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第7章移动通信7.1移动通信技术基础7.2移动通信的工作方式、组成7.3国际上移动通信发展概况7.4我国移动通信发展概况7.53G技术及其比较7.6第四代移动通信系统---4G7.7移动通信的频段分配表及信道频率7.8卫星通信及其它领域里的频率分配7.1移动通信技术基础7.1.1通信基本概念通信就是信息的传输与交换，通信的目的就是传输消息。因为在人类的活动过程中要相互远距离传递信息，也就是将带有效信息的信号，通过某种系统由发送者传送给接收者，这种信息的传输过程就是通信。目前，人们大量应用移动通信手段传输信息。所谓移动通信，顾名思义就是通信的一方或双方是在移动中实现通信的，其中，包含移动台（汽车、火车、飞机、船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台（手机）与移动台（手机）之间通信；移动台过、通过基站与有线用户通信等。移动通信主要特点：移动通信的传输信道必须使用无线电波传输；电波传输特性复杂，在移动通信系统中由于移动台不断运动，不仅有多普勒效应，而且信号的转播受地形、地物的影响也将随时发生变化；干扰多而复杂；组网方式多样灵活，移动通信系统组网方式可分为小容量大区制和大容量小区制，移动通信网为满足使用，必须具有很强的控制功能，如通信（呼叫）的建立和拆除，频道的控制和分配，用户的登记和定位，以及过境切换和漫游的控制等；对设备要求更苛刻；用户量大而频率有限。7.1.2移动通信应用范围1、汽车调度通信出租汽车公司或大型车队建有汽车调度台，汽车上有汽车电台，可以随时在调度员与司机之间保持通信联系。2、公众移动电话这是与公用市话网相连的公众移动电话网。大中城市一般为蜂窝小区制，小城市或业务量的中等城市常采用大区制。用户有车台和手机两类。3、无线寻呼这是一钟单向无线通信，主要起寻人呼叫的作用，采用的寻呼机，又称BP机或BB机，可用一般电话拔通寻呼台，由寻呼台的无线寻呼发射机发出，只要被寻呼人在寻呼台的覆盖范围之内，其所配的寻呼机收到信号即发出设定的声响或振动4、无绳电话这是一种接入市话网的无线电话机，又称无绳电话。一般可在50～200m的范围内接收或拔通电话。5、集群无线移动电话这实际上是把若干个原各自使用单独频率的单工工作调度系统，集合到一个基台工作。这样，原来一个系统单独用的频率现在可以为几个系统共用，故称为集群系统。6、卫星移动通信这是把卫星作为中心转发台，各移动台通过卫星转发通信7、个人移动通信个人可在任何时候、任何地点与其他人通信，只要有一个个人号码，不论该人在何处，均可通过这个个人号码与其通信。7.2移动通信的工作方式、组成7.2.1移动通信的工作方式在移动通信中，按无线通道的使用频率数和信息传输方式，其无线电路工作方式可以分为单工制、半双工制和双工制。1、单工制收、发使用同一个频率的按键通信方式，发送时不能接收，接收时不能发送。因此，接收时发射机不工作，反之亦然。单工制通信示意图，如图7.1所示发射机接收机接收机发射机图7.1单工制通信示意图f1f1f1f1f1AB2、半双工制半双工制通信方式是收、发信机分别使用两个频率的按键通话方式，其半双工制通信示意图，如图7.2所示。发射机接收机接收机发射机图7.2半双工制通信示意图f2f1f2f1f2f1基站B移动台A3、双工制双工制通信是不用按键能直现送受话的一种制式，公用移动通信都采用此制式。它分为同频双工和异频双工发射机双工器接收机接收机发射机双工器图7.3双工制通信示意图基站B移动台Af1f1f2f2f2f17.2.2移动通信系统的组成市话局移动业务交换中心BSBSBS图7.4移动通信系统的组成图市话网（PSTN）移动网（PLMN）有线网路中继线无线小区电话7.2.3移动通信的射频工程移动通信的射频工程，指的是移动通信的信号覆盖系统工程，若移动通信系统网络覆盖设计合理，则可以几乎无限制地覆盖世界各地。但是，为了实现移动通信信号的覆盖，必须进行网络优化，保证复杂环境都能实现信号的覆盖，实际上，提高覆盖质量或增加覆盖面积，这就是利用移动通信的射频工程来实现移动通信的信号覆盖。需要优化移动通信网络，加强覆盖的区域可分为如下几类：1、盲区（或影形区）移动通信区域较小的盲区以及移动通信工作区的边缘地带，可称为盲区。在这些盲区里，可能还出现的问题是语音质量较差或经常掉话，甚至完全不通话。2、高密度区在用户密度特别高，话务量特别大的地区，如购物中心、娱乐中心、商务中心、会议中心等地区，经常出现移动通信信道被占满，而使通信质量下降，甚至出现阻塞的情况。3、边缘地区边缘地区是指现有服务区的边界，其信号质量比较差，这些边缘地区也可以认为是影形区，为了使边缘地区能高质量的通话，必须进行移动通信信号覆盖。4、狭长地区狭长地区指的是高速公路、铁路等地区，这些地区具有很高的移动通信业务量，必须在狭长地区进行信号覆盖。根据不同的地理环境及应用场合，解决这些信号覆盖的方案是不同的，目前，移动通信的无线覆盖整体解决方案种类如下：（1）室内覆盖分布系统——采用室内微蜂窝（或直放站）覆盖分布系统，解决了室内网络优化。（2）城市街道、小区覆盖综合解决方案——利用微蜂窝（或直放站）进行网络优化覆盖，也可利用一点对多点的无线覆盖、光纤直放站系统等可以解决小区的优化覆盖问题（3）地铁、地下车库、地下商场等覆盖综合解决方案——利用室内微蜂窝（或直放站）覆盖分布系统和遂道覆盖技术，可以解决地铁、地下车库、地下商场等的优化覆盖问题。（4）乡镇、山区等覆盖综合解决方案——可利用塔顶放大器、射频和光纤直放站以及高增益定向天线等多种手段可解决边缘乡镇、山区等的移动通信信号的覆盖。（5）海域、海岛覆盖综合解决方案——由于海域、海岛覆盖区的特殊性，区域广、话务量较少，可以利用大功率直放站或塔顶放大器实现覆盖。7.3国际上移动通信发展概况（一）第一代模拟系统第一代模拟系统主要建立在频分多址接入和蜂窝频率复用的理论基础上，在商业上取得了巨大的成功，但随着技术和时间的发展，问题也逐渐暴露出来：所支持的业务（主要是话音）单一、频谱效率太低、保密性差等。特别是在欧洲，一个国家有一个自己的标准和体制，无法解决跨国家的漫游问题。模拟移动通信系统经过10余年的发展后，终于在20世纪90年代初逐步被更先进的数字蜂窝移动通信系统所代替。（二）第二代移动通信系统推动第二代移动通信发展的主要动力是欧洲，欧洲国家比较小，要解决标准和制式的统一才可能解决跨国家漫游。故从80年代处就开始研究数字蜂窝移动通信系统，一般称其为第二代移动通信系统。它是随着超大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，语音数字处理技术的成熟而发展起来的。在80年代欧洲各国提出了多种方案，并在80年代中、后期进行了这些方案的现场实验比较，最后集中为时分多址（TDMA）的数字移动通信系统，即GSM（GlobalSystemforMobileCommunications）系统。由于其技术上的先进性和优越的性能已经成为目前世界上最大的蜂窝移动通信网络。GSM标准化的工作主要由欧洲电信标准委员会（ETSI）下属的特别移动组（SMG）完成。主要分为第一阶段和第2阶段。1990年，第一阶段规范冻结。1992年，商用开始，同年第2阶段标准化工作开始。GSM空中接口的基本原则包括：每载波8个时隙，200KHz/载波带宽，慢跳频。和第一阶段比较，GSM第2阶段的主要特性包括：1、增强的全速率语音编码器（EFR）；2、适应多速率编解码器（AMR）；3、14.4Kbit/s数据业务；4、高速率电路交换数据（HSCSD）；5、通用分组无线业务（GPRS）；6、增强数据速率（EDGE）。与欧洲相比较，美国在第二代数字蜂窝移动系统方面的起步要迟一些。1988年，美国制定了基于TDMA技术的IS-54/IS-136标准，IS-136是一种模拟/数字双模标准，可以兼容AMPS。更值得一提的是美国Qualcomm公司在90年代初提出的CDMA技术，并在1993年由TIA完成标准化成为IS-95标准。这也是3G标准中CDMA2000技术的雏形。（三）第三代移动通信系统第三代移动通信系统由卫星移动通信网和地面移动通信网所组成，将形成一个对全球无缝覆盖的立体通信网络，满足城市和偏远地区各种用户密度，支持高速移动环境，提供持话音、数据和多媒体等多种业务（最高速率可达2Mbps）的先进移动通信网，基本实现个人通信的要求。早在1985年国际电信联盟就提出了第三代移动通信（3G）的概念，同时建立了专门的组织机构TG8/1进行研究，当时称为未来陆地移动通信系统（FPLMTS）。这时第二代移动通信GSM的技术还没有成熟，CDMA技术尚未出现。在TG8/1的前十年，进展比较缓慢。1992年，世界无线电行政大会（WARC）分配了230MHz的频率给FPLMTS：1885-2025MHz和2110-2200MHz。此时，FPLMTS的研究工作主要由ITU完成，其中ITU-T负责网络方面的标准化工作，ITU-R负责无线接口方面的标准化工作。关于FPLMTS的研究工作在1996年后取得了迅速的进展，首先ITU于1996年确定了正式名称：IMT-2000（国际移动通信－2000），其含义为该系统预期在2000年左右投入使用，工作于2000MHz频带，最高传输数据速率为2000kbps。IMT－2000的技术选取中最关键的是无线传输技术。ITU于1997年制定了M.1225[1]建议，对IMT-2000无线传输技术提出了最低要求，并面向世界范围征求RTT建议。ITU要求IMT-2000RTT必须满足以下环境的要求。即：1、快速移动环境，最高速率达144kbit/s；2、室外到室内或步行环境，最高速率达384kbit/s；3、室内环境，最高速率达2Mbit/s；另外，ITU所定义的IMT-2000系统需要具有以下特性：1．全球化：IMT-2000是一个全球性的系统，各个地区多种系统组成了一个IMT-2000家族，各个系统间设计上具有高度的互通性，使用共同的频段，全球统一标准，能提供全球无缝漫游。2．综合化：能够提供多种业务，特别能够支持多媒体业务和Internet业务，并有能力容纳新类型的业务。3．个人化：全球唯一的个人号码，足够的系统容量，高保密性，高服务质量。表7.110种IMT-2000地面无线传输技术（RTT）提案技术名称提交组织双工方式适用环境J:W-CDMA日本ARIBFDD、TDD所有环境UTRA-UMTS欧洲ETSIFDD、TDD所有环境WIMSW-CDMA美国TIAFDD所有环境WCDMA/NA美国T1P1FDD所有环境GlobalCDMAⅡ韩国TTAFDD所有环境TD-SCDMA中国CWTSTDD所有环境CDMA2000美国TIAFDD、TDD所有环境GlobalCDMAⅠ韩国TTAFDD所有环境UWC-136美国TIAFDD所有环境EP-DECT欧洲ETSITDD室内、室外到室内通过一年半时间的评估和融合，1999年11月5日ITU在赫尔辛基举行TG8/1第18次会议，通过了输出文件ITU-RM.1457，确认了如下5种第三代移动通信RTT技术：两种TDMA技术：1、SC-TDMA（UMC-136）；2、MC-TDMA（EP-DECT）；三种CDMA技术：1、MC-CDMA（CDMA2000MC）；2、DS-CDMA（包括UTRA/WCDMA和CDMA2000/DS）3、TDDCDMA（包括TD-SCDMA和UTRATDD）；表7.2ITU确认的5种第三代移动通信RTTCDMATDMAMCDSTDDSCMCCDMACDMACDMATDMATDMA7.4我国移动通信发展概况（一）1982年至2000年：“无线寻呼”发展阶段1、1982年，上海首先使用150MHz频段开通了我国第一个模拟寻呼系统；2、1984年，广州用同样的频段开通了一个数字寻呼系统。寻呼系统应用大约十几年时间，到2000年，椐不完全的统计，全国的寻呼用户已超过6500万。（二）