第一章 移动通信概述

第一章移动通信概述/1172/642/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/1173/643/52何谓“移动通信”移动体之间或移动体与固定体之间的通信，即通信中至少有一方可移动的通信。终极目标：实现任何时间、任何地点和任何通信对象之间的通信。/1174/644/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/1175/645/52分类按照不同的标准有不同的分类方法按服务对象分：专用移动系统和公用移动系统。按覆盖范围分：城域、局域、全国、全球按工作方式分：单工、双工、半双工系统。/1176/646/52分类按移动通信设备分：蜂窝状移动通信系统、专用调度电话、集群调度移动电话、无中心个人无线电话系统、公用无绳电话系统、移动卫星通信系统。按多址方式分：可分为FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）、CDMA（码分多址）、SDMA（空分多址）等。/1177/647/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/1178/648/52发展移动通信可以说从1897年M.G．马可尼无线电通信发明之日就产生了。现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历了4个发展阶段。前三个阶段系统容量非常小。第四阶段从70年代中期至80年代中期。这是移动通信蓬勃发展时期。/1179/649/52发展这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术的长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性。其次，贝尔试验室提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，小区中实现频率再用，大大提高了系统容量，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是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，为大型通信网的管理与控制提供了技术支持。/11710/6410/52发展这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统。移动通信大发展的原因，除了用户要求迅猛增加这一主要推动力之外，还有几方面技术进展所提供的条件。首先，微电子技术的长足发展，这使得通信设备的小型化、微型化有了可能性。其次，贝尔试验室提出的蜂窝网的概念。蜂窝网，即所谓小区制，小区中实现频率再用，大大提高了系统容量，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。第三方面进展是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，为大型通信网的管理与控制提供了技术支持。/11711/6411/52发展移动通信系统从80年代发展成为大容量的实用系统至今，根据其发展历程和发展方向，可以划分为三代。第一代――模拟蜂窝通信系统第二代――数字蜂窝移动通信系统第三代――IMT-2000，大大提高了系统容量，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。/11712/6412/52移动通信系统及标准AMPSTACSCDMAGSMGPRSCDMA2000WCDMALTETD-SCDMA第一代第二代第三代第四代80年代1992-19992000-2010？2010-？PHSWimax移动通信技术的发展概况/11713/6413/52AMPSTACSNMT其它第一代80年代模拟模拟技术第二代90年代数字需求驱动GSMCDMAIS95TDMAIS-136PDC数字技术语音业务第三代IMT-2000WCDMACDMA2000需求驱动宽带业务TD-SCDMA移动通信技术发展移动通信技术的发展/11714/6414/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/11715/6415/52RadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerRadiotowerVLRMSCVLRMSCGMSCBSCBTSBTSAbisBSSAUCHLRPSTNEDCHAPSTNBSCBTSBTSAbisBSSA移动通信网络结构/11716/6416/52移动通信的特点用户经常移动，与基站间无固定联系。要求采用跟踪交换技术：如位置登记、越区切换、漫游移动通信用户采用无线方式入网，电波传播条件恶劣。存在阴影区（盲区）。盲区：某些特定区域中，电波被吸收或被反射而使移动台接收不到信息要求：在网络规划、设置基站时必须予以充分的考虑。/11717/6417/52移动通信的特点存在严重的多径衰落。原因：接收信号由直射波和反射波叠加而成，各信号到达接收点时幅度和相位都不一样，使接收信号电平起伏不定。要求：在进行移动通信系统的设计时，必须具有一定的抗衰落的能力和储备。/11718/6418/52移动通信的特点具有多卜勒效应。多卜勒效应：相对速度引起频移。频移与速度和入射波方向有关。要求：采用锁相技术（频率跟踪和低门限性能）频谱资源有限。/11719/6419/52移动通信的特点强干扰条件下工作。通信质量的好坏不仅取于设备性能，还和外部噪声与干扰有关。主要噪声：人为噪声，如汽车点火噪声要求：选择抗干扰性强的调制方式；设备具有足够的抗人为噪声能力。主要干扰：互调干扰，设备中器件的非线性引起，要求设备必须具有良好的选择性；邻道干扰，离基站近的移动台的强信号干扰离基站远的邻道上的移动台的弱信号，要求移动台采用自动功率控制电路。同频干扰是相同载频电台间的干扰，主要由同频复用引起，要求系统在组网时，给予充分的重视。/11720/6420/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/11721/6421/52移动通信的工作方式1.单工制单工制分为同频单工和异频单工两种。2.半双工制3.全双工制全双工制有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种形式/11722/6422/52单工通信AB1f)(21ff)(21ff1f发射机发射机接收机接收机图1-1单工通信/11723/6423/52半双工通信AB发射机发射机接收机接收机图1-2半双工通信2f1f2f1f/11724/6424/52双工通信AB1f2f2f1f发射机发射机接收机接收机图1-3全双工通信/11725/6425/52双工技术上行数据下行数据时分/TDD频分/FDD对于数字移动通信而言，双向通信可以用频率或时间分开，前者称为FDD（频分双工），后者称为TDD（时分双工）。/11726/6426/52TDD：时分双工时分双工的优势无须成对频率资源适合非对称业务上下行特性相同无须射频双工器/11727/6427/52FDD：频分双工1网络不需要严格同步，不依赖GPS2系统运行时没有上下行干扰3网络维护、优化相对简单频分双工FDD的优势/11728/6428/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/11729/6429/52移动通信的频率分配确定移动通信的频段应主要从以下几个方面来考虑：1、电波传播特性，天线尺寸。天线尺寸与波长相比拟时，信号才能被天线有效辐射。考虑到移动终端的便携性，其工作频率应较高。2、环境噪声及干扰的影响。3、服务区域范围、地形、障碍物尺寸及对建筑物的渗透性能。4、设备小型化的要求。5、与已开发的频段的兼容性。/11730/6430/52主流系统工作频道规定GSM的基本频段为900MHz频段，上行：890～915MHz；下行：935～960MHz。随着用户数量的增长，目前已经扩展使用1800MHz频段，DCSI800。上行：1710～1785MHz；下行：1805～1880MHz。GSM900MHz与DCSI800相同频道间隔为200kHz。规定Ｎ－CDMA的基本频段为800MHz频段，上行：824～849MHz；下行：869～894MHz。CDMA800MHz频道间隔为1.25MHz。/11731/6431/52主流系统工作频道3G主要工作频段，1992在世界无线电大会上划分了230MHz频率，其中陆地部分170MHz，卫星部分60MHz；(1)频分双工(FDD)方式：1920～1980MHz、2110～2170MHz，共60×2=120MHz；。(2)时分双工(TDD)方式：1885～1920MHz、2010～2025MHz，共计50MHz。(3)卫星移动通信系统工作频段：1980～2010MHz、2170～2200MHz，共30×2=60MHz；。在2000年的WRC2000大会上，在WRC-92基础上又批准了新的附加频段：806～960MHz、1710～1885MHz、2500～2690MHz。/11732/6432/52内容提要引言移动通信的分类移动通信的发展移动通信的构成和特点移动通信的工作方式移动通信的频率分配移动通信的基本技术/11733/6433/52移动通信的体制大区制----小容量概念：在一个服务区内只有一个基站负责移动通信的联络和控制基站天线架设高，发射功率大上行采用分集接收区域内所有频率不能重复/11734/6434/52移动通信的体制小区制----大容量概念：将整个服务区划分为若干个小无线区，每个小无线区分别设置一个基站负责本区的移动通信的联络和控制，同时又可在MSC的统一控制下，实现小区间移动通信的转接及与公众电话网的联系。/11735/6435/52小区制优点：同频复用距离减小，提高了频率利用率；移动台和基站的发射功率减小，同时也减小了相互干扰；小区范围可根据用户数灵活确定，容量增大；当小区内用户数增加到一定程度，可进行“小区分裂”缺点：移动台切换概率增加，控制交换功能复杂，要求提高；基站数增加，建网成本提高/11736/6436/52小区的划分小区形状的选择采用全向天线对平面服务区作无缝覆盖，常用圆内接正多边形代替圆表示无线小区形状。能彼此邻接构成平面的圆内接正多边形有正三角形、正方形和正六边形。/11737/6437/52比较三种圆内接正多边形：正六边形小区的中心间隔最大，各基站间的干扰最小；交叠区面积最小，同频干扰最小；交叠距离最小，便于实现跟踪交换；覆盖面积最大，对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区制所需的小区数最少，即所需基站数少，最经济；所需的频率个数最少，频率利用率高。一般采用正六边形小区形状。小区的划分/11738/6438/52正六边形无线区群的构成正六边形小区→单位无线区群→平面服务区单位无线区群的构成构成条件：若干个无线区群能彼此邻接；相邻单位无线区群中的同频小区中心间隔距离相等。构成条件可表示为：N=a2+ab+b2。N为无线区群中的小区数；a、b为0或正整数，但不能同时为0不同的N值得到各不相同的无线区群形状。无线区群/11739/6439/52无线区群形状/11740/6440/52确定同频小区/11