第1章无线通信系统概述

一、移动通信发展

1、第一代 80年代——模拟通信时代（1G）

典型系统：AMPS系统（先进移动电话系统）、TACS系统（全接入通信系统）、NMT系统（北欧移动电话系统）。
缺陷：不同制式系统之间不兼容、不能提供数据业务、频率效率低、费用昂贵、保密性差、容量小等等

2、第二代 90年代——数字通信时代（2G）

典型系统：GSM系统、IS-95CDMA系统、DAMPS系统、JDC系统。
（1）GSM系统：来源于欧洲。目前用户已超过30亿，分布212个国家和地区，占全球移动电话市场份额的80%。
（2）IS-95CDMA系统：北美数字蜂窝网标准。该系统基于直接序列扩频通信。在韩国、美国、澳大利亚等国得到了大规模商用。
（3）DAMPS系统：由AMPS系统发展而来，也称为ADC（美国数字蜂窝）或USDC。该系统1993年首先在美国应用，也主要是在北美的一些国家中应用。
（4）JDC系统：日本数字蜂窝，也称为PDC（太平洋数字蜂窝），由日本自行研发，1993年在日本商用。

2G的缺点：
①不能满足未来用户的业务需求：传统的语音和低速率数据业务已经不能适应图像、语音、数据相结合的多媒体业务和高速率数据业务的需求。
②不能满足用户容量的发展需求。
③几个主流技术互相之间不兼容，无法实现真正的全球漫游。

3、第三代 IMT-2000 （3G）

典型系统：CDMA2000（美国）、WCDMA（欧洲）、TD-SCDMA（中国）。
中国的3G：中国移动- TD-SCDMA、中国电信-cdma2000、中国联通-WCDMA。

在这里插入图片描述（1）2G时代，全球标准不一样，如何实现全球漫游？
（2）如果使用的是TD-SCDMA手机,如何实现全球漫游？
（3）3G时代，如何实现全球漫游的？什么叫三频手机？四频手机呢？

4、第四代 4G——更快速的数据服务

（1）4G是什么？
4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清电视相差不多。
4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。
（2）4G的下载速度：100Mbps，实际上，受容量限制，很难达到。LTE改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。
LTE FDD / LTE+：频分双工
TD-LTE / TD-LTE+：时分双工
WiMax / WiMax II：全球微波互联接入，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km

二、移动通信基本概念

1、移动通信的定义及特点

（1）移动通信是指通信双方或至少有一方处于移动中进行信息传输和交换的通信方式。
移动通信与无线通信是否一样呢？
（2）移动通信的特点：
①移动通信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移动通信可以利用的频谱资源非常有限。
④对移动台的要求高。
⑤通信容量有限。
⑥通信系统复杂。

2、移动通信的工作频段：VHF和UHF频段

（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。
（4）蜂窝移动通信系统使用的频段主要有：
800MHz CDMA
900MHz GSM、AMPS、TACS
1800MHz DCS1800
2GHz CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA
在这里插入图片描述

3、移动通信的工作方式：

分为单向传输和双向传输，单向传输只用于无线电寻呼系统。双向传输分为
（1）单工通信-通信双方交替地进行收信和发信。常用于点对点通信。比如对讲机。
（2）双工通信-通信双方收发信机均同时工作，也称为全双工通信。分为FDD和TDD。
（3）半双工通信-介于单工通信与全双工通信之间的一种通信方式。比如汽车调度系统。
4、常用移动通信系统
（1）无绳电话系统
（2）集群移动通信系统
（3）无线电寻呼系统
（4）卫星移动通信系统
（5）蜂窝移动通信系统

无线寻呼系统

传送简单信息的单向通信系统。
系统组成：
寻呼控制中心
基站
寻呼接收机（BB机/BP机）
寻呼系统体制：
GSC –格雷顺序编码，1973年，美国
POCSAG –POCSAG码, 1975年，英国
ERMES –欧洲无线信息系统，1992年，欧洲
FLEX –通用寻呼系统，1993年，Motorola
APOC –高级寻呼操作码，1994年，Philips

卫星通信系统：

优点：
不受地理条件的限制，覆盖面大，信道频带宽，通信容量大，电波传输稳定。
缺点：
造价昂贵，运行费用高。
分类：
静止轨道GEO系统、高椭圆轨道HEO系统、中轨道MEO系统、低轨道LEO系统。

移动卫星服务

（MSS，Mobile Satellite Service）
采用中轨道卫星MEOS和低轨道卫星LEOS
著名的低轨道卫星有：
Motorola等公司的“铱”星（Iridium）系统，轨道高度780km，66颗主用，6颗备用。
Loral公司的“全球星”（Globalstar）系统，轨道高度1414km，10颗主用，2颗备用。
Me Caw等公司的Teledesie卫星系统，轨道高度656km，288颗。
国际卫星组织的ICO卫星系统，轨道高度1035km，10颗主用，2颗备用。

无绳电话系统：

无绳电话是利用现有固定电话网的交换和中继设备的一种增值业务。
无绳电话的发展（主要标准）：
CT0：1984年，美国FCC提出的第一代模拟无绳电话标准
CT1：1987年，欧洲CEPT提出的模拟无绳电话标准
CT2 / DECT：1989年，英国提出数字无绳电话标准CT2首次提出远程站（Telepoint）概念，远程站相当于公用电话亭。
在远程站附近几百米范围内可以象在室内一样使用无绳电话。
若干个CT2手机可同时接入同一个远程站，互不干扰。
1991年ETSI发布DECT数字增强无绳电话标准

PHS通信系统（小灵通）：

个人手持电话系统（Personal Handy-phone System）
采用日本RCR STD-28标准，采用数字空中接口。
PHS使用 1900-1920 MHz频段。
优点：
硬件投资少，资费低。
绿色环保，发射功率非常低，仅为10mW。待机时间长。
缺点：
只能应用于用户密集区域，通信距离短，不支持用户漫游。
不支持快速移动（速度不能超过40公里/小时）。

中国用户最多时达到9300万，全球用户超过1亿。
由于使用的频段与TD-SCDMA相冲突，工信部要求小灵通在2011年前全部退市。

GSM系统

在这里插入图片描述

GPRS

GRPS：General Packet Radio Service 通用分组无线业务
是在原有的GSM网络上进行扩充，以提供分组无线业务的系统。
是为使GSM满足移动数据通信业务的发展而引入的。
特点：
可以向用户提供从9.6Kbps到高于150Kbps的接入速率。
支持多用户共享一个信道的机制（每个时隙允许最多8个用户共享），提高了无线信道的利用率。
支持一个用户占用多个信道，提供较高的接入速率。
是移动网与IP网的结合，可提供固定IP网支持的所有业务。
在技术上提供了按数据量计费的可能。

EDGE

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CDMA（IS-95）

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CDMA的优势：
系统容量大（在使用相同频率资源的情况下，CDMA网比GSM网要大4-5倍。）
建网成本低（在CDMA规划中，CDMA的站间距一般较GSM稀疏。）
网络绿色环保（功耗小，平均发射功率：CDMA手机是GSM手机的1/60，小于2毫瓦）
通话质量更佳（CDMA的支持13kb的语音编码器，而TDMA最多支持8Kb；CDMA采用软切换技术，TDMA采用硬切换）。
系统容量的配置灵活，频率规划简单。