移动通信概论.ppt

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1.1移动通信的主要特点1.2移动通信系统的分类1.3常用移动通信系统1.4移动通信的基本技术,第1章概论,移动通信的含义,理想的通信目标：

一般是指通信双方至少有一方在移动的情况下进行的信息传输和交换。

在任何时候、在任何地方、与任何人都能及时沟通联系，以及信息交流。

移动通信的含义：

它也包括通信用户的位置存在变化，但通信过程中用户不处于运动状态的情况。

每个人有唯一的通信号码，通信的个人性代替通信的终端性。

我们的目标,移动通信是全球的热点,无线移动通信与IP技术（因特网）是近年来信息技术领域的两大热点。

无线与移动通信正在与IP技术相结合。

通信技术向宽带化、智能化、个人化方向发展，形成统一的综合宽带通信网。

移动通信发展概况,经历了六个阶段：

第一阶段：

20世纪20年代至40年代,第二阶段：

20世纪40年代中期至60年代初期,第三阶段：

20世纪60年代中期至70年代中期,第四阶段：

从20世纪70年代中期至80年代中期,第五阶段：

20世纪80年代中期开始,第六阶段：

从2000年前就已经开始（IMT-2000）,AMPS,TACS,NMT,其它,GSM,CDMA,IS-95,TDMA,IS-136,PDC,第一代80年代,模拟,第二代90年代,数字,第三代,IMT-2000,UMTS,WCDMA,cdma,2000,需求驱动,需求驱动,模,拟,技,术,数,字,技,术,语,音,业,务,宽,带,业,务,TD-SCDMA,现代移动通信的起步阶段。

短波频段专用移动通信系统,例：

1934年，美国警察局采用AM制式的移动通信系统。

1946年，美国贝尔系统建立了世界上第一个公用汽车电话网。

人工交换和人工切换频率,第一阶段：

20世纪20年代至40年代,移动通信发展概况,应用：

船舶、汽车和飞机等专用无线通信系统及军事通信系统。

美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。

特点：

从专用移动网向公用移动网过渡，接续方式为人工，网络的容量较小。

第二阶段：

20世纪40年代中期至60年代初期,公用移动通信业务开始问世。

主要用150MHzVHF频段。

移动通信发展概况,美国推出了IMTS系统；采用大区制、中小容量；无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。

第三阶段：

20世纪60年代中期至70年代中期,移动通信发展概况,第四阶段：

从20世纪70年代中期至80年代中期,蜂窝状的小区结构；采用FDMA技术和频率复用；实现越区切换；调制方式为FM；业务种类单一，主要是话音业务；系统保密性差；频谱效率低。

代表：

美国AMPS，英国TACS，北欧NMT。

主要特点：

蜂窝状移动通信网！

第一代移动通信系统。

（属于模拟通信系统）,第五阶段：

20世纪80年代中期开始,代表：

欧洲GSM、美国窄带CDMA（N-CDMA）第二代移动通信系统。

（属于数字通信系统）,主要特点：

频谱效率高；采用GMSK、QPSK等新的调制技术；业务范围扩大，除话音外还提供数据、图像等业务；抗干扰强；系统安全保密性好；容易实现国际漫游；设备成本降低，用户手机的体积和重量减少。

不适合于传输高速数据及多媒体业务！

与2G系统有根本的不同：

3G系统采用CDMA技术和分组交换技术，实现更高的传输速率达2Mb/s。

2G系统通常采用TDMA技术和电路交换技术。

第六阶段：

从2000年前开始（IMT-2000）,第三代移动通信系统,话音、网页浏览、收发电子邮件、可视电话、视频点播等多媒体业务。

提供的业务：

3G的三大标准：

欧洲的WCDMA；美国高通公司CDMA2000；中国大唐电信的TD-SCDMA；,IMT-2000的基本要求,频谱利用率高服务质量好高速传输支持多媒体业务室内环境至少2Mbps步行环境至少384kbps车速环境至少144kbps卫星移动环境至少9.6kbps传输速率按需分配支持上、下行链路的不对称需求易于从第二代系统过渡支持全球无缝漫游,3G,体制,WCDMA,核心网络：

基于MAP和GPRS,无线传输技术：

WCDMAFDD/TDD,TD-SCDMA,核心网络：

基于MAP,无线传输技术：

TD-SCDMA,cdma2000,核心网络：

基于ANSI41和MIP,无线传输技术：

cdma2000,CDMA技术是3G的核心！

3G的核心CDMA技术,第二代向第三代移动通信过渡,

（1）GPRS（通用分组无线业务）,基于分组交换可接入基于TCP/IP的因特网和X.25网络。

可提供收发电子邮件、浏览网页等业务。

（2）EDGE（增强型数据速率的GSM演化方案）,（3）CDMA2000-1X技术,TDSCDMA发展历程,WCDMA发展历程,宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），提供信息通信以外的定位定时、数据采集和远程控制等综合功能。

多功能集成的宽带移动通信系统和宽带接入系统。

4G的概念可称为广带接入（broadband）和分布网络，具有超过2Mb/s的非对称数据传输能力。

4G标准,4G标准比3G标准具有更多的功能：

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,我国移动通信发展概况,

（1）A网和B网（模拟网）的发展,1987年，采用爱立信和摩托罗拉移动电话系统，形成A网、B网两个系统；,1996年实现全国联网；,2001年底，我国关闭了模拟网。

全国只有700户用户，到了1995年跃升到520万户。

我国移动通信发展概况,

（2）G网的发展,1993年，开始建“全球通（GSM）”数字移动通信网,工作于900MHz。

（3）D网的发展,指DCS1800系统，它的基本体制与GSM900完全一致，但工作于1800MHz频段。

（4）GPRS网的发展,2002年5月，中国移动正式开通GPRS网络；,采用分组交换技术。

（1）A网和B网（模拟网）的发展,我国移动通信发展概况,（5）C网的发展,CDMA网几乎与G网同时建设的，早期称为长城网。

2001年5月，联通开始建设IS-95B系统；,2002年1月，正式放号开通；,2002年6月，又开始了1X的升级。

我国移动通信发展概况,（6）3G的发展,我国2000年初开始3G的标准化工作，包括WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA。

中国大唐电信集团提出的TD-SCDMA无线传输技术是我国第一项ITU接纳的标准建议；,2007年1月在上海，我国第一个4G试验网进入第三阶段，即外场试验和预商用计划。

2009年1月7日，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放3张3G牌照。

中国移动：

TD-SCDMA中国电信：

CDMA2000中国联通：

WCDMA,2009年1月随着3G牌照的发放，中国电信业正式进入3G时代。

（6）3G的发展,我国移动通信发展概况,核心频段120MHz：

三家运营商的3G频段,补充频段100MHz：

23002400MHz。

基于FDD模式（cdma2000和WCDMA）,17551785MHz，18501880MHz。

基于TDD模式（TD-SCDMA）,核心频段55MHz：

18801920MHz，21102125MHz；,补充频段60MHz：

19201980MHz，21102170MHz；,多普勒频移：

1.1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,位置不受束缚，但无线电波的传播特性一般都很差。

弥散损耗：

阴影效应：

地形、地物的遮蔽。

多径效应：

图电波传播路径损耗和多径衰落,阴影效应、多径效应,当发射源与接收体之间存在相对运动时,接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同。

多普勒效应与多普勒频移,多普勒效应：

多普勒频移：

:

接收频率与发射频率之差。

2.移动通信是在复杂的干扰环境中运行的,常见的外部干扰，有天电干扰、工业干扰和信道噪声。

邻道干扰,互调干扰,共道干扰,多址干扰,由大气放电现象产生的天电干扰；由各种能够产生电火花或电弧的工业设备所造成的工业用电干扰。

除此，还会有：

远近效应,研究各种新技术和新措施，提高频谱利用率。

3.可利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增。

开辟和启用新的频段；,4.移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效。

用户登记、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、安全保密管理及用户过境切换和漫游控制等。

带状网、面状网、立体状网；,5.移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使用。

对车载台和机载台还应保证在震动、冲击、高低温变化等恶劣环境中正常工作。

对手机的主要要求是体积小、重量轻、省电、操作简单和携带方便。

1.2移动通信系统的分类,单向传输,双向传输,广播式（无线电寻呼系统）,应答式,单工,双工,半双工,1.2.1工作方式,1.单工通信,是指通信双方电台交替地进行收信和发信。

特点：

设备简单、功耗小，但操作不方便，会出现断断续续的现象。

因此，适用于用户少、专业性强的移动通信系统中。

移动台采用单工的“按讲”方式，而接收机总是工作的。

基站工作情况与双工方式完全相同。

2.半双工通信,特点：

设备简单、功耗小，克服了通话断断续续的现象，但操作仍不太方便。

因此属于专业移动通信系统，如汽车调度系统。

3.双工通信,：

指通信双方可同时进行传输消息的工作方式。

双工器：

特点：

使用方便，无须收发控制。

由于收发信机同时工作，故电源耗电量较大。

相当于一个滤波器，主要用来隔离收信机和发信机间的能量。

频分双工（FDD）和时分双工（TDD）,反向链路,前向链路,f,频率分隔,FDD,TDD,反向链路,前向链路,时间分隔,：

在同一时间提供两条单工信道。

：

在同一频率提供两条单工信道。

t,双工技术比较,频分双工技术,时分双工技术,1.3常用移动通信系统,无线电寻呼系统蜂窝移动通信系统无绳电话系统集群移动通信系统移动卫星通信系统分组无线网,无线电寻呼系统是一种单向通信系统。

1.3.1无线电寻呼系统,无线电寻呼系统示意图,1.3.2蜂窝移动通信系统,1.早期的移动通信系统：

大区覆盖,大功率的发射机；,采用高架天线；,覆盖半径可达几十公里；,例如，20世纪70年代美国纽约开通的IMTS系统。

仅能提供12对信道。

只适用于小容量通信网。

2.蜂窝通信网络,小区覆盖,大区覆盖,小区覆盖的相关概念,区群与频率再用：

把若干相邻小区按一定数目划分成区群，并把可供使用的无线频道分成若干个频率组，区群内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用，这就是频率再用。

越区切换的概念,当MS从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及BS与MSC所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这个过程称为越区切换。

1、越区切换的定义,越区切换的概念,2、对越区切换的要求,必须准确可靠，且不影响通信中的话音质量。

是移动通信系统利用众多小区实现大面积覆盖的必要条件。

3、越区切换的重要性,蜂窝移动通信系统的示意图,MSC:

在网中起控制和管理作用，具体有：

MSC是移动通信网和PSTN网的接口单元，既保证网中移动用户之间的通信，又保证移动用户和有线用户之间的通信。

1）对所在地区已注册登记的用户实施频道分配；,2）建立呼叫；,3）进行频道切换；,4）提供系统维护和性能测试；,5）存储计费信息等。

几种模拟蜂窝移动通信系统,1.3.3无绳电话系统,早期无绳电话机：

俗称子母机。

无绳电话的手机、座机与电信点所发射的功率均在10mW以下，无线覆盖半径约在100m左右。

1、无绳电话系统示意图,是一种以市话网为基础的低功率小范围传输系统。

朝着网络化的方向发展。

CT1、CT1+模拟式的，属第一代系统；,CT2、CT2+、DECT、PHS、PACS数字式的，属于第二代系统；,我国用以PHS技术为基础的“小灵通”系统。

2、无绳电话系统的发展,3、公用无绳电话系统示意图,无绳电话