第1章-移动通信概论.ppt

1、移动通信系统,主讲教师：周维龙 电子科学与技术系2014.9-2015.1,自我介绍,姓 名：周维龙 电 话：13187325242 邮 箱： 办公室：电气楼407,课程讲授计划,总计32学时，讲课30学时，实验课0学时，复习2学时。全书共9章，重点讲解1、2、3、4、5章。第十七周结束，考试时间由学院安排后另行通知。,课程分析,课程性质： 移动通信是电子信息类专业的一门重要的专业课程。本课程讲述移动通信的一般原理与组网技术，是一门理论性和实用性很强的课程。,总体要求：,研究内容：,全书共分九章，主要侧重于技术与应用两大部分，涉及了移动通信的相关概念、关键技术以及一些典型的移动通信系统，如GS

2、M、CDMA、PAS、GPRS和WCDMA的特点、无线接口以及控制与管理等，并就移动通信的增值业务与应用也做了一定的概述。,通过本课程的学习，充分地了解当代数字移动通信的发展以及未来发展趋势。掌握各种移动通信系统基本原理与相关的诸多新技术。熟悉移动通信的各种应用。,教学安排,4 GSM（全球数字移动通信）系统,2 移动通信的基本概念,1 移动通信概论,3 关键技术,5 CDMA（码分多址移动通信）系统,6 移动通信系统的发展与演进,7 TD-SCDMA系统,8 移动增值业务系统,9 LTE系统和LTE-Advanced系统,4学时,6学时,6学时,6学时,4学时,4学时,自学,自学,自学,2学

3、时,机动辅导,教材: 移动通信技术及应用（第2版） ，吴彦文主编，清华大学出版社 参考书： 通信原理（第7版），樊昌信、曹丽娜著，国防工业出版社 无线通信基础，David Tse Pramod Viswanath著，人民邮电出版社数字蜂窝移动通信系统，赵荣黎编著，电子工业出版社移动通信系统，陈威兵、何松华、彭曙光，清华大学出版社,参考资料,课程考核办法 : 本课采用闭卷笔试的考核办法。 总评成绩构成比例为：平时成绩30%； 期末考试70%。,成绩评定：,第1章 移动通信概论,移动通信的概念与意义移动通信的发展移动通信的基本特点 常用移动通信系统,本章学习目标,了解本课程的研究对象、研究内容、学

4、科性质与应用范围理解移动通信的概念及其涵义了解移动通信的发展历程和我国移动通信发展的概况 掌握移动通信的基本特点 熟悉常用的几种移动通信系统,本章知识地图,移动通信的概念与意义 1,1 、移动通信的含义 移动通信是指通信的双方，至少有一方是在移动中进行信息传输和交换，包括固定点与移动体（车辆、船舶、飞机）之间、移动体之间、移动的人之间的通信，都属于移动通信的范畴 。 移动通信涵义的关键点就在于“动中通”，它的突出特点是移动性，主要表现在终端的移动性；业务的移动性；个人身份（如SIM卡）的移动性 。,2 、移动通信的意义 移动通信是20世纪运输与通信二者高度发展而相互结合的产物，为整个通信领域的

5、重要组成部分 ； 移动通信将在未来的电信普遍服务中承担更多的义务并扮演着更重要的角色； 移动通信已成为了现代社会的三大基础结构（即运输、能源以及通信）之一 ； 为实现21世纪 “处处、时时、人人”的通信目标，移动通信肩负着更大的使命。,移动通信的概念与意义 1,移动通信的发展 2,1 、移动通信的发展历程,（1）第一阶段（19201970中）：移动通信的雏型阶段 （2）第二阶段（1970年中1980年中）：第一代模拟移动通信系统发展阶段，也就是1G时代 （3）第三阶段（1980年末2000年）：这是第二代数字移动通信系统的发展和成熟时期，即2G时代，其标志是1991年商用的IS-54、1992

6、年商用的GSM、1993商用的PDC等系统 （4）第四阶段（20002009年）：这一阶段移动通信技术的发展呈现了加快的趋势，第三代移动通信系统（简称3G）在全球被普遍商用化，即3G时代 （5）第五阶段（2010年以后）：这一阶段移动通信技术慢慢打上了4G（第四代移动通信技术)的标签,2、 我国移动通信发展概况,（1）A网和B网（模拟网）的发展 （2）G网的发展 （3）D网的发展 （4）GPRS网的发展 （5）C网的发展 （6）3G的发展 （7）4G的发展,移动通信的发展 2,3 、移动通信不同侧面的发展,频段由HF、VHF、UHF发展到毫米波、红外波等更高的频段； 带宽经历了由窄带、中宽带向

7、宽带、广带的演进； 调制方式由模拟的调幅、调频发展到单边带调制、数字调制； 通信方式由单工单信道发展到双工多信道； 多址方式由FDMA发展到TDMA、CDMA； 传输方式由模拟方式发展到数字方式； 传输速率从低速传输发展到高速传输；,移动通信的发展 2,通信业务经历了单一语音业务到集成数据业务、图像业务等多媒体业务阶段；通信规模从单机通信到系统通信，并发展到专线、专网通信；网络结构由单一网发展到多区网；网络制式从大区制转变为小区制；移动速率能够逐步满足静止、步行、车速直到高速、航空的需要；,移动通信的发展 2,传播环境从室外扩展到室内；系统覆盖从有限服务区、国内服务区发展到全球服务；通信容量经

8、历了小容量、中容量到大容量、超大容量的发展；通信终端不断变轻、变巧，从电子管、晶体管时代发展为集成电路、超大规模集成电路时代；设备由硬件为主到软件为主；运营由一家专营到数网竞争，等等。,移动通信的发展 2,4 、移动通信的未来发展,计算机、网络、人工智能等技术的发展带来了全球信息网络化的革命，它是人类信息交流方式的现代化革命，彻底改变了人类生活、工作和交往的方式，它与以往以延伸和扩展人的体能为主要特点的产业革命不同，信息革命是以延伸和扩展人脑为主要特点的。信息高速公路、GII、NII、CII等概念的提出，使得全球变成了一个地球村，让人们的交流不再受到地理位置的局限。目前，发达国家把信息产业纳入

9、第一产业，其产业的产值已占国民生产总值的50以上，而且发达国家中信息产业就业人口占劳动力总量的50以上。因此在21世纪的通信发展必须围绕以人为本的主题来开展。在通信行业中，许多概念已经发生了很大的变化，例如：,移动通信的发展 2,通信的目标：从“电气通信”发展为“信息通信”，再向从“信息通信”向“信息流通”发展；通信的业务：从单一的语音向数据、图片、音频、视频等多种媒体业务发展；通信的网络：从分立的网络向融合化、开放架构发展；通信的终端：从单一的语音通信工具向智能化、多功能化等性质的便携设备发展；通信的研究领域：从简单满足人们语言沟通的需求向如何充分利用五个感官（触、尝、听、看、闻）来满足人性

10、的需求方向发展，并以延伸人的智能与情感为其目标，等等。,移动通信的发展 2,在这种形势下，下一代的通信网必然会出现三个世界：交换是IP的世界、传输是光通信的世界，而接入将是无线的世界。移动通信的发展也会随着整个通信行业的发展而发展。从服务的角度看，虽然移动通信最初是为了在移动环境中打电话而发明的，但是21世纪的移动通信绝不是单单为了打电话，因此第三代移动通信一开始就定位于多媒体业务，并提供无所不在的全球性服务。由此我们可以看出当代移动通信有如下的发展趋势：,移动通信的发展 2,（1）移动电话发展的速度大大超过固定有线电话，成为信息通信产业的亮点。 （2）移动数据业务的比重将日益增长，移动互联网

11、成为人们生活的必需。 （3）移动通信终端设备正朝着智能化、宽带化、标准化的方向发展，并逐步成为接入互联网的主要设备。 （4）移动通信网络正朝着融合化、智能化、全球化的方向发展。,移动通信的发展 2,移动通信的基本特点 3,移动通信与固定通信比较起来，不仅是采用了无线通信信道，而且增加了许多特殊功能。例如，移动的用户如何与通信网络相联系，通信网络又如何找到移动的用户？通信网络如何为移动的用户提供恰当的服务？通信网络如何保证移动用户通信的可靠性、安全性与连续性等等。因此，移动通信具有如下的基本特点。,1 、通信的移动性,通信的移动性，就是要保持物体在运动状态中的通信，即“动中通”，因而它必须是无线

12、通信，或无线通信与有线通信的结合。与固定系统相比，由于移动通信中用户终端的移动性，因此无论是业务量还是信令流量或其它一些网络特性参数，都具有较强的流动性、突发性和随机性。这些特性决定了移动通信系统设计与实际情况在话务模型、信令流量等方面一般存在较大的差异。当网络运行以后，营运者需要对网络的各种结构、配置和参数进行调整，以使网络更合理地工作。,移动通信的基本特点 3,2 、网络结构和管理呈现多样化和复杂化，并不断演进,整个移动网络的结构是很复杂的，它既要实现无缝覆盖，又要实现与市话网、卫星通信网、数据网等多网的互连互通。为此，移动通信网络必须具有很强的管理和控制功能，诸如用户的位置登记和定位，通

13、信（呼叫）链路的建立和拆除，信道的分配和管理，通信的计费、鉴权、安全和保密等等。同时，移动通信的网络结构是随着技术的发展而不断演进的。例如，在从模拟移动通信网向数字移动通信网的演进中，逐步引入了HLR、VLR等智能节点；在从第二代移动通信网络向第三代移动通信网络的演进中，逐步引入了分组域设备等等。,移动通信的基本特点 3,3 、移动通信中使用无线电波作为传播媒质的特性,无线电波这种传播媒质允许通信中的用户可以在一定范围内自由活动，使其位置不受束缚，但同时由于无线电波的引入又带来了一系列的问题： （1） 无线电波可用的频谱资源有限，必须分配使用； （2） 移动通信的电波传播环境十分恶劣； （3）

14、 无线信道中噪声和干扰严重，以至信道传输特性较复杂、不稳定，等等。,移动通信的基本特点 3,4、 移动通信综合使用了多种通信技术,当某一移动用户向另一移动用户或有线用户发起呼叫时，或者某一有线用户呼叫移动用户时，移动通信网络就要按照预定的程序开始运转，这一过程会涉及到网络的各个功能部件，包括基站、移动台、交换中心、各种数据库以及网络的各个接口等，整个通信过程包括呼叫接续过程、移动性管理、无线资源管理等控制和管理功能，这些均由整体的网络系统实现的，每一过程均涉及到传送、交换、接入等多种通信技术。,移动通信的基本特点 3,5、移动通信对用户设备性能要求高,现在人们对手机的要求也越来越高，希望功能多

15、、重量轻、省电、操作简单和携带方便等。另外，移动终端还包括车载台和机载台，它们除要求操作简单和维修方便外，还应保证在剧烈震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中都尽量能够正常的工作。同时，移动终端还要求在工业密集、繁忙的市区，频率拥挤、干扰严重的电波环境下，达到电磁兼容并满足机内的电磁兼容等要求。,移动通信的基本特点 3,常用移动通信系统 4,从使用环境来分：海、陆、空、地下。 从用户对象来分：公用、专用、军用。 从调制方式来分：调频、调幅、调相。 从信号性质来分：模拟、数字。 从工作方式来分：同频单工、异频单工、异频双工、半双工。 从多址方式来分：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多

16、址（CDMA）。 从组网技术来分：大区制、小区制、移动卫星通信系统。 从传输速率来分：窄带、宽带、广带。 从业务类型来分：电话网、数据网和综合业务网。 从覆盖范围来分：广域网、城域网、局域网、个域网。 从移动速率来分：高速移动、低速移动、准移动。,1、蜂窝移动通信系统,早期的移动通信系统是在其覆盖区域中心设置大功率的发射机，采用高架天线把信号发射到整个覆盖地区（半径可达几十公里）。这种系统的主要矛盾是它同时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足不了移动通信业务迅速增长的需要。为了进一步提升系统的容量，美国贝尔实验室等单位提出了蜂窝系统的概念，即将整个服务区域划分成若干个较小的区域（cell

17、，在蜂窝系统中称为小区），各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满（即覆盖）任意形状的服务地区。此类系统主要由终端子系统、基站子系统、网络子系统以及与其他（如PSTN等）的网络相连的中继线所组成，如图1-1所示。蜂窝移动通信系统具有以下特点：,（1）蜂窝移动通信系统及其特点,常用移动通信系统 4,图1-1 蜂窝移动系统组成示意图,常用移动通信系统 4,Mobile Switching Center,Public switched Telephone Network,Base Station, 有频率复用功能。 有越区切换功能。 可信道分配与小区分裂。 网络设备

18、增多使系统的构成复杂。,常用移动通信系统 4,（2）蜂窝移动通信系统的分类,蜂窝移动通信系统按信号的性质来分，可分为模拟蜂窝移动通信系统和数字蜂窝移动通信系统。 模拟蜂窝移动通信系统模拟蜂窝移动通信技术在70年代中后期逐步趋于成熟，进入80年代开始大规模投入商用。它的出现，使人们终于摆脱了固定电话的局限。其技术属第一代移动通信技术，主要基于频分复用（FDMA）技术。80年代后期，人们对移动通信的需求不断提高，模拟蜂窝移动通信系统本身所固有的种种局限也日益暴露了：,常用移动通信系统 4,1）信道容量无法满足不断增长的用户需求；2）话音质量和保密性差且盗用现象严重；3）适应性不强，不能提供数据业务

19、，如无法与ISDN综合数字网相连接，更无法进行数据传输等非话业务。另外，模拟蜂窝系统体制混杂、不能实现国际漫游、设备价格高等等，因此在2000年前后，各国逐步关闭了模拟蜂窝移动通信系统，我国也于2001年年底关闭了模拟网。,常用移动通信系统 4, 数字蜂窝移动通信系统,第二代以后的移动通信系统都是数字蜂窝移动通信系统，它主要采用的是时分多址（TDMA）技术，即把特定的频率在时间上进行分割，形成若干个通话信道，总的通话信道等于频道与时分数的乘积。比如，把一个频道时分8路则总的通话信道数就变成了8个，结果系统的总容量也提升了。目前西欧采用的GSM数字蜂窝移动通信系统就是8时隙的TDMA方案。,常用

20、移动通信系统 4,数字蜂窝移动通信系统有效地改善了模拟蜂窝移动通信系统的不足，具有以下特点：1）提高了通信保密性和改善了通话质量；2）抗干扰能力强使话音质量高；3）数字移动通信可与综合数字网（ISDN）连接，除话音外还可提供图文传真、数据传输等非话业务，并可进行短信息服务、语音信箱、呼叫转移等多种更优的服务。目前，典型的数字蜂窝移动通信系统有GSM系统、CDMA系统，它们是按多址方式的不同而分类的。另外，GSM和CDMA系统由于当时推出时主要服务于语音业务，被人们称为二代系统；随着人们对数据业务需求的不断上升，又推出了GPRS等系统，被人们称为二代半系统，还有基于分组技术的三代系统（如WCDM

21、A等），这些也是按技术的不同进行分类的，它们都是数字蜂窝移动通信系统。,常用移动通信系统 4,2 、无绳电话与个人通信接入系统（PAS）,最早美国于1973年推出的商用无绳电话CT0，俗称子母电话机，主要用于家庭，是把普通的电话单机分成座机和手机两部分，座机与有线电话网连接，手机与座机之间用无线电连接，属于单信道接入系统。这样，允许携带手机的用户可以在一定范围内（如家庭内）自由活动时进行通话，初步解除了普通电话机的导线绳对用户的束缚，如图1-2所示。因为手机与座机之间不需要用电线连接，故称之为“无绳电话”，并逐步成为移动通信的一个别类。,常用移动通信系统 4,随着通信技术的发展，无绳电话也朝着

22、网络化的方向发展。第一代无绳电话系统有CT1及CT1+，这些系统都是模拟式的。以后无绳电话进一步向数字化的方向发展，1989年，英国提出了第二代无绳电话系统CT2，时至今日，又逐步出现了CT2+，CT3， ECT， PHS， PACS等无绳电话系统。CT2与CT1相比有两大改进；一是实现了全数字化，二是座机改造成了基站。这样基站与有线电话网连接，并有若干频道为用户所共用；用户在基站的无线覆盖区域内，可选用空闲频道，接入有线电话网，对有线网中的固定用户发起呼叫并建立通信链路。CT2系统由手机、基站及网络管理及计费系统构成，它依附于公用电话交换网（PSTN），是市话网的延伸，如图1-3所示。,常用

23、移动通信系统 4,图1-2 CT0无绳电话系统示意图,图1-3 CT2系统示意图,常用移动通信系统 4,无绳电话的特点是设备复杂性较低，话音传输质量好，可以满足一个小区域内同时为众多无线用户服务，适用于步行等低速移动的用户。无绳电话的主要缺点是由于每个微小区面积太小要做到某一大城市全部覆盖则所需的基站数量多，且微小区制不能支持高速移动。 目前，无绳电话技术得到了很大的提高，曾经广泛应用并发展成为无线市话系统（如我国的PAS）它由接入市话端局的远端模块、空中话务控制器、基站控制器、基站、手机或固定用户单元以及网络管理系统等组成，如图1-4所示。,常用移动通信系统 4,图1-4 PAS的系统构成,

24、常用移动通信系统 4,由图中可看到，PAS系统由以下网络单元构成：,（1）局端设备RT （2）空中话务控制器ATC （3）基站控制器RPC （4）基站RP （5）手机PS （6）固定用户单元FSU （7）网络管理系统NMS,常用移动通信系统 4,3、无线电寻呼系统,寻呼通信是一种单向的移动通信系统，它以广大的程控电话网为依托，采用单向的无线电呼叫方式将主叫用户的信息传送给持机用户。 本地无线电寻呼网与公用电话交换网的接续方式分为人工接续方式和全自动接续方式。本地无线电寻呼网的结构可分为单区制和多区制，其覆盖范围是一个长途编号区的范围。图1-5是多区制本地无线寻呼网结构示意图，图中寻呼中心与市话

25、网相连，市话用户要呼叫某一寻呼用户时，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心和话务员记录所要寻找的用户号码及要人工传的消息，并自动地在无线信道上发出呼叫；这时，被呼用户的寻呼机会发出声音，并能在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简要信息。无线电寻呼系统还可同时向多个移动用户传送同一个信息，非常适用于抢险、救灾、治安、现场作业以及开紧急会议等方面。同时，由于寻呼机体积小、重量轻、价格便宜，所以无线电寻呼系统曾在八十年代和九十年代初期得到了广泛应用。不过，随着移动通信的蓬勃发展和持有手机用户数的上升，无线寻呼业务也如同模拟移动通信一样，已经退出现有的移动通信市场。,常用移动通信系统 4,图1-5 多区制本

26、地寻呼网结构示意图,常用移动通信系统 4,4、集群移动通信系统,最早的集群通信系统是模拟系统出现于20世纪70年代， 20世纪90年代中期数字集群技术在全球范围内兴起，我国于90年代末期引入数字集群技术，2003年4月信息产业部批准中国卫通集团在天津、济南、南京三个城市建设并运营数字集群商业共网实验网工程。集群系统使用多个无线信道为众多的用户服务，相当于将有线电话中继线的工作方式运用到无线电通信系统中，把有限的信道动态地、自动地、迅速地和最佳地分配给整个系统的用户，从而在最大程度上利用了整个系统信道的频率资源。可以说，集群移动通信系统是一种特殊的用户程控交换机，其呼叫方式为PTT（Push T

27、o Talk，一键通话）。,常用移动通信系统 4,集群移动通信系统的主要特点为 ：,（1）共用频率：将原指配给各部门专有的频率集中供各家共用。 （2）共用设施：由于频率共用，就有可能将各家分建的控制中心和基地站等设施集中 （3）共同建网：可大大降低机房、电源等建网投资，节约运输人员，可分摊费用。 （4）共享覆盖区：可将各邻近覆盖区的网络互联起来，从而获得更大的覆盖区。 （5）共享通信业务：可利用网络有组织地发送信息，为大家服务。 （6）改善服务：由于多信道共用，可调剂信道忙、闲，集中建网，可加强管理提高服务等级，增加系统功能，从而改善服务。,常用移动通信系统 4,目前数字集群通信系统的结构组成

28、基本上可用下图1-6所示，包括有：,（1）基站，由若干基本无线收发信机、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成； （2）移动台，用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，包括车载台、便携台和手持台； （3）调度台，是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分有线和无线调度台两种，无线调度台由收发机、控制单元、天馈线（或双工台）、电源和操作台组成； （4）控制中心，包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备，主要控制和管理整个集群通信系统的运行、交换和接续。,常用移动通信系统 4,图1-6 集群通信系统示意图,常用移动通信系统 4,除了上述设备外，还可根据系统设计和用户要求，增设系统中心操作台、

29、系统监控设备、中继转发器以及计费和打印设备等。另外，随着数据业务量的上升，集群通信系统也相应的引入了PCU、SGSN/GGSN等数字通信处理设备。2005年以后，有关在公众移动通信网上的“对讲”技术（即PTT技术）也急剧升温。在法国戛纳举行的2004年3GSM大会上，不少业内知名移动通信厂家就纷纷推出各种解决方案和相应的产品，使数字集群的一些重要功能的作用与业务增值的意义愈来愈得到业界的普遍认同，以PTT为中心的一股热浪正在掀起。但是，集群移动通信系统与蜂窝移动通信系统在许多方面是不同的，两者的对比如下表1-1所示。,常用移动通信系统 4,表1-1 集群移动通信系统与蜂窝移动通信系统的对比,5

30、 、移动卫星系统,蜂窝移动电话系统虽然在理论上是可以覆盖无限大的地理区域，但在人烟稀少的地区或经济不发达的地区，如果每隔十几公里就建一个基站是太不经济了。因此，可以依靠卫星来为这些地方提供服务。由于卫星使用宽波束天线，故只要少数几个波束就可覆盖很大面积，如图1-7所示，在静止轨道（即同步轨道）上放置3颗卫星即可实现全球覆盖。卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波，在两个或多个地球站之间进行的通信。由于作为中继站的卫星处于外层空间，这就使卫星通信方式不同于其他地面无线电通信方式，而属于宇宙无线电通信的范畴。通信卫星按其结构可分为无源卫星和有源卫星；按其运转轨道可分为运动卫星（非

31、同步卫星）和静止卫星（同步卫星）。目前，在通信中应用最广泛的是有源静止卫星，即将卫星发射到赤道上空35800km附近，它运行的方向与地球自转的方向相同，绕地球一周的时间与地球的自转周期基本相等，从地球上看去如同静止一般。由静止卫星作中继站组成的通信系统称为静止卫星通信系统或称同步卫星通信系统。图1-8为一个简单的卫星通信系统。图1-8中地球站A通过定向天线向通信卫星发射的无线电信号，首先被卫星的转发器接收，经过卫星转发放大和变换后。再由卫星天线转发到地球站B，当地球站B接收到信号后，就完成了从A站到B站的信息传递过程。从地球站发射信号到通信卫星所经过的通信路径称为上行线路，反之称为下行线路。同

32、样，地球站B也可以向地球站A发射信号来传递信息。,常用移动通信系统 4,图1-7 用三颗卫星来实现全球覆盖,常用移动通信系统 4,图1-8 卫星通信示意图,常用移动通信系统 4,移动卫星通信业务是指利用中继卫星实现移动终端之间通信的无线通信业务，它广泛应用在航海、航空以及边远地区通信场合。包括通过卫星把移动的陆上车辆、船舶或飞机同公众交换网互连起来的语音通信、用户移动终端与基站之间的双向话音调度业务、航空业务以及为了安全和其它目的的话音和数据通信业务、寻呼业务在无干扰基础上的单向通信等等。目前移动卫星通信业务经营者主要是国际海事卫星组织，另外加拿大、日本等国也在积极开发和应用这种业务。一个完整

33、的移动卫星通信系统由空间分系统、地球站、跟踪遥测及指令系统和监控管理分系统四大部分构成。,常用移动通信系统 4,（1） 空间分系统：即通信卫星，通信卫星内的主体是通信装置，另外还有星体的遥测指令控制系统和能源装置等。通信卫星主要是起无线电中继站的作用。它是靠星上通信装置中的转发器利天线来完成的。一个卫星的通信装置可以包括一个或多个转发器。每个转发器能接收和转发多个地球站的信号。 （2） 地球站群：一般包括中央站（或中心站）和若干个普通地球站。中央站除具有普通地球站的通信功能外，还负责通信系统中的业务调度与管理，对普通地球站进行监测控制以及业务转接等。地球站具有收、发信功能，用户通过它们接入卫星

34、线路，进行通信地球站有大有小，业务形式也多种多样。一般来说，地球站的天线口径越大，发射和接收能力越强，功能也越强。 （3） 跟踪遥测及指令分系统，也称为测控站，它的任务是对卫星跟踪测量，控制其准确进入静止轨道上的指定位置；待卫星正常运行后，定期对卫星进行轨道修正和位置保持。 （4） 监控管理分系统：也称为监控小心，它的任务是对定点的卫星在业务开通前、后进行通信性能的监测和控制，例如对卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽、地球站天线方向图等基本通信参数进行监控，以保证正常通信。,常用移动通信系统 4,与其他通信手段相比，卫星通信的主要优点是：,（1）通信距离远，且费

35、用和通信距离无关； （2）工作频段宽，通信容量大，适用于多种业务传输； （3）通信线路稳定可靠，通信质量高； （4）以广播方式工作，具有大面积覆盖能力而且通信灵活机动； （5）可以自发自收进行监测。,常用移动通信系统 4,6 、平流层通信系统,平流层一般指地表高度1850km空域，是对地观测与航空航天两大体系的结合部。气流主要表现为水平方向运动，对流现象弱，因此称这一大气层为“平流层”，又称“同温层”。平流层信息平台（一般高度为二十几公里）和通信卫星一样位于地球的上空，但它不属于卫星通信，因为按定义，“卫星是一个绕着另一个绝对质量占优势的物体运动，它的运动在初期而且以后，永远由那一个物体的引力

36、所决定的物体”。平流层通信业务也不属于空间无线通信，因为ITU定义的空间站是一种位于某一目标，且该目标超过或可能超过地球大气主要范围的站。平流层信息平台所处的空间处于各种通信卫星和地面接力通信站之间，是地球上空一片尚未开垦的“处女地”，它的开发对未来通信发展具有极大的意义。,常用移动通信系统 4,平流层通信系统的模型如图1-9所示。从图中可以看出，平流层通信系统主要包括以下三个方面：,（1）平流层平台与地面设施之间的通信。 （2）平流层平台之间的通信。 （3）平流层平台与卫星网络之间的通信。,常用移动通信系统 4,图1-9 平流层通信系统示意图,常用移动通信系统 4,平流层通信系统具有一些重要

37、的特点：,（）和卫星通信相比，平台与地面的距离分别是同步卫星、中轨卫星和低轨卫星的11800、1400和140，自由空间衰减分别减少65dB、52dB和32dB，延迟时间只有0.5ms，有利于通信终端的小型化、宽带化和双工数据流的对称传输和互操作，实现对称双工的无线接入。 （）与地面平台相比，高度为20km的平流层平台的作用距离远、覆盖地区大。作为一个高空接力站时作用距离约为1000km，比地面接力站约大10倍，信道瑞利衰落一般为20dB10倍程，而地面系统的瑞利衰减为50dB10倍程。因此，发射功率可显著减少。作为探测平台时，比一般高度为万米的飞机的探测距离远70。 （）平流层平台的位置机动

38、灵活，既适用于城市，也可用于海洋、山区，还可以迅速转移，用于发生自然灾害的地区，如洪水、火山的监测。 （）造价低，通信资费低。据估算，平流层平台的放飞、回收和日常的监测可利用一般的民航导航与气象系统，不需特殊的复杂庞大的发射基地，因而造价较低，估算每一平台造价只为通信卫星的110。而且每个平台都可以独立运行，不像低轨通信卫星那样需发射几十甚至上百颗卫星并组成星座之后才能工作，因而建设周期短，初期投资少。一般端机价格很低，通信资费也可以不高于已有的公众电话。 （）平台可以回收，不会像卫星那样失效后变成空间垃圾，有利于环境保护。此外，平台高度在民航高度以上，不会对空中航行安全造成影响。 （）平台位

39、于国境之内，主权、使用权和管理权均属本国，所使用频段一般也不受国际规定的限制，有利于研制开发适用于本国的产品。,常用移动通信系统 4,7 、无线局域网,无线局域网（Wireless LAN，简称WLAN），是一种利用无线方式，提供无线对等（如PC对PC、PC对集线器或打印机对集线器）和点到点（如LAN到LAN）连接性的数据通信系统。WLAN代替了常规LAN中使用的双绞线或同轴线路或光纤，通过电磁波传送和接收数据。WLAN能执行像文件传输、外设共享、Web浏览、电子邮件和数据库访问等传统网络通信功能。WLAN是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，

40、它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN（Local Area Network）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN有两种主要的拓扑结构，即自组织网络（也就是对等网络，即人们常称的Ad-Hoc网络）和基础结构网络（Infrastructure Network），分别示于下图1-10和图1-11中。,常用移动通信系统 4,图1-10 自组织网络结构,图1-11 基础结构网络结构,常用移动通信系统 4,WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。与有线网络相比，WLAN具有以下优点：,移动性好、覆盖范围广。 安装快速灵活、扩展能力强。 开发

41、运营成本低、回报高。 传输速率高、抗干扰性强。 安全性高。 受自然环境、地形及灾害影响小。,常用移动通信系统 4,今天，无线局域网既是有线网络的无线延伸，又是移动通信网络的扩展。手机等终端设备依托WLAN的热点覆盖可实现休闲上网、移动办公、移动购物，还可方便地开会及上课等，并可以应用在医疗、金融证券等方面，实现医生在路途中对病人在网上诊断，实现金融证券室外网上交易，等等。可以说，无线局域网有效地将移动通信和互联网二者结合起来成为一体，即移动互联网，它已经成为当今世界上发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的业务并不断地创造着经济神话。目前，移动互联网正逐渐渗透到人们生活、工作的各个领域，短信、彩铃

42、下载、移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、位置服务等丰富多彩的移动互联网应用迅猛发展。3G时代的移动互联网业务还将向用户提供个性化、内容关联和交互作业的应用，其业务范围将涵盖信息、娱乐、旅游和个人信息管理等领域。未来移动互联网将更多基于云的应用和云计算上，将有更多具有创意和实用性的应用出现。总之，移动互联网正在深刻改变信息时代的社会生活，它经过几年的曲折前行，终于迎来了新的发展高潮。,常用移动通信系统 4,思考与练习,P3（1.1.1；1.1.2）； P10（1.3.2）； P24（1.4.2）；,第1章 移动通信概论,本章小结,本章是移动通信技术及其应用一书的绪论，主要讲了移动通信的基本概念及涵义、移动通信的基本特点、移动通信的发展历史、常用的移动通信系统 。,第1章 移动通信概论,