大区制的容量
同时服务的用户数
• 可用频谱带宽：20MHz • 每个用户占用带宽25Khz • 可以同时服务的用户数：800 • 缺点扩容非常困难，随着移动用户数量的
急剧增加，这种覆盖方式显然无法满足实 际需要。
小区制蜂窝移动电话（1G）
小区：把整个服务区域划分为若干个无线小区（cell)，每个小区分别设置一
速率bps 2M 1M
100 k 64 k
10 k 9.6
GSM的演进
2.5代
14.4
EDGE
GPRSHSCSD
3代
IMT-2000
WCDMA CDMA TDD
1 k SMS
话音
9
98
99
00
01
7
时间
2019/11/13
3G-1
02
03
16
通用分组无线服务(GPRS)
• 将信包交换模式引入到GSM网络中，从而提高了资源利用 率。
GPRS/EDGE协议及接口
• 计算公式：数据块×8/20mS。
2G标准 日本的 PDC
• PDC-Personal Digital Cellular，90年代初产生 于日本，且只在日本使用。和美国的IS-54有很多 相似之处。
PDC采用25 kHz载波、3个时间格、pi/4-DQPSK 编 码及低速率11.2 kbit/s 及 5.6 kbit/s (半速率) 话音编 解码器。 PDC最高峰时期曾有接近8000万使用者，2005年12 月使用者数字为4585.6万，2007年3月底的使用者为 2621万人(约占所有移动电话使用者的27.1%)。逐渐 被3G技术如W-CDMA或 CDMA2000淘汰。
3G-1
27
2G向3G演进过程示意图
TDMA CDPD
(IS-136)
GSM
PDC
cdmaOne
GPRS
CDMA2000 1X
2G
First Step into 3G
EDGE TD-SCDMA
WCDMA CDMA2000 3X
3G
IMT-2000定义的3G标准
IMT-International Mobile Telecommunications
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3G-1
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D-AMPS向3G的演进
基于D-AMP（IS-136）的演进
• 第一个阶段为IS-136+，它利用新的频率调制技术， 使数据传输速率达到64kbps。
• 第二阶段为136HS（High Speed），采用EDGE技术。 使数据传输速率达到384kbps，在室内或低速运动 时，提供2Mbps的传输速率，同时，在系统容量、 覆盖范围及通信质量方面都有改善。
GSM-Global System for Mobile Communication
• 是第当一前代标应准用可最以说为是广移泛动标的准移的动战国电时话代标准。 • 欧漫洲游带国来家很联大的合困研难制泛欧洲的移动通信标准。 • 1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲
的GSM（Global System for Mobile Communication） 网络在欧洲开始铺设。 • 1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统 建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了 GSM。 • 之后的移动通信标准竞争中一直占主导
设计出全球首个背负式调
频步话机SCR300，这款对 讲机重35英镑(约16公斤)， 通话范围约10-20英里(1632公里)，供美国陆军通讯 兵使用。
大区制移动电话系统
大区制：在一个服务区域内只有一个或几个基站(BS)。 基站作用：负责移动通信的联络和控制
特点：天线架设得高；发射 机输出功率 大（200W)；服 务区内所有频道都不能重复； 覆 盖 半 径 大 约 为 3 0 km 至 50km。 优点：组成简单，投资少， 见效快。 缺点：服务区内的所有频道 （一个频道包含收、发一对 频率）的频率都不能重复， 频率利用率和通信容量都受 到了限制。 移动台功耗
移动通信标准演进
侯永宏
• 最早的无线通信
• 1895年，马可尼(G. M. Marconi) 成功地进行了约3公里的无 线电通信； 1901年，他在英格兰和纽芬兰之间进行了横跨 大西洋的莫尔斯电报码发射和接收试验，通信距离超过 3000公里；马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、 卫星通信等广泛领域。1909年获得诺贝尔物理学奖。
码分多址（CDMA）技术
• 含义：每个用户使用一个码型，频率/时间共享
• 用户识别：码型
• 特点：
每个基站只需一个射频系统
Time
每个码传输一路数字信号
Power
每个用户共享时间和频率
是一个多址干扰受限系统
需要严格的功率控制
需要定时同步
软容量、软切换，系统容量大
抗衰落、抗多径能力强
CDMA
• 应用：IS-95 CDMA系统、cdma2000系统、WCDMA系统
• GPRS可以使多个用户共享某些固定的信道资源，并将每个 时隙的传输速率从9.6kb/s提高到21.4kb/s，使用8个时隙传 送数据，在全速移动和大范围覆盖时的数据率可以达 171.2kb/s，并能支持Internet的IP协议及X，25协议。
GPRS4种信道编码方案 （调制方式不变，帧结构和信道编码方案有改进） CS1，传输速率为9.05Kbps，净数据与总信息的比例大约是1:2 CS2，传输速率为13.4Kbps，净数据与总信息的比例大约是2:3 CS3，传输速率为15.6Kbps，净数据与总信息的比例大约是3:4 CS4，传输速率为21.4Kbps，净数据与总信息的比例大约是1:1
摩托罗拉的车载无线电话 1946年10月2日，
多用户接入需要解决的问题 -用个用户占用一个频率 以频道区分用户地址，一个频道传输一路话音
Power
Time
超声波 声音 次声波
FDMA Frequency
频谱可以表示一个讯号是由哪些频率的弦波所组成，也可以看出各频率弦 波的大小及相位等信息。
2G标准-CDMA95A/B/C
• 历史回顾：1995年，美国的高通公司（Qualcomm）提出 了一种采用码分多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解 决方案（IS-95 CDMA)，目前已分别在中国香港、韩国、北 美等国家和地区投入使用，用户反映良好。
• CDMA系统的主要特点： 用户的接入方式采用码分多址（CDMA） 软容量、软切换，系统容量大 抗多径衰落 可运用话音激活、分集接收等先进技术
分组交换和电路交换
电路交换：在发送数据之前，首先需要通过一系列的信令过程， 为特定的信息传输过程（如通话）分配信道，建立连接。数据 传输过程结束以后再释放信道资源。 优点：恒定带宽，时延小，稳定。 缺点：占用大量的信道资源。
B分 一A组个(交分换组头:数，据数被据分传成送一之定前长并度不的需包要（预分先组分）配，信每道个建包立的连(前接面，有D 而(是在每一个数据包到达时，临时寻找一个可用的信道资源(。
7
SCP SMS
Iu-PS
SGSN
GPRS backbone
GGSN
Internet, Intranet
PS
CG
domai
n
MGW
MGCF
BG
IP backbone
P-CSCF
S-CSCF
MRFC
MRFP
IMS domain
第一代移动通信系统的特点
• 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当 一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一 直占用一个频段
。。。。之前，通信靠吼 。。。不受束缚地自由通话 只是一个传说、梦想、神话
通信技术的发展历史就是：一系 列颠覆生活常识的创新过程
早期的点对点通信设备
1943年，加尔文制造公司
1940年，加尔文制造公司工程 师研发推出手提式调幅(AM)无 线对讲机“SCR536”，这款军用
对讲机在二战时成为前沿阵地 的标志。
GSM， PDC（Personal Digital Cellular）, IS-136(D-AMPS)
码分多址接入 (CDMA)： IS-95
时分多址（TDMA）
• 以频率复用为基础，多用户共享一个载波，以时隙区分用户，每 个用户占用一个时隙
• 每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置
• 系统要求严格的系统定时同步
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2G标准： USTDMA： D-AMPS
1989年，TIA/CTIA选择了兼容FDMA的 TDMA技术。IS-54是带有一个模拟控制信 道的US-TDMA标准；IS-136是只有数字 控制信道的US-TDMA标准。现在，IS136主要分布在北美、南美和亚洲的一些
地方，它的市场占有率仅次于GSM系统。
CDMA的演进
速率bps >2 M
1M
100 k IS-95A
64 k
10 k
14.4 9.6
cdma2000-1x
WCDMA?
2.4M/cdma2000-3X?
IS-95B
3.1M/
115.2 /64
308 /144
1XEV
1 k SMS
话音 98
98
99
00
01
02
03
时间
2019/11/13
个基站。半径2至20km，小的1至3km、500m.
功率：5至20W.
空分复用+频分复用
1978年底，美国贝尔试验室研 制成功先进移动电话系统(AMPS) 日本： HAMTS-800MHz， 1979
英国：TACS，900MHz，1985