移动通信系统概述-第一章

1SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems专用移动通信系统马征2005.102SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems专用移动通信系统z课程要点：讲授数字集群移动通信系统的系统概述、基本技术、功能、构成以及工程组网设计；介绍几种典型的数字集群移动通信系统z学时：18学时，2学分z考试及成绩评定：撰写调查报告或者论文就数字集群通信中某一技术专题撰写调查报告或者论文（3000~5000字，中英文皆可）题目自拟，A4打印，封面3SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems移动通信系统概述z移动通信发展过程z移动通信的主要特点z移动通信的工作方式z移动通信系统分类z我国陆地移动通信使用频段4SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems无线通信技术的演进EvolutionofWirelessCommunications通信(Communication)作为电信(Telecommunication)是从19世纪30年代开始的。物理发现通信技术发展1831年法拉第电磁感应1837年莫尔斯发明电报1873年麦克斯韦的电磁1876年贝尔发明电话场理论1884赫兹(HeinrichRudolfHertz)证实，电能可以通过电磁波以光速传播1895年马可尼发明无线电报,开辟了电信(Telecommunication)的新纪元5SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems无线通信的发展史(续)AlexandraGrahamBellz贝尔（1847－1922）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Science杂志创办人Bell电话公司创办人z一生曾获许多专利6SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystemsGuglielmoMarconizMarconi(1874－1937)意大利人1895年在父亲的庄园试验,成功实现~1.5英里无线信号传输1896年去伦敦1897年建立无线电报公司(Marconi公司前身)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z1909年获诺贝尔物理学奖无线通信的发展史(续)7SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems无线通信技术的发展演进(续)物理发现通信技术发展20世纪40年代移动通信：AT&TBell实验室第1代模拟移动系统:AMPS(1982,USA)R.H.Ring首次提出TACS(Europe,1980s)蜂窝(cellular)概念第2代数字移动系统:GSM(Europe,1992)IS-95CDMA(SouthKorea,1993;USA,1996)D-AMPS(IS-136)(USA,1996)第3代数字移动系统(3G):GSMÆWCDMA(Europe,Japan)IS-95CDMAÆcdma2000(USAetal.)TD-SCDMA(China)第4代移动通信系统(4GorB3G)(研究中)蜂窝可以允许频谱资源的空间复用8SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems三、专用移动通信的发展¾从专用通信到集群通信¾模拟集群（模拟话音进行通信，数字信令）¾数字集群9SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems基本概念z信道：无线通信的通道，指空中的某一频率范围(空闲信道，占用信道）z数据传输率：bps,bitpersecondz蜂窝小区：形同蜂窝状的人为划分的区域z无线电功率与传播距离：4次方的倒数比，即z数字话音数据带宽：600~8kHzz信令：数字通信中用作控制的信号命令字4dKP=10SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems基本概念(续)11SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems12SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems我国TACS制式：A系统（摩托罗拉网）B系统（爱立信网）我国TACS制式：A系统（摩托罗拉网）B系统（爱立信网）•第一代模拟移动通信系统主要制式–AMPS–TACS•第一代的主要缺陷：–容量有限–保密性差，容易发生盗码并机–制式不统一，互不兼容，妨碍漫游，限制了服务覆盖面等第一代移动通信：模拟移动通信13SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems14SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems数字蜂窝系统的优势•能有效地利用无线频率资源，系统容量大•呼叫质量高•能向用户提供话音以外的多种非话业务•制式比较统一，能方便地提供自动漫游业务（包括国际漫游）•易于加密，提供较完善的保密方法（如话音、接入加密等）•数字网要求的功率较低15SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems第二代数字移动通信系统主要制式•GSM(全球移动通信系统)•DCS-1800•TDMAIS—136(最初被称为D—AMPS)•CDMAIS—95（QCDMA)•PDC(个人数字蜂窝)我国数字蜂窝移动通信网以GSM为主，同时也采用了DCS—1800以及CDMA制式我国数字蜂窝移动通信网以GSM为主，同时也采用了DCS—1800以及CDMA制式16SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems17SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems第三代移动通信地面无线接口主要技术•IMT—2000CDMADS（直接序列）–UTRA/WCDMA–cdma2000DS•IMT—2000CDMAMC（多载波）–cdma2000MC（包括1x，3x并可扩展至6x，9x，12x）•IMT—2000CDMATDD（时分双工）–TD-SCDMA–UTRATDD•IMT—2000TDMASC–UWC-l36•IMT—2000TDMAMC–EPDECT18SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems19SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystemsGSM的演进10k100k64k1M2M1k9899000102时间速率bps9.6SMS14.4EDGE电路型分组型话音GPRS2.5代IMT-2000WCDMACDMATDD3代HSCSD20SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystemsCDMA的演进10k100k64k1M2M1k9899000102时间速率bpsSMS话音9.614.4电路型分组型IS-95AIS-95B115.2/64308/144cdma2000-1x2.4M/3.1M/1XEV?WCDMA?cdma2000-3X?21SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems22SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems专用移动通信的发展¾从专用通信到集群通信一对一对讲→单信道一呼百应→选呼系统→多信道自动拨号系统（主要特点：信道是“专有”的。也就是说通话过程中用户使用的频率是固定的，这就导致一旦用户选择了某信道，那么它的通话就只能在这一信道上，直至通话结束；如果这一信道已被其它用户占用，则它就不能选择其它空闲信道，从而出现阻塞。由此可见，传统的专用业务通信系统频率利用率低，而导致通信质量降低。针对上述专用业务移动通信系统中存在的缺点，就产生了高层次的专用业务移动通信形式——集群通信系统）¾模拟集群（模拟话音进行通信，数字信令）芬兰诺基亚的ACTIONET（450M，MPT1327），日本UNIDEN的F.A.S.T，美国摩托罗拉的SMARTNET¾数字集群提高通信质量，增加信道数，增大容量，易连网，可靠性高，业务丰富23SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems2移动通信的主要特点•必须利用无线电波进行信息传输•运行环境复杂，电波多路径传播•用户高速移动•工作于复杂的干扰环境•开放式环境，受到多种干扰，邻道，同信道，互调运动速度f=150Mf=450Mf=900M60km/h0.055*10-68.33Hz25Hz50Hz1200km/h1.11*10-6166.6Hz500Hz1000Hzff/ΔfΔicdicvψωωcos,=v:relativevelocity.Ψi:incomingangle.24SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems•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•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•用户终端成为个人消费品2移动通信的主要特点（续）25SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu,PRofChina数字集群移动通信系统DigitalTrunkingRadioSystems3移动通信的工作方式按频率的使用和工作状态可分为：单工制、半双工制和双工制1、单工制：通信双方设备交替进行收信和发信。(1)单向单工26Southwe