移动通信李建东第四版

第4代移动通信
研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电 话和其他移动装置无线访问Internet的速 率，因此4G通信给人印象最深刻的特征 莫过于它具有更快的无线通信速 度。
从移动通信系统数据传输速率作比较
第一代模拟式仅提供语音服务；第二代 数位式移动通信系统传输速率也只有 9.6Kbps，最高可达32Kbps，如 PHS； 而第三代移动通信系统数据传输速率可 达到2Mbps；专家则预估，第四代移动 通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚 至最高可以达到每秒 高达100Mbps速度 传输无线信息，这种速度将相当于目前 手机的传输速度的1万倍左右。
赵荣黎，《数字蜂窝移动通信系统》，电子 工业出版社；
蔡涛等译，《无线通信原理与应用》，电子 工业出版社；
骆健霞等译，《CDMA系统工程手册》，人民 邮电出版社；
等
第1章 概 论
1.1 1.2 移动通信系统的分类 1.3 常用移动通信系统 1.4 移动通信的基本技术 1.5 1.6 移动通信的标准化
1974年，BELL实验室提出蜂窝移动通信的 概念
1980s，第一代蜂窝移动通
信系统，1983年美国的
AMPS，1980年北欧的NMT，
1979年日本的NAMTS，1985
年英国的TACS。代表“大哥大”
1990s，第二代移动通信GSM，
（Global System for Mobile Communication 的缩写。意思是全球移动 通信系统 ）
4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量 视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不 相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载， 比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能 达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无 线服务 的要求。而在用户最为关注的价格方面， 4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且 计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身 的需求确定所需的服务。此 外，4G可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然 后再扩展到整个地区。很明显，4G有着不可比 拟的优越性。
等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、 电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务， 无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也 就是说，在室内、室外和行车的环境中能够分别 支持至少2兆字节／每秒、384千字节／每秒以及 144千字节／每秒的传输速度。
2000s，第三代移动通信
目前， 3G发展最快的国家 是日韩。
用若干蜂窝状小区覆盖整个服务区的大、 中容量移动电话系统就叫做蜂窝移动电 话系统，简称蜂窝移动电话。
七小区群
G
F
B
G
A
再用距F离
B
E 小区1 C
A
D
E 小区8
相同字母小区使用 相同频率组
G
D
B
图 1-6 蜂窝系统的频率再用
什么是同道干扰？
所谓同道干扰即同频干扰，即指无用 信号的载频与有用信号的载频相同， 并对接收同频有用信号的接收机造成 的干扰。
人们把模拟通信系统(包括模拟蜂窝网、模 拟无绳电话与模拟集群调度系统等)称作第一代 通信产品，而把数字通信系统(包括数字蜂窝网、 数字无绳电话、移动数据系统以及移动卫星通 信系统等)称作第二代通信产品。
(1)频谱利用率高， 有利于提高系统容量。 (2) 能提供多种业务服务， 提高通信系统的通
用性。
国际上3G手机有3种制式标准：欧 洲的WCDMA标准、美国的 CDMA2000标准和由我国科学家提 出的TD－SCDMA标准。
无线移动通信与IP技术（因特网）是当 今信息领域的两大支柱和热点
无线IP接入技术是接入网的一种新的形 式，处在用户终端和骨干网之间，基于 TCP/IP协议，将Internet上的各种业务 以无线通信的方式延伸到用户终端，无 线IP接入系统一般采用点对多点的星形 组网方式。
本章要求： 掌握移动通信的主要特点 了解移动通信的分类 掌握移动通信的工作方式 理解集群通信的原理 理解数字通信的优点 了解移动通信的发展 了解常用的移动通信系统 了解移动通信的相关基本技术及发展趋
势
移动通信的基本概念—“动中通” 通信双方至少有一方在移动中进行信息
传输和交换。 终端的移动（手机，车载台） 个人的移动性（ISM卡方式支持的业务） 业务的移动性（200业务等）
(3) 抗噪声、 抗干扰和抗多径衰落的能力强。 (4) 能实现更有效、 灵活的网络管理和控制。 (5) 便于实现通信的安全保密。 (6) 可降低设备成本和减小用户手机的体积和
重量。
1.2.3 话音通信和数据通信
移动 通信系统 基于 话音的网 络
基于 数据的网 络
无绳 (低 功率局 域网)
蜂窝 (高 功率宽 域网)
移动通信
课程性质：本课程是电子科学与技术(本科) 专业的专业选修课。
课程目的：其目的是使学生通过本课程的 学习，掌握蜂窝移动通信系统的基本工作 原 理；熟悉现有的GSM系统和CDMA系统， 及2.5代的GPRS系统和CDMA 1X系统；了 解3G、4G和未来移动通信系统的技术发展 趋势。通过本课程的学习，使学生具有一 定的蜂窝移动通信系统的场强计算、系统 设计和网络规划能力。
现在一般采用频率复用的 技术以提高频谱 效率。
当小区不断分裂使基站服务区不断缩小， 同频复用系数增加时，大量的同频干扰将 取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制 的主要约束。
这时移动无线电环境将由噪声受限环境变 为干扰受限环境。
当同频干扰的载波干扰比C／I小于某个特 定值时，就会直接影响到手机的通话质量， 严重的就会产生掉话或 使手机用户无法建 立正常的呼叫。
④ 按覆盖范围可分为宽域网和局域网；
⑤ 按业务类型可分为电话网、 数据网和综
⑥ 按工作方式可分为同频单工、 异频单工、 异频双工和半双工； ⑦ ⑧ 按信号形式可分为模拟网和数字网。
1.2.1 工作方式 单向通信：无线寻呼机
1.2.1 工作方式
1. 单工通信
所谓单工通信是指通信双方电台交替 地进行收信和发信。根据收、发频率的异 同，又可分为同频单工和异频单工。 单 工通信常用于点到点通信，参见图 1-1 。
宽带LA N (高 速局域 网)
图 1-3 移动通信网络的分类
移动 数据 (低 速宽域 网)
1.3 常用移动通信系统
1.3.1 无线电寻呼系统
公用 电话 网
无线 电寻呼 控制 中心及
主发 射台
用户 回路
发射 台 发射 台
图 1-4 无线电寻呼系统示意图
1.3.2 蜂窝移动通信系统 本节要掌握的知识点： 什么是蜂窝小区？ 什么是同道干扰？ 什么是频率再用？ 什么是小区分裂？小区分裂的原理是怎样的？ 移动通信系统由哪些部分组成？
1.1.1 移动通信的发展史简介 1987年，马可尼在陆地和一只 拖船上完成无线通信实验，标
志无线通信的开始
1928年，美国警用车辆的车载 无线电系统，标志移动通信开始进入实用
1946年，BELL实验室在圣路易斯建立第一 个公用汽车电话网，标志着专用的移动通 信系统应用到了公用系统上；
什么是频率再用？
频率再用是指在不同的地理区域上用相同的 载波频率进行覆盖。这些区域必须隔开足够 的距离，以致所产生的同频率及邻频率干扰 的影响可忽略不计。 频率再用是蜂窝移动无 线电系统的核心概念，频率再用系统可以极 大地提高频谱效率。
但是，如果系统设计得不好，将产生严重的 同频和邻频干扰。这种干扰是由于 相同和相 邻信道公共使用造成的，是在频率规划中必 须考虑的重要问题 。
接收 机 受话 器
基站
f1通信
发射 机 接收 机 移动 台
送话 器 受话 器
3.
半双工通信的组成与图 1-2 相似， 移 动台采用单工的“按讲”方式，即按下按 讲开关，发射机才工作，而接收机总是工 作的。基站工作情况与双工方式完全相同。
1.2.2 模拟网和数字网
IS-95（是由高通公司(Qualcomm) 发起的 第一个基于CDMA的数字蜂窝标准。基于 IS-95的第一个品牌是cdmaOne。 ）
2000s，第三代移动通信，（The Third Generation）
第三代移动通信技术，相对第一代模拟制式手机 （1G）和第二代GSM、TDMA等数字手机（2G）， 第三代手机一般是指将无线通信与国际互联网等 多媒体通信结合的新一代移动通信系统。 第三代手机能够处理图像、音乐、视频流
什么是越区交换？越区交换的控制原理是怎 样的？
图 1-5 (a) 大区覆盖； (b) 小区覆盖
什么是蜂窝小区？
蜂窝移动电话将移动电话服务区划分为 若干个彼此相邻的小区，每个小区设立 一个基站的网络结构。由于每个小区呈 正六边形，又彼此邻接，从整体上看， 形状酷似蜂窝，所以人们称它为“蜂窝” 网，这种小区称为“蜂窝” 小区。
小区分裂
小区分裂是，当业务量密度开始增加时， 每个小区Ci内的信道Fi已不能提供足够 的移动台呼叫时，便可将最初的小区分 裂成更小的小区。通常，分裂出的新小 区半径只有原小区的一半 。
小区分裂的原理
小区分裂是将小区划分成更小小区的方 法。每个小区都拥有自己的基站，并相 应的降低天线高度和减小发射功率。
GSM建网初期，主要是解决覆盖问题。 在频谱资 源宽裕的地区／时期，随着用 户的增加，可将原来的小区分裂成更多 的覆盖面积较小的小区或者增加原有小 区的载频数，从而达到扩容的目的。
通过小区分裂或新增 载频，全网基站数 增加，全网载频数、信道数、话务量、 用户数等均大幅度增加。小区分裂提高 频谱利用率的关键在于减小了单位小区 的面积。
课程任务：本课程任务是讲授现代移动通 信系统的基本概念、基本技术和基本原理。 教学重点是现代移动通信的基本概念（蜂 窝小区与频率复用）、移动信道的电波传 播、抗衰落技术、现代移动通信系统的多 址技术和组网、GSM系统、窄带CDMA移动 通信系统。