第4章-数字移动通信网

第四章数字移动通信网通信网视频\中国移动通信鄂尔多斯无线城市宣传片_高清.mp4发展历程早期发展阶段1上世纪40年代中期至60年代初期2上世纪60年代中期至70年代中期3蓬勃发展时期4数码移动通信发展和成熟时期5早期发展阶段在这期间，首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz,可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低。上世纪40年代中期至60年代初期公用移动通信业务开始问世1946年，贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”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，网的容量较小。上世纪60年代中期至70年代中期在此期间，美国推出了改进型移动电话系统，使用150MHz和450MHz频段，采用大区制、中小容量，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。德国也推出了具有相同技术水准的B网特点：采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段蓬勃发展时期1978年，美国贝尔试验室研制出先进的移动电话系统(AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。该阶段称为1G，主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。世界上第一台手机第一代蜂窝移动通信(1G)特点：制式：FDMA业务单一：模拟话音与传输频谱利用率低保密性差技术简单主要代表：美国AMPS系统英国TACS系统我国已在2001年12月31日关闭模拟移动网移动通信大发展的原因用户要求迅猛增加微电子技术在这一时期得到长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性，各种轻便电台被不断地推出提出并形成了移动通信新体制，随着大规模集成电路的发展而出现的微处理器技术日趋成熟以及计算机技术的迅猛发展，从而为大型通信网的管理与控制提供了技术手段。数码移动通信发展和成熟时期2G2G手机以数码语音传输技术为核心，无法直接传送如电子邮件、音视频等信息；只具有通话和短信的传送的功能。主要采用的是时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术，与之对应的是GSM和CDMA两种体制。第二代蜂窝移动通信(2G)特点：主要业务：语音、低速率数据（＜9.6kb/s）短消息(SMS)、彩信（MMS）等频谱利用率较高、数字化制式：FDMA+TDMA,或CDMA代表系统：欧洲的GSM系统（大多数国家使用）：FDMA+TDMA制式美国的D-AMPS系统（主要在美国使用）日本的JDC系统（仅在日本使用）：TDMA制式美国高通公司开发的IS-95ACDMA系统（美、日、韩、中等国）：CDMA制式我国1992年开始使用GSM系统，2001年引进了IS-95ACDMA系统。12/20/2019数码移动通信发展和成熟时期2.5G2.5G是从2G迈向3G的衔接性技术，由于3G是个相当浩大的工程，要从目前的2G迈向3G不可能一下就衔接得上，因此出现了介于2G和3G之间的2.5G。较2G服务，2.5G无线技术可以提供更高的速率和更多的功能数码移动通信发展和成熟时期3G3G是指支持高速数据传输的第三代移动通信技术。与1G、2G相比,不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入Internet能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务,满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。3G的标准国际电联的3G标准有三个欧洲和日本共同提出的：WCDMA该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略美国以高通公司为代表提出的：CDMA2000该标准提出了从CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略中国以大唐集团为代表提出的：TD-SCDMATimeDivision—SynchronousCDMA(时分同步CDMA)是由我国大唐电信公司提出的3G标准该标准提出：不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级2015年2月10日。国家发展改革委对高通公司滥用市场支配地位实施排除、限制竞争的垄断行为依法作出处理，责令高通公司停止相关违法行为，处2013年度我国市场销售额8%的罚款，计60.88亿元。高通公司在CDMA、WCDMA、LTE无线通信标准必要专利许可市场和基带芯片市场具有市场支配地位，实施了以下滥用市场支配地位的行为：1.收取不公平的高价专利许可费。2.没有正当理由搭售非无线通信标准必要专利许可。3.是在基带芯片销售中附加不合理条件。国家发展改革委对高通公司垄断行为罚款60亿元•2005年，欧盟接到诺基亚、爱立信等六家公司的投诉后，曾对高通专利授权定价过高展开反垄断调查，经过四年的调查，这桩官司最终因为各家厂商的和解撤诉而终止。•2009年高通曾在韩国长达三年的反垄断调查结束。韩国官方认为“高通对客户实行差别性对待，对其中一些客户收费较高”，为此韩国公平贸易委员会向高通开出约2亿美元罚单。•2014年8月27日，高通再次面临欧盟反垄断调查，如果欧盟判定高通确实违反欧盟规定的话，高通可能面临最高达154亿元人民币的罚金数码移动通信发展和成熟时期4G4G是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。国际上主流的4G技术主要是LTE-Advanced和802.16m两种技术。TD-LTE-Advanced(LTE-AdvancedTDD制式)是中国继TD-SCDMA之后，提出的具有自主知识产权的新一代移动通信技术。它吸纳了TD-SCDMA的主要技术元素，体现了我国通信产业界在宽带无线移动通信领域的最新自主创新成果。2004年，中国在标准化组织3GPP提出了第三代移动通信TD-SCDMA的后续演进技术TD-LTE，主导完成了相关技术标准。数码移动通信发展和成熟时期移动通信的发展趋向VoiceWidebandBroadbandAnalogDigitalIntegratedDataNarrowband4G3G2GMulti-function1GMultimediaSmartPointfrequency5G畅想5G，第五代移动通信技术，目前正在研究中。还没有任何电信公司或标准订定组织的公开规格或官方文件有提到5G。5G与4G的对比总的来说，5G相比4G有着很大的优势：在容量方面，5G通信技术将比4G实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps（4G为100Mbps），端到端时延缩短5倍；在可接入性方面：可联网设备的数量增加10到100倍；在可靠性方面：低功率MMC（机器型设备）的电池续航时间增加10倍。5G的发展现状欧盟宣布成立METIS，投资2700万欧元用于5G技术应用研究。据了解，METIS由29个成员组成，其中包括爱立信、华为、法国电信等主要设备商和运营商，欧洲众多的学术机构以及宝马集团。三星已开展5G技术试验，透过64根天线，以28GHz频段进行最快达1.056Gbps的速度进行无线传输，最远传输距离可达2公里，其速度几乎是4G的百倍以上。我国5G研究现状我国工信部已成立工作小组进行5G研发，早在2013年电信研究院就曾透露，工信部牵头成立了MG2020推进组，正式启动我国5G标准化研究，抢占先机。作为国家无线电管理技术机构，国家无线电监测中心正积极参与到5G相关的组织与研究项目中。4.1.1移动通信的发展历程1.移动通信发展简史4.1移动通信概述目前，3G（我国的TD-SCDMA）4G（我国的TD-LTE-Advanced）2.我国移动通信的发展状况3.移动通信的发展趋势宽带化、智能化、分组化、综合化、个人化4.第四代移动通信系统（1）建立在新的频段上（2）基于分组数据的高速率、大容量传输（3）真正的全球统一的系统，兼容性更加平滑（4）灵活性更强4.1.2无线传播环境无线通信系统由收发信设备、天馈系统和无线信道三部分组成。移动通信电波传播的最显著的特点是多径效应。无线电波在传输过程中会受到地形、地物的影响而产生反射、绕射、散射等，从而路径不同，信号到达接收点的时间存在多径时延，产生信号的频率选择性衰落和时延扩展等现象，这些被称为多径衰落或多径效应。（1）快衰落（2）慢衰落为了提高信道的利用率，提出了复用技术，将若干彼此独立的信号合并为一个在同一信道上进行传输。目前常用的多址技术有：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、时分/频分多址、码分/频分多址等。1、频分多址（FDMA）：将通信系统的总频段划分为若干个等间隔的频道分配给不同的用户使用，这些频道互不交叠。频分多址以频率来区分信道，因此，频道就是信道。早期的模拟蜂窝移动通信采用这种多址方式。2、时分多址（TDMA）：将时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙,然后根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收各移动台的信号而互不混扰。时分多址以时隙（时间间隔）来区分信道，因此，时隙就是信道。这种方式只能传送数字信息。用户信息时隙125s帧125s帧125s帧3、码分多址（CDMA）：基于码型来分割信道，不同用户传输信息所用的信号用各不相同的编码序列来区分。此时，码型就是信道。实现条件：（1）要有数量足够多、相关性能足够好的地址码；（2）必须用地址码对发射信号进行扩频调制；（3）在接收端，必须具有与发送端完全一致的本地地址码。tfFDMAftTDMACDMA码12341234123400tf0图4-2三种基本多址方式示意图4.1.4抗衰落技术干扰和衰落是影响通信质量的主要因素。1.分集接收技术2.交织编码技术3.RAKE接收技术4.自适应均衡技术1.分集接收技术分集的基本思想是将接收到的多径信号分离成不相关的（独立的）多路信号，然后把这些多路分离信号的能量按一定的规则合并起来，使接收到的有用信号能量最大，进而提高接收信号的信噪比。分集接收包括两个方面的内容：一是如何把接收的多径信号分离出来使其互不相关，二是将分离出来的多径信号恰当合并，以获得最大的信噪比。一条支路上的传输可能失败，但是所有支路上的传输不可能同时失败（一个接收机有越多的可用支路，整个通信链路的抗噪声和误码率性能就越好）。图分集接收仿真示意图2.交织编码技术大部分的差错控制编码能够纠正随机差错，而对于长突发形式的成串错误比特，信道编码就无能为力了。采用交织编码的目的是使误码离散化，使突发差错变为随机差错，在接收端纠正随机离散差错，从而改善整个数据序列传输质量。3.Rake技术RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。这种作用有点像把一堆零乱的草用“耙子”把它们集拢到一起那样，英文“RAKE”是“耙子”的意思，因此被称为RAKE技术。4.自适应均衡技术均衡技术可以用来削弱符号间干扰引起的误码问题。由于移动衰落信道具有随机性和时变性，这就要求均衡器必须能够实时地跟踪移动通信信道的时变特性，因此这种均衡器又称为自适应均衡器。任何移动通信网都有一定的服务区域，一个基站能在其天线高度的视距范围内为移动用户提供服务，这样的覆盖区称为一个无线电区，简称小区。根据服务区覆盖方式的不同，可将移动通信网分为大区制和小区制。大区制就是用一个基站覆盖整个服务区。其特点是基站只有一个天线，架设高，功率大，覆盖半径大（20~50km），但容纳的用户数有限（几百户），扩容非常困难。特点：