现代通信技术概论 教学课件 作者 崔健双 第7章移动通信系统

第7章移动通信系统

7.1 移动通信概述

7.2 GSM数字移动通信系统

7.3 CDMA数字移动通信系统

7.4 第三代移动通信系统

7.5 新一代移动通信系统

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7.1 移动通信概述

移动通信指移动用户之间或移动用户与固定用户之间所进行的通信。

小区制蜂窝网和码分多址技术是移动通信技术的核心概念。

本章将对公用移动通信系统的特点、组成、功能以及工作原理进行说明。重点对基于小区蜂窝网概念的全球移动通信系统（GSM）和基于码分多址技术（CDMA）的数字移动通信系统进行介绍。

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7.1.1 移动通信的特点

✓频率资源有限

✓易受外界干扰

✓存在各种效应：多径、阴影、多普勒、远近效应

✓技术较复杂

✓对设备要求高

✓保密性较差

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7.1.2 移动通信发展历程

移动通信六个发展阶段

阶段年代划分特点

I1920-1940专用系统、小范围、少量用户、低频率。主要在交通运输、军事等领域。

II1940-1965由专用移动网向公用移动网过渡。采用人工接续、网的容量较小、成本较高。

III1965-1975大区制、中小容量、自动选频、自动接续，450MHz频段。

IV1975-1985第一代模拟移动通信系统：蜂窝网概念推进了系统容量大增；微电子技术使得设备趋于小型化；计算机技术的发展为网管提供了强有力的手段。代表体制：美国AMPS，北欧NMTS，英国TACS等。寻呼系统和无绳电话系统伴随着出现。

V1985-2005第二代数字移动通信系统：数字蜂窝技术成为当代主流在用移动通信系统。频谱利用率高、系统容量较大，能提供语音、数据等多种通信业务。代表体制：泛欧GSM、北美CDMA、日本PDC等。缺点：无法完全实现全球漫游、仅支持语音、短消息和较低速的数据通信连接、系统容量也不足。

VI2005-今第三代移动通信系统：为用户提供全球海陆空三维的无缝隙覆盖，支持全球漫游业务；支持多种话音和非话音业务, 特别是多媒体业务；具备足够的系统容量、强大的多种用户管理能力、高保密性能和服务质量。目前主流标准：美国CDMA2000、中国TD-SCDMA、日本W-CDMA

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7.1.3 移动通信系统的组成

MSC通过中继线与固定电话网连通，实现移动台用户与公用固定电话用户之间的通信。

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7.1.4 移动通信的分类

✓按使用区域：陆地、海上和航空移动通信系统✓按基站配置方式：大区制、中区制和小区制移动通信系统。

✓按传输信号类型：模拟和数字移动通信系统。✓按运行方式：专用（公安、消防等）和公用移动通信系统。

✓按系统用途：移动电话通信系统、无线寻呼系统、无绳电话通信系统和集群通信系统。

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7.1.5 无线通信的多址方式

在无线通信系统中，为了提高系统效率、增加系统容量，让若干个用户共用一个发射台进行相互间的多边通信，称为多址通信。

为了使相互间能够区分开来，需要对发送端信号做出分割，使各用户信号有所差异，而接收端则能从这些混合信号中分离出相应的用户信号。

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四种多址方式（频分、时分、码分、空分）

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7.2 GSM数字移动通信系统

80年代初，欧洲为统一900MHz频段的蜂窝系

统，成立了特别移动通信组（GSM：Group Special Mobile）制定有关标准和建议书，并于1990年完成了GSM900规范。1991年欧洲开通了第

一个数字移动通信系统，同时将GSM更名为全球

移动通信系统 (GSM：Global System for Mobile communications），从此跨入了数字移动通信时代。

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7.2.1 蜂窝系统基本原理

无线蜂窝基本原理是：把一个地理区域划分

成若干个无线小区，每小区设一个小功率无线

基站台，由于基站功率较小，信号强度影响范

围有限，因此同一频率的载频可以在一定距离

的另一小区重复使用。通话用户从一个小区到

下一个小区移动过程中，系统能够自动地为其

提供连续不断的信道接续，称为自动越区切换。频率复用加上自动越区切换是无线蜂窝概念的

主体。

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1. 蜂窝小区的概念

以正六边形为基本几何形状的小区，状似蜂窝，故名蜂窝移动通信系统。相邻的另一个区群可以重复使用相同的载频。

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2. 小区扩容方法

◆小区分裂：把当前较大小区分割成若干较小的小区并增设基站。

◆ 扇区化：也称为裂向或空分多址技术。

◆覆盖区域逼近：合理布设基站位置，增加覆盖面积。

◆微小区：把一个小

区分成多个微小区，

仅设微小区发射机，

各发射机共享同一基站。

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3. 越区切换

处于移动状态的用户，当从一个小区基站覆盖范围移动到另一个小区时，为了保持不中断通信，需要进行越区信道切换。这个过程应在用户不介入并且察觉不到的情况下完成。

✓硬切换：先中断旧连接再接入新连接（GSM）✓软切换：维持旧连接的同时建立新连接，然后再中断旧连接（CDMA）

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7.2.2 GSM系统组成与频率配置

GSM数字蜂窝移动通信系统主要是由网路子系统、基站子系统和移动台三大部分组成。

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1. GSM系统的组成

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GSM系统的组成

◆移动台(MS): 由移动终端设备（手持机）和用户识别模块（SIM卡）组成。

◆基站子系统(BSS) ：由基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）组成。

◆网路子系统(NSS) ：包括移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）。

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