移动通信(第1章)

第1页移动通信朱仁祥[e-mail]电子与信息工程学院第2页本课程的要求•同学们一定要理解移动通信系统的基本概念；基本构成和基本原理。•考核方式:闭卷考试,平时40%,包括上课情况,作业等;期末考试60%•(学习态度是关键)第3页本课程的教学目的•掌握移动通信的基本理论、基本概念及基本技术；•初步了解典型移动通信系统的结构；•了解提高系统性能的技术原理，为从事移动通信相关领域的工作打下良好的基础。(手机、基站、移动交换中心的维护）第4页三星800手机第5页中兴zte289手机第6页MotorolaM-cell6基站主设备机柜第7页主要性能指标项目指标机柜的最大载频数6基站的最大机柜数4基站的最大配置24无线接收频率880-915MHz(EGSM900)1710-1785MHz(DCS1800)无线发射频率925-960MHz(EGSM900)1805-1880MHz(DCS1800)输出功率40W（一级合路后20W）（EGSM900）32W（一级合路后16W）（DCS1800）接收灵敏度-107dBm（EGSM900）-108.5dBm（DCS1800）第8页基站天馈线系统第9页移动通信第2章移动通信电波传播环境与传播预测模型第1章移动通信概述第3章信源编码和调制技术第4章抗衰落和链路性能增强技术第5章蜂窝组网技术第6章GSM及其增强移动通信系统第7章第三代移动通信系统及其增强技术第8章无线移动通信未来发展第10页第一章移动通信概述1.1移动通信发展简述1.2移动通信的特点1.3移动通信的工作方式1.4移动通信的分类及应用系统第11页1.1移动通信发展简述移动通信是移动通信就是指通信双方中至少一方在移动中（或临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，包括移动体和移动体之间的通信，移动体和固定点之间的通信。第12页移动通信的发展历史•1897年，马可尼在陆地与一只拖船之间，用无线电进行了消息的传递，这是移动通信的开端。•随着无线广播和无线电报的出现，特别是两次世界大战的需要，早期的移动通信的雏形已开发了出来，如步话机、对讲机等等。•60年代晶体管的出现，专用无线电话系统大量出现，在公安、消防、出租汽车等行业中得到应用1.1移动通信发展简述第13页•70年代，贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论后，立即得到迅速的发展，很快进入了实用阶段。•在1979年，AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后，终于在1983年12月在美国投入商用。•我国开始在1987年开始使用模拟式蜂窝电话通信，1987年11月，第一个移动电话局在广州开通。第14页第一代移动通信系统——模拟蜂窝移动通信系统第一代移动通信系统简称1G，开始于20世纪80年代初，以1978年美国贝尔实验室开发的模拟蜂窝移动通信系统——先进的移动通信系统（AMPS）为标志，它基于模拟传输技术。同一时期，英国、日本、德国以及北欧也分别开发了自己的第一代移动通信系统。第15页第一代移动通信系统的主要特点有：•提出蜂窝状的小区网络结构。•采用FDMA技术和频率复用；实现越区切换和越局切换。•调制方式为调频。•业务种类单一，主要是语音业务。•系统的保密性差。•频谱效率较低，有限的频谱资源和用户容量之间的矛盾十分突出。第16页频分多址技术造成频率资源不足；保密性较差，极易被盗打；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。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17页第二代移动通信系统——数字蜂窝移动通信系统第二代移动通信系统简称2G，其目标是实现高容量、全球漫游和具有切换能力。相对于1G的频分多址，2G主要采用数字式的TDMA和CDMA技术，同时采用了新的调制方式。2G主要标准有：1992年欧洲推出的商用GSM（全球移动通信系统）、1993年美国提出的IS-95CDMA系统第18页第二代移动通信系统与第一代相比具有更多的优点：•频谱利用率高，有利于提高系统的容量。•采用GMSK、QPSK等新的调制技术。•业务范围扩大，除提供语音业务外还提供数据、图像等多种非语音业务。•抗干扰性强。•提高了网络管理和控制的有效性和灵活性。•通信的安全保密性好。•容易实现国际漫游。•设备成本降低，用户手机的体积和重量减小。第19页FDMA:FrequencyDivisionMultipleAccess频分多址TDMA:TimeDivisionMultipleAccess时分多址CDMA:CodeDivisionMultipleAccess码分多址GMSK:GaussianFilteredMinimumShiftKeying高斯滤波最小频移键控QPSK:QuadraturePhaseShiftKeying四相相移键控GSM:GlobalSystemforMobilecommunication全球移动通信系统第20页第三代移动通信系统——传输速率达2Mb/s的宽带系统第三代移动通信系统简称3G，目前国际电信联盟（ITU-T）批准的3G标准分别是欧洲的WCDMA、美国高通公司的CDMA2000和中国大唐电信的TD-SCDMA。第21页•与第二代移动通信系统相比，第三代移动通信除了能提供语音业务外，还可以方便地进行网页浏览、收发电子邮件，使用可视电话、视频点播等多媒体业务。第22页第一代数字手机只能进行语音通话；第二代数字手机便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升，它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps）、384kbps以及144kbps的传输速度。第23页我国移动通信发展：中国移动通信集团公司于2000年4月20日成立，中国移动通信主要经营移动话音、数据、IP电话和多媒体业务，并具有计算机互联网国际联网单位经营权和国际出入口局业务经营权。除提供基本话音业务以外，还提供传真、数据IP电话等多种增值业务，拥有“全球通”、“动感地带”、“神州行”等品牌。用户号码段包括“139”、“138”、“137”、“136”、“135”以及“134（0至8号段）”等。第24页中国联通经营的电信业务由成立之初的移动电话(GSM)和无线寻呼发展到目前的移动电话(GSM)、长途电话、本地电话、数据通信(包括因特网业务和IP电话)、电信增值业务、无线寻呼以及与主营业务有关的其他业务。第25页中国电信经营着我国的大部分的电话数字业务。电信重组后，中国移动得到中国铁通,获得进军固网的通行证，联通GSM网络与中国网通合并成为新联通，中国电信则获得了中国联通CDMA业务.第26页80年代后期，大规模集成电路、微型计算机、微处理器和数字信号处理技术的大量应用，为开发数字移动通信系统提供了技术保障，数字移动通信系统---GSM诞生，GSM是第二代移动通信。1993年9月18日，浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网。1994年10月，第一个省级数字移动通信网在广东省开通。第27页•GSM以它相对于第一代移动通信的优势，目前广泛地占有市场。同时，在GSM基础上，增加了一些新技术，如通用分组无线业务技术（GPRS)、无线应用协议(WAP)和无线接口技术(篮牙技术)，增加了多媒体功能。如上网，聊天，传送彩色图片，发电子邮件，称之为第二代向第三代过渡的“2.5G”。第28页2009年1月7日，工信部部长李毅中为三大运营商发放3G牌照，中国移动获TD-SCDMA牌照，中国电信获CDMA2000牌照，联通获WCDMA牌照。由此，我国进入了3G元年。第29页WCDMA:全称为WidebandCDMA，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术。CDMA2000:是由窄带CDMA（CDMAIS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国主推。TD-SCDMA:全称为TimeDivision-SynchronousCDMA（时分同步CDMA），是由我国大唐电信公司提出的3G标准。第30页1.1移动通信发展简述A/D接入方式典型代表第一代（1G）模拟蜂窝系统FDMA美国AMPS系统，欧洲TACS系统第二代（2G）数字蜂窝系统TDMAGSM系统CDMAN-CDMA系统目标典型代表过渡代（2.5G）高速传输GPRS,CDMA20001X系统第三代（3G）全球漫游，高质量多媒体业务，系统容量、管理能力、保密性和服务质量均有很大改善欧洲WCDMA系统，北美CDMA2000系统，中国TD-SCDMA系统第四代（4G）高速率，各种数据话音业务，全IP，多协议，新技术目前还没有一个4G网络的标准结构先驱者：1946年第一个推出移动电话AT&T第31页1.1移动通信发展简述2000年3月2001年3月2002年6月2005年3月标准化进行中标准化进行中R99•WCDMAR4•TD-SCDMA•软交换R5•HSDPA•IMS•端到端的IP多媒体业务R6•HSUPA•IMS性能增强•MBMS•MIMOR7•技术进一步改进•业务能力进一步增强,类型进一步丰富LTE•未来10年或更长时间内网络演进•标准化中冻结时间第32页1.1移动通信发展简述CDMA2000-1XCDMA2000EV-DOCDMA2000EV-DORev-ACDMA2000EV-DORev-BCDMA2000EV-DORev-CUMB802.16d(WiMAX)802.16e(WiMAX)802.16m第33页IP核心网网关PSTN/ISDNINTERNET路由器4GRAN（4G无线接入网）WLAN(无线局域网）4GRAN（4G无线接入网）4GRAN（4G无线接入网）网关2G、3GRAN（2G、3G无线接入网）MN(Movablenetwork)MN(Movablenetwork)MT(移动终端)MT(移动终端)MT(移动终端)MT(移动终端)第34页1.2移动通信的特点1.利用无线电波进行信息传输复杂的无线传播环境导致信号衰落2.在强干扰环境（外部干扰+自身干扰）下工作3.通信容量有限有效利用频率的措施：窄带化、缩小频带间隔、频道重复利用等4.通信系统复杂5.对移动台的要求高第35页1.2移动通信的特点自身干扰互调干扰两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而构成干扰邻道干扰相邻或邻近的信道（或频道）之间，由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰同频干扰（蜂窝系统特有）相同载频电台之间的干扰第36页1.3移动通信的工作方式单工通信双工通信半双工通信移动中继方式第37页1.3.1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play第38页1.3.2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Play第39页1.3.3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Play第40页1.3.4移动中继方式目的增加通信距离基本方式单工中继双工中继TRTRTR单工中继f1f2f1f2TRTRTRTR双工中继f1f1f2f2图1-6同频（双频）单工方式第41页1.4移动通信的分类及应用系统民用设备陆地通信使用对象使用环境海上通信军用设备空中通信频分多址（FDMA）宽域网多址方式时分多址（TDMA）