移動通信概論

1、移動通信與終端移動通信與終端講義本課程：【教學(xué)目標(biāo)】講授現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理和關(guān)鍵技術(shù)。 【教學(xué)重點(diǎn)】移動通信信道分析、現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu) 成、以及重要的 2G 和 3G 移動通信系統(tǒng)?！窘虒W(xué)要求】掌握現(xiàn)代移動通信的基本概念、初步了解其發(fā)展史和發(fā)展現(xiàn) 狀、掌握移動信道的一些基本概念和初步定量分析方法、理解現(xiàn)代移動通 信的關(guān)鍵技術(shù)、了解重要的 2G 和 3G 移動通信系統(tǒng)。第 1 章 移動通信概論【教學(xué)內(nèi)容】移動通信的主要特點(diǎn)，移動通信系統(tǒng)的分類，常用移動通信 系統(tǒng)，移動通信的基本技術(shù)，移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化?！窘虒W(xué)要求】了解移動通信的主要特點(diǎn)、分類、基本技術(shù)。 【重點(diǎn)

2、與難點(diǎn)】移動通信的基本技術(shù)?！窘虒W(xué)方法】演示法、對比法、舉例法視覺圖像法、歸納總結(jié)法等移動通信系統(tǒng)構(gòu)成， 既有有線系統(tǒng)， 也有無線系統(tǒng)； 移動通信課程 主要研究無線通信系統(tǒng)。移動通信既有海上移動通信、空中移動通信，也有陸上移動通信； 移動通信課程主要研究公用陸上移動通信系統(tǒng)（ PLMTS ）。 移動通信是無線電通信， 但不是研究點(diǎn)對點(diǎn)無線電通信， 而是研究 多用戶多信道共用無線電通信。移動通信系統(tǒng)有多種，本書主要研究蜂窩移動通信系統(tǒng)。 本章將先介紹通信的一些基礎(chǔ)預(yù)備知識，而后再闡述移動通信發(fā)展的 歷程，移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)和分類、基本組成、基本概念以及工作方式和 相關(guān)的移動通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化問題。

3、§1. 1 預(yù)備知識一、通信的概念 通信：科技名詞定義按照達(dá)成的協(xié)議，信息在人、地點(diǎn)、進(jìn)程和機(jī)器之 間進(jìn)行的傳送。Yangli移動通信與終端英文名稱： communication 一般定義：通信，指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進(jìn)行的信 息交流與傳遞，從廣義上指需要信息的雙方或多方在不違背各自意愿的情 況下無論采用何種方法，使用何種媒質(zhì)，將信息從某方準(zhǔn)確安全傳送到另 方。通信在不同的環(huán)境下有不同的解釋，在出現(xiàn)電波傳遞通信后通信 (Communication) 被單一解釋為信息的傳遞，是指由一地向另一地進(jìn)行信息 的傳輸與交換，其目的是傳輸消息。然而，通信是在人類實(shí)踐過程中隨著

4、社會生產(chǎn)力的發(fā)展對傳遞消息的要求不斷提升使得人類文明不斷進(jìn)步。在 各種各樣的 通信方式 中，利用 “電 ”來傳遞消息的通信方法稱為 電信 (Telecommunication) ，這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，且?guī)缀醪?受時間、地點(diǎn)、空間、距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用；在 現(xiàn)今因電波的快捷性使得從遠(yuǎn)古人類物質(zhì)交換過程中就結(jié)合文化交流與實(shí) 體經(jīng)濟(jì)不斷積累進(jìn)步的實(shí)物性通信(郵政通信)被人類理解為制約經(jīng)濟(jì)發(fā) 展的阻礙。在古代，人們通過 驛站 、飛鴿傳書 、烽火報警、符號、 身體語言 、眼 神、觸碰等方式進(jìn)行信息傳遞。到了今天，隨著科學(xué)水平的飛速發(fā)展，相 繼出現(xiàn)了 無線電、固定電話

5、、移動電話 、互聯(lián)網(wǎng)甚至視頻電話 等各種通信 方式。 通信技術(shù) 拉近了人與人之間的距離，提高了經(jīng)濟(jì)的效率，深刻的改 變了人類的生活方式和社會面。通信發(fā)展簡史：形體時代： 通過身體、眼神、手勢及山石樹木等自然媒體相結(jié) 合傳遞信息?？谡Z時代： 直立行走使得人類對信息傳遞方式的需求提高從而 催生了語言。文字書寫時代： 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展人類對信息記錄有了需求， 文字隨之產(chǎn)生。印刷時代： 1044 年， 畢升 發(fā)明 活字印刷術(shù) 。 1450 年， 日耳曼 人 古騰堡 發(fā)明金屬活字印刷術(shù)。1837年，美國人摩斯發(fā)明 電報機(jī)。1857 年 ，橫跨 大西洋 海底電報 電纜 完成。1875年，貝爾發(fā)明史上第一支

6、 電話 。1895 年 ，俄國 人波波夫 和意大利 人馬可尼 同時成功研制了無線電 接收機(jī)。1895 年， 法國 的 盧米埃 兄弟，在 巴黎 首映第一部 電影 。1912 年 ， 泰坦尼克號 沉船事件中，無線電救了 700 多條人命。Yangli移動通信與終端1920 年代， 收音機(jī) 問世。1920 年代， 英國 人 貝爾德 成功進(jìn)行了 電視 畫面的傳送， 被譽(yù)為電 視發(fā)明人。二次大戰(zhàn)爆發(fā)，電視事業(yè)中斷，戰(zhàn)火突顯 廣播 發(fā)送成本低、接收 容易的特性，聽眾再次增加。1962 年 ，美國發(fā)射第一顆 人造衛(wèi)星 ，開啟電視衛(wèi)星傳送的時代。 網(wǎng)絡(luò)傳播時代 ：1955 年 ，美國為了大戰(zhàn)的需要，發(fā)行了第一

7、部軍用 電子計(jì)算機(jī)1969 年，美軍 建立阿帕網(wǎng) （ ARPANET ），目的是預(yù)防遭受攻擊時， 通信中斷。1983 年 ，美國國防部將阿帕網(wǎng)分為軍網(wǎng)和民網(wǎng)， 漸漸擴(kuò)大為今天 的互聯(lián)網(wǎng)。1993 年 ，美國宣布興建信息高速通路計(jì)劃，整合電腦、電話、電 視媒體。二、信號的概念信號 （也稱為訊號） 是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。從廣義上講， 它包含光信號、聲信號和電信號等。例如，古代人利用點(diǎn)燃 烽火臺 而產(chǎn)生 的滾滾 狼煙 ，向遠(yuǎn)方軍隊(duì)傳遞敵人入侵的消息，這屬于光信號；當(dāng)我們說 話時， 聲波傳遞到他人的 耳朵 ，使他人了解我們的意圖，這屬于聲信號； 遨游太空的各種 無線電波 、四通八達(dá)的電話網(wǎng)中

8、的電流等，都可以用來向 遠(yuǎn)方表達(dá)各種消息，這屬電信號。人們通過對光、聲、電信號進(jìn)行接收， 才知道對方要表達(dá)的消息。信號對信號的分類方法很多， 信號按數(shù)學(xué)關(guān)系、 取值特征、 能量功率、 處理分析、所具有的時間函數(shù)特性、取值是否為實(shí)數(shù)等，可以分為確 定性信號和非確定性信號 （又稱 隨機(jī)信號 ）、連續(xù)信號 和離散信號 （即 模擬信號和數(shù)字信號） 、能量信號和功率信號、 時域 信號和 頻域 信號、 時限信號和頻限信號、實(shí)信號和復(fù)信號等。Yangli移動通信與終端三、交換的概念 在通信領(lǐng)域的概念：在需要運(yùn)送信號時，把一些功能單元、傳輸通路 或電信電路互連起來的過程。 交換就是在用戶間有目的地傳遞信息，

9、數(shù) 據(jù)交換 就是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接。四、通信網(wǎng)的基本組成 通信網(wǎng)的模型其基本組成包括：信源、發(fā)送器、信道、接收器和信宿 五部分。(1) 信源：產(chǎn)生各種信息的信息源，它可以是人或機(jī)器( 如計(jì)算機(jī)等 )。(2) 發(fā)送器： 負(fù)責(zé)將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成適合在傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘枴?對應(yīng)不同的信源和傳輸系統(tǒng)，發(fā)送器會有不同的組成和信號變換功能，一 般包含編碼、調(diào)制、放大和加密等功能。(3) 信道：信號的傳輸媒介，負(fù)責(zé)在發(fā)送器和接收器之間傳輸信號。通常 按傳輸媒介的種類可分為有線信道和無線信道；按傳輸信號的形式則可分 為模擬信道和數(shù)字信道。(4) 接收器：負(fù)責(zé)將從傳輸系統(tǒng)中收到的信號轉(zhuǎn)換成信宿可以接收的信息 形式。

10、它的作用與發(fā)送器正好相反。主要功能包括信號的解碼、解調(diào)、放 大、均衡和解密等。(5) 信宿：負(fù)責(zé)接收信息。§ 1 2 移動通信的基本概念基本概念移動通信， 是指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動中進(jìn)行信息傳輸和 交換的通信方式。 P4移動通信系統(tǒng)包括無繩電話、 無線尋呼、 陸地蜂窩移動通信、 衛(wèi)星 移動通信等。移動體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無線電通信， 因此， 無線 通信是移動通信的基礎(chǔ)， 而無線通信技術(shù)的發(fā)展將推動移動通信的 發(fā)展。移動通信的特點(diǎn)1移動通信必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸 2移動通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行 3隨著移動通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增，移動通信可以利用的頻 譜資

11、源非常有限4對移動臺的要求高5通道容量有限6通信系統(tǒng)復(fù)雜Yangli移動通信與終端§ 1 3 移動通信的基本概念發(fā)展及現(xiàn)狀一、發(fā)展階段從移動通信誕生到 3G，移動通信發(fā)展經(jīng)歷了 6 個階段： 第一階段從本世紀(jì) 20 年代至 40 年代，為早期發(fā)展階段。在這期間， 首先在短波幾個頻段上開發(fā)出專用移動通信系統(tǒng)，其代表是美國底特律市 警察使用的車載無線電系統(tǒng)。 特點(diǎn)是專用系統(tǒng)開發(fā)， 工作頻率較低。（起步） 第二階段從 40 年代中期至 60 年代初期。在此期間內(nèi)，公用移動通信 業(yè)務(wù)開始問世。 1946 年， 貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立了世界上第一個公用 汽車電話網(wǎng)，稱為 “城市系統(tǒng) ”。隨后

12、，西德 （1950 年 ）、法國 （1956 年 ）、英 國（1959 年 ）等國相繼研制了公用移動電話系統(tǒng)。美國貝爾實(shí)驗(yàn)室完成了人 工交換系統(tǒng)的接續(xù)問題。特點(diǎn)是從專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡，接續(xù)方 式為人工，網(wǎng)的容量較小。 （過渡）第三階段從 60 年代中期至 70 年代中期。在此期間，美國推出了改進(jìn) 型移動電話系統(tǒng) （1MTS） ，使用 150MHz 和 450MHz 頻段，采用大區(qū)制、中 小容量，實(shí)現(xiàn)了無線頻道自動選擇并能夠自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)。德國也 推出了具有相同技術(shù)水平的 B 網(wǎng)?？梢哉f，這一階段是移動通信系統(tǒng)改進(jìn) 與完善的階段，其特點(diǎn)是采用大區(qū)制、中小容量，使用 450MHz 頻

13、段，實(shí) 現(xiàn)了自動選頻與自動接續(xù)。 （改進(jìn)）第四階段從 70年代中期至 80年代中期。 這是移動通信蓬勃發(fā)展時期。 1978 年底，美國貝爾試驗(yàn)室研制成功先進(jìn)移動電話系統(tǒng)（AMPS） ，建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。 1983 年，首次在芝加哥投入商 用。同年 12 月，在華盛頓也開始啟用。之后，服務(wù)區(qū)域在美國逐漸擴(kuò)大。 到 1985 年 3 月已擴(kuò)展到 47 個地區(qū)， 約 10 萬移動用戶。 其它工業(yè)化國家也 相繼開發(fā)出蜂窩式公用移動通信網(wǎng)。日本于 1979 年推出 800MHz 汽車電 話系統(tǒng) （HAMTS） ，在東京、大膠、神戶等地投入商用。西德于 1984 年完 成 C 網(wǎng)

14、，頻段為 450MHz 。英國在 1985 年開發(fā)出全地址通信系統(tǒng) （TACS） ， 首先在倫敦投入使用， 以后覆蓋了全國， 頻段為 900MHz 。法國開發(fā)出 450 系統(tǒng)。加拿大推出 450MHz 移動電話系統(tǒng) MTS 。瑞典等北歐四國于 1980 年開發(fā)出 NMT 450 移動通信網(wǎng)，并投入使用，頻段為 450MHz 。這一階 段的特點(diǎn)是蜂窩狀移動通信網(wǎng)成為實(shí)用系統(tǒng)， 并在世界各地迅速發(fā)展。 （發(fā) 展）第五階段從 80年代中期開始。 這是數(shù)字移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期。 以 AMPS 和 TACS 為代表的第一代蜂窩移動通信網(wǎng)是模擬系統(tǒng)。 模擬蜂窩 網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問

15、題。例如，頻譜利用率低，移 動設(shè)備復(fù)雜，費(fèi)用較貴，業(yè)務(wù)種類受限制以及通話易被竊聽等，最主要的 問題是其容量已不能滿足日益增長的移動用戶需求。解決這些問題的方法 是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)。數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，可Yangli移動通信與終端 大大提高系統(tǒng)容量。另外，數(shù)字網(wǎng)能提供語音、數(shù)據(jù)多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與 ISDN 等兼容。實(shí)際上，早在 70 年代末期，當(dāng)模擬蜂窩系統(tǒng)還處于開發(fā)階 段時，一些發(fā)達(dá)國家就著手?jǐn)?shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的研究。到 80 年代中期，歐洲首先推出了泛歐數(shù)字移動通信網(wǎng) (GSM) 的體系。隨后，美國和日本也 制定了各自的數(shù)字移動通信體制。 泛歐網(wǎng) GSM 已于 199

16、1 年 7 月開始投入 商用，預(yù)計(jì) 1995 年將覆蓋歐洲主要城市、機(jī)場和公路。 可以說，在未來十 多年內(nèi)數(shù)字蜂窩移動通信將處于一個大發(fā)展時期，及有可能成為陸地公用 移動通信的主要系統(tǒng)。 (成熟)目前，當(dāng)數(shù)字蜂窩網(wǎng)剛剛進(jìn)入實(shí)用階段，正方興末艾之時，關(guān)于未來 移動通信的討論已如火如菜地展開。各種方案紛紛出臺，其中最熱門的是 所謂個人移動通信網(wǎng)。關(guān)于這種系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)，各家解釋并末一致。 但有一點(diǎn)是肯定的，即未來移動通信系統(tǒng)將提供全球性優(yōu)質(zhì)服務(wù)，真正實(shí) 現(xiàn)在任何時間、任何地點(diǎn)、向任何人提供通信服務(wù)這一移動通信的最高目 標(biāo)。二、我國移動通信發(fā)展現(xiàn)狀 移動通信是我國最具發(fā)展活力的產(chǎn)業(yè)之一。 1987

17、 年至 2000 年的十余 年間，我國移動通信用戶總數(shù)以年均100% 增長速率迅猛發(fā)展，目前已擁有 2.1 億用戶，年產(chǎn)值約為 2000 億人民幣，其規(guī)模已超過占美國，成為世 界上規(guī)模最大的電信市場。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測， 2005 年我國移動通信用戶數(shù) 將達(dá)到 3.5 億，普及率將由現(xiàn)在的 10%增加至 20% 。與世界上移動通信普 及率最高的國家相比，我國移動通信的發(fā)展?jié)摿薮?。GSM 是占據(jù)我國移動通信市場絕大部分份額的移動通信技術(shù)， 目前約 占我國移動通信用戶總數(shù)的 97%。2001 年初， 中國聯(lián)通在全國范圍內(nèi)開始 規(guī)模發(fā)展 800MHz IS-95A CDMA 網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)其規(guī)劃， 至

18、2001 年 CDMA 網(wǎng) 絡(luò)容量將達(dá)到 1400 萬，至 2004 年 CDMA 網(wǎng)絡(luò)容量將達(dá)到 4000 萬，用戶 數(shù)將達(dá) 2800 萬。與此同時， 中國移動開始在全國主要城市部署支持分組數(shù) 據(jù)業(yè)務(wù)的 GSM GPRS 系統(tǒng)。隨著移動用戶數(shù)的增加和人們物質(zhì)生活水平的提高，以提供話音業(yè)務(wù) 為主的傳統(tǒng) GSM 和 CDMA 技術(shù)已逐漸難以滿足需求。能夠提供無線 Internet 業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的第三代移動通信商用化已提上議事日程。 按照 有關(guān)部門的計(jì)劃， 我國將于 2003 年底前完成第三代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)試 驗(yàn)，并于 2004 年開始第三代移動通信系統(tǒng)的商用化。 根據(jù)有關(guān)專家的預(yù)測， 2

19、010 年第三代移動通信系統(tǒng)的市場規(guī)模將達(dá)到10000 億人民幣。與上述移動通信市場迅速發(fā)展形成鮮明對比的是，我國移動通信制造 業(yè)由于起步晚，基礎(chǔ)薄弱，缺乏核心技術(shù)等原因，在與國外大型制造企業(yè) 的競爭中處于不利地位，民族企業(yè)的市場占有率目前僅為20% 左右。由于缺乏核心競爭力，民族企業(yè)的盈利空間相對低下，經(jīng)濟(jì)效益難以提高。Yangli移動通信與終端在國家八六三計(jì)劃和信息產(chǎn)業(yè)部移動通信專項(xiàng)基金等方面的支持下， 我國在第三代移動通信系統(tǒng)研究開發(fā)方面取得了巨大進(jìn)展，掌握了一大批 核心技術(shù)， 完成了 WCDMA 和 cdma2000-1x 現(xiàn)場試驗(yàn)系統(tǒng)的研制， 并提出 了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代移動通

20、信體制標(biāo)準(zhǔn) TD-SCDMA 。隨著我國在 集成電路設(shè)計(jì)和加工方面取得重要進(jìn)展， 有望于 2004 年前后實(shí)現(xiàn)移動通信 產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的重要突破，從而實(shí)現(xiàn)我國移動通信產(chǎn)業(yè)質(zhì)的飛躍。盡管與發(fā)達(dá)國家的差距日趨縮小，但應(yīng)當(dāng)看到我國在無線通信領(lǐng)域的 研發(fā)布局還不夠合理，超前性和戰(zhàn)略性的研究相對薄弱，未能建立一支相 對穩(wěn)定的超前性研發(fā)隊(duì)伍，也未能在新技術(shù)、新體制、新標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)立初期 形成研究優(yōu)勢，導(dǎo)致在戰(zhàn)略上受制于人。與我國其它領(lǐng)域的研究狀況類似，我國信息領(lǐng)域大型的研究計(jì)劃基本 處于相對比較封閉的狀態(tài)。一方面，由于體制方面的原因，位于國際一流 水平的國外研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠商無法直接參與我國信息領(lǐng)域的大型科研計(jì)

21、 劃。另一方面，我國信息領(lǐng)域的大型研究計(jì)劃常常無法直接與國際技術(shù)發(fā) 展與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程相銜接，參研人員走向國際舞臺的程度不高，研究成果對 國際主流技術(shù)發(fā)展的影響不夠。三、國際移動通信發(fā)展趨勢盡管發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于衰退的邊沿，導(dǎo)致移動通信產(chǎn)業(yè)在世界 范圍內(nèi)的發(fā)展速度放緩，用戶平均收入（ ARPU ）也日趨下降 ,但總量仍保 持兩位數(shù)以上的增長。發(fā)達(dá)國家的移動通信用戶覆蓋率大多已達(dá)到 70-80% ，已接近飽和， 為了維持移動通信產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展 ,急需推出能夠 吸引用戶的高附加值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但不幸的是，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的起飛遠(yuǎn)非人 們設(shè)想的那樣簡單， 基于 GSM 電路交換的 WAP 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在世界范

22、圍內(nèi)遭 受挫折，基于 GPRS 的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在艱難中跋涉。盡管如此，國際上第三代移動通信的商用化逐步在全球范圍內(nèi)進(jìn)入實(shí) 施階段。一方面，第三代移動通信技術(shù)除了能夠支持更高速率的移動多媒 體業(yè)務(wù)外，還提供更高的頻譜效率和服務(wù)質(zhì)量，對于新興的移動運(yùn)營商具 有較大的吸引力。另一方面，歐洲國家的各大運(yùn)營商已經(jīng)耗費(fèi)了巨額資金 獲得了第三代移動通信運(yùn)營執(zhí)照，為了應(yīng)對來自資本市場的壓力，紛紛采 取合作與重組的方式，逐步推進(jìn) 3G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其中歐洲的大部分運(yùn)營 商計(jì)劃于 2003 年開始對 WCDMA 技術(shù)進(jìn)行試商用。而北美 Spring PCS， Bell Mobility, Verizon Wir

23、eless ，日本的 KDDI 及韓國的 KT 已于 2001 年年 底實(shí)現(xiàn) cdma2000-1x 的商用化。 與此同時， 日本 DoCoMo 于 2001 年 10 月 初步實(shí)現(xiàn)了 WCDMA 的商用化。 根據(jù)對有關(guān)電信運(yùn)營商的調(diào)查， 與位置有 關(guān)的信息點(diǎn)播業(yè)務(wù)、 多媒體短信業(yè)務(wù)、 移動上網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)、 移動電子商務(wù)、 交互式娛樂業(yè)務(wù)將是未來最具發(fā)展前景的移動通信業(yè)務(wù)。Internet 業(yè)務(wù)的日益普及，促使移動通信技術(shù)向全 IP 方向發(fā)展。目前Yangli移動通信與終端3GPP和 3GPP2等標(biāo)準(zhǔn)化組織正在制定基于全 IP 的第三代移動通信增強(qiáng)型 體制標(biāo)準(zhǔn)。為迎合該方面的發(fā)展， 3GPP2

24、已提出了能夠支持高速分組業(yè)務(wù) （峰值速率為 4 至 5Mbps）的 cdam2000-1x/EV 標(biāo)準(zhǔn)。 3GPP 也在進(jìn)行類似 的工作，一個名為 HSPDA 增強(qiáng)性第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中，其 分組業(yè)務(wù)峰值傳輸速率將達(dá)到 8Mbps 以上。隨著第三代移動通信系統(tǒng)逐漸進(jìn)入商用，國內(nèi)外有關(guān)第四代移動通信 的研究已初見端倪。日本和韓國于 2002 年啟動了面向第四代移動通信的 mTIF 和 K4G 研究計(jì)劃。歐盟在前期研究計(jì)劃（第五框架研究計(jì)劃）的基 礎(chǔ)上，成立了世界無線通信研究論壇（ WWRF ），著手進(jìn)行 “IMT2000”之后 的第四代移動通信研究的概念、需求與基本框架研究，并將把第四

25、代移動 通信系統(tǒng)列入將于 2003年啟動的歐盟 “第六框架研究計(jì)劃 ”。在我國， 第四 代移動通信已被正式列入國家八六三 “十五 ”研究計(jì)劃，已于近期啟動。如同 3G 系統(tǒng)與 2G 系統(tǒng)之間的關(guān)系一樣， 4G 系統(tǒng)不可能在一夜之間 取代 3G 系統(tǒng)， 更不可能跨越 3G 系統(tǒng)而直接投入應(yīng)用。 制定一個全世界統(tǒng) 一的 4G標(biāo)準(zhǔn)需要耗費(fèi) 5至 7年的時間， 而現(xiàn)有的 2G系統(tǒng)在未來的 5至 7 年是無法滿足日益增長的通信需求的。無線局域網(wǎng)（ WLAN ）將作為蜂窩 系統(tǒng)的補(bǔ)充，較好地應(yīng)用于局部區(qū)域的覆蓋，但由于其故有的碰撞檢測與 重發(fā)機(jī)制，在用戶數(shù)極為密集的地區(qū)，頻譜效率將急劇下降，也難以適用 于

26、多小區(qū)、 快速移動環(huán)境下的全程業(yè)務(wù)覆蓋。 此外現(xiàn)有的 WLAN 尚不具備 功率控制功能，目前尚未能解決應(yīng)用于手持終端時的功耗問題，等等。從 上述角度來說， 3G 系統(tǒng)是不可替代的。另一方面，并不能因?yàn)?4G 系統(tǒng)的實(shí)用化期定于 2012 年，而否定現(xiàn)在 國內(nèi)外有關(guān) 4G 研究工作的重大意義。未來通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越多地體 現(xiàn)在核心知識產(chǎn)權(quán)與標(biāo)準(zhǔn)的競爭，若不能新技術(shù)、新體制標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的初期 加入國際競爭，則無法掌握未來移動通信的核心知識產(chǎn)權(quán)，無法擺脫我國 在移動通信技術(shù)發(fā)展上長期受制于人的被動局面，無法對國際主流移動通 信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生影響，使之朝著對我國未來移動通信產(chǎn)業(yè)有力的方向發(fā) 展。移動通信

27、系統(tǒng)從 20 世紀(jì) 40 年代發(fā)展至今， 根據(jù)其發(fā)展歷程和發(fā)展 方向，可以劃分為三個階段，三代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 1第一代移動電話系統(tǒng)是模擬系統(tǒng)70 年代在世界許多地方得到研究。采用的技術(shù)： 由貝爾實(shí)驗(yàn)室提出的蜂窩組網(wǎng)技術(shù)， 在多址技術(shù)上采 用頻分多址技術(shù)（ PDMA。） 特點(diǎn)：頻譜利用率低，設(shè)備成本高，業(yè)務(wù)種類少，保密性差，容量 小，不能滿足用戶量的發(fā)展。具有代表性的是：美國的AMPS（高級移動電話業(yè)務(wù)）和英國的TACS（全接入通信系統(tǒng) ） 。Yangli移動通信與終端2第二代移動電話系統(tǒng)是數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng).具有代表性的是： 20 世紀(jì) 80 年代幾乎同時出現(xiàn)了兩種重要的通信 體制，一種是 TD

28、MA，另一種是 CDM。A TDMA體制的典型代表是歐 洲的 GSM系統(tǒng)， CDMA體制典型的代表是美國的 IS-95 系統(tǒng)。 由于 GSM相對模擬移動通信技術(shù)是第二代移動通信技術(shù)，所以簡稱2G,1995 年香港和美國的 CDMA公用網(wǎng)開始投入商用。我國于 1998 年 開始 CDMA商用化。GSM 系統(tǒng)和 CDMA 系統(tǒng)主要區(qū)別是多址方式的不同， GSM 是采 用時分多址( TDMA)方式，而 CDMA 是采用碼分多址。3. IMT-2000 支持的網(wǎng)絡(luò)成為第三代移動通信系統(tǒng) (3G) ，是將無 線通信與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)。 功能：1) 它能夠處理圖像、音樂、視頻流等

29、多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁 瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。2) 它可以支持高達(dá) 2Mbit/s 的傳輸速率 第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)有： WCDMA, CDMA2000, TD-SCDM，A 其 中歐洲的 WCDM和A 美國的 CDMA2000分別是在 GSM和 IS-95CDMA的 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，大唐電信代表中國提出的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)采用了 TDD模式，支持不對稱業(yè)務(wù)。1999 年 10 月國際電信標(biāo)準(zhǔn)化部門 (ITU-T )最終通過了 IMT-2000 無線接口技術(shù)規(guī)范建議，確立了 IMT-2000 所包含的無線接口技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)。四、第三代移動通信 第三代移動通信系統(tǒng)是一種能

30、提供多種類型、高質(zhì)量的多媒體業(yè) 務(wù)，能實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋， 具有全球漫游功能， 與固定網(wǎng)絡(luò)相兼容， 并以小型便攜式終端在任何時候、 任何地點(diǎn)進(jìn)行任何種類的通信系 統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)最早于 1985 年由 ITU 提出，當(dāng)時稱為未來公 眾陸地移動通信系統(tǒng)( FPLMTS )，1996 年更名為國際移動通信 -2000( IMT-2000 )。IMT-2000 CDMA-DS ，即 WCDMA 。IMT-2000 CDMA-MC ，即 CDMA2000 。IMT-2000 CDMA TDD ，目前包括中國提出的 TD-SCDMA 和 UTRA TDD ( TD-CDMA )。Yangli移動通信

31、與終端§ 1 4 移動通信系統(tǒng)的構(gòu)成移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)是移動體之間、 移動體和固定用戶之間以及固定用戶 與移動體之間，能夠建立許多信息傳輸通道的通信系統(tǒng)。 移動通信包括無線傳輸、有線傳輸，信息的收集、處理和存儲等， 使用的主要設(shè)備有無線收發(fā)信機(jī)、 移動交換控制設(shè)備和移動終端設(shè) 備。Yangli圖 1-1 移動通信系統(tǒng)的組成 移動通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆蓋而成， 呈蜂窩狀， 通 過接口與公眾通信網(wǎng)（ PSTN、 ISDN 、 PDN ）互聯(lián)。 移動通信系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（SS）、操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（OMS ）、基站子系統(tǒng)（ BSS） 和移動臺（ MS），是一個

32、完整的信 息傳輸實(shí)體。移動通信中建立一個呼叫是由 BSS 和 SS共同完成的； BSS 提供并 管理 MS 和 SS 之間的無線傳輸通道， SS負(fù)責(zé)呼叫控制功能， 所有 的呼叫都是經(jīng)由 SS 建立連接的； OMS 負(fù)責(zé)管理控制整個移動網(wǎng)。 MS 也是一個子系統(tǒng)。它實(shí)際上是由移動終端設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)兩部 分組成的， 移動終端設(shè)備稱為移動設(shè)備； 用戶數(shù)據(jù)存放在一個與移 動設(shè)備可分離的數(shù)據(jù)模塊中，此數(shù)據(jù)模塊稱為用戶識別卡（SIM ）。移動通信的組網(wǎng)蜂窩式組網(wǎng)的目的是解決常規(guī)移動通信系統(tǒng)的頻譜匱乏，容量小， 服務(wù)質(zhì)量差，頻譜利用率低等問題。蜂窩式組網(wǎng)理論為移動通信技術(shù)的發(fā)展和新一代多功能設(shè)備的產(chǎn) 生奠定

33、了基礎(chǔ)10移動通信與終端1無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射 蜂窩式組網(wǎng)放棄了點(diǎn)對點(diǎn)傳輸和廣播覆蓋模式， 將一個移動通信服 務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域， 稱為蜂窩 小區(qū)。一個較低功率的發(fā)射機(jī)服務(wù)一個蜂窩小區(qū)， 在較小的區(qū)域內(nèi)設(shè)置相 當(dāng)數(shù)量的用戶。根據(jù)不同制式系統(tǒng)和不同用戶密度挑選不同類型的小區(qū)。 基本的小區(qū)類型如下。超小區(qū)：小區(qū)半徑 r > 20km ，適于人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。 宏小區(qū)：小區(qū)半徑 r = 1km 20km ，適于高速公路和人口稠密的地 區(qū)。微小區(qū)：小區(qū)半徑 r = 0.1km 1km ，適于城市繁華區(qū)段。 微微小區(qū)：小區(qū)半徑 r < 0.1km，適

34、于辦公室、家庭等移動應(yīng)用環(huán) 境。當(dāng)蜂窩小區(qū)用戶數(shù)增大到一定程度而使準(zhǔn)用頻道數(shù)不夠用時， 采用 小區(qū)分裂將原蜂窩小區(qū)分裂為更小的蜂窩小區(qū)， 低功率發(fā)射和大容 量覆蓋的優(yōu)勢十分明顯。2頻率覆蓋蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率， 由于傳播損耗提供足夠的隔離度， 在相 隔一定距離的另一個基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率， 稱為頻率 復(fù)用。采用頻率復(fù)用大大地緩解了頻率資源緊缺的矛盾， 增加了用戶數(shù)目 或系統(tǒng)容量。頻率復(fù)用所帶來的問題是同頻干擾。 同頻干擾的影響并不與蜂窩之間的絕對距離有關(guān)， 而是和蜂窩間距 離與小區(qū)半徑比值有關(guān)。3多信道共用和越區(qū)切換 由若干無線信道組成的移動通信系統(tǒng)， 為大量的用戶共同使用仍能 滿

35、足服務(wù)質(zhì)量的信道利用技術(shù)，稱為多信道共用技術(shù)。 為了保證通話的連續(xù)性，當(dāng)正在通話的移動臺進(jìn)入相鄰無線小區(qū) 時，移動通信系統(tǒng)必須具備業(yè)務(wù)信道自動切換到相鄰小區(qū)基站的越 區(qū)切換功能，即切換到新的信道上，從而不中斷通信過程。4無線通信優(yōu)勢與有線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的理想互聯(lián) 移動信息通過基站和移動業(yè)務(wù)交換中心進(jìn)入公眾電信網(wǎng)或其他移 動網(wǎng)， 實(shí)現(xiàn)移動用戶與市話用戶、 移動用戶與移動用戶， 以及移動 用戶與長途用戶之間的通信?；ヂ?lián)使移動無線網(wǎng)適應(yīng)公眾網(wǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)， 突破業(yè)務(wù)區(qū)域限制， 也 使公眾網(wǎng)的服務(wù)范圍得到擴(kuò)大和延伸。11Yangli移動通信與終端§ 1 5 移動通信的分類移動通信的分類按使用對象可分

36、為民用設(shè)備和軍用設(shè)備； 按使用環(huán)境可分為陸地通信、海上通信和空中通信； 按多址方式可分為頻分多址（ FDMA ）、時分多址（ TDMA ）和碼 分多址（ CDMA ）等；按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)； 按業(yè)務(wù)類型可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)； 按工作方式可分為同頻單工、異頻單工、異頻雙工和半雙工； 按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)； 按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù) 字網(wǎng)。移動通信的工作頻段 早期的移動通信主要使用 VHF 和 UHF 頻段。 目前，大容量移動通信系統(tǒng)均使用 800MHz 頻段（ CDMA ），900MHz 頻段（ AMPS 、 TACS 、GSM ），并開始使 用 1 800M

37、Hz 頻 段 （ GSM1800/DCS1800 ），該頻段用于微蜂窩（ Microcell ）系統(tǒng)。第 三代移動通信使用 2.4GHz 頻段。移動通信的工作方式從傳輸方式的角度來看， 無線通信分為單向傳輸 （廣播式） 和雙向 傳輸（應(yīng)答式） 。單向傳輸只用于無線電尋呼系統(tǒng)。 雙向傳輸有單工、 雙工和半雙工 三種工作方式。單工通信是指通信雙方電臺交替地進(jìn)行收信和發(fā)信， 根據(jù)收、 發(fā)頻 率的異同，又可分為同頻單工和異頻單工。Yangli圖 1-2 單工通信12移動通信與終端1-3 雙工通信半雙工通信的組成與圖 1-3 相似，移動臺采用類似單工的 “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?；竟ぷ髑闆r與雙 工方式完全相同。§ 16 移動通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化