第1章 移動通信概論

移動通信系統(tǒng)主講教師：周維龍電子科學(xué)與技術(shù)系2014.9-2015.1自我介紹姓名：周維龍電話箱：604085429@辦公室：電氣樓407

課程講授計劃總計32學(xué)時，講課30學(xué)時，實驗課0學(xué)時，復(fù)習(xí)2學(xué)時。全書共9章，重點講解1、2、3、4、5章。第十七周結(jié)束，考試時間由學(xué)院安排后另行通知。課程分析課程性質(zhì)：

《移動通信》是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程。本課程講述移動通信的一般原理與組網(wǎng)技術(shù)，是一門理論性和實用性很強的課程。123總體要求：研究內(nèi)容：

全書共分九章，主要側(cè)重于技術(shù)與應(yīng)用兩大部分，涉及了移動通信的相關(guān)概念、關(guān)鍵技術(shù)以及一些典型的移動通信系統(tǒng)，如GSM、CDMA、PAS、GPRS和WCDMA的特點、無線接口以及控制與管理等，并就移動通信的增值業(yè)務(wù)與應(yīng)用也做了一定的概述。

通過本課程的學(xué)習(xí)，充分地了解當(dāng)代數(shù)字移動通信的發(fā)展以及未來發(fā)展趨勢。掌握各種移動通信系統(tǒng)基本原理與相關(guān)的諸多新技術(shù)。熟悉移動通信的各種應(yīng)用。教學(xué)安排4GSM（全球數(shù)字移動通信）系統(tǒng)2移動通信的基本概念1移動通信概論3關(guān)鍵技術(shù)5CDMA（碼分多址移動通信）系統(tǒng)6移動通信系統(tǒng)的發(fā)展與演進7TD-SCDMA系統(tǒng)8移動增值業(yè)務(wù)系統(tǒng)9LTE系統(tǒng)和LTE-Advanced系統(tǒng)4學(xué)時6學(xué)時6學(xué)時6學(xué)時4學(xué)時4學(xué)時自學(xué)自學(xué)自學(xué)2學(xué)時機動輔導(dǎo)教材:《移動通信技術(shù)及應(yīng)用（第2版）》，吳彥文主編，清華大學(xué)出版社

參考書：《通信原理》（第7版），樊昌信、曹麗娜著，國防工業(yè)出版社

《無線通信基礎(chǔ)》，DavidTsePramodViswanath著，人民郵電出版社《數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)》，趙榮黎編著，電子工業(yè)出版社

《移動通信系統(tǒng)》，陳威兵、何松華、彭曙光，清華大學(xué)出版社參考資料課程考核辦法:本課采用閉卷筆試的考核辦法?？傇u成績構(gòu)成比例為：平時成績30%；期末考試70%。成績評定：第1章移動通信概論移動通信的概念與意義移動通信的發(fā)展移動通信的基本特點常用移動通信系統(tǒng)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解本課程的研究對象、研究內(nèi)容、學(xué)科性質(zhì)與應(yīng)用范圍理解移動通信的概念及其涵義了解移動通信的發(fā)展歷程和我國移動通信發(fā)展的概況掌握移動通信的基本特點熟悉常用的幾種移動通信系統(tǒng)本章知識地圖

移動通信的概念與意義11、移動通信的含義

移動通信是指通信的雙方，至少有一方是在移動中進行信息傳輸和交換，包括固定點與移動體（車輛、船舶、飛機）之間、移動體之間、移動的人之間的通信，都屬于移動通信的范疇。移動通信涵義的關(guān)鍵點就在于“動中通”，它的突出特點是移動性，主要表現(xiàn)在終端的移動性；業(yè)務(wù)的移動性；個人身份（如SIM卡）的移動性。

2、移動通信的意義

移動通信是20世紀(jì)運輸與通信二者高度發(fā)展而相互結(jié)合的產(chǎn)物，為整個通信領(lǐng)域的重要組成部分；

移動通信將在未來的電信普遍服務(wù)中承擔(dān)更多的義務(wù)并扮演著更重要的角色；

移動通信已成為了現(xiàn)代社會的三大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（即運輸、能源以及通信）之一；

為實現(xiàn)21世紀(jì)“處處、時時、人人”的通信目標(biāo)，移動通信肩負(fù)著更大的使命。

移動通信的概念與意義1移動通信的發(fā)展21、移動通信的發(fā)展歷程（1）第一階段（1920~1970中）：移動通信的雛型階段（2）第二階段（1970年中~1980年中）：第一代模擬移動通信系統(tǒng)發(fā)展階段，也就是1G時代（3）第三階段（1980年末~2000年）：這是第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的發(fā)展和成熟時期，即2G時代，其標(biāo)志是1991年商用的IS-54、1992年商用的GSM、1993商用的PDC等系統(tǒng)（4）第四階段（2000~2009年）：這一階段移動通信技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)了加快的趨勢，第三代移動通信系統(tǒng)（簡稱3G）在全球被普遍商用化，即3G時代（5）第五階段（2010年以后）：這一階段移動通信技術(shù)慢慢打上了4G（第四代移動通信技術(shù))的標(biāo)簽2、我國移動通信發(fā)展概況（1）A網(wǎng)和B網(wǎng)（模擬網(wǎng)）的發(fā)展（2）G網(wǎng)的發(fā)展（3）D網(wǎng)的發(fā)展（4）GPRS網(wǎng)的發(fā)展（5）C網(wǎng)的發(fā)展（6）3G的發(fā)展（7）4G的發(fā)展

移動通信的發(fā)展23、移動通信不同側(cè)面的發(fā)展頻段由HF、VHF、UHF發(fā)展到毫米波、紅外波等更高的頻段；帶寬經(jīng)歷了由窄帶、中寬帶向?qū)拵?、廣帶的演進；調(diào)制方式由模擬的調(diào)幅、調(diào)頻發(fā)展到單邊帶調(diào)制、數(shù)字調(diào)制；通信方式由單工單信道發(fā)展到雙工多信道；多址方式由FDMA發(fā)展到TDMA、CDMA；傳輸方式由模擬方式發(fā)展到數(shù)字方式；傳輸速率從低速傳輸發(fā)展到高速傳輸；移動通信的發(fā)展2通信業(yè)務(wù)經(jīng)歷了單一語音業(yè)務(wù)到集成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、圖像業(yè)務(wù)等多媒體業(yè)務(wù)階段；通信規(guī)模從單機通信到系統(tǒng)通信，并發(fā)展到專線、專網(wǎng)通信；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由單一網(wǎng)發(fā)展到多區(qū)網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)制式從大區(qū)制轉(zhuǎn)變?yōu)樾^(qū)制；移動速率能夠逐步滿足靜止、步行、車速直到高速、航空的需要；移動通信的發(fā)展2傳播環(huán)境從室外擴展到室內(nèi)；系統(tǒng)覆蓋從有限服務(wù)區(qū)、國內(nèi)服務(wù)區(qū)發(fā)展到全球服務(wù)；通信容量經(jīng)歷了小容量、中容量到大容量、超大容量的發(fā)展；通信終端不斷變輕、變巧，從電子管、晶體管時代發(fā)展為集成電路、超大規(guī)模集成電路時代；設(shè)備由硬件為主到軟件為主；運營由一家專營到數(shù)網(wǎng)競爭，等等。移動通信的發(fā)展24、移動通信的未來發(fā)展計算機、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展帶來了全球信息網(wǎng)絡(luò)化的革命，它是人類信息交流方式的現(xiàn)代化革命，徹底改變了人類生活、工作和交往的方式，它與以往以延伸和擴展人的體能為主要特點的產(chǎn)業(yè)革命不同，信息革命是以延伸和擴展人腦為主要特點的。信息高速公路、GII、NII、CII等概念的提出，使得全球變成了一個地球村，讓人們的交流不再受到地理位置的局限。目前，發(fā)達(dá)國家把信息產(chǎn)業(yè)納入第一產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已占國民生產(chǎn)總值的50％以上，而且發(fā)達(dá)國家中信息產(chǎn)業(yè)就業(yè)人口占勞動力總量的50％以上。因此在21世紀(jì)的通信發(fā)展必須圍繞以人為本的主題來開展。在通信行業(yè)中，許多概念已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，例如：移動通信的發(fā)展2通信的目標(biāo)：從“電氣通信”發(fā)展為“信息通信”，再向從“信息通信”向“信息流通”發(fā)展；通信的業(yè)務(wù)：從單一的語音向數(shù)據(jù)、圖片、音頻、視頻等多種媒體業(yè)務(wù)發(fā)展；通信的網(wǎng)絡(luò)：從分立的網(wǎng)絡(luò)向融合化、開放架構(gòu)發(fā)展；通信的終端：從單一的語音通信工具向智能化、多功能化等性質(zhì)的便攜設(shè)備發(fā)展；通信的研究領(lǐng)域：從簡單滿足人們語言溝通的需求向如何充分利用五個感官（觸、嘗、聽、看、聞）來滿足人性的需求方向發(fā)展，并以延伸人的智能與情感為其目標(biāo)，等等。移動通信的發(fā)展2在這種形勢下，下一代的通信網(wǎng)必然會出現(xiàn)三個世界：交換是IP的世界、傳輸是光通信的世界，而接入將是無線的世界。移動通信的發(fā)展也會隨著整個通信行業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。從服務(wù)的角度看，雖然移動通信最初是為了在移動環(huán)境中打電話而發(fā)明的，但是21世紀(jì)的移動通信絕不是單單為了打電話，因此第三代移動通信一開始就定位于多媒體業(yè)務(wù)，并提供無所不在的全球性服務(wù)。由此我們可以看出當(dāng)代移動通信有如下的發(fā)展趨勢：移動通信的發(fā)展2（1）移動電話發(fā)展的速度大大超過固定有線電話，成為信息通信產(chǎn)業(yè)的亮點。（2）移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比重將日益增長，移動互聯(lián)網(wǎng)成為人們生活的必需。（3）移動通信終端設(shè)備正朝著智能化、寬帶化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，并逐步成為接入互聯(lián)網(wǎng)的主要設(shè)備。（4）移動通信網(wǎng)絡(luò)正朝著融合化、智能化、全球化的方向發(fā)展。移動通信的發(fā)展2移動通信的基本特點3移動通信與固定通信比較起來，不僅是采用了無線通信信道，而且增加了許多特殊功能。例如，移動的用戶如何與通信網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系，通信網(wǎng)絡(luò)又如何找到移動的用戶？通信網(wǎng)絡(luò)如何為移動的用戶提供恰當(dāng)?shù)姆?wù)？通信網(wǎng)絡(luò)如何保證移動用戶通信的可靠性、安全性與連續(xù)性等等。因此，移動通信具有如下的基本特點。1、通信的移動性通信的移動性，就是要保持物體在運動狀態(tài)中的通信，即“動中通”，因而它必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結(jié)合。與固定系統(tǒng)相比，由于移動通信中用戶終端的移動性，因此無論是業(yè)務(wù)量還是信令流量或其它一些網(wǎng)絡(luò)特性參數(shù)，都具有較強的流動性、突發(fā)性和隨機性。這些特性決定了移動通信系統(tǒng)設(shè)計與實際情況在話務(wù)模型、信令流量等方面一般存在較大的差異。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運行以后，營運者需要對網(wǎng)絡(luò)的各種結(jié)構(gòu)、配置和參數(shù)進行調(diào)整，以使網(wǎng)絡(luò)更合理地工作。移動通信的基本特點32、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理呈現(xiàn)多樣化和復(fù)雜化，并不斷演進

整個移動網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，它既要實現(xiàn)無縫覆蓋，又要實現(xiàn)與市話網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等多網(wǎng)的互連互通。為此，移動通信網(wǎng)絡(luò)必須具有很強的管理和控制功能，諸如用戶的位置登記和定位，通信（呼叫）鏈路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的計費、鑒權(quán)、安全和保密等等。同時，移動通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是隨著技術(shù)的發(fā)展而不斷演進的。例如，在從模擬移動通信網(wǎng)向數(shù)字移動通信網(wǎng)的演進中，逐步引入了HLR、VLR等智能節(jié)點；在從第二代移動通信網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)的演進中，逐步引入了分組域設(shè)備等等。

移動通信的基本特點33、移動通信中使用無線電波作為傳播媒質(zhì)的特性

無線電波這種傳播媒質(zhì)允許通信中的用戶可以在一定范圍內(nèi)自由活動，使其位置不受束縛，但同時由于無線電波的引入又帶來了一系列的問題：（1）無線電波可用的頻譜資源有限，必須分配使用；（2）移動通信的電波傳播環(huán)境十分惡劣；（3）無線信道中噪聲和干擾嚴(yán)重，以至信道傳輸特性較復(fù)雜、不穩(wěn)定，等等。移動通信的基本特點34、移動通信綜合使用了多種通信技術(shù)

當(dāng)某一移動用戶向另一移動用戶或有線用戶發(fā)起呼叫時，或者某一有線用戶呼叫移動用戶時，移動通信網(wǎng)絡(luò)就要按照預(yù)定的程序開始運轉(zhuǎn)，這一過程會涉及到網(wǎng)絡(luò)的各個功能部件，包括基站、移動臺、交換中心、各種數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)的各個接口等，整個通信過程包括呼叫接續(xù)過程、移動性管理、無線資源管理等控制和管理功能，這些均由整體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)的，每一過程均涉及到傳送、交換、接入等多種通信技術(shù)。移動通信的基本特點35、移動通信對用戶設(shè)備性能要求高現(xiàn)在人們對手機的要求也越來越高，希望功能多、重量輕、省電、操作簡單和攜帶方便等。另外，移動終端還包括車載臺和機載臺，它們除要求操作簡單和維修方便外，還應(yīng)保證在劇烈震動、沖擊、高低溫變化等惡劣環(huán)境中都盡量能夠正常的工作。同時，移動終端還要求在工業(yè)密集、繁忙的市區(qū)，頻率擁擠、干擾嚴(yán)重的電波環(huán)境下，達(dá)到電磁兼容并滿足機內(nèi)的電磁兼容等要求。移動通信的基本特點3常用移動通信系統(tǒng)4從使用環(huán)境來分：海、陸、空、地下。從用戶對象來分：公用、專用、軍用。從調(diào)制方式來分：調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相。從信號性質(zhì)來分：模擬、數(shù)字。從工作方式來分：同頻單工、異頻單工、異頻雙工、半雙工。從多址方式來分：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）。從組網(wǎng)技術(shù)來分：大區(qū)制、小區(qū)制、移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)。從傳輸速率來分：窄帶、寬帶、廣帶。從業(yè)務(wù)類型來分：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)。從覆蓋范圍來分：廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)、個域網(wǎng)。從移動速率來分：高速移動、低速移動、準(zhǔn)移動。1、蜂窩移動通信系統(tǒng)早期的移動通信系統(tǒng)是在其覆蓋區(qū)域中心設(shè)置大功率的發(fā)射機，采用高架天線把信號發(fā)射到整個覆蓋地區(qū)（半徑可達(dá)幾十公里）。這種系統(tǒng)的主要矛盾是它同時能提供給用戶使用的信道數(shù)極為有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了移動通信業(yè)務(wù)迅速增長的需要。為了進一步提升系統(tǒng)的容量，美國貝爾實驗室等單位提出了蜂窩系統(tǒng)的概念，即將整個服務(wù)區(qū)域劃分成若干個較小的區(qū)域（cell，在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū)），各小區(qū)均用小功率的發(fā)射機（即基站發(fā)射機）進行覆蓋，許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿（即覆蓋）任意形狀的服務(wù)地區(qū)。此類系統(tǒng)主要由終端子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)以及與其他（如PSTN等）的網(wǎng)絡(luò)相連的中繼線所組成，如圖1-1所示。蜂窩移動通信系統(tǒng)具有以下特點：（1）蜂窩移動通信系統(tǒng)及其特點常用移動通信系統(tǒng)4圖1-1蜂窩移動系統(tǒng)組成示意圖常用移動通信系統(tǒng)4MobileSwitchingCenterPublicswitchedTelephoneNetworkBaseStation①有頻率復(fù)用功能。②有越區(qū)切換功能。③可信道分配與小區(qū)分裂。④網(wǎng)絡(luò)設(shè)備增多使系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜。常用移動通信系統(tǒng)4（2）蜂窩移動通信系統(tǒng)的分類蜂窩移動通信系統(tǒng)按信號的性質(zhì)來分，可分為模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)和數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。

①模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)模擬蜂窩移動通信技術(shù)在70年代中后期逐步趨于成熟，進入80年代開始大規(guī)模投入商用。它的出現(xiàn)，使人們終于擺脫了固定電話的局限。其技術(shù)屬第一代移動通信技術(shù)，主要基于頻分復(fù)用（FDMA）技術(shù)。80年代后期，人們對移動通信的需求不斷提高，模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)本身所固有的種種局限也日益暴露了：常用移動通信系統(tǒng)41）信道容量無法滿足不斷增長的用戶需求；2）話音質(zhì)量和保密性差且盜用現(xiàn)象嚴(yán)重；3）適應(yīng)性不強，不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如無法與ISDN綜合數(shù)字網(wǎng)相連接，更無法進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)确窃挊I(yè)務(wù)。另外，模擬蜂窩系統(tǒng)體制混雜、不能實現(xiàn)國際漫游、設(shè)備價格高等等，因此在2000年前后，各國逐步關(guān)閉了模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)，我國也于2001年年底關(guān)閉了模擬網(wǎng)。常用移動通信系統(tǒng)4②數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)第二代以后的移動通信系統(tǒng)都是數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)，它主要采用的是時分多址（TDMA）技術(shù)，即把特定的頻率在時間上進行分割，形成若干個通話信道，總的通話信道等于頻道與時分?jǐn)?shù)的乘積。比如，把一個頻道時分8路則總的通話信道數(shù)就變成了8個，結(jié)果系統(tǒng)的總?cè)萘恳蔡嵘?。目前西歐采用的GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)就是8時隙的TDMA方案。常用移動通信系統(tǒng)4數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)有效地改善了模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)的不足，具有以下特點：1）提高了通信保密性和改善了通話質(zhì)量；2）抗干擾能力強使話音質(zhì)量高；3）數(shù)字移動通信可與綜合數(shù)字網(wǎng)（ISDN）連接，除話音外還可提供圖文傳真、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确窃挊I(yè)務(wù)，并可進行短信息服務(wù)、語音信箱、呼叫轉(zhuǎn)移等多種更優(yōu)的服務(wù)。目前，典型的數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)有GSM系統(tǒng)、CDMA系統(tǒng)，它們是按多址方式的不同而分類的。另外，GSM和CDMA系統(tǒng)由于當(dāng)時推出時主要服務(wù)于語音業(yè)務(wù)，被人們稱為二代系統(tǒng)；隨著人們對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷上升，又推出了GPRS等系統(tǒng)，被人們稱為二代半系統(tǒng)，還有基于分組技術(shù)的三代系統(tǒng)（如WCDMA等），這些也是按技術(shù)的不同進行分類的，它們都是數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。常用移動通信系統(tǒng)42、無繩電話與個人通信接入系統(tǒng)（PAS）最早美國于1973年推出的商用無繩電話CT0，俗稱子母電話機，主要用于家庭，是把普通的電話單機分成座機和手機兩部分，座機與有線電話網(wǎng)連接，手機與座機之間用無線電連接，屬于單信道接入系統(tǒng)。這樣，允許攜帶手機的用戶可以在一定范圍內(nèi)（如家庭內(nèi)）自由活動時進行通話，初步解除了普通電話機的導(dǎo)線繩對用戶的束縛，如圖1-2所示。因為手機與座機之間不需要用電線連接，故稱之為“無繩電話”，并逐步成為移動通信的一個別類。常用移動通信系統(tǒng)4

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無繩電話也朝著網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。第一代無繩電話系統(tǒng)有CT1及CT1+，這些系統(tǒng)都是模擬式的。以后無繩電話進一步向數(shù)字化的方向發(fā)展，1989年，英國提出了第二代無繩電話系統(tǒng)CT2，時至今日，又逐步出現(xiàn)了CT2+，CT3，ECT，PHS，PACS等無繩電話系統(tǒng)。CT2與CT1相比有兩大改進；一是實現(xiàn)了全數(shù)字化，二是座機改造成了基站。這樣基站與有線電話網(wǎng)連接，并有若干頻道為用戶所共用；用戶在基站的無線覆蓋區(qū)域內(nèi)，可選用空閑頻道，接入有線電話網(wǎng)，對有線網(wǎng)中的固定用戶發(fā)起呼叫并建立通信鏈路。CT2系統(tǒng)由手機、基站及網(wǎng)絡(luò)管理及計費系統(tǒng)構(gòu)成，它依附于公用電話交換網(wǎng)（PSTN），是市話網(wǎng)的延伸，如圖1-3所示。常用移動通信系統(tǒng)4

圖1-2CT0無繩電話系統(tǒng)示意圖圖1-3CT2系統(tǒng)示意圖常用移動通信系統(tǒng)4無繩電話的特點是設(shè)備復(fù)雜性較低，話音傳輸質(zhì)量好，可以滿足一個小區(qū)域內(nèi)同時為眾多無線用戶服務(wù)，適用于步行等低速移動的用戶。無繩電話的主要缺點是由于每個微小區(qū)面積太小要做到某一大城市全部覆蓋則所需的基站數(shù)量多，且微小區(qū)制不能支持高速移動。目前，無繩電話技術(shù)得到了很大的提高，曾經(jīng)廣泛應(yīng)用并發(fā)展成為無線市話系統(tǒng)（如我國的PAS）它由接入市話端局的遠(yuǎn)端模塊、空中話務(wù)控制器、基站控制器、基站、手機或固定用戶單元以及網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等組成，如圖1-4所示。常用移動通信系統(tǒng)4圖1-4PAS的系統(tǒng)構(gòu)成常用移動通信系統(tǒng)4由圖中可看到，PAS系統(tǒng)由以下網(wǎng)絡(luò)單元構(gòu)成：（1）局端設(shè)備RT（2）空中話務(wù)控制器ATC（3）基站控制器RPC（4）基站RP（5）手機PS（6）固定用戶單元FSU（7）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS常用移動通信系統(tǒng)43、無線電尋呼系統(tǒng)

尋呼通信是一種單向的移動通信系統(tǒng)，它以廣大的程控電話網(wǎng)為依托，采用單向的無線電呼叫方式將主叫用戶的信息傳送給持機用戶。本地?zé)o線電尋呼網(wǎng)與公用電話交換網(wǎng)的接續(xù)方式分為人工接續(xù)方式和全自動接續(xù)方式。本地?zé)o線電尋呼網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可分為單區(qū)制和多區(qū)制，其覆蓋范圍是一個長途編號區(qū)的范圍。圖1-5是多區(qū)制本地?zé)o線尋呼網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中尋呼中心與市話網(wǎng)相連，市話用戶要呼叫某一尋呼用戶時，可撥尋呼中心的專用號碼，尋呼中心和話務(wù)員記錄所要尋找的用戶號碼及要人工傳的消息，并自動地在無線信道上發(fā)出呼叫；這時，被呼用戶的尋呼機會發(fā)出聲音，并能在液晶屏上顯示主呼用戶的電話號碼及簡要信息。無線電尋呼系統(tǒng)還可同時向多個移動用戶傳送同一個信息，非常適用于搶險、救災(zāi)、治安、現(xiàn)場作業(yè)以及開緊急會議等方面。同時，由于尋呼機體積小、重量輕、價格便宜，所以無線電尋呼系統(tǒng)曾在八十年代和九十年代初期得到了廣泛應(yīng)用。不過，隨著移動通信的蓬勃發(fā)展和持有手機用戶數(shù)的上升，無線尋呼業(yè)務(wù)也如同模擬移動通信一樣，已經(jīng)退出現(xiàn)有的移動通信市場。常用移動通信系統(tǒng)4圖1-5多區(qū)制本地尋呼網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖常用移動通信系統(tǒng)44、集群移動通信系統(tǒng)

最早的集群通信系統(tǒng)是模擬系統(tǒng)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，20世紀(jì)90年代中期數(shù)字集群技術(shù)在全球范圍內(nèi)興起，我國于90年代末期引入數(shù)字集群技術(shù)，2003年4月信息產(chǎn)業(yè)部批準(zhǔn)中國衛(wèi)通集團在天津、濟南、南京三個城市建設(shè)并運營數(shù)字集群商業(yè)共網(wǎng)實驗網(wǎng)工程。集群系統(tǒng)使用多個無線信道為眾多的用戶服務(wù)，相當(dāng)于將有線電話中繼線的工作方式運用到無線電通信系統(tǒng)中，把有限的信道動態(tài)地、自動地、迅速地和最佳地分配給整個系統(tǒng)的用戶，從而在最大程度上利用了整個系統(tǒng)信道的頻率資源?？梢哉f，集群移動通信系統(tǒng)是一種特殊的用戶程控交換機，其呼叫方式為PTT（PushToTalk，一鍵通話）。常用移動通信系統(tǒng)4集群移動通信系統(tǒng)的主要特點為：（1）共用頻率：將原指配給各部門專有的頻率集中供各家共用。（2）共用設(shè)施：由于頻率共用，就有可能將各家分建的控制中心和基地站等設(shè)施集中（3）共同建網(wǎng)：可大大降低機房、電源等建網(wǎng)投資，節(jié)約運輸人員，可分?jǐn)傎M用。（4）共享覆蓋區(qū)：可將各鄰近覆蓋區(qū)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，從而獲得更大的覆蓋區(qū)。（5）共享通信業(yè)務(wù)：可利用網(wǎng)絡(luò)有組織地發(fā)送信息，為大家服務(wù)。（6）改善服務(wù)：由于多信道共用，可調(diào)劑信道忙、閑，集中建網(wǎng)，可加強管理提高服務(wù)等級，增加系統(tǒng)功能，從而改善服務(wù)。常用移動通信系統(tǒng)4目前數(shù)字集群通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成基本上可用下圖1-6所示，包括有：（1）基站，由若干基本無線收發(fā)信機、天線共用器、天饋線系統(tǒng)和電源等設(shè)備組成；（2）移動臺，用于運行中或停留在某未定地點進行通信的用戶臺，包括車載臺、便攜臺和手持臺；（3）調(diào)度臺，是能對移動臺進行指揮、調(diào)度和管理的設(shè)備，分有線和無線調(diào)度臺兩種，無線調(diào)度臺由收發(fā)機、控制單元、天饋線（或雙工臺）、電源和操作臺組成；（4）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，主要控制和管理整個集群通信系統(tǒng)的運行、交換和接續(xù)。常用移動通信系統(tǒng)4圖1-6集群通信系統(tǒng)示意圖常用移動通信系統(tǒng)4除了上述設(shè)備外，還可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和用戶要求，增設(shè)系統(tǒng)中心操作臺、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備、中繼轉(zhuǎn)發(fā)器以及計費和打印設(shè)備等。另外，隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的上升，集群通信系統(tǒng)也相應(yīng)的引入了PCU、SGSN/GGSN等數(shù)字通信處理設(shè)備。2005年以后，有關(guān)在公眾移動通信網(wǎng)上的“對講”技術(shù)（即PTT技術(shù)）也急劇升溫。在法國戛納舉行的2004年3GSM大會上，不少業(yè)內(nèi)知名移動通信廠家就紛紛推出各種解決方案和相應(yīng)的產(chǎn)品，使數(shù)字集群的一些重要功能的作用與業(yè)務(wù)增值的意義愈來愈得到業(yè)界的普遍認(rèn)同，以PTT為中心的一股熱浪正在掀起。但是，集群移動通信系統(tǒng)與蜂窩移動通信系統(tǒng)在許多方面是不同的，兩者的對比如下表1-1所示。常用移動通信系統(tǒng)4表1-1集群移動通信系統(tǒng)與蜂窩移動通信系統(tǒng)的對比5、移動衛(wèi)星系統(tǒng)蜂窩移動電話系統(tǒng)雖然在理論上是可以覆蓋無限大的地理區(qū)域，但在人煙稀少的地區(qū)或經(jīng)濟不發(fā)達(dá)的地區(qū)，如果每隔十幾公里就建一個基站是太不經(jīng)濟了。因此，可以依靠衛(wèi)星來為這些地方提供服務(wù)。由于衛(wèi)星使用寬波束天線，故只要少數(shù)幾個波束就可覆蓋很大面積，如圖1-7所示，在靜止軌道（即同步軌道）上放置3顆衛(wèi)星即可實現(xiàn)全球覆蓋。衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個或多個地球站之間進行的通信。由于作為中繼站的衛(wèi)星處于外層空間，這就使衛(wèi)星通信方式不同于其他地面無線電通信方式，而屬于宇宙無線電通信的范疇。通信衛(wèi)星按其結(jié)構(gòu)可分為無源衛(wèi)星和有源衛(wèi)星；按其運轉(zhuǎn)軌道可分為運動衛(wèi)星（非同步衛(wèi)星）和靜止衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。目前，在通信中應(yīng)用最廣泛的是有源靜止衛(wèi)星，即將衛(wèi)星發(fā)射到赤道上空35800km附近，它運行的方向與地球自轉(zhuǎn)的方向相同，繞地球一周的時間與地球的自轉(zhuǎn)周期基本相等，從地球上看去如同靜止一般。由靜止衛(wèi)星作中繼站組成的通信系統(tǒng)稱為靜止衛(wèi)星通信系統(tǒng)或稱同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)。圖1-8為一個簡單的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。圖1-8中地球站A通過定向天線向通信衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號，首先被衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器接收，經(jīng)過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)放大和變換后。再由衛(wèi)星天線轉(zhuǎn)發(fā)到地球站B，當(dāng)?shù)厍蛘綛接收到信號后，就完成了從A站到B站的信息傳遞過程。從地球站發(fā)射信號到通信衛(wèi)星所經(jīng)過的通信路徑稱為上行線路，反之稱為下行線路。同樣，地球站B也可以向地球站A發(fā)射信號來傳遞信息。常用移動通信系統(tǒng)4圖1-7用三顆衛(wèi)星來實現(xiàn)全球覆蓋常用移動通信系統(tǒng)4圖1-8衛(wèi)星通信示意圖常用移動通信系統(tǒng)4移動衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)是指利用中繼衛(wèi)星實現(xiàn)移動終端之間通信的無線通信業(yè)務(wù)，它廣泛應(yīng)用在航海、航空以及邊遠(yuǎn)地區(qū)通信場合。包括通過衛(wèi)星把移動的陸上車輛、船舶或飛機同公眾交換網(wǎng)互連起來的語音通信、用戶移動終端與基站之間的雙向話音調(diào)度業(yè)務(wù)、航空業(yè)務(wù)以及為了安全和其它目的的話音和數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)、尋呼業(yè)務(wù)在無干擾基礎(chǔ)上的單向通信等等。目前移動衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)經(jīng)營者主要是國際海事衛(wèi)星組織，另外加拿大、日本等國也在積極開發(fā)和應(yīng)用這種業(yè)務(wù)。一個完整的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)由空間分系統(tǒng)、地球站、跟蹤遙測及指令系統(tǒng)和監(jiān)控管理分系統(tǒng)四大部分構(gòu)成。常用移動通信系統(tǒng)4（1）空間分系統(tǒng)：即通信衛(wèi)星，通信衛(wèi)星內(nèi)的主體是通信裝置，另外還有星體的遙測指令控制系統(tǒng)和能源裝置等。通信衛(wèi)星主要是起無線電中繼站的作用。它是靠星上通信裝置中的轉(zhuǎn)發(fā)器利天線來完成的。一個衛(wèi)星的通信裝置可以包括一個或多個轉(zhuǎn)發(fā)器。每個轉(zhuǎn)發(fā)器能接收和轉(zhuǎn)發(fā)多個地球站的信號。（2）地球站群：一般包括中央站（或中心站）和若干個普通地球站。中央站除具有普通地球站的通信功能外，還負(fù)責(zé)通信系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)調(diào)度與管理，對普通地球站進行監(jiān)測控制以及業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)接等。地球站具有收、發(fā)信功能，用戶通過它們接入衛(wèi)星線路，進行通信．地球站有大有小，業(yè)務(wù)形式也多種多樣。一般來說，地球站的天線口徑越大，發(fā)射和接收能力越強，功能也越強。（3）跟蹤遙測及指令分系統(tǒng)，也稱為測控站，它的任務(wù)是對衛(wèi)星跟蹤測量，控制其準(zhǔn)確進入靜止軌道上的指定位置；待衛(wèi)星正常運行后，定期對衛(wèi)星進行軌道修正和位置保持。（4）監(jiān)控管理分系統(tǒng)：也稱為監(jiān)控小心，它的任務(wù)是對定點的衛(wèi)星在業(yè)務(wù)開通前、后進行通信性能的監(jiān)測和控制，例如對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率、衛(wèi)星天線增益以及各地球站發(fā)射的功率、射頻頻率和帶寬、地球站天線方向圖等基本通信參數(shù)進行監(jiān)控，以保證正常通信。常用移動通信系統(tǒng)4與其他通信手段相比，衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點是：（1）通信距離遠(yuǎn)，且費用和通信距離無關(guān)；（2）工作頻段寬，通信容量大，適用于多種業(yè)務(wù)傳輸；（3）通信線路穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高；（4）以廣播方式工作，具有大面積覆蓋能力而且通信靈活機動；（5）可以自發(fā)自收進行監(jiān)測。常用移動通信系統(tǒng)46、平流層通信系統(tǒng)

平流層一般指地表高度18～50km空域，是對地觀測與航空航天兩大體系的結(jié)合部。氣流主要表現(xiàn)為水平方向運動，對流現(xiàn)象弱，因此稱這一大氣層為“平流層”，又稱“同溫層”。平流層信息平臺（一般高度為二十幾公里）和通信衛(wèi)星一樣位于地球的上空，但它不屬于衛(wèi)星通信，因為按定義，“衛(wèi)星是一個繞著另一個絕對質(zhì)量占優(yōu)勢的物體運動，它的運動在初期而且以后，永遠(yuǎn)由那一個物體的引力所決定的物體”。平流層通信業(yè)務(wù)也不屬于空間無線通信，因為ITU定義的空間站是一種位于某一目標(biāo)，且該目標(biāo)超過或可能超過地球大氣主要范圍的站。平流層信息平臺所處的空間處于各種通信衛(wèi)星和地面接力通信站之間，是地球上空一片尚未開墾的“處女地”，它的開發(fā)對未來通信發(fā)展具有極大的意義。

常用移動通信系統(tǒng)4平流層通信系統(tǒng)的模型如圖1-9所示。從圖中可以看出，平流層通信系統(tǒng)主要包括以下三個方面：（1）平流層平臺與地面設(shè)施之間的通信。（2）平流層平臺之間的通信。（3）平流層平臺與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的通信。常用移動通信系統(tǒng)4圖1-9平流層通信系統(tǒng)示意圖常用移動通信系統(tǒng)4平流層通信系統(tǒng)具有一些重要的特點：（１）和衛(wèi)星通信相比，平臺與地面的距離分別是同步衛(wèi)星、中軌衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星的1／1800、1／400和1／40，自由空間衰減分別減少65dB、52dB和32dB，延遲時間只有0.5ms，有利于通信終端的小型化、寬帶化和雙工數(shù)據(jù)流的對稱傳輸和互操作，實現(xiàn)對稱雙工的無線接入。（２）與地面平臺相比，高度為20km的平流層平臺的作用距離遠(yuǎn)、覆蓋地區(qū)大。作為一個高空接力站時作用距離約為1000km，比地面接力站約大10倍，信道瑞利衰落一般為20dB／10倍程，而地面系統(tǒng)的瑞利衰減為50dB／10倍程。因此，發(fā)射功率可顯著減少。作為探測平臺時，比一般高度為１萬米的飛機的探測距離遠(yuǎn)70％。（３）平流層平臺的位置機動靈活，既適用于城市，也可用于海洋、山區(qū)，還可以迅速轉(zhuǎn)移，用于發(fā)生自然災(zāi)害的地區(qū)，如洪水、火山的監(jiān)測。（４）造價低，通信資費低。據(jù)估算，平流層平臺的放飛、回收和日常的監(jiān)測可利用一般的民航導(dǎo)航與氣象系統(tǒng)，不需特殊的復(fù)雜龐大的發(fā)射基地，因而造價較低，估算每一平臺造價只為通信衛(wèi)星的1／10。而且每個平臺都可以獨立運行，不像低軌通信衛(wèi)星那樣需發(fā)射幾十甚至上百顆衛(wèi)星并組成星座之后才能工作，因而建設(shè)周期短，初期投資少。一般端機價格很低，通信資費也可以不高于已有的公眾電話。（５）平臺可以回收，不會像衛(wèi)星那樣失效后變成空間垃圾，有利于環(huán)境保護。此外，平臺高度在民航高度以上，不會