移动通信系统基础知识
移动通信基础知识(初级)
移动通信基础知识(初级)移动通信基础知识(初级)移动通信是指通过移动终端（如方式）进行数据传输和通信的技术。
移动通信技术的发展使得人们可以随时随地进行通信和访问互联网，极大地改变了人们的生活。
1. 移动通信的发展历程移动通信技术经历了多个发展阶段，从1G到4G不断提升通信速度和性能。
每一代移动通信技术都有其特点和应用场景：1G：模拟信号，仅支持语音通信。
2G：数字信号，支持语音和短信通信。
3G：增加了高速数据传输功能，支持互联网访问。
4G：更高的传输速度和更低的延迟，支持高清视频、在线游戏等应用。
2. 移动通信网络架构移动通信网络通常由多个组成部分组成，包括移动设备、无线基站、核心网和互联网。
移动设备通过无线基站连接到核心网，核心网再与互联网连接，实现移动通信服务。
移动设备：如方式、平板电脑等，用户通过移动设备与网络进行通信。
无线基站：负责接收和发送无线信号，将移动设备的信号转换为数字信号传输给核心网。
核心网：负责处理信号的传输和路由等功能，是整个移动通信网络的核心。
互联网：通过与核心网连接，实现移动通信网络与互联网之间的数据传输。
3. 移动通信技术移动通信技术包括多种技术和协议，其中一些常见的技术包括：GSM（Global System for Mobile Communications）：全球移动通信系统，是2G移动通信技术的代表。
CDMA（ Division Multiple Access）：代码分割多址技术，是3G移动通信技术的代表。
LTE（Long-Term Evolution）：长期演进技术，是4G移动通信技术的代表。
移动通信技术的发展也在不断推进，5G移动通信技术已经开始商用部署，并有望进一步提升移动通信速度和性能。
4. 移动通信安全随着移动通信的普及，移动通信安全问题也日益凸显。
移动通信安全主要包括以下几个方面：用户身份验证：通过密码、指纹等方式验证用户身份，确保通信安全。
数据加密：对通信数据进行加密，防止数据被窃取或篡改。
移动通信基础知识(初级)
移动通信基础知识(初级)移动通信基础知识(初级)移动通信是指通过无线电波或其他电磁波将信息进行传输的技术。
它已经成为现代社会中不可或缺的一部分，我们的方式、无线网络、移动支付等都离不开移动通信技术的支持。
1. 无线电与调频移动通信使用的主要技术是无线电和调频。
无线电技术是指通过无线电波进行信号传输，将电信号转化为无线电波，并通过天线进行传播。
调频技术是指将信号调制到不同频率的载波上进行传输，接收端再将频率调整回原来的频率进行解调。
2. 移动网络移动通信涉及的另一个重要概念是移动网络。
移动网络由各种基站和设备组成，这些设备相互连接，形成一个覆盖范围广泛的通信网络。
移动网络通过无线电波将通信信号传输到目标设备，实现了无线通信和移动性。
3. 移动通信标准移动通信标准规定了通信系统的技术规范和参数。
目前，全球主流的移动通信标准有GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA和LTE等。
这些标准使不同厂商生产的设备能够互相通信，为用户提供了广泛的选择。
4. 移动通信频段移动通信频段是指用于移动通信的无线电频率范围。
不同的国家和地区有各自的频段分配规划。
常见的移动通信频段包括GSM 900、GSM 1800、GSM 1900、CDMA 800、CDMA 1900、WCDMA 2100等。
5. 移动通信技术的发展移动通信技术的发展经历了多个阶段。
从1G（第一代移动通信）发展到现在的5G（第五代移动通信），每一代技术都在提高通信速度、增加信道容量和改善服务质量方面取得了显著的进步。
移动通信的发展不仅改变了人们的通信方式，还推动了互联网、物联网等新兴技术的快速发展，为人们的生活和工作带来了巨大的便利。
随着技术的不断创新和进步，移动通信的发展前景更加广阔。
移动通信基础知识
移动通信基础知识1.移动通信，是指通信的一方或双方在移动中实现通信，也就是说，通信的双方至少有一方处在运动中或暂时停留在某一非预定的位置上。
特点：⑴移动通信的传输信道必须使用无线电波传播⑵电波传播特性复杂⑶干扰多而复杂⑷组网方式灵活多样⑸移动通信设备必须适于在移动环境中使用。
常见的移动通信系统包括以下类型：⑴无线电寻呼系统⑵公用移动电话通信系统⑶无绳电话系统⑷集群移动通信系统2.“阴影”效应会使信号发生慢衰落；多径传播会使信号发生快衰落。
移动台从一个小区驶入另一个小区时，需进行频道切换，亦称为过境切换。
3.移动台从一个蜂窝网业务区驶入另一个蜂窝网业务区时，被访蜂窝网亦能为外来用户提供服务，这种过程称为漫游。
4.移动通信的工作方式包括：单向的单工方式，双向信道的单工，半双工和双工方式。
5.在无线通信系统中是利用载波开携带话音编码信号，即利用话音编码后的数字信号对载波进行调制：当载波的频率按照数字信号“1”、“0”变化而对应地变化，这称为移频键控（FSK）；当载波相位按照数字信号“1”、“0”变化而对应地变化，则称之为移相键控（PSK）；当载波的振幅按照数字信号“1”、“0”变化而相应地变化，则称之为振幅键控（ASK）。
6.电磁波从发射机发出，传播到接收天线。
主要的传播方式有（1）地波；（2）天波；（3）直射波；（4）散射波7.电磁波在传播过程中主要有下列几点特性：（1）电波在均匀媒质中沿直线传播（2）能量的扩散与吸收。
所以离开天线的距离越远，空间的电磁场就越弱（3）反射与折射（4）电波的干涉。
由同一波源产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点，则该就收点的场强由不同路径来的电波合成。
这种现象称为波的干涉，也称作多经效应。
（5）电波的绕射。
电波的绕射能力与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强；波长越短，则绕射能力越弱。
8.当移动台对于基站有相对运动时，收到的电波将发生频率的变化，此变化称为多普勒频移。
移动通信基础知识
如BlackBerry OS、Symbian等，由于市场 份额和应用生态等原因已逐渐退出市场。
物联网设备在移动通信中应用
利用移动通信技术实现车辆定位、 导航和智能交通信号控制等。
通过移动通信网络实现远程医疗、 健康监测和数据分析等应用。
智能家居 智能交通 工业物联网 医疗健康
通过移动通信网络实现远程控制 和自动化管理，如智能门锁、智 能照明等。
3G（第三代移动通信技术） 以CDMA为核心技术，提供 更高的数据传输速率和更丰 富的业务应用，如移动宽带 和多媒体通信等。
4G（第四代移动通信技术） 5G（第五代移动通信技术） 采用正交频分复用（OFDM） 是最新一代移动通信技术， 和多输入多输出（MIMO） 具有超高速率、超低时延、 等技术，提供更高的数据传 大连接数等特点，支持物联 输速率和更低的时延，支持 网、自动驾驶、智能制造等 移动宽带和高清视频等业务。 新兴应用。
将移动通信技术应用于工业自动 化领域，实现远程监控、数据分 析和优化生产流程等。
05
网络安全与隐私保护问题探讨
Chapter
网络安全威胁及防范措施
01
02
03
网络攻击
包括病毒、木马、蠕虫、 勒索软件等恶意程序，以 及DDoS攻击、钓鱼攻击 等。
数据泄露
由于系统漏洞、人为失误 或恶意行为导致敏感信息 外泄。
节能策略
节能策略旨在降低网络能耗和运营成本。常见节能措施包括 基站休眠、智能节电、绿色通信技术等。
03
无线传输技术基础
Chapter
无线信道特性与传播模型
无线信道特性
包括路径损耗、多径效应、阴影效应等，这些特性对无线信号的传输质量和距离有 重要影响。
传播模型
移动通信基本知识
移动通信基本知识培训教材移动通信基本知识第⼀章引⾔1.1移动通信概述随着社会的进步、经济和科技的发展，特别是计算机、程控交换、数字通信的发展，近些年来，移动通信系统以其显著的特点和优越性能得以迅猛发展，应⽤在社会的各个⽅⾯，到⽬前为⽌，全球移动⽤户超过 1亿，预计到本世纪末⽤户数将达到2亿。
⽆线通信的发展潜⼒⼤于有线通信的发展，它不仅仅提供普通的电话业务功能，并能提供或即将提供丰富的多种业务，满⾜⽤户的需求。
移动通信的主要⽬的是实现任何时间、任何地点和任何通信对象之间的通信。
从通信⽹的⾓度看，移动⽹可以看成是有线通信⽹的延伸，它由⽆线和有线两部分组成。
⽆线部分提供⽤户终端的接⼊，利⽤有限的频率资源在空中可靠地传送话⾳和数据；有线部分完成⽹络功能，包括交换、⽤户管理、漫游、鉴权等，构成公众陆地移动通信⽹PLMN。
从陆地移动通信的具体实现形式来分主要有模拟移动通信和数字移动通信这两部种。
移动通信系统从40年代发展⾄今，根据其发展历程和发展⽅向，可以划分为三个阶段：1.1.1第⼀代――模拟蜂窝通信系统第⼀代移动电话系统采⽤了蜂窝组⽹技术，蜂窝概念由贝尔实验室提出，70年代在世界许多地⽅得到研究，。
当第⼀个试运⾏⽹络在芝加哥开通时，美国第⼀个蜂窝系统AMPS （⾼级移动电话业务）在1979年成为现实。
现在存在于世界各地⽐较实⽤的、容量较⼤的系统主要有：（1）北美的AMPS；（2）北欧的NMT-450/900；（3）英国的TACS；其⼯作频带都在450MHz 和900MHz附近，载频间隔在30kHz以下。
鉴于移动通信⽤户的特点：⼀个移动通信系统不仅要满⾜区内，越区及越局⾃动转接信道的功能，还应具有处理漫游⽤户呼叫（包括主被叫）的功能。
因此移动通信系统不仅希望有⼀个与公众⽹之间开放的标准接⼝，还需要⼀个开放的开发接⼝。
由于移动通信是基于固定电话⽹的，因此由于各个模拟通信移动⽹的构成⽅式有很⼤差异，所以总的容量受着很⼤的限制。
移动通信基础知识
移动通信基础知识1 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或是临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线）之间的通信。
2 移动通信的要紧特点：1)移动通信必须利用无线电波进行信息传输；2）移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；3）移动通信能够利用的频谱资源专门有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增；4）移动通信系统的网络结构多种多样，网络治理和操纵必须有效；5）移动通信设备(要紧是移动台)必须适于在移动环境中使用3 移动通信有以下多种分类方法：1)按多址方式可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等；2)按工作方式可分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工；3)按信号形式可分为模拟网和数字网。
4 无线通信系统的传输方式分单工传输（广播式）和双向传输（应答式）。
单向传输只用于无线电寻呼系统。
双向传输有单工、双工和半双工三种工作方式。
5 所谓单工通信，是指通信双方电台交替地进行收信和发信。
依照收、发频率的异同，又可分为同频单工和异频单工。
单工通信常用于点到点通信。
优点：组网简单、节约能源；缺点：通话不连续（对讲式），易受干扰。
6 所谓双工通信，是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，有时亦称全双工通信双工通信一样使用一对频道，以实施频分双工(FDD)工作方式，接收和发射可同时进行。
然而，在电台的运行过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电源消耗较大。
为缓解那个问题和减少对系统频带的要求，可在通信设备中采纳同步的半双工通信方式，即时分双工(TDD)。
现在，时刻轴被周期地分割成时刻帧，每一帧分为两部分，前半部分用于电台A （或移动台A）发送，后半部分用于电台B（或基站）发送，如此就能够实现电台A和B （移动台与基站）的双向通信。
7 人们把模拟移动通信系统（包括模拟蜂窝网、模拟无绳与模拟集群调度系统等）称作第一代移动通信系统，而把数字化的移动通信系统（包括数字蜂窝网、数字无绳、移动数据系统以及移动卫星通信系统等）称作第二代移动通信系统。
移动通信基础知识(初级)
移动通信基础知识(初级)移动通信基础知识(初级)1. 移动通信的概述移动通信是通过无线电波传播信号的方式实现信息传输。
相比有线通信，移动通信具有灵活、便捷、无需布线等特点，使得人们可以在任何时间、任何地点进行通信。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理是利用无线电波进行信号的发送和接收。
具体包括以下几个步骤：信号调制：将原始信号转换为无线电波信号。
常用的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
信号传输：通过天线将调制后的信号发送出去，传播到接收端。
信号解调：接收端的天线接收到信号后，将其解调为原始信号。
信号处理：将解调后的信号经过处理，恢复为可读的信息。
3. 移动通信的技术制式移动通信技术制式是指在移动通信中采用的一种标准，用于协调不同终端设备之间的通信。
常见的移动通信技术制式包括：2G(GSM)：第二代移动通信技术制式，支持语音和低速数据传输。
3G(CDMA2000、WCDMA)：第三代移动通信技术制式，支持高速数据传输，提供更快的网速和更多的服务。
4G(LTE)：第四代移动通信技术制式，支持更高速的数据传输和更丰富的应用。
5G：第五代移动通信技术制式，具备更低的时延、更高的网速和更广的连接性能。
4. 移动通信的网络结构移动通信网络通常包含以下几个组成部分：移动终端：包括方式、平板电脑等移动设备。
基站：负责无线信号的发送和接收。
核心网：用于进行信号的传输和处理。
互联网：提供更广泛的服务和应用。
5. 移动通信的应用移动通信的应用非常广泛，包括但不限于以下几个方面：语音通信：人们可以通过移动通信网络进行语音通话。
短信和彩信：可以发送文本信息和多媒体信息。
移动互联网：通过移动通信网络可以访问互联网，获取信息和使用各种应用。
移动支付：通过移动通信网络可以进行电子支付和移动金融服务。
结论移动通信作为现代通信技术的重要组成部分，对人们的生活和工作产生了深远的影响。
通过了解移动通信的基础知识，初学者可以更好地理解和应用移动通信技术，为的发展打下坚实的基础。
移动通信基础知识
移动通信基础知识移动通信基础知识1. 引言移动通信是指在移动环境下进行的通信活动。
随着移动设备的普及和移动互联网的发展，移动通信已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
本文将介绍移动通信的基础知识，包括移动通信的基本原理和常用的移动通信技术。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理是将声音、图像等信息转化为无线电波进行传输，然后再将无线电波转化为对应的声音、图像等信息。
移动通信系统通常由移动终端、基站和核心网络组成。
移动终端是用户用于进行通信的设备，基站用于接收和发送无线信号，核心网络用于连接不同的基站和实现数据的传输。
3. 移动通信的技术标准移动通信的技术标准为了保证不同设备之间的互操作性，通常由国际组织或标准化机构制定。
目前常用的移动通信技术标准有GSM（Global System for Mobile Communications）、CDMA（Code Division Multiple Access）和LTE（Long Term Evolution）等。
3.1 GSMGSM是一种全球通用的移动通信标准，广泛应用于世界各地。
GSM系统使用时分多址（TDMA）技术，将时间分割成很短的时隙，使多个用户可以在同一个频率上进行通信，从而提高了通信的容量。
GSM系统支持语音通信和短信服务，并逐渐发展出了GPRS（General Packet Radio Service）和EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）等数据通信技术。
3.2 CDMACDMA是一种基于码分多址（CDMA）技术的移动通信标准。
CDMA系统采用的是一种分布式传输技术，使得每个用户在同一时间和频率上使用不同的码进行通信，从而实现了更高的通信容量和更好的通信质量。
CDMA系统在全球范围内使用广泛，包括CDMA2000和WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）等技术。
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• 移动网由于其本身的特点，话务分配极不平衡。因而小 区的半径、每个小区分配到的信道是不相同的。随着话 务量的增加，可以将原有的小区进一步分裂成更小的新 小区。
无线网络的核心问题
• 频率资源紧缺 • 无线传播环境复杂 • 用户大范围移动
无线传播环境
• 复杂、恶劣的传播条件是移动信道的 特性，主要表现为各种形式的衰落。
无线网络的核心问题
• 频率资源紧缺 • 无线传播环境复杂 • 用户大范围移动
移动性
• 移动台的两种状态
–空闲模式：移动台在侦听广播信道，此时它不占用 任一信道
–专用模式：一条双向信道分配给需要通信的移动台
• 用户的移动性
– 移动用户呼叫或被呼叫时，需要知道移动用户所在 小区
–当移动用户在通话中越区时，必须自动进行越区切 换，而不能丢失信息或中断通话。
• 数字移动通信系统的特点：
– 频谱效率高 – 容量大 – 话音质量高 – 开放的接口 – 安全性 – 与ISDN，PSTN等的互连。
数字通信系统
• 信源编码：去除信源信息的冗余，进行压缩编 码
• 信道编码：为了减少信息经信道传输后产生的 差错，增加了一些冗余
无线网络的核心问题
• 频率资源紧缺 • 无线传播环境复杂 • 用户大范围移动
• 认识无线传播环境的意义，在于针对移 动信道的特点，采取抗衰落措施实现优 质可靠的无线通讯。
移动通信信道特点
• 三类损耗
– 路径传播损耗：指电波在空间传播所产生的耗损 – 慢衰落损耗：由阴影效应而产生的损耗 – 快衰落损耗：由于多径传播而产生的损耗
• 三种效应
– 阴影效应：由大型建筑物和其他物体的阻挡而形成 在传播接收区域上的半盲区
• 编码的一般顺序
–循环码 • 在信息比特后面附加上校验位，用于检错和纠正 短的突发错，或只用于检错。
–卷积码和Turbo码 • 用于纠正随机的错误比特。
–交织 • 将接收信号中的连续的比特差错转化为随机的比 特差错。
数字信号解调
• 具有优良的抗干扰、抗衰落特性 • 采用均衡技术 • 采用多径分集技术
分集技术
• 分集技术利用多条传输相同信息，且具有近 似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性 的信号路径，在接收端进行适当合并，以降 低多径衰落的影响，改善传输的可靠性。
• 分集的实现方法
– 空间分集 – 极化分集 – 频率分集 – 发射分集
信道编码
• 目的：信号遇到干扰时提高传输质量。
• 手段：增加冗余的比特。
• 针对措施
–位置管理 –越区切换
位置管理
• 无处不在的寻呼：当一个呼叫到来时，向网络 中的所有小区发寻呼信息，免除了移动台向网 络报告它当前位置的要求。
• 小区级的系统位置更新：移动台将所在小区变 化的消息通知网络，系统将每个用户当前所在 小区信息保存在数据库中，当呼叫到来时，访 问数据库，然后在移动用户所在的小区内发寻 呼信息。
移动通信系统基础知识
2020年6月5日星期五
目录
•一、无线通讯基础知识 二、GSM
三、CDMA
通信系统的一般模型
• 信息源和收信者：模拟信源和离散信源 • 发送设备：将信源和传输媒介匹配起来 • 传输媒介：无线或有线 • 接收设备：从带有干扰的信号中正确恢复出
原始消息
模拟移动通信
• 第一代模拟移动通信系统： AMPS（美国），TACS（ 英国等），NMT450/900（荷兰，芬兰等等）
• 模拟移动通信的局限性： – 各系统间没有公共接口 – 无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载 业务很难开展 – 频率利用率低，无法适应大容量的要求 –安全.利用率低，易于被窃听，易做“假机”
数字移动通信系统
• 第二代数字移动通信系统
–欧洲GSM –美国CDMA(IS-95) –日本的PDC、PHS
互连 • 在SIM卡的基础上实现漫游
GSM移动通信网结构
GSM移动通信网组成
• 基站收发信台（BTS） • 基站控制器（BSC） • 移动业务交换中心（MSC） • 归属位置寄存器（HLR） • 拜访位置寄存器（VLR） • 鉴权中心（AUC） • 操作与维护中心（OMC）
CDMA系统特点
• 频谱利用率高，频率复用系数为1 • 通信容量大，是FDMA的10倍，TDMA的4倍 • 覆盖范围大，网络建设成本低 • 蜂窝呼吸技术，具有软容量特性 • 话音品质好 • 平滑的软切换技术，掉话率低 • 信道数据速率很高,可提供数据业务 • 保密性能强，易于实现精确定时与测距 • 手机符合环保的要求，被誉为“绿色手机”
蜂窝系统接入方法
FDMA:频分多址
TDMA：时分多址
CDMA：码分多址
蜂窝小区系统
• 频率复用：蜂窝小区
蜂窝小区系统的特点
• 蜂窝小区系统有以下主要特点：
– 无线频率资源复用。 – 增大话务量，减少发射功率。 – 越区自动切换。
• 当一个移动用户从某小区移动到另一个小区时，为使通 话不被中断需要自动切换信道，用户不会察觉到这个过 程。
–软切换：切换时同时保持目标小区和源小区的连 接，切换成功率高。
目录
•GSM
GSM的多址方案
• FDMA与TDMA的混合方式 • 每个载波带宽为200kHz，含8个物理信道。Fra bibliotekSM的主要特点
• 频谱效率高 • 容量较高 • 话音质量较好 • 接口开放 • 安全性 • 利用现有的标准接口与ISDN、PSTN等
– 远近效应：移动用户与基站间距离随机地变化而引 起
– 多普勒效应：用户的高速运动而引起传播频率的扩 散而导致的，其扩散程度与用户运动速度成正比
慢衰落和快衰落
多径传播
• 移动信道的主要特性：多径传播
•多条路径的反射波的迭加。路径的距离不同，反射波到 达的时间和相位就不同。同相迭加则增强，反相迭加则减 弱，引起接收信号幅度的急剧变化。
• 位置区（Location Area）：一个位置区包含一 组小区，每个小区只属于一个位置区，每个位 置区都有一个识别码。
越区切换
• 当一个通话中的用户从一个小区移到另一个 小区时，网络能够自动地转换处理而不造成 明显的影响。
• 切换的方法：
–硬切换：切换时先断开源小区的连接，再和目标 小区连接。 • 同步切换：目标小区和源小区同步，切换速度 快 • 异步切换：目标小区和源小区不同步，切换速 度较慢