移動(dòng)第1講概論

1、中南民族大學(xué)電子與信息工程學(xué)院唐紅文中南民族大學(xué)電子與信息工程學(xué)院唐紅文 移動(dòng)通信移動(dòng)通信-第一講第一講概論移動(dòng)通信的目標(biāo)？移動(dòng)通信的目標(biāo)？移動(dòng)通信的的原？移動(dòng)通信的的原？移動(dòng)通信的的應(yīng)？移動(dòng)通信的的應(yīng)？移動(dòng)通信的的應(yīng)？解的的問？移動(dòng)通信的的應(yīng)？解的的問？移動(dòng)通信的的關(guān)鍵技？移動(dòng)通信的的關(guān)鍵技？移動(dòng)通信的的未？移動(dòng)通信的的未？學(xué)學(xué)學(xué)學(xué)移動(dòng)通信移動(dòng)通信課程的目的？課程的目的？中國移動(dòng)：中國移動(dòng)：GSM、GPRS、TD-SCDMA。中國聯(lián)通：中國聯(lián)通：GSM、GPRS、WCDMA。中國電信：中國電信：CDMA、CDMA 1X、CDMA2000。隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的日益完善，大隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)產(chǎn)

2、業(yè)鏈的日益完善，大量基于量基于GPRS和和CDMA 1X鍵技的數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)將鍵技的數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)將不斷被推向市場(chǎng)。不斷被推向市場(chǎng)。移動(dòng)動(dòng)務(wù)、移動(dòng)動(dòng)定、移動(dòng)動(dòng)務(wù)、移動(dòng)動(dòng)定、WAP和基于和基于Java、BREW的游戲類業(yè)務(wù)也將逐步升溫。的游戲類業(yè)務(wù)也將逐步升溫。移動(dòng)通信的基礎(chǔ)知識(shí)u移動(dòng)通信的工作頻段u移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)u移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類常用移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信的基本技術(shù)u調(diào)制技術(shù)u移動(dòng)信道中電波傳播特性的研究u多址方式u抗干擾措施u組網(wǎng)技術(shù)移動(dòng)通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化至少有一方處于移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行信息交換的通信就叫做移動(dòng)通信。換句話說，移動(dòng)通信解決因?yàn)槿说囊苿?dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)中通信問題。u 終

3、端的移動(dòng)性：手機(jī)、車載臺(tái)；u 個(gè)人的移動(dòng)性：SIM/UIM 卡方式支持的業(yè)務(wù)；u 業(yè)務(wù)的可漫游性：用戶可以隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)，無障礙交流。f3000GHz 的電磁頻譜稱為無線電磁波的頻譜。的電磁頻譜稱為無線電磁波的頻譜。地-電離層波導(dǎo)（wave guidewave guide） 104m-105mu 電報(bào)u 導(dǎo)航系統(tǒng)u 潛水艇通信 具有傳播距離遠(yuǎn)和相位穩(wěn)定兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于遠(yuǎn)距離通信、導(dǎo)航、頻率和時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的傳送。例如，美國于70年代建成的工作頻段為1015千赫的奧米加導(dǎo)航系統(tǒng)，規(guī)模巨大，有 8個(gè)發(fā)射臺(tái)，可覆蓋全球。蘇聯(lián)在此期間也建立了包括 3個(gè)發(fā)射臺(tái)的類似系統(tǒng)。 LM：表面波 ( 長(zhǎng)波100

4、0m)u長(zhǎng)距離通信u導(dǎo)航MF：表面波和天波 (中波100m1000m)u干擾&衰落u商業(yè)AM無線電 短波10m100m存在地面波以天波為主全球通信通過電離層反射沒有用于民用移動(dòng)通信 超短波 米波(1m-10m)、分米波（100-10cm）以空間波為主傳播受地平線限制反射& & 繞射FM FM 無線電& & 電視頻道，等.厘米波 1cm-10cm 需視線（LOSLOS）傳播高增益天線衛(wèi)星通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)陸地鏈路雷達(dá)超短距通信毫米波 1mm-10mm 有很多適用頻段視線通信分辨率高。存在霧、水、和氧氣吸收（e.g. e.g. 60GHz60GHz）u突發(fā)散射通信u

5、 甚短距保密通信u 衛(wèi)星之間的通信亞毫米波 300-3000 GHz 0.1-1mm ITU:International Telecommunications UnionInternational Mobile Telecommunications-200020002000年世界無線電大會(huì)針對(duì)未來數(shù)據(jù)發(fā)展需求年世界無線電大會(huì)針對(duì)未來數(shù)據(jù)發(fā)展需求問題，對(duì)問題，對(duì)3G3G頻帶作了擴(kuò)展：頻帶作了擴(kuò)展：806806960MHz960MHz，171017101885MHz1885MHz，250025002690MHz 2690MHz 。 將5GHz5GHz、17GHz 17GHz 以及 282860GH

6、z 60GHz 頻段開放給WLANWLAN（802.11a 802.11a 和HyperLANHyperLAN）WMANWMAN（標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) ）應(yīng)用。 和的著眼點(diǎn)不同。著眼于手機(jī)，數(shù)據(jù)速率相對(duì)較低，但在話音和手機(jī)應(yīng)用方面將做得比較出色。而著眼于筆記本電腦,進(jìn)行高速數(shù)據(jù)接入 。 早期：早期： 使應(yīng)150M、450M頻段。第一代移動(dòng)通信：第一代移動(dòng)通信： 使應(yīng)900M頻段。第二代移動(dòng)通信：第二代移動(dòng)通信： GSM900/DCS1800/PSC1900三個(gè)頻段。第三代移動(dòng)通信：第三代移動(dòng)通信： 使應(yīng)2000M頻段。第四代移動(dòng)通信：第四代移動(dòng)通信： ？n 必須利用無線電波傳輸信息，傳播特性差必須利用無線

7、電波傳輸信息，傳播特性差u傳播環(huán)境復(fù)雜：多徑效應(yīng)和陰影效應(yīng)造成電波傳播的幅度衰落和時(shí)延擴(kuò)展u用戶高速移動(dòng)：多普勒頻移造成電波傳播特性的快速隨機(jī)變化n 工作于復(fù)雜的干擾環(huán)境工作于復(fù)雜的干擾環(huán)境u外部干擾：天電、機(jī)電和信道熱噪聲 u系統(tǒng)內(nèi)部和不同系統(tǒng)之間的干擾：鄰道、同信道、互調(diào)、多址和遠(yuǎn)近效應(yīng)n 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜 u用戶注冊(cè)和登記，鑒權(quán)和計(jì)費(fèi)，安全和保密 n 可利用的頻譜資源有限，而通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增可利用的頻譜資源有限，而通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增 u用戶容量問題，業(yè)務(wù)容量問題 n 移動(dòng)通信設(shè)備移動(dòng)通信設(shè)備( (主要是移動(dòng)臺(tái)主要是移動(dòng)臺(tái)) )必須

8、適于在移動(dòng)環(huán)境中使用必須適于在移動(dòng)環(huán)境中使用移動(dòng)通信環(huán)境沒有準(zhǔn)確的模型n噪聲噪聲n車輛點(diǎn)火系統(tǒng)n工業(yè)電氣噪聲n自然噪聲 n背景雜散噪聲n干擾來源干擾來源n同頻道干擾n鄰頻道干擾n互調(diào)干擾 n多址干擾 n 網(wǎng)絡(luò)提供歸屬位置寄存器(HLR)和訪問位置寄存器(VLR)紀(jì)錄用戶的行蹤 n 提供相鄰基站之間的越區(qū)切換n 提供不同地區(qū)和不同運(yùn)營者之間的漫游n 用戶安全與網(wǎng)絡(luò)安全鑒權(quán) 按按使用對(duì)象使用對(duì)象分類：分類： 民用設(shè)備和軍用設(shè)備；民用設(shè)備和軍用設(shè)備； 按按使用環(huán)境使用環(huán)境分類：分類： 陸地通信、海上通信和空中通信；陸地通信、海上通信和空中通信； 按按多址方式多址方式分類：頻分多址分類：頻分多址(FD

9、MA)(FDMA)、 時(shí)分多址時(shí)分多址(TDMA)(TDMA)和碼分多址和碼分多址(CDMA)(CDMA)等；等； 按按覆蓋范圍覆蓋范圍分類：寬域網(wǎng)和局域網(wǎng)；分類：寬域網(wǎng)和局域網(wǎng)； 按按業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型分類：電話網(wǎng)、分類：電話網(wǎng)、 數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)；數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)； 按按工作方式工作方式分類：?jiǎn)喂ぁ⒎诸悾簡(jiǎn)喂ぁ?雙工和半雙工；雙工和半雙工； 按按服務(wù)范圍服務(wù)范圍分類：專用網(wǎng)和公用網(wǎng)；分類：專用網(wǎng)和公用網(wǎng)； 按按信號(hào)形式信號(hào)形式分類：模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。分類：模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。 1. 單工通信單工通信 所謂單工通信是指通信雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。根據(jù)收、發(fā)頻率的異同，又可分為同頻單工同頻單

10、工和異異頻單工頻單工。 單工通信常用于點(diǎn)到點(diǎn)通信，參見圖 1-1 。 發(fā)射機(jī)接收機(jī)f1( f2 )送受話器電臺(tái)（甲）發(fā)射機(jī)接收機(jī)送受話器f1( f1 )f1( f2 )f1( f1 )PTT電臺(tái)（乙）PTT圖 1-1 單工通信單工通信(同頻單工/異頻單工) 2. 雙工通信雙工通信 所謂雙工通信，是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行傳輸消息的工的方式，有時(shí)亦稱全雙工通信全雙工通信，如圖 1-2 所示。 發(fā)射機(jī)接收機(jī)f1f2送話器受話器基站雙工器發(fā)射機(jī)接收機(jī)f2f1f1送話器受話器移動(dòng)臺(tái)圖 1-2 雙工通信(頻分雙工/時(shí)分雙工) 3. 3. 半雙工通信半雙工通信 半雙工通信的組成與圖 1-2 相似， 移動(dòng)臺(tái)采用

11、單工的“按講”方式，即按下按講開關(guān)，發(fā)射機(jī)才工作，而接收機(jī)總是工作的, 基站工作情況與雙工方式完全相同。 人們把模擬通信系統(tǒng)(包括模擬蜂窩網(wǎng)、模擬無繩電話與模擬集群調(diào)度系統(tǒng)等)稱作第一代通信產(chǎn)品，而把數(shù)字通信系統(tǒng)(包括數(shù)字蜂窩網(wǎng)、數(shù)字無繩電話、移動(dòng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)等)稱作第二代通信產(chǎn)品。 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：頻譜利用率高， 有利于提高系統(tǒng)容量。 (2) 能提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)， 提高通信系統(tǒng)的通用性。 (3) 抗噪聲、 抗干擾和抗多徑衰落的能力強(qiáng)。 (4) 能實(shí)現(xiàn)更有效、 靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制。 (5) 便于實(shí)現(xiàn)通信的安全保密。(1)(6) 可降低設(shè)備成本和減小用戶手機(jī)的

12、體積和重量。 圖 1-3 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的分類 移動(dòng)通信系統(tǒng)基于話音的網(wǎng)絡(luò)基于數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)無 繩(低功率局域網(wǎng))蜂 窩(高功率寬域網(wǎng))寬帶LAN(高速局域網(wǎng))移動(dòng)數(shù)據(jù)(低速寬域網(wǎng))移動(dòng)通信的基礎(chǔ)知識(shí)u移動(dòng)通信的工作頻段u移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)u移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類常用移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信的基本技術(shù)u調(diào)制技術(shù)u移動(dòng)信道中電波傳播特性的研究u多址方式u抗干擾措施u組網(wǎng)技術(shù)移動(dòng)通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化 無線尋呼無線尋呼-數(shù)顯、漢顯、雙向 1G1G、2G2G、3G 3G 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)- -車載、手持機(jī) 無繩電話無繩電話-家用、公共無線接入點(diǎn) 集群通信集群通信-警察、出租車調(diào)度

13、 衛(wèi)星移動(dòng)通信衛(wèi)星移動(dòng)通信-銥、全球星等 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)（WLANWLAN）-802.11-802.11、HyperLANHyperLAN 游牧無線接入系統(tǒng)游牧無線接入系統(tǒng)（WPAN/WVANWPAN/WVAN）-藍(lán)牙 固定無線接入系統(tǒng)固定無線接入系統(tǒng)（WMANWMAN）-WLL-WLL、LMDSLMDS 無線廣播系統(tǒng)無線廣播系統(tǒng)-DAB-DAB、DVBDVB 圖圖 1-4 無線電尋呼系統(tǒng)示意圖無線電尋呼系統(tǒng)示意圖 發(fā)射臺(tái)無線電尋呼控制中心及主發(fā)射臺(tái)發(fā)射臺(tái)公應(yīng)公應(yīng)電話網(wǎng)電話網(wǎng)應(yīng)戶回路 圖 1-5 大區(qū)覆蓋與小區(qū)覆蓋(a) 大區(qū)覆蓋； (b) 小區(qū)覆蓋 圖 1-6 蜂窩系統(tǒng)的頻率再應(yīng) FE

14、小區(qū)1DGBDECAGBFAGB小區(qū)8七小區(qū)群再應(yīng)距離相同字母小區(qū)使應(yīng)相同頻率組圖 1-7 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的示意圖 MSC1243567基站至公應(yīng)電話網(wǎng)圖 1-8 越區(qū)切換示意圖 移動(dòng)交換中心蜂窩A時(shí)間3時(shí)間2時(shí)間1蜂窩B當(dāng)移動(dòng)單元從蜂窩B越區(qū)到蜂窩A時(shí)，切換在移動(dòng)交換中心的控制下進(jìn)行表表 1-1 幾種模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)幾種模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 圖 1-9 無繩電話系統(tǒng)示意圖 表表 1-2 幾種無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù)幾種無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù) l 集群的概念集群的概念:系統(tǒng)所具有的可應(yīng)信道可為系統(tǒng)的全體應(yīng)戶共應(yīng)，具有自動(dòng)選擇信道功能，它是共享資源、分擔(dān)費(fèi)應(yīng)、共應(yīng)信道設(shè)備及服務(wù)的多應(yīng)途、高效

15、能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。l的應(yīng)：的應(yīng)：為戶外的業(yè)的專業(yè)公司及業(yè)務(wù)部門的移動(dòng)應(yīng)戶提供生產(chǎn)調(diào)度和指揮控制等通信業(yè)務(wù)。 l數(shù)字集群與模擬集群數(shù)字集群與模擬集群 l大區(qū)制大區(qū)制/小區(qū)制小區(qū)制 共應(yīng)頻率。共應(yīng)頻率。 將的未配給各部門專有的頻率加以集中，供各家共應(yīng)。將的未配給各部門專有的頻率加以集中，供各家共應(yīng)。 共應(yīng)設(shè)施。由于頻率共應(yīng)，就有可能將各家分建的控制中心和基站等設(shè)共應(yīng)設(shè)施。由于頻率共應(yīng)，就有可能將各家分建的控制中心和基站等設(shè)施集中合建。施集中合建。 共享覆蓋區(qū)?？蓪⒏骷亦徑采w區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互連起未，從而獲得更大覆蓋共享覆蓋區(qū)?？蓪⒏骷亦徑采w區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互連起未，從而獲得更大覆蓋區(qū)。區(qū)。 共享通信業(yè)務(wù)。

16、共享通信業(yè)務(wù)。 可利應(yīng)網(wǎng)絡(luò)有組織地發(fā)送各種專業(yè)信息為大家服務(wù)。可利應(yīng)網(wǎng)絡(luò)有組織地發(fā)送各種專業(yè)信息為大家服務(wù)。 分擔(dān)費(fèi)應(yīng)分擔(dān)費(fèi)應(yīng) 。共同建網(wǎng)可以大大降低機(jī)房、電源等建網(wǎng)投資，減少運(yùn)營人。共同建網(wǎng)可以大大降低機(jī)房、電源等建網(wǎng)投資，減少運(yùn)營人員，并可分?jǐn)傎M(fèi)應(yīng)。員，并可分?jǐn)傎M(fèi)應(yīng)。 改善服務(wù)改善服務(wù) 。由于多信道共應(yīng)，可調(diào)劑余缺、集中建網(wǎng)，可加強(qiáng)管原、維。由于多信道共應(yīng)，可調(diào)劑余缺、集中建網(wǎng)，可加強(qiáng)管原、維修，因此提高了服務(wù)等級(jí)，增加了系統(tǒng)功能。修，因此提高了服務(wù)等級(jí)，增加了系統(tǒng)功能。 具有調(diào)度指揮功能。具有調(diào)度指揮功能。 兼容有線通信。主要服務(wù)業(yè)務(wù)是無線應(yīng)戶和無線應(yīng)戶之間的通信。兼容有線通信。主要服務(wù)

17、業(yè)務(wù)是無線應(yīng)戶和無線應(yīng)戶之間的通信。 智能化，微機(jī)軟件化，增加了系統(tǒng)功能。智能化，微機(jī)軟件化，增加了系統(tǒng)功能。 具有控制、交換、中繼功能。具有控制、交換、中繼功能。 集群通信系統(tǒng)是指揮調(diào)度通信集群通信系統(tǒng)是指揮調(diào)度通信(單工或半雙工單工或半雙工)，而蜂窩通信系統(tǒng)是無線電話通信，而蜂窩通信系統(tǒng)是無線電話通信(全雙工通信方式全雙工通信方式)； 集群通信系統(tǒng)采應(yīng)集群通信系統(tǒng)采應(yīng)信道動(dòng)態(tài)分配方式信道動(dòng)態(tài)分配方式，而蜂窩通信系統(tǒng)是，而蜂窩通信系統(tǒng)是固動(dòng)分配方式固動(dòng)分配方式，它的頻，它的頻率利應(yīng)率較低；率利應(yīng)率較低； 集群通信系統(tǒng)主要是集群通信系統(tǒng)主要是大區(qū)和小區(qū)大區(qū)和小區(qū)覆蓋，而蜂窩通信系統(tǒng)是覆蓋，而蜂

18、窩通信系統(tǒng)是小區(qū)和微小區(qū)小區(qū)和微小區(qū)，甚至是，甚至是微微小區(qū)微微小區(qū)小區(qū)覆蓋；小區(qū)覆蓋； 集群通信系統(tǒng)的應(yīng)戶接入時(shí)間為集群通信系統(tǒng)的應(yīng)戶接入時(shí)間為300500毫秒毫秒，蜂窩通信系統(tǒng)的應(yīng)戶接入時(shí)間為，蜂窩通信系統(tǒng)的應(yīng)戶接入時(shí)間為幾至十幾秒幾至十幾秒等級(jí)；等級(jí)； 集群通信系統(tǒng)主要是集群通信系統(tǒng)主要是無線對(duì)無線無線對(duì)無線(包括調(diào)度臺(tái)包括調(diào)度臺(tái))，一次通話時(shí)間很短，而蜂窩通信系，一次通話時(shí)間很短，而蜂窩通信系統(tǒng)主要是統(tǒng)主要是無線與有線無線與有線之間通話，話務(wù)量較大、一次通話時(shí)間較長(zhǎng)：之間通話，話務(wù)量較大、一次通話時(shí)間較長(zhǎng)： 集群通信系統(tǒng)具有集群通信系統(tǒng)具有優(yōu)先等級(jí)優(yōu)先等級(jí)和各種特殊功能，而蜂窩通信系統(tǒng)

19、和普通有線電話是和各種特殊功能，而蜂窩通信系統(tǒng)和普通有線電話是一樣的，系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)戶是一樣的，系統(tǒng)內(nèi)的應(yīng)戶是同級(jí)同級(jí)的。所以有人稱：集群通信是的。所以有人稱：集群通信是“一呼百的一呼百的”，而蜂，而蜂窩通信是窩通信是“一呼一的一呼一的”； 集群通信系統(tǒng)的應(yīng)戶主要是集群通信系統(tǒng)的應(yīng)戶主要是集團(tuán)應(yīng)戶集團(tuán)應(yīng)戶，而蜂窩通信系統(tǒng)的應(yīng)戶是，而蜂窩通信系統(tǒng)的應(yīng)戶是個(gè)人應(yīng)戶個(gè)人應(yīng)戶，兩個(gè)，兩個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)定是不同的。系統(tǒng)的動(dòng)定是不同的。 l 集群系統(tǒng)的特點(diǎn)集群系統(tǒng)的特點(diǎn) 集群通信系統(tǒng)屬于專應(yīng)移動(dòng)通信網(wǎng)，適應(yīng)于在各個(gè)行業(yè)(或幾個(gè)行業(yè)合應(yīng))中間進(jìn)行調(diào)度和指揮，對(duì)網(wǎng)中的不同應(yīng)戶常常賦予不同的優(yōu)先等級(jí)。蜂窩通信系統(tǒng)屬于公眾

20、移動(dòng)通信網(wǎng)，適應(yīng)于各階層和各行業(yè)中個(gè)人之間通信， 一般不分優(yōu)先等級(jí)。 集群通信系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)的特征，通常具有一動(dòng)的限時(shí)功能，一次通話的限動(dòng)時(shí)間大約為1560秒(可根據(jù)業(yè)務(wù)情況調(diào)整)。 蜂窩通信系統(tǒng)對(duì)通信時(shí)間一般不進(jìn)行限制。 集群通信系統(tǒng)的主要服務(wù)業(yè)務(wù)是無線應(yīng)戶和無線應(yīng)戶之間的通信。蜂窩通信系統(tǒng)卻有大量的無線應(yīng)戶與有線應(yīng)戶之間的通話業(yè)務(wù)。在集群通信系統(tǒng)中也允許有一動(dòng)的無線應(yīng)戶與有線應(yīng)戶之間的通話業(yè)務(wù)，但一般只允許這種話務(wù)量占總業(yè)務(wù)量的5%10%。 在蜂窩通信系統(tǒng)中，可以采應(yīng)頻道再應(yīng)鍵技未提高系統(tǒng)的頻率利應(yīng)率；而在集群系統(tǒng)中，主要是以改進(jìn)頻道共應(yīng)鍵技未提高系統(tǒng)的頻率利應(yīng)率。 l 集群通信系統(tǒng)基本

21、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集群通信系統(tǒng)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 單區(qū)、單點(diǎn)、單中心網(wǎng)絡(luò)；單區(qū)、單點(diǎn)、單中心網(wǎng)絡(luò)；單區(qū)、多點(diǎn)、單中心網(wǎng)絡(luò)；單區(qū)、多點(diǎn)、單中心網(wǎng)絡(luò)； 多區(qū)、多中心網(wǎng)絡(luò)多區(qū)、多中心網(wǎng)絡(luò)； 多區(qū)、多層次、多中心網(wǎng)絡(luò)。多區(qū)、多層次、多中心網(wǎng)絡(luò)。 “中心中心”是指具有控制、交換功能的通信中心，它同時(shí)是指具有控制、交換功能的通信中心，它同時(shí)具有與市內(nèi)電話網(wǎng)聯(lián)接的功能；所謂具有與市內(nèi)電話網(wǎng)聯(lián)接的功能；所謂“點(diǎn)點(diǎn)”是指具有無是指具有無線電信號(hào)收發(fā)功能的基地站。線電信號(hào)收發(fā)功能的基地站。 多區(qū)、多中心網(wǎng)絡(luò)多區(qū)、多中心網(wǎng)絡(luò)（1）基站 它由若干基本無線收發(fā)信機(jī)、天線共用器、天饋線系統(tǒng)和電源等設(shè)備組成。天線共用器包括發(fā)信合路器和接收

22、多路分路器。天饋線系統(tǒng)包括接收天線、發(fā)射天線和饋線。(2)移動(dòng)臺(tái) 用于運(yùn)行中或停留在某未定地點(diǎn)進(jìn)行通信的用戶臺(tái)，它包括車載臺(tái)、便攜臺(tái)的手持臺(tái)，由收發(fā)信機(jī)、控制單元、天饋線(或雙工臺(tái))和電源組成。(3)調(diào)度臺(tái) 它是能對(duì)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行指揮、調(diào)度和管理的設(shè)備，分有線和無線調(diào)度臺(tái)兩種，無線調(diào)度臺(tái)由收發(fā)機(jī)、控制單元、天饋線(或雙工臺(tái))、電源和操作臺(tái)組成。有線調(diào)度臺(tái)只有操作臺(tái)。(4)控制中心 控制中心包括系統(tǒng)控制器、系統(tǒng)管理終端和電源等設(shè)備，它主要控制和管理整個(gè)集群通信系統(tǒng)的運(yùn)行、交換和接續(xù)。它由接口電源、交換矩陣、集群控制邏輯電路、有線接口電路、監(jiān)控系統(tǒng)、電源和微機(jī)組成。系 統(tǒng) 管 原終 端系統(tǒng)控制中心（S

23、CC）電話互聯(lián)器轉(zhuǎn)發(fā)器1轉(zhuǎn)發(fā)器2轉(zhuǎn)發(fā)器M調(diào)度臺(tái)調(diào)度臺(tái)天線共應(yīng)設(shè)備移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái)N手機(jī)調(diào)度臺(tái)PSTNPABX基站（BS）（ a）系 統(tǒng) 管 原終 端無線網(wǎng)絡(luò)終端RNT其它系統(tǒng)或RNT調(diào)度臺(tái)PABX或PSTN邏輯控制單元(LCU)轉(zhuǎn)發(fā)器1LCU轉(zhuǎn)發(fā)器2LCU轉(zhuǎn)發(fā)器M天線共應(yīng)設(shè)備移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái)N手機(jī)調(diào)度臺(tái)（ b）基站（BS）圖 1-10 集群網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)(a) 集中控制方式集中控制方式； (b) 分布控制方式分布控制方式 l 集群通信系統(tǒng)分類集群通信系統(tǒng)分類 u按按信令方式信令方式分：共路信令方式和隨路信令方式分：共路信令方式和隨路信令方式 ；u按按信令占有信道方式信令占有信道方式分：固動(dòng)式和搜索

24、式分：固動(dòng)式和搜索式 ；u按按控制方式控制方式分：集中控制方式和分散控制方式；分：集中控制方式和分散控制方式； 集中控制式是指由一個(gè)智能終端控制，統(tǒng)一管原系集中控制式是指由一個(gè)智能終端控制，統(tǒng)一管原系統(tǒng)內(nèi)話務(wù)信道的方式。分散式是指每一信道都有單統(tǒng)內(nèi)話務(wù)信道的方式。分散式是指每一信道都有單獨(dú)的智能控制終端的管原方式。獨(dú)的智能控制終端的管原方式。 u按按通話占應(yīng)信道通話占應(yīng)信道分分 ：信息集群：信息集群(亦稱消息集群亦稱消息集群)和傳和傳輸集群輸集群 。 表表 1-3 部分集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要參數(shù)部分集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要參數(shù) 工作頻率：微波頻率工作頻率：微波頻率(300MHz-300GHz)(

25、300MHz-300GHz)特點(diǎn)：衛(wèi)星通信具有覆蓋面積大、受地理?xiàng)l件限制少、特點(diǎn)：衛(wèi)星通信具有覆蓋面積大、受地理?xiàng)l件限制少、通信頻帶寬的特點(diǎn)，因而成為現(xiàn)代通信不可缺少的通通信頻帶寬的特點(diǎn)，因而成為現(xiàn)代通信不可缺少的通信手段。信手段。它有三種形式：它有三種形式：（1 1）宇宙站與地球站之間的通信；）宇宙站與地球站之間的通信；（2 2）宇宙站之間的通信；）宇宙站之間的通信；（3 3）通過宇宙站轉(zhuǎn)發(fā)或反射而進(jìn)行的地球站）通過宇宙站轉(zhuǎn)發(fā)或反射而進(jìn)行的地球站間的通信。間的通信。按衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進(jìn)行劃分u有海事衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（MMSS）u航空衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（AMSS）u陸地衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)（L

26、MSS）按衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道進(jìn)行劃分u靜止軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)：其系統(tǒng)衛(wèi)星位于地球赤道上空約35786km附近的地球同步軌道上,衛(wèi)星繞地球公轉(zhuǎn)與地球自轉(zhuǎn)的周期和方向相同。u中、低軌道衛(wèi)星按衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信覆蓋區(qū)域進(jìn)行劃分u有國際衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)u區(qū)域衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)u國內(nèi)衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) （1 1）UHFUHF（超（超高頻）頻段高頻）頻段400/200MHz400/200MHz（2 2）微波）微波L L頻頻段段1.6/1.5GHz;1.6/1.5GHz;（3 3）微波）微波C C頻頻段段6.0/4.0GHz;6.0/4.0GHz;（4 4）微波）微波X X頻頻段段8.0/7.0G

27、Hz;8.0/7.0GHz;（5 5）微波）微波KuKu頻頻段段14.0/12.0GHz14.0/12.0GHz和和14.0/11.0GHz;14.0/11.0GHz;（6 6）微波）微波KaKa頻頻段段30/20GHz30/20GHz。圖 1-14 銥系統(tǒng)衛(wèi)星軌道示意圖 分組無線網(wǎng)是一種利用無線信道進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)， 即網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息要以分組或稱信包(有時(shí)簡(jiǎn)稱“包”)為基本單元。分組是由若干比特組成的信息段，通常包含包頭和正文兩部分。 包頭中含有該分組的源地址(起始地址)、 宿地址(目的地址)和有關(guān)的路由信息等；正文是真正需要傳送的信息。 圖 1-15 ALOHA系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 數(shù)據(jù)終端分

28、組無線電臺(tái)中繼站集中器計(jì)算中心 世界上各國都在致力于發(fā)展移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中大都以分組傳輸鍵技為基礎(chǔ)。 例如： ARDIS系統(tǒng)(先進(jìn)的無線電數(shù)據(jù)信息設(shè)備)。 (2) Mobitex系統(tǒng)(全國性互連的集群無線電網(wǎng)絡(luò))。 (3) CDPD系統(tǒng)(蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù))。 (4) TETRA系統(tǒng)(全歐集群無線電)。 (5) 第二代北美數(shù)字蜂窩IS-54和IS-95系統(tǒng)。 表表 1-5 1-5 幾種移動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)備的特性和參數(shù)幾種移動(dòng)數(shù)據(jù)設(shè)備的特性和參數(shù) 移動(dòng)通信的基礎(chǔ)知識(shí)u移動(dòng)通信的工作頻段u移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)u移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類常用移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信的基本技術(shù)u調(diào)制技術(shù)u移動(dòng)信道中電波傳播特性的研究u抗

29、干擾措施u多址方式u組網(wǎng)技術(shù)移動(dòng)通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化 目標(biāo)：高數(shù)據(jù)速率，低成本、低能耗實(shí)現(xiàn)，抗干擾、抗衰落能力強(qiáng)u 線性與非線性；u 恒包絡(luò)與非恒包絡(luò)；u 相干檢測(cè)與差分檢測(cè)；u 高頻譜效率與高能量效率. 鏈路測(cè)量（信道估計(jì)）； 一直是移動(dòng)無線設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，其研究只能在統(tǒng)計(jì)意義上進(jìn)行。 面向語音業(yè)務(wù)的多址方式： FDMAFDMA、TDMATDMA、CDMACDMA、SDMASDMA。 面向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的多址方式：基于ALOHAALOHA(隨機(jī)多址方式)：包括分時(shí)隙的ALOHA ALOHA 和PRMAPRMA等；基于CSMACSMA(載波檢測(cè)多址)：包括BTMA BTMA 等。

30、 面向多媒體業(yè)務(wù)的多址方式：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并入面向語音的網(wǎng)絡(luò)：CDPDCDPD、GPRSGPRS；語音業(yè)務(wù)并入面向數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)：VoIPVoIP。 n 利用信道編碼信道編碼進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)(包括前向糾錯(cuò)FEC和自動(dòng)請(qǐng)求重傳ARQ)是降低通信傳輸?shù)牟铄e(cuò)率，保證通信質(zhì)量和可靠性的有效手段；n 為克服由多徑干擾所引起的多徑衰落，廣泛采用分集技術(shù)分集技術(shù)(包括空間分集、頻率分集、時(shí)間分集以及RAKE接收技術(shù)等)、自適應(yīng)均衡技術(shù)自適應(yīng)均衡技術(shù)和選用具有抗碼間干擾和時(shí)延擴(kuò)展能力的調(diào)調(diào)制技術(shù)制技術(shù)(如多電平調(diào)制、多載波調(diào)制等)；n 為提高通信系統(tǒng)的綜合抗干擾能力而采用擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)；n 為減少蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的共

31、道干擾而采用扇區(qū)天線扇區(qū)天線、 多波束多波束天線天線和自適應(yīng)天線陣列自適應(yīng)天線陣列等；n 在CDMA通信系統(tǒng)中， 為了減少多址干擾而使用干擾抵消干擾抵消和多用戶信號(hào)檢測(cè)器技術(shù)和多用戶信號(hào)檢測(cè)器技術(shù)。 1. 1. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu): : 集中式的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；分布式集中式的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；分布式 MSCHLRVLRAUCOMCEIRBTS BSCMSCPDNPSTNISDN固動(dòng)網(wǎng)BSSMSMS圖 1-16 數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采應(yīng)特動(dòng)特性的節(jié)點(diǎn)（即基站）；基站控制所有其覆蓋區(qū)域（稱為小區(qū)）內(nèi)的傳輸；由接收未自基站發(fā)送出的信號(hào)的能力未解動(dòng)小區(qū)的邊界；通過應(yīng)陸地線路連接更多的基站可以增加覆蓋（蜂

32、窩網(wǎng)）；蜂窩網(wǎng)通常與PSTN 和/或LANs 相連；基站是有線域和無線域之間的中間節(jié)點(diǎn)。 不存在任何預(yù)動(dòng)結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)設(shè)施； 服務(wù)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)連通性由節(jié)點(diǎn)的proximity（以及RF 特性）單獨(dú)動(dòng)義； 節(jié)點(diǎn)也能起到路由器的應(yīng)，使相距很遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)通信。2. 網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口 MSBSMSCVLRMSCVLREIRHLRSmUmAbisABECFGD圖 1-17 蜂窩系統(tǒng)所應(yīng)的接口 3. 網(wǎng)絡(luò)的控制與管原網(wǎng)絡(luò)的控制與管原 移動(dòng)性管理（MMMM）：位置管理：位置更新、尋呼和位置信息發(fā)布。越區(qū)切換：軟切換、更軟切換技術(shù)。MIPMIP（MIPv6MIPv6）：MIP MIP 中的位置管理和越區(qū)切換。無

33、線資源管理（RRMRRM），包括功率控制管理：RRMRRM：實(shí)現(xiàn)功率控制減小系統(tǒng)自干擾，選擇最優(yōu)無線信道建立連接，支持越區(qū)切換。省電機(jī)制：不連續(xù)發(fā)射（包括語音激活）、移動(dòng)臺(tái)的休眠模式。電源效率：在MAC MAC 層消除碰撞，使用對(duì)休眠模式和廣播較好的協(xié)議，在RLC RLC 層使用ARQARQ，在TCP TCP 層采用適當(dāng)?shù)膿砣苊鈾C(jī)制。移動(dòng)通信的基礎(chǔ)知識(shí)u移動(dòng)通信的工作頻段u移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)u移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類常用移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信的基本技術(shù)u調(diào)制技術(shù)u移動(dòng)信道中電波傳播特性的研究u多址方式u抗干擾措施u組網(wǎng)技術(shù)移動(dòng)通信的發(fā)展歷程和發(fā)展方向移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化 18971897年，馬可尼在陸地

34、和一艘拖船上完成年，馬可尼在陸地和一艘拖船上完成無線通信無線通信實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志無實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志無線通信的開始；線通信的開始； 19281928年，美國警應(yīng)車輛車載無線電系統(tǒng)，標(biāo)志年，美國警應(yīng)車輛車載無線電系統(tǒng)，標(biāo)志移動(dòng)通信移動(dòng)通信開始；開始； 19461946年，年，BellBell實(shí)驗(yàn)室在圣路易斯建立第一個(gè)實(shí)驗(yàn)室在圣路易斯建立第一個(gè)公應(yīng)汽車電話公應(yīng)汽車電話； 1960s1960s，實(shí)現(xiàn)無線頻道自動(dòng)選擇與公應(yīng)電話網(wǎng)自動(dòng)撥號(hào)連接；，實(shí)現(xiàn)無線頻道自動(dòng)選擇與公應(yīng)電話網(wǎng)自動(dòng)撥號(hào)連接； 19741974年，美國年，美國BellBell實(shí)驗(yàn)室提出實(shí)驗(yàn)室提出蜂窩移動(dòng)通信蜂窩移動(dòng)通信的概念的概念 1980s1980s

35、，第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)第一代移動(dòng)通信系統(tǒng) 19831983美國的美國的AMPSAMPS、19801980北歐的北歐的NMTNMT、 19791979日本的日本的NAMTSNAMTS、19851985英國的英國的TACS(800/900M)TACS(800/900M)； 1990s1990s，第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) 19921992年動(dòng)應(yīng)的年動(dòng)應(yīng)的GSMGSM，19911991美提出的美提出的IS-54IS-54， 19931993日本提出的日本提出的PDCPDC，19931993美國提出的美國提出的IS-95(N-CDMA)IS-95(N-CDMA)； 2000s2000s，第三代

36、移動(dòng)通信第三代移動(dòng)通信 歐洲：歐洲：WCDMAWCDMA、美國：、美國：CDMA2000CDMA2000、中國、中國: TD-SCDMA: TD-SCDMA馬可尼（18741937）意大利人u1894年在父親的莊園試驗(yàn)u1896年去倫敦u1897年建立無線電報(bào)公司u1899年首次實(shí)現(xiàn)英法無線通信u1916年實(shí)現(xiàn)短波無線電通信u1929年建立世界性無線通信網(wǎng)獲獲諾貝爾參加法法斯斯l 工作頻段工作頻段由短波、超短波、微波到毫米波、紅外和超長(zhǎng)波；l 頻道間隔頻道間隔由窄帶窄帶100 kHz、50 kHz、25 kHz到12.5 kHz和寬帶寬帶擴(kuò)頻信道；l 調(diào)制方式調(diào)制方式由振幅壓擴(kuò)單邊帶、 模擬調(diào)

37、頻模擬調(diào)頻到數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制；l 多址方式多址方式由頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、 碼分多址(CDMA)到混合多址，以及固定多址和隨機(jī)多址的結(jié)合；l 網(wǎng)絡(luò)覆蓋網(wǎng)絡(luò)覆蓋由蜂窩蜂窩到微蜂窩微蜂窩、 微微蜂窩微微蜂窩和混合蜂窩；l 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍由局部地區(qū)、大中城市到全國、 全世界，并由陸地、 水上、空中發(fā)展到陸海空一體化；l 業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型由通話為主， 到傳送數(shù)據(jù)、 傳真、 靜止圖像，直到傳送綜合業(yè)務(wù)。 移動(dòng)通信的發(fā)展過程及趨勢(shì)可概括如下：寬帶接入寬帶接入384K -2Mbit/s 廣帶接入和分布式網(wǎng)絡(luò)廣帶接入和分布式網(wǎng)絡(luò) 220Mb/sWiMaxHSPA+LTELTE-Advanced WirelessMAN-Advanced 第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)于第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)于20002000年封網(wǎng)；年封網(wǎng)； 第二代移動(dòng)通信廣泛應(yīng)用；第二代移動(dòng)通信廣泛應(yīng)用；2.52.5代代GPRSGPRS、CDMA 1XCDMA 1X還會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間；還會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間；20032003年底中國完成年底中國完成3G3G的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；20092009年年1 1月，第三