无线通信原理与应用00

理工大学通信工程学院11无线通信原理与应用AbisA接口MSBSSOMC-R操作维护中心BSC基站控制器MSC移动交换中心BTS基站收发信机BTS基站收发信机BTS基站收发信机MSMSUm数字移动通信2002年10月InstituteofCommunicationEngineeringUST2第1章移动通信概述1.1移动通信基本概念1.2移动通信发展历史1.3各类移动通信系统1.4移动通信的发展趋势InstituteofCommunicationEngineeringUST31.1移动通信基本概念1.1.1移动通信基本定义移动通信就是通信双方至少有一方在运动状态中进行信息交换，它包括移动用户之间的通信、固定用户与移动用户的通信，概括来说就是“动中通”。按此定义，陆地移动通信、移动卫星通信、舰船通信，航空通信等都属于移动通信的范围。InstituteofCommunicationEngineeringUST41.1.2移动通信业务范围现代移动通信技术是一门复杂的高新技术，不但集中了无线通信、有线通信的最新技术成就，而且集中了网络技术和计算机技术许多成果。基本业务范围•集群通信—警察、出租车调度•蜂窝移动电话—手机、车载•无线寻呼—数显、汉显、双向•无绳电话—WLL、公共无线接入点•卫星移动通信—“铱”、全球星等InstituteofCommunicationEngineeringUST51.1.3移动通信的最高目标任何人（Whoever）任何时候（Whenever）任何地方(Wherever)任何种方式（Whatever）任何其它人（Whomever）5WInstituteofCommunicationEngineeringUST61.2移动通信发展历史1.2.1移动通信发展简史1.2.2我国移动通信系统的发展1.2.3移动通信发展动力InstituteofCommunicationEngineeringUST71.2.1移动通信发展简史1、从本世纪20年代至40年代早期，短波无线电通信。马可尼（1874－1937）意大利人1894年在父亲的庄园试验1896年去伦敦1897年建立无线电报公司1899年首次实现英法无线通信1916年实现短波无线电通信1929年建立世界性无线通信网曾获诺贝尔奖金InstituteofCommunicationEngineeringUST81.2.1移动通信发展简史2、从40年代中期至60年代初期，移动无线通信。3、从60年代中期至70年代中期，大区制移动电话。4、从70年代中期至80年代中期，是移动通信蓬勃发展时期。1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信网。贝尔（18xx－1922）英国人1868年在伦敦工作1871年去波士顿工作1873年任波士顿大学教授1875年发明多路电报1876年发明电话一生曾获许多专利。InstituteofCommunicationEngineeringUST91.2.1移动通信发展简史5、上世纪80年代中期到90年代中期，为移动通信的成熟期（第二代数字蜂窝系统）6、21世纪初，第三代移动通信系统通信传输始终是最活跃的技术领域，物理上的新进展都可能在通信上找到新用途，从而形成新的通信产业。通信传输的新要求又将推动物理和器件的进展，促使人们去研究发展新的物理机理来满足信息传输的需要InstituteofCommunicationEngineeringUST10•蜂窝移动电话的发展过程1970's1980's1990's2000's第一代(AMPS为例)第二代(以GSM为例)第三代(IMT2000)第四代提出方案制定标准商业运营提出方案制定标准商业运营提出方案制定标准商业运营提出方案蜂窝移动通信作为当今三大通信产业之一，近年来的发展十分迅速。从模拟到数字，从数字到新一代系统，设备与技术的更新越来越快。InstituteofCommunicationEngineeringUST111.2.2我国移动通信系统的发展1.我国专业网的发展•我国模拟网TACS的发展3.我国数字网GSM的发展7000万用户，15%联通4.CDMA在我国的发展4个实验网，电信长城与中国联通5.我国民族蜂窝移动通信产业的发展产业：GSM设备国产化，CDMA交换机普天CDMA基站，科研：W-CDMA，CDMA200，TD-SCDMAInstituteofCommunicationEngineeringUST121、市场驱动–信息产业部发布的权威信息显示，截至7月底，我国固定电话用户数已达到2．01亿，加上1．8亿户的移动电话用户，我国电话用户总数已达到3．8亿，跃居世界首位。–中国电话用户数跃居世界首位十月有望突破4亿移动Internet=====》巨大且广阔的市场！需求增加产品和服务成本下降1.2.3移动通信发展动力InstituteofCommunicationEngineeringUST132、微电子技术发展–DSP、VLSI和RF技术=》TMS320系列，其中移动电话主要用16定点DSP=》现0.13mm技术，0.9V，3千万以上晶体管/芯片=》天线、RFIC、RF器件3、政府调节–颁布有利于移动通信发展的政策，或协调组织攻关–分配或拍卖频段GSM：890~915MHz，935~960MHz，其中联通909~915MHz，954~960MHzIMT-2000系统（3G系统）：1885~2025MHz或2110~2200MHz1.2.3移动通信发展动力InstituteofCommunicationEngineeringUST14中国蜂窝移动电话的发展17.7641573631568416313236832357173142003600600055001500014800200001900002000400060008000100001200014000160001800020000199219941996199820002002总用户GSM用户InstituteofCommunicationEngineeringUST151.3其他各类移动通信系统1.3.1集群通信系统1.3.2低功率无线电话系统1.3.3卫星移动通信系统1.3.4无线接入系统1.3.5无线寻呼系统InstituteofCommunicationEngineeringUST161.3.1集群通信系统的基本概念集群系统就是许多用户自动分享数量相对较少的无线信道，并动态地使用这些信道。集群系统广泛用于政府机关、能源交通、消防警察、军事等部门，是专用无线调度的高级发展阶段。CH1CH2CH3CH4系统阻塞InstituteofCommunicationEngineeringUST17集群通信系统的基本结构电话互联器集群系统控制器调度台调度台PSTNPABX信道机1信道机2信道机N天线共用器移动台InstituteofCommunicationEngineeringUST18集群通信系统的分类模拟集群通信系统的技术已经落后,存在频谱利用率不高、功能不强、不易联网、不便加密等缺点，给广区全程调度带来严重障碍，适应不了各专业部门未来发展的需求；如：MPT1327、LTR等•模拟集群通信系统•数字集群通信系统可以实现高系统容量和高频谱效率；在较差的信道条件下（衰落、噪声、干扰）获得较好的话音质量和用于私人的加密话；可提供话音、数据和图像等多种业务；可进入PSTN、ISDN、PDN、PTN网；如TETRA系统、iDEN系统、FHMA系统特点均采用时分、小区覆盖方式InstituteofCommunicationEngineeringUST19低功率系统主要用来提供公用无绳电话业务（Telepoint）系统主要特点：采用32Kbit/s的ADPCM话音编码TDD/FDMA的工作方式手机平均功率5-25mW，工作频率900MHz或1800MHz。1.3.2低功率无线电话系统InstituteofCommunicationEngineeringUST20网络规划要素无线市话对网络和系统的要求–系统必须能支持大的话务量–对覆盖要求连续完整，并具有较高的移动速率–集中高效的网络管理–充分利用现有固定网的系统和网络资源–根据市场需求，分阶段部署和实施无线市话特点低价位高话务量有限范围的移动服务质量与固定电话相近InstituteofCommunicationEngineeringUST21主要低功率无线电话系统1.CT-2（864-868M）CT-2+（944-948M）2.DECT（1880-1900M）3.PHS（1895-1918M）4.PACS（1850-1910M/1930-1990M）DCS1800与GSMInstituteofCommunicationEngineeringUST22PHS基站基本参数和特性•频率范围1.9-1.920GHz(66个载频)•基站类型•每个基站提供3个语音通道。•基站可采用组控或叠加方式，增加信道数，提高利用率。•采用动态信道分配，无需频率规划。本地远供理工大学通信工程学院23231.4移动通信的发展趋势20世纪21世纪业务方式以音频为主的单媒体以视频为主的多媒体干线传输微波光纤用户传输有线无线复接方式PDHSDH交换模式STMATM网络方式三网鼎立三网合一理工大学通信工程学院24241.4移动通信的发展趋势21世纪的无线革命20世纪通信网的基本框架中继线无线为主（微波、卫星）天上包括部分有线（电缆）用户线有线为主（市话电缆）地下包括部分无线（无线电话）21世纪通信网的基本框架中继线有线为主（光缆）地下包括部分无线（微波、卫星）用户线无线为主天上包括部分有线理工大学通信工程学院25251.4移动通信的发展趋势1、移动电话将成为信息通信产业的亮点据ITU统计，近年来电信业务的增长速度是总经济增长速度的两倍，而在电信业务中，移动电话的增长速度远大于固定电话的增长速度。1997年，全球移动电话约2亿部，固定电话约10亿部，据美商业周刊预计2010年，全球移动电话约13亿部，固定电话约14亿部。移动通信将成为21世纪非常重要的通信工具。理工大学通信工程学院2626移动通信的发展趋势2、移动数据业务的比重将日益增长，形成移动因特网无线应用协议（WAP）已成为当前移动数据通信的热点，GPRS、EDGE、HDR等数据传输系统为移动网和因特网之间搭起了一座桥梁。预计下一代的移动电话将是利用的媒体电话。InstituteofCommunicationEngineeringUST27移动通信的发展趋势无线因特网的发展：基于有线方式的INTERNET受到空间和时间的制约.移动通信技术的成熟使IP从有线向无线延伸用户要求随时随地接入INTERNET成为移动互联网发展动力.理工大学通信工程学院2828移动通信的发展趋势3、移动通信设备正朝着数字化、宽带化、小型化的方向发展GSM手机已达到70CC、70克（ITU要求：200CC、200克）。未来的移动通信系统要求空中接口能够在不同环境中支持话音、图像高达144KBit／s的高速移动数据通信、384KBit／s的低移动速度数据通信、2MBit／s的静态速率的数据通信理工大学通信工程学院2929移动通信的发展趋势4、移动通信网络正朝着综合化、智能化、全球化、个人化的方向发展蜂窝、无绳、寻呼和集群等各种移动通信系统将在第三代中，以全球通用、系统综合作为出发点逐步融合，力图建立一个全球的移动综合业务数字网。InstituteofCommunicationEngineeringUST30个人通信(PCS)家用无绳电话数字公共无绳电话汽车电话模拟蜂窝电话数字蜂窝电话无线LAN蜂窝分组数据网蜂窝分组数据网微微小区微小区小区大区高速率业务中速率业务低速率业务无线寻呼双向无线寻呼3G移动通信系统结构图卫星移动电话全球小区InstituteofCommunicationEngineeringUST31