智能网络组网技术 课件全套 （侯晓静） 项目1-9 物联网通信技术概述-NB-IoT 窄带物联网技术

物联网通信技术概述物联网通信技术概述单元1互联网技术单元2从互联网到物联网单元3物联网通信技术概述单元4沙盘演示智慧农业网络层通信介绍网络层是物联网无处不在的前提

一互联网概述

单元一互联网技术互联网的出现是人类通信技术的一次革命。然而，如果仅仅从技术的角度来理解互联网的意义显然远远不够,互联网的发展早已超越了当初研发时的军事和技术目的，几乎从一开始就是为人类的交流服务的。一互联网概述一互联网概述一互联网概述由于TCP/IP体系结构的发展，互联网在20世纪70年代的时候迅速发展起来，这个体系结构最初是由鲍勃·卡恩提出来的，然后由其他人进一步发展完善。20世纪80年代，美国国防部采用了这个结构，到1983年，世界各国普遍采用了这个体系结构，从而得到了全世界的认可。一互联网概述一互联网概述第一个检索互联网的成就是在1989年被发明出来，是由PeterDeutsch和他的全体成员创造的，他们为FTP站点建立了一个档案，后来命名为Archie。这个软件能周期性地到达所有开放的文件下载站点，列出他们的文件并且建立一个可以检索的软件索引。检索Archie命令是UNIX命令，所以只有利用UNIX知识才能充分利用它的性能。一互联网概述一互联网概述1989年，欧洲粒子物理实验室的TimBerners和他的团队成员提出了一个分类互联网信息的协议。这个协议在1991年后被称为WorldWideWeb，基于超文本协议——在一个文字中嵌入另一段文字的连接系统，阅读这些页面的时候，可以随时用它们选择一段文字链接。一互联网概述由于互联网最早是由政府部门投资建设的，所以它最初只限于研究部门、学校和政府部门使用，除了以直接服务于研究部门和学校的商业应用之外，其他的商业行为是不允许的。20世纪90年代初，当独立的商业网络开始发展起来，这种局面才被打破，这使得从一个商业站点发送信息到另一个商业站点而不经过政府资助的网络中枢成为可能。一互联网概述随着微软全面进入浏览器、服务器和互联网服务提供商（ISP）市场，成为了基于互联网的商业公司。1998年6月，微软的浏览器和Windows98集成并应用于桌面电脑，显示出在迅速成长的互联网上投资的决心。从此互联网进入了迅速发展壮大的时期，在线销售迅速成长，商业走进互联网的舞台。一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述一互联网概述二从互联网到物联网二从互联网到物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网三IPV6与物联网问题与思考项目二电磁波与天线技术电磁波与天线技术电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念电磁波基本概念天线接收原理天线接收原理天线接收原理天线接收原理天线的种类三、天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线的种类天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整天线参数的调整移动通信技术

Mobilecommunicationtechnology目录1.3平均信息量（熵）的概念

1.2通信系统的主要性能指标本章小结1.1通信的基本知识1.1通信的基本知识

通信（communication）就是信息的传递。其中信息（information）是消息（message）中所包含的有效内容，或者说是消息中不确定的部分。消息有多种表现形式，比如语音、文字、音乐、数据、图片等都是消息。信息传递必须要有合适的物理载体，比如古代的烽火传警、击鼓作战、鸣金收兵等，就是利用光或声音这些载体来传递战争信息的实例，我们把传递信息的物理载体称之为信号（signal）。可见，信息、消息和信号之间有着密切联系，信息以消息的形式表现出来，并通过信号来传递，即消息是外壳，信息是消息的内核，信号是信息的载体。1.1通信的基本知识关于信息和数据（data）的区别，一般认为，数据是反映客观事物的性质、形态、结构和特征的符号，数据可以是具体的数字，也可以是文字或图形等形式。信息则是数据加工的结果，是有用的数据。

1837年摩尔斯发明的有线电报和1876年贝尔发明的电话，使通信步入了利用“电”这个载体来传递信息的新时代，在电通信系统中，信息的传递以电信号的形式（电压或电流）来实现，由于电通信具有迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制，因此得到了飞速发展和广泛应用。当今在自然科学领域涉及“通信”这一术语，一般都是指“电通信”（即电信）。本书中讨论的通信均指电通信。1.1通信的基本知识1.1.1通信系统的组成通信系统（CommunicationSystem）是指为完成通信任务所需要的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。现在我们来看看无线广播通信系统是怎样工作的。首先播音员的语音信号通过麦克风传至发送设备，并将其调制到所发送的模式和频率，然后通过天线发送出去；接收机接收到的信号是非常微弱的中频或高频信号，将其解调成音频信号，通过放大由扬声器播放出来。一个普通的广播过程如图1-1所示。图1-2示是一个调频（FM）收音机的工作原理框图，从天线接收的信号经过混频、中放、检波，解调为音频信号，经功放放大，由扬声器输出。它是无线广播通信系统的一个实例，其中AGC为自动增益控制电路。1.1通信的基本知识1.1.1通信系统的组成图1-1无线广播通信系统图1-2调频（FM）收音机的工作原理框图1.1通信的基本知识我们知道信号不一定只是语音信号，也可以是符号、文字、音乐、数据、图片、活动图像等，这些原始信息统统用一个名称来命名：信源。这些信号通常具有较低的频谱分量，我们称这种信号为基带信号。无线广播通信系统中的调制是将基带信号附加到合适的载波信号上，以便在信道上进行传输。针对不同的系统有不同的处理方式，比如上面介绍的无线广播通信系统中的调制，是由发送设备完成此功能的。由于信号存在着许多不同的类型以及不同的传输方法，因此产生了种类繁多的通信系统。为了分析消息传输的实质，可以把各类通信系统的共性及基本组成概括为一个一般模型。不管何种通信系统，信息总是由发送端通过信道传递到接收端的，因此，通信系统的一般模型都如图1-3所示。1.1通信的基本知识图1-3通信系统的一般模型1.1通信的基本知识信源的作用是产生（形成）消息。消息可以是多种多样的，可以是语音、图像、数据、文字、符号等等。信源可以是有次序的符号序列，也可以是连续变换的时间函数，前者我们称为数字信号，后者称为模拟信号。传输模拟信号的通信系统，称为模拟通信系统。相应地，传输数字信号的通信系统，称为数字通信系统。发送设备的作用是将消息与信道匹配起来，即将消息转换为适于信道传输的电信号，以便在信道中传输。转换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的方式。有时，发送设备可能还包括为达到某些特殊要求而进行的各种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等。信道的作用是为信号由发送设备传输到接收设备提供传输媒介或途径，可以是有线的，也可以是无线的。在实际应用中，信道可以是包括传输设备的广义传输途径。在信道中，既可以给信号提供传输途径，也可以对传输的信号产生干扰和噪声，使信号产生畸变。1.1通信的基本知识接收设备的作用则是完成发送设备的逆变换，它把接收的信号恢复为原始的信号，送到信宿：信宿是信息到达的目的地，信息通过接收的信号还原为原始的消息，或执行某个动作，或进行显示。信源和信宿位于通信系统的两端，故又称为终端设备。噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传输信道以及各种接收设备等所有信号传输环节中的一个或几个产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表示，在信道中以叠加方式引入。图1-4测量系统模型1.1通信的基本知识根据研究的对象或关心的问题的不同，还可以出现不同形式的具体通信系统模型，比如雷达、声呐及地震法勘测等测量系统，如图1-4所示。这类系统主要由4个部分组成：信号源、待测物体（中介体）、信号检测（比较）部分和接收终端（显示）。此类系统中，信号源发出的信号是已知的，一路作为标准信号，另一路为经待测物体后变化的信号，根据两路信号的变化量来判断待测物体的特征，即通过系统主要测量信号经过中介体后的变化，来判断中介体的特征。1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类通信系统的分类方法有很多，一般从下面五个方面进行分类。1．按通信业务分类根据通信业务不同，可分为电话通信、数据通信、图像通信、多媒体通信等各种通信系统。这些通信系统可以是专用的，也可以是兼容的。在综合业务通信网中，各种类型的消息都在统一的通信网中传送；如多媒体通信就是将电话、图像、数据综合在一起，形成一种相互关联的复合信号进行通信的新型业务1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类2．按是否调制分类根据是否采用调制，可分为基带传输和频带传输的通信系统。一般地，信息源发出的电信号频率大都从低频开始，这种信号称为基带信号，如话音信号频率为20～20000Hz，但主要能量集中在300～3400Hz；电视图像信号的频率在0～6MHz范围内；数据信号的频率虽然与传输速率有关，但还是属于基带信号。直接将基带信号经过放大器送到信道上传输称为基带传输。基带信号通过调制后，其频谱搬移到比较高的频率范围，以适合传输信道的要求。经过调制后频谱变高的信号称为频带信号。传输频带信号称为频带传输。1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类2．按是否调制分类根据是否采用调制，可分为基带传输和频带传输的通信系统。一般地，信息源发出的电信号频率大都从低频开始，这种信号称为基带信号，如话音信号频率为20～20000Hz，但主要能量集中在300～3400Hz；电视图像信号的频率在0～6MHz范围内；数据信号的频率虽然与传输速率有关，但还是属于基带信号。直接将基带信号经过放大器送到信道上传输称为基带传输。基带信号通过调制后，其频谱搬移到比较高的频率范围，以适合传输信道的要求。经过调制后频谱变高的信号称为频带信号。传输频带信号称为频带传输。1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类3．按信号的特征分类根据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可分为模拟通信系统和数字通信系统。当信号的某一参量随相应信息的变化而变化，其参量的取值为无限多个数值的称为模拟信号。如话音信号的电压或电流大小随声音的强弱而连续变化；调幅波或调频波信号其幅度或频率随话音或音乐作相应连续的变化等，这些都是随时间连续变化的模拟信号，如图1-5所示；而对于脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PWM）信号，尽管在时间上是不连续的（离散的）但其脉冲的幅度、宽度随调制信号变化取连续值，因此仍属于模拟信号，如图1-6所示。。1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类3．按信号的特征分类根据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可分为模拟通信系统和数字通信系统。当信号的某一参量随相应信息的变化而变化，其参量的取值为无限多个数值的称为模拟信号。如话音信号的电压或电流大小随声音的强弱而连续变化；调幅波或调频波信号其幅度或频率随话音或音乐作相应连续的变化等，这些都是随时间连续变化的模拟信号，如图1-5所示；而对于脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PWM）信号，尽管在时间上是不连续的（离散的）但其脉冲的幅度、宽度随调制信号变化取连续值，因此仍属于模拟信号，如图1-6所示。。1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类图1-5时间连续的模拟信号图1-6时间离散的模拟信号1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类当信号的某一参量随相应信息的变化而变化，其参量的取值为有限的，参量与信息之间的变化关系为非直观的数字形式称为数字信号。如脉冲编码调制（PCM）信号是用有限个数值来表示信息的变化，一般的数字信号不仅在幅度上的取值是离散的，而且在时间上也是离散的，但数字信号并非在时间上都是离散的，普通移频电报在时间上就是连续的，但反映信息的瞬时频率仅有f1与f2，所以仍属于数字信号，如图1-7所示。图1-7数字信号（a）一般的数字信号；（b）移频电报数字信号1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类图1-8为模拟通信系统模型。由于信源发出的原始电信号通常具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，因此需要调制器将其变换成适合信道传输要求的已调信号送到信道中传输。接收端经解调器把已调信号还原为原始信号。调制器与解调器代表了发送设备和接收设备。图1-8模拟通信系统模型1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类数字通信系统模型如图1-9所示。当信息源发送出来的电信号是模拟信号时；需要经过信源编码变换成数字基带信号；加密器可以很方便地对传输信号进行加密处理；复用是将多路信号按一定规律复合成一路信号，以提高传输信道的效率；信道编码通常包括纠错编码和线路编码：由于信道噪声的干扰而使传输的数字信号产生差错，必须在接收端能自动检出错码并纠正错码，即纠错编码，线路编码的目的是为了信源编码后的数字信号更适合在信道上传输；调制器是为了实现数字信号的频带传输。接收端的解调、信道解码、解复用、解密器、信源码等功能，与发送端的调制、信道编码、解复用、加密码、信源编码等功能是一一对应的反应换。图1-9数字通信系统模型1.1通信的基本知识1.1.2通信系统的分类需要说明的是，图1-9是数字通信系统的一般组成。实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环节，例如数字基带传输系统中，是不需要调制器和解调器的；另外，有些环节如同步，由于分散在各处，图1-9中没有画出。数字通信发展非常迅速，主要原因是它与模拟通信相比有着独特的优点。（1）抗干扰能力强信号在传输过程中必然会受到各种噪声的干扰。在模拟通信中，为了实现远距离传输，需要及时地把已经受到衰减的信号进行放大（增音）。但在信号放大的同时，串扰进来的噪声也被放大，如图1-10（a）所示。由于模拟信号是用信号幅度载荷信息的，而噪声又是直接干扰信号幅度，因此，难以把信号与干扰噪声分开。随着传输距离增加，噪声累加越来越大，信噪比越来越小。所以模拟通信的通信距离越远，通信质量越差。1.1通信的基本知识在数字通信中，信息不是包含在脉冲的波形上，而是包含在脉冲的有无之中。为了实现远距离传输，可以通过再生的方法对已经失真的信号波形进行判决，从而消除噪声积累，如图1-10（b）所示。由于无噪声积累，所以数字通信抗干扰能力强，易于实现高质量的远距离传输。这是数字通信的重要优点之一。图1-10数字通信和模拟通信抗干扰性能比较1.1通信的基本知识（2）灵活性强，能适应各种业务要求在数字通信中，各种消息（电报、电话、图像和数据等）都可以变换成统一的二进制数字信号进行传输。数字信号的传输可以与数字信号的时分交换结合起来，组成统一的综合业务数字网（ISDN）。综合业务数字网对来自不同信源的信号自动地交换、综合、传输、处理、存储和分离，这给实际应用带来极大的便利。（3）便于差错控制在数字通信中，可以很方便地通过信道编码技术进行检错与纠错，降低误码率，提高传输质量。（4）便于加密处理信息传输的安全性和保密性都显得越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易得多。加密经过一些简单的逻辑运算即可实现，如图1-11所示。1.1通信的基本知识x1为原数字信号，设为01001101101010…，y为密码，设为0110000101100的周期性信号。将二者送人由模2加组成的加密电路，则输出的信号z=x1⊕y=0010110011001……。显然，z和x1，不同。到了接收端，将z和y再送人由模2加组成的解密电路，输出的信号x2=z⊕y=0100110110101…，即还原为原数字信号。只要双方约定密码，且密码周期足够长，则第三者就很难破译，而且密码还可以随时变换。图1-11加密1.1通信的基本知识以上介绍的只是简单的加密原理，实际的加密方案要复杂得多，但由此可看出，数字通信容易加密。（5）设备便于集成化、小型化数字通信通常采用时分多路复用，不需要昂贵的、体积较大的滤波器。由于设备中大部分电路都是数字电路，可以用大规模和超大规模集成电路实现，这样设备体积小，功耗也较低。但是，它也有不足之处，如占用频带宽，这是数字通信的最大缺点。一路模拟电话约占4kHz带宽，而一路数字电话大约需64kHz带宽。随着编码技术的不断发展，一路数字电话的带宽可降到32kHz、16kHz，甚至更低。随着光纤等宽带传输信道的广泛采用，数字通信和光纤传媒的优点得到了最好的结合，数字通信得到了广泛的应用。1.1通信的基本知识4．按信号的复用方式分类传送多路信号一般有三种复用方式：频分复用、时分复用、码分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同信息。传统的模拟通信中都采用频分复用。时分复用是数字通信系统中采用的一种最基本的复用方式。码分复用多用于空间通信的扩频通信系统和移动通信系统中。当然，为了进一步提高系统的有效性，一个通信系统中可以采用多种复用技术。例如在移动通信系统中，同时采用频分复用、时分复用和码分复用技术。1.1通信的基本知识5．按传输媒介分类按传输媒介，通信系统可分为有线和无线通信系统两大类。所谓有线通信是用导线（如架空明线、对称电缆、同轴电缆、光导纤维等）作为传输媒质完成通信。如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。所谓无线通信是依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的。如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。1.1通信的基本知识1.1.3通信方式通信方式是指通信双方之间的工作方式或信号传输方式。对于点与点之间的通信，按信号传送的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。单工通信，是指信号只能单方向传输的工作方式，如图1-12（a）所示。例如遥测、遥控，就是单工通信方式。半双工通信，是指通信双方都能收发信息，但不能同时进行收发的工作方式，如图1-12（b）所示。例如，使用同一载频工作的无线电对讲机，就是按这种通信方式工作的。全双工通信，是指通信双方可同时进行收发信息的工作方式，如图1-12（c）所示。例如，普通电话就是一种最常见的全双工通信方式。1.1通信的基本知识图1-12通信方式示意图1.1通信的基本知识在数字通信中，按照数字信号码元排列方法不同，有串行传输与并行传输之分。所谓串行传输，是将数字信号码元序列按时问顺序一个接一个地在信道中传输，如图1-13（a）所示。如果将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输，则称为并行传输，如图1-13（b）所示。图1-13串行和并行方式（a）串行传输；（b）并行传输1.1通信的基本知识一般的远距离数字通信大都采用串行传输方式，因为这种方式只需占用一条通路。并行传输在近距离数字通信中被采用，它需要占用两条或两条以上的通路。此外，按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信；按通信设备与传输线路之间的连接类型。可分为点到点之间通信（专线）、点到多点之间通信（网通信），由于通信网的基础是店与店之间的通信，所以书本重点讨论店与店之间的通信。1.1通信的基本知识1.1.4信息及其度量通信的根本目的在于传输消息中所包含的信息。信息是指消息中所包含的有效内容，或者说是收信者预先不知而待知的内容。不同形式的消息，可以包含相同的信息。例如，用话音和文字发送的天气预报，所含信息内容相同。传输信息的多少可直观地使用“信息量”来衡量。消息是多种多样的。因此度量消息中所含信息量的方法，必须能够用来度量任何消息，而与消息的种类无关。同时，这种度量方法也应该与消息的重要程度无关。在一切有意义的通信中，对于接收者而言，某些消息所含的信息量比另外一些消息更多。例如，“某客机坠毁”这条消息比“今天天下雨”这条消息包含有更多的信息。这是因为，前一条消息所表达的事件极不可能发生，它使人感到惊讶和意外；而后一条消息所表达的事件很有可能发生，不足为奇。这表明，对接收者来说，信息量的多少与接收者收到消息时感到的惊讶程度有关，消息所表达的事件越不可能发生，越不可预测，就会越使人感到惊讶和意外，信息量就越大。1.1通信的基本知识1.1.4信息及其度量概率论告诉我们，事件的不确定程度可以用其出现的概率来描述。因此，消息中包含的信息量多少与消息所表达事件的出现概率密切相关。事件出现的概率越小，则消息中包含的信息量就越大，反之则越小。根据以上认知，消息中所含的信息量I与消息发生概率P（x）的关系应当反映如下规律。（1）消息x中所含的信息量I是该消息出现的概率P（x）的函数，即（2）消息出现的概率P（x）越小，I越大；反之I越小。且当P（x）=1时，I=0；时，P（x）=0时,I=∞。1.1通信的基本知识1.1.4信息及其度量（3）若干个相互独立事件构成的消息（x1,x2,），所含信息量等于各独立事件x1，x2，信息量之和，也就是说，信息量具有相加性，即可以看出，若I与之间的关系式为则可满足上述三项要求。所以我们定义公式（1-1）为消息x所含的消息量。信息量I的单位取决于公式（1-1）中对数的底的取值。a=2单位为比特（bit），可简写为ba=e单位为奈特（nat），可简写为na=10单位为哈特莱（Hartley）通常广泛使用单位比特，即1.1通信的基本知识1.1.4信息及其度量【例1-1】设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字“0”或“1”，计算信源输出的每个符号的信息量。解：二进制等概率时根据式（1-1），有即二进制等概率时，每个符号所含信息量相等，为lb。在工程应用中，习惯把一个二进制码元称为1b。1.1通信的基本知识1.1.4信息及其度量同理，对于离散信源，若N个符号等概率出现，且每一个符号的出现是相互独立的，即信源是无记忆的，则每个符号所含的信息量相等，为（1-3）式中，P为每一个符号出现的概率；N为信源中包含的符号数目。若N是2的整幂次，比如，则式（1-5）可改写为式中，K是二进制符号数目，也就是说，传送每一个进制符号的信息量就等于用二进制符号表示该N进制符号所需的符号数目。1.2通信系统的主要性能指标衡量一个通信系统性能优劣的基本因素是有效性和可靠性。有效性是指传输一定量信息时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输“速度”的问题；可靠性是指信道传输信息的准确程度，或者说是传输“质量”的问题。这两个因素相互矛盾而又相互统一，并且还可以相互转化。1.2通信系统的主要性能指标1.2.1模拟通信系统的性能指标模拟通信系统的有效性用信号在传输中所占用的传输带宽来表示，传输带宽越窄，有效性越好，反之越差；可靠性用接收端最终输出的信噪比来度量，输出信噪比越高，可靠性越好，反之越差。信噪比是输出端信号的平均功率与噪声平均功率比值的简称，用SNR（Signalt0NoiseRatio）或S/N表示，它的单位一般使用分贝（dB），其值为10倍对数信噪比，即。1.2通信系统的主要性能指标1.2.2数字通信系统的性能指标1．有效性指标数字通信系统的有效性通常用传输速率和频带利用率来表征。（1）传输速率。传输速率有两种表示方法：码元速率RB和信息速率Rb。①码元传输速率RB。在数字通信中，常用时间间隔相同的符号来表示数字信号，这样的时间间隔内的符号称为码元。对应的时间间隔称为码元长度（宽度）。码元传输速率是指单位时间内传送码元的数目，又称为码元速率、波特率或传码率。用符号RB来表示，单位为“波特”，常用符号“Baud”表示，简写为“B”。需要注意的是，码元速率仅表示每秒钟传输的码元数，而没有限定此时的码元是何种进制，码元的进制数取决于发送码元的通信系统。1.2通信系统的主要性能指标1.2.2数字通信系统的性能指标②信息传输速率Rb。信息传输速率又称为比特率或传信率，是指每秒钟传送二进制的位数，单位为比特/秒，简记为b/s或bps。在二进制通信系统中，每个码元携带1比特的信息量，因此信息速率等于码元速率，但两者的单位不同。在多（M）进制通信系统中，由于每个码元携带比特的信息量，因此信息速率与码元速率的关系式：

1.2通信系统的主要性能指标1.2.2数字通信系统的性能指标③频带利用率。在比较不同的数字通信系统有效性时，单看它们的信息速率（或码元速率）是不够的，还应考虑传输信息所占用的频带宽度，即频带利用率。它定义为单位频带（1赫兹）内的传输速率，即

1-61-71.2通信系统的主要性能指标1.2.2数字通信系统的性能指标数字通信系统的可靠性常用误码率和误比特率来衡量。误码率是指接收的错误码元数与传输的总码元数的比值，即

1-8误比特率是指接收的错误比特数与传输的总比特数的比值，即1-91.2通信系统的主要性能指标1.2.2数字通信系统的性能指标2．可靠性指标数字通信系统的可靠性通常用差错率来衡量，差错率较小，可靠性越高。差错率也有两种表示方法：误码率和误信率。（1）误码率（码元差错率）误码率用Pe表示，是指收到的错误码元数与总的传输码元数之比，即在传输中出现错误的码元概率，记为

1-101.2通信系统的主要性能指标1.2.2数字通信系统的性能指标(2)误信率（信息差错率）误信率又称误比特率，用Pb表示，是指收到的错误比特数与总的传输比特数之比，即在传输中出现错误信息量的概率，记为显然，在二进制符号传输时，有Pe=Pb,在M进制时，两者关系较复杂，一般有Pb＜Pe。1.3平均信息量（熵）的概念一般来说，信源各符号初选的概率是不相等的，此时各符号所含的信息量也不同。若各符号所含的信息量也不同。若各符号的出现统计独立，则该信源每个符号所含信息量的统计平均值（即平均信息量）为由于平均信息量H（s）与热力学中的熵形式相似，因此又称为信息源的熵。信息源的熵有如下性质。（1）其物理概念是信源中每个符号的平均信息量，单位为b/sym，sym指符号。（2）熵是非负的。（3）当信源符号等概率发生时，熵具有最大值Hmax，即1-131.3平均信息量（熵）的概念1.3平均信息量（熵）的概念1.3平均信息量（熵）的概念1.3平均信息量（熵）的概念1.3平均信息量（熵）的概念1.3平均信息量（熵）的概念本章小结本章主要介绍通信系统的组成及模型、通信系统的分类及工作方式、通信系统的主要技术指标和通信的发展方向等内容。信息量是信息的度量单位，信息量的大小与消息发生可能性的大小有关，事件发生可能性越大，消息所携带的信息量越小。重点介绍了通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性。对于模拟通信系统，有效性通常用每路信号的有效传输带宽来衡量；传输的可靠性则用通信系统的输出信噪比来衡量。对数字通信系统，其有效性通常用码元传输速率或信息传输速率来衡量；传输的可靠性则用差错率来衡量。最后介绍了差错率的两种形式：误码率和误比特率。移动通信技术

Mobilecommunicationtechnology目录信道的定义01信道的分类02信道的数字模型0301信道的定义信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。信道作用是传输信号，它提供一段频带让信号通过，同时又给信号加以限制和损害。

信道分为狭义信道和广义信道。信道：是指以传输媒介为基础的信号通路。02信道的分类

狭义信道仅指信号的传输媒质，这种信道称为狭义信道；广义信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统中的一些转换装置，这种信道称为广义信道。

狭义信道按照传输媒质的特性可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光纤等。广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编码信道等。02信道的分类图1调制信道和编码信道02信道的分类无线信道无线信道电磁波的频率－受天线尺寸限制地球大气层的结构对流层：地面上0~10km平流层：约10～60km电离层：约60～400km地面对流层平流层电离层10km60km0km图2大气层的结构图02信道的分类频率(GHz)(a)氧气和水蒸气（浓度7.5g/m3）的衰减频率(GHz)(b)降雨的衰减衰减(dB/km)衰减(dB/km)水蒸气氧气降雨率图3大气衰减电离层对于传播的影响反射散射大气层对于传播的影响散射吸收02信道的分类02信道的分类明线图6

明线02信道的分类02信道的分类02信道的分类03信道的数学模型03信道的数学模型03信道的数学模型03信道的数学模型03信道的数学模型移动通信技术

Mobilecommunicationtechnology工业与信息化系侯晓静

TheDepartmentofindustryandinformationlization目录加性噪声01常见噪声0201加性噪声01加性噪声01加性噪声01加性噪声01加性噪声01加性噪声01加性噪声2常见噪声2常见噪声2常见噪声2常见噪声2常见噪声模拟信号的数字传输工业与信息化系

TheDepartmentofindustryandinformationlization目录01调制的概念02调制的作用02调制的作用02调制的作用02调制的作用03调制的分类03调制的分类03调制的分类03调制的分类04幅度调制的一般模型04幅度调制的一般模型模拟信号的数字传输概述工业与信息化系

TheDepartmentofindustryandinformationlization目录1.1模拟信号与数字信号1.1模拟信号与数字信号1.1模拟信号与数字信号1.1模拟信号与数字信号1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程1.2模拟信号的数字化过程编码工业与信息化系

TheDepartmentofindustryandinformationlization目录01编码定义02码字和码型02码字和码型03常用码型比较03常用码型比较03常用码型比较04码位的选择和安排二进制数字调制方法工业与信息化系

TheDepartmentofindustryandinformationlization目录1.2ASK调制与解调方法2.2FSK调制与解调方法3.2PSK调制与解调方法目录12ASK一般原理12ASK一般原理12ASK一般原理22ASK实现方法22ASK实现方法目录12ASK包络检波法12ASK包络检波法12ASK包络检波法22ASK的相干解调法22ASK的相干解调法3结论目录012FSK一般原理012FSK一般原理012FSK一般原理012FSK一般原理022FSK实现方法022FSK实现方法目录012FSK包络检波法012FSK包络检波法022FSK相干检测法022FSK相干检测法032FSK的过零检测法限幅a微分b整流c宽脉冲发生器dLPFef目录012PSK一般原理012PSK一般原理012PSK一般原理012PSK一般原理022PSK实现方法目录012PSK解调框图022PSK解调过程推导022PSK解调过程推导022PSK解调过程推导032PSK解调过程信号波形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；（2）可以减小由于信道特性引起的码间串扰的影响；（3）传同样信息时，传输速率减半；（4）传输的可靠性将随之降低。7移动通信中的编码与调制技术偏置四相相移键控（OQPSK）特点：（1）OQPSK最大相位跳变为；（2）OQPSK具有较高的抗相位抖动性能；（3）不需要线性功率放大器。由于不需要线性功率放大器，功率放大器的效率高，功耗小，温升低。这正是移动台所需要的，所以在CDMA反向信道移动台就是采用的偏置四相相移键控（OQPSK）调制方式。移动通信的组网技术303移动通信的组网技术内容频率的有效利用区域覆盖与信道配置移动通信系统的网络结构多信道共用技术信令304移动通信的组网技术重点移动通信系统的网络结构区域覆盖与信道配置方法多信道共用技术难点频率管理与有效利用技术区域覆盖与信道配置方法305移动通信的组网技术频率管理与有效利用组网过程中必须解决很多技术问题才能使网络正常运行，这些问题大致可以分为以下几个方面:1）频率资源的管理与有效利用问题。频率资源是人类共同拥有的特殊资源，需要在全球范围内统一管理，在不同的空间域、时间域、频率域可以采用多种技术手段来提高它的利用率。2）网络控制方面的问题。随着移动通信服务区域的扩大，需要用合理方法对整个服务区域进行区域划分比并组成相应的网络。各种业务需求不同，网络结构也就有所不同。306移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理无线电频率资源不是消耗性的，用户只是在某一个空间和时间内占用，用完之后依然存在，不使用或使用不当都是浪费。电波传播不分地区和国界，它具有时间、空间和频率的三维性，可以从这三方面实施其有效利用，提高其利用率。它在空间传播时容易受到来自大自然和人为的各种噪声和干扰的污染。频率的分配和使用需要在全球范围内制定统一的规则。307移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理国际频率分配表按照大区域和业务种类给定。全球划分为三个大区域：第一区：欧洲、非洲和前苏联的部分亚洲地区及蒙古；第二区：南北美洲（包括夏威夷）；第三区：亚洲（除前苏联的部分亚洲地区和蒙古）和大洋洲。308移动通信的组网技术中国无线电频率分配之频段划分：309移动通信的组网技术频率管理与有效利用频率的管理当前中国移动电话使用的频段主要在150MHz、450MHz、800MHz、900MHz和2000MHz等频段。双工移动通信通信网，规定工作在VHF频段的收发频差为5.7MHz，UHF450MHz频段的收发频差为10MHz，UHF900MHz频段的收发频差为45MHz，基站对移动台的下行链路的发射频率高于移动台对基站的上行链路的发射频率。相邻频道之间还必须留有一定的保护带，即占有带宽应小于频道间隔。310移动通信的组网技术频率的有效利用技术时间域的频率有效利用在某一个时间段，如果某一个用户固定占有了某一信道，但事实上它不可能占用全部时间。在该用户空闲的时间内，任何其它用户都无法再使用这个信道，只能让它闲置着，这是很大的浪费。若多个信道供大量用户所共用，则频率资源的利用率可以明显提高。用户发出呼叫的当时，有可能信道正被其它用户占用着，因而呼叫不通，即发射“呼损”（如同有线电话的占线）。311移动通信的组网技术频率的有效利用技术空间域的频率有效利用在某一个地区（空间）使用了某一频率之后，只要能控制电波辐射的方向和功率，在相隔一定距离的另一个地区可以重复使用这一频率。频率复用的情况下，会有若干个收发信机使用同一频率，虽然它们工作在不同的空间，但由于相隔距离有限，仍会存在相互之间的干扰。在频率复用的通信网络设计中，必须使同频工作收发信机有足够的距离，以保证有足够的同频道干扰“保护比”。312移动通信的组网技术频率的有效利用技术频率域的频率有效利用频率域的频率有效利用有两种方法：信道的窄带化和宽带多址技术①窄带化的技术从基带方面考虑可采用频带压缩技术，如低速率的话音编码等；从射频调制频带方面考虑可采用各种窄带调制技术，如窄带和超窄带调频、插入导频振幅压扩单边带调制以及各种窄带数字调制技术。②宽带多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）以及它们的组合等。313移动通信的组网技术频率的有效利用技术频率域的频率有效利用频率有效利用的最终评价准则是“频率利用率”，可定义为：

式中的“频谱空间”是指由频宽、时间、实际物理空间所构成的三维空间，即：（使用频谱空间的大小）=W（使用的频带宽度）×S（占有物理空间的大小）×t（使用时间）通信业务量以话务量A表示，则有：为了提高频率的利用率，应该压缩信道间隔，减小电波辐射空间的大小，使信道经常处于使用状态。314移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置区域覆盖任何移动通信网都有一定的服务区域，无线电波辐射必须覆盖整个区域,在公共通信系统中，大部分的服务区是宽阔的面状区域。根据对服务区域的覆盖方式可划为两种体制：一种是小容量的大区制；另一种是大容量的小区制。①大区制采用一个基站覆盖整个通信服务区或者个别情况由较少的基站覆盖整个服务区，但是每个基站基本上是独立的。②小区制采用的是把一个服务区域划分为若干个小区，或者说若干个小区组成一个大的服务区，并通过交换控制中心进行统一控制，实现移动用户之间或者移动用户与固定用户之间的通信。315移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置大区制移动通信316移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置大区制移动通信大区制就是在一个服务区域（如一个城镇）内只有一个或几个基站，并由它负责移动通信的联络和控制为了扩大服务区域的范围，通常基站天线架设得都很高，发射机输出功率也较大（一般在200W左右），其覆盖半径大约为30～50km。在大区制中，为了避免相互间的干扰，在服务区内的所有频道（一个频道包含收、发一对频率）的频率都不能重复。大区制的优点是组网简单、投资少、见效快，主要应用于专网或用户相对较少的地域，如在农村或城镇，为了节约初期工程投资，可按大区制设计考虑。从长远规划来看，为了满足用户数量及业务日益增长的需要，提高频率的利用率，采用小区制的办法是有必要的。317移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（1）小区制当用户数量很多时，话务量相应增大，需要提供很多信道才能满足通话的要求。为了保证覆盖区域通信质量，依据频率重复使用的观点出发，可将整个服务区域划分成若干个半径为2～20km的小区域，每个小区域中设置基站，负责与小区内移动用户的无线通信，这种方式称为小区制。318移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（1）小区制小区制的特点是：１）可以提高频率利用率。这是因为分成若干个小区以后，相隔一定距离的小区可以同时使用相同的工作频率组。也就是说，在一个很大的服务区内，同一组信道频率可以多次重复使用，因而增加了单位区域上可供使用的信道数，提高了服务区的容量密度，有效提高了频率利用率。２）具有组网的灵活性。小区制随着用户数的不断增长，每个覆盖区还可以继续划小，以不断适应用户数量增长的实际需要。采用小区制能够有效地解决信道数量有限和用户数量增大的矛盾。３）网路构成复杂。各小区的基站之间的信息交换要有交换设备，且各基站至交换局都需要有一定的中继线，这将使建网成本和复杂性增加。319移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区1）条状服务区。条状服务区亦称为带状服务区，指用户的分布呈条状（或带状）。

320移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区

2）面状服务区

①小区形状对于同样大小的服务区，采用正六边形构成的小区所需的小区数最少，故所需频率组数也最少。321移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区

2）面状服务区322移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（2)服务区2）面状服务区

①小区形状常见的蜂窝移动通信系统中的蜂窝分为三类，它们分别是宏蜂窝、微蜂窝以及智能蜂窝323移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区

①小区形状(宏蜂窝技术)蜂窝移动通信系统中，运营商在网络运营初期的主要目标是建设大型的宏蜂窝小区，取得尽可能大的地域覆盖率，宏蜂窝每小区的覆盖半径大多为1km~35km。通常存在着两种特殊的微小区域：其一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴影，“盲点”区域通信质量特差,基本保证不了正常通信；其二是“热点”，由于空间业务负荷的不均匀分布而形成的业务繁忙区域,导致通信无法实现接入等。324移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区①小区形状(微蜂窝技术)与宏蜂窝技术相比，微蜂窝技术具有覆盖范围小、传输功率低以及安装方便灵活，该小区的覆盖半径为30m~300m，基站天线低于屋顶高度，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。微蜂窝的应用主要有两方面：一是提高覆盖率，应用于一些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下商场和地下停车场等；二是提高容量，主要应用在高话务量地区，如繁华的商业街、购物中心、体育赛事期间的体育场等。325移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区①小区形状(智能蜂窝技术)智能蜂窝是指基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，可智能地监测移动台所处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。对于上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术，可极大地降低多址干扰，增加系统容量。对于下行链路而言，则可以将信号的有效区域控制在移动台附近半径为100~200波长的范围内，使同道干扰大小为减小。智能蜂窝小区既可以是宏蜂窝，也可以是微蜂窝。利用智能蜂窝小区的概念进行组网设计，能够显著地提高系统容量，改善系统性能。326移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区②区群（簇）的构成构成单元无线区群的基本条件是：

i.这一基本图样应能彼此邻接且无空隙的覆盖整个面积；ii.相邻单元中，同频道的小区间距离相等，且为最大。满足上述条件所构成的的簇的小区数目N是有限的，并且N应满足式：N=a2+ab+b2

其中a和b分别为相邻同频小区之间的二维距离（相隔小区数）。a、b均为正整数，其一个可为0，但不能同时为0。327移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区②区群（簇）的构成确定同频小区的方法区群内的小区数328移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离在区群内小区数不同的情况下，可采用下列方法来确定同频小区之间的位置和距离。如图所示，寻找中心小区A的同频小区，可以从中心A小区出发，先沿边的垂线方向跨过a个小区，再向左或者右转600，跨过b个小区，就可到和中心小区A使用相同信道组的小区A′了，中心小区A和小区A′是不属于一个区群的。329移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离下面是簇复用构建蜂窝网的示意图，由此可以计算同频小区间距离D。小区的辐射半径（即正六边形的顶点半径）设为ro，则在相邻的两个簇中，位置对应的两个同频小区中心之间的距离D即同频复用距离，可用式计算：

330移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离簇内小区数N越大，同频小区之间的距离越远，抗同频干扰的性能也就越好。在进行蜂窝移动通信的频率分配时，每一个小区分配一个信道组，每一个簇分配一组信道组，在大面积覆盖时，相隔一定距离后这组频率又可以再用，只要相隔距离能保证同信道抑制足够大，频率复用就可以提高频率利用率。Dc是获得给定信号同频干扰保护比所需的同频复用距离，则在D远大于Dc的条件下，N应取最小值，因为N越小，频率利用率越高。331移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网(2)服务区③同频小区的距离将同频无线区间的距离D和小区半径ro的比值R=D/ro

称为同频复用比。D/ro是蜂窝系统中计算同频干扰和频率复用的一个重要参数。实际系统能够提供的同频干扰抑制比（即C/I）只与R有关。

332移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（3）中心激励与顶点激励基地台（基站）设在小区的中央，由全方向天线形成圆形覆盖区，这就是所谓“中心激励”方式。激励点若改在正六边形的三个顶点上用120°的扇形覆盖的定向天线，就可以避免阴影区的出现，这就所谓“顶点激励”333移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（3）中心激励与顶点激励中心激励方式难免会有辐射的阴影区。顶点激励能消除障碍物阴影，对来自天线方向图主瓣之外的干扰也能有一定的隔离度，因而允许减小同频小区之间的距离，进一步提高频谱的利用率，对简化设备、降低成本都有好处。334移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（4）频率复用模式蜂窝结构的价值是借助频率复用来突破频谱资源限制的，从而产生无限的系统容量。频率复用模式的确定主要是以同频干扰防护门限为依据。如果N太大，则每个小区中分得的频道数太少。如果N太小，每个小区频道数增加，这将导致同频小区距离近而使同频干扰防护减小。目前常用蜂窝网簇的结构有N=12、9、7、4、3。335移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（5）小区分裂小区分裂是提高蜂窝网容量及频谱利用率的一项重要措施。在高用户密度的地区，应将小区面积划小一些，或将小区中基站全向覆盖改为定向覆盖，使每个小区所分配的频道数增多，满足话务量增大的需要，这种技术措施称为小区分裂。小区分裂的方式有两种，一种是重新划分小区，一种是小区扇形化。336移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（5）小区分裂小区扇形化的优点是：不增加基站的数目，增大了C/I值，改善了通信的质量。小区分裂方式的主要缺点是：干扰电平增大，需要建造新的基站，需要重新进行频率规划，增加了切换的次数。而且随着小区半径的减小，同频干扰的就越严重。337移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（6）小区制移动通信网服务区域的划分338移动通信的组网技术区域覆盖与信道配置小区制移动通信网（6）小区制移动通信网服务区域的划分小区制移动通信网服务区域的最小不可分割的区域是由一个基站（全向天线）或一个基站的一个扇形天线所覆盖的区域，称为小区。为了确认移动台的位置，每个PLMN的覆盖区都被分为许多个位置区，一个位置区可以包含一个或多个小区。一个MSC业务区是其所管辖的所有小区共同覆盖的区域，可由一个或几个位置区组成。公用陆地移动通信网（PLMN）业务区是由一个或多个MSC业务区组成。每个国家有一个或多个。