第4章 第一代移动通信技术 (1)

引言
1、移动通信的发展历程
第一代——模拟蜂窝通信系统(大哥大）。
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2014年5月27日星期二
第4章 从电台到大哥大
引言
1、移动通信的发展历程
第二代——数字系统90年代登上舞台。
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2014年5月27日星期二
第4章 从电台到大哥大
引言
1、移动通信的发展历程
第二代——数字系统90年代登上舞台。
基站建设成本高昂， 基站覆盖范围小，电磁传播的路径就要控制地越精确，从 而避免基站直接的干扰，这在实际操作中实现非常难。 基站范围过小，基站数量太多，会造成太多的切换。
用无线电台构成一张无线通信网行不行？ 对比下5W： 任何人：如果国家足够有钱，每个人发一个电台。 任何时间：只要电台不是山寨货，那在保质期内工作是没 有任何问题的。 任何地点：战争中的情报在千里之外都可以被截听，说明 在地球上绝大多数地方收发电报都没太多问题。 任何消息：无线电台打电话没有什么问题，但实现多媒体 通还有点困难 看上去解释很完美，但事情真是这样吗？
第 1 章
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第4章 从电台到大哥大
引言
1、移动通信的发展历程
移动通信发展至今，从早期的AMPS到现在的LTE-Advanced，
第一代（1G) 上世纪 80年代
第二代（2G) 上世纪 90年代
一共经历了4代。 第三代（3G)
本世纪初期
E3G 本世纪初期
模拟
数字
(l)
IMT2000
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想一：用无线电台构成一张无线通信网
问题一——“任何地点”：发射电报要在任何地点都能收
到，发射功率就得很大。
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想一：用无线电台构成一张无线通信网
问题二：电磁波存在干扰：人说话的频段一般在20-3400Hz，
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想二：参照广电网络的架构
广电模式跟电信模式的区别二：交互用户信息各不相同：

当一个区域内的用户多增多时，3000个，30000个。。。显然， 这个模式是不足以满足现代无线通信的需求的。 设计者· 们想出了一个办法：降低发射塔的功率，缩小覆盖半径， 这样可以让同一个频段在不同的空间内得到重复利用，称之为空 分复用。 。
任意移动。这就要解决下面两个问题：
•一是当移动用户从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆 盖区时，如何保证用户通信过程的连续性，即如何实现有效 的越区切换? • 二是用户在移动网络中任意移动，网络如何管理这些用户，
使网络在任何时刻都知道，该用户当前在哪一个地区的哪一
个基站覆盖的范围内，即如何解决移动性管理的问题?
第4章 从电台到大哥大
教学内容
移动通信概述 第2章 通信基础理论 第3章 移动通信的基本技术 第4章 从电台到大哥大（第一代移动通信技术） 第5章 第二代移动通信技术（2G，GSM） 第6章 第三代移动通信技术（3G） 第7章 3.9G时代的LTE 第8章 4G欲来风满楼—LTE-Advanced
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第4章 从电台到大哥大
引言
1、移动通信的发展历程
第二代——数字系统90年代登上舞台。
用户密度急剧增长 数据业务需求不断提高 2G系统手空中接口及网 络能力的限制，难以满足 市场的需求
太慢了
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第4章 从电台到大哥大
引言
1、移动通信的发展历程
计算机组网技术
—移动通信
2014年4月
第4章 从电台到大哥大
教学内容
第1章 移动通信概述 第2章 通信基础理论 第3章 移动通信的基本技术 第4章 从电台到大哥大（第一代移动通信技术） 第5章 第二代移动通信技术（2G，GSM） 第6章 第三代移动通信技术（3G） 第7章 3.9G时代的LTE 第8章 4G欲来风满楼—LTE-Advanced
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2014年5月27日星期二
第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想二：参照广电网络的架构
广电模式跟电信模式的区别一：交互：

通信（Communication)：不仅发射塔要向用户终端发送信 息，用户终端也要给发射塔发送信号。

假设现在只有一个用户终端要与发射塔交互信息，发射塔
占用100.000MHz-100.025Mhz的带宽，用户终端需对应地找
多点对多点的无线通信——多个手机与多个基站
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4.1 4.2 4.3
电台的梦想-点对点的无线通信 基站的困惑—点对多点的无线通 信
大哥大-多点对多点的无线通信
相关技术介绍
4.4
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第4章 从电台到大哥大
4.1 电台的梦想——点对点的无线通信
——“千里眼”、顺风耳 古代人民梦想中的通信方式
另外一个频段，比如说从50.000MHz到50.025MHz的 25KHz带 宽来发射信号(称上行信号），如果第二个用户，第三个用 户。。。。
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想二：参照广电网络的架构
广电模式跟电信模式的区别二：交互用户信息各不相同：

广电：如果只有一个电视台，每个用户看到的台是一样的。当 用户想看第二个电视台的时候，广电就增加一个“频道”，也就 是说增加“100.025MHz到100.050MHz”的带宽，用于承载第二个 电视台的信息——CCTV1-CCTV13。 电信：当出现第二个电信用 户终端的时候，电信的发射 塔也需要增加“100.025MHz 到100.050MHz”的带宽，不 同的是这个终端中户上行也 需要分配相同多的带宽，如 “从50.025MHz到50.050MHz”
一个广覆盖，一个发射机覆盖2800Km2。
看起来好好的，但贝尔移动系统由一个致命的缺陷，它只有
12个频道。
广电模式在电信运营商里怎么就走不通呢？问题出在哪？
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想二：参照广电网络的架构
广电模式跟电信模式的区别一：交互：

广播(Broadcast)：只需要发射塔向电视机发射信号，不需 要电视机向发射塔反馈信息。 假设现在在100MHz的频段上给某个电视台分25KHz的带宽 （从100.000MHz-100.025MHz），那么只需要发射塔来占用 这25KHz带宽发射就好了，一就是说一个城市只需要一个发 射源，不会产生干扰。
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想二：参照广电网络的架构
广电网络的架构：每个城市几乎最高的地方建一个发射塔，
向四面八方发射信号。电视机作为接收终端，接收广电的信号， 并解调出来，就出现了电视画面。
广播电台也采取这种模式。 构想：参照广电网络，。 贝尔移动系统：系统建在高塔上，用大功率的发射机来获得
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4.1 点到点的无线通信
4.1.1 无线通信组网构想一：无线电 台 4.1.2 无线通信组网构想二：广电网络
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想一：用无线电台构成一张无线通信网
第二次世界大战开始时，无线电台的使用已经很频繁。 既然无线电台可以实现远距离通信，那么给每个人发一个电台，
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2014年5月27日星期二
4.1 4.2 4.3
电台的梦想-点对点的无线通信 基站的困惑—点对多点的无线通 信
大哥大-多点对多点的无线通信
相关技术介绍
4.4
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第4章 从电台到大哥大
4.2 基站的困惑-点到多点的无线通信
前面，我们已经获得了现在移动通信系统的雏形
在这一节里，我们主要讨论一个基站下手机的活动 情况。

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第4章 从电台到大哥大
总结

回顾下前三章讨论了哪些问题？
通信、移动通信的概念、移动通信的工作方式
信号的时域与频域概念 模拟与数字移动通信系统的组成 电磁波频谱、电磁波的传播特性（四大效应、三大损耗） 提高频谱利用率的多址技术
移动通信的调制技术
信源编码(有效性)与信道编码（可靠性） 抗衰落的分集技术
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第4章 从电台到大哥大
本章内容展望
讨论尚未结束，大家继续努力。。。 解决以上问题，可能实
现点对点通信。要实现移动
用户在更大范围内有序的通
信，必须解决组网的问题。
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第4章 从电台到大哥大
本章内容展望
本章开始将探讨以下几个方面的问题：
(1) 现代移动通信系统的雏形是怎么形成的？在形成过程中
第三代移动通信系统——三足鼎立。
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第4章 从电台到大哥大
引言
1、移动通信的发展历程
第4代移动通信系统。
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第4章 从电台到大哥大
引言
2、无线通信的层面解析
无线通信从层面上有三个层面，包括：

点对点的无线通信——对讲机
点对多点的无线通信——基站和手机
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2014年5月27日星期二
第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想二：参照广电网络的架构
由于频谱资源的有限，造成了用电台搭建无线通信网的想 法无法实现，但是在1940年那个年代，除了电台，跟通信沾 边的事情也想不到别的。

于是，让我们把时间拨到1985年，这个时候有什么新思路 ——黑白电视 呢？
电磁波在同一频段的干扰造成了无线频段资源的有限性，
而无线通信频段资源的有限性则构成了无线通信各种解 决方案的约束
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想一：用无线电台构成一张无线通信网
电磁波谱系列
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4.1 点到点的无线通信
4.1.1 无线通信组网构想一：无线电 台 4.1.2 无线通信组网构想二：广电网络
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2014年5月27日星期二
第ຫໍສະໝຸດ Baidu章 从电台到大哥大
本章内容展望
(5) 如何将服务区内的各个基站互连起来，并且要与固定 网络(如PSTN、 ISDN、 BISDN等)互连， 从而实现移动用户
与固定用户、 移动用户与移动用户之间的互连互通 ? 也就
是说， 移动通信应采用什么样的网络结构?
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如果几人同时跟你说话，那么要分辨起来就有点困难，因为他 们的声音都在同一个频段，会相互干扰

不同的电台不能使用相同的频段。既然如此，我们给全球 所有的电台都分配给不同的频段不就行了？
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第4章 从电台到大哥大
4.1.1 构想一：用无线电台构成一张无线通信网
假设一个电台需要25KHz的频段，全球有20亿人需 要用电台打电话，那么需要25KHz×2×1010 =5×105GHz. 问题三：电磁波的频谱资源有限。
会有什么问题？怎么克服?
(2) 对于给定的频率资源，大家如何来共享? 采用什么样的 多址技术， 使得有限的资源能传输更大容量的信息?
(3) 由于移动环境中噪声与干扰的存在， 基站和移动台之 间如何减少噪声，保持有效通信？?
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2014年5月27日星期二
第4章 从电台到大哥大
本章内容展望
(4) 移动通信的基本特点是用户在网络覆盖的范围内可
神话中的场景因马可尼发明了电报而成为现实
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第4章 从电台到大哥大
4.1电台的梦想——点对点的无线通信

移动通信的飞速发展使人类实现个人通信的理想 为期不远了。
任何人在任何时间、任何地点、与任何一 个人、实现任何一种媒体的通信。
——我要一部手机！
这个梦想在今天看起来很简单，但假如我们把历史翻到 1940，那个没有移动通信网的年代，你还会觉得简单吗？
UMTS WCDMA
cdma 2000 TDSCDMA
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IMTAdvanced
AMPS
GSM
宽带业务
3GPP
宽带业务
TACS NMT
技 术 驱 动
CDMA IS95 TDMA IS-136
PDC
业务 驱动
用户 驱动
数字技术
话音业务
模拟技术
LTE-TDD LTE-FDD
其它
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第4章 从电台到大哥大
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第4章 从电台到大哥大
4.2 基站的困惑-点到多点的无线通信
1、困惑之一：基站下不止一个手机 对于现代移动通信系统的一大要求是“任何人”在 “任何时间”都可以接入系统，这两个“任何”就意 味着通信系统的容量必须要足够大。 提高系统容量的一个措施是“空分复用”，但仅仅依 靠空分复用还是不够的。