分配
1992年世界无线电管制大会规定IMT-2000频谱的分配如下：
上行频段：1885 MHz～2025 MHz；下行频段：2110 MHz～
2200 MHz；移动卫星业务频段：1980 MHz～2010 MHz；2170
MHz～2200 MHz。
从上面的分配可以看出，其上、下行频段是不对称的，因此有的
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第１章 概述 在发展第三代移动通信技术的过程中，中国在1998年提出了
自主知识产权的系统标准TD-SCDMA，并为国际电信联盟 ITU(International Telecommunications Union)接纳，成为国 际上三个主流的3G通信标准之一。TD-SCDMA是中国在通信领域第 一次系统性地提出国际标准，在移动通信技术上的这一重大进步， 标志着从第三代移动通信开始，中国的移动通信技术已经发展到 具备直接参与国际竞争的能力。2008年，TD-SCDMA系统产品在技 术上逐渐成熟，并在产业化方面取得了重大进展，开始在国内京 津沪等8个城市进行试商用。
移动通信原理与系统(第4版) 第一章 移动通信概述
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1.3 移动通信频段
我国移动通信工作频段
原邮电部根据国家无委会规定现阶段取160MHz频段、450MHz 频段、900MHz频段作为移动通信工作频段，即
160 MHz频段：
138~149.9 MHz
150.05~167 MHz
450 MHz频段：
403~420 MHz
450~470 MHz
900 MHz频段：
21世纪的目标是实现任何地方任何时候任何人anywhereanytimeanyone的通信实现处处时时人人everywhereallthetimeeveryone的通现在和未来iotinternetthings11移动通信发展简述通信技术高速发展带来的代价数字芯片的处理能力每个摩尔定律用户数据速率以形式增长数字芯片的处理能力每个18月就增加1倍摩尔定律用户数据速率以指数形式增长无线通信技术的速率发展速度无线通信的速率每增加无线通信的速率每5年增加10倍通信高速发展带来运营商利润降低11移动通信发展简述mobilecommunicationtheory11移动通信发展简述接入方式典型代表第一代1g模拟蜂窝系统fdma美国amps系统欧洲tacs系统第二代2g数字蜂窝系统tdmagsm系统cdmancdma系统目标典型代表过渡代25g高速传输gprscdma20001x系统第三代3gimt2000全球漫游高质量多媒体业务系统容量管理能力保密性和服务质量均有很大改善欧洲wcdma系统北美cdma2000系统中国tdscdma系统第四代4gimtadvanced高速率各种数据话音业务全ip多协议新技术4g网络标准fddltetdlte第五代5g实现增强型移动宽带海量机器通信超高可靠低时延通信需求2020年完成5g终版本移动通信是指通信双方或至少有一方在运动状态下进行信息交换的通信体制先驱者
第1章 移动通信概论
S I S
n
n
Ii
i 1
i0
S I
R
i0 i 1
n ( D ) i
S ( D / R) n ( 3N ) n .. I i0 i0
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
提高容量方法
在进行了频率规划的蜂窝系统中，随着无线服务 需求的提高，要求给单位覆盖区域提供更多的信 道，此时，通常采用①小区分裂、②裂向（扇区 化）和③覆盖区分区域（分区微小区化）的方法 来增大蜂窝系统的容量。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
从公式1-1来看，N可能的值为1、3、4、7、9、 12……。再结合不同系统承受同频干扰的能力， 模拟系统的N典型值为7、12；数字系统的N典型 值为3、4。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
问题：那么N值与S/I具体关系是什么呢？
pr p0 (d / d 0 )
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
1.2.4 蜂窝系统中的信道
在蜂窝系统中，由系统采用的多址技术所获得的无线信道 称为物理信道（PCH），通常，在具体的物理信道上安排 相应的逻辑信道。逻辑信道按其逻辑功能可分为业务信道 （TCH）和控制信道（CCH）。业务信道可分为话音业务 信道和数据业务信道；控制信道的种类很多，而且不同体 制的蜂窝系统设臵的控制信道不同，它们分配完成信令等 各种控制信息的传送。 蜂窝系统的信道还可以按信息的传送方向来分类，用于从 基站向移动台传送信息的信道称为前向信道（FCH），或 者叫下行信道、正向信道；用于从移动台向基站传送信息 的信道称为反向信道（RCH），或者叫上行信道。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展 阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低，工 作方式为单工或半双工方式。 第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。这 一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡， 接续方式为人工，网络的容量较小。 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。其 特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频 段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从20世纪70年代中后期至今。其特点是 通信容量迅速增加，新业务不断出现，系统性能 不断完善，技术的发展呈加快趋势。
n
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第1章 移动通信概论
提高容量方法
在进行了频率规划的蜂窝系统中，随着无线服务 需求的提高，要求给单位覆盖区域提供更多的信 道，此时，通常采用①小区分裂、②裂向（扇区 化）和③覆盖区分区域（分区微小区化）的方法 来增大蜂窝系统的容量。
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第1章 移动通信概论
从公式1-1来看，N可能的值为1、3、4、7、9、 12……。再结合不同系统承受同频干扰的能力， 模拟系统的N典型值为7、12；数字系统的N典型 值为3、4。
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第1章 移动通信概论
问题：那么N值与S/I具体关系是什么呢？
pr p0 (d / d 0 )
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第1章 移动通信概论
1.2.4 蜂窝系统中的信道
在蜂窝系统中，由系统采用的多址技术所获得的无线信道 称为物理信道（PCH），通常，在具体的物理信道上安排 相应的逻辑信道。逻辑信道按其逻辑功能可分为业务信道 （TCH）和控制信道（CCH）。业务信道可分为话音业务 信道和数据业务信道；控制信道的种类很多，而且不同体 制的蜂窝系统设臵的控制信道不同，它们分配完成信令等 各种控制信息的传送。 蜂窝系统的信道还可以按信息的传送方向来分类，用于从 基站向移动台传送信息的信道称为前向信道（FCH），或 者叫下行信道、正向信道；用于从移动台向基站传送信息 的信道称为反向信道（RCH），或者叫上行信道。
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第1章 移动通信概论
第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展 阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低，工 作方式为单工或半双工方式。 第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。这 一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡， 接续方式为人工，网络的容量较小。 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。其 特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频 段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从20世纪70年代中后期至今。其特点是 通信容量迅速增加，新业务不断出现，系统性能 不断完善，技术的发展呈加快趋势。
移动通信系统(第三版课件)第1章 移动通信系统概述
第1章 移动通信系统概述
需要注意的是， 在移动信道中传输数字信令， 除需要 窄带调制和同步之外， 还必须解决可靠传输的问题。 因为在信道中遇到干扰之后， 数字信号会发生错码， 必须采用各种差错控制技术， 如检错和纠错等， 才能 保证可靠的传输。在传输数字信令时， 为便于收端解 码， 要求数字信令按一定的格式编排。 信令格式是多 种多样的， 不同通信系统的信令格式也各不相同。 常 用的信令格式如图 1 - 7 所示， 它包括前置码(P)、 字
(7) 归属位置寄存器(HLR)与访问位置寄存器(VLR)
之间的接口(D接口)。 (8) 移动交换中心之间的接口(E接口)。 E接口主要 用于MSC之间交换有关越区切换的信息。
第1章 移动通信系统概述
(9) 移动交换中心(MSC)与设备标志寄存器(EIR)之 间的接口(F接口)。 F接口用于在MSC与EIR之间交换
有关移动设备管理的信息， 例如国际移动设备识别码
等。 (10) 访问位置寄存器VLR之间的接口(G接口)。 当
某个移动台使用临时移动台标识号(TMSI)在新的VLR
中登记时， G接口用于在VLR之间交换有关信息。
第1章 移动通信系统概述
1.4.4 移动通信空中接口协议模型 采用开放互连（OSI）参考模型的概念来规定其协议 模型。如图1-6，模型分作三层。 L3 L2 网络层（NWL） 数据链路控制层（DLC） 介质接入控制层（MAC） L1 物理层（PHL）
第1章 移动通信系统概述
1.4.5 移动通信信道类型 信道类型是根据基站与移动用户之间传递信息种 类来划分。主要两大类：业务信道（TCH）和控制信 道（CCH）。 业务信道（TCH）携带数字化的用户编码语音或 用户数据。故又可分为语音业务信道和数据业务信道， 系统提供业务信息又有监测音SAT（Supervisory Audio Tone)和信令音ST(Signalling Tone)。 控制信道（CCH）在基站和移动站之间传送信令、 同步数据和同步指令，主要移动台的呼叫控制和接入 管理。
移动通信(第五版) 第1章
2) 异频单工 异频是指通信双方使用两个不同频率f1和f2。 这种方式 中通信双方的操作仍采用“按—讲”方式。 由于收发使用不 同的频率， 因此同一部电台的收发信机可以交替工作， 也 可以收常开， 只控制发， 即按下PTT发射。 其优缺点与同 频单工基本相同。 在无中心转信台转发的情况下， 电台需 配对使用， 否则通信双方无法通话， 故异频单工方式主要 用于有中心转信台转发(单工转发或双工转发)的情况。 所谓 单工转发， 即中心转信台使用一组频率(如收用f1， 发用f2)， 一旦接收到载波信号即转去发送。 所谓双工转发, 即中心转 信台使用两组频率(一组收用f1， 发用f2； 另一组收用f3， 发 用f4)， 任一路一旦接收到载波信号即转去发送。
与其他通信方式相比， 移动通信具有以下基本特点：
(1) 电波传播条件恶劣。
(2) 具有多普勒效应。
由于移动台在运动中，所以产生多普勒频移效应，频移值fd 与移动台运动速度v、工作频率f（或波长λ）及电波到达角θ有关，
即
fd
v
cos
(1-1)
多普勒频移导致附加调频噪声。
(3) 干扰严重。 (4) 接收设备动态范围大。 (5) 需要采用位置登记、 过境切换等移动性管理技术。 (6) 综合了各种技术。 (7) 对设备要求苛刻。
所以，我们将重点介绍公共移动通信系统的网络结构。 公共移动通信系统， 即蜂窝移动通信系统的基本系统结构 如 图 1-4 所 示 。 一 个 交 换 区 由 一 个 移 动 交 换 中 心 MSC （Mobile Service Switching Centre）、一个或若干个归属位 置寄存器HLR（Home Location Register ）和访问者位置 寄存器VLR（Visitor Location Register)，有时几个MSC合用 一 个 VLR 、 设 备 识 别 寄 存 器 EIR （ Equipment Identity Register）、 鉴权中心AuC（Authentication Centre）、操作 维护中心OMC（Operation and Maintenance Centre）、 基站 BS（Base Station）和移动台MS（Mobile Station）等功能 实体组成。
移动通信概述
1.1 引言
移动通信是指通信的双方或至少有一方是在移动 中进行信息传输和交换。 随着社会的发展和科学技术的进步，人们希望能 随时随地、迅速可靠地与通信的另一方进行信息 交流。这里所说的“信息交流”，不仅指双方的 通话，还包括数据、传真和图像等通信业务。例 如固定点与移动体（如汽车、轮船、飞机）之间、 移动体与移动体之间、人与运动中的人或人与移 动体之间的信息传递，都属于移动通信。分别构 成陆地移动通信、海上移动通信和空中移动通信。
第1章 移动通信概述
1.1 引言
1.2
1
1.2.1 第一代模拟移动通信系统概述 移动通信的电波传播 1.2.2 第二代数字移动通信系统概述 移动信道中的干扰 1.2.3 第三代数字移动通信系统概述 1.2.4 第四代数字移动通信系统概述 移动信道的场强估算
1.2 移动通信的发展历程
频谱利用率低，容量有限，系统扩容困难；
制式太多，互不兼容，不利于用户实现国际 漫游，限制了用户覆盖面； 不能与ISDN兼容，提供的业务种类受限制， 不能传输数据信息； 保密性差，以及移动终端要进一步实现小型 化、低功耗、低价格的难度都较大。
1.2.2 第二代数字移动通信系统
第二代移动通信系统——以数字信号传输、时分多 址（TDMA，Time Division Multiple Access）、 码分多址（CDMA, Code Division Multiple Access）为主体技术，频谱效率提高，系统容量 增大，易于实现数字保密、通信设备的小型化和智 能化，标准化程度大大提高等。制定了更加完善的 呼叫处理和网络管理功能，克服了第一代移动通信 系统的不足之处，可与窄带综合业务数字网相兼容， 除了传送语音外，还可传送数据业务，如传真和分 组的数据业务等。
第1章 第三代移动通信概述
第1章第三代移动通信概述本章主要内容：●第三代移动通信的标准化组织，3G技术标准；●第三代移动通信系统频谱分配；●第三代移动通信系统的业务特点；●第三代移动通信的演进路径；●IMT-Advanced标准化进程，关键技术。
1.1 第三代移动通信的标准化1.1.1 第三代移动通信标准化组织第三代移动通信系统简称3G，又被国际电联(ITU ，International Telecommunication Union)称为IMT-2000，意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。
IMT-2000的标准化工作开始于1985年。
第三代移动通信标准规范具体由第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP，3G Partnership Project）和第三代移动通信合作伙伴项目二（3GPP2，3G Partnership Project 2）分别负责。
1.第三代移动通信的目标（1）全球统一频谱、标准，实现全球无缝漫游。
（2）更高的频谱效率，更低的建设成本。
（3）能提供较高的服务质量和保密性能。
（4）能提供足够的系统容量，方便2G系统的过渡和演进。
（5）能提供多种业务，适应多种环境。
快速移动环境中最高传输速率可达144kbit/s，室外到室内或步行环境中最高传输速率达到384kbit/s，室内环境中最高传输速率达到2Mbit/s。
2.第三代移动通信的特征（1）3G系统具有大容量语音、高速数据和图像传输的能力。
（2）3G系统可以基于第二代移动通信系统平滑过渡和演进。
（3）3G系统采用了新的通信技术。
3. 第三代移动通信的标准化组织(1) 第三代移动通信合作伙伴项目(3GPP)①3GPP的组织机构第三代移动通信合作伙伴项目(3GPP)是由欧洲的ETSI，日本的ARIB、日本的TTC，韩国的TTA以及美国的T1P1五个标准化组织在1998年底发起成立的，1998年12月正式成立。
中国无线通信标准化组织(CWTS)于1999年在韩国正式签字加入3GPP，成为3GPP的组织伙伴。
移动通信系统的基本概述(
第一章 移动通信概述
1.1 移动通信的发展 1.2 移动通信的特点及组成 1.3 移动通信的分类 1.4 移动通信的工作方式
1.5 移动通信中的多址技术 1.6 移动通信的编码与调制技术
1
什么是移动通信
移动通信——“动中通”
通信双方或至少其中一方在移动环境下进行 信息传递的通信方式，包括移动体之间或移动 体与固定体之间的通信。
中国移动通信发展历程－－大陆无线寻呼
中国移动通信发展历程－－蜂窝移动电话
中国移动通信发展历程－－模拟与数字移动电话
指数型增长，跳跃式前进，跨越式发展
据统计，我国从1987年开通移动电话业务到1997年用户达 到1000万户，用了整整10年的时间。而从1000万户增长到 2001年的1亿户，只用了不到4年的时间。此后，2002年11 月，移动电话用户总数达到2亿；2004年5月，达到3亿； 2006年2月，达到4亿。今天的中国，移动电话用户已经超 过4.87亿户，成为全球移动电话用户最多的国家，同时也 是GSM和CDMA网络容量全球最大的国家。20年，6.3亿秒， 平均每1.2秒就增加一个新用户。
第三代移动通信系统
具有全球标准 使用全球公共频带 具有全球使用的小型终端 具有全球漫游能力 从媒体（Media）→多媒体（Multi-media） 微蜂窝结构 提高改良的频率使用效率 具有易于向下一代系统发展的灵活性 具有高速的分级数据速率 在固定位置环境下能达到2Mbps 对步行用户能达到384kbps 对车载用户能达到144kbps
2000s，第三代移动通信系统，欧洲、日本的WCDMA ， 北美的CDMA-2000 ，中国的TD-SCDMA
第一代移动通信系统特点
系统间没有公共接口。 无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承 载业务很难开展。 频率利用率低，无法适应大容量的要求。 安全性差，易于被窃听，易做“假机”。
移动通信(第4版)大学本科教材 移动通信第一章-2007-02
随机多址方式： 9 ALOHA、时隙ALOHA、DSMA/CD(CDPD)、 CSMA/CA(无线局域网）
同济大学 徐娟
38
1.5.4 抗干扰措施
¾利用信道编码(如卷积码等前向纠错FEC和自动请求 重传ARQ)进行检错和纠错－－－－－抗随机干扰
¾利用交织编码技术－－－－－抗突发干扰
¾利用微分集技术（空间分集、频率分集、时间分集 以及RAKE接收机等）和自适应均衡技术以及选用具有 抗码间干扰的调制技术－－－－克服由多径传播而引 起的多径衰落
40
¾ 网络结构
1.5.5 组网技术（二）
¾ 网络接口
电路交换业务通道
GMSC
VLR
MSC
BTS
BSC
PCU
HLR AUC
PSTN
ISP 163
SGSN
分组交换业务通道
GGSN
GPRS系统结构图
同济大学 徐娟
数据网络
41
1.5.5 组网技术（三）
¾网络的管理与控制 9 连接控制（或管理）功能
呼叫接续过程
集群调度系统：
移动台
总调度台
公共电话网 PSTN
分调度台
基地台
中央控制器
同济大学 徐娟
28
1.3 常用移动通信系统
蜂窝移动通信系统：
BTS
MSC
公共电话网 PSTN
MS
同济大学 徐娟
29
1.3 常用移动通信系统
卫星移动通信系统：
铱（Iridium）星系统 全球星（Global star）系统
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24
1.3 常用移动通信系统
无线电寻呼系统（单向传输） 蜂窝移动通信系统（频率再用、小区分裂、越区切
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38
1.5.4 抗干扰措施
¾利用信道编码(如卷积码等前向纠错FEC和自动请求 重传ARQ)进行检错和纠错－－－－－抗随机干扰
¾利用交织编码技术－－－－－抗突发干扰
¾利用微分集技术（空间分集、频率分集、时间分集 以及RAKE接收机等）和自适应均衡技术以及选用具有 抗码间干扰的调制技术－－－－克服由多径传播而引 起的多径衰落
40
¾ 网络结构
1.5.5 组网技术（二）
¾ 网络接口
电路交换业务通道
GMSC
VLR
MSC
BTS
BSC
PCU
HLR AUC
PSTN
ISP 163
SGSN
分组交换业务通道
GGSN
GPRS系统结构图
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数据网络
41
1.5.5 组网技术（三）
¾网络的管理与控制 9 连接控制（或管理）功能
呼叫接续过程
集群调度系统：
移动台
总调度台
公共电话网 PSTN
分调度台
基地台
中央控制器
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1.3 常用移动通信系统
蜂窝移动通信系统：
BTS
MSC
公共电话网 PSTN
MS
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29
1.3 常用移动通信系统
卫星移动通信系统：
铱（Iridium）星系统 全球星（Global star）系统
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24
1.3 常用移动通信系统
无线电寻呼系统（单向传输） 蜂窝移动通信系统（频率再用、小区分裂、越区切
移动通信第1章(西电第四版)
3GPP的主要成果
3GPP制定了包括WCDMA、 TD-SCDMA、LTE和5G NR等 在内的多个移动通信技术标准 ，为全球移动通信市场提供了 丰富的技术选择和产业支持。
第三代合作伙伴计划2（3GPP2）
3GPP2简介
3GPP2是一个由北美和欧洲一些通信公司组成的合作伙伴计划， 致力于制定和推广基于码分多址（CDMA）技术的第三代（3G） 和后续移动通信标准。
标准演进趋势
• 从模拟到数字：移动通信技术经历了从模拟到数字的演进过程，数字通信技术 具有更高的频谱利用率、更好的通信质量和更强的保密性能。
• 从语音到数据：随着互联网的普及和智能终端的快速发展，移动通信业务从以 语音为主逐渐转变为以数据为主，包括网页浏览、视频通话、在线游戏等多样 化应用。
• 从窄带到宽带：为了满足日益增长的数据业务需求，移动通信技术不断向宽带 化方向发展，从2G时代的窄带通信到3G、4G时代的宽带通信，再到5G时代 的超宽带通信。
网络子系统
网络子系统定义
网络子系统是移动通信系统中的核心部分，包括移动交换中心、归属位置寄存器 、访问位置寄存器等设备。
网络子系统功能
网络子系统负责移动用户的位置管理、呼叫处理、数据交换等功能，同时提供与 其他网络的接口。
操作维护子系统
操作维护子系统定义
操作维护子系统是移动通信系统中的 支撑部分，包括操作维护中心、网络 管理系统等设备。
交织技术
将数据按顺序写入交织器，然后按照交织规则读出，实现 数据的重新排列，从而减小信道中连续突发错误对数据传 输的影响。
信道编码与交织技术的结合
通过信道编码提高数据传输的可靠性，再通过交织技术减 小连续突发错误的影响，进一步提高数据传输的可靠性。
移动通信(第五版)(章坚武)第1章
物信学院
. 课件制作：蔡彦
第1章 概述
1.2 移动通信的工作方式
移动通信按照用户的通话状态和频率使用的方法分， 有三种工作方式： 单工制、半双工制和双工制。
单工制分单频（同频）单工和双频（异频）单工两种， 见图1-1。
物信学院
. 课件制作：蔡彦
第1章 概述
物信学院
图 1-1 单工通信方式
.
课件制作：蔡彦
第1章 概述
1） 同频单工 同频是指通信双方使用相同的工作频率(f1)； 单工是指通 信双方的操作采用“按—讲”(PTT， Push To Talk)方式。 平 时， 双方的接收机均处于守听状态。 如果A方需要发话， 可 按下PTT开关， 发射机工作， 并使A方接收机关闭。 这时， 由于B方接收机处于守听状态， 因此可实现由A至B的通话； 同理， 也可实现B至A的通话。 在该方式中， 电台的收发信 机是交替工作的， 故收发信机不需要使用天线共用器， 而是 使用同一副天线。
. 课件制作：蔡彦
第1章 概述
1.1 移动通信及其特点
移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进 行的通信。
与其他通信方式相比， 移动通信具有以下基本特点：
(1) 电波传播条件恶劣。
(2) 具有多普勒效应。
由于移动台在运动中，所以产生多普勒频移效应，频移值fd 与移动台运动速度v、工作频率f（或波长λ）及电波到达角θ有关，
第1普章通概高述等教育“十二五”国家级规划教材
移 动 通 信 十二一五五
（第五版）
章坚武 编著
物信学院
西安电子科技大学出版社
.
课件制作：蔡彦
第1章 概述
移动
请班长安排，用班费复印实验资料
第1章移动通信概述
➢ 第三代移动通信技术，孙立新等编，人民邮电 出版社
第1章 移动通信概述
1.1 移动通信的概念及特点
1.2
移动通信发展概况
1.3 移动通信的分类及工作方式
1.4 移动通信采用的基本技术
1.5
移动通信的应用系统
1.1 移动通信的概念及特点
1.1.1 移动通信的概念
· 移动通信就是通信双方至少有一方 是在运动中 （或临时静止状态） 实现通 信的通信方式。
· 例如，固定体与移动体之间或移动 体与移动体之间的信息交换，都属于移 动通信。
移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮 船、飞机、收音机等在移动状态中的物体。
固定体包括固定无线电台、有线用户等。
1.1.2 移动通信的特点
1.移动性
移动用户可以自由活动，其位置不受束缚。 移动通信必须是无线通信，或无线通信与有线通
· 第二阶段从20世纪40年代中期至60年 代初期。
在此期间内，出现了公用移动通信业务。
这一阶段的特点是移动通信从专用网向 公用网过渡，接续方式为人工，网的容量 较小。
1.2 移动通信发展概况
· 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代 中期。
在此期间，美国推出了改进型移动电话 系统（IMTS），采用大区制、中小容量， 实现了无线频道自动选择并能够自动接续 到公用电话网。
· 在移动通信系统开发研制中，码分多 址（CDMA）是最具有竞争力的多址方式 。
1.4.4 抗干扰技术
移动通信系统中采用的抗干扰措施是多种多 样的，主要有：
利用信道编码进行检错、纠错。 分集技术、均衡技术、调制技术。 扩频、跳频技术。 扇区天线、多波束天线和自适应天线等。 干扰抵消和多用户检测器技术。
参考书
第1章 移动通信概述
1.1 移动通信的概念及特点
1.2
移动通信发展概况
1.3 移动通信的分类及工作方式
1.4 移动通信采用的基本技术
1.5
移动通信的应用系统
1.1 移动通信的概念及特点
1.1.1 移动通信的概念
· 移动通信就是通信双方至少有一方 是在运动中 （或临时静止状态） 实现通 信的通信方式。
· 例如，固定体与移动体之间或移动 体与移动体之间的信息交换，都属于移 动通信。
移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮 船、飞机、收音机等在移动状态中的物体。
固定体包括固定无线电台、有线用户等。
1.1.2 移动通信的特点
1.移动性
移动用户可以自由活动，其位置不受束缚。 移动通信必须是无线通信，或无线通信与有线通
· 第二阶段从20世纪40年代中期至60年 代初期。
在此期间内，出现了公用移动通信业务。
这一阶段的特点是移动通信从专用网向 公用网过渡，接续方式为人工，网的容量 较小。
1.2 移动通信发展概况
· 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代 中期。
在此期间，美国推出了改进型移动电话 系统（IMTS），采用大区制、中小容量， 实现了无线频道自动选择并能够自动接续 到公用电话网。
· 在移动通信系统开发研制中，码分多 址（CDMA）是最具有竞争力的多址方式 。
1.4.4 抗干扰技术
移动通信系统中采用的抗干扰措施是多种多 样的，主要有：
利用信道编码进行检错、纠错。 分集技术、均衡技术、调制技术。 扩频、跳频技术。 扇区天线、多波束天线和自适应天线等。 干扰抵消和多用户检测器技术。
参考书
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图1-1 典型的数字移动通信系统框图
2．移动通信的主要特点
（1）移动通信必须利用无线电波进行信 息传输 （2）移动通信是在复杂的干扰环境中运 行的
（3）移动通信可以利用的频谱资源有限 （4）由于通信用户的随机移动性，网络 管理和控制必须有效 （5）移动终端必须适于在移动环境中使 用
1.1.3 移动通信系统的分类
④ 按覆盖范围不同，可分为广域移动通 信系统和局域移动通信系统。 ⑤ 按业务类型不同，可分为电话移动通 信系统、数据移动通信系统和多媒体移 动通信系统。
⑥ 按工作方式不同，可分为单工移动通 信系统、双工移动通信系统和半双工移 动通信系统。 ⑦ 按服务范围不同，可分为专用移动通 信系统和公用移动通信系统。 ⑧ 按信号形式不同，可分为模拟移动通 信系统和数字移动通信系统。
CRC+卷积码
48.6 8 TDMA/FDMA
CRC+卷积码
42 6.7 TDMA/FDMA
1.3.2 第三代移动通信系统
1．第三代移动通信标准
1999年11月5日在芬兰赫尔辛基召开的 ITU TG8/1第18次会议上最终确定了5种技 术标准作为第三代移动通信的基础，如表 1-2所示。
表1-2
多址接入技术
1.1 移动通信的概念及特点
1.1.1 移动通信概念
移动通信是指通信双方至少有一方 在移动中（或者临时停留在某一非预定 的位置上）进行信息传输和交换，这包 括移动体（车辆、船舶、飞机或行人） 和移动体之间的通信，移动体和固定点 （固定无线电台或有线用户）之间的通 信。采用移动通信技术和设备组成的通 信系统即为移动通信系统。
图1-2 卫星通信示意图
1.3.4 数字集群移动通信系统
1．集群移动通信系统的特点
① 集群通信系统属于专用移动通信网。 ② 集群通信系统具有指挥调度业务的特 征。
③ 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。 ④ 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，主要通过改进频道共用技 术来提高系统的频率利用率。
第1章 概述
1.1
移动通信的概念及特点
1.2
移动通信的发展历史
1.3
常用的无线通信系统
1.4
我国移动通信的发展概况
本章主要内容如下。 ① 移动通信的概念、特点和分类。 ② 移动通信的发展历史，我国移动通信 的发展概况。 ③ 第二代（2G）移动通信系统的特点， 介绍不同标准的2G移动通信系统。
④ 第三代（3G）移动通信系统的特点， 介绍不同标准的3G移动通信系统。 ⑤ 卫星移动通信系统和数字集群移动通 信系统的特点和标准。 ⑥ 无线局域网（WLAN）的概念，重点 介绍802.11系统标准。 ⑦ LTE移动通信系统的特点。
性能指标 核心网 带宽 多址方式 码片速率 双工方式
帧长 语音编码 信道编码 信道化码
WCDMA GSM MAP 5MHz CDMA 3.84Mchip/s FDD/TDD 10ms/15时隙/帧 自适应多速率语音编码器 （AMR） 卷积码和Turbo码 前 向 OVSF ， 扩 频 因 子 512～4； 反 向 OVSF ， 扩 频 因 子 256～4 前向：18位GOLD码； 反向：24位GOLD码 开环+闭环 软切换
（1）802.11系列标准 （2）HipperLAN1/HiperLAN2标准 （3）HiSWANa/HisWANb标准
1.3.6 LTE移动通信系统
LTE是3GPP主导的一种先进的空中 接口技术，被认为是准4G技术。 LTE区别于以往的移动通信系统， 它完全是为了分组交换业务来优化设计 的，无论是无线接入网的空中接口技术 还是核心网的网络结构都发生了较大的 变化。
1.3.5Leabharlann 无线局域网1．无线局域网的概念及特点
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是利用无线通信技 术在一定的局部范围内建立的网络，是 计算机网络与无线通信技术相结合的产 物。
它以无线多址信道作为传输介质， 利用电波完成数据交互，提供传统有线 局域网（LAN）的功能，构成可以互相 通信和实现资源共享的网络体系，使用 户能够真正实现随时、随地的宽带网络 接入。 WLAN能执行像文件传输、外设共 享、Web浏览、电子邮件收发和数据库 访问等传统网络通信功能。
1.2 移动通信的发展历史
第1阶段从20世纪20年代至20世纪40年代， 为早期发展阶段。 第2阶段从20世纪40年代中期至20世纪60年 代初期。 第3阶段从20世纪60年代中期至20世纪70年 代中期。 第4阶段从20世纪70年代中期至20世纪80年 代中期。
第5阶段从20世纪80年代中期开始至20世纪 90年代后期。 第6阶段从20世纪90年代后期至21世纪初。 20世纪90年代末开始是第三代（3G） 移动通信技术发展和应用阶段。
依据不同的划分标准，移动通信系 统有多种分类方法。 ① 按使用对象不同，可分为民用移动通 信系统和军用移动通信系统。
② 按使用环境不同，可分为地面移动通信系统、 水上移动通信系统和空中移动通信系统。 ③ 按多址方式不同，可分为频分多址（FDMA） 移动通信系统、时分多址（TDMA）移动通信系 统和码分多址（CDMA）移动通信系统。
随着信息社会对无线Internet业务需求 的日益增长，第三代移动通信系统2Mbit/s 的最高传输速率已远远不能满足需求，第 三代移动通信系统正逐步采用各种速率增 强型技术。 第7阶段从21世纪初至今。
1.3 常用的无线通信系统
1.3.1 第二代移动通信系统
2G移动通信系统主要包括下面几种标 准：1991年美国提出的先进的数字移动电 话系统 （D-AMPS）；1992年欧洲推出的 全球移动通信系统（GSM）；1993年日本 提出的个人数字蜂窝（PDC）；1993年美 国提出的IS-95，即N-CDMA。各个标准的 主要系统参数如表1-1所示。
调制方式 载波带宽/kHz 语音编码方式
GMSK 200 RELP-LTP
/4-QPSK 25 VSELP
信道编码方式
信道数据速率 / （ kbit/s ） 语音编码速率 / （ kbit/s ） 多址方式
CRC+卷积码
270.833 13 TDMA/FDMA
CRC+卷积码
1 228.8 8 CDMA/FDMA
扰码 功率控制 切换 导频结构
长码和短PN码 开环+闭环 软切换
扰码，长度固定为16 开环+闭环 接力切换
上行专用导频；
下行公共或专用导频
上行专用导频；
下行公共或专用导频
下行公共导频DwPTS；
上行同步UpPTS
基站同步
同步/异步
GPS同步
同步
1.3.3 卫星移动通信系统
卫星移动通信系统是指利用人造地球通 信卫星作为空间链路的一部分进行移动通信 业务的通信系统，如图1-2所示。 卫星移动通信不受地理条件的限制，具 有全球范围的覆盖面，信道频带宽，通信容 量大，电波传播稳定，通信质量好。但卫星 通信系统造价昂贵，运行费用高。
1.1.2 移动通信的主要特点
1．移动网络和固定网络的区别
（1）数字移动通信系统的结构框图
图1-1所示为一个典型的数字移动通信系 统框图，由发送端、接收端和传输介质三部 分组成，发送端和接收端分别对应4个单元： 信源和信宿，信源编码和译码，信道编码和 译码，调制和解调。
（2）移动通信和有线通信的区别
③ 频谱效率达到3GPP R6的2～4倍。 ④ 降低系统延迟，用户面延迟（单向） 小于5ms，控制面延迟小于100ms。 ⑤ 支持与现有3GPP和非3GPP系统的互 操作。
⑥ 支持增强型的广播组播（MBMS）业务。 ⑦ 实现合理的终端复杂度、成本和耗电。 ⑧ 支持增强的IP多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）和核心网。
⑤ 早期的集群通信系统为大区制覆盖方 式，不需要切换和漫游功能，相比蜂窝 移动通信系统，价格较便宜。
2．集群移动通信系统的组网
集中式控制方式的单区单基站系统 的基本结构如图1-4所示，由移动台、调 度台、基站、系统控制中心和系统管理 终端组成。
图1-4 集中式控制方式的单区单基站系统的基本结构
采用码分多址接入（CDMA）技术 的3种候选方案成为第三代移动通信的主 流标准。
2．3大主流技术标准性能对比
3G的3大主流技术的网络基础、核心网、 空中接口、码片速率、载频间隔、扩频方式、 同步和功控速度等主要技术特点如表1-3所示。
表1-3
标准
3G的主流标准性能对比
CDMA2000 ANSI-41 1.25MHz CDMA 1.228 8Mchip/s FDD 5 、 10 、 20 、 40 、 80ms/16 时隙 / 帧 可变速率声码器IS-773、IS-127 卷积码和Turbo码 前向：Walsh和长码； 反向：Walsh和准正交码 TD-SCDMA GSM MAP 1.6MHz CDMA/TDMA 1.28Mchip/s TDD 5×2ms/7×2时隙/2子帧/帧 自适应多速率语音编码器 （AMR） 卷积码和Turbo码 OVSF，扩频因子16～1
2．WLAN的网络结构
（1）自组织型WLAN （2）基础结构型WLAN
3．WLAN标准
在WLAN迅猛发展的同时，WLAN 的标准之争也成为众多厂商和运营实体 非常关注的一个话题。
主要有美国电子电气工程师协会（IEEE） 的802.11系列标准，欧洲电信标准协会（ETSI） 大力推广的HipperLAN1/HiperLAN2标准，日本 的多媒体移动接入通信促进委员会（MMAC） 致力推广的HiSWANa/HisWANb标准等。
LTE规范的第一个版本，第8版（R8）， 完成于2008年春季，商业网络在2009年年底开 始运营。