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1、第1章 概述教学重点难点等1、教学内容 移动通信的概念、特点和分类；移动通信的发展历史；第二代移动通信系统的特点，不同的2G标准；第三代移动通信系统的特点，不同标准的3G移动通信系统；无线局域网（WLAN）的概念，重点介绍802.11系统标准；移动通信的发展趋势。2、教学基本要求 熟悉移动通信的概念、特点和分类；了解移动通信的发展历史；掌握第二代移动通信系统的特点，不同的2G标准；掌握第三代移动通信系统的特点，不同标准的3G移动通信系统；掌握无线局域网（WLAN）的概念，重点介绍802.11系统标准；了解移动通信的发展趋势。3、重点、难点 熟悉移动通信的概念、特点和分类；掌握第二代移动通信系统
2、的特点，不同的2G标准；掌握第三代移动通信系统的特点，不同标准的3G移动通信系统；掌握无线局域网（WLAN）的概念，重点介绍802.11系统标准；1.1 移动通信的概念及特点1.移动通信概念移动通信是指通信双方至少有一方在移动中(或者临时停留在某一非预定的位置上)进行信息传输和交换，这包括移动体(车辆、船舶、飞机或行人)和移动体之间的通信，移动体和固定点(固定无线电台或有线用户)之间的通信。采用移动通信技术和设备组成的通信系统即为移动通信系统。2.移动通信的主要特点（1）移动网络和固定网络的区别1）数字通信系统的结构框图图1-1是一个典型的数字通信系统框图，由发送端、接收端和传输媒介三部分组成
3、，发送端和接收端分别对应4个单元：信源和信宿，信源编码和译码，信道编码和译码，调制和解调。图1-1 典型的数字通信系统框图l 信源和信宿信源是指发送信息的单元，信宿是指接收信息的单元，通信就是在信源与信宿之间传输信息的过程。l 信源编码和译码信源编码的目的是压缩数据率，去除信号中的冗余度，提高传输的有效性。信源译码是信源编码的逆过程。l 信道编码和译码信道编码的目的是增加信息的冗余度，使其具有检错和纠错的能力，试图以最少的监督码元为代价，换取最大程度的可靠性的提高。信道译码是信道编码的逆过程，也是实现检错和纠错的过程。l 调制和解调调制是指载波调制，目的是实现频谱搬移，使调制后的信号适应无线信
4、道的特点，适合在无线信道传输。解调是调制的逆过程。l 传输媒介传输媒介为发射端和接收端提供了连接的物理信道。传输媒介可以为携带电信号的一对明线；可以为已调光波束上携带信息的光纤；可以为以声波方式传输信息的海洋信道；可以为数据存储媒质，如磁盘、光盘等；也可以为自由空间，携带信息的信号通过天线在空间辐射传输，即为我们在移动通信中经常提到的移动无线信道。移动无线信道是移动通信信号传输的载体，决定了移动通信和有线通信的区别。2）移动通信和有线通信的区别（2）移动通信的主要特点1） 移动通信必须利用无线电波进行信息传输移动通信利用无线电波在空间进行开放式传播来实现信息传输，这种传播媒质允许通信中的用户可
5、以在一定范围内自由活动，其位置不受束缚，移动通信系统的性能与无线电波的传播特性必然紧密相关。2） 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的在无线通信中，承载信息的传输手段为电磁波信号，电磁波信号在传输过程不可避免的要受到噪声或干扰的破坏。故在移动通信系统中设计时，必须采用抗干扰、抗衰落技术对抗和减少这些有害干扰的影响。3） 移动通信可以利用的频谱资源有限 目前陆地移动通信系统的频段范围主要在UHF频段。电磁波频谱特性具有有限性、非消耗性、三维性、易受污染性和共享性等特点。如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。为了满足对移动通信业务量与日俱增的需求，移动通信系统的发展和后续演进都与频
6、谱效率的不断提高紧密相关。4） 由于通信用户的随机移动性，网络管理和控制必须有效移动用户需要在任何地点、任何移动速度下都能得到可靠的通信服务，所以移动用户的移动范围是在通信区域内的不规则运动。移动通信网络必须具备很强的管理和控制功能，比如用户的位置登记和定位，通信链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密管理以及用户越区切换和漫游的控制等。5） 移动终端必须适于在移动环境中使用对移动终端的主要要求是体积小、重量轻、省电、操作简单、携带方便和维修方便，还应保证在震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。为了满足不同人群的需要，移动终端必须能适应新技术、新业务的发展。移动终
7、端的设计和制造是移动通信系统运营良好的重要保证。3.移动通信的分类依据不同的划分标准，移动通信有多种分类方法：按使用对象不同可分为民用设备和军用设备；按使用环境不同可分为陆地通信、海上通信和空中通信；按多址方式不同可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)；按覆盖范围不同可分为广域网和局域网；按业务类型不同可分为电话网、数据网和多媒体网；按工作方式不同可分为单工、双工和半双工；按服务范围不同可分为专用网和公用网；按信号形式不同可分为模拟网和数字网。1.2移动通信的发展历史通常1897年被认为是人类移动通信元年。这一年，M.G.马可尼在固定站与一艘拖船之间完成了一项无
8、线通信试验，实现了在英格兰海峡行驶的船只之间保持持续的通信。第一次向世人展示了无线电通信的魅力，由此揭开了世界移动通信历史的序幕。移动通信的出现，为人们带来了无线电通信的更大自由和便捷。移动通信己经成为现代社会中不可或缺的生活必需品和通信手段。现代移动通信技术的发展始于20世纪20年代，大致经历了6个发展阶段，但真正发展却开始于20世纪40年代中期。第1阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展阶段。在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统，其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到3040MHz可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶
9、段，特点是专用系统开发，工作频率较低。第2阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。在此期间内，公用移动通信业务开始问世。1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。当时使用三个频道，间隔为120kHz，通信方式为单工，随后，西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国家相继研制了公用移动电话系统。美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，移动通信网的容量较小。第3阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移
10、动电话系统(IMTS: Improved Mobile Telephone Service)，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。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，其特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。第4阶段从20世纪70年代中期至80年代中期。70年代，美国贝尔实验室发明了蜂窝小区和频率复用的概念，现代移动通信开始发展起来。1978年，开发了先进的数字移动电话系统（AMPS ,Advanced Mobile Phone Servi
11、ce)，这是第一种真正意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。其它工业化国家也相继开发出蜂窝式公用移动通信网。日本于1979年推出800MHz汽车电话系统(HAMTS)，在东京、大阪、神户等地投入商用。西德于1984年完成C网，频段为450MHz。英国在1985年开发出全地址通信系统(TACS：Total Access Communication System)，首先在伦敦投入使用，以后覆盖了全国，频段为900MHz。法国开发出450系统。加拿大推出450MHz移动电话系统（MTS：Mobile Telephone System）。瑞典等北欧四国于1980年开发出NMT-450（N
12、MT:Nordic Mobile Telephone）移动通信网，并投入使用，频段为450MHz。这些系统都是双工的基于频分多址(FDMA: Frequency Division Multiple Access)的模拟制式系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统。第5阶段从20世纪80年代中期开始至90年代后期。80年代中期，随着日益增长的业务需求，推出了数字移动通信系统。第一个数字蜂窝标准GSM (Global Standard for Mobile Communications)是基于时分多址(TDMA)方式，于1992年由欧洲提出。美国提出了两个数字标准，分别为基于TDMA的IS-54和基于窄
13、带DS-CDMA的IS-95。日本第一个数字蜂窝系统是个人数字蜂窝(PDC)系统，于1994年投入运行。在这些数字移动通信系统中，应用最广泛影响最大的是采用TDMA技术的GSM系统和采用CDMA技术的IS-95系统。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信系统。第6阶段从20世纪90年代后期至今。20世纪90年代后期，移动通信业务和移动通信用户呈高速增长趋势。随着全球经济一体化和社会信息化的进展，在移动通信中多媒体业务和IP业务的比例高速增长，这使得第二代通信系统在系统容量和业务种类上逐渐趋于饱和，很难满足个人通信的要求。为了适应用户对不同业务，如会议、多媒体、数据接入、互联网等等的要求，移动通信
14、需要高到2Mbps的数据速率和更严格的服务质量(QoS)。另一方面，近十年技术的进步，特别是微电子、数字信号处理等方面的进步，CDMA多址方式在移动通信中的应用等，又为移动通信的发展创造了技术条件。市场和技术的双重驱动，为第三代移动通信系统的发展奠定了基础。20世纪90年代末开始是第三代(3G)移动通信技术发展和应用阶段。1999年11月5日在芬兰赫尔辛基召开的ITU TG8/1第18次会议上最终确定了3类共5种技术标准作为第三代移动通信的基础，其中WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA是3G的主流标准，国际电信联盟在2000年5月批准了针对3G网络的IMT-2000无线接口的5种技术
15、标准。第三代移动通信系统正逐步采用各种速率增强型技术。CDMA2000 lX系统增强数据速率的下一个发展阶段称为CDMA2000 lX EV，其中EV是Evolution(演进)的缩写，意指在CDMA2000 lX基础上的演进系统。不仅要和原有系统保持后向兼容，而且要能够提供更大的容量，更佳的性能，满足高速分组数据业务和语音业务的需求。CDMA2000 lX EV又分为两个阶段：CDMA2000 lX EV-DO和CDMA2000 lX EV-DV；WCDMA和TD-SCDMA系统增强数据速率技术为HSDPA/HSUPA，HSDPA/HSUPA统称 HSPA，HSPA+是在HSPA基础上的演进
16、。1.3 我国移动通信的发展概况我国移动通信的发展起步较晚，但经过20多年的发展，其市场的发展速度和规模令世人瞩目，呈超常规、跳跃式的发展。自1987年广州邮电部门开通了我国第1个模拟900MHz蜂窝移动电话TACS系统以来，20多年来我国移动电话用户数变化如下：n 1987年年底，我国蜂窝移动通信的用户仅有3200户；n 1997年年底，我国移动电话用户数达1310万；n 1998年年底，我国移动电话用户达数2498万；n 1999年年底，我国移动电话用户数达4330万人；n 2000年年底，我国移动电话用户数达8530万；n 2001年年底，我国移动电话用户数达14481.2万；n 2002年12月底，我国移动
