1、移動通信移動通信原理與應用原理與應用 實際實際GSM900MHz:5dBm33dBm(3.16mW2W);GSM1800MHz:0dBm30dBm(1W);CDMA IS-95A:23dBm30dBm(0.2W1W);3G:-50dBm24dBm 手機之父馬丁手機之父馬丁庫帕庫帕大哥大大哥大 海蒂海蒂拉瑪拉瑪(奧地利人奧地利人 )弗里希弗里希曼德爾曼德爾喬治喬治安太爾安太爾 1940年12月，海蒂和安泰爾將一份說明送交至國家發明家委員會。1942年8月，這項發明被授予美國專利。 專利說明描述了一種引導魚雷的通信方法：通過在每個頻率上僅發送整個信息的一小部分，魚雷能受到操縱。 人們所能知道的對它

2、最早實現是20世紀50年代中期。當時，美國海軍給霍夫曼無線電公司一份專利，讓它生產飛機和被稱作聲納浮標設備之間的雙向通信。 基于無線電保密通信的“指令式制導”系統，用于自動控制武器，精確打擊目標。 科技與美的完美結合科技與美的完美結合 在此基礎上，軍方研發了許多產品，其中包括一架在越南戰爭中使用的遙控無人駕駛飛機。冷戰結束后，美軍解除了對“跳頻”技術的管制，允許其商業化。 1985年美國的一家名不見經傳的小公司在圣迭戈成立，悄悄地研發出CDMA無線數字通信系統。這家公司就是高通。 “她有一個非常驚人的專利，人們通常都想不到電影明星有什么頭腦，但她確實有。”高通公司聯合創始人安東尼奧 IP核心網

3、網關PSTN/ISDNINTERNET路由器4G RAN（4G無線接入網）WLAN(無線局域網）4G RAN（4G無線接入網）4G RAN（4G無線接入網）網關2G、3G RAN（2G、3G無線接入網）MN(Movablenetwork)MN(Movablenetwork)MT(移動終端)MT(移動終端)MT(移動終端)MT(移動終端) 806821MHz和851866MHz分配給集群移動通信；825845MHz和870890MHz分配給部隊使用。 17002300 MHz 移動業務、固定業務和空間業務移動業務、固定業務和空間業務19902010 MHz用于航空無線電導航業務用于航空無線電導航

4、業務20902120 MHz用于空間科學業務（氣象輔助和地球探測業務，地對空用于空間科學業務（氣象輔助和地球探測業務，地對空方向）方向）在不干擾固定業務的情況下，在不干擾固定業務的情況下，20852120 MHz可用于無線電定位業務可用于無線電定位業務 1996年年12月，國家無委會為了滿足發展蜂窩移動通信和無線接入的需要月，國家無委會為了滿足發展蜂窩移動通信和無線接入的需要，對，對2000 MHz的部分地面無線電業務頻率進行了重新規劃，其分配方案如的部分地面無線電業務頻率進行了重新規劃，其分配方案如下：下：分配給無線用戶環路（分配給無線用戶環路（WLL）（）（FDD）的頻率為）的頻率為180

5、01900 MHz和和19601980 MHz，該頻率只用于公眾通信網。，該頻率只用于公眾通信網。分配給分配給WLL（TDD）的頻率為）的頻率為19001920 MHz。分配給公眾蜂窩移動通信分配給公眾蜂窩移動通信1（1800 MHz頻段）的頻率為頻段）的頻率為17101755 MHz和和18051850 MHz。 PCSIMT-2000UMTSIMT-2000IMT2000UMTSIMT-2000MSSMSSMSSMSSMSSMSSMSSMSS185019001950200020502100215022002250美國日本歐洲電聯圖1-2 第三代頻譜分配中國電信獲得的頻段是1920-1935

6、MHz和2110-2125MHz，中國聯通獲得的頻段是1940-1955MHz和2130-2145MHz，這兩家運營商的3G標準都基于FDD模式。同時，中國移動獲得的頻段是1880-1900MHz和2010-2025MHz，其3G標準基于TDD模式，獲得了35MHz頻譜資源。 19001920MHz是目前電信和網通的小靈通頻段。TRf1f1(f2)B同 頻 單 工 ： 收 發 均 采 用 f1雙 頻 單 工 ： 收 發 分 別 采 用 f1和 f2發 話 器受 話 器發 射 機接 收 機ATRf1f1(f2)圖 1-3 同 頻 （ 雙 頻 ） 單 工 方 式發 話 器受 話 器發 射 機接 收

7、 機ATRf1f2TRf1f2B天 線 共 用 器圖 1-4 雙 工 方 式發 話 器受 話 器發 射 機接 收 機ATRf1f2TRf1f2B天 線 共 用 器圖 1-5 半 雙 工 方 式 TRTRTR單工中繼f1f2f1f2TRTRTRTR雙工中繼f1f1f2f2圖1-6 同頻（雙頻）單工方式 集群移動通信系統集群移動通信系統集群的概念 集群移動通信系統采用的基本技術是頻率共用技術把一些由各部門分散建立的專用通信網集中起來， 統一建網和管理， 并動態地利用分配給它們的有限個頻道， 以容納數目更多的用戶改進頻道共用的方式改進頻道共用的方式， 即移動用戶在通信的過程中， 不是固定地占用某一個

8、頻道， 而是在按下其“按講開關”(PTT)時， 才能占用一個頻道； 一旦松開PTT， 頻道將被釋放， 變成空閑頻道， 并允許其它用戶占用該頻道。集群系統的用途和特點 集群系統主要以無線用戶為主，集群系統主要以無線用戶為主， 以調度臺與移以調度臺與移動臺之間的通話為主動臺之間的通話為主。 集群系統與蜂窩式通信系統在技術上有很多相似之處， 但在主要用途、 網絡組成和工作方式上有很多差異。集群通信系統屬于專用移動通信網， 適用于在各個行業(或幾個行業合用)中間進行調度和指揮， 對網中的不同用戶常常賦予不同的優先等級。 蜂窩通信系統屬于公眾移動通信網， 適用于各階層和各行業中個人之間的通信， 一般不分

9、優先等級。集群通信系統主要采用信道動態分配方式(單工或半雙工)，蜂窩通信系統采用信道固定分配方式，即把信道分配給兩用戶固定使用(全雙工)，故當兩者具有同樣的信道數時，在一個區域內集群通信系統可容納更多的用戶。 集群通信系統根據調度業務的特征， 通常具有一定的限時功能， 一次通話的限定時間大約為1560 s(可根據業務情況調整)。 蜂窩通信系統對通信時間一般不進行限制。集群通信系統的主要服務業務是無線用戶和無線用戶之間的通信, 蜂窩通信系統卻有大量的無線用戶與有線用戶之間的通話業務。集群通信系統一般采用半雙工(現在已有全雙工產品)工作方式， 因而， 一對移動用戶之間進行通信只需占用一對頻率。 蜂

10、窩通信系統都采用全雙工工作方式， 因而，一對移動用戶之間進行通信， 必須占用兩對頻率。在蜂窩通信系統中， 可以采用頻道再用技術來提高系統的頻率利用率； 而在集群系統中， 主要是以改進頻道共用技術來提高系統的頻率利用率的。集群通信系統主要是大區、小區覆蓋；而蜂窩通信系統是小區，微小區，甚至微微小區覆蓋。 集群系統的組成 集群系統均以基本系統為模塊， 并用這些模塊擴展為區域網。 根據覆蓋的范圍及地形條件， 基本系統可由單基站或多基站組成。 集群系統的控制方式有兩種， 即專用控制信道的集中控制方式和隨路信令的分布控制方式。 集群網絡的基本結構(a) 集中控制方式系統管理終端系統控制中心(SCC)電話

11、互聯器PSTNPABX調度臺調度臺轉發器1轉發器2轉發器 M基站(BS)天線共用設備移動臺1移動臺N調度臺手機(a)Public Switched Telephone Network公共電話交換網絡Private Automatic Branch Exchange專用自動小交換機集群網絡的基本結構 (b) 分布控制方式系統管理終端其它系統或RNT調度臺無線網絡終端RNT邏輯控制單元(LCU)轉發器1轉發器2LCU轉發器MLCU天線共用設備(b)基站(BS)移動臺1移動臺N調度臺手機PABX或PSTNRadio Network Terminal無線網絡終端系統控制中心系統控制中心 主要控制和管理

12、整個集群通信系統的運行、交換和接續調度臺調度臺。它是能對移動臺進行指揮、調度和管理的設備，分有線和無線調度臺兩種。系統管理終端系統管理終端 提供系統管理、時間參數、用戶優先等級、修改、故障示警以及信息打印等輸出。 集群方式消息集群(Message Trunking)。 在消息集群系統中， 每一次呼叫通話期間， 一次性地分配一對無線頻道， 而且在通話完畢后(即松開PTT開關后)， 轉發器繼續在該頻道上工作6 s左右(即脫離時間約為6 s), 才算完成此次接續過程。 消息集群的典型呼叫格式 移動臺1發射4 s2 s暫停移動臺2應答4 s2 s暫停移動臺1發射4 s2 s暫停移動臺2應答4 s脫離時

13、間6 s消息時間22 s總的傳輸時間28 s信道1傳輸集群(Transmission Trunking)。 傳輸集群通話中， 并非始終占用某一個頻道， 當發話一方松開PTT時， 對這一頻道的占用即告結束， 對方回答或本方再發話時， 都要重新分配并占用新的空閑頻道。 亦即在通話中， 每按一次PTT開關就重新占用頻道一次。 傳輸集群的典型呼叫格式移動臺1發射信道14 s信道可再分配移動臺2應答4 s信道可再分配總的傳輸時間16 s信道2信道可再分配移動臺2應答信道可再分配4 s信道3信道可再分配信道可再分配4 s移動臺1發射準傳輸集群(Quasi Transmission Trunking)。 準

14、傳輸集群是為了克服傳輸集群的缺點而提出的一種改進型集群方式， 也可以看作是傳輸集群和消息集群的折中方案。 其做法是： 一方面(和消息集群相比)把脫離的時間縮短為0.52 s; 另一方面(和傳輸集群相比)在每次PTT松開之后增加0.5 s的保持時間， 然后釋放頻道。 準傳輸集群的典型呼叫格式 移動臺1發射信道14 s信道可再分配移動臺2應答4 s信道可用總的傳輸時間18 s0.5 s0.5 s信道2移動臺2應答4 s信道可用移動臺1發射4 s0.5 s0.5 s信道可再分配 uHSPA（High Speed Packet Access 3.5G）用戶超過）用戶超過WCDMA 截至截至2010年年

15、9月，全球超過月，全球超過96%的的WCDMA網絡都已升級至網絡都已升級至HSPA網絡，網絡，HSPA網絡成為部署的主流。網絡成為部署的主流。 u移動寬帶需求迅速攀升移動寬帶需求迅速攀升 由于由于3G/3G增強型技術以及智能終端的逐漸普及，極大的帶動了增強型技術以及智能終端的逐漸普及，極大的帶動了用戶對移動寬帶業務的需求，用戶對移動寬帶業務的需求，3G網絡傳輸速率的提升促進了視網絡傳輸速率的提升促進了視頻、下載等類移動互聯網業務逐漸普及頻、下載等類移動互聯網業務逐漸普及 uLTE(Long Term Evolution)市場正式啟動市場正式啟動 根據根據GSA（Global mobile Su

16、ppliers Association）2010年年10月的月的統計，已經有統計，已經有7個個LTE商用網絡，預計商用網絡，預計2012年將達到年將達到55個。不過個。不過從目前的規模來看，從目前的規模來看，LTE商用網絡仍停留在試商用階段，只是商用網絡仍停留在試商用階段，只是小范圍的熱點部署，大范圍覆蓋的小范圍的熱點部署，大范圍覆蓋的LTE網絡還沒有形成。網絡還沒有形成。 預計預計LTE將在全球分地區分時段部署，將在全球分地區分時段部署，TeliaSonera（北歐和波（北歐和波羅的海地區領先的通訊公司）、羅的海地區領先的通訊公司）、NTT DoCoMo、Verizone將是全將是全球最早引

17、入球最早引入LTE的運營商；北美和東南亞地區將較早地引入的運營商；北美和東南亞地區將較早地引入LTE。日本的日本的DoCoMo移動通信公司的第四代移動通訊（移動通信公司的第四代移動通訊（4G）在）在2004年年8月的測試中，已經將網絡的下載速率提升到月的測試中，已經將網絡的下載速率提升到1Gbps。在。在2006年年底進行的第年年底進行的第4代移動通信系統代移動通信系統(4G)外場試驗中，創下每秒外場試驗中，創下每秒5吉吉比特的最大下行速率紀錄。比特的最大下行速率紀錄。在在2010年上海世博會上，中國移動搭建的年上海世博會上，中國移動搭建的TD-LTE演示網覆蓋演示網覆蓋世博園全園世博園全園5

18、.28平方公里，在世博園區內共建有平方公里，在世博園區內共建有TD-LTE室外站室外站17個，覆蓋上海世博會園區的個，覆蓋上海世博會園區的9個室內場館，該演示網實際能夠個室內場館，該演示網實際能夠達到的最高數據傳輸速度，下行為達到的最高數據傳輸速度，下行為100Mb/s，上行為，上行為50Mb/s。 IPIP業務業務接接入入接接入入接接入入接接入入接接入入骨干骨干社社區區移移動動固固定定有有線線電電視視骨干骨干衛衛星星電電力力圖圖17 未來的網絡結構未來的網絡結構 從話音和數據的融合到有線和無線的融合從話音和數據的融合到有線和無線的融合, , 從從傳送網和各種業務網的融合到最終實現三網的融傳送網和各種業務網的融合到最終實現三網的融合將成為下一代網絡發展的必然趨勢。合將成為下一代網絡發展的必然趨勢。核心網的融合核心網的融合 公共交換電話網公共交換電話網( PST N) 、用于數據傳輸的、用于數據傳輸