《蜂窝移动通信概论》课件

《蜂窝移动通信概论》ppt课件目录蜂窝移动通信概述蜂窝移动通信技术基础蜂窝移动通信网络架构蜂窝移动通信关键技术蜂窝移动通信业务与应用蜂窝移动通信发展趋势与挑战01蜂窝移动通信概述0102蜂窝移动通信定义它由多个无线电覆盖的区域组成，每个区域称为一个蜂窝，蜂窝之间通过无线链路连接，形成一个覆盖广泛的网络。蜂窝移动通信是一种无线通信技术，通过无线电波在移动用户之间或移动用户与固定网络之间建立通信连接。蜂窝移动通信发展历程1980年代初，第一代蜂窝移动通信系统（1G）出现，实现了模拟信号传输，但存在容量小、保密性差等缺点。1990年代初，第二代蜂窝移动通信系统（2G）出现，采用数字信号传输，提高了保密性和通话质量。2000年代初，第三代蜂窝移动通信系统（3G）出现，支持高速数据传输和多媒体业务。2010年代初，第四代蜂窝移动通信系统（4G）出现，具有更高的数据传输速率和更低的延迟。ABDC无线接入网（RAN）负责无线信号的发送和接收，包括基站和天线等设备。核心网（CN）负责处理和管理移动用户的数据交换，包括移动交换中心和数据网关等设备。用户设备（UE）包括手机、平板电脑等终端设备，用于实现用户与网络的通信连接。运营支撑系统（OSS）包括计费、管理、维护等系统，用于保障网络的正常运行和服务质量。蜂窝移动通信系统组成02蜂窝移动通信技术基础无线电波传播特性无线电波在传播过程中会受到多种因素的影响，如大气、地形、建筑物等，这些因素会影响无线电波的传播路径和衰减程度。无线电波频段蜂窝移动通信系统通常工作在低频和高频频段，不同的频段具有不同的传播特性和穿透能力。无线电波传播模型为了更好地理解和预测无线电波的传播特性，需要建立无线电波传播模型，这些模型可以用来估算信号的覆盖范围和强度。无线电波传播无线信道特性01无线信道不同于有线信道，其传播特性更加复杂和不可预测。无线信道中的信号会受到多径效应的影响，即信号通过不同路径到达接收端的时间和相位会有所不同。多径衰落02由于多径效应的存在，无线信号在传输过程中会发生幅度和相位的波动，这种现象被称为多径衰落。多径衰落会影响信号的接收质量，导致信号失真和误码率的增加。信道编码与调制03为了减小多径衰落的影响，需要采用信道编码和调制技术来提高信号的抗干扰能力和传输质量。无线信道与多径衰落调制技术调制技术是将数字信号或模拟信号转换为适合传输的信号形式的过程。在蜂窝移动通信中，常用的调制方式包括QPSK、QAM、FSK和GMSK等。解调技术解调技术是调制的逆过程，即将已调信号还原为原始数字信号或模拟信号。解调过程需要在接收端进行，以恢复原始信号内容。调制解调性能调制解调的性能对蜂窝移动通信系统的性能至关重要。调制解调器的设计需要考虑多种因素，如误码率、频谱效率、抗干扰能力等。调制解调技术扩频通信基本原理扩频通信是一种利用扩频技术将信息扩展到更宽的频带上进行传输的通信方式。扩频通信可以提高信号的抗干扰能力和保密性，同时可以实现多路复用和任意选址通信。扩频信号的产生与解扩扩频信号通常是通过伪随机码序列对信息信号进行调制得到的。在接收端，使用相同的伪随机码序列对接收到的扩频信号进行解扩，以恢复原始信息信号。扩频通信的主要特点扩频通信的主要特点包括抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗窃听能力强、可实现码分多址通信等。这些特点使得扩频通信在蜂窝移动通信等领域得到了广泛应用。扩频通信原理03蜂窝移动通信网络架构010203核心网络负责提供用户数据存储、移动性管理和数据交换等核心业务。接入网络包括基站和移动设备，负责无线信号的接入和传输。传输网络提供核心网络和接入网络之间的连接，确保数据的可靠传输。网络结构存储用户签约信息，如用户身份标识、访问控制列表等。用户签约数据存储负责管理用户的移动性，包括位置更新、切换等操作。移动性管理对用户进行身份认证，并协商加密密钥，确保通信安全。认证与密钥协商移动管理实体（MME）服务网关（SGW）作为移动数据服务的网关，提供数据路由和协议转换功能。公共数据网网关（PGW）作为外部数据网络的网关，提供数据路由和计费等功能。用户面处理处理用户数据流，包括数据压缩、流量整形等。策略控制实施QoS策略，确保用户获得所需的服务质量。服务网关（SGW）与公共数据网网关（PGW）负责无线信号的发送和接收，实现与移动设备的通信。管理无线资源，包括信道分配、功率控制等。验证移动设备的接入请求，确保合法设备接入网络。管理小区配置、邻区关系等信息，确保网络覆盖和性能优化。无线信号传输无线资源管理移动设备接入控制小区管理基站（eNodeB）04蜂窝移动通信关键技术频分多址是一种将通信频带分成多个子频带，每个子频带供一个用户使用的方法。频分多址(FDMA)时分多址是一种将时间分割成多个时隙，每个时隙供一个用户使用的方法。时分多址(TDMA)码分多址是一种利用不同的扩频码来区分不同用户的方法。码分多址(CDMA)正交频分多址是一种将频带分成多个子载波，并利用正交性进行多址接入的方法。正交频分多址(OFDMA)多址接入技术123数据报交换是一种不建立持续连接的交换方式，数据报在网络中的传输路径是不确定的。数据报交换虚电路交换是一种在通信过程中建立虚电路的交换方式，数据报沿着建立的虚电路进行传输。虚电路交换流控制和拥塞控制是为了防止网络过载而采取的措施，通过控制发送数据的速率来达到这一目的。流控制与拥塞控制分组交换技术03扩频调制扩频调制是一种将信息扩展到更宽频带的调制方式，常见的扩频调制包括直接序列扩频和跳频扩频。01线性编码线性编码是一种将输入信息映射到输出符号的编码方式，常见的线性编码包括奇偶校验码和循环冗余校验码。02调制调制是将低频信号加载到高频载波上的过程，常见的调制方式包括调幅、调相和调频。信道编码与调制技术干扰随机化通过添加扰码或采用跳频技术，使干扰在时间或频率上随机化，从而降低干扰的影响。干扰抵消通过接收机对已知干扰进行估计和抵消，以减小其对有用信号的影响。协同多点传输与接收通过多个基站协同发送或接收信号，以改善信号质量并降低干扰。干扰协调与抑制技术05蜂窝移动通信业务与应用语音业务概述语音业务是蜂窝移动通信最基础的业务，提供话音通话服务。发展历程从模拟信号时代到数字信号时代，语音业务经历了巨大的变革，包括从2G的窄带语音到4G的宽带语音再到5G的高清语音（VoLTE）。技术特点采用数字信号处理技术，实现高效的话音压缩和传输，保证通话质量和稳定性。未来展望随着5G技术的普及，语音业务将进一步升级，实现更高质量的语音通话和多媒体交互。数据业务是蜂窝移动通信中最为重要的业务之一，提供互联网接入和数据传输服务。概述采用分组交换技术，支持高速数据传输和移动互联网应用。技术特点从2G时代的文本传输到4G时代的视频流媒体，数据业务经历了爆炸式增长。发展历程随着5G技术的成熟，数据业务将进一步升级，实现超高速、低时延的数据传输和云计算服务。未来展望数据业务多媒体业务是蜂窝移动通信中新兴的业务领域，提供音频、视频等多种媒体内容的传输服务。概述技术特点发展历程未来展望采用流媒体技术，支持实时音视频传输和交互式多媒体应用。随着移动互联网的普及，多媒体业务逐渐成为蜂窝移动通信的重要组成部分。随着5G技术的推广，多媒体业务将进一步升级，实现更高质量的音视频传输和沉浸式多媒体体验。多媒体业务物联网与机器间通信业务概述物联网与机器间通信业务是蜂窝移动通信中具有广阔应用前景的业务领域，提供物与物、机器与机器之间的通信服务。技术特点采用低功耗广域网技术，支持海量设备连接和低成本、低功耗的通信需求。发展历程随着物联网技术的不断发展，物联网与机器间通信业务逐渐成为蜂窝移动通信的重要拓展方向。未来展望随着5G技术的广泛应用，物联网与机器间通信业务将进一步升级，实现更高效、更智能的物联网应用和服务。06蜂窝移动通信发展趋势与挑战全球范围内，5G技术已经进入商用阶段，各国运营商正在积极部署5G网络，提供更快速、更可靠的数据传输服务。随着技术的不断进步，未来通信技术将朝着更高速度、更低时延、更广覆盖的方向发展，为各种新兴业务和应用提供更好的支持。5G及未来通信技术发展未来通信技术展望5G技术发展现状大数据处理与分析蜂窝移动通信系统每天都会产生大量的数据，通过大数据技术可以对这些数据进行处理和分析，挖掘出有价值的信息，优化网络性能和提高服务质量。人工智能在网络优化和管理中的应用人工智能技术可以应用于蜂窝移动通信网络的优化和管理，例如自组织网络、智能运维等，提高网络效率和可靠性。大数据与人工智能在蜂窝移动通信中的应用随着蜂窝移动通信网络的普及，网络安全威胁也日益严重，例如网络攻击、数据