Transcript 第一章移动通信概述

第一章 移动通信概述
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先导案例
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1.1 移动通信的特点
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1.2 移动通信的工作方式
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1.3 移动通信系统的基本组成
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1.4 移动通信系统的发展历程
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1.5 移动通信的基本技术

1.6 移动通信的产业链
先导案例
随着社会的快速发展，人们要求在移动中与别人进行语
音、视频、图像、数据等信息的有效、可靠和安全地通信，
实现这种方式的通信系统称为移动通信系统，系统的基本构
成如图1-1所示，系统内的数据传输和处理流程如图1 -2所示
与有线通信系统相比，移动通信系统有什么特点?采用什么方
式?信号处理采用哪些技术?如何组网?掌握这些概念对于了解
移动通信有十分重要的意义。
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1.1 移动通信的特点

移动通信属于无线通信，通信终端设备是可移动的，传
输信号以电磁波的形式在空间进行传输，传输线路不再固定。
因为传输线路的开放性，移动通信的通话质量不如有线通信
好，但移动通信带给人们生产和生活上的方便足以弥补其缺
陷，加之随着移动通信技术的发展，其通信质量也不断提高，
手机已成为人们生活的一部分。我国目前拥有全世界最多的
移动用户，拥有覆盖范围广、最大的移动通信网，手机产量
约占全球的1/3，是名副其实的手机生产大国。与其他通信方
式相比，移动通信具有自身的特点。
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1.1 移动通信的特点
1.电波传输条件恶劣，存在严重的多径衰落现象

由于移动用户的通信地点可能处在高楼林立的城市中心繁华区、以
一般性建筑物为主的近郊小城镇区和以山丘、湖泊、平原为主的农
村及远郊区三类典型区域，这会导致电磁波的传播由于受到地形、
各种地物的影响而产生绕射、发射和散射，使得到达接收端的信号
是多路的合成，合成信号的幅度、相位和到达时间随机变化，从而
严重影响通信的质量。这就是所谓的多径衰落现象，如图1 -3所示
在移动通信系统中，采用分集接收技术抗多径衰落。
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1.1 移动通信的特点
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2.具有多普勒效应

由于移动用户可能在高速车载的运动中进行，当运动速度
达到70 km/h，接收信号的频率随着速度和入射角而变化，使
接收信号的电平起伏变化，即出现多普勒效应。在移动通信系
统中，使用锁相环技术可以降低多普勒效应带来的信号不稳定
的影响。
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1.1 移动通信的特点
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3.存在远近效应

由于移动用户和接收设备的距离是随机变化的，当距离
近时接收信号强，当距离远时接收信号弱，距离的变化会使
接收信号的电平起伏变化;另外，由于通信系统是在强干扰下
工作的，如果距离近处的信号是干扰信号，则在接收端会发
生强干扰信号压制远处弱有用信号的现象。上述的两种情况
统称为远近效应。解决远近效应的技术是功率控制技术。


4.用户经常移动
由于移动用户在通信区域内是随机运动的，为了实现实
时可靠的通信，要求移动通信系统必须具有位置登记、越区
切换及漫游访问等跟踪交换技术。
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1.1 移动通信的特点
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5.组网方式灵活

由于通信环境的复杂，信号接收地点可能是繁华的市区，
也可能是空旷的郊外或海域，所以移动通信的组网方式根据
地形地貌灵活多样，如在用户密度不大的地区采用大区制，
在繁华的市区采用小区制，而小区制移动通信网又分为带状
服务区和面状服务区。
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1.2 移动通信的工作方式

按照通话的状态和频率使用的方法，移动通信可分为三
种工作方式:单工、双工和半双工三种通信方式。
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1.单工通信方式

所谓单工通信，是指通信双方交替进行收信和发信的通信方
式，发送时不接收，接收时不发送。单工通信常用于点到点
的通信，如图1-4所示。根据收发频率的异同，单工通信可分
为同频单工和异频单工。
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1.2 移动通信的工作方式

(1)同频单工

同频单工是指通信的双方在相同频率f:上由收/发信机轮
流工作。通话的操作采用“按一讲”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，可按压“按-讲”
开关，关掉自己的接收机，使其发射机工作，这时由于B方
接收机处于守听状态，即可实现由A至B的通话;同理，也可
实现由B至A的通话。在该方式中，同一部电台(如A方)的收
发信机是交替工作的，故收发信机可使用同一副天线，而不
需要使用天线共用器。

这种工作方式，设备简单，功耗小，但操作不便。如果
配合不好，双方的通话就会出现断断续续的现象。此外，若
在同一地区多部电台使用相邻的频率，相距较近的电台间将
产生严重的干扰。
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1.2 移动通信的工作方式

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(2)异频单工
异频单工是指通信双方的收/发信机轮流工作，且工作在
两个不同的频率f1和f2上，而操作仍采用“按一讲”方式，如
图1 -5所示。在移动通信中，基地站和移动台收、发使用两
个频率实现双向通信，这两个频率通常称为一个信道若基地
站设置多部发射机和多部接收机且同时工作，则可将接收机
设在某一频率上，而将发射机设置在另一频率上，只要这两
个频率有足够频差（或者称频距），借助于滤波器等选频器
件就能排除发射机对接收机的干扰。
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1.2 移动通信的工作方式

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2.半双工通信方式
半双工通信方式是指通信的双方有一方(如A方)使用双工
方式，即收/发信机同时工作，且使用两个不同的频率f1和f2;
而另一方(如B方)则采用双频单工方式，即收/发信机交替工
作，如图1-6所示。平时，B方是处于守听状态，仅在发话时
才按压“按一讲”开关，切断收信机使发信机工作。其优点
是:设备简单、功耗小、克服了通话断断续续的现象，但操作
仍不太方便。所以半双工通信方式主要用于专业移动通信系
统中，如汽车调度等。
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1.2 移动通信的工作方式
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3.双工通信方式

双工通信方式指通信的双方、收/发信机均同时工作，即
任一方在发话的同时，也能收听到对方的话音，无需“按一
讲”开关，与普通市内电话的使用情况类似，操作方便，如
图1 -7所示。但是采用这种方式，在使用过程中，不管是否
发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。这一点对以电池
为能源的移动台是很不利的。为此，在某些系统中，移动台
的发射机仅在发话时才工作，而移动台接收机总是工作的，
通常称这种系统为准双工系统，它可以和双工系统相兼容，
目前，这种工作方式在移动通信系统中获得了广泛的应用。
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1.3 移动通信系统的基本组成

1.移动通信系统的基本组成

移动通信网络一般由移动台(MS)、基站(BS)、移动业务
交换中心(MSC)及与市话网(PSTN)相连的中继线等组成，如
图1-1所示。

(1)移动台

移动台(MS)是公用移动通信网中移动用户使用的设备，
也是用户能够接触的整个系统中的唯一设备，它可以为车载
型、便携型和手持型。移动台提供两个接口，一个是接入系
统的无线接口，另一个是使用者之间的接口，对于手机用户
来讲用户接口指的是按键和显示屏。
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1.3 移动通信系统的基本组成
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(2)基站

基站(BS)通过无线接口直接与移动台相连，在移动台和
网络之间提供一个双向的无线链路(信道)，负责无线信号的
收发与无线资源管理，实现移动用户间或移动用户与固定网
用户间的通信连接。基站本身只起转发作用，如何移动用户
(移动台)要通信，需将信息发给基站，再由基站转发给另一
移动台。每个基站都有一个服务区，即无线电波的覆盖范围，
服务区的大小是由基站的天线高度和发射功率决定。下面我
们来对移动通信中常用的无线信道进行定义。

信道是通信网络传递信息的通道。移动通信网的无线信
道是移动台与基站间的一条双向传输通道。如果信号是移动
台发，基站收，移动台到基站的无线链路称为上行链路(上行
通道);如果信号是基站发，移动台收，基站到移动台的无线
链路称为下行链路(下行信道)。
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1.3 移动通信系统的基本组成

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(3)移动业务交换中心
移动业务交换中心(MSC)是整个系统的核心，提供交换
功能及面向系统其他功能实体和固定网的接口功能，它对移
动用户与移动用户之间通信、移动用户与固定网络用户之间
通信起着交换、连接与集中控制管理的作用。
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1.4 移动通信系统的发展历程
现代通信技术的发展始于20世纪20年代，是20世纪的重
大成就之一。在不到100年的时间中，随着计算机和通信技术
的发展，移动通信也得到了巨大的发展，其发展速度令人惊
叹。移动通信已成为人们生活的一部分，移动用户的数量与
日俱增。移动通信系统的发展主要是围绕如何解决有限的频
率资源与不断增长的通信容量和业务范围之间的矛盾而发展
的，其发展历程如图1-8所示。
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1.4 移动通信系统的发展历程


1.第一代模拟蜂窝移动通信系统(1G)
1978年贝尔实验室研制成功采用频分多址技术的模拟蜂窝
移动通信系统，从此以后至20世纪80年代中期，逐渐形成了以
北欧的NMT、北美的AMPS、英国的TAGS等几种典型的模拟
蜂窝移动通信系统，统称为第一代(1G)移动通信系统。1G系统
的主要缺点是;频谱利用率低，容量有限，系统扩容困难;制式
太多，互不兼容，不利于用户实现国际漫游，限制了用户覆盖
面;不能与 ISDN兼容，提供的业务种类受限制，不能传输数据
信息;保密性差，以及移动终端要进一步实现小型化、低功耗、
低价格的难度都较大。
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1.4 移动通信系统的发展历程

我国在1986年投资建设模拟蜂窝式公用移动通信网，引进
了美国MOTOROLA公司的900 MHz TAGS标准的模拟蜂窝移
动通信系统(A网)和瑞典ERICSSON的公司900 MHz TAGS标准
的模拟蜂窝移动通信系统(B网)。1987年11月，广东正式开通了
移动电话业务，移动电话用户实现了“零”的突破。1996年实
现了A网、B网的互联自动漫游。2001年，我国模拟网关闭。
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1.4 移动通信系统的发展历程

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
2.第二代(2G)移动通信系统
20世纪80年代中期至20世纪末，是第二代(2G)移动通信系统—
数字式蜂窝移动通信系统发展和成熟阶段，推出了以欧洲的时分多
址GSM系统和北美的码分多址IS-95CDMA系统为代表的数字式蜂
窝移动通信系统，GSM系统的主要使用频段为900 MHz和1 800
MHz，分别称作GSM900和DCS1800，一般在900 MHz频段无法满
足用户容量需求时，会启用1 800 MHz频段。IS-95系统的使用频段
主要为800 MHz数字式蜂窝移动通信不但能克服模拟通信的一些弱
点，还能提供数字语音业务和最高速率为9. 6 kbit/s的电路交换数据
业务，并与综合业务数字网(ISDN)相兼容。
GPRS可以提供最高速率为171.2kbit/s的分组交换数据业务。
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1.4 移动通信系统的发展历程
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20世纪末欧洲电信标准协会(ETSI)推出了GPRS通用分
组无线业务。GPRS是在现有第二代移动通信GSM系统上发
展出来的分组交换系统，是GSM系统的升级版，GPRS系统
与GSM系统工作频率是一样的，允分利用了GSM系统中的设
备，只是在GSM系统的基础之上增加了一些硬件设备和软件
升级，为GSM系统向第三代(3G)移动通信系统提供了过渡性
的网络平台，所以GPRS系统被称作2.5G移动通信系统。
GPRS可以提供最高速率为171.2kbit/s的分组交换数据业务。
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1.4 移动通信系统的发展历程

我国的数字蜂窝移动通信网的大力发展是从20世纪末开
始的。1994年，中国联通率先开始建设数字蜂窝移动通信网。
1994年底，广东首先开通GSM数字移动电话网(俗称G网)。G
网工作频率是900 MHz，为了满足不断增长的通信容量，后
来又建设了DCS1800移动通信系统的网(即D网)。D网采用的
是GSM900标准，不同的是工作频率为1 800 MHz,使用双频
手机就可以在G网和D网中漫游通话。在2000年中国联通启动
了CDMA移动电话网(即C网)建设。2004年出现了
GSM/CDMA双模手机，双模手机用户可以自由选择使用G网
和C网进行通信。
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1.4 移动通信系统的发展历程

目前我国应用的移动通信网主要是G网(主要运营商是中
国移动与中国联通)和C网(主要由中国联通运营)。2001年，
中国移动开通GPRS业务，标志着中国无线通信进入2. 5 G时
代。经过短短20年的发展，我国已成为全球移动通信用户最
多的国家，中国移动不仅是中国规模最大的移动通信运营商，
也是拥有全球最大网络规模和用户规模的移动通信运营商。
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1.4 移动通信系统的发展历程

3.第三代(3G)移动通信系统

由于第二代(2G)移动通信系统难以提供高速数据业务，
无法实现全球覆盖和国际漫游，所以第三代(3G)移动通信系
统从20世纪80年代开始研发时就成为通信技术的一大亮点。
第三代(3G)移动通信系统可同时提供高质量的语音业务，最
高传输速率为2Mbit/s数据、图像业务，同时支持多媒体业务;
能够全球无线漫游。

21世纪，第三代(3G)移动通信系统进入快速发展时期，
其中最具有代表性的是基于GSM技术的欧洲与日本提出的
WCDNIA、北美提出的基于IS-95 CDMA技术的CDMA2000
和我国提出的TD-SCDMA。 2001年我国启动了3G技术的试
验，在2006年我国将CDMA2000 , WCDMA及TD-SCDMA颁
布为中国通信行业标准，并进行了大规模的3G网络试验。
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1.4 移动通信系统的发展历程

在3G技术之后，人们又开始研发4G, 5G技术。固定网、
移动网、计算机网络、广播电视网的融合成为发展的大趋势，
以IP为基础的移动互联网业务将是未来的主流业务。
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1.5 移动通信的基本技术

在移动通信中，由于传输信道和通信用户是动态的，不
固定的，所以，各种移动通信技术是围绕着如何适应信道和
用户的动态特性而发展的，主要的移动通信技术包括信号处
理技术和组网技术。

1. 5. 1 移动通信的信号处理技术

移动通信系统信号传输和处理的流程图如图1 -2所示，
由信源(话音)编解码、信道编码与解码、数字调制与解调和
无线信道5个单元组成。
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1.5 移动通信的基本技术
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1.话音编码技术

信源编码的主要作用是将信源送出的模拟信号取样、量
化、编码，并对编码后的信号去掉信源多余的冗余信息，以
达到压缩信源信息率，降低信号的传输速率、缩小信号带宽，
从而提高通信的有效性。常用信源编码的方法有波形编码、
参量编码和混合编码三种技术。
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1.5 移动通信的基本技术

(1)波形编码

波形编码是利用A/D变换技术，通过对模拟的输入信号
波形进行采样、量化，然后用二进制码表示出来的编码方式。
因为波形编码能够在接收端精确再现信源模拟信号的波形，
得到质量较好的信号，因而被经常采用。这种技术包括脉冲
编码调制(PC M )、脉码增量调制(DPCM)和自适应增量调制
(ADPCM )

PC M是基本的波形编码方法，具体步骤是对输入的信号
抽样、量化和编码，输出的PC M信号的数码率为64 kbit/s。
图1-9是PC M抽样、量化和编码的示意图。
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1.5 移动通信的基本技术

DPCM是对相邻抽样值的差值序列进行量化编码的方法，
DPCM是在PCM的基础上发展起来的，但和PC M相比，因
为是对相对较小的差值序列进行量化编码，所以每秒传输的
码元数(或数码率)可以降低，从而提高了传输效率

ADPCM是在DPCM的基础上，再采用自适应量化功能，
把自适应技术和差分脉冲编码调制结合起来的波形编码技术，
可在保证通信质量的基础上，进一步压缩数码率。ADPCM
技术使信号的数码率降为32 kbit/s，传输效率提高了一倍。
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1.5 移动通信的基本技术

(2)参量编码

参量编码不是直接对语音波形进行编码，而是在发送端
直接提取模拟信号的一些特征参量，并对这些参量进行编码
的一种方式。参量编码的数码率比波形编码低，数码率常在
4.8 kbit/s以下，但接收端重建的信号质量不好，有明显的失
真，因为在接收端收到的信号是根据发送的特征参量人工合
成得到的，实现参量编量的系统称为声码器。
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1.5 移动通信的基本技术

(3)混合编码

混合编码是波形编码技术和参量编码技术的混合，在参
量编码技术的基础上附有一些波形编码的特征，吸取波形编
码的高质量与参量编码的低速率的优点。混合编码是通信系
统使用最多的编码技术。

目前混合编码的改进方法有很多种，GSM系统、IS95CDMA, WCDMA和CDMr12000系统就采用改进的混合编
码技术，如GSM系统采用的是规则脉冲长期预测混合编码
(RPE-LTP),IS-95CDMA, WCDMA和CDMr12000系统则采用
了受激线性预测混合编码(QCELP)。
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1.5 移动通信的基本技术

2.信道编码技术

信道编码主要包括纠错编码和交织编码技术，主要目的
是提高通信的可靠性。

纠错编码的作用是检测和纠正信息在传输过程中的随机
差错。基本方法是根据一定的校验关系在发送端的信息码元
中加入一些监督码元，在接收端根据信息码元和监督码元之
间建立的这种校验关系来检错和纠错，从而提高数字信号传
输的可靠性，降低误码率。由于监督码元的加入，增加了信
号的冗余度，即可靠性的提高是以带宽为代价的，所以纠错
编码技术的目的是如何以最少的监督码元，获得最大的纠错
和检错能力。常用纠错编码技术有奇偶效验码、卷积码和
Turbo码。
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1.5 移动通信的基本技术

上面所述的所有纠错编码都是用来纠正随机错误的，但
在实际通信系统中常常存在突发性错误。突发错误一般是一
个错误序列。纠正突发错误通常采用交织编码。交织编码的
基本思路是，将i个能纠t个错的分组码(n , k)的中的码元比特
排列成i行n列的方阵。每个码元比特记作B(i,n)。如图1-10所
示，交织前如果遇到连续了个比特的突发错误(用阴影方块表
示)，且j>>t，对其中的连续两个码组而言，错误数已远远大
于纠错能力t，因而无法正确对出错码组进行纠错。交织后，
总的比特数不变，传输次序由原来的B (1, 1), B(1，2)，B(1，
3)…B(1，n)，B(2，1)，B(2，2)，B(2，3)…B(2，n)，…B(i,
1) , B (i, 3) , B(i, 3) ... B(i, n)转变为B(1 , 1), B (2 , 1) , B(3 , 1) ...
B(i，1)，B(1，2)，B(2，2)，B(3，2)…B(i，2)…B1，n)，
B(2，n)，B(3，n)，...B(i , n)的次序。
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1.5 移动通信的基本技术
此时因干扰或衰落引起的突发错误图样正好落在分组码
的纠错能力范围内。通常把码组数i称为交织度，用这种方法
构造的码称为交织码。使用交织编码的好处是提高了抗突发
错误的能力但不增加新的监督码元，从而不会降低编码效率。
理论上交织度i越大，抗突发错误的能力就越强，但是要求译
码器的暂存区就越大，而且译码延时也相应加大因此，实际
系统中会根据设计成本和系统的延时要求选取合适的i。
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1.5 移动通信的基本技术

3.数字调制技术

数字调制，即用数字信号来调制某一较高频率的正弦波，
使已调信号能通过带限信道传输。其主要作用是:第一，频谱
搬移，即将传送信息的基带信号搬移到相应频段的信道上传
输，以解决信源信号通过天线转化为电磁波发送到自由空间;
第二，为了提高频带的利用率，即单位频带内传送尽可能高
的信息率。移动通信系统采用数字调制技术都是在基本数字
调制技术的基础上进行改进的。

(1)基本的数字调制技术

根据所控制的高频正弦波载波信号的参数不同，基本的
数字调制技术可分为频移键控( FSK)调制、相移键控( PSK)
调制和振幅键控( ASK )调制三类
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1.5 移动通信的基本技术

①频移键控(FSK)调制。频移键控(FSK)调制是指数字基带信
号控制的是载波的频率。若基带信号是二进制信号，“1”和
“0”分别用两个不同载波频率的正弦载波来传送，而载波振
幅不变，则频移键控记为2FSK，如图1-11所示。若基带信号
是多进制信号，则频移键控记为MFSK。

②相移键控(PSK)调制。相移键控(PSK)调制是指数字基带信
号控制的是载波的相位，若基带信号是二进制信号，则相移
键控记为2PSK，若基带信号是多进制信号，则相移键控记为
MPSk。 2PSK又分为绝对相移键控( 2BPSK)和相对相移键
控(2 DPSK)。绝对相移键控( 2BPSK)调制方法是:调制后的正
弦载波相位按照基带信号"1”和“0”变换而对应变化，当基带
信号为“1”时，调制后的正弦波相位为。
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1.5 移动通信的基本技术

当基带信号为“0”时，调制后的正弦波相位为π，其振幅
和频率保持不变;相对相移键控(2 DPSK)调制方法是:2DPSK
调制后的正弦载波相位，即当基带信号为“1”时，调制后的
载波相位和前一个载波信号的相位反相(为π)，当基带信号为
“0”时，调制后的载波相位和前一个载波信号的相位相反同
相(为0)，其振幅和频率也保持不变。两种调制方法的波形如
图1-12所示。2BPSK在解调时存在相位模糊问题，2DPSK不
存在2BPSK的相位模糊问题。
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1.5 移动通信的基本技术

③振幅键控( ASK)调制振幅键控( ASK)调制是指基带数字信
号控制的是载波的振幅，正弦载波的幅度随着调制信号的变
化而变化，而其相位和频率保持不变。若基带信号是二进制
信号，则振幅键控记为2ASK振幅键控( ASK )调制原理方框
图及其波形如图1-13所示;若基带信号是多进制信号，则振幅
键控记为MASK。

上述三种调制方式中，绝对相移键控( BPSK)的频谱利用
率最高，抗干扰性能最好，所以移动通信中的调制方式多数
是在BPSK的基础上改进的。
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1.5 移动通信的基本技术

(2)改进的数字调制技术

①最小频移键控调制(MSK )。在实际应用中需要调制信
号包络波动小，高频分量小，邻道辐射低。如果调制信号在
码元转换时刻信号相位是不连续的、突变的，就会使得系统
产生较大的带外辐射，如果采用滤波器去抑制，又会使得信
号包络波动变大，对信道的线性度要求会变高，工程上不易
实现。

最小频移键控(MSK)调制可以有效地解决上述矛盾。最
小频移键控(MSK)的调制信号相位不存在突变点，在码元转
换时刻是保持连续的，且信号包络波动小。
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1.5 移动通信的基本技术

图1-14所示为实现MSK调制的方框图。其工作过程是:将
输入的基带信号进行差分编码后，经串/并转换电路，将其分
成I,Q两路信号，并相互交错一个码元宽度Tb，再用加权函数
cos(πt/2 Tb)和sin cos(πt/2 Tb)分别对I, Q两路信号加权，最后
将两路信号分别对正交载波cosWct和sinWct进行调制，将所
得到的两路已调信号相加，通过带通滤波器，就得到MSK信
号MSK解调可采用相干、非相干两种方式。
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1.5 移动通信的基本技术

虽然MSK信号相位不存在突变点，但相位却呈折线变化，
使MSK信号的带外邻道辐射相对较大，影响了频谱利用效率，
所以在MSK基础上产生了GMSK调制方法

②高斯滤波最小移频键控调制(GMSK)。高斯滤波最小
移频键控GMSK调制的基本原理是在MSK调制器之前加入一
个高斯低通滤波器，进一步抑制高频分量，使基带信号变成
高斯脉冲信号后再进行MSK调制。所以，GMSK的抗干扰性
能与最优的BPSK差不多，对高功率放大器的线性度要求低，
因而得到了广泛的应用，GSM系统采用的是GMSK调制。
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1.5 移动通信的基本技术

③正交相移键控调制(QPSK)。在1986年后，由于实用线
性高功率放大器取得了突飞猛进的发展，使得线性调制技术
在移动通信中得到实际应用。这类调制技术频谱利用率较高，
但对调制器和功率放大器的线性要求非常高。目前移动通信
系统采用的线性调制技术都是在BPSK和QPSK的基础上发展
起来的。正交相移键控( QPSK )调制，也称作四相相移键控。
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1.5 移动通信的基本技术

QPSK调制的基本信号是四进制信号，即00, 01, 10, 11，
对应于载波的4种不同相位。

QPSK信号常用的产生方法有相位选择和直接调相两
种。

相位选择法原理框图如图1-15所示。图中，四相载波
发生器产生QPSK信号所需的4种不同相位的载波，输入的
二进制数码经串/并变换器输出双比特码元。
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1.5 移动通信的基本技术

QPSK调制也可看成是两路信号同时进行BPSK调制，只是
两路的载波cosWct和sinWct相互正交，其原理框图如图1-16
所示，波形见图1-17,输入的基带信号经串/并转换电路，将
其分成I,Q两路信号，将两路信号分别用正交载波cosWct和
sinWct进行BPSK调制，将所得到的两路已调信号相加，通
过带通滤波器，就得到QPSK信号。由于QPS K的I,Q两路
数据流在时间上是一致的(即码元的沿是对齐的)，当两路数
据同时改变极性时(I,Q两路码元同时转换)，QPSK信号的相
位将发生180。跳变。这种相位跳变会导致信号的包络在瞬
间通过零点，引起包络起伏。
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1.5 移动通信的基本技术

④交错正交(或四相)相移键控( OQPSK)。为了进一步减小
QPSK已调波的相位突变值，降低已调信号的包络波动，在
QPSK基础上提出了改进的交错正交(或四相)相移键控
(OQPSK )调制。

OQPSK调制框图如图1-18所示，波形见图1-19。 OQPSI}调
制是将输入的基带信号经串/并转换电路，将其分成I,Q两路
信号，并使其在时间上相互错开一个码元间隔，然后再对两
路信号进行正交BPSK调制，叠加成为 0QPSK信号。由于
0QPSK调制将两路信号在时间上错开一个码元的时间(Tb)进
行调制，不会发生像QPSK两路数据同时改变极性的现象，
每次只有一路码元可能发生极性翻转，因此，OQPSK信号相
位最大突变±90°，不会出现180°的相位跳变。OQPSK频
谱特性比QPSK好，其信号包络起伏比QPSK信号小，故
OQPSK性能优于QPSK。
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1.5 移动通信的基本技术

⑤π/4差分四相移相键控(π/4-DQPSK)调制。QPSK调制是在
移动通信上获得较多应用的一种调制，也是一种正交相移键
控调制技术，π/4-DQPSK信号最大相位突变介于OQPSK和
QPSK之间为± 135°，所以其包络起伏比QPSK小但比
OQPSK大，但π/4 -DQPSK最大的优势在于它能够非相干解
调，而OQPSK和QPSK最大的缺点是只能采用相干解调，这
使得π/4-DQPSK接收设备大大简化。π/4-DQPSK调制过程和
QPSK相比多了一个差分相位编码电路，π/4-DQPSK调制方
框图如图1-20所示。
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1.5 移动通信的基本技术

1.5.2 移动通信的组网技术

由若干个移动通信系统互联就构成移动通信网络，移动
通信组网的基本技术主要包括多址技术、服务区规划技术和
多信道共用技术。

1.多址技术

在一个无线小区中，如何使一个基站能容纳更多的用户
同时和其他用户进行通信?又如何使基站能从众多用户台的信
号中区分出是哪一个用户台发出来的信号，而各用户台又能
识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号?解决这个问
题的办法称为多址技术。
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1.5 移动通信的基本技术

常用的多址方式有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)
和码分多址(QDMA)。对于移动通信系统而言，由于用户数
和通信业务量激增，一个突出的问题是在频率资源有限的条
件下，如何提高通信系统的容量。由于多址方式直接影响到
通信系统的容量，所以一个移动通信系统选用什么类型的多
址技术直接关系到移动通信系统容量的大小。
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1.5 移动通信的基本技术

(1)频分多址(FDMA)。

在移动通信系统中，频分多址是把通信系统的总频段划
分成若干个等间隔的互不重叠的频道，分配给不同的用户使
用。这些频道互不重叠，其宽度能传输一路话音信息，而在
相邻频道之间无明显的干扰。

频分多址系统的工作示意图如图1-21所示。由图可见，
系统的基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号。任意
两个移动用户之间进行通信时都必须经过基站中转:因而要占
用一对频道，一个用作上行(反向)信道，一个用作下行(前向)
信道，才能实现双工通信不过，移动台在通信时所占用的信
道并不是固定的，通常是在通信建立阶段由系统控制中心临
时分配的，通信结束后移动台将退回占用的信道，这些信道
又可以重新分配给其他用户使用。
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1.5 移动通信的基本技术

FDMA的频道分割如图1 - 22所示。上行信道占有较低的
频带，下行信道占有较高的频带，中间为保护频带。为了在
有限的频谱中增加信道数量，希望频道间隔越窄越好，
FDMA信道的相对带宽较窄(25 kHz或30 kHz )，但在频道之
间必须留有足够的保护间隙Fg，同时，在接收设备中使用带
通滤波器，限制邻近频道间的干扰。

FDMA技术的缺点是:基站需要多部不同载波频率的发射
机同时工作，设备复杂;系统中存在多个频率的信号，容易产
生信道间的互调干扰，因此通信质量较差，保密性较差;因为
频道数量是有限的，所以系统容量小，不能容纳较多的用户
FDMA主要用于模拟蜂窝移动系统中，在数字蜂窝移动系统
中，更多采用的是TDMA和CDMA。

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1.5 移动通信的基本技术


(2)时分多址(TDMA)。
时分多址(TDMA)技术是在一个载波频率上把时间分割
成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都
是互不重叠的)，每个时隙就是一个通信信道，分配给一个用
户，在时隙内传送的信号叫做突发(bust)，不同通信系统的帧
结构好帧长度是不一样的，GSM系统采用的是TDMA技术.其
帧长为4. 6 ms如图1-23所示。
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1.5 移动通信的基本技术

图1 - 24所示为TDMA通信系统的工作示意图。每次通信
时，每个用户在每帧内在指定的时隙按顺序向基站发射信号，
基站在相应的时隙中接受给它的信号;同样，基站在指定的时
隙按顺序向不同用户发射信号，用户只要按照顺序在相应的
时隙中接收发给它的信号，就能从众多的信号中把发给它的
信号区分出来，为了正确识别并接收信号，同时保证各用户
发射的信号不会在基站发生重叠或混淆，TDMA通信系统设
备必须有精确的定时和同步。TD-MA和FDMA通信系统相比，
TDMA通信系统在同样的频道数下，能容纳更多的用户，频
率利用率高;每个用户占用不同的时隙进行通信，用户间不会
串扰，基站只需一部收发信机，互调干扰小，并且对时隙的
管理和分配通常要比对频率的管理与分配更容易经济，便于
动态分配信道。
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1.5 移动通信的基本技术

(3)码分多址(CDMA)。

码分多址(CDMA)是指不同的移动台的识别不是靠频率
不同或时隙不同，而是用各自不同的独特的随机的地址码序
列来区分，地址码序列彼此正交互不相关，或相关性很小。
在这样一个信道中，可容纳比TDMA还要多的用户数。

图1-25是码分多址(CDMA)通信系统示意图，其基本工
作原理如下:在码分多址通信系统中，利用自相关性很强而互
相关值为。或很小的周期性码序列作为地址码，与用户信息
数据相乘(或模2加)后进行合成，经过相应的信道传输后，在
接收端以本地产生的已知地址码为参考，根据相关性的差异
对接收到的所有信号进行鉴别，从中将地址码与本地地址码
一致的信号选出，把不一致的信号除掉(这个过程称之为相关
检测)。
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1.5 移动通信的基本技术

例如，图1 - 25中d1~ dN、分别是N个用户的信息数据，
其对应的地址码分别W1~WN，为了简明起见，假定系统有4
个用户(即N=4)，各自的地址码为:
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1.5 移动通信的基本技术

假设在某一时刻用户信息数据分别为:

与式(1-1)和式(1-2)相应的波形如图1-26。
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1.5 移动通信的基本技术

与各自对应的地址码相乘后的波形S1~ S4如图1 - 26所示。
在接收端，当系统处于同步状态和忽略噪声时，在接收机中
解调输出R端的波形是S1~ S4的叠加，如果欲接收某一用户
(例如用户2)的信息数据，本地产生的地址码应与该用户的地
址码相同(Wk=W2)。并且用此地址码与解调输出R端的波形
相乘，再送入积分电路，然后经过采样判决电路得到相应的
信息数据。如果本地产生的地址码与用户2的地址码相同(即
Wk=W2)，经过相乘、积分电路后，产生的波形J1~J4如图1 26所示，即:
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1.5 移动通信的基本技术

也就是在采样、判决电路前的信号是:0、-1、0、0。此
时，虽然解调输出R端的波形是S1~S4叠加，但是，因为要接
收的用户2的信息数据，本地产生地址码与用户2的地址码相
同，经过相关检测后，用户1, 3, 4所发射的信号加到采样、判
决电路前的信号是0，对信号的采样、判决没有影响。采样、
判决电路的输出信号是J2={-1}，也就是用户2所发送的信息数
据。

如果要接收用户3的信息数据，本地产生的地址码应与用
户3的地址码相同(Wk=W3)，经过相乘、积分电路后，产生的
数据J1~J4为:

J1={0}，J2={0}，J3={1}，J4={0}
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1.5 移动通信的基本技术


也就是在采样、判决电路前的信号是0、0, 1, 0。此时，
虽然解调输出R端的波形是S1~S4叠加，但是要接收的用户3的
信息数据，本地产生的地址码与用户3的地址码相同，经过相
关检测后，用户1, 2, 4所发射的信号加到采样、判决电路前的
信号是。，对信号的采样没有影响。采样、判决电路的输出
信号是J3={1}，也就是用户3所发送的信息数据。
如果要接收用户1, 4的信息数据，其工作原理与上述相同。
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1.5 移动通信的基本技术

以上是通过一个简单例子，简要叙述了码分多址通信系
统的工作原理。实际上，码分多址移动通信系统并不是这样
简单的，而是复杂得多:一是要有足够多的自相关性和互相关
性良好的地址码，这是“码分”的基础;二是在码分多址通信
系统中的各接收端，必然产生与发送端码型和相位均一致的
本地地址码(简称本地码)，这是“码分”最主要的环节;三是
由于码分多址通信系统中的特点，即网内所有用户使用同一
载波，各个用户可以同时发送或接收信号，这样在接收机的
输入信号干扰比将远小于1(负若干dB)，这是传统的调制解调
方式无能为力的。为了把各用户之间的相互干扰降到最低程
度，并且使各个用户的信号占用相同的带宽，码分系统必须
与打一展频谱技术相结合，使在信道上传输的信号所占频带
极大展宽(一般达百倍以上)，为接收端分离信号完成实质性
的准备。
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1.5 移动通信的基本技术

比较上述的三种多址方式，如图1-27所示。CDMA码分
多址技术的频谱利用率最高，所能提供的容量最大，它代表
了多址技术的发展方;TDMA时分多址技术，目前技术比较成
熟，应用较为广泛;FDMA频分多址技术，由于频谱利用率低，
逐渐被TDMA和CDMA所取代，实际中最常用到的是这三种
多址方式的混合多址方式，如WCDMA系统采用FDMA/CDMA的混合应用;而TD-SCDMA系统采用的是
TDMA/CDMA的混合应用。

2.移动通信系统的服务区规划

(1)服务区的制式

根据移动通信系统的服务区覆盖方式的不同可将移动通
信系统的服务区划分为:大区制和小区制。
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1.5 移动通信的基本技术

①大区制。大区制是指在一个服务区域(一个城市或一
个地区)内只设置一个基站，由它负责这个地区移动通信的联
络和控制通常基站天线架设较高，发射机输出功率也比较大
(25~200W) ,覆盖区域半径一般为25~50km，用户容量一般为
几十至几百个，如图1 - 28所示。这种方式的优点是组网简单、
投资少，一般在用户密度不大或业务量较少的区域使用，因
为服务区域内的频率不能重复使用，无法满足大容量通信的
要求。
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1.5 移动通信的基本技术

②小区制。小区制是指将整个服务区划分成若干个单位
区群，每个区群由若干个无线小区组成，如图1-29所示。每
个无线小区分别设置一个基站，由它负责本区移动通信的联
络和控制。其基本思想是用许多的小功率发射机(小覆盖区域)
来代替单个大功率发射机(大覆盖区域)。每个无线小区设置
一个发射功率为5~10 W的小功率基站，覆盖半径一般为5~20
km。每个单位无线区群分配一组频率，在每个单位区群中，
每个无线小区使用一组频道，邻近无线小区使用不同的频道。
而在不同的无线区群中，频率可以重复使用，即同频复用。
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1.5 移动通信的基本技术

这样在整个服务区内，同一组频道可以多次重复使用，
因而大大地提高了频率利用率。另外，在区域内可根据用户
的多少确定小区的大小随着用户数目的增加，小区还可以继
续划小，即实现“小区分裂”，以适应用户数的增加。因此，
小区制解决了大区制中存在的频道数有限而用户数不断增加
的矛盾，可使用户容量大大增加。由于基站服务区域缩小，
移动台和基站的发射功率减小，同时也减少了电台之间的相
互干扰，普遍应用于用户量较大的公共移动通信网。但是，
在这种结构中，移动用户在通信过程中，从一个小区转入另
一个小区的概率增加，移动台需要经常更换频道。而且，由
于增加了基站的数目，所以带来了控制交换复杂等问题，建
网的成本也高了。
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1.5 移动通信的基本技术

(2)单位无线区群的形成

①无线小区形状的选择。根据天线理论，对采用全向天
线的无线小区，其覆盖面是以天线为中心的圆形，叠区必定
会产生干扰为了在整个服务区实现无缝覆盖，各圆形的无线
小区会相互重叠，在重，所以，在理论上常用圆内接正多边
形代替圆表示无线小区形状那么，采用什么形状的正多边形
是最合适的呢?下面来讨论这个问题。

代替圆表示无线小区形状的圆内接正多边形可取的形状
一般分为正三角形、正方形、正六边形3种，如图1-30所示。

那么这三种形状哪一种最好呢?假设无线小区半径都是r，
计算出三种形状小区的单位相邻小区的中心距离、小区面积、
交叠部分面积如表1-1所示。
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1.5 移动通信的基本技术

将这3种圆内接正多边形的相邻小区的中心距离、单位小
区面积、重叠区面积三种参数如表1-2表示，比较后发现:正
六边形小区的邻区中心间距最大、小区面积也最大

从表1-1中可以发现:正六边形小区的小区面积最大、也
最接近理想的圆形、重叠区面积却最小。这意味着对于同样
面积的服务区域，采用正六边形构成小区所需的小区数最少，
基站数最少，也最经济，所需信道数最少，频率利用率较高。
所以服务区的无线小区采用正六边形结构是最佳选择。
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1.5 移动通信的基本技术

②单位无线区群的组成条件。为了防止同频干扰，同属
于一个单位无线区群彼此相邻的正六边形无线小区不能使用
相同的频率，共用一个信道。若同频无线小区之间的中心距
离大于同频复用距离，则各个单位无线区群可以使用相同的
频道组(同频复用)。同频复用的目的是节省频率资源，提高
频率利用率。使用相同频率的无线小区之间必须相隔一定的
距离，以使同频干扰足够小。
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1.5 移动通信的基本技术

一个单位无线区群由多少个无线小区组成比较合适?在何
种条件下无线区群才可以同频复用?

单位无线区群组成的基本条件:一是若干单位无线区群能
彼此邻接，且无缝隙、无重叠地覆盖整个服务区;二是相邻单
位无线区群中使用相同频率的无线小区的中心间距一定相等
满足以上条件的单位无线区群内的无线小区个数N满足下列
公式:

式中,i,j均为正整数。

由此可算出N的可能取值如表1-2所示相应的区群形状如
图1 -31所示。
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1.5 移动通信的基本技术

按图1-31所示的单位无线区群彼此邻接排布都可扩大服
务区，但如何选择单位无线区群呢?这要根据系统所要求的同
频道复用距离而定。在进行蜂窝状网络的频率分配时，每个
无线小区分给一个频道组，每个单位无线区群分给一组频道
组，如图1-32所示。图中的编号分别表示互不相同的频道组。
当服务区扩大后，为了实现同频复用，不同单位无线区群可
使用相同的频道组，其条件是，相同号编的无线小区中心之
间的距离dg大于或等于同频道复用距离D。dg取决于单位无线
区群中无线小区数N和无线小区半径r，三者之间的关系为:

由此可计算出N与dg/r的关系如图1-32所示显然，在满足
所要求的同频复用距离的前提下，N应取最小值，这是因为，
N越小，频率利用率越高。
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1.5 移动通信的基本技术

③无线小区的基站设置。无线小区中的基站如果设在小
区的中心位置，采用圆形辐射的全向天线覆盖无线小区，这
就是所谓的“中心激励”方式，如图1-33所示。

如果基站设在每个正六边形小区的3个顶点上，并且每个
基站采用3副辐射角是120°的扇形定向天线，分别覆盖3个相
邻无线小区的各三分之一区域，每个三分之一区域称作扇区，
即一个无线小区分为3个扇区，这就是“顶点激励”方式，由
于采用了定向天线，天线发射功率小，对同频干扰有一定的
抑制作用，且同频复用距离小，频率复用率较高，但是由于
每个基站覆盖面积减小，使频率切换次数增加。顶点激励方
式也可以用6副辐射角是60°的扇形定向天线。
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1.5 移动通信的基本技术




(3)不同情况下无线小区的划分
①用户密度不同时。如果整个服务区的地理环境一致，
用户密度分布均匀，则所采用的无线小区大小相同。而实际
上，在整个服务区，建筑物分布复杂，用户密度也是不均匀
的，如在城市中心，用户密度高，话务量大，而城市郊区的
用户密度相对较低，所以小区的划分应随外界环境而灵活变
化，如在用户密度高的市中心，可使无线小区的面积小一些，
在用户密度低的城市郊区可使无线小区的面积大一些。
图1-34所示为用户分布密度不等时的区域划分。
另外，一个地区的用户数和话务量是变化的，如用户密
度低的城市郊区随着城市建设的发展，变成了用户密度高的
区域，这时为了适应增大的话务量，需要缩小原来的无线小
区的面积，将小区分成更小的小区。解决以上问题可用小区
分裂的方法
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1.5 移动通信的基本技术

以3辐射的顶点激励方式为例，如图1-35所示，在原小区
内分设三个发射功率更小一些的新基站，就可以形成几个面
积更小一些的正六边形小区，如图1-35中虚线所示。

②带状服务区。前面介绍的正六边形无线区群适合服务
区的地形是宽广的平面，也称为面状服务区，如果服务区是
狭长的区域，如公路、铁路、海岸等，则无线小区需采用定
向天线，按狭长的区域形成带状网络，相邻小区可进行频率
复用，如图1-36所示。
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1.5 移动通信的基本技术

③直放站。服务区的地形起伏变化复杂，这会使得服务
区存在信号很弱或基站范围达不到的地方，这些地方称为盲
区，为了使信号有效到达盲区，最大限度满足用户通话服务
的要求，通常在适当的地方建立直放站，用来对移动通信基
站起延伸距离范围和覆盖重要盲区的作用。直放站是具有小
型功能的设备，它的成本低，架设简单，所以广泛用于隧道、
偏远的矿区、建筑物内部，如图1-37所示。
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1.5 移动通信的基本技术

3.多信道共用技术

随着移动通信的发展，频道数目有限和移动用户数急剧
增加的矛盾越来越大。要解决移动通信的频率拥挤问题，一
是开发新频段，二是采用各种有效利用频率的措施移动通信
发展的过程，就是有效利用频率的过程，而且仍是今后移动
通信发展中的关键问题之一。提高频率利用率的有效措施主
要有两种:同频复用和多信道共用，前面对同频复用已经做了
阐述，这部分介绍多信道共用技术。

多信道共用是指在网内的大量用户共同享有若干无线信
道，这与市话用户共同享有中继线相类似。这种占用信道的
方式相对于独立信道方式来说，可以显著提高信道利用率。
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1.5 移动通信的基本技术

例如，一个无线小区有IL个信道，把用户也分成IL组，
每组用户分别被指定一个信道，不同的信道内的用户不能互
换信道，如图1-38 ( a)所示，这就是独立信道方式。当某一信
道被某一用户占用时，在它通话结束前，属于该信道的其他
用户都处于阻塞状态，无法通话。但是，与此同时一些其他
的信道可能正处于空闲状态，而又得不到利用。显然，信道
利用率很低。

如果将一个无线区内的n个信道，为该区内所有m个用户
共用，则当k (k<n)个信道被占用时，其他需要通话的用户可
以选择剩余的n-k中的任意一个空闲信道通信。这种方式称为
多信道共用，如图1 -38 (b)所示。对多信道共用方式，因为任
何一个移动用户选取空闲信道和占用空闲信道的时间都是随
机的，所以，所有n个信道同时被占用的概率远小于一个信道
被占用的概率。因此，多信道共用可明显提高信道利用率。
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1.5 移动通信的基本技术

多信道共用的结构，在同样多的用户数和信道数的情况
下，用户通信的阻塞率明显下降。显而易见，在同样多的信
道和同样阻塞率情况下，多信道共用能为更多的用户提供服
务，当然也不是无限制的增加，否则将使阻塞率增加而影响
通信质量。那么m和n的值取多少才比较合适，即每无线信道
究竟分配多少个用户才算合理?这就要看用户使用电话的频繁
程度为了定量分析计算，先讨论话务量和呼损率。
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1.5 移动通信的基本技术

①话务量(A):话务量是度量通信系统通话业务量或繁忙
程度的指标。所谓呼叫话务量是指每小时内平均呼叫次数(C)
与每次呼叫平均占用信道的时间(t)的乘积，即

计算公式: A = C * t (1 - 3)

式中，t的单位是h，话务量A的单位是厄朗(Erlang)

如果一个用户1小时内连续地占用一个信道，话务量就是
1 Erlang。

例如:假设在一个信道上，平均每小时有300次呼叫，平
均每次呼叫的时间为6 min ,那么这个信道上的总呼叫话务量
为:A = (300 x 6) ÷ 60 =30(Erlang)。
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1.5 移动通信的基本技术

②忙时话务量:是指每个用户最忙的那个小时的平均话务量
(A用户)，一个服务区的忙时话务量可以采用统计的方法取得。

计算公式:A用户= CTK/3600(1 - 4)



T为每次呼叫平均占用信道的时间(单位为s); K为忙时集中率。
【例1-1】某用户每天平均呼叫3次，每次呼叫平均占用2分钟
(T=120 s/次)，忙时集中率为10% (K=0.1)，则用户忙时话务量
A用户为多少?
解:A用户= CTK / 3600

= 3 x 120 x 0. 1 /3 600

= 0. 01 Erl/用户
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1.5 移动通信的基本技术

③呼损率(B):当用户请求通话，但信道却被其他用户占用
时，该用户因无空闲信道而不能通话，呼叫失败，通信系统
中，呼叫失败的概率称为呼损率(B)。

呼损率(B)的物理意思是损失话务量与呼叫话务量之比的
百分数，也可用呼叫次数表示，即


B=(AL/A)x 100％=(CL/C)x 100％(1-5)
式中，AL为损失话务量AL =A - A0, A0是呼叫成功而接通电话
的话务量;CL为呼叫失败次数，C为总呼叫次数。

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1.5 移动通信的基本技术

显然，呼损率(B)越小，成功呼叫的概率越大，用户就越
满意。因此，呼损率也称为系统的服务等级。例如，某系统
的呼损率为10% ,即该通信系统内的用户每呼叫100次，其中
有10次因无空闲信道而打不通电话，其余90次则能找到空闲
信道而实现通话。但是，对于一个通信网来说，要使呼损减
小，只有让呼叫(流入)的话务量小一些，即容纳的用户数少
些，这是每个运营商都不希望的。由此可知，呼损率与话务
量是一对矛盾，服务等级与信道利用率也是矛盾的，必须选
择一个合适的值。
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1.5 移动通信的基本技术

如果呼叫满足如下条件:

a.每次呼叫相互独立，互不相关，即呼叫具有随机性，也就
是说，一个用户要求通话的概率与正在通话的用户数无关

b.每次呼叫在时间上都有相同的概率。

假定移动通信系统的信道数为n，则呼损率可按下式计算:

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1.5 移动通信的基本技术

这就是爱尔兰公式。如已知呼损率(B)，则可根据式(1-6)
计算出A和n对应的数量关系将用爱尔兰公式计算出的呼损率
数据列表，即得到爱尔兰呼损表(见附录)。一般工程上计算
话务量时用查表方法进行。

例如，某小区中共有10个信道，若要求呼损率为10%，
则查表得呼叫话务量A=6. 776 Erl。
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1.5 移动通信的基本技术

④每频道容纳的用户数的估算。每个无线信道所能容纳
的用户数与在一定呼损率条件下系统所能负载的话务量成正
比，而与每个用户的话务量成反比，即每个信道所能容纳的
用户数m可表示为:
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1.5 移动通信的基本技术


【例1 -2】某移动通信系统，每天每个用户平均呼叫10次，
每次平均占用信道时间为80s，呼损率要求为10%，忙时集中
率K = 0. 125，问给定8个信道能容纳多少用户?
解 根据呼损率要求及信道数，查表得总话务量A=5.579 Erl

每个用户忙时话务量A用户=CTK/3600=0.027(Erl/用户)

每个信道容纳的用户数m=(A/n)/A用户=25.7(用户/信道)

系统所容纳的用户数m*n=25.7x8≈205(用户)
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1.5 移动通信的基本技术

由上可知，当无线区共用信道数一定时，呼损率B越大，
话务量越大，信道利用率刀越高，服务质量越低。因此呼损
率应选择一个适当值，一般为10%-20%多信道共用时，随着
信道数增加，信道利用率提高，但信道数增加，接续速率下
降，设备复杂，互调产物增多，因此信道数不能太多。另外，
用户数不仅与话务量有关，而且与通话占用信道时间有关。
在系统设计时，既要保持一定的服务质量，又要尽量提高信
道的利用率，而且要求在经济技术上合理。为此，就必须选
择合理的呼损率，正确地确定每个用户忙时的话务量，采用
多信道共用方式工作，然后，根据用户数计算信道数，或者
给定信道数计算能容纳多少用户数。
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1.6 移动通信的产业链

了解移动通信的产业链，对于我们学习这门课程的目的
是很有好处的。这样可以让大家知道为什么要学它，学了以
后有什么用?可以到哪些岗位?从而提高学习的兴趣。移动通
信的产业链如图1-39所示。

1.移动通信运营商

运营商是产业链的核心，一言以蔽之:甲方。电信运营商
在国内只有六家:中国移动、中国电信、中国网通、中国联通、
中国铁通、中国卫通。其中，目前拥有移动通信网络运营的
只有四家运营商:中国移动(GSM网络)、中国联通(GSM和
CDMA网络)、中国电信(小灵通网络)和中国网通(小灵通网
络)。

在国际移动通信运营商中，规模较大、影响力较强的包
括沃达丰(Vodafone ) , T-Mobile , Verizon、日本的NIT
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DoCoMo、韩国的SKT 。
1.6 移动通信的产业链

我国移动通信网络投入商业服务以来，经历了十多年的
发展，形成了拥有四亿多用户的巨大市场。但是，近年来，
随着大量低端用户的涌入，运营商的利润不断下降，收入增
长趋缓。为此，运营商一方面加大力度开发新业务，另一方
面进一步细分用户需要，提供更贴近用户需求的产品。

2.网络设备提供商

网络设备提供商是指为移动运营商提供通信网络设备的
生产商，在这个领域的公司包括诺基亚-西门子、朗讯-阿尔
卡特、爱立信、北电、摩托罗拉、华为、中兴、大唐、鼎桥、
普大等。这些公司每年都是吸纳入才的主力。主要生产基站、
核心网这些主设备。
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1.6 移动通信的产业链

3.终端提供商

终端提供商包括生产手机和数据卡的厂商，他们可以直
接面向用户。这个领域的巨头主要有:诺基亚、摩托罗拉、索
爱、三星等，国内一些企业在这个领域的势头相当强劲。

4.通信专业设备和软件提供商

这个领域的企业主要是服务于网络设备商、运营商、工
程和优化服务商的，主要生产专业的测试设备、测试软件、
网络规划软件、优化软件等。生产测试设备的佼佼者包括安
捷伦、思博伦、泰克、安立等;网络规划软件有Aircom等公司，
其他主要的网络设备商一般也推出自己的网络规划软件，目
前比较知名的有Actix等公司。
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1.6 移动通信的产业链

5.芯片生产商

芯片生产商为各网络设备商和专业设备商生产芯片，这个领
域比较著名的厂商有高通公司。

6. OSS系统开发商

OSS全称是业务运营支撑系统(Operational Support System )。
各大电信运营商都建设有自己的OSS系统，例如中国移动的
BOSS系统、中国联通的综合营账系统等。

OSS系统是做什么的呢?以中国移动为例，正如大家都知道的，
中国移动提出的BOSS系统规范将系统的建设划分为匕个子系统，
即联机采集、计费、网间结算、业务、综合账务、客服、系统管
理等。
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1.6 移动通信的产业链

OSS系统开发商的角色就是电信运营商开发这些软件系
统，他们实际上从事的工作与系统集成商和软件开发商有些
接近。这些厂家对员工的素质要求更接近软件企业，但同时
也要求员工能够对移动通信有所了解。业内比较知名的公司
包括亚信(Asianinfo )、神州数码、亿阳信通、创智、联创等，
IBM、微软、CA、惠普等著名软件公司也从事OSS系统的开
发。
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1.6 移动通信的产业链

7.工程和优化服务提供商

这个领域可以分成工程服务和优化服务，但是部分公司
往往同时从事这两者的工程工作。工程服务包括基站和机房
的建设、室内分布系统的建设等，一般的工程公司都和运营
商保持密切的合作关系。

网络优化服务是一块很大的市场，在国外，运营商的网
络维护、优化和管理往往是外包的;但国内运营商因为重视网
络质量，所以经常更愿意自己来负责。

网络优化服务的另外一个市场是直放站、塔顶放大器、
干线放大器等无线辅助设备的生产、销售和工程。
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1.6 移动通信的产业链
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
8.分销商
分销商卖的是手机、SIM卡等最终面向用户的东西。

9.增值业务提供商(SP)和内容提供商(CP)

SP和CP随着移动通信运营商的转型，最近才兴起的新型
厂家，目前这个市场有待加强管理。
电信业务分为基础业务和增值业务:基础业务指的是基本
的通话业务，最早的电信运营商提供的也就是通话业务;随着
移动通信业务的发展，各种增值业务逐步走上舞台。在这个
产业链上，SP扮演的角色是面向运营商和用户，建设业务平
台，为用户提供内容;而CP扮演角色是为SP提供内容。
在国外，SP的生存空间比较小，运营商一般都和CP直接
合作。在我国，四大移动运营商也都推出了各自的SP运营模
式，主要有移动梦网和互联星空等。
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图1-1 移动通信系统的基本构成
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图1-1 移动通信系统的基本构成
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图1-2 移动通信系统的数据传输和
处理流程
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图1-3 多径衰落现象
返回
图1-4 单工通信方式
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图1-5 双频单工通信方式
返回
图1-6 半双工通信方式
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图1-7 双工通信方式
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图1-8 移动通信系统的发展历程
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图1-9 PCM抽样、量化和编码示意
图
(a)模拟信号；（b）抽样；（c）量化；（d）编码；（e）数字信号 返回
图1-10 交织编码原理示意图
（a）交织前的比特输出及突发错误；（b）抽样交织后比特输出突发错误
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图1-11 2FSK调制原理框图与波形
（a）调制原理框图；（b）波形
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图1-12 2BPSK与2DPSK波形
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图1-13 2ASK 调制原理方框图及其
波形
（a）调制原理框图；（b）波形
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图1-14 MSK调制原理方框图
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图1-15 相位选择法产生QPSK信号
原理图
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图1-16 直接调相法产生QPSK信号
原理图
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图1-17 QPSK波形
返回
图1-18 OQPSK调制方框图
返回
图1-19 OQPSK波形
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图1-20 差分相位编码电路π/4DQPSK调制方框图
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图1-21 频分多址（FDMA）技术
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图1-22 FDMA的频道分割图
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图1-23 时分多址（TDMA）技术
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图1-24 TDMA通信系统的工作示意
图
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图1-25 CDMA通信系统的工作示意
图
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图1-26 CDMA原理波形示意图
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图1-27 FDMA、TDMA、CDMA三
种频分多址方式比较
（a）频分多址；（b）时分多址；（c）码分多址
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图1-28 大区制示意图
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图1-29 小区制示意图
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图1-30 不同圆内接正多边形表示的
无线小区形状
（a）正三角形；（b）正方形；（c）正六边形
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图1-31 不同N值的无线区群形状
（a）N=3,a=1,b=1；（b） N=4,a=21,b=0 ；（c） N=9,a=3,b=0
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图1-32 N与dg/r的关系
（a）3频制方式，dg=3r；（b）4频制方式，dg=3.46r；（c）7频制方式，dg=4.58r
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图1-33 基站的放置方法
（a）放在小区中心；（b）放在小区顶点
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图1-34 用户密度不等时的小区结构
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图1-35 小区分裂
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图1-36 带状服务区
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图1-37 直放站
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图1-38 信道使用方式
（a）独立信道方式；（b）多信道公用方式
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图1-39 移动通信产业链
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表1-1 三种形状小区的参数计算
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表1-2 单位区群小区数N的取值
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