第1章移動(dòng)通信概述

1、移動(dòng)通信移動(dòng)通信原理與應(yīng)用原理與應(yīng)用 實(shí)際實(shí)際GSM900MHz:5dBm33dBm(3.16mW2W);GSM1800MHz:0dBm30dBm(1W);CDMA IS-95A:23dBm30dBm(0.2W1W);3G:-50dBm24dBm 系統(tǒng)管理終端其它系統(tǒng)或RNT調(diào)度臺(tái)無線網(wǎng)絡(luò)終端RNT邏輯控制單元(LCU)轉(zhuǎn)發(fā)器1轉(zhuǎn)發(fā)器2LCU轉(zhuǎn)發(fā)器MLCU天線共用設(shè)備(b)基站(BS)移動(dòng)臺(tái)1移動(dòng)臺(tái)N調(diào)度臺(tái)手機(jī)PABX或PSTN手機(jī)之父馬丁手機(jī)之父馬丁庫帕庫帕大哥大大哥大 海蒂海蒂拉瑪拉瑪(奧地利人奧地利人 )弗里希弗里希曼德爾曼德爾喬治喬治安太爾安太爾1940年12月，海蒂和安泰爾將一份說明

2、送交至國家發(fā)明家委員會(huì)。1942年8月，這項(xiàng)發(fā)明被授予美國專利。專利說明描述了一種引導(dǎo)魚雷的通信方法：通過在每個(gè)頻率上僅發(fā)送整個(gè)信息的一小部分，魚雷能受到操縱。人們所能知道的對(duì)它最早實(shí)現(xiàn)是20世紀(jì)50年代中期。當(dāng)時(shí)，美國海軍給霍夫曼無線電公司一份專利，讓它生產(chǎn)飛機(jī)和被稱作聲納浮標(biāo)設(shè)備之間的雙向通信。基于無線電保密通信的“指令式制導(dǎo)”系統(tǒng)，用于自動(dòng)控制武器，精確打擊目標(biāo)。 科技與美的完美結(jié)合科技與美的完美結(jié)合在此基礎(chǔ)上，軍方研發(fā)了許多產(chǎn)品，其中包括一架在越南戰(zhàn)爭中使用的遙控?zé)o人駕駛飛機(jī)。冷戰(zhàn)結(jié)束后，美軍解除了對(duì)“跳頻”技術(shù)的管制，允許其商業(yè)化。 1985年美國的一家名不見經(jīng)傳的小公司在圣迭戈成立

3、，悄悄地研發(fā)出CDMA無線數(shù)字通信系統(tǒng)。這家公司就是高通?！八幸粋€(gè)非常驚人的專利，人們通常都想不到電影明星有什么頭腦，但她確實(shí)有。”高通公司聯(lián)合創(chuàng)始人安東尼奧 IP核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)PSTN/ISDNINTERNET路由器4G RAN（4G無線接入網(wǎng)）WLAN(無線局域網(wǎng)）4G RAN（4G無線接入網(wǎng)）4G RAN（4G無線接入網(wǎng)）網(wǎng)關(guān)2G、3G RAN（2G、3G無線接入網(wǎng)）MN(Movablenetwork)MN(Movablenetwork)MT(移動(dòng)終端)MT(移動(dòng)終端)MT(移動(dòng)終端)MT(移動(dòng)終端) 806821MHz和851866MHz分配給集群移動(dòng)通信；825845MHz和87089

4、0MHz分配給部隊(duì)使用。 17002300 MHz 移動(dòng)業(yè)務(wù)、固定業(yè)務(wù)和空間業(yè)務(wù)移動(dòng)業(yè)務(wù)、固定業(yè)務(wù)和空間業(yè)務(wù)19902010 MHz用于航空無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)用于航空無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)20902120 MHz用于空間科學(xué)業(yè)務(wù)（氣象輔助和地球探測(cè)業(yè)務(wù)，地對(duì)空用于空間科學(xué)業(yè)務(wù)（氣象輔助和地球探測(cè)業(yè)務(wù)，地對(duì)空方向）方向）在不干擾固定業(yè)務(wù)的情況下，在不干擾固定業(yè)務(wù)的情況下，20852120 MHz可用于無線電定位業(yè)務(wù)可用于無線電定位業(yè)務(wù) 1996年年12月，國家無委會(huì)為了滿足發(fā)展蜂窩移動(dòng)通信和無線接入的需要月，國家無委會(huì)為了滿足發(fā)展蜂窩移動(dòng)通信和無線接入的需要，對(duì)，對(duì)2000 MHz的部分地面無線電業(yè)務(wù)頻率進(jìn)

5、行了重新規(guī)劃，其分配方案如的部分地面無線電業(yè)務(wù)頻率進(jìn)行了重新規(guī)劃，其分配方案如下：下：分配給無線用戶環(huán)路（分配給無線用戶環(huán)路（WLL）（）（FDD）的頻率為）的頻率為18001900 MHz和和19601980 MHz，該頻率只用于公眾通信網(wǎng)。，該頻率只用于公眾通信網(wǎng)。分配給分配給WLL（TDD）的頻率為）的頻率為19001920 MHz。分配給公眾蜂窩移動(dòng)通信分配給公眾蜂窩移動(dòng)通信1（1800 MHz頻段）的頻率為頻段）的頻率為17101755 MHz和和18051850 MHz。 TRf1f1(f2)B同頻單工：收發(fā)均采用 f1雙頻單工：收發(fā)分別采用 f1和 f2發(fā)話器受話器發(fā)射機(jī)接收機(jī)A

6、TRf1f1(f2)圖1-3 同頻（雙頻）單工方式中國電信獲得的頻段是1920-1935MHz和2110-2125MHz，中國聯(lián)通獲得的頻段是1940-1955MHz和2130-2145MHz，這兩家運(yùn)營商的3G標(biāo)準(zhǔn)都基于FDD模式。同時(shí)，中國移動(dòng)獲得的頻段是1880-1900MHz和2010-2025MHz，其3G標(biāo)準(zhǔn)基于TDD模式，獲得了35MHz頻譜資源。 19001920MHz是目前電信和網(wǎng)通的小靈通頻段。發(fā) 話 器受 話 器發(fā) 射 機(jī)接 收 機(jī)ATRf1f2TRf1f2B天 線 共 用 器圖 1-4 雙 工 方 式發(fā) 話 器受 話 器發(fā) 射 機(jī)接 收 機(jī)ATRf1f2TRf1f2B天

7、 線 共 用 器圖 1-5 半 雙 工 方 式TRTRTR單 工 中 繼f1f2f1f2TRTRTRTR雙 工 中 繼f1f1f2f2圖 1 - 6 同 頻 （ 雙 頻 ） 單 工 方 式P C SI M T - 2 0 0 0U M T SI M T - 2 0 0 0I M T 2 0 0 0U M T SI M T - 2 0 0 0M S SM S SM S SM S SM S SM S SM S SM S S1 8 5 0 1 9 0 01 9 5 0 2 0 0 02 0 5 02 1 0 0 2 1 5 02 2 0 02 2 5 0美國日本歐洲電聯(lián)圖1 - 2 第三代頻譜分配

8、Public Switched Telephone Network公共電話交換網(wǎng)絡(luò)Private Automatic Branch Exchange專用自動(dòng)小交換機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) (b) 分布控制方式移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射4 s 2 s暫停移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答4 s 2 s暫停移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射4 s 2 s暫停移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答4 s脫離時(shí)間6 s消息時(shí)間22 s總的傳輸時(shí)間28 s信道1Radio Network Terminal無線網(wǎng)絡(luò)終端移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射信道14 s信道可再分配移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答4 s信道可再分配總的傳輸時(shí)間16 s信道2信道可再分配移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答信道可再分配4 s信道3信道可再分配信道可再分配4 s移動(dòng)臺(tái)

9、1發(fā)射移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射信道14 s信道可再分配移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答4 s信道可用總的傳輸時(shí)間18 s0.5 s0.5 s信道2移動(dòng)臺(tái)2應(yīng)答4 s信道可用移動(dòng)臺(tái)1發(fā)射4 s0.5 s0.5 s信道可再分配NoImage uHSPA（High Speed Packet Access 3.5G）用戶超過）用戶超過WCDMA 截至截至2010年年9月，全球超過月，全球超過96%的的WCDMA網(wǎng)絡(luò)都已升級(jí)至網(wǎng)絡(luò)都已升級(jí)至HSPA網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)，HSPA網(wǎng)絡(luò)成為部署的主流。網(wǎng)絡(luò)成為部署的主流。 u移動(dòng)寬帶需求迅速攀升移動(dòng)寬帶需求迅速攀升 由于由于3G/3G增強(qiáng)型技術(shù)以及智能終端的逐漸普及，極大的帶動(dòng)了增強(qiáng)型技術(shù)以及智能終

10、端的逐漸普及，極大的帶動(dòng)了用戶對(duì)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的需求，用戶對(duì)移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的需求，3G網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的提升促進(jìn)了視網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的提升促進(jìn)了視頻、下載等類移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)逐漸普及頻、下載等類移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)逐漸普及 uLTE(Long Term Evolution)市場(chǎng)正式啟動(dòng)市場(chǎng)正式啟動(dòng) 根據(jù)根據(jù)GSA（Global mobile Suppliers Association）2010年年10月的月的統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有7個(gè)個(gè)LTE商用網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)商用網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)2012年將達(dá)到年將達(dá)到55個(gè)。不過個(gè)。不過從目前的規(guī)模來看，從目前的規(guī)模來看，LTE商用網(wǎng)絡(luò)仍停留在試商用階段，只是商用網(wǎng)絡(luò)仍停留在試商用階段

11、，只是小范圍的熱點(diǎn)部署，大范圍覆蓋的小范圍的熱點(diǎn)部署，大范圍覆蓋的LTE網(wǎng)絡(luò)還沒有形成。網(wǎng)絡(luò)還沒有形成。 預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)LTE將在全球分地區(qū)分時(shí)段部署，將在全球分地區(qū)分時(shí)段部署，TeliaSonera（北歐和波（北歐和波羅的海地區(qū)領(lǐng)先的通訊公司）、羅的海地區(qū)領(lǐng)先的通訊公司）、NTT DoCoMo、Verizone將是全將是全球最早引入球最早引入LTE的運(yùn)營商；北美和東南亞地區(qū)將較早地引入的運(yùn)營商；北美和東南亞地區(qū)將較早地引入LTE。日本的日本的DoCoMo移動(dòng)通信公司的第四代移動(dòng)通訊（移動(dòng)通信公司的第四代移動(dòng)通訊（4G）在）在2004年年8月的測(cè)試中，已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)的下載速率提升到月的測(cè)試中，已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)

12、的下載速率提升到1Gbps。在。在2006年年底進(jìn)行的第年年底進(jìn)行的第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G)外場(chǎng)試驗(yàn)中，創(chuàng)下每秒外場(chǎng)試驗(yàn)中，創(chuàng)下每秒5吉吉比特的最大下行速率紀(jì)錄。比特的最大下行速率紀(jì)錄。在在2010年上海世博會(huì)上，中國移動(dòng)搭建的年上海世博會(huì)上，中國移動(dòng)搭建的TD-LTE演示網(wǎng)覆蓋演示網(wǎng)覆蓋世博園全園世博園全園5.28平方公里，在世博園區(qū)內(nèi)共建有平方公里，在世博園區(qū)內(nèi)共建有TD-LTE室外站室外站17個(gè)，覆蓋上海世博會(huì)園區(qū)的個(gè)，覆蓋上海世博會(huì)園區(qū)的9個(gè)室內(nèi)場(chǎng)館，該演示網(wǎng)實(shí)際能夠個(gè)室內(nèi)場(chǎng)館，該演示網(wǎng)實(shí)際能夠達(dá)到的最高數(shù)據(jù)傳輸速度，下行為達(dá)到的最高數(shù)據(jù)傳輸速度，下行為100Mb/s，

13、上行為，上行為50Mb/s。 IPIP業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)接接入入接接入入接接入入接接入入接接入入骨干骨干社社區(qū)區(qū)移移動(dòng)動(dòng)固固定定有有線線電電視視骨干骨干衛(wèi)衛(wèi)星星電電力力圖圖17 未來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)未來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 從話音和數(shù)據(jù)的融合到有線和無線的融合從話音和數(shù)據(jù)的融合到有線和無線的融合, , 從從傳送網(wǎng)和各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合到最終實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)的融傳送網(wǎng)和各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合到最終實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)的融合將成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。合將成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。核心網(wǎng)的融合核心網(wǎng)的融合 公共交換電話網(wǎng)公共交換電話網(wǎng)( PST N) 、用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)?、用于?shù)據(jù)傳輸?shù)腎nternet 和用于有線電視信號(hào)傳輸?shù)幕旌瞎饫w同軸網(wǎng)和用于

14、有線電視信號(hào)傳輸?shù)幕旌瞎饫w同軸網(wǎng)( HFC)接入網(wǎng)的融合接入網(wǎng)的融合 移動(dòng)終端將會(huì)面對(duì)包括移動(dòng)終端將會(huì)面對(duì)包括CDMA、cdma2000、GSM、WLAN、WPAN 在內(nèi)的不同的移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)。不同的在內(nèi)的不同的移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)。不同的接入網(wǎng)絡(luò)需要協(xié)同工作以支持用戶在異構(gòu)無線環(huán)境中的接入網(wǎng)絡(luò)需要協(xié)同工作以支持用戶在異構(gòu)無線環(huán)境中的無縫漫游。無縫漫游。 業(yè)務(wù)的融合業(yè)務(wù)的融合 業(yè)務(wù)的融合是指一種業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)的融合是指一種業(yè)務(wù), 可以通過多種接入技術(shù)可以通過多種接入技術(shù), 同時(shí)向多個(gè)同時(shí)向多個(gè)終端提供服務(wù)。在異構(gòu)無線環(huán)境中終端提供服務(wù)。在異構(gòu)無線環(huán)境中, 業(yè)務(wù)將跨越具有不同業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)將跨越具有不同業(yè)務(wù)支持能力的網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)終端。業(yè)務(wù)不僅需要能夠根據(jù)接入網(wǎng)支持能力的網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)終端。業(yè)務(wù)不僅需要能夠根據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)能力、終端能