通信工程专业导论(第6-10章).pptx

1、第第6章章移动通信网移动通信网6.1概概述述6.1.1移动通信的概念和分类移动通信的概念和分类移动通信的概念不仅是指通信对象可以移动，而且更重要移动通信的概念不仅是指通信对象可以移动，而且更重要的是要求通信对象可以在的是要求通信对象可以在运动中运动中通信通信。按照移动通信类型按照移动通信类型区分区分：移动电话移动电话、移动移动数据数据、移动多媒移动多媒体体通信、通信、无线无线寻呼寻呼等等。按照移动通信工作方式按照移动通信工作方式区分区分：单工单工、半双工半双工、双工双工通信等通信等。按照组网方式按照组网方式区分区分：专线专线、广播网广播网、集群网集群网、自组织网自组织网、蜂窝蜂窝网网等。等。6

2、.1.2移动通信的发展历程移动通信的发展历程1.1.无绳电话系统无绳电话系统单单信道接入信道接入系统系统：由一个基站和一部手机由一个基站和一部手机组成组成。第一代第一代无绳电话（无绳电话（CT1）系统系统：由一个（或几个）基由一个（或几个）基站和多部手机站和多部手机组成组成。模拟体制。模拟体制第二代第二代无绳电话（无绳电话（CT2）系统系统：数字体制：数字体制英国英国1987年年CAI标准标准 用户用户只能呼出，不能呼入只能呼出，不能呼入。欧洲欧洲1992年年DECT标准标准 可以双向呼叫，并能传输可以双向呼叫，并能传输数数据据。第二代的缺点：第二代的缺点：不能漫游不能漫游。2.无线寻呼系统无

3、线寻呼系统是是一种没有话音的单向广播式无线选呼系统一种没有话音的单向广播式无线选呼系统。工作原理工作原理：由基站寻呼由基站寻呼发射机发射机，将，将主叫用户主叫用户的的消息消息发发送给送给被叫寻呼机被叫寻呼机。寻呼。寻呼机机收到呼叫时，就收到呼叫时，就会振铃会振铃、显显示向示向用户用户传递的信息。传递的信息。若需要回电话，则必须找一个电话机回拨对方的若需要回电话，则必须找一个电话机回拨对方的电话电话机机。对于只能呼出不能呼入的对于只能呼出不能呼入的CT2用户，恰好可以用户，恰好可以和和寻呼寻呼机机配合使用配合使用。3.第三第三种移动通信系统是种移动通信系统是无线集群通信无线集群通信系统系统。将简

4、单介绍。将简单介绍。4.第第四种移动通信系统是四种移动通信系统是蜂窝网蜂窝网。将重点介绍。将重点介绍。6.2无线集群通信系统无线集群通信系统6.2.1无线无线集群通信的集群通信的功能功能无线无线集群通信系统集群通信系统能能把把少量无线电信道集中少量无线电信道集中起来起来，给给大量大量无线电话用户无线电话用户使用，达到使用，达到使大量无线电话用户自动共享少量使大量无线电话用户自动共享少量无线电信道的目的无线电信道的目的。模拟集群网所能提供的模拟集群网所能提供的容量容量曾因曾因不能不能满足用户需求满足用户需求，一度，一度衰落衰落。在。在走向走向数字集群移动通信数字集群移动通信系统系统后后，集群，集

5、群移动通信系统移动通信系统再次兴旺起来再次兴旺起来。6.2.2无线无线集群通信集群通信的的特点特点最大最大特点特点：话音话音通信采用一按即通通信采用一按即通方式接续方式接续，被叫用户无，被叫用户无需摘机即可接听需摘机即可接听，并，并能支持群组呼叫等能支持群组呼叫等功能功能。以以单工、半双工为主单工、半双工为主，采用，采用信道动态分配方式，并且信道动态分配方式，并且用户用户可以可以具有具有不同的优先等级和特殊不同的优先等级和特殊功能功能。能能在在2.5G蜂窝网上蜂窝网上提供提供PoC（PTToverCellular）业务业务。PoC是一种双向、即时、多方通信方式，允许用户与一个或是一种双向、即时

6、、多方通信方式，允许用户与一个或多个用户进行通信。该业务类似移动对讲业务多个用户进行通信。该业务类似移动对讲业务用户按键用户按键与某个用户通话或广播到一个群组，接收方收听到这个呼叫与某个用户通话或广播到一个群组，接收方收听到这个呼叫后，可以没有任何动作，例如不应答这个呼叫，或者在听到后，可以没有任何动作，例如不应答这个呼叫，或者在听到发送方呼叫之前，被通知并且必须接收该呼叫。在该初始呼发送方呼叫之前，被通知并且必须接收该呼叫。在该初始呼叫完成后，其他参与者可以响应该呼叫消息。叫完成后，其他参与者可以响应该呼叫消息。PoC通信是半通信是半双工的，每次最多只能有一个人发言，其他人接听双工的，每次最

7、多只能有一个人发言，其他人接听。主要应用于非邮电系统的各个专业部门，例如军队、公安、主要应用于非邮电系统的各个专业部门，例如军队、公安、消防、交通、防汛、电力、铁道、金融等，作为调度使用消防、交通、防汛、电力、铁道、金融等，作为调度使用。6.3地面地面基站蜂窝基站蜂窝网网6.3.0概述概述基本组成基本组成：从第一代至第四代的从第一代至第四代的发展进步：发展进步：传输速率传输速率：2G网络网络GSM体制体制CDMA体制体制下行速率下行速率384kb/s153kb/s上行速率上行速率118kb/s153kb/s3G网络网络CDMA2000体制体制TD-SCDMA体制体制WCDMA体制体制下行速率下

8、行速率3.1Mb/s2.8Mb/s14.4Mb/s上行速率上行速率1.8Mb/s2.2Mb/s5.76Mv/s4G网络网络TD-LTE体制体制FDD-LTE体制体制下行速率下行速率100Mb/s150Mb/s上行速率上行速率50Mb/s40Mb/s6.3.1蜂窝蜂窝网的小区划分和频率规划网的小区划分和频率规划小区划分小区划分：l地面按正地面按正6边形边形划分为小区，半径划分为小区，半径r 约约为为1030km。l小区使用小区使用的的频率频率在在一定距离一定距离外的外的小区小区可以可以重复重复使用使用。l为了为了进一步进一步增大用户增大用户容量容量，可以：，可以：将将小区再次划分成小区再次划分成

9、微微蜂窝蜂窝。用用扇区扇区方法，采用定向天线方法，采用定向天线分别覆盖不同分别覆盖不同方向方向。频率规划频率规划：la方案：方案：4组频率组频率重复重复使用使用：相邻相邻同频基站的同频基站的距离为：距离为：lb方案：方案：7组频率组频率重复使用重复使用：相邻同频基站的距离为：相邻同频基站的距离为：l比较比较：a方案距离小，频率多。方案距离小，频率多。b方案距离大，频率少。方案距离大，频率少。6.3.2蜂窝网的组成蜂窝网的组成l基基站站：在：在每个小区中心建立的一每个小区中心建立的一个固定个固定无线电台无线电台。l移动台移动台：车载车载电台电台或或手机手机。l切换切换：移动台运动到相邻移动台运动

10、到相邻小区小区的的过程过程称为越区称为越区“切换切换”：硬切换硬切换：瞬间瞬间立即立即转换转换软切换软切换：逐渐过渡：逐渐过渡l漫游漫游：移动台移动台在不同移动交换中心之间的在不同移动交换中心之间的运动运动。6.3.3蜂窝网的发展概况蜂窝网的发展概况1.1.第第一代蜂窝一代蜂窝网网l基本性能基本性能：模拟调频信号，：模拟调频信号，7组频率组频率重复重复小区划分。小区划分。只能通话。只能通话。l缺点缺点：模拟调制模拟调制容易受到干扰，通话容易受到干扰，通话信号质量不很好信号质量不很好。容易容易复制和克隆到另一个复制和克隆到另一个手机手机，被偷用电话号码。，被偷用电话号码。各系统之间没有公共接口各

11、系统之间没有公共接口。手机的体积、质量都手机的体积、质量都很大很大。l典型系统典型系统：美国美国AMPS系统系统，800MHz频段频段。英国英国TACS系统，系统，900MHz频段。频段。2.第第二二代代蜂窝蜂窝网网（1）第二第二代蜂窝网代蜂窝网标准标准l两种标准两种标准：欧洲欧洲GSM标准标准美国美国CDMA标准标准l性能改进：数字调制、可以传输文字（短信）性能改进：数字调制、可以传输文字（短信）（2）GSM标准标准l工作频段工作频段900MHz频段频段1800MHz频段频段l频道频道划分划分频道带宽频道带宽：200kHz每路模拟语音信号用每路模拟语音信号用8kKz的频率的频率采样采样，帧长

12、为帧长为125s，（=1/8000秒）秒）时分多址时分多址（TDMA）：每个：每个频道频道的每帧时间划分为的每帧时间划分为8个个时隙，分别给时隙，分别给8个用户个用户使用使用。l信信道道容量容量900MHz频段共有频段共有174个频道个频道可用可用174个个频道分为频道分为9组组时，时，每组中容纳的频道数等于每组中容纳的频道数等于：174/9=19.3频道频道/组；组；174个频道分为个频道分为12组组时，时，每组中容纳的频道数等于：每组中容纳的频道数等于：174/12=14.5频道频道/组组每个小区可以容纳的同时通话每个小区可以容纳的同时通话的的信道信道数大约数大约等于等于8(1520)=1

13、20160两端用户在两端用户在对话对话，因此可以同时通话的用户数应该因此可以同时通话的用户数应该是是2（120160）=240320户。户。在在1800MHz频段频段，还可以还可以容纳容纳374个个频道频道，按照上述按照上述方案方案计算，计算，可以同时有可以同时有496656户户通话。通话。最后得到，最后得到，第二代第二代GSM体制的体制的小小区区可以同时通话用户数目可以同时通话用户数目共为共为：(240320)+(496656)=736976户户lGSM标准在我国的应用标准在我国的应用我国第二代我国第二代GSM蜂窝网于蜂窝网于1995年开始建设，并于年开始建设，并于1998年年开始建设开始建

14、设1800MHz频段的频段的GSM蜂窝网。蜂窝网。2G网络虽然已经网络虽然已经采用了数字传输体制，但是仍然以语音通信为主，且语采用了数字传输体制，但是仍然以语音通信为主，且语音质量还不算很高；其数据传输速率仅有音质量还不算很高；其数据传输速率仅有22.8kb/s，若加，若加用不同的前向纠错编码（用不同的前向纠错编码（FEC），则其数据传输速率仅），则其数据传输速率仅为为14.5，12.6，3.6kb/s。因此，。因此，2G网络很快做了若干改网络很快做了若干改进，称为进，称为2.5G；其数据传输速率可以达到；其数据传输速率可以达到384kb/s。3.3.第第三三代蜂窝网代蜂窝网lITU于于199

15、6年提出年提出了了发展发展3G的的IMT-2000计划计划。lIMT-2000计划计划的的总目标总目标：全球化：能无缝隙地覆盖全球，实现国际漫游全球化：能无缝隙地覆盖全球，实现国际漫游个人化：实现大容量、高质量和保密的通信个人化：实现大容量、高质量和保密的通信综合化：能综合各种业务，实现多媒体综合化：能综合各种业务，实现多媒体lIMT-2000对对传输速率传输速率的要求的要求：在室内环境中：在室内环境中：2Mb/s在城市环境中：在城市环境中：384kb/s（最高移动速率可达（最高移动速率可达120km/h）在各种环境中的最低速率：在各种环境中的最低速率：144kb/slIMT-2000的的业务

16、业务等级等级：会话类会话类：延迟时间最小延迟时间最小，容许误码，双向业务对称。容许误码，双向业务对称。数据流类数据流类：要求：要求与上类与上类类似类似，但其但其双向双向业务极不对称业务极不对称。交互类交互类：请求请求-应答应答型型数据交换数据交换业务。业务。要求透明传输。要求透明传输。后台类后台类：对延迟时间不太敏感，不需要透明地对延迟时间不太敏感，不需要透明地传输传输。lITU推荐推荐的的3种种3G标准标准：欧洲欧洲提出的提出的WCDMA美国美国提出的提出的CDMA2000中国中国提出的提出的TD-SCDMA4.第第四四代蜂窝网代蜂窝网lITU-R对对4G的的要求要求：必须基于全必须基于全IP分组交换网络分组交换网络。高速高速移动时，速率移动时，速率100Mb/s，低速低速移动移动时，时，1Gb/s。能够动态地共享网络能够动态地共享网络资源资源。信道带宽可以在信道带宽可以在520MHz间调整，也可以调整到间调整，也可以调整到高达高达40MHz。下行下行的频谱利用率峰值达到的频谱利用率峰值达到15b/s/Hz，上行，上行的频谱的频谱利用率峰值达到利用率峰值达到6.75b/s/Hz在室内