移动通信课件：01次课 第01章 移动通信概述

1、1-1数字移动通信Digital Mobile CommunicationBTS总体方案设计报告移动通信1-2为什么学习这门课程当今世界已经进入飞速发展的信息时代，通信成为信息产业中发展最为迅速的产业。移动通信是通信领域最为活跃的分支之一。移动通信的发展，推动时代进步，给生活带来很大方便，移动通信无所不在、不可或缺，手机已成为人们的随身必需品！移动通信无所不在，在人们的生活、学习和工作中都不可或缺！3用户数：10.85亿普及率：81%（2012.09.30）2013年中国手机用户数量是多少？ 通信世界网讯(CWW) 全球技术研究和咨询公司Gartner最新调查报告，中国手机用户总数在2013年

2、超过10亿。Gartner分析师预测，2014年，中国市场上将销售4.435亿部手机。2013年中国手机用户数量是多少？ 根据中国工信部统计数据，截至2013年3月底，中国共有11.46亿移动通信服务用户（手机用户），比上月增长1.24，比去年同期增长12.46。 2013年手机网民有多少? 据广州日报报道，中国互联网络信息中心16日发布数据显示，截至2013年12月，中国网民规模达6.18亿。 其中，网民中使用手机上网的人群占比由2012年年底的74.5提升至81，手机网民人数达到5亿。问题：茫茫人海,手机如何实现动中通？谁是谁？许多手机都向基站发射电磁波，基站如何区分？手机如何找到基站？手

3、机如何才能听到基站的广播信息，进而锁定基站？基站如何找到手机？如何分位置区进行寻呼？如何保证动中通不掉话？边跑边聊，为何能不掉话？问题：茫茫人海,手机如何实现动中通？如何识别手机用户的身份？为何走到哪里，都能得到服务？ =本课程将回答上述问题，介绍现代移动通信的基本概念、基本原理、基本技术和典型系统。1-15课时分配基本模块20学时，其余根据需要增添序号教学内容课堂教学学时基本模块移动通信概述2移动通信信道6组网技术基础6抗衰落技术61数字调制技术42多址接入技术4-63典型移动通信系统简介16（GSM:6，IS-95:4，3G:6）4专用系统25无线网络规划26B3G/4G系统21-16移动

4、通信第1章移动通信概述1-17第一章 移动通信概述1.1 引言1.2移动通信的分类及应用系统1.3移动通信的发展概况1.4 标准化组织1-18第一章 移动通信概述 解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？各自的优缺点?有哪些常用的移动通信系统？重点： 移动通信基本概念难点：移动通信的特点1.1 引言一、通信的概念二、通信的分类三、移动通信和固定通信的区别 四、移动通信的主要特点 五、移动通信系统的组成 六、移动通信的工作方式1-20通信的概念广义：信息的交流。狭义：电信。以电为载体，进行的信息交流。1-21通信的分类按通信双方相对位置分 通信可以分为：固定通信和

5、移动通信。 所谓移动通信，是指通信双方至少有一方处于移动状态下（包括一方或双方，或者临时停留在某一非预定的位置上）的通信，包括移动用户与固定用户之间的通信，移动用户之间的通信等。 一定要移动吗？1-22频率 Hz10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空间波长（m）微 波红外可见光卫 星频段划分3极长波超长波特长波甚长波长 波中 波短 波米 波流星余迹散射GSMCDMA小灵通通信的分类1-23通信的分类移动通信是什么频段？实际上不分频

6、段。例如短波通信、卫星通信等。例如，两部背负式短波电台正在行进通信，都算是移动通信。但是移动通信存在主流频段，分别是900MHz、1800MHz/1900MHz。第三代是2GHz。 移动通信和固定通信的区别接口固定通信的接口是钉在墙上的，插一根电话线/网线就可以用，通过这个接口和固网进行联系。移动通信的用户端是通过“空中接口”与无线网络保持联系的。1-24无线信道有线信道移动通信和固定通信的区别由区别引发的问题一1-25无线传播媒质的优点是允许通信中的用户在一定范围内自由活动，但是缺点是传播特性一般都很差。主要有空间损耗、阴影效应、多径效应、多普勒频移。 如何在复杂无线电波传播环境下有效传递信

7、息？ 第2章（移动通信信道）能够帮助我们详细了解无线信道衰落产生的原因，从而为我们选择合理的抗衰落技术（第5章）提供理论依据。移动通信和固定通信的区别由区别引发的问题二1-26这些干扰包括一些常见的外部干扰，如天电干扰、工业干扰和信道噪声。此外还有系统干扰。归纳起来说，这些干扰有邻道干扰、互调干扰、共道干扰、多址干扰，以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象（称远近效应）等等。 在开放的无线电波传播环境下如何有效降低移动台受到的干扰？ 第3章（组网技术基础）能够帮助我们详细了解移动通信环境下的干扰，从而为我们进行合理的系统设计打下牢固的基础。移动通信和固定通信的区别由区别引发的问题三1-27

8、如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信发展中的焦点。一方面要开辟和启用新的频段；另一方面要研究各种新技术与新措施，以压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率。 如何在有限的无线电频谱资源下提高系统容量？ 第3章（组网技术基础） 将讲述提高蜂窝系统容量的方法移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题一1-28 基站如何区分手机？一个墙上的插口通常只能对应一台电话，而基站的一面天线要同时接收很多手机发来的信号，如何区分哪个信号来自哪个手机？谁是谁空中接口的困惑 解决思路：引入多址接入技术（第6章的内容）移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题二1-29基站如何找到手机？固定电话的位置是固定

9、的，通信网络要找你，把信号送入指定的电话线和指定的接口即可；移动通信中手机的位置随时在变化，谁知道手机在哪个基站下面，有电话找你，怎么才能知道你在哪里，然后找到你呢？1-30由区别引发的实际问题二 解决思路：移动性管理之位置更新（第3章的内容）移动通信和固定通信的区别移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题三1-31 解决思路：移动性管理之越区切换（第3章的内容）如何保证“移动”着打电话不会有问题？移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题四1-32如何识别手机用户的身份？固定通信的终端一般直接接在用户家里或者公司里，接口就是身份。移动通信，用户是移动的，无法根据物理位置确定其身份，系统

10、对用户的鉴别相当于对终端的鉴别。 解决思路：手机用户的鉴权问题（第7章的内容）移动通信和固定通信的区别由区别引发的实际问题五1-33如何保证对话不被他人窃听？移动通信的空中接口是开放性的，无线电波的传递容易被他人窃听和截获。 解决思路：手机用户的加密问题（第7章的内容）1-34第2章：移动通信信道第3章：组网技术基础第5章：抗衰落技术回答由区别引发的问题第6章：多址接入技术移动通信和固定通信的区别1-35第一章 移动通信概述 解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？1.1.1 移动通信的主要特点1-36无线电波传播复杂移动台受到

11、的干扰严重无线电频谱资源有限对移动设备要求高系统复杂1-371.1.2 移动通信系统的组成移动台(MS)基站(BS)移动交换中心(MSC)1-38第一章 移动通信概述解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？1-391.1.3 移动通信的工作方式 单工方式 双工方式 半双工方式1-40单工通信 概念与特点单工通信概念：所谓单工通信是指只能发或者只能收。单工通信特点优点：设备简单、价格低廉缺点：只能单向通信1-41双工通信 概念与分类双工通信概念：所谓双工通信是指通信双方可同时进行信息传输的工作方式，区别于后面的半双工通信，也称为全

12、双工通信。 双工通信分类：双工通信可分为频分双工（FDD：收发采用两个不同的频率，也称异频双工）和时分双工（TDD：收发采用同一个频率，不同的时隙，也称为同频双工）两类。1-42双工通信 特点双工通信特点优点： 收发频率分开可以大大减小干扰； 用户使用方便。同普通有线电话相似，接 收和发射可同时进行。 缺点： 移动台在通话过程中总是处于发射状态， 因此耗电量大； 设备较复杂，价格较贵。改进做法：移动台采用PTT方式，即所谓的半双工通信。1-43半双工通信 原理、特点与应用原理：发射机采用PTT方式发射信号，接收机总是工作的。半双工通信特点优点：移动台设备简单、价格低、耗电小。缺点：移动台需按键

13、发话，使用不方便。应用：大量专用网采用，如集群通信系统。1-44第一章 移动通信概述解决的问题什么是移动通信？移动通信有哪些特点？移动通信的工作方式有哪些？优缺点?有哪些常用的移动通信系统？1.2 常用移动通信系统1-461.2 常用移动通信系统无线局域网移动卫星通信系统无线电寻呼系统无绳电话系统蜂窝移动通信系统集群移动通信系统1-47无线电寻呼系统是一种单向的，用于给用户发送简短消息的通信系统。无线电寻呼系统1-48蜂窝移动通信系统BTSBSCBSSBSCMSCBTSMSOMCPSTN分组网VLRHLRAUCEIR1-49无绳电话系统1-50集群移动通信系统-概念集群移动通信系统属于调度专用

14、系统，所采用的基本技术是频率共用技术。半双工通信方式，按讲发射。广泛用于政府机关、消防警察、军事等部门，是专用无线调度的高级发展阶段，以调度台与移动台之间的通话为主。1-52卫星移动通信系统-概念、发展与举例概念： 利用卫星中继，在海上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区中实现移动通信。发展：海上移动通信，为船只提供通信服务。陆地移动通信，车载终端手持终端。举例：“铱”系统：由66颗卫星组成，分6条轨道。实现全球覆盖，为边远地区提供通信服务，也能为陆海空移动用户提供立体通信服务。1-53无线局域网-概念、分类概念：指在一幢大楼、一个街区的范围内采用无线方式互联各种设备的通信网络。按照覆盖范围分类：

15、个域网：几米，几十米；局域网：几百米；城域网：几公里；广域网：全国、全球范围。带无线网卡的计算机1-54无线局域网随着需求的增长和技术的发展，无线局域网的移动性增强，在解决人口密集区的移动数据传输问题上显示出优势，成为移动通信的一个重要组成部分。（美国电气和电子工程师学会）无线接入点带无线网卡的计算机无线接入点1-551.3 移动通信的发展概况无线电通信1897年马可尼发明无线电通信马可尼（18741937）意大利人1894年 在父亲的庄园试验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1-56移动通信的

16、发展历史（1）一、早期发展阶段时间：二十世纪20年代到40年代代表：美国底特律市警察使用的车载无线电系统频率：2MHz40MHz。特点：系统采用AM和FM调制，专用系统应用，工作频段低。1-57移动通信的发展历史（2）二、公用移动通信问世时间：二十世纪40年代中期到60年代初代表：1946年，贝尔在圣路易斯城建立了第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”特点：专用移动网向公用移动网过渡接续方式为人工网的容量较小1-58移动通信的发展历史（3）三、移动通信系统的改进与完善阶段时间：二十世纪60年代中期到70年代中期代表：美国的改进型移动电话系统（IMTS）频率：450MHz频段特点：大区制 中小容

17、量 人工走向自动接续1-59移动通信的发展历史（4）四、移动通信蓬勃发展阶段（1G）时间：二十世纪70年代中期到80年代中期代表：美国的先进移动电话系统（AMPS） 英国的全地址通信系统（TACS）意义：一次大的飞跃（第一代模拟蜂窝系统，1G）特点：蜂窝状移动通信网成为现实 移动通信在世界各地迅速发展要求：改善传输质量 增大系统容量 增大覆盖面积1-60移动通信的发展历史（5）五、移动通信的成熟阶段（2G）时间：二十世纪80年代中期到90年代中期代表：欧洲的GSM系统 美国的IS-95 CDMA移动通信系统意义：第二代数字蜂窝系统特点：大量采用数字技术 国际漫游业务：话音服务仍然占主导地位 短

18、信息及数据传输迅猛增长 移动多媒体业务、网上订票等在逐渐发展1-61移动通信的发展历史（6）六、第三代移动通信系统（3G）时间：2000年以来代表：欧洲的WCDMA系统美国的cdma2000特点：车速环境144kb/s，步行环境384kb/s，室内环境2Mb/s业务：语音通信与多媒体通信增值业务：图像、音乐、网页浏览、视频会议等1-62移动通信的发展趋势移动通信正朝着多媒体业务方向发展，这意味着更高的数据传输速率，因此第四代又称为“多媒体移动通信”。移动通信系统数据传输速率的比较第一代模拟式仅提供语音服务 第二代数字式移动通信系统传输速率只有9.6kbps第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps第四代移动通信系统可以达到100Mbps至1000Mbps1-63移动通信的发展趋势宽带化、分组化、多样化、融合化、智能化话音通信因特网浏览、Email移动视频会议移动视频电话电子商务信息服务电子报纸书籍GEOsLEOsGEOsMEOs移动通信的目标1-64Whenever任何时间Whoever任何人Wherever任何地点Whatever任何方式Any machine任何设备