大话移动通信(第1章移动通信的前世今生)
第一章 移动通信发展概述
1.1.1
移动通信的发展历史
实现个人通信，必须要把以各种技术为基础的 通信网组合到一起，把移动通信网和固定通信网 结合在一起，把有线接入和无线接入结合到一起， 才能综合成一个容量极大、无处不通的个人通信 网，人们将其称之为“无缝网”，形成所谓的万 能个人通信网（UPT）。这是21世纪电信技术发展 的重要目标之一。
移动通信发展概述
1.1 移动通信系统的发展历史
1.2 第三代移动通信系统的主要体制 1.3 移动通信的未来发展
1.1 移动通信系统的发展历史
主要内容： 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 移动通信的发展历史 第一代移动通信系统（1G） 第二代移动通信系统（2G） 第三代移动通信系统（3G）
WCDMA系统的码片速率达3.84兆码片/秒，载 波带宽约5MHz，而IS-95的DS-CDMA系统的带宽略 大于1MHz称为窄带CDMA系统。WCDMA的宽带特性支 持高速的用户数据传送和更好的多径分集效果。
1.2.1
WCDMA
WCDMA支持变用户速率传输，即可以实现带宽点 播（BoD）业务，每10ms的用户帧内的速率保持恒定， 但是帧与帧间所承载的用户信息量可以变化。
1.3.2
4G的研究进展
4G网络结构的概念如图1-1所示 其中，IP核心网，通常称为CN：它不仅服务于移 动通信，还作为一种统一的网络，支持有线和无线接 入。主要功能是完成位置管理和控制、呼叫控制盒业 务控制。 4G无线接入网（RAN）：主要完成无线传输和无 线资源控制，移动性管理则是通过CN和RAN共同完成 移动的网络（MN）：当一个处于移动的LAN需要 接入4G网络时，就需要通过MN进行接入。 在4G系统中，网元间的协议是基于IP的，每一个 MT（移动终端）都有各自的IP地址。与其他网络连接 时需要相应的网关。
量化
量化对模拟信号的采样完成后，采样值的量化也是个问题，没量化之前，模拟信号的采样值在时间轴上是离散的，但是信号的幅度仍然是连续的；即模拟信号的采样值可以取无限多个可能值。
而在数字通信系统中传输的信号是二进制的高低电平，对于这些二进制的电平，如果位数一定，则取值个数有上限，那么怎样将采样的无限多个采样值与有限个数字可能值相对应呢？换句话说，可能模拟采样值不是个整数，而且小数点后有N多位，在数字通信系统中，实现这么精确很可能是没有必要的。
可能精确到小数点后3位就够了，这就需要主人公——“量化”出场了。
通俗地说，量化就是把模拟信号的取样值近似地取成和它临近的某个数字离散电平值，根据量化过程中模拟信号的采样值和量化后的离散电平值的对应规则，量化可以分为均匀量化和非均匀量化两种。
在上述文字的描述过程中可以看到，既然量化是模拟信号到数字信号的一个近似过程，那么量化后的信号与没量化前的信号比肯定存在着误差，当然，希望这个量化误差越小越好。
注意：这个量化误差也叫量化噪声。
量化噪声一般可以用量化噪声功率来表示其大小，量化噪声功率的大小一般用量化噪声的均方值表示。
1）均匀量化均匀量化的过程和非均匀量化比，相对简单些，均匀量化就是将模拟信号的取值均匀分段，然后取每段的中间值为量化电平。
均匀量化的过程和高考按分调档报志愿的过程很类似，比如某省某年高考分数线划定，530分以上可以报考第一批录取的本科（简称一本），480～530分可以报考二本，420～480分可以报考三本，420分以下可以报考专科院校。
假如考了500分，那么就被划分到了二本的录取区间，量化电平就是二本，考了600分就划分到了一本的录取区间，量化电平就是一本，如图2.30所示。
第1章 移动通信的前世今生·3·图2.30 均匀量化注意：信号的量化逼真程度可以用量化信噪比来表示。
2）非均匀量化由于均匀量化的量化间隔是常数，在均匀量化的过程中，量化的噪声对信号的影响程度是不同的。
第1章 移动通信概述
第1章移动通信概述在当今这个高度互联的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到丰富多样的多媒体应用，移动通信技术的发展深刻地改变了我们的沟通方式、工作模式和娱乐生活。
移动通信，顾名思义，是指在移动中进行的通信。
它让人们不再受限于固定的地点和线路，能够随时随地与他人保持联系。
这一技术的出现，极大地提高了信息传递的效率和便捷性。
回顾移动通信的发展历程，它经历了几个重要的阶段。
第一代移动通信（1G）主要采用模拟信号技术，实现了基本的语音通话功能。
但由于技术限制，通话质量不稳定，且容量有限。
第二代移动通信（2G）引入了数字信号技术，大大提高了通话质量和系统容量。
除了语音通话，2G 还支持短信等简单的数据业务。
第三代移动通信（3G）则是一个重大的突破，它带来了更快的数据传输速度，使得移动互联网成为可能。
人们可以通过手机浏览网页、下载文件、使用即时通讯工具等。
第四代移动通信（4G）进一步提升了数据传输速率，实现了高清视频通话、在线游戏、移动支付等丰富的应用。
而如今，我们正步入第五代移动通信（5G）时代。
5G 具有高速率、低时延、大容量等特点，将为智能交通、工业互联网、远程医疗等众多领域带来革命性的变化。
移动通信的工作原理其实并不复杂。
它主要依靠基站来实现信号的覆盖和传输。
手机等移动终端通过与附近的基站进行通信，将用户的信息发送出去，同时接收来自其他用户或网络的信息。
在移动通信系统中，频谱资源是非常宝贵的。
不同的频段被分配给不同的运营商和通信技术使用。
合理地分配和利用频谱资源，对于提高通信质量和系统容量至关重要。
移动通信的应用场景越来越广泛。
在个人生活方面，我们通过手机进行社交、购物、娱乐等活动。
在工作中，移动办公、远程协作等也变得越来越普遍。
此外，移动通信在交通、医疗、教育等领域也发挥着重要作用。
比如，通过移动设备可以实时监控交通状况，实现远程医疗诊断，为学生提供在线教育资源等。
大话移动通信(第1章移动通信的前世今生)
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15
电报—人人都是余则成
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16
电话—人声若只是初现
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17
移动通信—我的电话我做主
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18
光通信—挑战速度极限
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20
课件制作人 张海君 2011年 2 月
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2
第 1 章 移动通信的前世今生
1.1 初识通信 1.2 古代通信——通信基本靠吼 1.3 近现代通信
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3
1.1 初识通信
1.1.1 为何要通信—我们要信息! 1.1.2 通信的基本形式
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4
生活中的通信
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10
最古老的官方通信—快马+驿站
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11
最古老的军事通信—烽火台的 狼烟
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12
中国古代民间通信
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13
中外古代其他的通信方式
鸿雁传书 风筝通信 竹筒传书 信鸽与信猴 长跑 灯塔 通信塔 旗语
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14
1.3近现代通信
1.3.1 电报—人人都是余则成 1.3.2 电话—人声若只是初现 1.3.3 移动通信—我的电话我做主 1.3.4 光通信—挑战速度极限
5
几个基本通信概念
信源 信宿 信道 消息 双工方式
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6
网络即时通讯
QQ 飞信 MSN 阿里旺旺 ……
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7
通信与人类社会—层次拔高
1第一章移动通信概述详解
1第一章移动通信概述详解在当今的数字化时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到丰富多样的多媒体应用，移动通信技术的发展日新月异，深刻地改变了人们的沟通方式和生活方式。
移动通信，顾名思义，就是指在移动中进行的通信。
这与传统的固定电话通信有着显著的区别。
在过去，人们只能在固定的地点使用电话与他人交流，而移动通信的出现打破了这种限制，让人们能够随时随地与世界保持联系。
移动通信的发展可以追溯到上世纪 80 年代。
第一代移动通信系统（1G）主要采用模拟技术，实现了基本的语音通话功能。
但由于其容量有限、通话质量不稳定等问题，很快就被第二代移动通信系统（2G）所取代。
2G 系统采用了数字技术，大大提高了通信的质量和容量。
它不仅能够提供更清晰的语音通话，还支持短信等简单的数据业务。
在 2G 时代，手机逐渐普及，成为人们日常生活中的重要工具。
随着人们对通信需求的不断提高，第三代移动通信系统（3G）应运而生。
3G 系统的最大特点是能够提供高速的数据传输速率，支持多媒体业务，如视频通话、移动互联网接入等。
这使得人们可以通过手机随时随地获取信息、浏览网页、观看视频等，极大地丰富了人们的生活。
而到了第四代移动通信系统（4G），数据传输速率进一步提高，能够实现高清视频的流畅播放、在线游戏的快速响应等。
4G 的普及使得移动支付、在线教育、远程医疗等新兴应用得以广泛应用，深刻地改变了人们的生活和工作方式。
如今，我们正步入第五代移动通信系统（5G）的时代。
5G 具有高速率、低延迟、大容量等特点，将为物联网、智能交通、工业自动化等领域带来巨大的变革。
例如，在智能交通领域，5G 能够实现车辆与车辆、车辆与基础设施之间的实时通信，提高交通安全性和效率；在工业自动化领域，5G 可以支持远程控制和监控，提高生产效率和质量。
移动通信的核心技术包括多址技术、调制解调技术、编码技术、智能天线技术等。
多址技术用于区分不同用户的信号，常见的有多址时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等。
第1章番外 移动通信的前世今生
第 1 章 移动通信的前世今生
1.1 初识通信 1.2 古代通信——通信基本靠吼 1.3 近现代通信
1.1 初识通信
1.1.1 为何要通信—我们要信息! 1.1.2 通信的基本形式
生活中的通信
几个基本通信概念
信源 信宿 信道 消息 双工方式
网络即时通讯
QQ 飞信 MSN 阿里旺旺 ……
1.2古代通信—通信基本靠吼?
1.2.1 最古老的官方通信—快马+驿站 1.2.2 最古老的军事通信—烽火台的狼烟 1.2.3 中国古代民间通信 1.2.4 中外古代其他的通信方式
最古老的官方通信—快马+驿站
最古老的军事通信—烽火台的 狼烟
中国古代民间通信
中外古代其他的通信方式
鸿雁传书 风筝通信 竹筒传书 信鸽与信1.3.1 电报—人人都是余则成 1.3.2 电话—人声若只是初现 1.3.3 移动通信—我的电话我做主 1.3.4 光通信—挑战速度极限
电报—人人都是余则成
电话—人声若只是初现
移动通信—我的电话我做主
光通信—挑战速度极限
通信与人类社会—层次拔高
通信与交流
通信的基本形式
从通信的信道来划分，通信可以分为： 有线通信、无线通信。
从通信的实时性来说，通信可以分为： 实时通信与非实时通信。
从通信的双工方式来说，通信可以分为： 单工通信与双工通信。
从通信的运营模式来说，通信大致可以 分为：互联网通信、电信网通信与广播 电视网的通信。
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网络(wǎngluò)即时通讯
QQ 飞信 MSN 阿里旺旺 ……
第六页，共19页。
通信与人类社会(shèhuì)— 层次拔高
通信(tōng xìn)与交流
第七页，共19页。
通信(tōng xìn)的基本形式
从通信的信道来划分，通信可以分为：有 线通信、无线通信。
从通信的实时性来说，通信可以分为：实 时通信与非实时通信。
从通信的双工方式来说，通信可以分为： 单工通信与双工通信。
从通信的运营(yùnyíng)模式来说，通信大 致可以分为：互联网通信、电信网通信与 广播电视网的通信。
第八页，共19页。
1.2古代通信(tōng xìn)—通信 (tōng xìn)基本靠吼?
1.2.1 最古老的官方通信—快马+驿站 1.2.2 最古老的军事(jūnshì)通信—烽火台
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第十九页，共19页。
1.1 初识通信(tōng xìn)
1.1.1 为何要通信—我们要信息(xìnxī)! 1.1.2 通信的基本形式
第三页，共19页。
生活(shēnghuó)中的通信
第四页，共19页。
几个基本通信(tōng xìn)概 念
信源 信宿(xìn xiǔ) 信道 消息 双工方式
第五页，共19页。
的狼烟 1.2.3 中国古代民间通信 1.2.4 中外古代其他的通信方式
第九页，共19页。
最古老的官方(guānfāng)通 信—快马+驿站
第十页，共19页。
最古老的军事(jūnshì)通信—烽 火台的狼烟
第十一页，共19页。
中国古代(gǔdài)民间通信
第1章 移动通信的前世今生
第1章移动通信的前世今生本章首先对通信的概念做一个全面、通俗的解读，然后介绍古人是如何实现通信的，最后介绍现代人类的通信方式，从感性上介绍移动通信的前世与今生。
第2章，将深入讨论通信的基本概念。
本章主要涉及的知识点如下所示。
❑通信的概念：什么是通信，为何要通信。
❑古代通信：现代通信技术的前世。
❑现代通信：移动通信横空出世。
1.1 初识通信本节将通过笔者普通的一天来了解日常生活中的通信行为，顺便介绍通信的一些基本概念及为何要通信的问题。
本书说的就是移动通信那些事儿，我们的移动通信之旅，就从何为通信开始吧。
1.1.1 为何要通信——我们要信息近年来，“通信”与“信息”这两个词语早已经深入到中国社会的各个角落中，信息化也成了当今世界不可阻挡的潮流，通信技术也已经在普通百姓的生活中生根发芽，人们的生活越来越离不开信息与通信技术。
人与人之间沟通交流要通信，企业联系业务要通信，国家之间要通信，航天飞机上天也要与地面保持视频通话。
从人们的日常行为来说通信在当今社会用得有点泛滥了，无论从农村到城市，从婴儿到老人，从普通市民到专家教授，大家每天都在用通信技术和产品，如图1.1所示。
通信是信息技术（information technology，简称IT）的一个分支，笔者在攻读硕士学位期间的专业名称就叫做“通信与信息系统”。
从古代的邮驿到今天的手机，从手写的书信到计算机网络即时通信软件，从古代的烽火台到今天的卫星通信，从飞鸽传书到今天的物联网，人类社会发展进步的每一个脚印都可视为着通信技术发展的烙印。
可以说，通信技术的进步是人类社会发展的一个缩影。
下面就先来看看生活中的通信技术吧。
1．生活中的通信以笔者生活中普通的一天为例，看看人们平时都用到哪些通信？早上7：30，恪尽职守的闹钟无情地把笔者从美梦中叫醒。
闹钟的铃声传到笔者的耳朵里，这就是一种通信，闹钟的铃声传递给笔者的信息是：你得起床了！图1.1 各行各业的通信洗漱完毕，7：45，笔者走出宿舍门，按一下电梯的下行键，笔者走进电梯。
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移动通信的前世
在探讨现代移动通信技术之前，我们首先需要了解移动通信的
发展历程。
移动通信技术的起源可以追溯到20世纪初的无线电通信
技术，当时主要用于军事通信。
随着无线电技术的不断发展，人们
开始尝试在民用通信领域应用无线电通信技术，为移动通信技术的
发展打下了基础。
移动通信的今生
在20世纪60年代，第一代移动通信系统登场，被称为1G。
1G
系统主要使用模拟信号进行通信，通信质量较差，容量有限。
随着
技术的不断进步，进入20世纪90年代，第二代移动通信系统（2G）开始出现。
2G系统采用数字信号进行通信，通信质量提高，容量也
有所增加。
此后，随着移动通信技术的迅速发展，陆续出现了第三
代（3G）、第四代（4G）和第五代（5G）移动通信系统，每一代系
统都带来了更高的通信质量和更大的通信容量。
1·1 1G移动通信系统
1·1·1 技术原理
1·1·2 优点与缺点
1·1·3 应用场景1·2 2G移动通信系统1·2·1 技术原理1·2·2 优点与缺点1·2·3 应用场景1·3 3G移动通信系统1·3·1 技术原理1·3·2 优点与缺点1·3·3 应用场景1·4 4G移动通信系统1·4·1 技术原理1·4·2 优点与缺点1·4·3 应用场景1·5 5G移动通信系统1·5·1 技术原理1·5·2 优点与缺点1·5·3 应用场景
本文档涉及附件：
附件1：移动通信技术发展历程图表
附件2：移动通信技术相关术语解释
本文所涉及的法律名词及注释：
1·无线电通信技术：指利用无线电波进行通信的技术。
2·模拟信号：指在一定时间内的连续变化的信号。
3·数字信号：指用离散的数值来表示信号的技术。
4·通信质量：指通信系统传输信息的准确度和可靠性。
5·通信容量：指通信系统所能承载的信息量大小。
6·第一代移动通信系统（1G）：指最早的移动方式系统，使用模拟信号进行通信。
7·第二代移动通信系统（2G）：指采用数字信号进行通信的移动方式系统。
8·第三代移动通信系统（3G）：指具备更高传输速率和更丰富业务的移动方式系统。
9·第四代移动通信系统（4G）：指更高速率、更低时延、更高可靠性的移动通信系统。
10·第五代移动通信系统（5G）：指具备更高频谱效率、低时延、大容量和大连接数的移动通信系统。