搜索
通信概论第六章移动通信通信工程系第六章移动通信6.1移动通信概述6.2移动通信的基本技术6.3数字蜂窝移动通信系统6.4第三代移动通信系统现代移动通信网络技术2移动通信——“动中通”通信双方或至少其中一方在移动环境下进行信息传递的通信方式，包括移动体之间或移动体与固定体之间的通信。1、什么是移动通信6.1移动通信概述无论任何人（Whoever)在任何时间（Whenever）在任何地点（Wherever）与任何一个人（Whomever）进行任何类型的通信（Whatever）2、目标：实现个人通信系统26.1移动通信概述模拟移动通信系统，接续工作由人工操作完成，采用电子管，体积庞大、笨重且昂贵，使用短波段。第一阶段交换系统为自动交换，接续效率高，采用晶体管，体积大为减小，使用甚高频。第二阶段第一代移动通信系统（蜂窝系统）第三阶段第二代移动通信系统广泛应用和第三代移动通信系统的具体的设计、规划和实施阶段。第四阶段3、移动通信的发展历程6.1移动通信概述1887年，马可尼在陆地和一艘轮船上完成无线通信试验，标志无线通信的开始。1928年，美国警用车辆的车载无线电系统，标志移动通信的开始。1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网，1960年，实现无线频道自动选择域公用电话网自动拨号连接。1974年，美国Bell实验室提出蜂窝移动通信的概念。3、移动通信的发展历程6.1移动通信概述1980s，第一代移动通信系统，1983年美国的AMPS，1980年北欧的NMT，1979年日本的NAMTS,1985年英国TACS系统1990s，第二代移动通信系统，1992年商用的GSM，1991年北美的IS-54，1993年日本的PDC,1993年美国提出的IS-95（N-CDMA）2000s，第三代移动通信系统，欧洲、日本的WCDMA，北美的CDMA-2000，中国的TD-SCDMA6.1移动通信概述3、移动通信的发展历程系统间没有公共接口。无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展。频率利用率低，无法适应大容量的要求。安全性差，易于被窃听，易做“假机”。第一代移动通信系统特点6.1移动通信概述3、移动通信的发展历程频谱利用率，系统容量大。用户能获得多种服务（以话音业务为主，并提供低速率以电路型为主的数据业务）。能自动漫游。话音质量比第一代好。保密性好。可以与ISDN、PSTN等网络互连。第二代移动通信系统优点6.1移动通信概述3、移动通信的发展历程数据功能差，不能支持多媒体业务。如使用GSM手机上网，理论上只能达到9.6k的上网速度。全球不同的第二代移动通信系统彼此间不能兼容，使用的频率也不一样，全球漫游比较困难。第二代移动通信系统缺点6.1移动通信概述3、移动通信的发展历程具有全球标准使用全球公共频带具有全球使用的小型终端具有全球漫游能力从媒体（Media）→多媒体（Multi-media）微蜂窝结构提高改良的频率使用效率具有易于向下一代系统发展的灵活性具有高速的分级数据速率在固定位置环境下能达到2Mbps对步行用户能达到384kbps对车载用户能达到144kbps第三代移动通信系统特点6.1移动通信概述①移动台使用无线信道，在电波传播的过程中，由于多径衰落、建筑物阻挡造成的阴影效应、移动台运动引起的多普勒频移等，使接收信号极不稳定。信号起伏幅度可达30dB以上。6.1移动通信概述4、移动通信的特点②强干扰情况下工作移动通信除受到汽车发动机的火花干扰及工业干扰以外，主要的干扰有互调干扰、邻道干扰及同频干扰。互调干扰：由于部件的非线性引起；非线性部件的输出信号中，会包含输入信号所没有的新的频率成分，如果这些新的频率成分落入其他信号的频率范围之内，就会对该信道造成干扰，称为互调干扰；邻道干扰：相邻或邻近信道之间，由于信道隔离度不够造成的干扰；同频干扰：相同频率的无用信号造成的干扰。6.1移动通信概述③移动通信的可用频率范围有限，而移动通信的用户数却在猛增，故有效地利用频率资源是移动通信系统的一个重要研④由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线通道，同时需支持位置登记、越区切换及漫游存取的跟踪技术，这使其信令种类比固定网要复杂得多。此外，在入网和计费方式也有其特殊的要求。所以移动通信系统相当的复杂。6.1移动通信概述移动通信工作方式单向通信方式双向通信方式单工通信方式双工通信方式半双工通信方式6.1移动通信概述5、移动通信的工作方式通信双方中的一方只能接收信号，而另一方只能发送信号，不能互逆。收信号方不能对发信号方直接进行信息反馈。陆地移动通信中的无线寻呼系统就采用这种工作方式。BP机只能收信而不能发信，反馈信息只能通过“打电话”间接地来完成。6.1移动通信概述5、移动通信的工作方式所谓双向通信方式就是通信双方都可以接收信号和发送信号。日常生活中的电话机、手机、对讲机等都是双向通信方式。6.1移动通信概述5、移动通信的工作方式移动通信的双方只能交替地进行发信和收信，而不能同时进行发信和收信。常用的对讲机就是采用的这通信方式。平时天线与接收机相连接，发信机不工作。当一方用户需要讲话时，按下“按-讲”开关（PTT），天线与发信机相连（发信机开始工作）。另一方的天线接至接收机，因而可收到对方发来的信号。根据收、发频率的异同，又可以分为同频单工和异频单工。单工通信方式6.1移动通信概述同频单工通信方式通信双方使用相同的频率工作，发送时不接收接收时不发送。只占用一个频点。6.1移动通信概述异频单工通信方式发信机和收信机分别使用两个不同的频率进行发送和接收。如甲的发射频率和乙的接收频率为f1，乙的发射频率和甲的接收频率为f2。同一部电台的发射机和接收机是轮换工作的。6.1移动通信概述双工通信方式通信双方在通话时收发信机同时工作，即任意一方在发话的同时，也能收听到对方的信息，与普通有线电话的使用情况类似；通信双方通过双工器来完成双工通信；分为频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。6.1移动通信概述5、移动通信的工作方式信道间隔：200kHz1710178518051880双工距离:95MHz890915935960双工距离:45MHzGSM900:GSM1800:6.1移动通信概述5、移动通信的工作方式频分双工通信方式（FDD）收、发信机所用频率不同，一般双工频差为几MHZ到几十MHZ，即从频率上来区分收发信道。优点：使用方便，收发信机自身的干扰较小。缺点：需占用两个频段才能工作，占用频谱资源多，MS在通信中发射机经常处于发射状态，耗电大。6.1移动通信概述时分双工通信方式（TDD）信号的接收和传送在同一频率的信道即载波的不同时隙，用保证时间来分离接收与传输信道。我国的3G技术标准TD-SCDMA中就采用了此技术。与FDD模式相比具有以下五个方面优势：频谱灵活性高频谱利用率高支持不对称数据业务有利于采用新技术成本低6.1移动通信概述半双工通信方式指通信双方的一方使用频分双工方式，收发信机同时工作，另一方则采用异频单工方式，收发信机交替工作，也称为双向异频半双工工方式。主要用于专用移动通信中，如汽车调度。基地台是双工方式，即收发信机同时工作，而移动台是按键讲话的异频单工方式。6.1移动通信概述蜂窝移动通信系统无线寻呼系统无绳电话系统6、常见的移动通信系统集群移动通信系统6.1移动通信概述蜂窝移动通信系统把整个服务区划分成若干个较小的区域（小区），各小区均用小功率的基站发射机覆盖，许多小区像蜂窝一样覆盖任意形状的服务地区。6.1移动通信概述通信塔通信塔通信塔公用电话网无线电寻呼控制中心及主发射台用户回路市话中心要呼叫某一“袖珍玲”用户，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要代传的号码及要代传的消息，并自动在无线信道上发出呼叫.被呼用户的袖珍接收机发出呼叫声，并在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简单消息。袖珍玲用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。无线寻呼系统6.1移动通信概述普通话机座机市话局用户线无绳电话系统普通的电话单机分成座机和手机两部分座机与有线电话网连接，手机与座机间用无线电连接。因手机与座机间不用电线相连，故称为“无绳”电话。以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸普通的电话单机分成座机和手机两部分座机与有线电话网连接，手机与座机间用无线电连接。因手机与座机间不用电线相连，故称为“无绳”电话。6.1移动通信概述集群移动通信系统用于集团调度指挥；可用信道为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。6.1移动通信概述7、移动通信的发展趋势宽带化、分组化、智能化、综合化、个人化宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一；IP协议将成为电信网的主导通信协议；核心网络综合化，接入网络多样化；移动智能网技术与IP技术的组合将进一步推动全球个人通信的发展；网络将从以技术为中心转向以应用为中心；IP技术将成为未来网络的核心技术。6.1移动通信概述第六章移动通信6.1移动通信概述6.2移动通信的基本技术6.3数字蜂窝移动通信系统6.4第三代移动通信系统现代移动通信网络技术326.2.2移动通信的组网技术6.2.1移动信道特征及抗衰落方法6.2移动通信的基本技术6.2.1移动信道特征及抗衰落方法移动信道电波传播原理移动信道特征抗衰落方法蜂窝无线移动通信系统中，电磁波传播机理多种多样，但总体上可归结为：反射、绕射和散射。在城区，发射机和接收机之间一般无直射路径，而高层建筑产生强烈的绕射损耗。另外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径的电磁波相互作用引起多径损耗。同时，随着发射机和接收机之间距离的不断增加，引起电磁波强度的衰减。移动信道电波传播原理（1）电磁波的自由空间传输•自由空间传播是指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗的空间。•卫星通信和微波视距通信属于典型的自由空间传播。•自由空间传播损耗：kmdMHzfdfLdBfs:,:lg20lg2044.32][移动信道电波传播原理（2）反射：电磁波在不同介质交接处，则一部分能量进入新介质继续传播，另一部分能量在原介质中发生了反射。若电磁波传输到理想反射体的表面，则所有能量都将被反射。移动台天线散射波直射波地面反射波基站天线移动信道电波传播原理（3）绕射：由于处于障碍物前方的各点可作为新的波源产生球面次级波，次级波在障碍物的后方形成场强，即绕射场强。绕射能使无线电波穿过障碍物。基站天线移动台天线绕射波山峰移动信道电波传播原理（4）散射：当电磁波在粗糙表面上发生反射时，反射能量散布于各个方向，即发生了散射。一些圆柱形的散射体，如树木等，可以在所有方向上散射能量，从而增加了接收信号的能量。移动台天线散射波直射波地面反射波基站天线移动信道电波传播原理接收信道统计分析曲线（5）移动环境的场强特性•移动通信环境下场强变化剧烈•场强变化的平均值随距离增加而衰减•场强特性曲线的中值呈慢速变化（慢衰落）•场强特性曲线的瞬时值呈快速变化（快衰落）移动信道电波传播原理6.2.1移动信道特征及抗衰落方法移动信道电波传播原理移动信道特征抗衰落方法•空间传播损耗------路径损耗•阴影效应------由地形结构引起，表现为慢衰落•多径效应------由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落•多普勒效应------由于移动体的运动速度和方向引起，多径条件下将引起多普勒频谱展宽移动信道特征（1）阴影效应•产生原因：由于发射端与接收端存在障碍物阻挡造成场强中值变化；由此产生的衰落称为阴影衰落。•统计特性：阴影衰落为慢衰落，服从对数正态分布。•特点：衰落速率与频率无关；此衰落取决于地形、地物的分布、建筑物高度以及移动体的运动速度。•解决方案：信道设计中留有一定的衰落储备。移动信道特征（2）多径效应•产生原因：由于接收端周围多个散射体反射电磁