无线网络基础 - 0304..

无线网络基础通信系统培训教程无线网优产品线课程目的•学习完本课程，你将能够：–了解无线通信的背景分类–了解无线通信的系统组成–了解无线通信的各种规范–了解无线通信的电波传播–了解无线通信的传播模型–了解无线通信的多址技术–了解无线通信的抗衰落–了解无线通信的抗干扰目录历史及发展系统及网络组成及规范电波传播传播模型多址技术抗衰落抗干扰物理发现模拟通信得到发展通信技术发展开辟模拟通信新纪元物理发现1928年奈奎斯特准则和取样定理1948年山农定理在理论上为数字通信准备了条件物理发现20世纪50年代发明半导体20世纪60年代发明集成电路开辟了数字通信新纪元数字通信得到发展通信技术发展1906年发明电子管物理发现20世纪40年代提出静止卫星概念，但无法实现1963年第一次实现同步卫星通信通信技术发展开辟空间通信新纪元20世纪50年代航天技术物理发现光纤通信得到发展通信技术发展开辟光纤通信新纪元20世纪60年代发明激光20世纪70年代高锟发明光导纤维历史与发展51G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年无线通信系统时间GSMPDCD-AMPSIS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMTNTTJ-TACSGPRSIS-95B第一代(80年代)模拟第二代(90年代)数字第三代(2000)FDMATDMA为主、CDMA800/900/1800/1900MHz450/800/900MHzCDMA为主、TDMA2GHz、扩展频段4GLTE第四代(2010)2010年移动通信技术发展历程20102008200019872010年，中国移动用户总数为5.84亿，3G用户数2070万；2010年，中国联通用户总数为1.53亿，3G用户数1131万；2010年，中国电信用户数接近1亿2009年，工信部发放给中国移动、中国电信和中国联通3G牌照2008年，中国联通，开通WCDMA试验网2008年，中国移动启动TD-SCDMA社会化测试和试商用工作2008年，中国电信收购中国联通CDMA网，进入移动通信领域2002年，中国联通CDMA移动通信网正式开通商用。2005年，中国移动GRPS正式商用，进入2.5G时代。2000年，中国电信、中国移动正式挂牌成立。1999年，移动通信分营工作启动，移动电信分家1996年，移动电话实现全国漫游，并开始提供国际漫游服务。1995年，GSM数字电话网正式开通。1994年，中国联通成立1994年，邮电部移动通信局成立，负责运营移动通信业务。1987年，第一个模拟蜂窝移动电话系统在广东省建成并投入商用20132013年，工信部发放给中国移动、中国电信和中国联通4G牌照中国移动通信发展简史目录历史及发展系统及网络组成及规范电波传播传播模型多址技术抗衰落抗干扰按照连接方式电路连接、分组连接等按照应用背景固定接入、移动接入、数据接入等按照多址方式点对点、点对多点等按照传播方式地面视距、地面超视距、对流层散射、电离层反射、卫星等按照频段范围短波、超短波、微波、毫米波等无线系统分类一短波/超短波通信天波（电离层）：数据/电话、单边带地波：小型接力机、单双工电台、对讲机微波通信微波接力（模拟、数字）、散射、点对多点微波电视、电话、数据卫星通信高轨道（同步静止）、中轨道、低轨道电视、电话、数据移动通信蜂窝电话、无绳电话、无线数据、集群系统、寻呼系统卫星移动系统无线系统分类二长波30－300KHz10-1km中波0.3-1.5MHz1000-200m短波1.5-30MHz100-10m超短波米波30-300MHz10-1m微波分米波0.3－3GHz100-10cm厘米波30-300GHz10-1cm毫米波30-300GHz10-1mm亚毫米波300-3000GHz1-0.1mm光波红外光3103-3105GHz100-1m可见光3105-3106GHz0.8-0.4m波长无线数据接入WLAN、WWAN、WMAN、WHAN、WPAN、WVAN802.11、HIPERLAN，Bluetooth无线移动接入2G\3G\4G无线固定接入WLL，ISM，LMDS地面无线系统应用分类主要性能频率规划传输质量传输范围标准及协议用户容量业务种类无线系统及网络的主要性能GSM900频段为885~890(上行)/930~935(下行)（此频段属于EGSM），890~909(上行)/935~954(下行)（此频段属于PGSM），共24MGSM1800频段为1710~1720(上行)/1805~1815(下行)，共10MTD-SCDMAA频段：2010~2025MHz，建设最好的，最早使用的，广泛室外使用的频段F频段：1880~1920MHz，考虑与小灵通干扰，应从低开始使用E频率：2320~2370MHz，主要室内使用，室内防止与WLAN冲突TD-LTE频段为1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz中国移动的频率划分中国联通GSM900频段为909~915(上行)/954~960(下行)，共6MGSM1800频段为1745~1755(上行)/1840~1850(下行)，共10MWCDMA分配的频率是1940～1955MHz(上行)/2130～2145MHz(下行)LTE频段为：2300-2320MHz、2555-2575MHz；中国电信800M的频段：825-835MHz(上行)/870-880MHz(下行),共10MHz;CDMA2000分配的频率是1920～1935MHz(上行)/2110～2125MHz(下行)LTE频段为：2370-2390MHz、2635-2655MHz；联通和电信的频率划分•什么是蜂窝？–引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限的频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。•蜂窝的主要特点：–通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区的不同小区间重复利用，–通过将小区划分成更小的小区的方法（小区分裂）来增大系统的容量。无线移动接入-蜂窝系统•容量–小区容量：每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数。–系统容量：整个系统在给定频段上单位面积所能支持的用户数。•影响容量的因素：–可用带宽；要求的载波-干扰比；频率再用因子；小区大小；提高容量的其它措施，如：话音激活、扇区化等。•比较–CDMA（IS-95）比TDMA（GSM）的系统容量可提高3－4倍。无线移动接入-容量无线移动接入-2G蜂窝的概念每载波带宽:200kHz基本物理层技术复用方式:TDMA+FDMA每载波8个时隙网络功能电路交换硬切换第三代蜂窝系统WCDMA：机会/问题WCDMA特点强调宽带技术，最小带宽5MHzBTS间不需要同步和GPS正反向信道相干解调机会/问题WCDMA基本参数码片速率：4.096/8.192/16.3843Mc/s,波道间隔：5/10/20MHz功率控制速率：1600b/s编码方式：卷积码R=1/3,1/2,k=9和TurboCode无线移动接入-3G第三代蜂窝系统CDMA-2000：机会/问题以IS-95为基础相同的码片速率、软切换技术、功率控制技术机会/问题技术改进反向信道连续导频和相干解调多载波方式提高传输速率机会/问题基本参数码片速率：1.2288/3.686Mc/s,波道间隔：N1.25/5MHz功率控制速率：800b/s编码方式：卷积码R=1/4,1/3,1/2,k=9和TurboCode无线移动接入-3G无线移动接入-3G蜂窝的概念每载波带宽:1.6MHz相邻小区可以使用相同频率基本物理层技术复用方式:TDMA+CDMA+FDMA＋SDMA每时隙有16个码道数字调制(QPSK)网络功能电路，包交换硬，接力切换•第四代蜂窝系统TD-LTE：–信道带宽灵活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M–功率控制：开环结合闭环–MIMO多天线技术：支持–双工方式：TDD–子帧上下行配置:无线帧中多种子帧上下行配置方式–HARQ:个数与延时随上下行配置方式不同而不同–调度周期:随上下行配置方式不同而不同，最小1ms无线移动接入-4G我国发放TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三张牌照，将分属中国移动、中国联通和中国电信。TD-SCDMA：特点：在频谱利用率、对业务支持具有灵活性等独特优势。优势：中国自有3G技术，获政府支持WCDMA：特点：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。优势：有较高的扩频增益，发展空间较大，全球漫游能力最强，技术成熟性最佳。CDMA2000：特点：是由窄带CDMA(CDMAIS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国高通公司为主导提出。优势：可以从原有的CDMA1X直接升级到3G，建设成本低廉。国内3G网络形势LTE是英文LongTermEvolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。3GPP长期演进(LTE)项目是近几年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPPLTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25MHz到20MHz多种带宽。LTE网络目录历史及发展系统及网络组成及规范电波传播传播模型多址技术抗衰落抗干扰组成框图25发基带单元发中频单元发射频单元发天线单元收基带单元收中频单元收射频单元收天线单元无线传播信道基带信号：即基本的信息信号，指发射机调制之前或接收机调制之后的信号；中频信号：是基带信号或射频信号经过变频而获得的一种信号.为了使放大器的稳定的工作和减小干扰.射频信号：就是我们所说的电磁波.可以向空间辐射基带单元框图26发端接口处理发端信道处理发端调制映射发端基带滤波收端接口处理收端信道处理收端解调映射收端基带滤波比特流及时钟输入比特流及时钟输出复接、分接扰码、去扰纠错、交织均衡、去干扰扩频映射二进/多进映射基带成形匹配滤波基带复矢量信号输出基带复矢量信号输入中频单元框图27复数调制器中频放大滤波复数解调器中频信道处理AGC中频放大收端中频滤波发送中频信号输出接收中频信号输入基带复矢量信号输入基带复矢量信号输出发端中频本振载波时钟同步射频单元框图28上变频器射频功率放大下变频器射频信道处理射频前置放大收端射频滤波发送射频信号输出接收射频信号输入接收中频信号输出发端射频本振收端射频本振发送中频信号输入发端射频滤波频率控制天线单元框图29发送射频信号输入接收射频信号输出天线收发双工FDD/TDD发射信号接收信号多址方式双工方式调制解调方式信道编码方式信源编码方式发送频谱发送功率信道速率误码门限工作频段及频谱安排传输距离及传输方式传输容量传输质量业务方式供电方式及耗电量环境条件可靠性性能指标概述工作频段：根据频谱规划，划分给该项业务的工作频率范围。波道配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出若干个波道，供用户选用。收发配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出发送和接收子频段。频段宽度波道间隔收发频差ffff1f1'f1f2工作频段及频谱安排•发送频谱框架发送功率•为了保证有一个较好的电磁环境，无线通信系统的发送功率有较严格的规定。发送功率的等级：•－无绳电话：毫瓦级•－移动电话：瓦级•－微波通信：