第1章蜂窝移动通信基础
第一章是蜂窝移动通信的发展
现代移动通信技术始于20世纪20年代，发展到现在，大约经历了六个发展阶段。第一阶段的标志是早期移动通信系统的应用，从20世纪20年代到40年代，是移动通信的早期发展阶段。 从20世纪40年代中期到60年代初，早期的公共移动通信系统开始应用，这是现代移动通信技术的第二个阶段。现阶段，移动通信技术逐渐应用于大众通信。系统采用手动连接，网络容量小。
第三阶段从20世纪60年代中期到70年代中期。在此期间，美国推出了改进型移动电话系统（imts），德国推出了b网。这个阶段的系统采用大区制，容量有较大的提高。
第四阶段为70年代中期至80年代中期。现阶段，以美国amps系统和欧洲TACs系统为代表的模拟技术在cell系统的蜂窝移动通信系统中得到了大规模应用。
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第五阶段从20世纪80年代中期到21世纪初，这个阶段的特点是数字移动通信系统得到了大规模应用，代表技术是欧洲的gsm和美国的cdma，也就是通常所说的第二代移动通信技术（2g）。数字蜂窝网络相对模拟蜂窝网，频谱利用率和系统容量得到了很大的提高。这个阶段的移动通信系统已经可以提供数据业务，业务类型大大丰富。
第六阶段始于20世纪90年代末，标志着第三代移动通信技术的发展和应用。在1999年11月5日于芬兰赫尔辛基举行的第18届国际电信联盟G8/1会议上，最终确定了三类五种技术（TDMA、CDMA FDD和CDMA TDD）作为第三代移动通信的基础，其中WCDMA、CDMA 2000和TD SCDMA是3G的三大主流标准。目前，WCDMA和CDMA2000已经在一些地区正式商用。该阶段的特点是系统容量和载频利用率得到了极大的提高。第三代移动通信系统能够提供高速数据业务，承载的业务种类也大大丰富。
表1-1给出了三种3g的主流标准的主要区别。
表1-1三种3G主流标准之间的主要差异项目复用模式基本带宽芯片速率无线帧长信道编码数据调制扩频模式间功率控制同步关系WCDMA fdd5mhz3 84mchip/s10ms卷积编码，turbo码等QPSK开环+闭环，控制步骤为1dB、2dB、3dB同步或异步GSM mapcdma2
000fdd/tdd1 25MHz或3.75mhz 1 2288/3.6864mchip/S10/5ms卷积编码、turbo码等qpsktd scdmatd1 6mhz1。28mchip/s10ms（每个10ms无线帧分为两个5ms子帧）卷积编码、turbo码等。QPSKPSK（下）、hpsk（上）QPSK（下）、BPSK（上）QPSK和8PSK开环+闭环、控制步长开环+闭环、控制步长1dB、可选0.5/0.25db1db、2dB、3dB GPS同步，asni-41同步GSM地图注：1mchip/s意味着每秒传输1m个芯片。
中国在移动通信技术的研究和应用上起步都比较晚，但发展很快。从20世纪80年代开始，我国开始蜂窝移动通信的建设，最早于1987年在广东建成了tacs制式的模拟移动通信系统。到1990年，我国有10个城市开通了模拟移动通信网络，用户达到2万人。1994年，邮电部决定引入gsm技术后，移动通信在我国获得了更加快速的应用。2001年，中国联通开始了cdma网络的建设，这样两个主流的2g技术在我国都得到了商用。2002年开始，我国的gsm万里过和cdma网络逐渐升级为2.5g的gprs和cdma20001x。从1987
1997年至1997年的10年间，移动用户总数增至1000万；2001年3月，移动用户达到1亿；截至2022年5月，中国移动用户超过3亿，渗透率超过20%，其中中国移动GSM用户1亿9000万以上，中国联通1亿以上，GSM 8000万左右，CDMA超过2000万。
随着3g商用化的日益临近，中国信息产业部对各种技术标准使用的频段进行了划分，具体信息如图1-1所示。
技术模式频分双工时分双工技术模式频分双工时分双工频率范围/MHz 1920～1980, 2110～21701880～1920, 2022～2025频率范围/MHz 1755～1785；1850~18802300~2400（a）第三代移动通信主工作频段分配（b）第三代移动通信辅助工作频段分配
图1-1中国对3g频段的划分
第二章细胞概念
最初的移动通信系统是基于大区制的。由于大区制系统无法实现频率复用，随着移动通信技术的普及应用，早期的移动通信系统无法满足不断增长的容量需求。
马英林 为了缓解大面积系统造成的频率资源短缺，20世纪40年代末，贝尔实验室的工作人员将蜂窝概念应用到移动通信领域，提出了蜂窝移动通信的概念，并在此基础上建立了一个实验蜂窝系统。最早的系统只有一个和多个移动终端。
蜂窝移动通信系统通过重新构造无线通信系统的覆盖区域，将每个的覆盖限定在一定的范围内。利用小区间频率复用提高频谱利用率，在有限频谱资源下可提供足够大的容量，从而解决了大区制通信系统的频率资源紧张问题。第一节大区制与小区制 传统的移动通信方式借鉴了广播电视系统的做法，即在覆盖区域的中间设置一台大功率发射机，用一个电台覆盖整个区域。这种方式通常被称为大面积系统。
大区制的特点是整个服务区由一个覆盖，覆盖范围大，达几十千米，带来的问题是可提供的信道非常有限，在业务量不是很大的情况下就可能出现阻塞。
蜂窝系统以与大区域系统完全不同的方式实现服务区域的覆盖。通过将整个服务划分为多个较小的区域，并用低发射功率的覆盖，整个服务区域可以被多个小区覆盖。对于特定站点，可以根据容量需求、地形等因素，通过调整天线悬挂高度、发射功率和天线增益等参数来控制覆盖范围，以确保蜂窝系统能够提供足够的容量，满足不同区域的覆盖和容量需求。
第二节蜂窝小区的特征
蜂窝移动通信系统有三个基本特征：
?高容量。理论上，蜂窝系统通过合理规划和发展，可提供无限的容量。?小区制。蜂窝系统中的每个蜂窝相对独立，每个小区可独立提供一组信道。?频率复用。分配给一个小区的频率，可以由另一个小区使用。
蜂窝移动通信系统的这三个特征涉及频率复用、切换和小区划分的基本概念。1.频率复用
蜂窝系统的频率复用是指分配给某个小区的频率，可以同时分配给其他的小区。对于fdma系统，需要通过不同频率来区分用户，相邻小区不能使用相同的频率。fdma系统频率复用时，需要有一定的隔离距离，确保使用相同频率的小区之间产生的干扰低于某一门限。
对于CDMA系统，相邻小区可以使用相同的频率。
频率复用确保了蜂窝移动通信系统可以在有限的频段内为尽可能多的用户提供服务。2、越区切换
蜂窝系统中的小区相对独立，每个小区的覆盖范围有限。移动通信的特点决定了不可能在单个小区中完成所有呼叫。例如，快速移动车辆中的用户可能需要在一次呼叫中跨越多个小区，不同的小区需要在不同的时间段提供信道资源，这涉及到跨小区切换。
越区切换确保了蜂窝移动通信系统可以为用户提供不间断的服务。3、小区分裂
蜂窝移动通信网络建成后，其所能提供的容量有限，需要根据用户的发展进行调整。对于覆盖交通热点区域的小区，随着用户数量的不断增加，由于无法提供足够的信道，可能会出现阻塞。这个问题可以通过将一个小区拆分为多个覆盖面积较小的小区来解决。这就是细胞分裂的概念。理论上，分裂后的每个单元可以提供与原始单元相同的容量。
如果服务区由于地貌发生剧烈变化，比如覆盖区内新建大型建筑物，原有小区不能满足
覆盖要求也可以通过小区分割来解决。
环糊精 采用小区分裂的方法，蜂窝移动通信系统的运营商可以获得理想的经济效益。在建网初期，可以采用较少的满足覆盖需求，减少一次性的投资，用较少投资获得比较理想的效果，同时可尽快完成网络的建设；随着用户的增加，对于话务密集区域，可以采用小区
分裂解决容量需求，这样可根据实际需求控制网络的建设费用，用合理的投资获得理想的经济效益。
图1-2显示了小区划分后不同交通需求区域的小区分布。
图1-2不同话务需求区域的小区分布
第三节细胞的分类
实际蜂窝网络中，小区的覆盖范围受地形地貌、用户分布和周围其他小区分布等因素的影响，非常不规则，而且不同小区之间差别很大。如果采用这种不规则的小区模型进行网络的规划，设计工作的难度无疑会很大。为了简化网络规划，有必要在设计阶段用规划的简化模型替代蜂窝小区的实际覆盖，合适的简化模型必须和小区的实际覆盖范围尽可能接近。
考虑到全向天线增益的各向同性，假设周围各个方向的地形和地貌环境相似，的覆盖可以用圆形近似表示。然而，当使用圆形网络拓扑时，会出现间隙或重叠区域，如图1-3所示。对间隙或重叠区域的不同处理将改变网络拓扑。有必要使用能够使单元没有间
隙或重叠区域的几何图形，而不是圆形，作为单元覆盖的简化模型。正六边形、正方形或等边三角形可满足无间隙或重叠的要求。正六边形的面积离圆最近。在规划设计中，一般采用正六边形作为社区的覆盖面积，以简化模型。
小区的实际覆盖区形状和硬件配置、无线传播环境等因素密切相关，比如全向小区、定向单扇区、两扇区和三扇区小区都有不同的覆盖区形状，又如采用水平波瓣角为650天线的定向三扇区和900天线的定向三扇区有不同的覆盖区形状。
根据覆盖面积，蜂窝小区可分为宏小区、微小区和微小区。此外，随着智能天线在蜂窝通信系统中的应用，出现了一种新的智能小区形式。
图1-3蜂窝移动通信系统的覆盖
1.宏单元
2、微蜂窝
3.微微蜂窝
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引物设计
4、智能蜂窝
第三章无线通信的基本理论
第一节大尺度衰减和小尺度衰减第二节传播机制
第三节自由空间传播与无线视线第四节路径损耗估计原理第四章无线传播模型
第一节宏蜂窝传播模型第二节微蜂窝传播模型第三节室内传播模型
第五章蜂窝移动通信系统天线
