现代通信技术下44章移动通信

4.4.1移动通信的发展历史移动通信技术的发展史阶段：第一阶段：20世纪20年代到40年代。在短波的几个频段上开发出专用移动通信系统。特点是专用系统开发，工作频率低。第二阶段：40年代中期到60年代初期，公共移动通信业务开始问世。特点：从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网的容量较小。第三阶段：从60年代中期到70年代中期。美国推出了改进移动电话系统IMTS。同期德国也推出了具有相同水平B网特点是：采用大区制、中小容量、使用450M，实现了自动选频与自动接续。第四阶段：从70年代到80年代中期，美国贝尔实验室提出了采用小区制，建立蜂窝状移动通信网。被称为第一代模拟蜂窝移动通信系统特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展。第五阶段：从80年代中期至今。这是数字移动通信系统的发展和成熟时期。被称为第二代数字蜂窝移动通信系统。特点是频谱效率提高、系统综合业务强，保密性能好，标准化程度提高等。未来阶段：新一代的移动和个人通信系统,即第三代移动通信和第四代移动通信的研究和发展已经成为电信领域的一个新的热点.特点是更大的系统容量和更灵活的高速率、多速率数据传输能力,除了话音和数据传输外,还能传送高达100MB/S的高质量的活动图象,真正实现5W目标.年代提出方案制定标准商业运营提出方案制定标准商业运营提出方案制定标准商业运营1970~19791980~198919990~19992000~2009第一代（以AMPS为例）第二代（以GSM为例）第三代IMT2000第四代提出方案移动通信的发展历程美国AT&T研制的AMPS（AdvancedMobilePhoneService）称作高级的移动电话系统；83年商用英国仿AMPS研制的TACS(TotalAcessCommunicationSystem);称作全向接续通信系统；85年商用北欧四国（丹麦、芬兰、挪威和瑞典）联合研制的NMT（NordicMobileTelephone)称作北欧移动电话；81年商用日本电报电话公司研制的NTT系统。79年商用德国西门子公司研制的C-450系统。85年商用4.41.1第一代移动通信系统(1G)表、第一代移动通信系统各个标准的主要系统参数第一代移动通信系统的主要特点：用户的接入方式采用频分多址（FDMA）技术设备复杂、功耗高、价格昂贵。制式太多且不兼容，限制移动通信的长途漫游频率效率低，有限频率资源和用户容量之间的矛盾十分突出系统的保密性差业务种类单一，主要是话音业务模拟话音的调制方式为调频（FM）4.41.2第二代移动通信系统(2G)主要包括以下标准:1991年美国提出的D-AMPS(DigitalAdvancedMobilePhoneSystem)1992年欧洲推出的商用GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)1993年日本提出的PDC(PersonalDigitalCellular)1993年美国提出的IS-95,即N-CDMA(NarrowbandCodeDivisionMultipleAccess)标准类型GSMIS-95D-AMPSPDC890~915824~849824~849810~830935~960869~894869~894940~960调制方式GMSKOQPSK(上)QPSK(下)载波带宽/kHz20012502530语音编码方式RELP-LTPVSELPVSELP信道编码方式CRC+卷积码(r=1/2,k=5)CRC+卷积码(r=1/2,k=5)CRC+卷积码CRC+卷积码信道数据速率kbps270.833kbps1228.848.642语音编码速率kbps13886.7多址方式TDMA/FDMACDMA/FDMATDMA/FDMATDMA/FDMA上行频段/MHz下行频段/MHzQPSK4QPSK4QCELP第二代移动通信系统各种标准的主要系统参数第二代移动通信系统的主要特点：用户的接入方式主要采用数字式时分多（TDMA）和码分多址(CDMA)技术采用了新的调制技术,如:GMSK、QPSK等能提供多种业务服务，提高了通信系统的通用性抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强提高网络管理和控制的有效性和灵活性便于实现通信的安全保密可降低设备成本和减少用户手机的体积和重量我国移动通信的发展概况：我国移动通信是以军事通信移动通信即战术通信起步的。我国民用移动通信起步较晚，始建于1986年随着国家实行对外开放政策，移动通信业务得到高速发展。89年邮电系统从美国Motorola、瑞典的爱立信引进900MHzTACS体制系统，在北京、上海、珠江三角洲相继组建模拟移动电话系统。到95年元旦，我国公用900MHz模拟蜂窝移动电话全国联网投入试运行。1993年，我国引进的数字蜂窝式移动电话GSM系统也在全国推开。中国移动、中国联通两公司组成G网，目前，是世界上最大GSM通信网2000年前后,联通公司又引进美国高通公司的符合IS-95标准的N-CDMA,组建了C网.移动用户数/万19931994199519961997199819992000200120022003200420052006我国移动通信用户总数统计50001000015000200002500030000350004000045000641573166751322.92356430070001433020661.643747.3国际电信联盟(ITU)称之为IMT-2000(InternatianalMobileTelecommunicationsintheyear2000)其标准化工作始于1985年,当时称为“未来公共陆上移动通信系统”FPLMTS(theFuturePublicLandMobileTelecomunicationsSystem).在欧洲3G被称为“通用移动通信系统”UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem)4.41.3第三代移动通信系统(3G)第三代移动通信的发展历程:1985-1994年明确概念和目标,提出FPLMTS1991年,ITU-R正式成立TG8/1工作组,负责标准的指定1992年,WARC92在2GHz频率上分配了230MHz给FPLMTS1992年-1998年,确定评估方法和程序1998年6月30日前征集IMT-2000-RTT技术方案1998年7月-1999年3月,评选确定方案和基本参数1999年3月,完成IMT-2000关键参数部分的标准化1999年11月,完成IMT-2000的技术规范部分2000年,完成IMT-2000的全部网络规范IMT-2000的关键特性和目标：（1）提供全球无缝覆盖，并且提供全球漫游业务。用户不再被限制于一个地区和一个网络，真正实现随时随地的个人通信（2）适应多种环境，采用多层小区结构，即微微蜂窝、微蜂窝、宏蜂窝，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起。（3）提供高质量的多媒体业务，包括高质量的话音、可变速率的数据、高分辨的图象等业务。（4）足够的系统容量、强大的多用户管理能力、高保密性能和服务质量。质量和保密功能对这一代移动通信提出更高要求。（5）便于过渡、演进。由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代网络应能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。为实现上述目标，IMT-2000对无线传输技术提出了以下要求：高速率的数据传输以支持多媒体业务：室内环境至少2Mbps,室外步行环境至少384kbps,室外车辆环境至少144kbps传输速率按需分配。上下行链路能适应不对称业务的需求简单的小区结构和易于管理的信道结构灵活的频率和无线资源的管理表三种第三代候选标准比较简表表三种第三代候选标准比较简表(续)1G模拟系统话音业务2G数字蜂窝系统话音和低速数据2.5G数字蜂窝系统话音和中低速数据3G宽带系统话音和多媒体数据业务FDMANMTTACSAMPSIS-95AGSMPDCPHSCDMA20001XCDMA20001xEV-DOWCDMAGPRSEDGETD-SCDMAIS-54IS-136UWC-136TDMATDMATDMACDMACDMACDMA1984-19961992-200020012003IS-95BCDMA20001xEV-DV第三代移动通信中的典型过渡方案GPRS技术：GPRS（GeneralPacketRadioService,通用分组无线业务)是GSMphase2+阶段提供的一种基于分组交换和分组传输方式的新的承载技术,它能够实现从空中接口到外部网络之间的分组数据传输,可以接入基于TCP/IP的外部网络和X.25网络,可以给GSM用户提供移动环境下的高速数据业务服务,还可以提供收发电子邮件,浏览网页等业务.GPRS的主要特点:向用户提供从9.6到171.2的接入速率.更有效地利用无线资源,可动态地向单个用户分配位于同一载频上的1~8时隙无线接口资源可根据业务流量和运营者的选择在语音和数据业务之间共享支持上行和下行的非对称传输,更为有效地实现和IP网络的互通.cdma20001x技术:IS-95B与IS-95A的重要区别可以通过捆绑最多8个补充码分信道,最高可以提供76.8或115.2kbps的数据速率,它后向与IS-95A兼容,可以共存于一个载波,但它仍属于第二代移动通信范畴.cdma20001x是cdma2000第三代移动通信系统发展的第一阶段.它与IS-95B后向兼容,频率共享或重叠.cdma20001x容量是IS-95A系统的两倍,可支持144kbps的数据传输;与IS-95A相比,cdma20001x在无线信道类型、物理信道调制和无线分组接口功能上都有很大增强，网络部分则引入分组交换方式，支持移动IP业务。cdma20001x继续向3G发展的两个阶段：cdma20001xEV-DO、cdma20001xEV-DV20世纪90年代中期我国电信技术科学研究院（CATT）就自主开发了达到国际领先水平的SCDMA无线本地环接入技术，并在此技术的基础上发展TD-SCDMA。当时欧洲的西门子(Semens)公司也在从事TDD方式的CDMA技术的研究，由于它与TD-SCDMA具有诸多共同点，后来两家提出合作并弥补了相互的技术不足，最终形成了现在的TD-SCDMA。TD-SCDMA技术：TD-SCDMA采用了智能天线、联合检测、接力切换、同步CDMA、软件无线电以及自适应功率调整等多项技术，使得系统容量更大、频率利用率更高。时间重要事件2000年5月被ITU批准为第三代移动通信国际标准之一2001年3月被3GPP批准为第三代移动通信R4国际标准之一2001年4月11日基站与模拟终端之间打通电话2001年4月27日现场试验终端样机之间打通电话2001年7月4日基站与模拟终端间实现图象传输2001年10月3日内部实验网系统联调成功2002年2月通过国家863C3G总体组验收2002年5月通过MTnet第一阶段测试2002年10月政府通过3G频谱规划，TDD获得155MHz2002年10月30日TD-SCDMA产业联盟正式成立TD-SCDMA主要发展历程频率范围/MHz工作模式业务类型备注1920~1980/2110~2170频分双工(FDD)模式陆地移动业务主要工作频段1755~1785/1850~1880频分双工(FDD)模式陆地移动业务补充工作频段1880~1920/2010~2025频分双工(TDD)模式陆地移动业务主要工作频段2300~2400时分双工(TDD)模式陆地移动业务补充工作频段,无线电定位业务共用825~835/870~880885~915/930~9601710~1755/1805~1850频分双工(FDD)模式陆地移动业务之前规划给移动与联通的使用频率,上下频率不变1980~2010/2179~2200卫星移动业务我国第三代移动通信的频率规划4.41.4移动