移動通信(第五版)(章堅武)第1章【專業(yè)教育】

1、1,優(yōu)選課程,移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗課安排 6個實驗 分三組進行，單周第一、二組，雙周第三組 請班長安排，用班費復(fù)印實驗資料,2,優(yōu)選課程,第1章 概述 第2章 移動通信網(wǎng) 第3章 移動通信的電波傳播 第4章 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 第5章 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)與GPRS 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 第7章 第三代移動通信系統(tǒng)(3G) 第8章 第四代移動通信系統(tǒng)(4G,目 錄,3,優(yōu)選課程,第1章 概述,1.1 移動通信及其特點 1.2 移動通信的工作方式 1.3 移動通信系統(tǒng)的組成 1.4 移動通信系統(tǒng)的頻段使用 1.5 多址方式 1.6 其他常用技術(shù) 1.7 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展 1.8 第

2、五代移動通信(5G)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀,4,優(yōu)選課程,1.1 移動通信及其特點,移動通信是指移動用戶之間或移動用戶與固定用戶之間進行的通信。 與其他通信方式相比， 移動通信具有以下基本特點： (1) 電波傳播條件惡劣。 (2) 具有多普勒效應(yīng)。 由于移動臺在運動中，所以產(chǎn)生多普勒頻移效應(yīng)，頻移值fd與移動臺運動速度v、工作頻率f（或波長）及電波到達角有關(guān)，即,1-1,多普勒頻移導(dǎo)致附加調(diào)頻噪聲,5,優(yōu)選課程,多普勒頻移效應(yīng),6,優(yōu)選課程,3) 干擾嚴(yán)重。 (4) 接收設(shè)備動態(tài)范圍大。 (5) 需要采用位置登記、 過境切換等移動性管理技術(shù)。 (6) 綜合了各種技術(shù)。 (7) 對設(shè)備要求苛刻,7,優(yōu)選課程

3、,1.2 移動通信的工作方式,移動通信按照用戶的通話狀態(tài)和頻率使用的方法分， 有三種工作方式： 單工制、半雙工制和雙工制。 單工制分單頻（同頻）單工和雙頻（異頻）單工兩種， 見圖1-1,8,優(yōu)選課程,圖 1-1 單工通信方式,9,優(yōu)選課程,1） 同頻單工 同頻是指通信雙方使用相同的工作頻率(f1)； 單工是指通信雙方的操作采用“按講”(PTT， Push To Talk)方式。 平時， 雙方的接收機均處于守聽狀態(tài)。 如果A方需要發(fā)話， 可按下PTT開關(guān)， 發(fā)射機工作， 并使A方接收機關(guān)閉。 這時， 由于B方接收機處于守聽狀態(tài)， 因此可實現(xiàn)由A至B的通話； 同理， 也可實現(xiàn)B至A的通話。 在該方

4、式中， 電臺的收發(fā)信機是交替工作的， 故收發(fā)信機不需要使用天線共用器， 而是使用同一副天線,10,優(yōu)選課程,這種工作方式的優(yōu)點是： 設(shè)備簡單； 移動臺之間可直接通話， 不需基站轉(zhuǎn)接； 不按鍵時發(fā)射機不工作， 因此功耗小。 其缺點是: 只適用于組建簡單和甚小容量的通信網(wǎng)； 當(dāng)有兩個以上移動臺同時發(fā)射時就會出現(xiàn)同頻干擾； 當(dāng)附近有鄰近頻率的電臺發(fā)射時， 容易造成強干擾， 通常為了避免干擾, 要求相鄰頻率的間隔大于4 MHz, 因而頻譜利用率低； 按鍵發(fā)話， 松鍵受話， 使用者不習(xí)慣,11,優(yōu)選課程,2) 異頻單工 異頻是指通信雙方使用兩個不同頻率f1和f2。 這種方式中通信雙方的操作仍采用“按講”

5、方式。 由于收發(fā)使用不同的頻率， 因此同一部電臺的收發(fā)信機可以交替工作， 也可以收常開， 只控制發(fā)， 即按下PTT發(fā)射。 其優(yōu)缺點與同頻單工基本相同。 在無中心轉(zhuǎn)信臺轉(zhuǎn)發(fā)的情況下， 電臺需配對使用， 否則通信雙方無法通話， 故異頻單工方式主要用于有中心轉(zhuǎn)信臺轉(zhuǎn)發(fā)(單工轉(zhuǎn)發(fā)或雙工轉(zhuǎn)發(fā))的情況。 所謂單工轉(zhuǎn)發(fā)， 即中心轉(zhuǎn)信臺使用一組頻率(如收用f1， 發(fā)用f2)， 一旦接收到載波信號即轉(zhuǎn)去發(fā)送。 所謂雙工轉(zhuǎn)發(fā), 即中心轉(zhuǎn)信臺使用兩組頻率(一組收用f1， 發(fā)用f2； 另一組收用f3， 發(fā)用f4)， 任一路一旦接收到載波信號即轉(zhuǎn)去發(fā)送,12,優(yōu)選課程,由于收發(fā)頻率有一定保護間隔， 提高了抗干擾能力，

6、中心轉(zhuǎn)信臺的加入使通信區(qū)域得到了有效擴大， 因此， 這種方式常用于組建有幾個頻道同時工作的專用網(wǎng)(專網(wǎng),13,優(yōu)選課程,2. 半雙工制 圖1 - 2中，通信一端(A)采用雙工制，而移動臺(B)采用單工制， 這種方式稱為半雙工制。半雙工制的優(yōu)點是： 移動臺設(shè)備簡單， 價格低， 耗電少； 收發(fā)采用不同頻率， 提高了頻譜利用率； 移動臺受鄰近電臺干擾小。 其缺點是移動臺仍需按鍵發(fā)話，松鍵受話，使用不方便。 由于收發(fā)使用不同的頻率， 因此移動臺(B)的收發(fā)信機可以交替工作， 也可以收常開， 只控制發(fā)， 即按下PTT發(fā)射。 半雙工制主要用于移動臺接入有線網(wǎng)(如市話網(wǎng))， A作為有線網(wǎng)接入點,14,優(yōu)選課

7、程,圖 1-2 半雙工通信方式,15,優(yōu)選課程,3. 雙工制 雙工制有頻分雙工(FDD， 也稱異頻雙工)和時分雙工(TDD， 也稱同頻雙工)兩種方式。 頻分雙工制如圖1 - 3所示， 是指通信的雙方， 即收發(fā)信機均同時工作， 任一方在發(fā)話的同時， 也能收聽到對方的話音， 無需按PTT開關(guān)， 類同于平時打市話， 使用自然， 操作方便。 頻分雙工制的優(yōu)點是： 收發(fā)頻率分開， 可大大減小干擾； 用戶使用方便。 其缺點是： 移動臺在通話過程中總是處于發(fā)射狀態(tài)， 因此功耗大； 移動臺之間通話需占用兩個信道； 需雙工器， 體積較大， 價格較貴。 在無中心轉(zhuǎn)信臺轉(zhuǎn)發(fā)的情況下， 采用頻分雙工制的電臺需配對使用

8、， 否則通信雙方無法通話,16,優(yōu)選課程,圖 1-3 雙工通信方式,17,優(yōu)選課程,1.3 移動通信系統(tǒng)的組成,移動通信系統(tǒng)按其經(jīng)營方式或用戶性質(zhì)可分為專用移動通信系統(tǒng)（專網(wǎng)）和公共移動通信系統(tǒng)（公網(wǎng)）。專網(wǎng)的最大功能要求是調(diào)度，專網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了一對一的單機對講系統(tǒng)， 單信道一呼百應(yīng)系統(tǒng)和選呼系統(tǒng)，后來又發(fā)展到多信道多用戶共享的專用調(diào)度系統(tǒng)。集群（Trunking）移動通信是傳統(tǒng)的專用無線調(diào)度系統(tǒng)的高級發(fā)展階段，是專用移動通信的發(fā)展方向。 隨著電子技術(shù)、集成電路技術(shù)、 計算機技術(shù)和交換技術(shù)的飛速發(fā)展，專用移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與公共移動通信系統(tǒng)越來越相像，如Motorola的iDEN: Integ

9、nated Digital Enhanced Network，集群數(shù)字高效網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字集群移動通信系統(tǒng)，其本身就是在數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)上加上了調(diào)度功能,18,優(yōu)選課程,所以，我們將重點介紹公共移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 公共移動通信系統(tǒng)， 即蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。一個交換區(qū)由一個移動交換中心MSC（Mobile Service Switching Centre）、一個或若干個歸屬位置寄存器HLR（Home Location Register）和訪問者位置寄存器VLR（Visitor Location Register)，有時幾個MSC合用一個VLR、 設(shè)備識別寄存器EIR

10、（Equipment Identity Register）、 鑒權(quán)中心AuC（Authentication Centre）、操作維護中心OMC（Operation and Maintenance Centre）、 基站BS（Base Station）和移動臺MS（Mobile Station）等功能實體組成,19,優(yōu)選課程,圖1 - 4 蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),20,優(yōu)選課程,MSC對位于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的MS進行交換和控制，同時提供移動網(wǎng)與固定公眾電信網(wǎng)的接口。MSC是移動網(wǎng)的核心。作為交換設(shè)備，MSC具有完成呼叫接續(xù)與控制的功能，這點與固定網(wǎng)交換中心相同。作為移動交換中心，MSC又具有無線資

11、源管理和移動性管理等功能，例如移動臺位置登記與更新、越區(qū)切換等。為了建立從固定網(wǎng)至某個移動臺的呼叫路由，固定網(wǎng)就近進入關(guān)口MSC（GMSC），由該GMSC查詢有關(guān)的HLR，并建立至移動臺當(dāng)前所屬的MSC的呼叫路由,21,優(yōu)選課程,HLR是用于移動用戶管理的數(shù)據(jù)庫。每個移動用戶必須在某個HLR中登記注冊。HLR所存儲的用戶信息分為兩類：一類是有關(guān)用戶參數(shù)的信息，例如用戶類別，向用戶所提供的服務(wù)，用戶的各種號碼、識別碼以及用戶的保密參數(shù)等；另一類是有關(guān)用戶當(dāng)前位置的信息，例如移動臺漫游號碼、VLR地址等，用于建立至移動臺的呼叫路由,22,優(yōu)選課程,VLR是存儲用戶位置信息的動態(tài)數(shù)據(jù)庫。當(dāng)漫游用戶進

12、入某個MSC區(qū)域時，必須向該MSC相關(guān)的VLR登記，并被分配一個移動用戶漫游號（MSRN），在VLR中建立該用戶的有關(guān)信息，其中包括移動用戶識別碼（MSI）、移動用戶漫游號（MSRN），所在位置區(qū)的標(biāo)志以及向用戶提供的服務(wù)等參數(shù)，這些信息是從相應(yīng)的HLR中傳遞過來的。MSC在處理入網(wǎng)、出網(wǎng)呼叫時需要查詢VLR中的有關(guān)信息。一個VLR可以負(fù)責(zé)一個或若干個MSC區(qū)域。 EIR是存儲有關(guān)移動臺設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫。EIR實現(xiàn)對移動設(shè)備的識別、監(jiān)視、閉鎖等功能,23,優(yōu)選課程,1.4 移動通信系統(tǒng)的頻段使用,早期的移動通信主要使用VHF和UHF頻段， 其主要原因有以下三點: (1) VHF/UHF頻段較適

13、合移動通信。 (2) 天線較短， 便于攜帶和移動。 (3) 抗干擾能力強。 目前，大容量移動通信系統(tǒng)均使用800 MHz頻段(CDMA)， 900 MHz頻段(AMPS、TACS、GSM)，并開始使用1800 MHz頻段(GSM1800/DCS1800)， 該頻段用于微蜂窩(Microcell)系統(tǒng),24,優(yōu)選課程,25,優(yōu)選課程,26,優(yōu)選課程,作業(yè)： 1、P26 奇數(shù)題做在作業(yè)本上，偶數(shù)題做在書上。 2、設(shè)計一個GSM網(wǎng)絡(luò)，并簡要說明各部分的作用,27,優(yōu)選課程,28,優(yōu)選課程,1.5 多 址 方 式,1.5.1 移動通信系統(tǒng)中的多址方式,1） FDMA。當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)

14、有北美的AMPS和英國的TACS。在我國AMPS和TACS這兩種制式都有應(yīng)用，但TACS占絕大多數(shù)。所謂FDMA，就是在頻域中一個相對窄帶信道里，信號功率被集中起來傳輸，不同信號被分配到不同頻率的信道里，發(fā)往和來自鄰近信道的干擾用帶通濾波器限制，這樣在規(guī)定的窄帶里只能通過有用信號的能量，而任何其他頻率的信號被排斥在外。模擬的FM蜂窩系統(tǒng)都采用了,29,優(yōu)選課程,30,優(yōu)選課程,2） TDMA。 當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的DAMPS和歐洲的GSM，在我國這兩種制式也都有應(yīng)用，但GSM占絕大多數(shù)。所謂TDMA，就是一個信道由一連串周期性的時隙構(gòu)成。不同信號的能量被分配到不同的時隙里

15、，利用定時選通來限制鄰近信道的干擾，從而只讓在規(guī)定時隙中有用的信號能量通過。實際上，現(xiàn)在使用的TDMA蜂窩系統(tǒng)都是FDMA和TDMA的組合，如美國TIA建議的DAMPS數(shù)字蜂窩系統(tǒng)就是先使用了30 kHz的頻分信道，再把它分成6個時隙進行TDMA傳輸,31,優(yōu)選課程,3） CDMA。 當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的IS-95 CDMA系統(tǒng)。所謂CDMA，就是每一個信號被分配一個偽隨機二進制序列進行擴頻，不同信號的能量被分配到不同的偽隨機序列里。在接收機里，信號用相關(guān)器加以分離， 這種相關(guān)器只接收選定的二進制序列并壓縮其頻譜，凡不符合該用戶二進制序列的信號，其帶寬就不被壓縮。結(jié)果只有

16、有用信號的信息才被識別和提取出來,32,優(yōu)選課程,33,優(yōu)選課程,4）SDMA。它是一種較新的多址技術(shù)，在由中國提出的第三代移動通信（3G）標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA中就應(yīng)用了SDMA技術(shù)?？辗侄嘀返脑砣鐖D1-5（d）所示。SDMA實現(xiàn)的核心技術(shù)是智能天線的應(yīng)用，理想情況下它要求天線給每個用戶分配一個點波束，這樣根據(jù)用戶的空間位置就可以區(qū)分每個用戶的無線信號。換句話說，處于不同位置的用戶可以在同一時間使用同一頻率和同一碼型，而不會相互干擾。實際上，SDMA通常都不是獨立使用的，而是與其他多址方式(如FDMA、TDMA和CDMA等)結(jié)合使用,34,優(yōu)選課程,35,優(yōu)選課程,也就是說，對于處于同一波束

17、內(nèi)的不同用戶再用這些多址方式加以區(qū)分。SDMA的優(yōu)勢是明顯的：它可以提高天線增益，使得功率控制更加合理有效，顯著地提升了系統(tǒng)容量；此外，一方面可以削弱來自外界的干擾，另一方面還可以降低對其他電子系統(tǒng)的干擾。SDMA實現(xiàn)的關(guān)鍵是智能天線技術(shù)，這也正是當(dāng)前應(yīng)用SDMA的難點。特別是對于移動用戶，由于移動無線信道的復(fù)雜性，使得智能天線中關(guān)于多用戶信號的動態(tài)捕獲、識別與跟蹤以及信道的辨識等算法極為復(fù)雜，從而對DSP（數(shù)字信號處理）提出了極高的要求，對于當(dāng)前的技術(shù)水平是個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。所以，雖然人們對于智能天線的研究已經(jīng)取得了不少鼓舞人心的進展，但由于存在上述一些目前難以克服的問題而未得到廣泛應(yīng)用。但可以

18、預(yù)見，由于SDMA的諸多優(yōu)點，SDMA的推廣是必然的,36,優(yōu)選課程,37,優(yōu)選課程,圖1-5 多址方式示意圖 (a) FDMA的頻段劃分方法； (b) TDMA示意圖； (c) FH-CDMA和DS-CDMA示意圖； (d) SDMA示意圖,38,優(yōu)選課程,1.5.2 移動通信系統(tǒng)中不同多址方式的頻譜效率,在FDMA蜂窩系統(tǒng)中，頻譜效率取決于每赫茲帶寬信息比特率和頻率復(fù)用系數(shù)。美國模擬蜂窩系統(tǒng)AMPS將分配的頻譜分成30 kHz帶寬的許多信道，并使用窄帶FM調(diào)制，調(diào)制效率為每30 kHz一條話路。由于干擾，同一頻率不能在每一小區(qū)中重復(fù)作用。為提供可靠的通話質(zhì)量，載干比（C/I）需要18 dB

19、或更高。根據(jù)推算和經(jīng)驗表明，在大多數(shù)情況下，這個C/I值需要在頻率復(fù)用系數(shù)為1/7時才能達到。 頻率復(fù)用系數(shù)是表示相同頻率是如何被復(fù)用的數(shù)目。因此, 得到的結(jié)論是：每個小區(qū)中必須占用210 kHz的頻譜才有一條話路。 通過減小小區(qū)面積增加小區(qū)數(shù)，雖然從理論上能取得任意高的話路容量，但需要增加設(shè)備費用。此外，由于小區(qū)覆蓋范圍減小，也增加了基站間的切換次數(shù)。切換次數(shù)的增加將導(dǎo)致兩個壞處：一是容易掉話；二是加重了交換機的負(fù)擔(dān),39,優(yōu)選課程,TDMA頻譜效率的計算基本上和FDMA相同。 由于目前被認(rèn)可的頻率復(fù)用準(zhǔn)則和模擬系統(tǒng)相似，我們可以算出對于DAMPS， 每個小區(qū)必須占用70 kHz的頻譜才有一

20、條話路。換句話說，它的容量是模擬AMPS的三倍。 同樣可以算出，GSM的系統(tǒng)容量約是模擬TACS的兩倍,40,優(yōu)選課程,CDMA頻譜效率的算法和上面兩種制式不大相同， 因為上面兩種制式每條話路占用的頻譜寬度是一定的，只要頻率復(fù)用系數(shù)一定， 每個小區(qū)的話路容量就確定下來。 而CDMA 是通過不同的地址碼來區(qū)分用戶的，所有用戶都共用一個頻率。決定CDMA系統(tǒng)容量的主要參數(shù)有處理增益、所需的Eb/N0值、話音激活系數(shù)、 頻率復(fù)用效率和扇區(qū)數(shù)目等。而且即使上述參數(shù)都確定，容量還要受具體的地理環(huán)境、 背景噪聲和外部干擾等條件的影響。所以，在CDMA中，每條話路所需占用的頻譜寬度是不確定的。通過試驗和理論

21、計算，IS-95CDMA的容量可達到AMPS的8至10倍，即每個小區(qū)中只占用20kHz的頻譜就可有一條話路,41,優(yōu)選課程,目前的CDMA蜂窩系統(tǒng)實際上也都是FDMA和CDMA的組合。 因為處在同一載頻的CDMA用戶共用同一頻率，所以它的頻率復(fù)用系數(shù)可以被看作是1，但由于受鄰近小區(qū)中用戶的干擾的影響，CDMA實際的頻率復(fù)用系數(shù)應(yīng)為2/3。 CDMA系統(tǒng)的高容量很大一部分因素是由于它的頻率復(fù)用系數(shù)遠遠超過其他制式的蜂窩系統(tǒng)， 另外一個主要因素是它使用了話音激活技術(shù),42,優(yōu)選課程,1.6其他常用技術(shù),移動通信系統(tǒng)需要利用信號處理技術(shù)來改進惡劣無線電傳播環(huán)境中的鏈路性能。均衡、分集和信道編碼這三種

22、技術(shù)，可以用來改進小尺度時間、空間中接收信號的質(zhì)量和鏈路性能。它們既可以單獨使用，又可以組合使用。 均衡技術(shù)可以補償時分信道中由于多徑效應(yīng)產(chǎn)生的符號間干擾（ISI）。如果調(diào)制帶寬超過了無線信道的相干帶寬，將會產(chǎn)生符號間干擾，并且調(diào)制脈沖將會產(chǎn)生時域擴展，從而進入相鄰符號。而接收機的均衡器可對信道中的幅度和延遲進行補償。由于無線信道的未知性和時變性，因此均衡器需要是自適應(yīng)的,43,優(yōu)選課程,分集技術(shù)是另外一種用來補償信道衰落的技術(shù)，它通常使用兩個或多個接收天線來實現(xiàn)。演進中的3G通用空中接口也利用了發(fā)射分集技術(shù)，基站通過空間分開的天線或頻率發(fā)送多份信號的副本。同均衡器一樣，分集技術(shù)改善了無線通信

23、鏈路的質(zhì)量，而且不用改變通用空中接口或者增加發(fā)射功率或者帶寬,44,優(yōu)選課程,1.6.1均衡技術(shù) 在帶寬受限（頻率選擇性的）且時間擴散的信道中，由于多徑影響而導(dǎo)致的符號間干擾會使被傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生失真，因而在接收機中產(chǎn)生誤碼。符號間干擾被認(rèn)為是在無線信道中傳輸高速率數(shù)據(jù)時的主要障礙，而均衡正是克服符號間干擾的一種技術(shù)。 從廣義上講，均衡可以指任何用來削弱符號間干擾的信號處理操作。在無線信道中，可以使用各種各樣的均衡器來消除干擾，并同時提供分集。由于移動衰落信道具有隨機性和時變性，這就要求均衡器必須能夠?qū)崟r地跟蹤移動通信信道的時變特性，因此這種均衡器又稱為自適應(yīng)均衡器,45,優(yōu)選課程,自適應(yīng)均衡器

24、一般包括兩種工作模式，即訓(xùn)練模式和跟蹤模式。其工作過程如下：發(fā)射機發(fā)射一個已知的、定長的訓(xùn)練序列，以便接收機中的均衡器可以調(diào)整到恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計，使誤碼率BER最小。典型的訓(xùn)練序列是一個二進制的偽隨機信號或是一串預(yù)先指定的數(shù)據(jù)比特，而緊跟在訓(xùn)練序列之后被傳送的是用戶數(shù)據(jù),46,優(yōu)選課程,接收機中的自適應(yīng)均衡器將通過遞歸算法來評估信道特性，并且修正濾波器系數(shù)，以對多徑造成的失真做出補償。在設(shè)計訓(xùn)練序列時，要求做到即使在最差的信道條件下，均衡器也能通過這個序列獲得恰當(dāng)?shù)臑V波系數(shù)。這樣就可以在訓(xùn)練序列執(zhí)行完之后，使得均衡器的濾波系數(shù)已經(jīng)接近最佳值。而在接收用戶數(shù)據(jù)時，均衡器的自適應(yīng)算法就可以跟蹤不斷變化的

25、信道。這樣處理的結(jié)果就是：自適應(yīng)濾波器將不斷改變其濾波特性。當(dāng)均衡器得到很好的訓(xùn)練后，就說它已經(jīng)收斂,47,優(yōu)選課程,均衡器從調(diào)整系數(shù)至形成收斂，整個過程的時間跨度是均衡器算法、結(jié)構(gòu)和多徑無線信道變化率的函數(shù)。為了保證能有效地消除符號間干擾，均衡器需要周期性地做重復(fù)訓(xùn)練。均衡器通常用于數(shù)字通信系統(tǒng)中，因為在數(shù)字通信系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)被分為若干段，并被放入小的時間段或時隙中傳送。時分多址（TDMA）無線通信系統(tǒng)特別適合于使用均衡器。TDMA系統(tǒng)在長度固定的時間段中傳送數(shù)據(jù)，并且訓(xùn)練序列通常在一個分組的開始被傳送。每次收到一個新的數(shù)據(jù)分組時，均衡器將用同樣的訓(xùn)練序列進行修正,48,優(yōu)選課程,1.6.2

26、分集技術(shù) 分集技術(shù)是通信中的一種用相對低廉的投資就可以大幅度改進無線鏈路性能的接收技術(shù)。與均衡技術(shù)不同，分集技術(shù)不需要訓(xùn)練序列，因此發(fā)射機不需要發(fā)送訓(xùn)練序列，從而節(jié)省了開銷。分集技術(shù)的使用范圍很廣。 分集的概念是：如果一條無線傳播路徑中的信號經(jīng)歷了深度衰落，那么另一條相對獨立的路徑中可能包含著較強的信號。因此，接收機可以在多徑信號中選擇兩個或兩個以上的信號進行合并，這樣做的好處是它在接收機中的瞬時信噪比和平均信噪比都有所提高，并且通?？梢蕴岣?030dB。分集技術(shù)是通過尋找無線傳播環(huán)境中的獨立（或至少是高度不相關(guān)的）多徑信號來實現(xiàn)的,49,優(yōu)選課程,分集方案分為兩種：一種稱為“宏觀分集方案”；

27、另一種稱為“微觀分集方案”。宏觀分集方案用于合并兩個或多個長時限對數(shù)正態(tài)信號，這些信號是經(jīng)獨立的衰落路徑接收來自不同基站站址上的兩個或多個不同天線發(fā)射的信號，顯然，只要在各方向上的信號傳播不是同時受到陰影效應(yīng)或地形地貌的影響，這種方法能有效保持通信不會中斷。微觀分集方案用于合并兩個或多個短時限瑞利信號，這些信號都是在同一個接收基站上經(jīng)獨立的衰落路徑接收來自兩個或多個不同天線發(fā)射的信號,50,優(yōu)選課程,常用的分集包括：空間分集、頻率分集、時間分集、極化分集。 空間分集，也稱為天線分集，是無線通信中使用最多的分集形式之一。要想從不同的天線上獲得非相關(guān)的接收信號，就要求天線間的間隔距離等于或大于半個

28、波長。在基站的設(shè)計中，為了進行分集接收，在每個小區(qū)的中心，都裝備了多個基站接收天線。但是由于移動臺接近地面，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的信號散射現(xiàn)象，因此基站處的分集天線之間必須相隔很遠（通常是波長的幾十倍），才能實現(xiàn)信號的非相關(guān)。空間分集既可用于基站，也可用于移動臺，還可同時用于兩者。目前，已有雙天線手機面世,51,優(yōu)選課程,頻率分集在多于一個的載頻上傳送信號。其工作原理是，在信道相干帶寬之外的頻率是不相關(guān)的，并且不會出現(xiàn)同樣的衰落。在理論上，不相關(guān)信道產(chǎn)生同樣衰落的概率是各自產(chǎn)生衰落概率的乘積。 時間分集是指以超過信道相干時間的時間間隔重復(fù)發(fā)送信號，以便讓再次收到的信號具有獨立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效

29、果。目前，時間分集技術(shù)已經(jīng)大量地用于擴頻CDMA的RAKE接收機中，由多徑信道提供傳輸冗余信息,52,優(yōu)選課程,極化分集利用了空中的水平極化和垂直極化路徑不相關(guān)的這一特性。由于在傳輸中進行了多次反射，使得信號在不同的極化方向上是不相關(guān)的。將極化天線用于多徑環(huán)境中，當(dāng)傳輸路徑中有障礙物時，極化分集可以驚人地減少多徑時延擴展，而不會明顯地降低功率。 在移動無線通信中，分集合并的方案是在幾個信道上同時傳輸或者選擇分集合并傳輸，以降低在接收端上過量的深衰落概率。在宏觀分集中，選用選擇分集合并是有效的。這樣，可以減少長時限衰落。選擇性分集合并是在兩個或者多個信號中進行選擇，而不是對信號進行合并。對于短時

30、限衰落的微觀分集，原則是通過分集方案獲得相等平均功率的大量信號，其相應(yīng)的分集合并方法包括選擇性合并，最大比值合并和等增益合并。這些線性分集合并方法包含了多個接收信號簡單的加權(quán)線性和,53,優(yōu)選課程,1.6.3信道編碼技術(shù) 信道編碼通過在傳輸數(shù)據(jù)中引入冗余來避免數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)差錯。用于檢測差錯的信道編碼稱為檢錯編碼，而既可檢錯又可糾錯的信道編碼稱為糾錯編碼。 糾錯和檢錯技術(shù)的基本目的是通過在無線鏈路的數(shù)據(jù)傳輸中引入冗余來改進信道的質(zhì)量。冗余比特的引入增加了原始信號的傳輸速率。因此，在源數(shù)據(jù)速率固定的情況下，這增加了帶寬要求，結(jié)果降低了高SNR情況下的帶寬效率，卻大大降低了低SNR情況下

31、的BER。根據(jù)香農(nóng)定理可知，只要SNR足夠大，就可以用很寬的帶寬來實現(xiàn)無差錯通信。這就是3G應(yīng)用寬帶CDMA的部分原因。另一方面，差錯控制編碼的寬度是隨編碼長度的增加而增加的。因此，糾錯編碼在帶寬受限的環(huán)境中是有一定優(yōu)勢的，并且在功率受限的環(huán)境中提供一定的鏈路保護,54,優(yōu)選課程,信道編碼器把源信息變成編碼序列，使其可用于信道傳輸，這就是它處理數(shù)字信息源的方法。檢錯碼和糾錯碼有三種基本類型：分組碼、卷積碼和Turbo碼。 分組碼是一種前向糾錯（FEC）編碼。它是一種不需要重復(fù)發(fā)送就可以檢出并糾正有限個錯誤的編碼。在分組碼中，校驗位被加到信息位之后，以形成新的碼字（或碼組）。在一個分組編碼器中，

32、k個信息位被編為n個比特，而n-k個校驗位的作用就是檢錯和糾錯。分組碼以（n，k）表示，其編碼速率定義為Rc=k/n，這也是原始信息速率與信道信息速率的比值,55,優(yōu)選課程,卷積碼與分組碼有根本的區(qū)別，它不是把信息序列分組后再進行單獨編碼，而是由連續(xù)輸入的信息序列得到連續(xù)輸出的已編碼序列。已經(jīng)證明，在同樣的復(fù)雜度下，卷積碼可以比分組碼獲得更大的編碼增益。 卷積碼是在信息序列通過有限狀態(tài)移位寄存器的過程中產(chǎn)生的,56,優(yōu)選課程,1.7 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展史,1.7.1 全球移動通信的發(fā)展歷程 移動通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段： 20世紀(jì)2030年代：警車無線電調(diào)度電話（AM調(diào)幅），使用頻

33、率為2 MHz。 20世紀(jì)4050年代：人工接續(xù)的移動電話（FM調(diào)頻），單工工作方式， 使用頻段為150 MHz及450 MHz。 特別值得一提的是1947年Bell實驗室提出了蜂窩的概念。 20世紀(jì)60年代：自動撥號移動電話，全雙工工作方式，使用頻段為150 MHz及450 MHz。1964年美國開始研究更先進的移動電話系統(tǒng)（IMTS,57,優(yōu)選課程,20世紀(jì)7080年代：AMPS、TACS分別在美國、英國投入使用。 使用頻段為800/900 MHz（早期曾使用450 MHz），全自動撥號，全雙工工作，具有越區(qū)頻道轉(zhuǎn)換，自動漫游通信功能。頻譜利用率、系統(tǒng)容量和話音質(zhì)量都有明顯的提高。 20世

34、紀(jì)90年代：GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)和窄帶CDMA（IS-95A）數(shù)字移動通信系統(tǒng)及衛(wèi)星移動通信投入使用,58,優(yōu)選課程,21世紀(jì)初：基于窄帶IS-95 CDMA技術(shù)的寬帶CDMA技術(shù)的cdma2000、基于日本無線工業(yè)廣播協(xié)會（ARIB）支持的純W-CDMA和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）制定的UTRA 兩個獨立建議的W-CDMA、由我國提出的時分同步CDMA（TD-SCDMA）等第三代（3G）系統(tǒng)（IMT-2000）陸續(xù)開始投入使用或建立試驗網(wǎng)。其中，第三代（3G）系統(tǒng)使用頻段為18852025 MHz， 21102200 MHz，全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 在使用的150 MHz、450 MHz、900

35、 MHz三個頻段的具體收發(fā)頻率間隔分別為: 150 MHz的收發(fā)頻率間隔為5.7 MHz；450 MHz 的收發(fā)頻率間隔為10 MHz；900 MHz的收發(fā)頻率間隔為45 MHz,59,優(yōu)選課程,20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)，人們把它稱為第一代移動通信系統(tǒng)。其主要技術(shù)是模擬調(diào)頻、頻分多址， 主要業(yè)務(wù)是電話。 代表這一系統(tǒng)的有美國的AMPS，英國的TACS，北歐的NMT-900及日本HCNTS等。 模擬系統(tǒng)的主要缺點是：頻譜利用率低，不能與ISDN兼容，保密性差，以及移動終端要進一步實現(xiàn)小型化、低功耗、低價格的難度都較大。 美國的AMPS最早是由美國于1971年開始研制并投入軍

36、用的。 1973年，美國Motorola公司向美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)提出申請AMPS(Advanced Mobile Phone Service)系統(tǒng)，經(jīng)批準(zhǔn)于1983年投入使用,60,優(yōu)選課程,表1-1 AMPS與TACS的主要差別,61,優(yōu)選課程,使用的150 MHz、 450 MHz、 900 MHz三個頻段的具體收發(fā)頻率間隔分別為: 150 MHz 的收發(fā)頻率間隔為5.7 MHz； 450 MHz 的收發(fā)頻率間隔為10 MHz； 900 MHz的收發(fā)頻率間隔為45 MHz。 AMPS系統(tǒng)和TACS系統(tǒng)均為采用FDMA方式的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)， 屬第一代(1G)移動通信系統(tǒng)。其缺

37、點是容量小， 不能滿足飛速發(fā)展的移動通信業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)種類的需要。 第二代(2G)移動通信系統(tǒng)采用TDMA或CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)， 如GSM/DCS-1800， D-AMPS(IS-54、 IS-136)、CDMA(IS-95)等。 其容量和功能都比模擬系統(tǒng)有了很大的提高， 但其業(yè)務(wù)種類主要限于話音和低速數(shù)據(jù)(9.6 kb/s,62,優(yōu)選課程,表1 - 2列出了全球目前投入運營或曾經(jīng)投入過運營的低功率系統(tǒng)的主要參數(shù)。 表1 - 3列出了全球目前投入運營的第二代(2G)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的主要參數(shù),63,優(yōu)選課程,64,優(yōu)選課程,65,優(yōu)選課程,值得一提的是， 采用碼分多址(CDMA)技術(shù)的IS-95數(shù)

38、字蜂窩移動通信系統(tǒng)與其他蜂窩系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點： (1) 系統(tǒng)容量大， 為GSM的5.6倍， 為TACS的11.2倍。 (2) 抗衰落能力及抗干擾性能強。 (3) 話音質(zhì)量高。 (4) 保密性及安全性優(yōu)于GSM系統(tǒng)。 (5) 移動臺發(fā)射功率低(約10 mW)。 (6) 具有軟切換和軟容量特性。 (7) 頻率復(fù)用模式可達到1。 本區(qū)和鄰區(qū)可共用同一頻道， 因而不需要頻率動態(tài)分配。 (8) 可實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸,66,優(yōu)選課程,1.7.2 從2G向3G 發(fā)展 1. 移動用戶數(shù)發(fā)展的必然趨勢 隨著移動用戶數(shù)量的急劇增加， 世界上一些發(fā)達地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了頻率資源緊張、 系統(tǒng)容量飽和的局面。 移動通信所賴

39、以生存的無線電頻率是一種寶貴的資源， 頻譜資源是有限的， 但隨著移動通信的飛速發(fā)展， 用戶數(shù)量的急劇增加， 有限的資源被“無限”地利用， 矛盾越來越尖銳。 由于采用了CDMA技術(shù)， 相對于來說可以提供更大的系統(tǒng)容量， 能有效緩解急劇增長的用戶數(shù)量和有限的頻率資源之間的矛盾。 從這個角度分析， 的無線技術(shù)必將被所取代,67,優(yōu)選課程,2. 移動業(yè)務(wù)發(fā)展的必然趨勢 隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展， 人類已經(jīng)逐漸步入信息化社會， 人們對于移動通信也提出了越來越高的要求。 在這種潮流下， 分組交換、 ATM、 IP等技術(shù)與移動通信技術(shù)的融合已經(jīng)成為移動通信的發(fā)展趨勢， 而且移動通信和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合也越來越緊密。

40、 同時， 信息技術(shù)的發(fā)展和用戶的多樣化、 個性化需求要求移動通信系統(tǒng)提供更豐富、 更個性化的業(yè)務(wù)， 如圖像、 話音與數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 但2G系統(tǒng)主要為用戶提供話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， QoS能力有限， 無法滿足用戶多媒體、 電子商務(wù)、 移動上網(wǎng)等多種新興通信的要求。 3G能夠達到高速車載環(huán)境下384 kb/s、 低速或靜止?fàn)顟B(tài)下2 Mb/s及以上的速率， 因此可提供多樣化、 個性化業(yè)務(wù)， 并向多媒體化、 智能化、 IP化方向發(fā)展,68,優(yōu)選課程,3. 運營商發(fā)展的必然趨勢 從更深層次來說， 隨著終端價格和話費的下調(diào)、 預(yù)付費業(yè)務(wù)的開展， 手機消費已從奢侈品走向普及， 大量

41、低端用戶的加入導(dǎo)致運營商的逐漸下降。 一直是投資者衡量運營商核心競爭力的一個重要指標(biāo)， 因此如何有效提高就成為亟待解決的問題。 由于話音業(yè)務(wù)的利潤空間日益縮小， 因此要提高， 還需要開展豐富的差異化競爭業(yè)務(wù)。 因為直接將業(yè)務(wù)本身標(biāo)準(zhǔn)化， 所以同一種業(yè)務(wù)就只有一種標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)方式， 不利于第三方的快速引入和業(yè)務(wù)生成， 生成新業(yè)務(wù)比較困難， 無法充分滿足用戶多樣化、 個性化的業(yè)務(wù)需求。 在中， 某個特定業(yè)務(wù)可以抽象為多個業(yè)務(wù)能力特征的集合， 每個業(yè)務(wù)能力特征可以根據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)的不同而由不同的業(yè)務(wù)能力具體實現(xiàn)， 這表現(xiàn)了業(yè)務(wù)生成的多樣化和靈活性。 運營商只有充分利用平臺來開展差異化競爭， 才能在未來的激烈

42、競爭中生存和發(fā)展,69,優(yōu)選課程,與第一、 第二代移動通信系統(tǒng)相比， 第三代移動通信系統(tǒng)的主要特征是可以提供移動多媒體業(yè)務(wù)， 具體包括高速移動環(huán)境(FDD： 500 km/h； TDD： 120 km/h)中支持速率為144 kb/s的業(yè)務(wù)， 步行慢速移動環(huán)境(30 km/h)中支持速率為384 kb/s的業(yè)務(wù)， 室內(nèi)環(huán)境(3 km/h)中支持速率為2 Mb/s的業(yè)務(wù)。 IMT-2000的目標(biāo)是建立一個具有全球性、 綜合性的個人通信網(wǎng)， 包括尋呼、 無繩電話、 蜂窩系統(tǒng)和移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)等的功能， 為全球用戶提供多媒體通信業(yè)務(wù)。 其第一階段目標(biāo)是實現(xiàn)2 Mb/s的無線多媒體通信， 第二階段目標(biāo)

43、是實現(xiàn)10 Mb/s的無線多媒體通信。 1999年6月， 國際電聯(lián)TG8/1第17次會議在北京召開。 此次會議全面完成了IMT-2000無線接口技術(shù)規(guī)范建議(RSPC建議)框架的制定， 并進一步推動了寬帶碼分多址(CDMA)技術(shù)和CDMA時分雙工(TDD)技術(shù)的融合,70,優(yōu)選課程,IMT-2000的系統(tǒng)特性如下： (1) 采用(1.82.2) GHz頻帶的數(shù)字系統(tǒng)。 (2) 在多種無線環(huán)境(蜂窩系統(tǒng)、 無繩系統(tǒng)、 衛(wèi)星系統(tǒng)和固定的無線系統(tǒng))下工作。 (3) 使用多模式終端， 提供漫游能力。 (4) 提供廣泛的電信業(yè)務(wù)。 (5) 具有與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)可比的高質(zhì)量和完整性。 (6) 具有國際漫游和

44、系統(tǒng)內(nèi)部越區(qū)切換的能力。 (7) 使用智能網(wǎng)(IN)技術(shù)進行移動性管理和業(yè)務(wù)控制。 (8) 具有高水平的安全和保密能力。 (9) 具有靈活開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),71,優(yōu)選課程,無線傳輸技術(shù)(RTT)是第三代移動通信系統(tǒng)的重要組成部分。 無線傳輸技術(shù)主要包括多址技術(shù)、 調(diào)制技術(shù)、 信道編碼與交織、 雙工技術(shù)、 物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用、 幀結(jié)構(gòu)、 RF信道參數(shù)等。 1998年6月30日為ITU規(guī)定的提交RTT建議的最后期限， 共有10個組織向ITU提交了候選RTT方案， 如表1-4所示,72,優(yōu)選課程,73,優(yōu)選課程,1.7.3 WiMAX (全球微波互聯(lián)接入) WiMAX (全球微波互聯(lián)接入)以IEEE

45、802.16 的系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ), 故稱為802.16無線城域網(wǎng)(MAN)， 是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案， 作為電纜和DSL之外的選擇, 由 WiMAX 論壇(WiMAX Forum)提出并于2001年6月成形。 在 802.16 物理層的三個變體中， WiMAX 選擇了 802.16-2004 版的 256 個載波的 OFDM， 具有較寬的頻帶以及較遠的傳輸距離， 與主要以短距離區(qū)域傳輸為目的的 IEEE 802.11 通信協(xié)議有著相當(dāng)大的不同, 可以覆蓋(4048) km的范圍,74,優(yōu)選課程,WiMAX在北美、 歐洲發(fā)展迅猛， 而且這股熱浪已經(jīng)推進

46、到了亞洲。 為了分享ITU分配給3G的頻譜資源， WiMAX從一開始就積極試圖加入3G家族， 實現(xiàn)全球漫游的目標(biāo)， 成為真正意義上的移動通信技術(shù)， 但遭到了分別代表WCDMA、 cdma2000和TD-SCDMA陣營的愛立信、 高通和TD三方的強力反對。 然而美國政府給予了強力支持， 其他國家和企業(yè)也都一邊倒地支持WiMAX。 2007年10月， WiMAX被正式批準(zhǔn)為國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)(ITU)， 成為3G標(biāo)準(zhǔn)中IMT-2000家族的一名正式成員。 由于WiMAX同TD-SCDMA一樣均使用了TDD技術(shù)， 因此如果WiMAX成為3G技術(shù)， 在頻譜資源方面就會對TD-SCDMA 構(gòu)成沖擊， 所以

47、中國方面也持反對意見。 目前WiMAX未被我國列入3G標(biāo)準(zhǔn)。 WiMAX目前定義了固定、 游牧、 便攜、 簡單移動及自由移動五種應(yīng)用場景， 其在各場景下的性能指標(biāo)如表1-5所示,75,優(yōu)選課程,固定接入業(yè)務(wù)是802.16運營網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型， 包括： 用戶因特網(wǎng)接入、 傳輸承載業(yè)務(wù)傳輸及Wi-Fi熱點回傳等。 游牧場景下， 終端可以從不同的接入點接入到一個運營商的網(wǎng)絡(luò)中， 在每次會話連接中， 用戶終端只能進行站點式的接入， 在兩次不同的網(wǎng)絡(luò)接入中， 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。 便攜場景下， 除了進行小區(qū)切換外， 連接不會發(fā)生中斷， 從這個階段開始， 終端可以在不同的基站之間進行切換。 當(dāng)進行

48、切換過程時， 用戶將經(jīng)歷短時間(最大2 s)的業(yè)務(wù)中斷或者感到一些延遲。 切換過程結(jié)束后， TCP/IP應(yīng)用對當(dāng)前IP地址進行刷新或者重建IP地址。 簡單移動場景是能夠在相鄰基站之間切換的第一個場景。 在切換過程中， 數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍內(nèi)， 最差的情況下， TCP/IP會話不中斷， 但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。 切換完成后， QoS將重建到初始級別,76,優(yōu)選課程,在自由移動場景下， 用戶可以在移動速度為120 km/h甚至更高的情況下， 無中斷地使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)， 當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時， 用戶終端模塊將處于低功耗模式。 簡單移動和自由移動網(wǎng)絡(luò)需要支持休眠模式、 空閑模式和尋呼模式

49、,77,優(yōu)選課程,78,優(yōu)選課程,1.7.4 從3G向4G發(fā)展 3G 在全球布局后,4G 的路如何走一直是行業(yè)關(guān)注的熱點問題。 2012年1月18日, 國際電信聯(lián)盟在2012年無線電通信全會上, 正式審議通過將LTE和 Wireless MAN 技 術(shù) 規(guī) 范 確 立為 “4G” 國 際 標(biāo) 準(zhǔn), 中 國 主 導(dǎo) 制 定 的 TD - LTE 和FDD - LTE 同時并列成為4G 國際標(biāo)準(zhǔn)。 TD - LTE被確定為4G 國際標(biāo)準(zhǔn), 標(biāo)志著中國在移動通信標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域再次走到了世界前列, 為 TD - LTE產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展及國際化提供了重要基礎(chǔ),79,優(yōu)選課程,1.7.5 我國的移動通信發(fā)展歷

50、程 我國移動通信是從軍事移動通信(即戰(zhàn)術(shù)通信)起步的。民用移動通信發(fā)展較晚，最初階段大致可分為早期、74系列、80系列三個階段。20世紀(jì)50年代末到70年代中主要在公安、郵電、交通、漁業(yè)等少數(shù)部門用作專網(wǎng)；1974年才開放了四個民用波段，制定了通用技術(shù)條件，開始研制頻道間隔為50kHz和100kHz的74系列產(chǎn)品；1980年制定了頻道間隔為25kHz的性能指標(biāo)、測試方法和環(huán)境要求等部頒標(biāo)準(zhǔn)，開展了80系列設(shè)備的研制,80,優(yōu)選課程,我國公眾移動通信起步于20世紀(jì)80年代，1987年在廣州、上海率先采用900MHzTACS標(biāo)準(zhǔn)的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng),開通了蜂窩移動通信業(yè)務(wù)。它一經(jīng)面世,就受到廣大

51、用戶的歡迎,并迅速發(fā)展到全國各省。移動電話用戶數(shù)每年翻番,發(fā)展速度之快,令世人矚目。至1996年已基本建成一個覆蓋全國(除臺灣省以外)31個省、直轄市、自治區(qū)大部分地市縣和部分重要縣鎮(zhèn)的全國移動通信網(wǎng)。該網(wǎng)采用的設(shè)備主要由摩托羅拉系統(tǒng)(稱A網(wǎng))和愛立信系統(tǒng)(稱B網(wǎng))組成。1995年1月1日實現(xiàn)了A網(wǎng)和B網(wǎng)兩系統(tǒng)內(nèi)的分別聯(lián)網(wǎng)自動漫游。1996年1月1日實現(xiàn)了A網(wǎng)、B網(wǎng)兩系統(tǒng)的互聯(lián)自動漫游,從而真正實現(xiàn)了“一機在手、信步神州”。隨著數(shù)字移動通信系統(tǒng)的發(fā)展與普及，模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)于2000年起開始封網(wǎng)，并逐步退出中國電信發(fā)展的歷史舞臺，將頻段讓給數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng),81,優(yōu)選課程,1994年4

52、月，中國聯(lián)合通信有限公司（簡稱“中國聯(lián)通”）的成立打破了郵電“一統(tǒng)天下”的局面。中國聯(lián)通決定采用技術(shù)先進、設(shè)備成熟、具有國際自動漫游功能的GSM數(shù)字移動通信技術(shù),組建全國第二個公眾移動通信網(wǎng)。1994年9月，中國電信也采用GSM數(shù)字移動通信技術(shù),組建了中國電信全國公眾數(shù)字移動通信網(wǎng)。從1994年9月至1995年年底短短一年多時間，中國就有15個省、直轄市、自治區(qū)開通了GSM數(shù)字移動電話業(yè)務(wù),并采用中國七號信令完成聯(lián)網(wǎng)自動漫游,82,優(yōu)選課程,在發(fā)展GSM的同時,我國積極跟蹤CDMA技術(shù)的發(fā)展。CDMA數(shù)字蜂窩試驗網(wǎng)率先由長城電信在北京、上海、廣州、西安四大城市建成并開通，使用效果不錯。美國TI

53、A的IS-95的雙模式CDMA標(biāo)準(zhǔn)以Qualcomm的方案為基礎(chǔ)，系統(tǒng)帶寬為1.25MHz。隨著中國電信改革的深入，1999年4月，信息產(chǎn)業(yè)部確定由中國聯(lián)通在全國范圍經(jīng)營CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。2000年4月20日，從中國電信分離的移動業(yè)務(wù)由新成立的中國移動通信集團公司（簡稱“中國移動”）運行,83,優(yōu)選課程,中國移動的成立積極地推動了我國移動通信的發(fā)展，使我國成為世界上移動用戶數(shù)最多的國家。2008年，電信業(yè)進行重組，中國鐵通、中國網(wǎng)通等并入其他大型運營商，形成目前的中國移動、中國聯(lián)通和中國電信三強并行的局面。 為了改變我國以往在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面跟著國外標(biāo)準(zhǔn)跑的局面，我國政府主管部門高度重視第

54、三代移動通信（3G）的發(fā)展，積極制定具有我國自己知識產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn),84,優(yōu)選課程,1999年6月，中國無線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組(CWTS)在韓國正式簽字，同時加入3GPP和3GPP2,成為這兩個當(dāng)前主要負(fù)責(zé)第三代合作伙伴計劃的組織伙伴。在此之前，我國是以觀察員的身份參與該計劃的標(biāo)準(zhǔn)化活動的。 1999年11月，芬蘭赫爾辛基ITU第18次會議上，TDSCDMA進入ITUTG8/1文件IMT-RSPC的最終稿，成為ITU/3G候選方案。2000年5月5日，土耳其伊斯坦布爾無線電大會上，TDSCDMA正式被ITU接納成為IMT2000標(biāo)準(zhǔn)之一，這是百年來中國電信發(fā)展史上的重大突破,85,優(yōu)選課程,為推動

55、中國產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，年月，信息產(chǎn)業(yè)部組織國內(nèi)運營企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)和科研支撐單位的專家成立了“第三代移動通信技術(shù)試驗專家組”，正式啟動技術(shù)試驗，對、cdma三種技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)備、接口、網(wǎng)絡(luò)性能、終端、互操作、業(yè)務(wù)、無線干擾、網(wǎng)管和計費等進行了全面測試。 在開展技術(shù)試驗的同時，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會按照“以企業(yè)為主體，以市場為導(dǎo)向，公平、公正、公開和協(xié)商一致”的標(biāo)準(zhǔn)制定原則，引導(dǎo)國內(nèi)外通信制造企業(yè)、通信運營企業(yè)、科研機構(gòu)、高等院校，在充分借鑒國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的最新研究成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過由國內(nèi)外企業(yè)廣泛參與和充分討論，共同開展、CDMA通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作,86,優(yōu)選課程,年月日，我國信息產(chǎn)業(yè)部將第三代

56、移動通信（）“中國標(biāo)準(zhǔn)”公布為中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。年月日，信息產(chǎn)業(yè)部又將歐洲提出的和美國提出的cdma頒布為中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 在、cdma系列通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，國內(nèi)外積極參與、cdma產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)和運營的企業(yè)，在產(chǎn)品需求定義、設(shè)備合作開發(fā)、系統(tǒng)集成應(yīng)用等方面有了一致的認(rèn)識，技術(shù)和市場分工進一步明確，同類設(shè)備的性能和指標(biāo)越來越具有可比性，從而形成更加成熟的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,87,優(yōu)選課程,2008年9月28日，中國聯(lián)通與中國電信聯(lián)合發(fā)布公告，CDMA業(yè)務(wù)的經(jīng)營主體將由中國聯(lián)通變更為中國電信。 2009年1月7日下午14點30分，工業(yè)和信息化部對中國移動發(fā)放自主研發(fā)的TDSCDMA牌照，對中國聯(lián)通發(fā)放W

57、CDMA牌照，對中國電信發(fā)放cdma2000牌照。這標(biāo)志著中國進入3G時代。至此，經(jīng)過電信重組和3G牌照發(fā)放，中國電信、中國聯(lián)通和中國移動三大電信運營商均獲得移動和固網(wǎng)牌照，形成全業(yè)務(wù)經(jīng)營格局。 目前，中國電信、中國聯(lián)通和中國移動三大電信運營商采用的無線接入技術(shù)及業(yè)務(wù)運營定位見表16,88,優(yōu)選課程,89,優(yōu)選課程,1.8 第五代移動通信（5G）標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀,5G(fifth - Generation)是第五代移動通信技術(shù)的簡稱。 5G 彌補了4G 技術(shù)的不足, 在吞吐率、 時延、 連接數(shù)量、 能耗等方面進一步提升系統(tǒng)性能。它采取數(shù)字全I P技術(shù), 支持分組交換, 它既不是單一的技術(shù)演進, 也不

58、是幾個全新的無線接入技術(shù), 而是整合了新型無線接入技術(shù)和現(xiàn)有無線接入技術(shù)(WLAN、 4G、 3G、2G 等), 通過集成多種技術(shù)來滿足不同的需求, 是一個真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò), 并且由于合,5G 可以延續(xù)使用4G、3G 的基礎(chǔ)設(shè)施資源, 并實現(xiàn)與4G、3G、2G 的共存,90,優(yōu)選課程,1.8 第五代移動通信（5G）標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀,1.8.1 第五代移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 1.大規(guī)模天線陣列 多天線技術(shù)經(jīng)歷了從無源到有源, 從2D(二維)到3D(三維), 從高階 MIMO 到大規(guī)模陣列的發(fā)展, 將有望實現(xiàn)頻譜效率提升數(shù)十倍甚至更高, 是5G 技術(shù)重要的研究方向之一。由于引入了有源天線陣列, 基

59、站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達到128根。 此外, 原來的2D天線陣列拓展成為3D 天線陣列, 形成新穎的3D MIMO 技術(shù), 支持多用戶波束智能賦型, 減少用戶間干擾, 結(jié)合高頻段毫米波技術(shù), 將進一步改善無線信號覆蓋性能,91,優(yōu)選課程,2.超密集組網(wǎng) 超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋, 大幅度提升系統(tǒng)容量, 并且對業(yè)務(wù)進行分流, 具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來, 面向高頻段大帶寬, 將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案, 部署小小區(qū)/扇區(qū)將高達100個以上。 與此同時, 愈發(fā)密集的網(wǎng)絡(luò)部署也使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓訌?fù)雜, 小區(qū)間干擾已經(jīng)成為制約系統(tǒng)容量增長的主要因素, 極大地降低了網(wǎng)絡(luò)能效。干擾消除

60、、小區(qū)快速發(fā)現(xiàn)、密集小區(qū)間協(xié)作、基于終端能力提升的移動性增強方案等, 都是目前密集網(wǎng)絡(luò)方面的研究熱點,92,優(yōu)選課程,3. 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)、移動邊緣計算(MEC)和霧計算(Fog Computing)等技術(shù)可實現(xiàn)以用戶為中心的更靈活、智能、高效和開放的5G 新型網(wǎng)絡(luò)。 4. 新型多址技術(shù) 新型多址技術(shù)通過發(fā)送信號的疊加傳輸來提升系統(tǒng)的接入能力, 可有效支撐5G 網(wǎng)絡(luò)千億設(shè)備連接需求,93,優(yōu)選課程,5.全頻譜接入技術(shù) 全頻譜接入技術(shù)通過有效利用各類頻譜資源, 可有效緩解5G 網(wǎng)絡(luò)對頻譜資源的巨大需求。 在進行5G 的設(shè)計時, 要考