移动通信原理 第1章 移动通信概论
移动通信原理PPT第1章 概论
第1章 概论
1.3 移动通信系统的分类
移动通信有以下多种分类方法： ① 按使用对象可分为民用设备和军用设备； ② 按使用环境可分为陆地通信、 海上通信和空中 通信； ③ 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；
第1章 概论
④ 按覆盖范围可分为广域网和局域网； ⑤ 按业务类型可分为电话网、 数据网和多媒体网； ⑥ 按工作方式可分为同频单工、 异频单工、 异频 双工和半双工；
f.话音激活技术
g.频率再用及扇区化 h.低的信噪比或载干比 软容量
第1章 概论
3G的目标主要有：
（1）全球漫游，以低成本的多模手机来实现。
（2）适应多种环境，采用多层小区结构；与不同网络 互通；提供无缝漫游和业务一致性，网络终端具有多
样性；与第二代系统共存和互通，开放结构，易于引
入新技术。 （3）能提供高质量的多媒体业务。 （4）足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高 保密性能和服务质量。
802.16d (WiMAX)
802.16e (WiMAX)
802.16m
移动通信的进一步演进方向是IMT-Advangced或称
第四代移动通信系统4G. 具备宽带接入和具有分布式特
征的网络，采用全IP的网络结构。
第1章 概论 network)
INTERNET
第1章 概论
2 基站 1 4 3 MSC 7 5
6
至公用电话网
图
蜂窝移动通信系统的示意图
第1章 概论
当移动用户在蜂窝服务区中快速运动时， 用户之
第1章 概论
七小区群 F
G B A 小区1 D G F 离 E B B A 小区8 D
移动通信原理-整理（第一章）
移动通信原理-整理（第⼀章）第⼀章移动通信原理概述1、移动通信（Mobile Communication ）系指通信双⽅或⾄少⼀⽅是处于移动中进⾏信息交换的通信⽅式。
2、按多址⽅式，分为频分多址（FDMA ）、时分多址（TDMA ）、码分多址（CDMA ）和空分多址（SDMA ）3、按⼯作⽅式，分为同频单⼯、双频单⼯、双频双⼯和半双⼯；4、蜂窝移动通信系统的基本结构基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR⽹络管理公共电话⽹PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS⼿持机HSMS 移动台MS 移动台MSC ：（Mobile Switching Center ）移动交换中⼼ BSC ：（Base Station Controller ）基站控制器 BTS ：（Base Station Transceiver ）基站收发信机 MS ：（Mobile Station ）移动台5、⼀个基站的构成：不是单纯的由BTS 组成，还要包括：铁塔天馈系统，电源设备，电池组，空调设备，传输设备，环境监控等。
6、蜂窝移动通信发展历程 1G FDMA AMPS 、TACS 模拟调频 2G TDMA CDMA GSM 系统数字调制 3G CDMA Wcdma cdma2000 td-scdma带宽数字4GOFDM MIMOLTE7、蜂窝技术，同频复⽤提⾼系统容量模拟调频，仅限语⾳业务频谱利⽤率低，容量有限；制式太多，互不兼容，不利于⽤户漫游，限制了⽤户覆盖⾯；提供的业务种类受限制，不能传送数据信息；容易被窃听；不能与ISDN 兼容等。
主要特征：窄带数字传输，时分多址(TDMA) 或码分多址(CDMA)接⼊技术。
除了传送语⾳外，还可传送低速率数据业务，如传真和分组的数据业务等。
更加完善的呼叫处理和⽹络管理功能。
8、TDMA 蜂窝系统较FDMA 蜂窝系统有许多优势，如：频谱效率提⾼，系统容量增⼤保密性能好，标准化程度提⾼等。
移动通信入门第一章移动通信的概述
移动通信入门第一章移动通信的概述移动通信入门第一章：移动通信的概述在当今社会，移动通信已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从随时随地与亲朋好友保持联系，到获取丰富多样的信息和服务，移动通信技术的发展深刻地改变了我们的生活方式和工作方式。
那么，什么是移动通信？它是如何工作的？又经历了怎样的发展历程呢？让我们一起来揭开移动通信的神秘面纱。
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。
这与传统的固定通信有着显著的区别，固定通信要求通信双方在固定的地点通过有线连接进行通信，而移动通信则打破了这种限制，让人们能够在移动的过程中保持通信畅通。
移动通信的实现依赖于一系列复杂的技术和系统。
其中，最关键的技术包括无线传输技术、移动终端技术、网络架构和协议等。
无线传输技术负责将信息以电磁波的形式在空间中传播，它需要解决信号衰减、干扰、多径传播等诸多问题，以确保信息的准确传输。
移动终端则是我们手中的手机、平板电脑等设备，它们具备接收和发送无线信号的能力，并能够对信息进行处理和展示。
网络架构和协议则如同通信的“交通规则”，负责管理和协调各个终端之间的通信，确保信息能够快速、准确地到达目的地。
移动通信的发展可以追溯到上世纪初。
早期的移动通信系统采用的是模拟技术，如美国的 AMPS（高级移动电话系统）和北欧的 NMT （北欧移动电话）系统。
这些系统的容量有限，通话质量也不尽如人意，但它们为移动通信的发展奠定了基础。
随着技术的不断进步，数字移动通信技术应运而生。
2G 时代的GSM（全球移动通信系统）和 CDMA（码分多址）技术大大提高了通信的质量和容量，不仅能够支持清晰的语音通话，还可以实现短信等简单的数据业务。
进入 21 世纪，3G 技术的出现带来了更显著的变革。
3G 网络能够提供高速的数据传输速率，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、观看视频等，移动通信不再仅仅局限于语音和短信通信。
移动通信原理电子讲义
第一讲第1章移动通信概述1.1移动通信的基本概念1.2移动通信的发展教学目的和目标1.了解移动通信的定义，特点及系统的组成2.了解移动通信的发展趋势教学重点1.移动通信的定义、特点及系统的组成2. 移动通信的发展趋势教学难点1. 移动通信的定义、特点及系统的组成教学方法和手段1.以课堂问答法和案例讨论法为主，以讲授法和指导法为辅2.使用先锋电子教室多媒体手段进行教学教学过程及详细内容移动通信是通信领域中最具有活力，最具有发展前途的一种通信方式。
它是当今信息社会中最具有个性化特征的通信手段。
它的发展与普及改变了社会也改变了人类的生活方式，它让人们领悟到现代化与信息化的气息。
移动通信，顾名思义其最本质的特色是“移动”二字，就是说这类通信不是传统静态的固定式通信，而是动态的移动式通信。
1.1移动通信的基本概念移动通信的定义：通信双方至少有一方是处于移动状态，并且其中的一部分传输介质是无线的通信方式。
不仅指双方的通信，还包括数据、传真、图像等通信业务。
换句话说，移动通信解决因为人的移动产生的动中通信问题例如：手机与手机之间，手机与固定电话之间，手机与小灵通之间，小灵通之间，小灵通与固定电话之间。
手机与固定电话之间进行通信时，除依靠无线通信技术外，还须依赖有线网络技术（公众电话网PSTN、公众数据网PDN、综合业务数字网ISDN）.◆终端的移动性：手机/车载体◆个人的移动性：SIM/UIM卡方式支持的业务1.2移动通信系统的组成移动通信系统由移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）、移动台（MS）和中继线等部分组成。
移动通信系统的示意图:MSC：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之间的接口，作为交换设备，具有呼叫接续与控制的功能，作为移动交换中心，MSC又具有无线资源管理和移动性管理（越区切换、漫游）等功能。
简单地讲，主要包括4个方面：呼叫处理、操作维护、网间互通和计费。
移动通信入门第一章移动通信的概述
移动通信入门第一章移动通信的概述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深刻地改变了我们的沟通方式、工作模式以及娱乐生活。
那么，究竟什么是移动通信？它是如何发展起来的？又有哪些关键技术和特点呢？接下来，让我们一同走进移动通信的世界。
移动通信，顾名思义，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、驾车、乘坐交通工具等情况下。
与传统的固定通信相比，移动通信最大的特点就是用户的移动性。
它不受时间和空间的限制，让人们能够随时随地保持联系。
移动通信的发展历程可以追溯到 20 世纪初。
早期的移动通信系统主要是基于模拟技术，如 1G（第一代移动通信系统）。
1G 采用的是模拟信号传输，主要提供语音通话服务，但其容量有限、通话质量不稳定，且保密性差。
随着技术的进步，2G（第二代移动通信系统）应运而生。
2G 采用数字信号传输，不仅提高了通话质量，还能够支持短信等简单的数据业务。
2G 的代表技术包括 GSM（全球移动通信系统）和 CDMA（码分多址）。
进入 21 世纪，3G（第三代移动通信系统）开启了移动通信的新篇章。
3G 实现了更高的数据传输速率，使得移动互联网应用成为可能，如网页浏览、电子邮件、在线视频等。
3G 的主流技术标准包括WCDMA（宽带码分多址）、CDMA2000 和 TDSCDMA（时分同步码分多址）。
随后的 4G（第四代移动通信系统）则带来了更高速的网络体验。
4G 采用了 LTE（长期演进）技术，能够实现快速的下载和上传速度，支持高清视频流畅播放、在线游戏等高带宽需求的应用。
而如今，我们正步入 5G（第五代移动通信系统）时代。
5G 具有超高的速率、超低的延迟和超大的连接容量，不仅为个人用户带来了前所未有的体验，如虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等沉浸式应用，还为工业互联网、智能交通、智慧医疗等领域的发展提供了强大的支撑。
第1章 移动通信概论
用户的位置登记和定位，通信链路的建立和拆除，信
道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密等
。
移动通信中使用了无线电波进行信息的传输。
存在的问题：
（1）无线电波可用的频谱资源有限，必须分配使 用；
（2）移动通信的电波传播环境十分恶劣；
（3）无线信道中噪声和干扰严重，以至信道 传
输特性较复杂 、不稳定，等等。
等性质的便携设备发展。
下一代通信网必然会出现3个世界：交换是IP的世界、 传输是光通信的世界，而接入是无线的世界。
发展趋势：
（1） 移动电话发展的速度大大超过固定有线 电话，成为信息通信产业的亮点。 （2） 移动数据业务的比重将日益增长，移动 因特网成为人们生活的必需。 （3） 移动通信设备正朝着数字化、宽带化、 小型化的方向发展。
电话单机分成座机和手机两部分，座机与有线
电话网连接，手机与座机之间用无线电连接， 属于单信道接入系统。
CT0无绳电话系统示意图
•1989年，英国提出了第二代数字无绳电话系统CT2。 •CT2与CT1相比有两大改进：一是实现了全数字化，二 是座机改造成了基站。这样基站与有线电话网连接， 并有若干频道为用户所公用；用户在基站的无线覆盖
其呼叫方式为PTT（Push To Talk）。
集群通信系统示意图
•目前流行的数字集群通信系统，能提供指挥调度、
电话互联、数据传输、短消息收发等多种业务，且
与公众移动通信系统相比较，有一系列特殊的功能，
特别是在调度及网络结构与安全控制等方面有其独
特的功能。 •数字集群的应用遍及铁道、交通、民航、公安以及 重大事件与突发事件应对等各行各业。
1．4
常用移动通信系统
学习目标： 熟悉蜂窝移动通信系统 了解无绳电话系统 了解无线电寻呼系统 了解集群移动通信系统 熟悉移动卫星系统 了解平流层通信系统 了解无线局域网
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
（以下为了解）1）互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。
2）邻道干扰。
指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3）同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则P r=（A r/4πd2）P t G t式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。
1 移动通信原理 第一章移动通信概论
第1章：移动通信概论1．1 移动通信的发展移动通信从诞生到现在已有100多年的历史了，1895年，意大利科学家马克尼实现了从英国怀特岛（Isle of Wight）到30km之外的一条拖船之间的无线传输，这成为移动通信的开端，然而在此后相当长的一段时间内，移动通信的发展一直比较缓慢，而且一般只应用于军队和政府部门。
移动通信的快速发展开始于20世纪90年代，短短的近20年来，各种新技术层出不穷，广泛的应用于社会各个领域之中。
目前，根据国际电信联盟的统计数据，全球67亿人口中，到2007年底共有33亿移动电话用户，13亿固定电话用户，互联网用户也达到5.6亿，其中宽带用户为3.6亿。
截至2008年8月，中国固定电话总用户数达到3.54亿户，移动电话用户数达到6.16亿户，我国网民数量达到2.53亿户，手机网民规模达到7305万户。
在我国，2003年移动电话用户数首次超过固定电话用户数。
如今，移动通信已是通信领域最活跃和发展最为迅速的分支，也将是21世纪对人类的生活和社会发展有重大影响的科学领域之一。
对移动通信发展的历史，我们主要从世界移动通信的发展和我国移动通信的发展两个大的方面进行简单的回顾。
一．世界移动通信的发展世界范围的移动通信的发展进程，回顾起来可分为四个阶段。
1．第一阶段：从20世纪20年代至40年代初，移动通信有了初步的发展。
当时的移动通信使用范围很小，主要使用对象是船舶、飞机、汽车等专用移动通信平台，运用在专用系统和军事通信；使用的波段为短波波段；由于当时的技术限制，移动通信的设备采用电子管，又大又笨重，而且通信效果很差；当时只能采用人工交换和人工切换频率的控制和接续方式。
其代表系统是1921年美国底特律和密执安警察厅开始使用的车载无线电系统，该系统工作频率为2MHz。
特点：（1）运用在专用系统和军事通信（2）使用波段主要是短波段（3）移动通信设备采用电子管，又大又笨重，效果很差（4）人工交换和人工切换频率2．第二阶段：从20世纪40年代至60年代末，移动通信有了进一步的发展。
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第1章 移动通信概论
第四阶段的蜂窝移动通信系统又可以划分为几个发 展阶段。如按多址方式来分，则模拟频分多址 （FDMA）系统是第一代移动通信系统（1G）；使 用电路交换的数字时分多址（TDMA）或码分多址 （CDMA）系统是第二代移动通信系统（2G）；使 用分组/电路交换的CDMA系统是第三代移动通信系 统（3G）；将使用了不同的高级接入技术并采用 全IP（互联网协议）网络结构的系统称为第四代移 动通信系统（4G）。如按系统的典型技术来划分， 则模拟系统是1G；数字话音系统是2G；数字话音/ 数据系统是超二代移动通信系统（B2G）；宽带数 字系统是3G；而极高速数据速率系统是4G。
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
1.1.3 移动通信的发展趋势
通常，每10年将发展并更新一代移动通信系统。 从市场需求来看，移动互联网和物联网是下一代 移动通信系统发展的两大主要驱动力，其中移动 互联网颠覆了传统移动通信业务模式，而物联网 则扩展了移动通信的服务范围。和现有的4G系统 相比，5G系统的性能将在3个方面提高1000倍： 一是传输速度提高1000倍，平均传输速率将达到 100Mbps~1Gbps；其次是总的数据流量提高 1000倍；再就是频谱效率和能耗效率提高1000倍。
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图1-1 频率复用的几何模型，N=7
清华大学出版社
第1章 移动通信概论
小区几何形状必须符合的两个条件
①能在整个覆盖区域内完成无缝连接而没 有重叠 。 ②每一个小区能进行分裂，以扩展系统容 量，也就是能用更小的相同几何形状的小 区完成区域覆盖，而不影响系统的结构。
现代意义上的移动通信系统起源于上个世纪 20年代，距今已有80余年的历史。大致算来， 现代移动通信系统经历了如下4个发展阶段。
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第1章 移动通信概论
第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展 阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低，工 作方式为单工或半双工方式。 第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。这 一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡， 接续方式为人工，网络的容量较小。 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。其 特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频 段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从20世纪70年代中后期至今。其特点是 通信容量迅速增加，新业务不断出现，系统性能 不断完善，技术的发展呈加快趋势。
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第1章 移动通信概论
1.2 蜂窝移动通信系统
而作为移动通信的应用系统，虽然全球范围内标
准很多，但典型的系统可分为以下几类：蜂窝移 动通信系统、无线寻呼系统、无绳电话系 统、集群移动通信系统、移动卫星通信系 统以及分组无线网。
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第1章 移动通信概论
1.2.1 蜂窝小区的概念
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第1章 移动通信概论
现阶段，移动通信已在全球迅猛发展。国际电信联 盟2013年度报告显示世界71亿人口中有68亿手机 用户；据联合国有关调查机构预测至2014年底，世 界上移动通信设备用户总数将会超过世界总人口数。 目前，2G、3G和4G商用移动通信网络处于共存阶 段，并将在相当一段时间内共存下去，为各类用户 服务，以满足不同业务需求。与此同时，第五代移 动通信系统（5G）作为面向2020年以后移动通信 需求而发展的新一代移动通信系统，ITU将其晢命 名为IMT-2020，其研发工作已在全球范围内展开。
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第1章 移动通信概论
1.1.2 移动通信在中国的发展概况
回顾我国移动通信近30年的发展历程，我国移动通信市场 的发展速度和规模令世人瞩目，可以说，中国的移动通信 发展史是超常规、成倍数、跳跃式的发展史。早在2001年 8月，中国的移动通信用户数达到1.2亿，超过美国跃居为 世界第一位。截至2014年1月，中国移动通信用户总数已 达到12.35亿，其中3G用户数超过4亿，4G用户数超过 1400万。总体来说，我国移动通信发展经历了引进、吸收、 改造、创新4个阶段。现阶段，我国的移动通信技术水平 已同步于世界先进水平，并有望在下一阶段占领移动通信 技术制高点，引领移动通信的发展方向。
第1章 移动通信概论
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第1章 移动通信概论
1.1 移动通信的历史、现状与发展趋势
1.1.1 移动通信的历史、现状
现在，人们普遍认为1897年是人类移动通信 的元年。这一年，意大利人M.G.马可尼在一个 固定站和一艘拖船之间完成了一项无线电通信实 验，也就是说，移动通信几乎伴随着无线通信的 出现而诞生了，也由此揭开了移动通信辉煌发展 的序幕。
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第1章 移动通信概论
下一代移动通信技术新特点 ：
(1) 5G研究在推进技术变革的同时将更加注重用户体验，网络平均吞 吐速率、传输时延以及对虚拟现实、3D（3维）体验、交互式游戏等 新兴移动业务的支撑能力等将成为衡量5G系统性能的关键指标； (2) 与传统的移动通信系统理念不同，5G系统研究将不仅仅把点到点 的物理层传输与信道编译码等经典技术作为核心目标，而是从更为广 泛的多点、多用户、多天线、多小区协作组网作为突破的重点，力求 在体系构架上寻求系统性能的大幅度提高； (3) 室内移动通信业务已占据应用的主导地位，5G室内无线覆盖性能 及业务支撑能力将作为系统优先设计目标，从而改变传统移动通信系 统“以大范围覆盖为主、兼顾室内”的设计理念； (4) 高频段频谱资源将更多地应用于5G移动通信系统，但由于受到高 频段无线电波穿透能力的限制，无线与有线的融合、光载无线组网等 技术将被更为普遍地应用； (5) 可“软”配置的5G无线网络将成为未来的重要研究方向，运营商 可根据业务流量的动态变化实时调整网络资源, 有效地降低网络运营 的成本和能源的消耗。。
将整个大的地理覆盖区域划分成许多连续 的小区域，并在各个小区域内采用低天线 低功率发射机的方案称为蜂窝通信。在这 里，小区连接的几何形状象蜂窝，所以叫 蜂窝通信。
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第1章 移动通信概论
1.2.2 频率复用的几何模型
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ห้องสมุดไป่ตู้
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