移动通信- 第1章移动通信技术概述

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1.2移动通信特点及工作方式
如前所述，由于移动通信系统允许用户在移动状态（慢速、快速，甚至很快速度、很大范围）下通信， 所以，系统与用户之间的信号传输只得采用无线方式， 且与环境因素有较大关系，这里要介绍的移动通信特 点主要包括信道特性、环境干扰特性、频谱特性、用户终端特性、管理和控制特性、速率特性、兼容特性、业 务融合特性、自组织与自适应特性。
• 高阶调制技术：LTE 系统增加了 256QAM 的高阶调制。采用该高阶调制可以提高信道利用率，这在 LTE 中是一个非常有效的解决方案。
• 目前 5G 技术已经确定了 8 大关键能力指标分别为： 峰值速率达到 20Gbps、用户体验数据率达到 100Mbps、频谱效率比 IMT-A 提升 3 倍、移动性 达 500 公里/时、时延达到 1 毫秒、连接密度每平 方公里达到 10 的 6 次方、能效比 IMT-A 提升 100 倍、流量密度每平方米达到 10Mbps。5G 在 传输中呈现出明显的低时延、高可靠、低功耗的特 点。低时延大大提升了网络对用户命令的响应速度， 这支持了车联网、无人驾驶等应用，低功耗能更好 地支持物联网应用。在这种性能的支撑下，5G 将 进一步渗透到万物互联的各领域，与工业设施、医 疗器械、医疗仪器、交通工具等深度融合
第 1 章 移动通信技术概述
1.1 移动通信定义及发展历史
•
通信，自古有之。它是指人与人、人与物或物与物之间，通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递，
也就是信息的双方或多方，在基于某种场景下采用一种方法，一种媒质，将要表达的内容从一方准确、安
全、迅速地传送到另一方的过程。移动通信(Mobile Communication)是移动终端之间的通信，或移动终端
1.3移动通信系统的组成
1.3.1陆地公众蜂窝通信系统
• 移动通信系统根据其应用范围有很多种形式，同时，其成本、复杂度、性能和服务类型均存在很大的差别。 例如小型调度系统可以只由一个控制台和若干个MS（Mobile Station，移动台）组成。而公众陆地移动通 信网 PLMN（Public Land Mobile Network）一般由 MS、BSS（基站子系统，Base Station Subsystem）、NSS（网络交换子系统，Network Switching Subsystem）/MSC(移动交换中心， Mobile Switching Center) 以及与 PSTN（公共交换电话网，Public Switching Telephone Network ）相 连接的中继线等组成，MS 是在不确定的地点并在移动中使用的终端， 它可以是便携的手机，也可以是安 装在车辆等移动体上的设备。BSS 是移动无线系统中的固定站台，用来和 MS 进行无线通信，它包含无线 信道和架在高建筑物上的发射、接收天线以及无线信号处理设备。BSS 中的每个 BS 都有一个可靠的无线 小区服务范围，其大小主要由发射功率和基站天线的高度决定。NSS 中的最核心的组成部分是 MSC， MSC 是在大范围服务区域中协调呼叫路由的交换中心， 其功能主要是处理信息的交换和对整个系统进行集 中控制管理。移动通信系统组成如图所示。
• LTE 具有的技术特征包括：（1）提高了通信的速率，下行峰值速率为 100Mb（3）主要目标为分组域任务，系统在整体架构上将基于分组交换。
• （4）降低无线网络的延时。
• （5）提高小区边界的比特速率，在基站的分布位置不发生变化的前提下增 加小区边界比特速率。如 MBMS（多媒体广播和组播业务）在小区边界便可以实现提供 1bit/s/Hz 的数据速率。
• 1.2.1移动通信工作特点 • （1）时变信道特性 • （2）环境干扰特性 • （3）频谱特性 • (4) 用户终端特性 • （5） 管理和控制特性 • （6）兼容特性 • （7）业务融合特性 • （8）速率特性 • （9）自组织与自适应通信特性 • （10）多类型用户共存特性
• 1.2.2移动通信系统工作方式
• （6）强调兼容性，支持已有的 3G 系统，也支持与非 3GPP 规范系统的协同运作。
• LTE 的关键技术主要包括：
• （1）OFDM 技术：LTE 系统采用的是两套前缀循环方案，根据场地的具体情况进行选择。
• （2）MIMO 技术：MIMO 将多径无线信道与发射、接收最为一个优化的整体进行，以保证高通信容量和高 频谱利用率的实现。
• （2）双工通信 • 通信双方均同时进行收发工作。即任一方讲话时，可以听到对方的话音。双工方式如图 所示。
• （3）半双工通信 • 通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替
工作。半双工方式如图所示。
（4）移动中继方式
• 加设中继站可以增加通信距离，两个移动台之间直接通信距离只有几千米， 经中继站转接后通信距离可加 大到几十千米，分为单工中继和双工中继方式。移动中继方式如图所示
于无线接口速率很低，只有 9600bit/s，而且还不稳定，这种接入方式的服务质量不能为用户所接受，因此 用户很少。 • （2）WAP 技术 • WAP 技术可以将无线通信技术和 Internet 结合起来，通过提供通用的平台， 把目前 Internet 网上 HTML 语言的信息转换成为 WML 描述的信息，显示在手机显示屏上。
• 1.4.3移动语音通信技术
• 2G/3G 采用电路交换来传送语音业务，与固定电话的语音传送方式相似，技术成熟，话音质量高，这里不 在赘述。4G 及之后的移动通信系统，因采用 IP 分组交换的传送模式，基于 IP 分组的语音业务（VoIP） 的传送成为亟待解决的问题， 4G 采用 VoLTE 的语音传送解决方案。
• 集群调度移动通信（mobile trunked dispatch communication）又称集群调度系统，简称集群系统，是 指利用集群移动通信系统进行的专用指挥、调度等功能的移动通信方式。专用调度系统，从一对一的单机 对讲到单信道一呼百应的调度系统，后来又出现了带选呼功能的自动拨号无线调度网。
与固定终端之间的通信，即通信双方有一方或两方处于运动中的通信方式，移动终端可以是人，也可以是
物，例如轮船、汽车、火车、飞机等在移动状态中的物体， 因此包括了陆、海、空、天多维度移动通信，
采用的频段包括低频、中频、高频、甚高频和特高频，若要同移动终端通信，移动交换局通过各中心基站
向全网发出呼叫，被叫终端收到后发出应答信号，中心基站收到应答后分配一个信道给该移动终端，并发
• 1.4.4移动通信业务的特点
移动增值、3G网络服务、娱乐类业、资讯类业务、高带宽、多媒体、高精度定位和区域触发定位
• 1.5移动通信网络未来发展趋势
• 4G 技术革命的到来已成为必然的趋势，移动通信已经进入 4G 时代。与以往的 3G 技术相比较，4G 技术 在通信的范围、通信的服务质量以及数据传输方面都有着很大的优势。LTE （Long Term Evolution ，长 期演进），通过采用 OFDM 和 MIMO 作为无线网络演进的标准，改进并且增强了 3G 的空中接入技术， 使得其在 20MHz 频谱带宽的情况下能够提供下行 100Mbit/s 与上行 50Mbit/s 的峰值速率，这种具有革 命性的改革，使得 LTE 技术改善了小区边缘位置的用户的性能， 提高小区容量值并且降低了系统的延迟。
• 按照通话的状态和频率的使用方法，可将移动通信的工作方式分成单向通信方式和双向通信方式两大类别。 双向通信方式分为：单工通信方式、双工通信方式和半双工通信方式三种。
• （1）单工通信
• 通信双方电台交替地进行收信和发信。常用的对讲机就采用这种通信方式， 分为同频单工和双频单工。单 工方式如图所示。
• 1.3.2卫星移动通信系统
• 卫星移动通信系统，其特点是利用卫星通信的多址传输方式，为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的 漫游和机动、灵活的移动通信服务，是陆地蜂窝移动通信系统的扩展和延伸，在偏远的地区、山区、海岛、 受灾区、远洋船只及远航飞机等应用场景，更具独特的优越性。
• 1.3.3集群调度移动通信系统
• 1.4.2高速移动数据通信技术
• 新一代宽带移动通信网属于《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020 年)》中确定的 16 个重大 科技专项之一，代表了信息技术的主要发展方向，实施这一专项将大大提升我国无线移动通信的综合竞争 实力和创新能力， 推动我国移动通信技术和产业向世界先进水平跨越。
1.4移动通信网络的主流业务
移动业务是来自各运营商提供的业务，包括移动、联通、电信等提供的服务。基于移动通信环境下的业 务种类，主要分为语音业务和数据业务两大类。 • 1.4.1低速移动数据通信技术 • （1）GSM 电路交换方式 • 这是最初的移动数据通信方式，采用 GSM 电路交换方式，通过手机或者无线调制解调器接入数据网，由