移动通信概述

一、普通用户对移动通信的认识

设备与功能：普通手机、智能手机（如苹果iPhone、三星Android手机）；电话、短信、彩信、彩铃；飞信、QQ、微信、易信等通信软件；漫游、呼叫转移等功能。
网络制式与技术：2G、3G、4G、5G、6G等网络代际；GSM、GPRS、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA、TD-LTE、FDD LTE等网络制式；蓝牙、WiFi、SIM卡等通信技术；三模、双卡双待、三频、5模10频等手机网络模式。
常见问题：信号弱、无信号、掉线、打不通（如“你拨打的电话已关机”“你呼叫的用户不在服务区”）、听不清楚、上网速度慢等。

二、移动通信的关键问题及解决思路

基站如何区分手机：引入多址接入技术，解决空中接口的困惑，使基站能够区分众多手机发出的信号。
基站如何找到手机：通过移动性管理之位置更新，让网络知晓手机的位置，以便在有电话找用户时能够找到其所在基站。
如何保证动中通不掉话：采用移动性管理之越区切换技术，实现手机在移动过程中不同基站间的无缝切换，确保通话不中断。
如何识别手机用户的身份：解决手机用户的鉴权问题，使用户能够随时随地获得服务，系统对用户的鉴别相当于对终端的鉴别。
如何保证对话不被窃听：由于移动通信空中接口开放，无线电波易被窃听截获，需解决手机用户的加密问题，保障通信安全。

三、教学内容与参考书

教学内容：分为五部分，包括移动通信概述、移动通信组网原理、现代移动通信主要技术、移动通信系统以及未来移动通信系统的发展。
教学参考书：列举了多本相关书籍，如郭梯云的《移动通信》、王新兵的《移动互联网导论》、章坚武等的《移动通信》等，涵盖移动通信的多个方面，为学习提供丰富资料。

四、移动通信的基本概念

定义：至少有一方处于移动状态下进行信息交换的通信，解决因人的移动产生的动中通问题。
包含内容：
- 终端的移动性：如手机、车载台等设备的移动。
- 个人的移动性：通过SIM卡方式支持的业务，实现个人通信的移动性。
- 业务的移动性：如200业务等，通信网的智能化和无线化使三者统一起来。

五、移动通信技术回顾

发展历程：
- 1897年：马可尼完成陆地和拖船间的无线通信实验，开启无线通信时代。
- 1928年：美国警用车辆的车载无线系统，标志移动通信进入实用阶段。
- 1946年：BELL实验室建立第一个公用汽车电话网。
- 1974年：BELL实验室提出蜂窝移动通信概念。
- 1980s：第一代移动通信系统，如美国的AMPS、北欧的NMT等。
- 1990s：第二代移动通信系统，如商用的GSM、美国的IS-54等。
- 2000s：第三代移动通信系统，如W-CDMA、CDMA2000等。
蜂窝移动通信发展历程：
- 第一代移动通信系统：以模拟通信为特征，采用传统方法覆盖区域，使用大功率发射机，难以满足大区域及大量用户需求，蜂窝技术则采用低功率发射机、小覆盖范围、频率再用、切换和中央控制等特征，世界各国系统不同，均使用模拟FM提供话音服务。
- 第二代移动通信系统：以数字通信为特征，目标是大容量、低功耗、全球漫游和切换能力，采用时分多址（TDMA）和扩频-码分多址（CDMA）等新技术，典型系统有GSM等。TDMA是用户在时间域上共享无线频谱，给每个用户分配时隙，降低基站成本且可增加新时隙扩大容量；CDMA通过扩频技术将窄带信号扩展到宽带上传送，在接收端用相同扩频码解调，具有抗干扰、抗衰落、保密性好等优点。此外，GPRS技术作为2.5G技术，是在GSM网络基础上叠加新网络，提供端到端的广域无线IP连接，支持多种高速数据业务，是迈向3G的过程。
- 第三代移动通信系统：为IMT-2000，2001年10月日本商用，2005年以后大规模商业应用。总目标包括工作在2000MHz频段、2000年左右商用、最高速率2000kbps等，要求全球化、综合化、个人化。3G有更宽带宽，传输速度最低384K，最高2M，带宽可达5MHz以上，能传输话音和数据，提供无线接入Internet等服务，实现高速数据传输和宽带多媒体服务，将高速移动接入与基于互联网协议的服务结合，提高无线频率利用效率，提供全球覆盖并实现不同网络间业务的无缝连接。主要有宽带CDMA（WCDMA）、CDMA2000、TD-SCDMA三种方案，特点包括微蜂窝结构、宽带CDMA技术、多种调制方式、多种多址接入方式、电路交换与分组交换结合、从媒体到多媒体等。
- 第四代移动通信系统：概念为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，数据率超过UMTS，支持高速数据率连接，上网速度大幅提升，具有不同速率间自动切换能力。包括多种宽带无线接入方式和网络，是多功能集成的宽带移动通信系统，在业务、功能、频带上与第三代系统不同，更接近个人通信。4G在容量方面可在多种多址基础上引入空分多址，容量显著提升，可在任何地址宽带接入互联网，包含卫星通信，提供多种综合功能。其广带无线局域网能与多种网络兼容，形成综合广带通信网，为全速移动用户提供高质量影像服务，实现三维图像高质量传输，无线用户间可进行三维虚拟现实通信。4G系统具有自适应资源分配能力，能根据网络动态和信道条件自动调整，支持交互式多媒体业务，提供广泛服务和应用，可自动管理、动态改变结构以满足系统变化和发展要求，用户可使用多种移动设备接入，不同接入系统结合成公共平台，满足不同业务要求，移动网络服务多样化，最终成为多行业、多部门、多系统与人们沟通的桥梁。4G的关键技术包括定位技术、切换技术、软件无线电技术、智能天线技术、无线电在光纤中的传输技术、网络协议与安全、传输技术、调制和信号传输技术等，这些技术分别针对移动终端定位跟踪、不同系统间通信切换、软件系统运行、信号处理、光纤传输、网络互连与安全、高速信号传输等关键问题，推动4G系统的发展和应用。

六、移动通信的主要特点

无线电波传播复杂：无线传播媒质允许用户自由活动，但传播特性差，存在空间损耗、阴影效应、多径效应、多普勒频移等问题，需通过移动通信信道研究了解无线信道衰落原因，选择合理抗衰落技术。
干扰环境复杂：移动通信在开放的无线电波传播环境下，受到多种干扰，包括外部干扰（天电干扰、工业干扰、信道噪声）和系统干扰（邻道干扰、互调干扰、共道干扰、多址干扰、远近效应等），组网技术基础可帮助了解干扰情况，进行合理系统设计。
频谱资源有限：移动通信可利用的频谱资源有限，但业务量需求不断增加，需开辟新频段并研究新技术压缩信号带宽、提高频谱利用率，组网技术基础会讲述提高蜂窝系统容量的方法。
对移动设备要求高：移动通信设备（主要是移动台）需适于移动环境使用，手机要求体积小、重量轻、省电、操作简单、携带方便；车载台和机载台还需在恶劣环境下正常工作。
网络结构多样且管理控制复杂：移动通信网络结构根据通信地区不同可组成带状、面状、立体状等，可单网运行或多网并行并实现互连互通，网络管理和控制需有效进行。