2009-8-20 1
移动通信技术
2009-8-20 2
第 1章 概 述本章要点移动通信系统的组成及特点移动通信的工作方式及使用的频段数字移动通信的相关技术
2009-8-20 3
移动通信概念：
就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。
其中，包括移动台（汽车、火车、飞机、
船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。
2009-8-20 4
1.1 移动通信的发展概况
1.1.1 移动通信的发展历史
1.1.2 我国移动通信的发展概况
2009-8-20 5
1.1 移动通信的发展概况
1.1.1 移动通信的发展历史第一阶段,从二十世纪 20年代至 40年代，为早期的发展阶段。
第二阶段,从 40年代中期至 60年代初期，在此期间，公用移动通信业务问世，移动通信所使用的频率开始向更高的频段发展。
第三阶段,从 60年代中期至 70年代中期。
第四阶段,从 70年代中期至 80年代中期，这是移动通信蓬勃发展的时期。
第五阶段,从 20世纪 80年代中期至 20世纪末。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。
第六阶段,从 21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。
2009-8-20 6
主要使用对象是船舶、航空、警车等专用无线电通信及军事通信。
主要使用短波频段。该系统工作频率为
2MHz，到 40年代提高到 30～ 40MHz。
其代表是美国底特津市警察使用的车载无线电系统。
第一阶段
（ 从二十世纪 20年代至 40年代）
2009-8-20 7
第二阶段在此期间，移动通信业务向民用方向发展，即形成了公用汽车电话网。
所使用的频率开始向更高的频段发展。主要使用甚高频（ VHF） 150 MHz和特高频（ UHF） 450
MHz频段，东欧的一些国家采用 330 MHz频段，
信道间隔为 50～ 120KHz，通信方式为单工。
接续方式仍为人工操作，而且网络结构大都属于二级结构，
网络体制采用大区制，可用的信道数很少，因而网的容量也较小。
2009-8-20 8
第三阶段推出了自动交换式的三级结构网，工作频率为 150 MHz和 450 MHz，信道间隔已缩小到 20～ 30KHz，采用大区制、中小容量的结构方式，信道数目大大增加，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。
其代表是美国推出的改进型移动电话系统（ IMTS），同时在这一时期德国也推出了具有相同技术水平的 B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段。
2009-8-20 9
第四阶段各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网，形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统。
有北美的 AMPS，日本的大容量移动电话系统 HCMTS，北欧的移动电话系统 NMT450和
NMT900，英国的全接入通信系统 TACS，前西德的 C450系统以及法国的 Radio Comm2000系统。
分别采用 400 MHz,450 MHz,800 MHz
和 900 MHz频段，信道间隔为 12.5— 30KHz。
2009-8-20 10
第五阶段到 80年代中期，欧、美、日等国都着手开发数字蜂窝系统，其中以 GSM系统为代表。它不但能克服模拟网的一些弱点，还能提供话音、数字多种业务服务，并与综合业务数字网（ ISDN）相兼容。
与 GSM系统几乎同时诞生的一项移动通信新成果
，即美国的 CDMA码分多址方式，与 GSM相比具有许多优点，如每个信道所容纳的用户数比 GSM多，大大提高了频谱的利用率，抗干扰能力也增强了，
对设备指标的要求相对要低，降低了设备的难度和成本，采用软切换的方式大大提高了话音传输质量等，优势较大。
2009-8-20 11
第六阶段从 21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。
其主要特点是：
1．业务集成。
2．业务交互，能够同时捆绑多个业务
3．可开发多方会议以及基于定位的业
÷ 务等。
2009-8-20 12
1.1 移动通信的发展概况
1.1.2 我国移动通信的发展概况
1.A网和 B网 也称模拟网，是我国早期建设的移动电话网 。
2.G网,全球通,（ GSM）数字移动电话网
3.D网 是指 DCS1800系统的网
4.C网 是指 CDMA（码分多址）制式的移动电话网
2009-8-20 13
纵观移动通信的发展规律就像数据通信一样，都是从专业网开始，只有技术和规模都达到相当程度后，才发展公众网。近 20年来，移动通信技术的发展非常迅速，短短的 20年间，已从第一代模拟移动通信系统过渡到第二代数字移动通信系统，第三代全球综合移动通信系统即将面世。预计到
2010年，在所有通信设备销售额中移动通信设备将居于首位。
2009-8-20 14
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.1 移动通信的特点
1.2.2 移动通信的分类
2009-8-20 15
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.1 移动通信的特点
2009-8-20 16
1．衰落现象
2．强干扰情况下工作
3．多卜勒效应
4．跟踪交换技术
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.1 移动通信的特点
2009-8-20 17
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.2 移动通信的分类按 使用环境 来分：陆地、水上和航空移动通信按 服务对象 来分：军事、专业和公众移动通信按 工作方式 可分为：单工、半双工和全双工工作方式按 交通工具 来分：汽车、坦克、火车、船舶、
飞机和航天飞行器等的移动通信,还有个人便携移动通信等等。
2009-8-20 18
移动通信系统的组成
2009-8-20 19
1.3 移动通信系统组成移动通信系统一般由 移动台（ MS）、
基地站（ 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
2009-8-20 20
1.4 移动通信的工作方式
★ 按通信状态和频率使用方法划分，
移动通信系统有 单工制、半双工制 和 双工制 三种工作方式。
2009-8-20 21
1.4 移动通信的工作方式
1.4.1 单工制,是指通信的双方同时只能有一方发送信号，而另一方接收信号。
单工制 又分为 同频单工 和 双频单工 两种。
☆ 同频单工,指基地站和移动台均使用相同的工作频率
☆ 双频单工,指通信双方使用两个频率
2009-8-20 23
1.4.2 半双工制,指通信的双方有一方在通信的过程中既能发射信号也能接收信号，而另一方只能是单工工作
2009-8-20 24
1.4.3 双工制,双工通信的任一方在发话的同时也能收听到对方讲话，而且不需采用,按 -讲,的方式
2009-8-20 25
1.5 移动通信系统的频段使用分配给我国的民用移动通信的频段为
（ 单位为 MHz）
29.7～ 48.5 64.5～ 72.5 72.5～ 74.6 75.4～ 76
138～ 149.9 150.05～ 156.725 156.875～ 167
223～ 235 335.4～ 399.9
406～ 420 450～ 470 550～ 606 798～ 960
1427～ 1535 1668.4～ 2690 4400～ 4990
※ 目前移动通信使用的频段主要在 150MHz,450MHz、
900MHz和 2000MHz频段
2009-8-20 26
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.1 多址技术,多址方式的基本类型有三种，即 频分多址（ FDMA）,时分多址（ TDMA） 和 码分多址（ CDMA） 。
☆频分多址（ FDMA）
2009-8-20 27
☆ FDMA通信系统的工作示意图
2009-8-20 28
☆ 时分多址（ TDMA） 通信系统的工作示意图
2009-8-20 29
☆ 码分多址（ CDMA） 方式示意图
2009-8-20 30
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.2 调制技术概念,
调制 是为了使信号特性与信道特性相匹配数字调制 是用基带数字信号改变高频载波信号的某一参数来传递数字信号的过程。
※ 目前在数字蜂窝系统中，多采用 线性调制 和 恒定包络调制
2009-8-20 31
☆ 线性调制重要的线性调制是以 PSK调制为基础的，如正交移相键控 QPSK调制,QPSK调制等，具有较高的频谱利用率。
☆恒定包络调制重要的恒定包络调制是以 FSK调制为基础的，
如最小移频键控（ MSK）调制、高斯滤波最小移频键控（ GMSK）调制等
2009-8-20 32
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.3 分集接收技术概念,是研究如何利用多径信号来改善系统的性能。它利用多条具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径来传输相同信息，并在接收端对这些信号进行适当的合并以便大大降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。
2009-8-20 33
☆ 分集技术,方法有空间分集，时间分集和频率分集等
2009-8-20 34
☆ 合并技术,有 选择式合并,最大比合并,等增益合并 以及 开关式合并 等四种。
选择式合并 就是将 M个接收机的输出信号送入选择逻辑,
选择逻辑从 M个接收信号中选出具有最高基带信噪比的基带信号作为输出信号 。
最大比合并 就是将 M个分集支路经过相位调整后,按适当的增益系数同相相加,再送入检测器 。
等增益合并 是最大比合并的一种特殊情况 。
开关式合并 是监视接收信号的瞬时包络,当本支路的瞬时包络低于预定门限时,将天线开关置到另一条支路上 。
2009-8-20 35
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.4 话音编码技术,有 波形编码,参量编码和 混合编码 三大类
☆ 波形编码技术 是通过对话音波形进行采样,量化,然后用二进制码表示出来 。 这种技术包括 PCM,DPCM和 DM,以及自适应量化的 ADPCM、
ADM技术和 ATC（ 自适应变换编码 ）,SBC（ 子带编码 ） 技术 。
☆ 参量编码技术 是以话音信号产生的数学模型为基础,根据输入语音信号分析出模型参数 （ 主要是表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数 ）,然后在解码端根据这些模型参数来恢复话音 。
☆ 混合编码技术 兼有波形编码和声源编码的优点,它也是目前使用最多的编码技术 。 随着研究的深入,话音编码的研究也在不断引进新的分析技术,如非线性预测,多精度时频分析技术 （ 包括子波分析技术 ）,高阶统计分析技术等 。
2009-8-20 36
1.7 移动通信的发展趋势
1.7.1 移动通信设备正朝着数字化、宽带化、小型化的方向发展
1.7.2 移动通信网络正朝着综合化、智能化、全球化、个人化的方向发展
2009-8-20 37
1.8 实 训参观大型移动通信调度中心 （ 如出租汽车公司的调度中心 ）
目的与要求了解移动通信的工作方式 。
了解调度中心的基本组成及工作流程 。
了解通信终端和工作方式 。
2009-8-20 38
1.9 习 题
1,什么叫移动通信？ 移动通信有哪些特点？
2,移动通信有哪几种工作方式？ 大容量移动通信系统多采用哪种工作方式？
3,移动通信系统主要有哪些部分组成？ 现代移动通信系统使用哪几个频段？
4,什么叫多址方式？ 主要有哪几种多址方式？
5,何谓分集技术？ 移动通信系统通常使用哪几种分集技术？
移动通信技术
2009-8-20 2
第 1章 概 述本章要点移动通信系统的组成及特点移动通信的工作方式及使用的频段数字移动通信的相关技术
2009-8-20 3
移动通信概念：
就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。
其中，包括移动台（汽车、火车、飞机、
船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。
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1.1 移动通信的发展概况
1.1.1 移动通信的发展历史
1.1.2 我国移动通信的发展概况
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1.1 移动通信的发展概况
1.1.1 移动通信的发展历史第一阶段,从二十世纪 20年代至 40年代，为早期的发展阶段。
第二阶段,从 40年代中期至 60年代初期，在此期间，公用移动通信业务问世，移动通信所使用的频率开始向更高的频段发展。
第三阶段,从 60年代中期至 70年代中期。
第四阶段,从 70年代中期至 80年代中期，这是移动通信蓬勃发展的时期。
第五阶段,从 20世纪 80年代中期至 20世纪末。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。
第六阶段,从 21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。
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主要使用对象是船舶、航空、警车等专用无线电通信及军事通信。
主要使用短波频段。该系统工作频率为
2MHz，到 40年代提高到 30～ 40MHz。
其代表是美国底特津市警察使用的车载无线电系统。
第一阶段
（ 从二十世纪 20年代至 40年代）
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第二阶段在此期间，移动通信业务向民用方向发展，即形成了公用汽车电话网。
所使用的频率开始向更高的频段发展。主要使用甚高频（ VHF） 150 MHz和特高频（ UHF） 450
MHz频段，东欧的一些国家采用 330 MHz频段，
信道间隔为 50～ 120KHz，通信方式为单工。
接续方式仍为人工操作，而且网络结构大都属于二级结构，
网络体制采用大区制，可用的信道数很少，因而网的容量也较小。
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第三阶段推出了自动交换式的三级结构网，工作频率为 150 MHz和 450 MHz，信道间隔已缩小到 20～ 30KHz，采用大区制、中小容量的结构方式，信道数目大大增加，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。
其代表是美国推出的改进型移动电话系统（ IMTS），同时在这一时期德国也推出了具有相同技术水平的 B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段。
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第四阶段各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网，形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统。
有北美的 AMPS，日本的大容量移动电话系统 HCMTS，北欧的移动电话系统 NMT450和
NMT900，英国的全接入通信系统 TACS，前西德的 C450系统以及法国的 Radio Comm2000系统。
分别采用 400 MHz,450 MHz,800 MHz
和 900 MHz频段，信道间隔为 12.5— 30KHz。
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第五阶段到 80年代中期，欧、美、日等国都着手开发数字蜂窝系统，其中以 GSM系统为代表。它不但能克服模拟网的一些弱点，还能提供话音、数字多种业务服务，并与综合业务数字网（ ISDN）相兼容。
与 GSM系统几乎同时诞生的一项移动通信新成果
，即美国的 CDMA码分多址方式，与 GSM相比具有许多优点，如每个信道所容纳的用户数比 GSM多，大大提高了频谱的利用率，抗干扰能力也增强了，
对设备指标的要求相对要低，降低了设备的难度和成本，采用软切换的方式大大提高了话音传输质量等，优势较大。
2009-8-20 11
第六阶段从 21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。
其主要特点是：
1．业务集成。
2．业务交互，能够同时捆绑多个业务
3．可开发多方会议以及基于定位的业
÷ 务等。
2009-8-20 12
1.1 移动通信的发展概况
1.1.2 我国移动通信的发展概况
1.A网和 B网 也称模拟网，是我国早期建设的移动电话网 。
2.G网,全球通,（ GSM）数字移动电话网
3.D网 是指 DCS1800系统的网
4.C网 是指 CDMA（码分多址）制式的移动电话网
2009-8-20 13
纵观移动通信的发展规律就像数据通信一样，都是从专业网开始，只有技术和规模都达到相当程度后，才发展公众网。近 20年来，移动通信技术的发展非常迅速，短短的 20年间，已从第一代模拟移动通信系统过渡到第二代数字移动通信系统，第三代全球综合移动通信系统即将面世。预计到
2010年，在所有通信设备销售额中移动通信设备将居于首位。
2009-8-20 14
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.1 移动通信的特点
1.2.2 移动通信的分类
2009-8-20 15
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.1 移动通信的特点
2009-8-20 16
1．衰落现象
2．强干扰情况下工作
3．多卜勒效应
4．跟踪交换技术
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.1 移动通信的特点
2009-8-20 17
1.2 移动通信的特点及分类
1.2.2 移动通信的分类按 使用环境 来分：陆地、水上和航空移动通信按 服务对象 来分：军事、专业和公众移动通信按 工作方式 可分为：单工、半双工和全双工工作方式按 交通工具 来分：汽车、坦克、火车、船舶、
飞机和航天飞行器等的移动通信,还有个人便携移动通信等等。
2009-8-20 18
移动通信系统的组成
2009-8-20 19
1.3 移动通信系统组成移动通信系统一般由 移动台（ MS）、
基地站（ 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
2009-8-20 20
1.4 移动通信的工作方式
★ 按通信状态和频率使用方法划分，
移动通信系统有 单工制、半双工制 和 双工制 三种工作方式。
2009-8-20 21
1.4 移动通信的工作方式
1.4.1 单工制,是指通信的双方同时只能有一方发送信号，而另一方接收信号。
单工制 又分为 同频单工 和 双频单工 两种。
☆ 同频单工,指基地站和移动台均使用相同的工作频率
☆ 双频单工,指通信双方使用两个频率
2009-8-20 23
1.4.2 半双工制,指通信的双方有一方在通信的过程中既能发射信号也能接收信号，而另一方只能是单工工作
2009-8-20 24
1.4.3 双工制,双工通信的任一方在发话的同时也能收听到对方讲话，而且不需采用,按 -讲,的方式
2009-8-20 25
1.5 移动通信系统的频段使用分配给我国的民用移动通信的频段为
（ 单位为 MHz）
29.7～ 48.5 64.5～ 72.5 72.5～ 74.6 75.4～ 76
138～ 149.9 150.05～ 156.725 156.875～ 167
223～ 235 335.4～ 399.9
406～ 420 450～ 470 550～ 606 798～ 960
1427～ 1535 1668.4～ 2690 4400～ 4990
※ 目前移动通信使用的频段主要在 150MHz,450MHz、
900MHz和 2000MHz频段
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1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.1 多址技术,多址方式的基本类型有三种，即 频分多址（ FDMA）,时分多址（ TDMA） 和 码分多址（ CDMA） 。
☆频分多址（ FDMA）
2009-8-20 27
☆ FDMA通信系统的工作示意图
2009-8-20 28
☆ 时分多址（ TDMA） 通信系统的工作示意图
2009-8-20 29
☆ 码分多址（ CDMA） 方式示意图
2009-8-20 30
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.2 调制技术概念,
调制 是为了使信号特性与信道特性相匹配数字调制 是用基带数字信号改变高频载波信号的某一参数来传递数字信号的过程。
※ 目前在数字蜂窝系统中，多采用 线性调制 和 恒定包络调制
2009-8-20 31
☆ 线性调制重要的线性调制是以 PSK调制为基础的，如正交移相键控 QPSK调制,QPSK调制等，具有较高的频谱利用率。
☆恒定包络调制重要的恒定包络调制是以 FSK调制为基础的，
如最小移频键控（ MSK）调制、高斯滤波最小移频键控（ GMSK）调制等
2009-8-20 32
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.3 分集接收技术概念,是研究如何利用多径信号来改善系统的性能。它利用多条具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径来传输相同信息，并在接收端对这些信号进行适当的合并以便大大降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。
2009-8-20 33
☆ 分集技术,方法有空间分集，时间分集和频率分集等
2009-8-20 34
☆ 合并技术,有 选择式合并,最大比合并,等增益合并 以及 开关式合并 等四种。
选择式合并 就是将 M个接收机的输出信号送入选择逻辑,
选择逻辑从 M个接收信号中选出具有最高基带信噪比的基带信号作为输出信号 。
最大比合并 就是将 M个分集支路经过相位调整后,按适当的增益系数同相相加,再送入检测器 。
等增益合并 是最大比合并的一种特殊情况 。
开关式合并 是监视接收信号的瞬时包络,当本支路的瞬时包络低于预定门限时,将天线开关置到另一条支路上 。
2009-8-20 35
1.6 数字移动通信的相关技术
1.6.4 话音编码技术,有 波形编码,参量编码和 混合编码 三大类
☆ 波形编码技术 是通过对话音波形进行采样,量化,然后用二进制码表示出来 。 这种技术包括 PCM,DPCM和 DM,以及自适应量化的 ADPCM、
ADM技术和 ATC（ 自适应变换编码 ）,SBC（ 子带编码 ） 技术 。
☆ 参量编码技术 是以话音信号产生的数学模型为基础,根据输入语音信号分析出模型参数 （ 主要是表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数 ）,然后在解码端根据这些模型参数来恢复话音 。
☆ 混合编码技术 兼有波形编码和声源编码的优点,它也是目前使用最多的编码技术 。 随着研究的深入,话音编码的研究也在不断引进新的分析技术,如非线性预测,多精度时频分析技术 （ 包括子波分析技术 ）,高阶统计分析技术等 。
2009-8-20 36
1.7 移动通信的发展趋势
1.7.1 移动通信设备正朝着数字化、宽带化、小型化的方向发展
1.7.2 移动通信网络正朝着综合化、智能化、全球化、个人化的方向发展
2009-8-20 37
1.8 实 训参观大型移动通信调度中心 （ 如出租汽车公司的调度中心 ）
目的与要求了解移动通信的工作方式 。
了解调度中心的基本组成及工作流程 。
了解通信终端和工作方式 。
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1.9 习 题
1,什么叫移动通信？ 移动通信有哪些特点？
2,移动通信有哪几种工作方式？ 大容量移动通信系统多采用哪种工作方式？
3,移动通信系统主要有哪些部分组成？ 现代移动通信系统使用哪几个频段？
4,什么叫多址方式？ 主要有哪几种多址方式？
5,何谓分集技术？ 移动通信系统通常使用哪几种分集技术？
