智能网络组网技术 课件 任务4.1移动通信技术概述

移动通信概述工业与信息化系

TheDepartmentofindustryandinformationlization内容内容：移动通信的概念、特点和系统的构成、分类及工作方式移动通信的多址技术、编码与调制技术重难点重点：移动通信的概念、特点移动通信系统的构成移动通信系统的多址技术难点：移动通信的工作方式移动通信的编码与调制1移动通信的基本概念什么是移动通信移动通信是指通信双方（多方）至少有一方可在移动环境中进行信息交换的通信方式。至少有一方能移动；一种有线和无线相结合的通信方式；区域内可随时随地进行；为个人通信打下基础；移动通信可以是双向的，也可以是单向的。2移动通信的发展移动通信发展经历了五个阶段：共用汽车电话第一代移动通信系统（1G）第二代移动通信系统（2G）第三代移动通信系统（3G）第四代移动通信系统（4G）目前开始进入第五代移动通信系统（5G）2移动通信的发展移动通信发展2G包括现在的GSM、CDMA和PAS。3G在中国目前有TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA三种标准，分别由运营商中国移动、中国电信和中国联通运营。4G、5G主要是在数据速率上有了质的飞跃，让用户体验快速数据上传、下载及下载，并实现实时通信，为快速定位，万物互联提供了便利。其中5G已经进入商用，还在进一步建设及优化完善中。3移动通信的特点及系统构成特点：1.必须利用无线电波进行信息传输；2.通信环境存在十分复杂的干扰；3.可利用的频谱资源有限；4.网络管理控制复杂；5.移动设备必须适用于可变的移动环境。3移动通信的特点及系统构成系统构成蜂窝移动通信系统主要由基站子系统（BSS）、移动台（MS）、交换子系统（NSS）、操作与支持子系统（OSS）构成4移动通信的分类分类按使用环境分：1）陆地移动通信：指地面基地台与陆地上（包括河、湖）的移动物体（人、车、船）等所携带的（装载）的移动电台间的通信。特点是：移动台的高度低，其电波的传播经常受到附近建筑物等的反射或阻扰。2）空中移动通信：近地空间中的航空器（飞机、飞艇等）上移动台与地面基地台间的通信。特点是：两通信地点间一般没有反射和阻扰，而是接近自由空间。3）海上移动通信：指陆地上基地台与海洋移动船体上的电台间组成的通信。特点是：移动台与基地台间大部分为水面覆盖，存在海面反射。4移动通信的分类分类按服务对象分类：1）民用移动通信：是一种用户终端移动，基地台相对固定，应用于人们日常生活中的通信系统。特点是：自由移动性、终端的无线通信、宽覆盖面及较高的性价比。2）军用移动通信：是一种用户终端移动，基地台相对隐蔽或机动，应用于部队的通信系统。特点是：机动性、抗毁性、保密性、技术复杂、价格昂贵等。4移动通信的分类分类移动通信系统的分类1）公用移动通信系统：是为广大人民提供移动通信服务。包括：包括蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、无绳电话系统等。2）专用移动通信系统：是为特定人群提供移动通信服务。包括：包括集群移动通信系统和卫星移动通信系统。5移动通信的工作方式移动通信的工作方式分为单工制、半双工制和双工制三种方式1）单工制：是一种通信双方只能轮流地进行收信和发信的按键通信方式。

分为：同频单工和异频单工5移动通信的工作方式5移动通信的工作方式移动通信的工作方式分为单工制、半双工制和双工制三种方式2）半双工制：指收、发信机分别使用两个不同频率的按键通话方式。

优点：设备简单、省电、成体低、维护方便，而且受邻近移动台干扰少；有利于频率协调和配置；利于移动台紧急呼叫。

缺点：使用不方便，有丢失信息的可能5移动通信的工作方式5移动通信的工作方式3）双工制：指通信的双方在通话时收发信机均同时工作，即任意一方在讲话的同时，也能收听到对方的信息，有时也称全双工通信。5移动通信的工作方式时分双工（TDD）：信号的接收和传送是在同一频率信道的不同时隙，用时间来分离接收与传输信道，某个时间段由基站发送信号给移动台，另外时间段由移动台发送信号给基站。

频分双工（FDD）：指收、发信机所用频率不同，一般双工频差为几兆赫兹到几十兆赫兹。5移动通信的工作方式时分双工（TDD）优点：1）频谱灵活性高；2）频谱利用率高；3）支持不对称数据业务；4）有利于采用新技术；5）成本低。缺点：1）对定时和同步要求严格，上、下行链路之间需要保护时隙；2）带外辐射较大。6移动通信的多址技术移动通信中的多址技术分为：频分多址、时分多址和码分多址1）频分多址是以传输信号的载波频率的不同划分来建立多址接入。特点：（1）单路单载波传输；（2）信号连续传输；（3）需要周密的频率规划；（4）信道带宽相对较窄；（5）基站需要多个收发信道设备；（6）频率利用率低，系统容量小。6移动通信的多址技术2）时分多址是以传输信号存在的时间不同划分来建立多址接入。特点：（1）多个用户共享一个载频，并占据相同的带宽（2）系统中的数据发射不是连续的而是以突发的方式发射，耗电较低；（3）时分多址传输速率较高，需采用自适应均衡（4）利于加强通信网络控制和保证移动台的越区切换；（5）各时隙间必须留有一定的保护时间；（6）时分多址必须有精确的定时和同步；(7)系统抗干扰能力强，频率利用率高，容量大6移动通信的多址技术3）码分多址是以传输信号的码型不同划分来建立多址接入。特点：（1）抗干扰、抗多径衰落能力强。（2）保密安全性高。（3）系统容量大。（4）系统容量配置灵活。（5）通信质量更佳。（6）频率规划简单。7移动通信中的编码与调制技术1）移动通信的编码技术（1）信源编码

在发送端，把经过采样和量化后的模拟信号变换成数字脉冲信号的过程，称为信源编码。信源编码分为三类：

1）波形编码

2）参量编码

3）混合编码7移动通信中的编码与调制技术波形编码。波形编码直接对模拟语音取样、量化，并用代码表示，脉冲编码调制PCM和增量调制DM是波形编码的代表。优点：①具有很宽范围的语音特性，对各类模拟话音波形信号进行编码均可达到很好的效果；②抗干扰能力强，具有优良的的话音质量；③技术成熟、复杂度不高；④费用适中。缺点有：编码速率要求高，一般要求在16~64kbit/s之间，所占用的频带较宽，只适用于有线通信系统中。7移动通信中的编码与调制技术参量编码是以发音机制的模型作为基础，用一套模拟声带频谱特性的滤波器系数和若干声源参数来描述这个模型，在发送端从模拟语音信号中提取各个特征参量并进行量化编码。包括线性预测编码（LPC）及各种改进型。目前移动通信系统的语音编码技术大多采用这种类型技术为基础。优点是：由于只需传输话音特征参量，因而语音编码速率可以很低，一般在2～4.8kbit/s之间，并且对话音可懂性没有多少影响。缺点是：话音有明显的失真，并且对噪声较为敏感，话音质量一般，不能满足商用话音质量的要求。7移动通信中的编码与调制技术混合编码将波形编码和参量编码结合起来，力图保持波形编码话音的高质量与参量编码的低速率。目前移动通信中使用的混合编码包括规则脉冲激励长期预测编码（RPE—LTP）和码激励线性预测编码（CELP）。特点是：数字语音信号中既包括若干话音特征参量又包括部分波形编码信息，因而综合了参量编码和质量波形编码各自的优点。7移动通信中的编码与调制技术（2）信道编码信道编码是发送方和接收方通过一定的信道收发信息时采用的双方协议的编码方式，以便保证传输信息的完整性、可靠性和安全性。包括：奇偶校验码；重复码；循环冗余校验码；卷积码；交织。7移动通信中的编码与调制技术奇偶校验码方法：首先把信源编码后的信息数据流分成等长码组，在每一信息码组之后加入一位（1比特）校验码元作为“奇偶检验位”，使得总码长n（包括信息位n－1和校验位1）中的码重为偶数（称为偶校验码）或为奇数（称为奇校验码）。特点：编码速率较高；只能发现奇数个错误，无纠错功能。7移动通信中的编码与调制技术重复码方法：将信息重复传几次，只要正确传输的次数多于传错的次数，就可用少数服从多数的原则排除差错。特点：编码/解码速率较高；信道有效利用率低。7移动通信中的编码与调制技术循环冗余校验码是专门用于检错的循环码，优点：可以检测出多种可能的组合型差错；比较容易实现编码和译码电路。可以检测出以下几种格式的错误：（1）突发长度不超过（n－k）的全部错误格式。（2）当突发性差错位达到（n－k＋1）位时，可以部分检错。（3）当突发性差错位超过（n－k＋1）位时，检错比例为（1－2－（ｎ－ｋ－１））。（4）当生成多项式含有偶数个非“０”元素时，CRC可以检出码字的全部奇数个误差格式的错误。7移动通信中的编码与调制技术卷积码卷积码在它的信码元中也有插入的校验码元但并不实行分组校验，每一个检验码元都要对前后的信息单元起校验作用，整个编解码过程也是一环扣一环，连锁地进行下去。特点：编码简单；设备简单；性能高；适合解离散的差错，对于连续的差错效果不理想。7移动通信中的编码与调制技术交织实现方法：在发送端，编码序列在送入信道传输之前先通过一个“交织寄存器矩阵”。将输入序列逐行存入寄存器矩阵，存满以后，按列的次序取出，再送入传输信道。接收端收到后先将序列存到一个与发端相同的交织寄存器矩阵，按列的次序存入，存满以后，按行的次序取出然后送进解码器。7移动通信中的编码与调制技术2）移动通信的调制技术是将信号变换成适合于传输和记录的形式，其目的：便于信息的传输；改变信号占据的带宽，改善系统的性能；便于多路多址传输。调制分为：模拟调制和数字调制模拟调制：是利用输入的模拟信号直接调制（或改变）载波的振幅、频率或相位，从而得到调幅（AM）、调频（FM）、或调相（PM）信号。数字调制：是利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。7移动通信中的编码与调制技术高斯滤波最小频移键控（GMSK）是将基带信号先经过高斯滤波器滤波，使基带信号形成高斯脉冲，之后进行最小频移键控（MSK）调制。优点：功耗小、重量轻、收发信机成本低等。能够满足数字移动通信中进行高速率数据传输时，邻道带外辐射功率低于-80～-60dB的指标。7移动通信中的编码与调制技术四相相移键控（QPSK）特点：（1）可以压缩信号的频带，提高了信道的利用率；（