移動(dòng)通信概述ABriefIntroduction

to

MobileCommunications內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

何謂“移動(dòng)通信”移動(dòng)通信vs

無(wú)線通信動(dòng)中通：支持至少有一方可處于移動(dòng)狀態(tài)的“無(wú)線”通信。移動(dòng)通信vs

數(shù)字移動(dòng)通信“數(shù)字”的含義：傳輸環(huán)節(jié)對(duì)承載信息的信號(hào)處理方式，是一種相對(duì)概念。蜂窩移動(dòng)通信一種特別而普及的公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)，因蜂窩狀多小區(qū)部站覆蓋而得名。

相關(guān)的流行語(yǔ)大哥大、手機(jī)、全球通、小靈通、GSM、CDMA、3G、WLAN、WIMAX、…切換、漫游、短信、彩鈴、移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)、資費(fèi)套餐，移動(dòng)IP、…幾個(gè)名詞與概念：移動(dòng)通信示意圖固網(wǎng)設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)無(wú)線基站移動(dòng)終端“數(shù)字移動(dòng)通信”是如何造就的技術(shù)本質(zhì)：利用電磁媒介傳播并基于信號(hào)能量檢測(cè)的無(wú)線通信技術(shù)。技術(shù)基礎(chǔ)信息論、電波傳輸技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料技術(shù)等需求推動(dòng)信息社會(huì)對(duì)話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息快捷靈活交互的需求。

技術(shù)進(jìn)展通信與信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)、微電子、新材料等技術(shù)進(jìn)步造就當(dāng)今繁榮。繁榮背后面臨巨大技術(shù)挑戰(zhàn)!現(xiàn)代通信：通過(guò)電磁波傳輸信息。電信號(hào)的數(shù)學(xué)表示：幅度頻率時(shí)間相位信息是利用電信號(hào)的特征參數(shù)變化來(lái)表征的，這個(gè)過(guò)程叫編碼與調(diào)制，經(jīng)過(guò)編碼與調(diào)制的電信號(hào)再經(jīng)過(guò)頻率變換以電磁波形式發(fā)送出去。主要特征參數(shù)數(shù)字移動(dòng)通信信號(hào)的表征內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

技術(shù)特點(diǎn)（1）電波傳播環(huán)境復(fù)雜

頻率范圍：短波（RF3~30MHz）甚高頻（VHF，30~300MHz）和特高頻（UHF，300~3000MHz）內(nèi)，由利用更高頻段的趨勢(shì)。多徑傳輸：

直射反射散射開(kāi)放環(huán)境技術(shù)特點(diǎn)（2）易受干擾

系統(tǒng)（設(shè)備）內(nèi)/間干擾：共道干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾、多址干擾，以及近地?zé)o用強(qiáng)信號(hào)壓制遠(yuǎn)地有用弱信號(hào)的現(xiàn)象等。

自然環(huán)境干擾：天氣、氣候、天文異動(dòng)、自然災(zāi)害等

工業(yè)（電器）干擾：城市噪聲、電機(jī)點(diǎn)火、電器開(kāi)關(guān)等。人為干擾：惡意干擾

技術(shù)特點(diǎn)（3）頻譜資源稀缺歐洲3G運(yùn)營(yíng)頻段曾拍出3000億歐元天價(jià)移動(dòng)設(shè)備要求高低功耗便攜靈活低成本（復(fù)雜度）低輻射高性能（業(yè)務(wù)能力強(qiáng)）真有點(diǎn)：“限制馬吃草，又讓馬兒跑得快?！睙o(wú)線通信:通過(guò)無(wú)線電波傳輸信息（一個(gè)非常狹小的頻段）技術(shù)特點(diǎn)（3）技術(shù)特點(diǎn)（4）系統(tǒng)復(fù)雜：以3GPPR4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為例Co-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkNote:

Notallinterfacesare

shownandnamedBSCBTSUmAbisBSSFHLRDCEIRAUCEAGMSCGfGnSGSNGbGrGnSGSNGGSNGsGcGiGdIuCSMSC/VLRGHGpIuPSRNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet-X.25SMSMSC/VLRSCFMESIM-MEi/fSIMMS內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

系統(tǒng)組成因類別而有差異

主要組成部分（顯性）移動(dòng)終端基站（接入點(diǎn)）控制與交換中心對(duì)外接口

網(wǎng)絡(luò)、接口與協(xié)議（陰性）系統(tǒng)部件是通過(guò)接口互連系統(tǒng)往往是一個(gè)分層規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)接口根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)傳輸與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是規(guī)范的主體移動(dòng)通信基本組成典型移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)基本組成GSM系統(tǒng)基本組成BTS:基站BSC:基站控制器GMSC:移動(dòng)交換中心網(wǎng)關(guān)GSM:全球移動(dòng)通信系統(tǒng)HLR:歸屬位置寄存器VLR:訪問(wèn)位置寄存器MSC：移動(dòng)交換中心AuC：鑒權(quán)中心EIR:設(shè)備識(shí)別寄存器

基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與交換子系統(tǒng)

手機(jī)公共電話/數(shù)據(jù)交換網(wǎng)IMT-2000接口由GSM核心網(wǎng)演進(jìn)的3G系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IMT-2000（3G）系統(tǒng)基本組成WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)銥星全球移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)組成平流層移動(dòng)通信系統(tǒng)組成多網(wǎng)融合的B3G系統(tǒng)組成內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

傳輸信道的測(cè)量、分析、計(jì)算與建模信道測(cè)量與參數(shù)提取多徑數(shù)量與傳播損耗多普勒頻移干擾時(shí)間與頻率選擇性信道質(zhì)量分析傳輸損耗規(guī)律分析（衰落類型分析）信號(hào)、噪聲與干擾強(qiáng)度分析信道建模信號(hào)傳輸衰減指數(shù)多徑信號(hào)數(shù)量與強(qiáng)度多天線模型與工作機(jī)理鏈路計(jì)算根據(jù)信道模型、傳輸方案做鏈路預(yù)算移動(dòng)通信組網(wǎng)技術(shù)多用戶接入（多址）技術(shù)多址方式越區(qū)切換與漫游（移動(dòng)性管理）多小區(qū)配置與干擾抑制技術(shù)頻率復(fù)用鄰小區(qū)干擾抑制信道配置多信道共用技術(shù)宏分集多用戶信道共享網(wǎng)結(jié)構(gòu)與信令核心網(wǎng)：電路、分組、IP網(wǎng)內(nèi)/間互連信令：No.7移動(dòng)通信無(wú)線傳輸技術(shù)鏈路體制設(shè)計(jì)雙工復(fù)用方式：TDD、FDD信道配置：?jiǎn)?多天線、對(duì)稱/非對(duì)稱信號(hào)波形設(shè)計(jì)載波：多載波、單載波調(diào)制：模擬/數(shù)字、恒波絡(luò)/非恒波絡(luò)、高階調(diào)制抗衰落技術(shù)分集：時(shí)間、頻率、空間、極化、角度、發(fā)送分集等均衡：時(shí)/頻域均衡、干擾抵消、Rake接收交織與編碼：Turbo編碼MIMIO與空時(shí)頻編碼智能天線抗干擾技術(shù)跳/擴(kuò)頻（時(shí)）技術(shù)認(rèn)知無(wú)線電單工移動(dòng)通信雙工移動(dòng)通信移動(dòng)通信鏈路復(fù)用體制內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

①按使用對(duì)象可分為民用設(shè)備和軍用設(shè)備；②按使用環(huán)境可分為陸地通信、海上通信和空中通信；③按多址方式可分為頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）等；④按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)和個(gè)域網(wǎng)；⑤按業(yè)務(wù)類型可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)；⑥按工作方式可分為同頻單工、同頻雙工、異頻單工、異頻雙工和半雙工；⑦按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)；⑧按信號(hào)形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。移動(dòng)通信的分類幾種主要分類方法：主要移動(dòng)通信系統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)陸地公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)主要形式，具有越區(qū)切換、自動(dòng)或人工漫游、計(jì)費(fèi)及業(yè)務(wù)量統(tǒng)計(jì)等功能。

集群移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于調(diào)度系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)，它一般由控制中心、總調(diào)度臺(tái)、分調(diào)度臺(tái)、基地臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)組成，適用指揮調(diào)度。

無(wú)繩電話系統(tǒng)PTSN的終端無(wú)繩接入方案，是PTSN的增強(qiáng)應(yīng)用。最新形式“小靈通”。無(wú)線尋呼系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線傳輸方式實(shí)現(xiàn)信息廣播、組播、點(diǎn)播衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)

LEO、GEO無(wú)線因特網(wǎng)接入系統(tǒng)WBAN、WPAN、WLAN、WMAN、WWAN、WRAN內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)

主要分類

發(fā)展現(xiàn)狀

移動(dòng)通信歷史回顧幾個(gè)重要的里程碑1898年：M.G.馬可尼完成第一次無(wú)線通信試驗(yàn)；20世紀(jì)20年代：美國(guó)底特律市警察使用的短波頻段（2MHz）車(chē)載無(wú)線電系統(tǒng)；20世紀(jì)40年：貝爾電話實(shí)驗(yàn)室在圣路易斯城建立了世界上第一個(gè)公用汽車(chē)電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”；（人工、公網(wǎng)）20世紀(jì)60年：美國(guó)推出了改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)（IMTS），采用大區(qū)制、中小容量，頻道自動(dòng)選擇、能自動(dòng)接續(xù)到公用電話網(wǎng)；（自動(dòng)交換）20世紀(jì)70年：提出蜂窩移動(dòng)通信（小區(qū)制）概念，并陸續(xù)實(shí)現(xiàn)AMPS等第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)；（模擬蜂窩）20世紀(jì)80年代中期起：GSM、D-AMPS、IS-95等研制；（數(shù)字蜂窩）20世紀(jì)90年代初：衛(wèi)星移動(dòng)通信研究熱潮，（真正的全球覆蓋）；2019年前后：IMT-2000系統(tǒng)研制啟動(dòng)；WLAN的推廣，（寬帶CDMA、分組交換）；2000年前后：?jiǎn)?dòng)B3G研究；2019年前底：3G-LTE啟動(dòng)；2019年8月：ITU啟動(dòng)IMT-Advanced（B3G/4G）標(biāo)準(zhǔn)化工作?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信的發(fā)展移動(dòng)網(wǎng)用戶超過(guò)30億（4.8億）互聯(lián)網(wǎng)用戶超過(guò)10億（1.4億）互聯(lián)網(wǎng)的演化第1章緒論提供電信級(jí)質(zhì)量的語(yǔ)音、視頻和多媒體通信服務(wù)

NGNFTTHADSLmodem移動(dòng)通信的演化第1章緒論197019902019future1G

2G

3G

4G

4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度達(dá)到20Mbps。4G將最終實(shí)現(xiàn)商業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍(lán)牙、廣播、電視衛(wèi)星通信的無(wú)縫銜接并相互兼容。移動(dòng)網(wǎng)的發(fā)展特點(diǎn)：智能手機(jī)成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的用戶服務(wù)承載平臺(tái)AdHoc網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)第1章緒論移動(dòng)寬帶化，寬帶移動(dòng)化提供泛在的無(wú)縫服務(wù)通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)我們娛樂(lè)、生活方式、工作方式產(chǎn)生巨大影響第1章緒論E3GGSMUS-TDMAGPRSWCDMAcdmaOnecdma2000-1X1XEV-DV

1XEV-DO10‘sofkb/s(2G)

100’sofkb/s

<2Mb/s(3G)<5Mb/s

<30Mb/s100-1000Mb/sHSDPAHSUPATD-SCDMAEDGEPDC3GPP3GPP2B3G

2019-2019LTEAIE2019-20192019-20192019-20192000-20192019-2019標(biāo)準(zhǔn)完成開(kāi)始商用Specificationscompletedandbecomecommercial100M10MWiMAX數(shù)字移動(dòng)通信的演進(jìn)WideAreaNetworkMetropolitanAreaNetworkLocalAreaNetworkPersonalAreaNetworkFixedWIMAX&2G/3GMobileWIMAX&3GEvolWi-FiWiMedia&BTCognitiveRadioRegionalWirelessAccess&2G/3GRegionalAreaNetwork無(wú)線接入系統(tǒng)的布局10110???數(shù)字廣播體育突發(fā)災(zāi)害原始影像在列車(chē)上公交車(chē)上居家新聞12個(gè)子信道1個(gè)子信道MPEG2信道復(fù)用HDTV手持HDTV發(fā)射臺(tái)用于手持終端任何時(shí)間任何地點(diǎn)高畫(huà)質(zhì)高音質(zhì)用于大屏幕電視H.264步行中數(shù)字媒體廣播的進(jìn)展北美ＡＭＰＳD-AMPS、IS-136IS-136++、IS-95GPRS/EDGEcdma2000\、UMTS/DoCoMo-WCDMAEV-DO,EVDV歐洲NMT、TACS…GSMUMTSWCDMA

(F2)HybridTDMA/CDMA(F1)GPRS/EDGEWideband-cdmaOneHSDPA,HSUPA亞太NMT、NTT…GSM、IS-95、PDCDoCoMo/UMTS-WCDMAWideband-cdma2000GPRS/EDGEETRI-CDMAChina-specificTDS-CDMAHSD/UPA數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的全球分布IPCoreNetworkCellularBWAWLANDigitalTVSatellitePANsServicesapplicationswiredaccessHigh-speedMobileWANAll-IP,openarchitectureSeparationoftechnologyandapplicationFastadoptionofnewsystemsandservicesFuture-proof基于全I(xiàn)P核心網(wǎng)的開(kāi)放結(jié)構(gòu)未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信愿景－開(kāi)放結(jié)構(gòu)B3G/4G–

多層次網(wǎng)絡(luò)集成未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信愿景－多層次集成IPbasedconvergencebackboneWLAN(2.4,5,60GHz)Terrestrialradio(NewMobileAccess,IMT-2000Enhancement,IMT-2000)IN-buildingPicoCellMicroCellMacroCellUrbanRuralPortableInternet(NewMobileAccess)MobilegetsIPIPgoesmobileB3G/4G–

基于IP的多網(wǎng)融合未來(lái)無(wú)線移動(dòng)通信愿景－多網(wǎng)融合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)勞工老幼護(hù)理農(nóng)業(yè)醫(yī)療食品金融科學(xué)研究教育家用電器機(jī)器人作業(yè)交通運(yùn)輸分配環(huán)境

泛在網(wǎng)絡(luò)世界連接所有的人和物

○ 任何時(shí)間任何地點(diǎn)為任何人辦任何事的便捷網(wǎng)絡(luò)

○ 人與人+人與物+物與物

數(shù)字移動(dòng)通信的未來(lái)—泛在通信虛擬現(xiàn)實(shí)：不在現(xiàn)場(chǎng)的“身臨其境”感受基于實(shí)現(xiàn)海量無(wú)線/移動(dòng)通信的假設(shè)通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合一個(gè)有趣的故事澳洲農(nóng)場(chǎng)主與它的種馬．．．一種美好的憧憬2018年的世界杯…數(shù)字移動(dòng)通信的未來(lái)—虛擬現(xiàn)實(shí)經(jīng)典描述任何人、在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、利用任何設(shè)備與任何人通信。個(gè)人通信的特征以個(gè)人為中心取代以設(shè)備為中心通信不受環(huán)境或設(shè)備限制通信建立“因人而易”，個(gè)人可以充分享受通信的快樂(lè)與自由是通信發(fā)展的最高境界．．．無(wú)線移動(dòng)通信的作用必要也是必然手段但可定不是充分手段…數(shù)字移動(dòng)通信的未來(lái)—個(gè)人通信數(shù)字移動(dòng)通信的的標(biāo)準(zhǔn)化“技術(shù)專利化、專利標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化”成了知識(shí)產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域新的游戲規(guī)則。主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）國(guó)際頻率登記局（IFRB）國(guó)際電話電報(bào)咨詢委員會(huì)（CCIT）國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（CCIR）歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）

電氣和電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織CCSA

200020192019200920192019IMT-2000andfuturedevelopmentOtherradiosystemsNewelementstooffernewcapabilitesofsystemsbeyondIMT-2000Systemsdeployment*SpectrumimplementationVisiondefinitionRequirementsdefinitionStandardsdevelopmentStandardsenhancementEvolution/integrationwithotherradiosystemsSystemsdeploymentSpectrumimplementationEnhancementandrelateddevelopmentofstandardsTheslopeddottedlinesindicatethattheexactstartingpointoftheparticularsubjectcannotyetbefixed.:PossiblespectrumidentificationatWRC-07*:Possiblewidedeploymentaroundtheyear2019insomecountries新一代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃

統(tǒng)一命名:IMT-Advanced設(shè)計(jì)目標(biāo)峰值速率:低速移動(dòng)、熱點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景下1Gbps以上

,高速移動(dòng)、廣域覆蓋場(chǎng)景下100Mbps

支持泛在通信帶中繼的熱點(diǎn)覆蓋分層多模覆蓋新一代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的定義GranularityMaximizingMultipleAccessMIMOOFDMSmartAntennaSystem&SDMAIterativeDetectionSAforICOFDM/OQAM-IOTAM-WiMAXEvolutionDFE,Synchronization&DetectionPerformanceOptimizationFLP/FXPDesignSpectrumSensingAdaptiveFrameStructureInterferenceAnalysisCoverage/ThroughputOptimizationIterativeChannelEstimationHybridDouble-DwellAcquisition3GLTE&4G系統(tǒng)技術(shù)M-WiMAX系統(tǒng)技術(shù)認(rèn)知無(wú)線電RFID,DMB&UWB未來(lái)數(shù)字移動(dòng)通信熱點(diǎn)技術(shù)（1）3GPPLTE,4GMobileAccessSystemsM-WiMAX,CRSystemsQoSThroughputMaximizationPacketSchedulingFairnessSupportRadioResourceManagementDynamicChannelAssignmentDynamicPowerAllocationAdaptiveModulation&CodingInter-CellInterferenceMitigationManagementofVariousQoS

OptimizationofCQIFeedbackLoad跨層設(shè)計(jì)問(wèn)題資源調(diào)度

自適應(yīng)編碼調(diào)制

研究熱點(diǎn)應(yīng)用QPSK1/3w.P4,1/3QPSK1/12w.P4,1/1264-QAM-5/6w.P64,5/616-QAM1/3w.P16,1/3未來(lái)數(shù)字移動(dòng)通信熱點(diǎn)技術(shù)（2）MMRRelaystoenhanceCoverage,