1第一章移动与卫星通信概论.

1移动通信与卫星通信杨立伟[e-mail]:13810223137...anyquestionsarewelcome!第一章移动与卫星通信概论2本课目标讲授现代移动与卫星通信系统的基本概念、基本技术和基本原理非理论基础，内容新、范围广第一章移动与卫星通信概论3目录第1章移动与卫星通信概论第2章信道的传播特性与抗衰落技术第3章卫星链路设计第4章组网技术第5章FDMA模拟蜂窝网第6章TDMA数字蜂窝网第7章CDMA移动通信系统第8章卫星通信多址联接第9章未来移动第一章移动与卫星通信概论4知识掌握掌握现代移动通信的基本概念初步了解其发展史、发展现状和发展趋势掌握移动信道的一些基本概念和初步定量分析方法掌握卫星链路设计的基本概念了解现代移动通信新技术了解GSM系统了解CDMA移动通信系统了解卫星多址联接技术第一章移动与卫星通信概论5学习方法主动听课广泛阅读勤于思考轻松活泼第一章移动与卫星通信概论6参考书•移动通信李建东郭梯云邬国扬西安电子科技大学出版社•移动通信原理GordonL.Stuber著，裴昌幸聂敏岳安军译电子工业出版社2004年第一版。•无线通信原理与应用TheodoreS.Rappaport著,蔡涛译电子工业出版社1999年第一版。•第三代蜂窝移动通信系统—WCDMA，张平等编著，北京邮电大学出版社2000年第一版。•卫星通信系统与技术陈振国杨鸿文•卫星通信（第二版）——国外电子与通信教材系列(美)普拉特第一章移动与卫星通信概论7考试问题开卷考试闭卷考试大作业?8移动通信——第一课概述9移动通信概述移动通信的基本概念•移动通信的主要特点•移动通信系统的分类•典型移动通信系统•移动通信的基本技术移动通信的发展史、发展现状和发展方向•第一代移动通信系统•第二代移动通信系统•第三代移动通信系统移动通信的标准化10移动通信的基本概念至少有一方处于移动状态下进行信息交换的通信就叫做移动通信。换句话说，移动通信解决因为人的移动而产生的动中通问题。•终端的移动性：手机、车载台•个人的移动性：SIM/UIM卡方式支持的业务•业务的移动性：通信网的智能化和无线化使三者统一起来。11移动通信的基本概念12移动通信的主要特点必须利用无线电波传输信息，传播特性差•传播环境复杂：多径效应和阴影效应造成电波传播的幅度衰落和时延扩展•用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化工作于复杂的干扰环境•外部干扰：天电、机电和信道热噪声•系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、互调、多址和远近效应13移动通信的主要特点网络结构多种多样，网络管理复杂•用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增•用户容量问题，业务容量问题移动通信设备必须适用于移动环境14移动通信系统的分类按工作方式分类---单工双工(TDD,FDD)半双工按多址方式分类---FDMA,TDMA,CDMA,SDMA按信号形式分类---模拟网和数字网按覆盖范围分类---城域网局域网和个域网按业务类型分类---电话网、数据网、综合业务网、多媒体按服务特性分类---专用网、公用网按使用环境分类---陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分类---民用系统、军用系统15单工通信单工通信通信双方电台交替地进行收信和发信。方式同频单工双频单工TRf1f1(f2)B同频单工：收发均采用f1双频单工：收发分别采用f1和f2发话器受话器发射机接收机ATRf1f1(f2)图1-3同频（双频）单工方式Play16双工通信双工通信通信双方均同时进行收发工作。即任一方讲话时，可以听到对方的话音。发话器受话器发射机接收机ATRf1f2TRf1f2B天线共用器图1-4双工方式play17半双工通信半双工通信通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作。发话器受话器发射机接收机ATRf1f2TRf1f2B天线共用器图1-5半双工方式Play18移动通信系统的分类特点：频率/信道操作功耗单工1/2复杂小双工2简单大半双工2复杂较大19典型移动通信系统无线寻呼---数显、汉显、双显蜂窝移动电话---车载、手持机无绳电话---家用、公共无线接入点集群通信---警察、出租车调度卫星移动通信---铱、全球星等无线局域网（WLAN）---802.11、HyperLAN游牧无线接入系统（WPAN/WVAN）---蓝牙固定无线接入系统（WMAN）---WLL、LMDS无线广播系统---DAB、DVB201.无线电寻呼系统传输方式：单向传输。适用范围：公众通信网。有线电话公用电话网用户回路无线电寻呼控制中心及主发射台发射台袖珍铃(BB机）备车载台典型移动通信系统21无线寻呼系统的组成222.无绳电话系统(Telepoint)传输方式：双向传输和单向传输。适用范围：家庭、办公室及几十公里内。属局域网。普通电话电信点市话局手机1手机K典型移动通信系统233.集群移动通信系统传输方式：以单向传输为主。适用范围：调度系统的专用通信网。简单的调度系统移动台移动台1移动台2移动台N选呼电路调度台典型移动通信系统244.典型的蜂窝移动通信系统(CMS)传输方式：双向传输。适用范围：公众通信网。公众通信网MSBSBSMSBSBSMSCMSC移动交换中心或移动电话交换局MTSO基站移动台移动通信网MSMS典型移动通信系统25移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）、存储用户签约信息的HSS、策略控制单元（PCRF）261.调制解调技术2.移动通信中电波传播特性的研究3.多址方式4.抗干扰措施5.组网技术移动通信的基本技术27移动通信的发展史、发展现状和发展方向移动通信的发展史---萌芽阶段•1880年，最初的无线传输设备“光话机”——将反射光耦合到光电硒接收器，通话距离700英尺，比无线电方式早25年。后经过改进，通话距离长达15km。缺点：光线易受雨、雾、建筑物等障碍物的阻挡。19世纪末，赫兹发现电磁波辐射，时称“以太”。•1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线电通信的开始，开创了海上通信业。•1905年，费森堡首次进行无线电传输话音及音乐的实验。•1912年，泰坦尼克号的沉没突出了无线电通信在航海中的重要性，使海上无线通信得到广泛应用。28移动通信的发展史、发展现状和发展方向移动通信的发展史---开拓阶段•1921～1945：受军事或半军事（警察）应用限制。•1928年，美国底特律警察局率先使用装备贝茨发明的能适应移动车辆震动影响的无线电收发信机——超外差AM接收机的警用车辆无线电移动系统（单向），标志移动通信开始。•30年代初，第一个双向移动通信系统在新泽西的贝尼尔警察局投入运行（半双工）。•1935年，阿姆斯特朗发明了FM方式无线电，是移动通信中第一个大分水岭。大大提高了灵敏度或动态范围（3倍），具有“捕获效应”能更有效地对抗“快衰落”或波动性。29移动通信的发展史、发展现状和发展方向移动通信的发展史---商业阶段•1946～1968：移动电话需求强烈，然而与电视相比，其发展速度非常缓慢。•1946年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车话网，不久就出现长期的频谱资源短缺问题。因此技术研究主要集中在：减小传输带宽——频道分割。一开始，FM采用120kHz传输带宽仅3kHz的话音（AM只需3kHz带宽），到60年代FM带宽减为30kHz/25kHz。将自动中继引入移动通信——集群应用，以增加系统容量，提高频谱利用率。•在这些技术发展的基础上，60年代中期，开发出了“IMTS——改进地移动电话服务”系统（模拟FM，大区制，使用150/450MHz频段，实现无线频道自动选择，并与公用电话网自动拨号连接），使模拟FM技术达到了30年发展的顶峰。30移动通信的发展史、发展现状和发展方向移动通信的发展——蜂窝思想•1949～1982：低功率发射机和小覆盖区域或蜂窝、频率复用、蜂窝裂变提高容量、越区切换和中央控制。•早在40年代末，美国Bell实验室提出蜂窝构想；60年代出台研究计划；1974年正式提出了蜂窝移动通信的概念。•1978年底，贝尔实验室研制成功模拟蜂窝移动通信系统——先进移动电话系统（AMPS），比预期晚了整整10年，导致（模拟FM蜂窝系统）技术落后了，几乎丧失了市场。原因是频段争夺（与广播）和工业政策（反垄断——1982年AT&T分裂成7块）。•同时期开通的第一代移动通信系统有：1983美国芝加哥的AMPS，1980北欧的NMT，1979日本东京、神户、大阪的NAMTS、1985英国伦敦的TACS等。这段时期，微电子技术的长足发展，使移动通信设备的小型化、微型化、便携化成为可能，也是促进移动通信的发展一个重要原因。31历史回顾•1978年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（AdvanceMobilePhoneService）系统，实现了真正意义上的可以随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。•1987年，中国首个TACS制式模拟移动电话系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国。主要标准•美国的AMPS、欧洲的TACS、英国的ETACS、欧洲的NMT-450和NMT-900、日本的NTT和JTACS/NTACS第一代移动通信(1G)32主要特点•用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段•调制方式：FM•模拟方式：通过电波所传输的信号模拟人讲话声音的高低起伏变化的通信方式。•模拟移动电话系统的质量完全可以与固定电话媲美，使通话双方能够清晰地听出对方的声音。•传输速率：1.2kb/s~10kb/s.第一代移动通信(1G)33缺点•频分多址技术造成频率资源不足；•保密性较差，极易被并机盗打；•只能实现话音业务，无法提供丰富多彩的增值业务；•网络覆盖范围小且漫游功能差；•模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧。发展现状目前手机供应商已停止生产模拟手机，中国移动通信集团公司于2001年12月31日后关闭模拟移动电话网，停止经营模拟移动电话业务。第一代移动通信(1G)34模拟移动通信系统频谱利用率低、设备复杂、价格昂贵、业务种类受限、保密性差80年代中期～90年代末，欧洲、美国、日本等发达国家和地区先后推出了数字移动通信系统——第二代移动通信系统：1992年欧洲推出商用的GSM1991美提出的IS-541993日本提出的PDC1993美国提出的IS-95(N-CDMA)第二代移动通信(2G)35第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM历史回顾•1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张。•1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。第二代移动通信(2G)36GSM是欧洲成立的一个移动通信小组的简称。GSM移动电话系统采用时分多址技术(TDMA)，频谱利用率高、容量大，同时可以自动漫游和自动切换，通信质量好，还具有其业务种类多、易于加密、抗干扰能力强、用户设备小、成本低等优点。主要特点•微蜂窝小区结构•数字化技术---语音信号数字化•新的调制方式---GMSK、QPSK等•FDMA/TDMA•频谱利用率高，系统容量大•便于实现通信安全保密•传输速率:8kb/s第二代移动通信(2G)第二代数字蜂窝移动通信系统-GSM37GSM以它相对于第一代移动通信的优势，广泛地占有市场。同时，在GSM基础上，增加了一些新技术，如通用分组无线技术（GPRS)、无线应用协议(WAP)和无线接口技术(蓝牙技术)，增加了多媒体功能，如上网、聊天、传送彩色图片，后发电子邮件、数码照相机、语音拨号彩色显示，称之为第二代向