移动通信(第五版)(章坚武)第1章教学教材
物信学院
课件制作：蔡彦
第1章 概述
由于收发频率有一定保护间隔， 提高了抗干扰能力， 中 心转信台的加入使通信区域得到了有效扩大， 因此， 这种方 式常用于组建有几个频道同时工作的专用网(专网)。
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第1章 概述
2. 半双工制 图1 - 2中，通信一端(A)采用双工制，而移动台(B)采用单 工制， 这种方式称为半双工制。半双工制的优点是：① 移动 台设备简单， 价格低， 耗电少；② 收发采用不同频率， 提高 了频谱利用率； ③ 移动台受邻近电台干扰小。 其缺点是移动 台仍需按键发话，松键受话，使用不方便。 由于收发使用不同的频率， 因此移动台(B)的收发信机可 以交替工作， 也可以收常开， 只控制发， 即按下PTT发射。 半双工制主要用于移动台接入有线网(如市话网)， A作为有线 网接入点。
移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进 行的通信。
与其他通信方式相比， 移动通信具有以下基本特点：
(1) 电波传播条件恶劣。
(2) 具有多普勒效应。
由于移动台在运动中，所以产生多普勒频移效应，频移值fd 与移动台运动速度v、工作频率f（或波长λ）及电波到达角θ有关，
即
fd
v
cos
(1-1)
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第1章 概述
2) 异频单工
异频是指通信双方使用两个不同频率f1和f2。 这种方式 中通信双方的操作仍采用“按—讲”方式。 由于收发使用不
同的频率， 因此同一部电台的收发信机可以交替工作， 也
可以收常开， 只控制发， 即按下PTT发射。 其优缺点与同
频单工基本相同。 在无中心转信台转发的情况下， 电台需
无需按PTT开关， 类同于平时打市话， 使用自然， 操作方便。 频分双工制的优点是： ① 收发频率分开， 可大大减小干扰；
② 用户使用方便。 其缺点是： ① 移动台在通话过程中总是处
于发射状态， 因此功耗大； ② 移动台之间通话需占用两较贵。 在无中心转信台转发的
配对使用， 否则通信双方无法通话， 故异频单工方式主要
用于有中心转信台转发(单工转发或双工转发)的情况。 所谓
单工转发， 即中心转信台使用一组频率(如收用f1， 发用f2)， 一旦接收到载波信号即转去发送。 所谓双工转发, 即中心转
信台使用两组频率(一组收用f1， 发用f2； 另一组收用f3， 发
用f4)， 任一路一旦接收到载波信号即转去发送。
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第1章 概述
第1章 概述
1.1 移动通信及其特点 1.2 移动通信的工作方式 1.3 移动通信系统的组成 1.4 移动通信系统的频段使用 1.5 多址方式 1.6 其他常用技术 1.7 移动通信系统的发展 1.8 第五代移动通信(5G)标准及现状
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第1章 概述
1.1 移动通信及其特点
情况下， 采用频分双工制的电台需配对使用， 否则通信双方无
法通话。
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第1章 概述
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图 1-3 双工通信方式
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第1章 概述
1.3 移动通信系统的组成
移动通信系统按其经营方式或用户性质可分为专用移
动通信系统（专网）和公共移动通信系统（公网）。专网
的最大功能要求是调度，专网的发展经历了一对一的单机
第1章 概述
移动通信(第五版)(章坚武)第1章
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第1章 概述
目录
第1章 概述
第2章 移动通信网
第3章 移动通信的电波传播
第4章 数字调制技术
第5章 GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统
第7章 第三代移动通信系统(3G)
第8章 第四代移动通信系统(4G)
1.2 移动通信的工作方式
移动通信按照用户的通话状态和频率使用的方法分， 有三种工作方式： 单工制、半双工制和双工制。
单工制分单频（同频）单工和双频（异频）单工两种， 见图1-1。
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第1章 概述
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图 1-1 单工通信方式
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第1章 概述
1） 同频单工 同频是指通信双方使用相同的工作频率(f1)； 单工是指通 信双方的操作采用“按—讲”(PTT， Push To Talk)方式。 平 时， 双方的接收机均处于守听状态。 如果A方需要发话， 可 按下PTT开关， 发射机工作， 并使A方接收机关闭。 这时， 由于B方接收机处于守听状态， 因此可实现由A至B的通话； 同理， 也可实现B至A的通话。 在该方式中， 电台的收发信 机是交替工作的， 故收发信机不需要使用天线共用器， 而是 使用同一副天线。
对讲系统， 单信道一呼百应系统和选呼系统，后来又发展
到多信道多用户共享的专用调度系统。集群（Trunking）
移动通信是传统的专用无线调度系统的高级发展阶段，是
专用移动通信的发展方向。 随着电子技术、集成电路技术、
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第1章 概述
这种工作方式的优点是： ① 设备简单； ② 移动台之间可直 接通话， 不需基站转接； ③ 不按键时发射机不工作， 因此 功耗小。 其缺点是: ① 只适用于组建简单和甚小容量的通信 网； ② 当有两个以上移动台同时发射时就会出现同频干扰； ③ 当附近有邻近频率的电台发射时， 容易造成强干扰， 通 常为了避免干扰, 要求相邻频率的间隔大于4 MHz, 因而频谱 利用率低； ④ 按键发话， 松键受话， 使用者不习惯。
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第1章 概述
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图 1-2 半双工通信方式
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第1章 概述
3. 双工制 双工制有频分双工(FDD， 也称异频双工)和时分双工(TDD， 也称同频双工)两种方式。 频分双工制如图1 - 3所示， 是指通信的双方， 即收发信机 均同时工作， 任一方在发话的同时， 也能收听到对方的话音，
多普勒频移导致附加调频噪声。
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第1章 概述 多普勒频移效应
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第1章 概述
(3) 干扰严重。 (4) 接收设备动态范围大。 (5) 需要采用位置登记、 过境切换等移动性管理技术。 (6) 综合了各种技术。 (7) 对设备要求苛刻。
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第1章 概述
第一章 (4)教材配套课件
址（TDMA）和码分多址（CDMA）等； （4）按接入方式可分为频分双工（FDD）和时分双工
（TDD）； （5）按覆盖范围可分为宽域网和局域网；
15
（6）按业务类型可分为电话网、数据网和综合 业务网；
（7）按工作方式可分为同频单工、异频单工、 异频双工和半双工；
无线电原理：
导体中电流强弱的变化会产生无线电波。 利用这一现象 ，通过调制可将信息加载于无 线电波之上。当电波通过空间传播到达接收端， 电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达 到了信息传递的目的。
4
1.1.1无线通信与移动通信的关系
1.无线电波的特点： 无线电波在自然空间传播的电磁波，是无线通
8
表1.1无线电波谱的频率、波段、传播特性及主要用途
名称 符号 频率 波段 波长 传播 特性
甚低频 VLF
3-30KHz 超长波 100-1000Km
低频 LF 30-300KHz 长波 1-10Km
中频 MF 0.3-3MHz 中波 100-1000m
空间波为主 地波为主 地波与天波
高频 HF 3-30MHz 短波 10-100m 天波与地
30
1.2.3 GSM-R系统在我国的应用
用户
使用移动通信服务而付费的使用者
操作维护中心 负责管理维护移动交换网络 OMS
18
3.常见的移动通信系统
（2）无绳电话系统
19
3.常见的移动通信系统
（2）无绳电话系统 无绳电话是指用无线信道代替普通电话线，
在限定的业务区内给无线用户提供移动或固定 公共交换电话网（PSTN）业务的电话系统， 也是一种无线接入系统。它由一个或若干个基 站和多部手机组成，允许手机在一组信道内任 选一个空闲信道进行通信。一个基站形成一个 微蜂窝，多个微蜂窝构成一个服务区，区内的 手机都可通过基站得到服务。
【课件】移动通信__第一章__概述
第一第一章章 概概述 述
15
常用缩略语 (3/6)
& UMTS: Universal Mobile Telecommunication System
通用移动通信系统
& PLMN: Public Land Mobile Network 公共陆地移动网 & PLMTS: Public Land Mobile Telecommunication
System 公用陆地移动通信系统
& PSTN: Public Switching Telephone Network 公用电话
交换网
& GSM: Global System for Mobile communication 全球
移动通信系统
& PCN: Personal Communication Network 个人通信网
& AMPS: Advanced Mobile Phone System 先进移动
电话系统
& TACS: Total Access Communication System 全接入通
信系统
& NMT: Nordic Mobile Telephone 北欧移动电话（系统） & HCMTS: High Capacity Mobile Telephone System 大
5
移动业务超过固定业务
1800 Subscriptions worldwide (millions)
1600 1400 1200
Mobile Fixed Mobile Internet Fixed Internet
1000
800
600
400
移动通信 第一章概述PPT课件
案等，并了解GPRS的网络结构、分层结构等。
6. 掌握CDMA系统中的空中接口、前向和反向信道、功率控制、
RAKE接收机、CDMA登记、系统容量、切换过程等等。
7. 了解3G以及如何发展我国的移动通信，并了解未来移动通信
系统的发展技术。
2020/8/15
பைடு நூலகம்
移动通信
5
课程的基本内容及学时分配
1. 第一章 概述(2)。 2. 第二章 移动通信网(4)。 3. 第三章 移动通信的电波传播(2)。 4. 第四章 数字调制技术(4)。 5. 第五章 GSM数字蜂窝移动通信系统与
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授课计划
课程英文译名：
Principles of Mobile Communications and Applications
课程类别： 学科方向课
开课对象： 通信工程
32
✓ 核心网（core network）+接入网（access network）结构
空口 有线（光 纤）网络
语音流 数据流
核心网
✓ 核心网发展趋势：全IP核心网结构
2020/8/15
移动通信
33
传统网络
未来网络
移动通信
MSC是移动网的核心
功能：对位于其服务区内的MS进行交换和控制，同 时提供移动网和固定公众电信网的接口 （1）完成呼叫接续与控制的功能（小区切换举例）。 （2）无线资源管理和移动性管理功能。如移动
✓ 慢衰落损耗（在数百波长空间范围内的变化）：
因建筑等的阻挡产生的阴影效应，信号幅度衰减 因障碍物的数量、类型都是随机的，阴影效应是个随机过程 近似服从对数正态分布
1 第一章移动通信基础PPT课件
移动通信基础
移动通信概述 移动通信与其他通信方式相比，主要具有以下特点。
1．无线电波传播环境复杂
移动通信基础
移动通信概述
移动通信基础
移动通信概述
2．多普勒频移产生调制噪声
多普勒频移fd与移动物体的运动速度v、
接收信号载波的波长、电波到达的入射角有
关，即
fd=(v/)cos
快速运动的移动台会产生多普勒频移现象，这 是因为在移动台高速运动时接收和发送信号将 导致信号频率发生偏移而引起的干扰。
课程内容
移动通信概述 移动通信基本技术 移动通信分类 移动通信发展历程
移动通信基础
移动通信发展历程
移动通信的快速发展出现在20世纪的80年 代，到目前为止，总体发展过程可以分为三 代。
第一代（1G）移动通信系统是模拟制式， 从1980年开始经历了大约10年时间，是无绳 电话和汽车电话独立问世及独立发展的时期。
第一章移动通信基础
移动通信概述 移动通信基本技术 移动通信分类 移动通信发展历程
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总体概述
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既通信概述
移动通信基础
移动通信概述
移动通信基础
移动通信发展历程
2G
2.5G
2.75G
EDGE
GSM系列
GSM
GPRS
3G
3.5G
3.75
WCDMA-R99、R4 WCDMA-R5、R6
HSD
TD-SCDMA
IS-95A IS-95B CDMA2000 1x
CDMA2000 1x
通信原理 第五版 第一章 绪论
重复地区
盲区
18101公里
35860Km
12725Km
卫星中继通信示意图
2. 有线
电线（导线、双绞线(也称对称电缆）在300KHz以下）， 同轴电缆（1GHz以下）， 波导（1GHz～300GHz）， 光纤（100THz～10000THz）
通信理论不断完善，通信手段不断发展，通信器件不断更新
三、通信系统组成
1. 基本组成：
信息源 发送设备 传输媒质
噪声与干扰
接收设备
受信者
2. 模拟信号与数字信号 信息信号有两种类型： 模拟信号：是一个时间连续、取值无限的信号； 语音: 300~3400Hz 音乐: 20Hz~20KHz 均属于模拟信号的范畴 图像: 0 ~6 MHz 数字信号: 是一个时间离散、取值有限的信号。
狭义信道
信 源 编 码 信 道 编 码 发 转 换 器 收 转 换 器 信 道 译 码 信 源 译 码
信 源
调 制
媒 质
解 调
信 宿
调制信道 广义信道
图.信道的划分
编码信道
信道
狭义信道
无线信道 有线信道 调制信道
广义信道
恒参信道 随参信道
无记忆编码信道 编码信道 有记忆编码信道
3.信道模型 (1)编码信道: 由于信道对传输信号的影响最终表现为在数字序列 的变化上，即经过信道的输出是否与编码器的输出一致，则译 码器译出的数字信号就以某种概率发生错误，引起误码，它用 数字信号的转移概率表示其信到模型。
《移动通信》 讲义
《移动通信》讲义一、移动通信的概述在当今科技飞速发展的时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从最初的简单语音通话，到如今的高速数据传输、多媒体通信，移动通信技术的发展给我们的生活带来了翻天覆地的变化。
移动通信，顾名思义，就是指通信双方至少有一方处于移动状态下进行的信息交换。
这种移动可以是在步行、乘车、飞行等各种情况下进行。
与传统的固定通信相比，移动通信具有极大的灵活性和便捷性，让人们能够随时随地保持联系，获取信息。
二、移动通信的发展历程移动通信的发展可以追溯到 20 世纪初。
早期的移动通信系统主要是基于模拟技术，比如 1G 时代，它仅仅提供了语音通话服务，信号质量差，容量有限。
随着数字技术的兴起，2G 时代来临，它在语音通话的基础上增加了短信服务，通信质量有所提高，系统容量也有所增大。
进入 21 世纪，3G 技术的出现带来了革命性的变化，数据传输速度大幅提升，人们可以通过手机浏览网页、发送电子邮件等。
而4G 技术则进一步实现了高速的移动宽带服务，支持高清视频流、在线游戏等多媒体应用，让我们的移动互联网体验更加流畅和丰富。
如今，我们正步入 5G 时代，5G 技术具有超高的速度、超低的延迟和超大的连接容量，为智能交通、工业互联网、远程医疗等领域带来了前所未有的机遇和挑战。
三、移动通信的系统组成一个完整的移动通信系统通常包括以下几个主要部分：1、移动台移动台就是我们日常使用的手机、平板电脑等移动终端设备。
它们具备发送和接收信号的功能，并且能够进行各种通信操作。
2、基站基站是移动通信系统中的关键设备，负责与移动台进行无线通信。
它接收来自移动台的信号，并将其传输到移动交换中心，同时也将来自移动交换中心的信号发送给移动台。
3、移动交换中心移动交换中心是整个移动通信系统的核心，负责管理和控制通信连接、切换、计费等功能。
4、传输网络传输网络用于连接基站和移动交换中心，确保信号的可靠传输。
四、移动通信的关键技术1、多址技术多址技术是实现多个用户共享通信资源的关键技术。
移动通信书本整理.
耗 L 为 ［L］ = ［Lfs］+16.5 = 116.0dB 5、（地面）反射波：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时， 如果界面尺寸比电波
波长大得多， 就会产生镜面反射。
接收场强 E 有时会同相相加，有时会反向抵消，这就造成了合成波的衰落现象。
E E0 (1 Rej ) E0 (1 R ej() )
第三章调制解调
移动通信模型中信号的处理流程： 发端：信源采样和编码—信道编码、交织—扩频、加扰—调制和信道速率适配—信号放大和
郊区/开阔地/准开阔地的损耗中值=市区总损耗—（对应地）修正因子
（郊区的修正因子用 Kmr ；开阔地修正因子 Q0 ;准开阔地修正因子 Qr） 任意地形地区的传播损耗中值：LA = LT-KT （该公式可以用到以上任意地形）
LT 为中等起伏地市区传播损耗中值， 即 LT = Lfs + Am(f, d) — Hb(hb, d) — Hm(hm, f) 地形地物修正因子 KT ：KT=Kmr+Q0+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+Ks 3 任意地形地区的传播损耗的中值
速的衰落（多径效应——多径衰落）。多径效应所引起的快衰落要慢很多，所以称为慢衰落。
局部中值：在局部时间中，信号大于此值和小于此值的时间各为 50%。
全局中值：对局部中值取平均值。 2 多普勒频移值为 ：fi c
os
i
f m c osi
fm 为θi=0°时的最大多普勒频移。
3 由下式多径衰落信号包络服从瑞利分布，故称为多径衰落称为 瑞利衰落。
号包络衰落的速率。频率越高，速度越快，则平均衰落率的值越大。
衰落深度指信号的有效值与该次衰落的信号最小值的差值。
通信工程专业移动通信课后习题答案(章坚武)
第1章1． 1答：（1）VHF/UHF 频段较适合移动通信。
（2）天线较短，便于携带和移动。
（3）抗干扰能力强。
2． 2答：150MHz 的收发频率间隔为5.7MHz ，450MHz 的收发频率间隔为10MHz ，900MHz 的收发频率间隔为45MHz 。
3． 3答：θλcos vf d =4． 4答：分为单工制，半双工制和全双工制。
5． 5答：与其他通信方式相比，移动通信具有以下基本特点：（1） 电波传播条件恶劣。
（2） 具有多普勒效应。
（3） 干扰严重。
（4） 接收设备应具有很大的动态范围。
（5） 需要采用位置登记、越区切换等移动性管理技术。
（6）综合了各种技术。
移动通信综合了交换机技术、计算机技术和传输技术等各种技术。
（7） 对设备要求苛刻。
移动用户常在野外，环境条件相对较差，因此对其设备（尤其专网设备）要求相对苛刻。
6． 答：频分多址、时分多址、码分多址和空多址。
7． 答：作为下一代（3G ）标准的IMT-2000具有特性如下：（1） 采用1.8~2.2GHz 频带的数字系统；（2） 在多种无线环境下工作（蜂窝系统、无绳系统、卫星系统和固定的无线系统环境）；（3） 使用多模终端，提供漫游能力；（4） 提供广泛的电信业务；（5） 具有与固定网络业务可比的高质量和完整性；（6） 具有国际漫游和系统内部越区切换的能力；（7） 使用智能网（IN ）技术进行移动性管理和业务控制；（8） 具有高水平的安全和保密能力；（9） 具有灵活开放的网络结构；8． 均衡技术是指在数字通信系统中，由于多径传输、信道衰落等影响，在接收端会产生严重的码间干扰（Inter Symbol Interference ，简称ISI ），增大误码率。
为了克服码间干扰，提高通信系统的性能，在接收端采用的技术。
均衡是指对信道特性的均衡，即接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。
《移动通信》 讲义
《移动通信》讲义一、移动通信的概述在当今的信息时代，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从最早的大哥大到如今功能强大的智能手机，移动通信技术的发展可谓日新月异。
移动通信，简单来说，就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式。
它让人们摆脱了有线通信的束缚，能够随时随地保持联系，获取信息。
移动通信的发展历程可以追溯到上世纪 80 年代。
第一代移动通信系统（1G）采用模拟技术，只能进行语音通话。
随着技术的进步，第二代移动通信系统（2G）引入了数字技术，不仅提高了语音质量，还支持短信等简单的数据业务。
而第三代移动通信系统（3G）则实现了更高速的数据传输，使得人们能够在手机上浏览网页、观看视频等。
如今，我们正处在第四代移动通信系统（4G）的时代，享受到了更快的网络速度和更丰富的应用服务。
同时，第五代移动通信系统（5G）也已经开始商用，为未来的智能生活带来了更多的可能性。
二、移动通信的系统组成移动通信系统通常由以下几个主要部分组成：1、移动台移动台就是我们日常使用的手机、平板电脑等移动终端设备。
它具备发送和接收信号的功能，是用户与移动通信网络进行通信的工具。
2、基站基站是移动通信系统中的关键设备，它负责接收和发送移动台的信号。
基站通常分布在不同的地理位置，形成一个覆盖区域，以确保用户在移动过程中能够保持通信连接。
3、移动交换中心移动交换中心负责对整个移动通信网络进行管理和控制，包括呼叫的建立、维持和释放，以及用户的位置管理和计费等功能。
4、传输网络传输网络用于连接基站和移动交换中心，以及不同的移动交换中心之间的通信。
它保证了信号的稳定传输和数据的准确交换。
三、移动通信的关键技术1、多址技术多址技术是解决多个用户如何共享有限的频谱资源的问题。
常见的多址技术包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等。
频分多址将频谱分成不同的频段，每个用户占用一个频段进行通信。
时分多址则将时间分成不同的时隙，每个用户在特定的时隙内进行通信。
《移动通信》 讲义
《移动通信》讲义一、移动通信的概述移动通信，简单来说，就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式。
它让人们在移动的状态下也能保持便捷、高效的通信，彻底改变了我们的生活和工作方式。
移动通信的发展历程可以追溯到 20 世纪初。
从最初的简单无线通信技术，到如今功能强大、应用广泛的 5G 网络，移动通信经历了多次重大的技术变革和突破。
二、移动通信的技术原理移动通信的技术原理主要包括以下几个方面：1、无线传输技术这是移动通信的基础。
通过电磁波在空间中的传播来实现信息的传输。
不同的频段和调制方式会影响信号的传输质量和速度。
2、多址技术它用于解决多个用户共享有限的频谱资源问题。
常见的多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等。
3、信道编码和调制解调为了提高信号传输的可靠性和有效性，需要对信息进行编码和调制。
在接收端再进行解调和解码，恢复原始信息。
4、切换技术当移动用户在通信过程中从一个小区移动到另一个小区时，需要进行切换，以保证通信的连续性。
三、移动通信的网络架构移动通信网络通常由以下几个部分组成：1、核心网负责处理和管理整个网络的信令和数据，实现用户认证、计费、移动性管理等功能。
2、无线接入网包括基站和相关的控制设备，负责与移动终端进行无线通信。
3、终端设备如手机、平板电脑等，是用户与移动通信网络进行交互的工具。
四、移动通信的发展历程1、 1G 时代1G 是模拟通信时代，主要采用频分多址技术。
它的通话质量差，保密性低，且只能进行语音通话。
2、 2G 时代2G 引入了数字通信技术，如 GSM 网络，采用时分多址和频分多址相结合的方式。
除了语音通话，还支持短信等简单的数据业务。
3、 3G 时代3G 实现了宽带数据通信，支持视频通话、移动互联网等应用。
主流的 3G 标准有 WCDMA、CDMA2000 和 TDSCDMA 等。
4、 4G 时代4G 采用了正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）等技术，大大提高了数据传输速率，为移动视频、在线游戏等高速数据业务提供了良好的支持。