Transcript 第1章 - 成都理工大学工程技术学院

普通高等教育 “十一五”国家级规划教材
移动通信原理与系统
李湘文
[email protected]
成都理工大学工程技术学院通信技术教研室
第一章
概 述
第1章
概 述
1.1
移动通信发展简述
1.2
移动通信的特点
1.3
移动通信的工作方式
1.4
移动通信的分类及应用系统
1.5
移动通信的主要技术及其发展趋势
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第一章 概 述
1.1 移动通信发展简述
1.1.1
移动通信的概念
移动通信是通信领域中最有活力、最具发展前途的一种
通信方式，是当今信息社会中最具个性化特征的通信手段。
移动通信的发展与普及改变了整个社会的面貌和人们的生活
方式，它已成为现代通信领域中的一大支柱产业。移动通信
是通向人类的通信梦想——个人通信的必经阶段。
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第一章
概 述
移动通信是指通信的一方或双方在移动状态中或临时停
留在某一非预定位置上进行信息传递和交换的方式。这里所
说的“信息传递和交换”，不仅指语音，还包括数据、传真
和图像等通信业务。移动通信不受时间和空间的限制，其信
息交流机动、灵活、迅速、可靠，是实现通信理想目标的重
要手段。
移动通信技术是一门融合了当代微电子技术、计算机技
术、无线通信技术、有线通信技术以及交换和网络技术的综
合性技术。近年来，大规模集成电路、微处理器、声表面波
器件以及数字信号处理、程控交换技术的进步，使移动通信
技术越来越完善。
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第一章
概 述
移动通信按使用环境、多址方式、服务范围、工作方式
及信号形式等的不同，有不同的分类方法。按使用环境可分
为陆上、海上和空中移动通信；按多址方式可分为频分多址
（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）；
按服务范围可分为专用网和公众网；按工作方式可分为同频
单工、异频单工、半双工和全双工；按信号形式可分为模拟
网和数字网；等等。
移动通信涉及的范围很广，凡是固定体与移动体，或移
动体之间通过无线电波进行的通信，都属于移动通信的范畴。
移动通信系统形式多样，如无线寻呼系统、无绳电话系统、
蜂窝移动通信系统、集群系统、卫星移动通信系统等。
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第一章
概 述
移动通信的发展历程
1.1.2
1.第一代移动通信系统（1G）
第一代移动通信系统（1G）是以模拟蜂窝为主要特征的模拟蜂
窝移动通信系统。20世纪70年代至80年代，随着集成电路技术、微
型计算机和微处理器的发展，以及由美国贝尔实验室推出的蜂窝系
统的概念和理论的应用，美国和日本等国家纷纷研制出陆地移动电
话系统，具有代表性的有美国的AMPS系统、英国的TACS系统、北
欧的NMT系统、德国的C系统以及日本的HCMTS和NTT系统等。这
个时期系统的主要技术是模拟调频（FM）和频分多址(FDMA)，使
用的频段为800／900MHz（早期曾使用450MHz），称为第一代移动
通信系统。这一阶段是使移动通信系统不断完善和成熟的阶段，进
入20世纪80年代后，许多无线系统已经在全世界范围内发展起来，
寻呼系统和无绳电话系统不断扩大服务范围，很多相应的标准应运
而生。
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第一章
概 述
1G系统的主要缺点是频谱利用率低，系统容量有限，
抗干扰能力差，业务质量比有线电话差，而且当时国际标准
化落后，有多种系统标准，跨国漫游很难，不能发送数字信
息，不能与综合业务数字网（ISDN）兼容等。目前1G已逐
步被各国淘汰。
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概 述
2.第二代移动通信系统（2G）
第二代移动通信系统（2G）是以数字化为特征的数字蜂窝移动通信
系统。20世纪80年代至90年代，随着数字技术的发展，通信、信息领域
的很多方面都面临着向数字化、综合化、宽带化方向发展的问题。第二
代移动通信系统以数字传输(低比特率语音编码，采用GMSK/QPSK数字
调制技术以及自适应均衡技术)、时分多址和码分多址为主体技术，主
要业务包括电话和数据等窄带综合数字业务，可与窄带综合业务数字网
（N-ISDN）相兼容。
时分多址（TDMA）体制主要有三种：欧洲的全球移动通信系统
（GSM）、美国的数模兼容系统（D-AMPS，又称ADC）和日本的
PDC(或称JDC)。码分多址（CDMA）体制主要指美国的CDMA标准IS95，又称CDMAOne。
2G系统的主要缺点是系统带宽有限，限制了数据业务的发展，也无
法实现移动多媒体业务，而且由于各国的标准不统一，无法实现各种体
制之间的全球漫游。
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概 述
从2G向3G发展
1.移动用户数发展的必然趋势
随着移动用户数量的急剧增加，在世界一些发达地区已
经出现了频率资源紧张、系统容量饱和的局面。移动通信所
赖以生存的无线电频率是一种宝贵的资源，频谱资源是有限
的，但随着移动通信的飞速发展，用户数量的急剧增加，有
限的资源被“无限”地利用，矛盾越来越尖锐。而３Ｇ由于
采用了CDMA技术，相对于２Ｇ来说可以提供更大的系统容量，
有效缓解急剧增长的用户数量和有限的频率资源之间的矛盾。
从这个角度分析，２Ｇ的无线技术必将被３Ｇ所取代。
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概 述
2.移动业务发展的必然趋势
随着社会生产力的发展，人类已经逐渐步入信息化社
会，人们对于移动通信也提出了越来越高的要求。在这种
潮流下，分组交换、ATM、IP等各种技术的融合已经成为移
动通信的发展趋势，而且移动通信和互联网络的结合也越
来越紧密。同时，信息技术的发展和用户的多样化、个性
化需求要求移动通信系统提供更丰富、更个性化的业务，
如图像、话音与数据相结合的多媒体业务和高速数据业务，
但2G系统主要为用户提供话音业务和低速数据业务，QoS能
力有限，无法满足用户多媒体、电子商务、移动上网等多
种新兴通信的要求。而3G能够达到高速车载环境下384kb/s、
低速或静止状态下2Mb/s及以上的速率，因此可提供多样化、
个性化业务，并向多媒体化、智能化、分组化方向发展。
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概 述
3.运营商发展的必然趋势
由于话音业务的利润空间日益缩小，要提高ＡＲＰＵ，
还需要开展丰富的差异化竞争业务。因为２Ｇ直接将业务本
身标准化，所以同一种业务就只有一种标准实现方式，不利
于第三方的快速引入和业务生成，生成新业务比较困难，无
法充分满足用户多样化、个性化的业务需求。而在３Ｇ中，
某个特定业务可以抽象为多个业务能力特征的集合，每个业
务能力特征可以根据承载网络的不同而由不同的业务能力具
体实现，这表现了３Ｇ业务生成的多样化和灵活性。运营商
只有充分利用３Ｇ平台来开展差异化竞争，才能在未来的激
烈竞争中生存发展。
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概 述
4.第三代移动通信系统（3G）
第三代移动通信系统（3G）以多媒体业务为主要特征。20世
纪90年代中期，随着社会经济的发展以及信息的个人化、业务的
多样化和综合化，移动通信的第三代系统进入了研制阶段。国际
电联（ITU）提出第三代移动通信系统IMT[CD*2]2000的目的是
克服第二代系统因技术局限而无法提供宽带移动通信业务的缺陷。
IMT-2000的目标是全球统一频段，统一标准，全球无缝覆盖；实
现高服务质量、高保密性能、高频谱效率；提供从低速率的语音
到高达2Mb/s的多媒体业务。世界各地在开发第三代移动通信的
进程中形成了北美、欧洲和日本三大区域性集团，它们分别推出
了WCDMA、UTRATDD和宽带CDMAOne的技术方案。3G系统
于本世纪初投入商业运营。
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概 述
我国积极参与了3G标准化工作，并于1998年6月向国际
电联（ITU）提出了中国的RTT建议，即TD-SCDMA方案，
并被国际电联吸纳，成为目前国际上的三个RTT建议之一。
2007年10月，ITU批准WiMAX无线宽带接入技术以
OFDMAWMANTDD的名义成为继WCDMA、CDMA2000、
TD-SCDMA后的第四个3G标准。WiMAX全称为
WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess(全球微波接入互操
作性)。WiMAX的另一个名字是802.16，是一项无线城域网
(WMAN)技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空
中接口标准。它用于将802.11a无线接入点连接到互联网，
也可将公司、家庭等环境连至有线骨干线路。
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概 述
它可作为线缆和DSL的无线扩展技术。该标准大体可以分为
两种：一种是IEEE802.16d标准，支持固定宽带无线接入系
统空中接口；另外一种是IEEE802.16e标准，支持固定和移
WiMAX是一
项新兴的功能强大的无线接入技术，能提供面向互联网的高
速连接。WiMAX用户可以在50km以内的范围以非常快的速
度进行数据通信。尽管3G网络的速度已经有了大幅的提高，
但是比起WiMAX来，仍然较低，大概为WiMAX的1/30，
3G发射塔的覆盖面积也仅为WiMAX的1/10。尽管如此，与
3G其他系统相比，目前WiMAX在自身技术、实时业务和语
音业务支持能力、标准成熟度、产业规模以及技术和设备成
熟性等方面还难以与3G抗衡。
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概 述
3G标准的局限性主要是IMT-2000中最关键的无线传输
技术（RTT）以及核心网制式均未统一，因此很难达到原
IMT-2000全球通用的标准。此外，3G系统带宽对宽带多媒
体业务的传输而言仍然不够宽，不适应互联网发展的要求，
因此世界各国已经开始了后3G（4G）的研究计划。
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第一章
概 述
第四代移动通信（4G）标准及现状
1.
1）
第四代移动通信的要求数据速率从2Mb/s提高到100Mb/s，
能够提供150Mb/s的高质量的影像服务。在无线信道下，要
如此大幅度地提高传输速率,如何突破频率选择性衰落的影
响是关键。被4G看好的高速调制技术为多载波正交频分复用
（OFDM）调制技术。OFDM技术是一种无线环境下的高速传
输技术。
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概 述
它的主要思想就是在频域内将给定的信道分成许多正
交子信道，在每个子信道上使用一个载波进行调制，各子
载波并行传输，以获得高速。虽然总的信道是非平坦的，
即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且
在每个子信道上进行的是窄带传输，即信号带宽小于信道
的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。
OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落或窄带干扰，
并由于子信道的频谱是可以相互交叠的，因而频率利用率
高。
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概 述
2）
3G中也采用了该技术。通过3G的开发，软件无线电技
术将进一步向前发展，也将更为成熟。它可使移动终端和
基站从3G到4G的发展速度大大加快，系统升级变得十分
便捷。
3）
3G也采用了该技术。智能天线具有抑制干扰、信号自
动跟踪以及数字波束形成等智能功能，用于移动通信，既
可改善信号质量，又能增加传输容量。
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概 述
4）
4G系统要满足3G不能达到的高速数据和高分辨率多媒
体服务的需要，应能与宽带IP网络、宽带综合业务数据网
（B-ISDN）和异步传送模式（ATM）兼容，实现宽带多媒
体通信，形成综合宽带通信网。在处理多媒体业务时，智
能无线资源管理和路由选择是关键技术，无线资源管理需
根据用户的应用类别以及QoS要求，安排与分配可用资源、
前/后向链路的传输速率，并完成选路、全程质量管理、
无缝切换等。
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第一章
概 述
1.
3G在全球布局后，4G的路如何走一直是行业关注的热
点问题，从2005年开始，国际上3GPP和3GPP2两个3G标准
化组织就开始制订新一轮的3G演进标准。2008年，ITU将
开始向全世界征求“后3G”候选标准。目前，已经有许多
公司宣布自己的技术是4G。世界范围内面向4G的说法大部
分还是在速度上的提升，是通过各种技术提高传输的速度，
在这方面有两支不同的队伍。
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第一章
概 述
传 统 的 WCDMA 阵 营 的 运 营 商 和 制 造 商 都 把 HSDPA 、
HSUPA当作自己的发展方向，在这些技术进一步演进之后，
LTE技术着重考虑的方面主要包括降低时延、提高用户的
数据速率、增大系统的容量和覆盖范围以及降低运营成本
等。为了满足这些要求，需要对无线接口以及无线网络的
体系架构进行一些改进。2007年，LTE正在完成相关标准
的制定。诺基亚、西门子、爱立信在2007年3GSM大会上分
别 展 示 了 LTE 技 术 ， 提 供 的 速 度 分 别 高 达 143Mb/s 和
144Mb/s。应该说，传统通信阵营对于LTE寄托了极大的
期望，也会将此作为4G的发展方向。
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第一章
概 述
但是由于LTE现在尚未制定标准，更没有商用试验，
相对于WiMAX还是落后了一段距离。一些在3G领域没有占
据市场的传统电信公司以及计算机和互联网行业的企业，
希望通过WiMAX和3G抗衡。最近，美国运营商Sprint也宣
布建设WiMAX网络，GOOGLE也打算布局WiMAX网络。
可以预见在未来的几年，LTE和WiMAX有可能是4G技术
最有力的争夺者，而高通的UMB（CDMAEV-DOC版本）也
具有自己的特点。
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第一章
概 述
未来通信技术的发展方向是个人通信，即在全球范围内
逐步实现全球一网（统一的网络结构），每人一号，在任何
时间、任何地点、可以以任何方式、与任何对象进行任何业
务的无缝隙、不间断的通信，这是人类为未来通信绘制的理
想蓝图。
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第一章
概 述
5.我国移动通信的发展
我国移动通信的发展始于1987年，当时在上海首次开通了
900MHz频段、TACS制式的模拟蜂窝移动通信系统，到1995年，
TACS网实现全国联网。1994年广东省首先建成GSM数字移动通
信网，到2002年年底我国GSM网已成为世界第一大移动通信网。
另外，1996年12月在广州建起第一个CDMA试验网，至2002年，
我国CDMA网已覆盖全国各大、中城市，用户数超过5000万。经
过二十多年的发展，我国的移动通信网已成为世界第一大移动通
信网，是拥有移动通信用户数最多的国家。移动通信业务从初期
的单纯语音业务开始逐步发展成包括短消息业务、数据业务（含
GPRS业务）、预付费和VPN等智能业务在内的多元化结构。
2001年8月，模拟蜂窝网在我国停止运营。
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概 述
在发展3G之前，我国拥有三大蜂窝移动通信网络：由
中国移动通信公司运营的GSM网络以及由中国联合通信公
司经营的GSM网络和CDMA20001x网络。
为了以3G的发展为契机，合理配置我国现有的电信网
络资源，实现全业务经营，形成适度、健康的市场竞争格局，
既防止垄断，又避免过度竞争和重复建设，2008年5月24日，
工业和信息化部、国家发展和改革委员会、财政部联合发布
《关于深化电信体制改革的通告》，对中国电信、中国网通、
中国移动、中国联通、中国卫通、中国铁通六家基础电信运
营企业进行重组：中国电信收购中国联通CDMA网(包括资
产和用户)，中国联通与中国网通合并，中国卫通的基础电
信业务并入中国电信，中国铁通并入中国移动。
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第一章
概 述
重组后的中国联通、中国移动以及南方的中国电信将形成三
大全业务运营商全面竞争的格局。在电信改革重组完成后，
国家发放了三张3G牌照：TD-SCDMA牌照发放给此前已经
试商用多半年的中国移动；中国联通获得WCDMA牌照；中
CDMA 网向CDMA2000演进。
3G牌照的发放形成了三家拥有全国性网络资源、实力与规
模相对接近、具有全业务经营能力和较强竞争力的市场竞争
主体，使电信资源配置进一步优化，竞争架构得到完善。
随着电信重组方案的尘埃落定，运营商及电信制造业的
格局都将发生重大变化，中国电信业将进入一个崭新的时代，
3G的发展也呈现出良好的势头。
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第一章
概 述
1.2 移动通信的特点
与其他通信方式相比较，移动通信有以下几方面的特点。
（1）移动通信的电波传播环境恶劣。移动台处在快速运
动中，多径传播会造成瑞利衰落（又称快衰落），接收场强的
振幅和相位会快速变化。移动台还经常处于建筑物与障碍物之
间，局部场强中值随地形环境而变动，气象条件的变化同样会
使场强中值随时间变动，这将导致接收信号的阴影衰落（又称
慢衰落）。另外，多径传播产生的多径时延扩展，等效为移动
信道传输特性的畸变，对数字移动通信影响较大。移动通信电
波传播的理论基本模型是超短波在平面大地上的直射波与反射
波的矢量合成。
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概 述
（2）多普勒频移会产生附加调制。由于移动台处于运
fD。 fD与移动体的移动速度有关。若电波方向与移动方向之
间的夹角为θ，则有
fD 
v

cos 
(1.1)
v为移动台的运动速度，λ
向基站时， fD为正值；反之， fD为负值。当运动速度较高时，
多普勒频移的影响必须考虑，而且工作频率越高，频移越大。
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概 述
多普勒频移产生的附加调频或寄生调相均为随机变量，
对信号会产生干扰，在高速移动的电话系统中，多普勒频移
影响300Hz左右的语音，足以产生令人不适的失真；多普勒
频移对低速数字信号的传输不利，对高速数字信号的传输则
影响不大。一般在地面接收设备中采用锁相技术，以防止多
普勒效应。
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概 述
（3）移动通信受干扰和噪声的影响。移动通信网是多
频道、多电台同时工作的通信系统，当移动台工作时，往往
受到来自其他电台的干扰。同时，还可能受到天电干扰、工
业干扰和各种噪声的影响。
基站通常有多部收发信机同时工作，服务区内的移动台
分布不均匀，且位置随时在变化，干扰信号的场强可能比有
用信号高几十分贝(如70～80dB)。通常将近处无用信号压制
远处有用信号的现象称为远近效应，这是移动通信系统中的
一种特殊干扰。
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概 述
在多频道工作的网络中，由于收发信机的频率稳定度、
准确度以及采用的调制方式等因素，使相邻或邻近频道的能
量部分地落入本频道而产生邻道干扰。在组网过程中，为提
高频率利用率，在相隔一定距离后，要重复使用相同的频率，
这种同频道再用技术将带来同频干扰，同频干扰是决定同频
道再用距离的主要因素。移动通信系统中，还存在互调干扰
问题，当两个或多个不同频率的信号同时进入非线性器件时，
器件的非线性作用将产生许多谐波和组合频率分量，其中与
所需频率相同或相近的组合频率分量会顺利地通过接收机而
形成干扰。鉴于上述各种干扰的存在，在设计移动通信系统
时，对于不同形式的干扰，应采取相应的抗干扰措施。
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第一章
概 述
移动信道中噪声的来源是多方面的，有大气噪声、太阳
噪声、银河系噪声以及人为噪声。在30～1000MHz的频率
范围内，大气噪声、太阳噪声等都很小，可忽略，主要考虑
的是人为噪声(各种电气装置中的电流或电压发生急剧变化
而形成的电磁辐射)。移动信道中，人为噪声主要是车辆的
点火噪声，其大小不仅与频率有关，而且与交通流量有关，
交通流量越大，噪声电平越高。
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概 述
（4）频谱资源紧缺。在移动通信中，用户数与可利用
的频道数之间的矛盾特别突出。为此，除开发新频段外，应
该采用频带利用率高的调制技术。例如采用各种窄带调制技
术，以缩小频道间隔；在空间域上采用频率复用技术；在时
间域上采用多信道共用技术等。频率拥挤是影响移动通信发
展的主要因素之一。
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概 述
（5）建网技术复杂。移动台可以在整个移动通信服务
区域内自由运动，为实现通信，交换中心必须知道移动台的
位置，为此，需采用“位置登记”技术；移动台从一个蜂窝
小区驶入另一个小区时，需进行频道切换(亦称越区切换)；
移动台从一个蜂窝网业务区移入另一个蜂窝网业务区时，被
访蜂窝网也能为外来用户提供服务，这种过程称为漫游。移
动通信网为满足这些要求，必须具有很强的控制功能，如通
信的建立和拆除，频道的控制和分配，用户的登记和定位，
以及越区切换和漫游控制等。
（6）由于移动环境恶劣，对设备的可靠性和工作条件
要求较高。
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第一章
概 述
1.3
移动通信的工作方式
1.单工制（同频单工）
单工制是指通信双方使用相同的工作频率的按键通信方
式。通信双方设备交替进行接收和发射，即发射时不能接收，
接收时不能发射。
单工制的优点是：①移动台之间可直接通话，不需基站
转接；②收、发使用同一频率，不需要天线共用装置；③由
于收、发信机是交替工作的，发信机工作时间相对较短，耗
电较少，设备简单，造价便宜。
单工制存在以下缺点：①由于收、发信机使用同一个频
率,当附近有邻近频率的电台工作时,就会造成强干扰，要避开
强干扰的信道频率,就要允许工作信道的频率间隔较宽；②当
有两个移动台同时发射时,会出现同频干扰；③操作不方便。
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概 述
2.半双工制（异频单工）
半双工制是指收、发信机分别用两个不同频率的按键通
话的方式。这种方式的移动台不需要天线共用装置，适合电
池容量比较小的设备，基站和移动台分别使用两个频率，基
站是双工通话，而移动台是按键发话，因此称为“半双工”。
与单工制相比较，半双工制的优点是：①受邻近电台干
扰少；②有利于解决紧急呼叫问题；③可使基站载频常发，
移动台就经常处于杂音被抑制状态，不需要静噪调整。
半双工制的缺点是也存在按键操作不便的问题。
一般专用移动通信系统（如调度、集群系统）采用此方
式。
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第一章
概 述
3.全双工制
全双工制是指通信双方收、发信机同时工作，任一方发
话的同时，也能收到对方的语音，无需PTT按键。一般公用
移动通信系统采用这种方式。全双工制有频分双工（FDD）
和时分双工（TDD）两种形式。
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第一章
概 述
1）频分双工（FDD）
频分双工是指上行链路（移动台到基站）和下行链路（基站
到移动台）采用两个分开的频率（有一定频率间隔要求）工作，
该模式工作在对称频带上。此时发射机和接收机能同时工作，能
进行不需按键控制的双向对讲，移动台需要天线共用装置。
频分双工方式的优点是：①由于发送频带和接收频带有一定
的间隔（10MHz或45MHz），因此可以大大提高抗干扰能力；②
使用方便，不需控制收发的操作，特别适用于无线电话系统使用，
便于与公众电话网接口；③适合于多频道同时工作的系统；④适
合于宏小区、较大功率、高速移动覆盖。
频分双工方式的缺点是移动台不能互相直接通话，而要通过
基站转接。另外，由于发射机处于连续发射状态，因此电源耗电
量大。
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第一章
概 述
2）时分双工（TDD）
时分双工是一种上行链路和下行链路通过使用不同的时
隙来区分的在相同频率上工作的双工方式，该模式是工作在
非对称频带上的，物理信道上的时隙分为发射和接收两个部
分，通信双方的信息是交替发送的。例如，基站和移动台分
别在各自控制器的控制下，以1ms发信、1ms收信的方式进
行通话，占据一个频道，提高了频谱利用率，但是其技术也
比较复杂。TDD模式工作于非对称时段；适合微小区、低
功率、慢速移动覆盖；上、下行空间传输特性接近，较适合
采用空分多址SDMA（智能天线）技术。
可见，FDD和TDD分别适合于不同的应用场合。如果
混合采用FDD和TDD两种模式，就可以保证在不同的环境
下更有效地利用有限的频率。
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第一章
概 述
1.4 移动通信系统的使用频率
为了有效地利用有限的频率，对频率的分配和使用必须
服从国际和国内的统一管理，否则就会造成相互干扰和资源
浪费。确定移动通信工作频段应该从以下几个方面来考虑：
（1）电波传播特性，天线尺寸；
（2）环境噪声和干扰的影响；
（3）服务区范围、地形和障碍物的尺寸以及对建筑物
的穿透特性；
（4）设备小型化。
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第一章
概 述
表1-2
我国陆地移动通信使用的频段
频段名称
频率（MHz）
35MHz 频段
27.5～48.5
80MHz 频段
72.5～74.6
138～149.9
160MHz 频段
150.05～167
450MHz 频段
800MHz 频段
900MHz 频段
403～420
450～470
806～821
851～866
798～960
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第一章
表1-3
概 述
我国蜂窝移动通信系统使用的频率
系统或使用部门
原中国联通 CDMA
中国移动 GSM900
中国联通 GSM900
中国移动 DCS1800
中国联通 DCS1800
上行频率／
MHz
825～835
890～909
909～915
1710～1720
1745～1755
下行频率／MHz
870～880
935～954
954～960
1805～1815
1840～1850
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
150MHz、450MHz、900MHz、1800MHz四个频段在使
用时的收发频率间隔分别为：150MHz段的收发频率间隔为
5.7MHz；450MHz段的收发频率间隔为10MHz；900MHz段
的收发频率间隔为45MHz；1800MHz段的收发频率间隔为
95MHz。
可见，在陆地移动通信中，现在主要使用甚高频（VHF）
频段（30～300MHz）和特高频（UHF）频段（300～
3000MHz）。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
为满足公众陆地移动通信的要求，在选择频率时必须考
虑满足个人通信系统（PCS）的需要。1GHz以下仅剩下少
量离散频带，1～3GHz频段中，既有丰富的频率资源，又适
合于微小区的电波传播，适合发展PCS。1992年世界无线电
管理大会（WARC’92）为移动通信业务和卫星移动业务划
分或扩展了新的工作频段，以支持个人通信的发展。频谱分
（1）未来移动通信频段：
①1710～2690MHz在世界范围内灵活应用，鼓励移动
业务使用。
②1885～2025MHz和2110～2200MHz用于IMT2000系统
和发展世界范围的移动通信。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（2）卫星移动通信频段：
①137～138MHz、400.15～401MHz（下行）和148～
149.9MHz（上行）用于小低轨道卫星移动业务。
②1610～1626.5MHz（上行）和2483.5～2500MHz（下
③1980～2010MHz（上行）和2170～2200MHz（下行）
用于第三代移动通信的卫星业务。
各国在应用800／900MHz频段大容量模拟和数字蜂窝
移动通信的基础上，目前正在开发1～3GHz频段能够用于个
人通信的移动通信设备。WARC’92频谱分配将增加新的频
率资源，以降低系统间的干扰，加快移动通信技术发展的进
程。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
1.4 移动通信的分类及应用系统
1.4.1
公共陆地移动通信网络(PLMN)
公共陆地移动通信网络（PublicLandMobileNetwork，
PLMN）是移动通信中最大和最主要的网络系统，世界各国
都建立了PLMN。PLMN可实现不同容量、质量、数据速率
和业务等要求的语音、数据的移动通信业务，可实现跨区、
跨国乃至全球的漫游业务和网络管理。蜂窝移动通信系统是
PLMN的典型代表。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
1.蜂窝移动通信系统的组成
蜂窝移动通信系统要实现移动用户与市话用户、移动用
户与移动用户，以及移动用户与长途用户之间的通信，必须
包括无线传输、有线传输以及信息的收集、处理和存储等，
使用的主要设备有无线收发信机、交换控制设备和移动终端
设备等。图1-1是典型的蜂窝移动通信系统示意图。移动通
信网包括交换网络子系统、基站子系统和大量移动用户终端。
移动通信服务是由许多正六边形小区组成的，呈蜂窝状。移
动通信网通过接口与公众通信网互联。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
图1-1
蜂窝移动通信系统示意图
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（1）交换网络子系统(NSS)。交换网络子系统包括移动
交换中心(MSC)、拜访位置寄存器(VLR)、归属位置寄存器
(HLR)、鉴权中心(AUC)、操作管理中心(OMC)和短消息中
心(SME)等部分。它是移动通信系统的集中控制与交换中心，
也是与公众网的接口。MSC负责交换移动台(MS)各种类型
的呼叫，提供连接维护管理中心的接口，通过标准接口与基
站(BS)和其他MSC相连。移动交换中心控制的区域称为
MSC控制区。MSC还具有支持移动台的越区切换、支持
MSC控制区之间的漫游以及计费等功能。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（2）基站子系统(BSS)。基站子系统包括一个基站控制
器(BSC)和由其控制的若干个基站收发信系统(BTS)。它负
责管理无线资源，实现固定网与移动网之间的通信连接，传
送系统信号和用户信息。BSC单元用来与MSC进行数据通信，
与MS在无线信道上进行数据传输。BTS属于BSS的无线部
分，由基站控制器(BSC)控制，服务于某个小区的无线收发
信设备，完成BSC与无线信道之间的转换，实现BTS与移动
台(MS)之间通过空中接口的无线传输及相关的控制功能。
BTS主要由基带部分、载频单元、控制单元三大部分组成，
一个BTS含有若干个收发信单元（TRX)，其数目与分配给
该小区的载频数相同，与需要同时通话的用户数有关。BSS
与MSC之间采用PCM链路传输数据信号，有时也可利用光
缆或数字微波中继方式传输。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（3）移动台(MS)。移动台是移动通信系统不可缺少的
一部分，它有车载式、手持式、便携式三种形式。移动台包
括移动台物理设备和智慧部件两部分，由收发信机、频率合
成器、数字逻辑单元、拨号按钮和送/受话器等组成。它可
以自动扫描基站载频、响应寻呼、自动更换频率和自动调整
发射功率等。当移动用户和市话用户建立呼叫时，移动台与
最近的基站之间确立一个无线信道，并通过MSC与市话通
话。同样地，任何两个移动用户间的通话也是通过MSC建
立的。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
2.典型的蜂窝移动通信系统
自20世纪70年代末至80年代初，一种将微处理机和移动
通信技术相结合、以频道共用和同频复用为特征的模拟蜂窝
式移动通信系统在美国、英国、瑞典和日本等国陆续投入使
用。表1-4列出了几种典型的模拟蜂窝移动通信系统及其主
要技术指标。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
表1-4
概 述
几种典型模拟蜂窝移动通信系统及其主要技术指标
系统特性
美国
英国
北欧
日本
系统名称
AMPS
TACS
NMT-450
NMT-900
NTT
频段／
基 站 发
870～880
935～960
463～467.5
935～960
915～940
MHz
移动台发
825～845
890～915
453～457.5
890～915
860～885
频道间隔／MHz
30
25
25
12．5
25
收发频率间隔／MHz
45
45
10
45
55
基站发射功率／W
100
100
50
100
25
移动台发射功率／W＊
3
7
15
6
5
小区半径／ km
2～20
3～20
1～40
0.5～20
2～20
区群内小区数／ N
7／12
7／12
7／12
9／12
9／12
调制方式
FM
FM
FM
FM
FM
频偏／kHz
±12
±9.5
±5
±5
±5
调制方式
FSK
FSK
FFSK
FFSK
FSK
频偏／kHz
±8.0
±6.4
±3.5
±3.5
±4.5
速率／(kb/s)
10
8
1.2
1.2
0.3
纠错
基站
BCH(40,28)
BCH(40,28)
卷积码
卷积码
BCH(43,31)
编码
移动台
BCH(48,36)
BCH(48,36)
卷积码
卷积码
BCH(15,11)
话音
信令
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
高级移动电话系统(AdvancedMobilePhoneSystem，
AMPS)由美国贝尔实验室于1969年开始研究，1978年研究
结束，1979年在芝加哥城组网试用，1983年投入使用。其工
作频段为800MHz，频道间隔为30MHz。
全接入通信系统（TotalAccessCommunicationSystem，
TACS）是英国仿AMPS的一种系统，于1982年底开始研究，
1985年研制成功，当年10月在英国的用户已达3.2万。其使
用频段为900MHz，频道间隔为45MHz。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
北欧移动电话系统（NordicMobileTelephone，NMT）
由丹麦、芬兰、挪威、瑞典于1970年开始研究，1981年研制
成功并投入使用，是世界上第一个具有跨国漫游功能的蜂窝
移动电话系统，其工作频段为450MHz，频道间隔为25kHz，
该系统容量很快被占满。1986年末引入NMT-900系统，信道
间隔为12.5kHz。
除上述几种主要的系统外，典型的蜂窝移动通信系统还
有德国西门子公司的C系统，日本NTT公司的HCMTS系统
和NTT系统等。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
模拟蜂窝系统容量小，不能提供非话业务，语音传输质
量不高，保密性差，难以和综合业务数字网（ISDN）互接,
而且设备不能实现小型化，制式不统一，因此自1982年以来，
人们便着手制定数字蜂窝系统标准。表1-5中列出了泛欧
GSM900／DCS1800、北美ADC及CDMA、日本PDC（又称
JDC）等数字蜂窝移动通信系统制式的主要技术指标，其中
GSM系统和CDMA（IS-95）系统是本书的重点内容。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
表1-5
几种典型的数字蜂窝移动通信系统制式的主要技术指标
系统
频
概 述
基站
GSM／DCS
移动台
JDC
935～960
1805～1880
段
ADC（IS-54）
890～915
810～826
869～894
1429～1453
940～956
824～849
1710～1785
双工间隔（MHz）
869～894
824～849
1477～1501
45
95
CDMA（IS-95）
130
45
48
45
频道带宽（kHz）
200
30
25
1250
多址方式
TDMA／FDMA
TDMA／FDMA
TDMA／FDMA
CDMA／FDMA
调制方式
 / 4  DQPSK
 / 4  DQPSK
QPSK（下行）
GMDK
信道传输速率
270.83 kb/s
48.6 kb/s
42
每信道 9.6 kb/s
话音编码方式
RPE－LTP
VSELP
VSELP
可变速率 CELP
数据速率(kb/s)
1.2, 2.4, 4.8, 9.6
2.4, 4.8, 9.6
1.2, 2.4, 4.8
1.2, 2.4, 4.8, 9.6
越区切换方式
移动台辅助切换
移动台辅助切换
移动台辅助切换
移动台辅助切换
小区最小半径
0.5km
0.5km
0.5km
不定
OQPSK（上行）
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
无线市话系统(WUTS)（PHS）
无线市话系统（WirelessUrbanTelephoneSystem，WUTS）采
用微蜂窝系统和数字无绳电话技术，通信距离一般在几百米范围
内。无线市话采用廉价便携终端，它可以通过无线通信在受限的
距离范围内以固定或慢移动方式接入市话网，可实现固话基本业
32kb/s 或2×32kb／s低速数据业务，但不能实现漫游。
如日本邮政部为家居、办公的室内外小范围使用推出的个人便携
电话系统（PersonalHandyPhoneSystem，PHS）；中国电信公司和
中国网通公司为市场竞争推出的个人接入系统
（PersonalAccessSystem，PAS），即“小灵通”系统；欧洲推出
的泛欧数字无绳电话(DigitalEuropeanCordlessTelephone，DECT)
系统；美国联邦通信委员会（FCC）的联合技术委员会（JTC）
推出的个人接入通信系统（PersonsalAccessCommunicationSystem，
PACS）。
1.4.2
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
无绳电话属于低功率系统，其发射功率要比常规的蜂窝
高功率系统低1到2个数量级，户外覆盖范围小于500米，室
内小于50米。无绳电话可用做市话系统的无线延伸，适用于
慢速移动的办公、商用及住宅区内的通信。因为使用现有的
公众电话网（PSTN），所以无绳电话不需要特殊的交换设
备，每个用户的设备成本仅为蜂窝通信的20％～30
1-6
列出了主要数字无绳电话的标准。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
表1-6
无绳电话和低功率系统的主要参数
+
项目
CT- 2
CT-2
PACS
DECT
PHS
标淮制定者
英国
加拿大
美国
ETSI
RCR（日）
1880～1900
1895 ～ 1918
864 ～ 868
1850～1910
944 ～ 948
1930～1990
频道间隔
100kHz
300kHz
1.728MHz
300kHz
载频数
40
16 对／10MHz
10
77
π/4-DQPSK
GFSK
π/4-DQPSK
FDD
TDD
TDD
工作频段/MHz
调制方式
高斯滤波 FSK
双工方式
TDD
TDD
多址方式
FDMA
TDMA
TDMA
TDMA
信道速率(kb/s)
72kb/s
384kb/s
1152kb/s
384kb/s
话音编码方式
32 kb/s ADPCM
发射功率(mW)
10
公用场所
提供业务
单向呼出
单向十寻呼
双向十切换
32kb/s ADPCM
32kb/s ADPCM
32kb/s ADPCM
200
250
80
双向呼叫
双向呼叫
双向呼叫
越区切换
越区切换
越区切换
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
无绳电话系统的主要特点是：采用32kb/sADPCM语音
编解码器，TDMA/FDMA的多址接入方式，每个（对）载
波上可传输1～12路语音，大多采用时分双工（TDD）的工
作方式，调制方式为GFSK或π/4-QPSK，手机发射功率的平
均值在5～25mW左右，工作频率为900MHz或1800MHz。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
集群移动无线系统(TMRS)
集群移动无线系统（TrunkedMobileRadioSystem，
TMRS）是一种多方根据动态分配无线信道的原则来共享一
组频率资源的移动通信系统，具有频率、设备、覆盖和业务
共享，集中管理，保证服务，节省频率资源及减少费用分担
的优点，多用于多信道多用户共享的调度系统。
集群移动无线系统把由各部门分散建立的专用通信网集
中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限
个频道，以容纳数目更多的用户。
这种方式改进了频道
共用方式，即移动用户在通信过程中不是固定地占用某一频
道，而是在按下其“按讲开关”(PTT)时，才能占用一个频
道，一旦松开PTT，频道将被释放，变成空闲频道，并允许
其他用户占用该频道。
1.4.3
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
1.集群方式
按通信占用频道的方式，集群系统可分为消息集群、传
（1）消息集群（ＭessageTrunking）。在消息集群系统
中，每一次呼叫通话期间，一次性地分配一对无线信道，而
且在通话完毕以后，转发器继续在该频道上工作６s左右(即
脱离时间为６s)，才算完成此次接续过程。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（2）传输集群（TransmissionTrunking）。在传输集群通话
中，通话双方并非始终占用某一频道，发话一方一旦松开PTT，
对这一信道的占用即告结束，对方回答或本方再发话时，都要重
新分配并占用新的空闲信道，亦即在通话过程中，每按一次PTT
开关，就重新占用一次频道。因此，传输集群可以充分利用频道
的空闲时间，使频道利用率明显提高。不过，要实现这种传输集
群，用户所用的PTT开关必须保证在用户讲话时立即接通，讲话
停顿时立即松开。但这样做又会带来一个问题，即用户的语音略
有间隙时，PTT就可能松开，使所有占用的信道也立即被放弃而
被其他用户所占用，其后再讲话时又要重新占用新的空闲频道，
从而导致消息传输不连续或形成通话中断现象。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（3）准传输集群（QuasiTransmissionTrunking）。准传
输集群是为了克服传输集群的缺点而提出的一种改进型集群
方式，也可以看做是传输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）把脱离时间缩短为0.5～
2s；另一方面（和传输集群相比）在每次PTT松开后增加
0.5s的保护时间，然后释放频道。这种准传输集群的工作方
式由美国Motorola公司首先使用，经过大量试验后表明这种
方法的频率利用率略低于传输集群，但能有效地防止消息中
断现象。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
2.集群系统的基本组成
集群系统除完成移动用户之间的通信外，还应能进行市
内用户与移动用户间的通话。为达到这种通信目的，将中心
基地站和用户终端结合在一起，再加上连接它们的有线通道
和无线通道，就组成了一个集群移动通信网。集群系统由基
地站、移动台、调度台和控制中心等部分组成，如图1-2所
示。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
图1-2
集群系统的组成
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
3.典型集群系统
集群系统也同样经历了从模拟系统到数字系统的过程。
表1-7给出了部分模拟集群系统的主要参数。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
表1-7
系统
性能
部分模拟集群系统的主要参数
美 MOTOROLA
美 E.F.Johson
美 Uniden
瑞典 ERICSSION
荷兰 PHILIPS
新西兰 ATIT
SMARTNET
MULTI-NET
F.A.S.T.
GE16PLUS
TN10 TN106 TN200
TAIT
66～88
66～88
频段/MHz
132～225
800
800，900
800
136～225
400，800
405～512
450～520
890～966
通信方式
半双工
半双工
半双工
半双工
半双工
半双工
基本系统频道数
10～20
10～30
5～20
1～20
3～20
5～24
频道间隔/KHz
25
25
25
25
25
25
专用控制信
随路信令
随路信令
专用控制信道
专用控制信道
专用控制信
道集中控制
分布控制
分布控制
集中控制
集中控制
道集中控制
信令速率/(b/s)
3600
300
300
9600
1200
1200
有线电话互联
可以
可以
可以
可以
可以
可以
信道控制方式
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第一章
概 述
进入20世纪90年代，国际上集群通信从模拟向数字化迈
进。目前，国际上正在规划的数字集群系统主要有以下几种：
（1）由欧洲电信标准协会制定的TETRA标准，它是
ETSI继提出欧洲GSM标准之后的又一个宏伟的开放性标准，
旨在满足大量专业用户的需求。
（2）由瑞典爱立信制定的EDACS标准，它基于加强的
数字接入通信系统技术，将提供以大量现有的EDACS设备
和系统为基础的后向兼容性和互通性。EDACS
800MHz
和900MHz频段，频道间隔为25kHz或12.5kHz的
先进双向集群无线系统，该标准旨在满足公众安全、工业、
公用事业和商业用户的要求。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
（3）由Motorola生产的iDEN系统，它已经在美国和日
本广泛应用，其网络容量较大。
（4）由以色列生产的FHMA系统，已经在德国和韩国
使用。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
表1-8
概 述
几种国外数字集群通信系统的主要性能指标
系统名称
iDEN
TETRA
FHMA
生产公司及国家
摩托罗拉公司（美国）
欧洲标准 诺基亚公司生产
以色列
通信制式
TDMA/FDMA
TDMA/FDMA
TDMA/FHMA
工作频段（MHz）
851-866
380-470
870-888
806-821
851-866
806-821
915-933
频道间隔（KHz）
25
25
25
信道/频道
1/6 和 1/3
1/4
1/3
总传输速率（kbps）
64
36
36.9
话音编码速率（kbps）
4.2
4.8
4.4
编码方式
M-16QAM
π/4-DQPSK
π/4-DQPSK
多中心
多中心
单中心
多区、多基站
多区、多基站
多区、多基站
适宜大、中
适宜大、中
适宜大、中
网络结构
系统容量
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
三个系统在特性上有明显差异，各有各的优势，这也决
iDEN系统组成复杂，是GSM系统和调度系统的叠加。
作为调度系统，其功能十分强大，语音质量可以接受；作为
电话用户，语音自然度较差，音量时大时小，有掉线现象，
语音仍需改善。iDEN容量大，投资大，适用于大容量集群
网，不适用于中小容量的专用集群网；在闹市区，多径效应
较明显；电话互联及用户鉴权机制与GSM相同，调度中无
鉴权发送，无语音加密；系统信令协议不公开，加密设备极
难与之互联，手机、车台、基站未留加密设备的物理空间。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
FHMA由以色列PowerspectrumTechnology公司1992年研
制，1994年试用，现已经在美国、以色列、韩国等地使用。
跳频部分为以色列RAEAE研究所的专利，整个系统得到
FCC认证，1996年获得韩国情报通信部认可。该系统的商业
化及公司独占使得外界想深入了解它很难。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
采用QAM调制是iDEN系统使频谱效率增加的一种办法，
频谱利用率高，其误码率就低。而且为了满足系统信道传输
速率64kb/s的要求，M-16QAM是唯一的选择；同时它还具
有发射机邻道干扰小的优点。如果不是运行在移动通信信道
的条件下，这种方法明显最成功。如果在自然信道噪声和衰
落之上引入干扰，由于它对信道损伤敏感度较高，因而缺少
吸引力。而π/4-DQPSK却具有接收机灵敏度高的优点，同时
QPSK调制技术比高阶调制技术16QAM性能好。专用移动通
信网在频率资源有限的条件下，采用TDMA
FDMA 方
式以增加系统的容量。例如，iDEN是在25kHz信道间隔内增
加7个时隙，而TETRA系统是在25kHz信道间隔内增加4个时
隙，FHMA系统是在25kHz信道间隔内增加个3时隙。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
美国Motorola公司的数字集群通信系统在中国的一些政府部
门、公安部门、企业部门和交通部门等得到了应用。在交通方面，
北京轻轨、天津轻轨、广州地铁、天津地铁、上海地铁、新长铁
路和九广铁路都使用了这个系统。中国铁通公司已在沈阳、长春
和重庆三个城市建成“一讯通”数字集群商用试验网络，拟在全
国建立以电话和数据传输为主的，生产调度用的公用调度集群网。
我国1993年8月宣布开放800MHz集群移动电话经营业务。我国
800MHz集群业务频段为806～821MHz和851～866MHz，共600个
无线信道。
我国数字集群通信的发展现状同发达国家和地区相比还处于
初期阶段，具有国家自主知识产权的数字集群系统也刚刚开始发
展，无论从数字集群通信的市场发展还是民族产业发展角度来看，
都存在着很大的发展空间，这种现状对于我国今后数字集群通信
系统的发展既是挑战也是机遇。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
1.4.4
概 述
卫星移动通信系统（SMCS）
卫星移动通信系统
（SatelliteMobileCommunicationSystem，SMCS）通过在空
中的卫星的通信转发器来接收和放大陆、海、空用户发来的
信号（上行链路），并以其他频率转发出去，为陆、海、空
用户接收信号提供无线通路（下行链路），从而实现陆、海、
空的固定和移动用户间的通信。卫星移动通信系统有不受陆、
海、空位置条件限制、受地物影响很小、频率资源充足、通
信容量大、覆盖面广的特点，适合洲际越洋、军事、应急、
干线和多媒体通信。
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
不同的卫星移动通信系统其地球轨道有可能不同。卫星
轨道可分为地球同步轨道（GRO）和非地球同步轨道
（NGEO）两类。个人通信系统趋向于使用非同步轨道，因
为NGEO轨道可以较好地实现全球覆盖，时延较小，同时可
以使用小口径的天线减少波束的投射范围，从而获得更好的
全球频率再用系数。
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第一章
概 述
利用卫星中继在海上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区实
现移动卫星通信具有独特的优越性，很早就引起人们的重视。
1976年，国际海事卫星组织（IMARSAT）首先在太平洋、大西
洋和印度洋上空发射了三颗同步卫星，组成了IMARSAT-A系统，
为在这三个大洋上航行的船只提供服务。其后，又先后增加了
IMARSAT-C、IMARSAT-M、IMARSAT-B和IMARSAT-机载等系
统。与此同时，在20世纪80年代初，一些幅员广大的国家开始探
索把同步卫星用于陆地移动通信的可能性，提出在卫星上设置多
波束天线，像蜂窝网中把小区分成区群那样，把波束分成波束群，
实现频率再用，以提高系统的通信容量。美国1993年的休斯顿
Spaceway计划是一个双星移动通信系统，其目标是为北美地区提
供语言、数据和图像服务。
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第一章
概 述
众所周知，接收信号电平是与通信传输距离的平方成反比的，
利用同步卫星实现海上或陆地移动通信时，为了接收来自卫星的
微弱信号，用户终端所用的天线必须具有足够的增益，甚至使用
伺服平台，保证天线能不随载体晃动而准确地跟踪卫星。这种要
求在船载终端或车载终端上可以实现，但在便携终端和手持式终
端上还难以做到。尽管如此，人们并没有放弃利用静止卫星为手
持终端提供语音和数据服务的想法，有关的试验和研究工作也在
不断进行中。上面提到的国际海事卫星组织已实现使用手机进行
卫星移动通信的规划，并把这一系统定名为IMARSAT-P。此外，
还有美国的TRITIUM系统、CELSAT系统，以及日本MPT的
COMETS等计划。
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第一章
概 述
为了使地面用户只借助手机即可实现卫星移动通信，许多研
究都把注意力集中于中、低轨道卫星移动通信系统。这类卫星不
能与地球自转保持同步，从表面上看，卫星总是缓慢移动的，如
果要求地面上任一地点的上空在任意时刻都有一颗卫星出现，就
必须设置多条卫星轨道，每条轨道上均有多颗卫星有顺序地在地
球上空运行，在卫星和卫星之间通过星际链路互相连接，这样就
构成了环绕地球上空不断运动但能覆盖全球的卫星中继网络。一
般来说，卫星轨道越高，所需的卫星数目越少；卫星轨道越低，
所需的卫星数目越多。目前，世界有不少国家提出了发展低轨道
卫星通信的计划。各种实现卫星移动个人通信的系统以美国的中
低轨道卫星移动通信系统最具代表性，如低轨道的“铱”系统、
全球星系统和中轨道的奥德赛系统。表1-9列出了低轨道移动卫星
通信系统的部分参数。
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表1-9
第一章
系统名称
ARIES
轨道高度／km
低轨道移动卫星通信系统的部分参数
概 述
TELEDESIC
ELLIPSO
ELLIPSO
BOREALIS
CONCORDLA
GLOBALSTAR
IRIDIUM
138 9
780
101 8
700
520／7800
7800
倾角
90º
98.2º
116 .5º
0º
周期
1 05.5¹
98.7 7¹
180¹
280¹
轨道平面数
4
21
3
1
8
8
6
每平面卫星数
12
40
5
9
3
6
11
总的卫星数
48
840
15
9
24
48
66
频
率
用户链路
段
Ka 频段
L/S/C 频段
控制链路
C 频段
Ka 频段
L/S/C 频段
话音
有
有
有（4.8）
业
务
L/S 频
数
47º
52º
113.53¹
上行 L 频段
下行 S 频段
86.4º
100.13¹
L 频段
C 频段
Ka 频段
有
有
（ 2.4/4.8/9.6）
(2.4/4.8)
9.6
2.4
CDMA
TDMA
据
2.4
16～2048
0 .3～9.6
上行 FDM A
CDMA
下行 ATDM
CDMA
(kb/s)
多址方式
CDMA
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第一章
概 述
为满足个人通信业务的需要，卫星移动通信应该具有区
域覆盖或全球覆盖能力，支持综合业务传输，并能与陆地公
众移动网互联互通。非同步卫星离地球近，主要以个人手持
机为终端。若将手机设计成双模式，在卫星和地面移动网双
模运行，就可以利用卫星大范围覆盖的优势，使地面移动网
覆盖不到的环境复杂的远端地区也能解决通信问题。非同步
低轨道分为小低轨道(LittleLEO)和大低轨道(BigLEO)。小低
轨道工作在特高频频段，以传输非话业务为主；大低轨道工
作于L频段，以传输手持机语音为主，还可以支持定位、寻
呼、数据和传真等。
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第一章
1.4.5
概 述
无线局域网(WLAN)
无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork，WLAN)是计算机网
络与无线通信技术相结合的产物，是“最后一百米”的固定无线
接入解决方案，是实现移动计算机网络的关键技术之一。从专业
上讲，WLAN利用无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之
间的通信，实现通信的移动化、个性化和多媒体应用。通俗地说，
WLAN就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络
的功能。WLAN的通信距离在室外环境最远为300m，在室内环境
为100m以内。WLAN的数据传输速率最高可达54Mb/s。WLAN的
标准由IEEE802标准化委员会的IEEE802.11WLAN标准工作组制
定，部分标准见表1-10。
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第一章
概 述
WLAN部分标准
802.11b
802.11g
802.11a
HiperLAN/2
工作频段 2.4GHz
2.4GHz
5GHz以上 5GHz以上
传输速率 11Mbit/s
22Mbit/s
54Mbit/s 54Mbit/s
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第一章
1.4.6
概 述
无线个人域网(WPAN)
无线个人域网(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN)使
消费者的便携式终端和通信设备之间可以进行短距离(10m
内)高速的特别连接，以获得高速多媒体的应用。这里所说
的特别连接是指设备可控制和被控，可以方便地加入和离开
网络。蓝牙(Bluetooth)技术属于WPAN范畴。
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第一章
1.5
概 述
移动通信的主要技术及其发展趋势
当前移动通信研究中涉及的关键技术如下：
（1）新型的调制解调技术研究；
（2）新频段下电波传播特性的研究；
（3）高性能信道编码技术研究；
（4）自适应均衡技术；
（5）信道分配与管理；
（6）CDMA系统中功率控制、干扰抵消和多用户检测技术研究；
（7）多载波技术与多媒体同步技术的研究；
（8）切换、定位技术研究；
（9）智能天线技术；
（10）软件无线电技术研究；
（11）网络体制、架构、协议以及网络安全等研究。
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第一章
概 述
移动通信发展单靠现有的技术和频段很难满足大量用户
的增长和多业务的需求，故向更高频段发展、进一步提高频
带利用率以及采用各种新型的通信技术是移动通信发展的必
然趋势。信息化社会的到来以及IP技术的兴起，正深刻地改
变着电信网络的面貌以及未来技术发展的走向。所以，未来
移动通信技术的发展趋势是宽带化、分组化、智能化、综合
化、个人化。主要特点体现在以下几个方面：
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第一章
概 述
（1）宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一，随
着光纤传输技术以及高通透量网络节点的进一步发展，有线
网络的宽带化正在世界范围内全面展开，而移动通信技术也
正朝着无线接入宽带化的方向演进，无线传输速率已从第二
代系统的9.6kb/s向第三代移动通信系统的最高速率2Mb/s过
渡，并进一步向20Mb/s甚至更高速率发展。
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第一章
概 述
（2）随着网络中数据业务量主导地位的形成，从传统
的电路交换技术逐步转向以分组为基础特别是以IP为基础的
网络是发展的必然，IP协议将成为电信网的主导通信协议。
随着移动通信通用分组无线业务(GPRS)的引入，用户将在
端到端分组传输模式下发送和接收数据，打破传统的数据接
入模式。GPRS骨干核心网也将广泛采用路由器技术，以IP
为基础组网，开始了移动骨干网IP应用的实践。
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第一章
概 述
（3）核心网络综合化，接入网络多样化。未来信息网
络的结构模式将向核心网/接入网转变，网络的分组化和宽
带化使在同一核心网络上综合传送多种业务信息成为可能，
网络的综合化以及管制的逐步开放和市场竞争的需要将进一
步推动传统的电信网络与新兴的计算机网络的融合。接入网
是通信信息网络中最具开发潜力的部分，未来网络可通过固
定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路接入等不同的接入设
备接入核心网，实现用户所需的各种业务，在技术上实现固
定和移动通信等不同业务的相互融合。
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第一章
概 述
（4）信息个人化是21世纪初信息业进一步发展的主要
驱动力之一，而移动IP技术正是实现未来信息个人化的重要
技术手段，在手机上实现各种IP应用以及移动IP技术正逐步
成为人们关注的焦点之一。移动智能网技术与IP技术的组合
将进一步推动全球个人通信的发展。
（5）网络将从以技术为中心转向以应用为中心。在信
息通信领域，网络设备只是一个平台，所有的信息业务需要
运营者根据市场的实际需要提出，再经过后台的软硬件集成
“生产”出新的业务产品。因此未来市场的竞争焦点不在网
络技术本身，而是应用的开发。
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第一章
概 述
（6）移动通信网络结构正在经历一场深刻的变革，现
有电路交换网络向IP网络过渡的趋势已不可阻挡，IP技术将
成为未来网络的核心关键技术。在业务控制分离的基础上，
网络呼叫控制和核心交换传送网的进一步分离，使网络结构
趋于分为业务应用层、控制层以及由核心网和接入网组成的
网络层。
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第一章
概 述
蜂窝、无绳、集群、无线局域网等各种移动通信系统将在第
三代中以全球通用、系统综合作为基本出发点，并逐步融合，力
图建立一个全球性移动综合业务数字网，各种低、中、高轨道卫
星移动通信系统纷纷推出，借以解决全球覆盖、三维空间的个人
移动通信问题。中、低轨道卫星移动通信的全球通等系统和中轨
道卫星移动ELLPSO系统、CCI系统均将陆续投入运行，全球卫星
移动个人通信（GPCS）成为ITU的热门话题。移动通信网络作为
一种理想的智能接入网，未来必然要与固定通信网综合成全球一
网，为达到个人化通信的理想奠定基础。
经过长时间的飞速发展，传统的电路交换网络已经形成相当
的规模，新兴IP网主导地位的真正形成尚需时日，而IP网取代传
统电路交换网是一个长时间的过程，在一定时期内两个网络仍将
共同发展，互为补充，并逐步实现从传统电路型网络向新型网络
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第一章
概 述
图1-3
未来网络的物理模型
电子信息工程系通信技术教研室
第一章
概 述
个人通信是人类希望实现的理想的通信方式。它是在宽
带综合业务数字网的基础上，以无线移动通信网为主要接入
手段，以智能网为核心的最高层次的通信网，它将一步步演
进成为所有个人提供多媒体业务的智能型宽带全球性信息网，
从而形成移动因特网。这将大大地解放个人，使其具备极大
的灵活性。国际电信联盟(ITU)提出的第三代移动通信系统
IMT-2000将成为人类社会迈向个人化通信时代和实现智能
业务的重要里程碑。
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