第第01讲移动通信概述

移动通信概述ABriefIntroduction

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MobileCommunications内容提要

基本概念

技术特点

系统组成关键技术主要分类发展现状

内容提要

基本概念

技术特点

系统组成关键技术主要分类发展现状

何谓“移动通信”移动通信vs

无线通信动中通：支持至少有一方可处于移动状态的“无线”通信。移动通信vs

数字移动通信“数字”的含义：传输环节对承载信息的信号处理方式，是一种相对概念。蜂窝移动通信一种特别而普及的公众移动通信系统，因蜂窝状多小区部站覆盖而得名。

相关的流行语大哥大、手机、全球通、小灵通、GSM、CDMA、3G、WLAN、WIMAX、…切换、漫游、短信、彩铃、移动梦网、资费套餐，移动IP、…几个名词与概念：移动通信示意图固网设备交换网络无线基站移动终端“数字移动通信”是如何造就的技术本质：利用电磁媒介传播并基于信号能量检测的无线通信技术。技术基础信息论、电波传输技术、数字信号处理技术、计算机技术、材料技术等需求推动信息社会对话音、图像、数据等信息快捷灵活交互的需求。

技术进展通信与信号处理、计算机、微电子、新材料等技术进步造就当今繁荣。繁荣背后面临巨大技术挑战!现代通信：通过电磁波传输信息。电信号的数学表示：幅度频率时间相位信息是利用电信号的特征参数变化来表征的，这个过程叫编码与调制，经过编码与调制的电信号再经过频率变换以电磁波形式发送出去。主要特征参数数字移动通信信号的表征内容提要

基本概念

技术特点

系统组成关键技术主要分类发展现状

技术特点（1）电波传播环境复杂

频率范围：短波（RF3~30MHz）甚高频（VHF，30~300MHz）和特高频（UHF，300~3000MHz）内，由利用更高频段的趋势。多径传输：

直射反射散射开放环境技术特点（2）易受干扰

系统（设备）内/间干扰：共道干扰、邻道干扰、互调干扰、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等。

自然环境干扰：天气、气候、天文异动、自然灾害等

工业（电器）干扰：城市噪声、电机点火、电器开关等。人为干扰：恶意干扰

技术特点（3）频谱资源稀缺欧洲3G运营频段曾拍出3000亿欧元天价移动设备要求高低功耗便携灵活低成本（复杂度）低辐射高性能（业务能力强）真有点：“限制马吃草，又让马儿跑得快。”无线通信:通过无线电波传输信息（一个非常狭小的频段）技术特点（3）技术特点（4）系统复杂：以3GPPR4网络结构为例Co-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkNote:

Notallinterfacesare

shownandnamedBSCBTSUmAbisBSSFHLRDCEIRAUCEAGMSCGfGnSGSNGbGrGnSGSNGGSNGsGcGiGdIuCSMSC/VLRGHGpIuPSRNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet-X.25SMSMSC/VLRSCFMESIM-MEi/fSIMMS内容提要

基本概念

技术特点

系统组成关键技术主要分类发展现状

系统组成因类别而有差异

主要组成部分（显性）移动终端基站（接入点）控制与交换中心对外接口

网络、接口与协议（阴性）系统部件是通过接口互连系统往往是一个分层规范的网络接口根据规范设计传输与网络协议是规范的主体移动通信基本组成典型移动通信系统示意图蜂窝移动通信系统基本组成GSM系统基本组成BTS:基站BSC:基站控制器GMSC:移动交换中心网关GSM:全球移动通信系统HLR:归属位置寄存器VLR:访问位置寄存器MSC：移动交换中心AuC：鉴权中心EIR:设备识别寄存器

基站子系统网络与交换子系统

手机公共电话/数据交换网IMT-2000接口由GSM核心网演进的3G系统结构IMT-2000（3G）系统基本组成WCDMA系统的网络协议层次结构铱星全球移动通信系统示意图卫星移动通信系统组成平流层移动通信系统组成多网融合的B3G系统组成内容提要

基本概念

技术特点

系统组成

关键技术主要分类发展现状

传输信道的测量、分析、计算与建模信道测量与参数提取多径数量与传播损耗多普勒频移干扰时间与频率选择性信道质量分析传输损耗规律分析（衰落类型分析）信号、噪声与干扰强度分析信道建模信号传输衰减指数多径信号数量与强度多天线模型与工作机理链路计算根据信道模型、传输方案做链路预算移动通信组网技术多用户接入（多址）技术多址方式越区切换与漫游（移动性管理）多小区配置与干扰抑制技术频率复用邻小区干扰抑制信道配置多信道共用技术宏分集多用户信道共享网结构与信令核心网：电路、分组、IP网内/间互连信令：No.7移动通信无线传输技术链路体制设计双工复用方式：TDD、FDD信道配置：单/多天线、对称/非对称信号波形设计载波：多载波、单载波调制：模拟/数字、恒波络/非恒波络、高阶调制抗衰落技术分集：时间、频率、空间、极化、角度、发送分集等均衡：时/频域均衡、干扰抵消、Rake接收交织与编码：Turbo编码MIMIO与空时频编码智能天线抗干扰技术跳/扩频（时）技术认知无线电单工移动通信双工移动通信移动通信链路复用体制内容提要

基本概念

技术特点

系统组成

关键技术主要分类发展现状

①按使用对象可分为民用设备和军用设备；②按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；③按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等；④按覆盖范围可分为广域网、城域网、局域网和个域网；⑤按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；⑥按工作方式可分为同频单工、同频双工、异频单工、异频双工和半双工；⑦按服务范围可分为专用网和公用网；⑧按信号形式可分为模拟网和数字网。移动通信的分类几种主要分类方法：主要移动通信系统蜂窝移动通信系统陆地公众移动通信系统主要形式，具有越区切换、自动或人工漫游、计费及业务量统计等功能。

集群移动通信系统属于调度系统的专用通信网，它一般由控制中心、总调度台、分调度台、基地台和移动台组成，适用指挥调度。

无绳电话系统PTSN的终端无绳接入方案，是PTSN的增强应用。最新形式“小灵通”。无线寻呼系统通过无线传输方式实现信息广播、组播、点播卫星移动通信系统

LEO、GEO无线因特网接入系统WBAN、WPAN、WLAN、WMAN、WWAN、WRAN内容提要

基本概念

技术特点

系统组成

关键技术

主要分类

发展现状

移动通信历史回顾几个重要的里程碑1898年：M.G.马可尼完成第一次无线通信试验；20世纪20年代：美国底特律市警察使用的短波频段（2MHz）车载无线电系统；20世纪40年：贝尔电话实验室在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”；（人工、公网）20世纪60年：美国推出了改进型移动电话系统（IMTS），采用大区制、中小容量，频道自动选择、能自动接续到公用电话网；（自动交换）20世纪70年：提出蜂窝移动通信（小区制）概念，并陆续实现AMPS等第一代蜂窝移动通信系统；（模拟蜂窝）20世纪80年代中期起：GSM、D-AMPS、IS-95等研制；（数字蜂窝）20世纪90年代初：卫星移动通信研究热潮，（真正的全球覆盖）；2019年前后：IMT-2000系统研制启动；WLAN的推广，（宽带CDMA、分组交换）；2000年前后：启动B3G研究；2019年前底：3G-LTE启动；2019年8月：ITU启动IMT-Advanced（B3G/4G）标准化工作。互联网和移动通信的发展移动网用户超过30亿（4.8亿）互联网用户超过10亿（1.4亿）互联网的演化第1章绪论提供电信级质量的语音、视频和多媒体通信服务

NGNFTTHADSLmodem移动通信的演化第1章绪论197019902019future1G

2G

3G

4G

4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度达到20Mbps。4G将最终实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信的无缝衔接并相互兼容。移动网的发展特点：智能手机成为移动互联网的用户服务承载平台AdHoc网络、无线传感器网络第1章绪论移动宽带化，宽带移动化提供泛在的无缝服务通信技术的发展对我们娱乐、生活方式、工作方式产生巨大影响第1章绪论E3GGSMUS-TDMAGPRSWCDMAcdmaOnecdma2000-1X1XEV-DV

1XEV-DO10‘sofkb/s(2G)

100’sofkb/s

<2Mb/s(3G)<5Mb/s

<30Mb/s100-1000Mb/sHSDPAHSUPATD-SCDMAEDGEPDC3GPP3GPP2B3G

2019-2019LTEAIE2019-20192019-20192019-20192000-20192019-2019标准完成开始商用Specificationscompletedandbecomecommercial100M10MWiMAX数字移动通信的演进WideAreaNetworkMetropolitanAreaNetworkLocalAreaNetworkPersonalAreaNetworkFixedWIMAX&2G/3GMobileWIMAX&3GEvolWi-FiWiMedia&BTCognitiveRadioRegionalWirelessAccess&2G/3GRegionalAreaNetwork无线接入系统的布局10110･･･数字广播体育突发灾害原始影像在列车上公交车上居家新闻12个子信道1个子信道MPEG2信道复用HDTV手持HDTV发射台用于手持终端任何时间任何地点高画质高音质用于大屏幕电视H.264步行中数字媒体广播的进展北美ＡＭＰＳD-AMPS、IS-136IS-136++、IS-95GPRS/EDGEcdma2000\、UMTS/DoCoMo-WCDMAEV-DO,EVDV欧洲NMT、TACS…GSMUMTSWCDMA

(F2)HybridTDMA/CDMA(F1)GPRS/EDGEWideband-cdmaOneHSDPA,HSUPA亚太NMT、NTT…GSM、IS-95、PDCDoCoMo/UMTS-WCDMAWideband-cdma2000GPRS/EDGEETRI-CDMAChina-specificTDS-CDMAHSD/UPA数字移动通信系统的全球分布IPCoreNetworkCellularBWAWLANDigitalTVSatellitePANsServicesapplicationswiredaccessHigh-speedMobileWANAll-IP,openarchitectureSeparationoftechnologyandapplicationFastadoptionofnewsystemsandservicesFuture-proof基于全IP核心网的开放结构未来无线移动通信愿景－开放结构B3G/4G–

多层次网络集成未来无线移动通信愿景－多层次集成IPbasedconvergencebackboneWLAN(2.4,5,60GHz)Terrestrialradio(NewMobileAccess,IMT-2000Enhancement,IMT-2000)IN-buildingPicoCellMicroCellMacroCellUrbanRuralPortableInternet(NewMobileAccess)MobilegetsIPIPgoesmobileB3G/4G–

基于IP的多网融合未来无线移动通信愿景－多网融合数字移动通信系统的发展趋势劳工老幼护理农业医疗食品金融科学研究教育家用电器机器人作业交通运输分配环境

泛在网络世界连接所有的人和物

○ 任何时间任何地点为任何人办任何事的便捷网络

○ 人与人+人与物+物与物

数字移动通信的未来—泛在通信虚拟现实：不在现场的“身临其境”感受基于实现海量无线/移动通信的假设通信与计算机技术的完美结合一个有趣的故事澳洲农场主与它的种马．．．一种美好的憧憬2018年的世界杯…数字移动通信的未来—虚拟现实经典描述任何人、在任何时间、任何地点、利用任何设备与任何人通信。个人通信的特征以个人为中心取代以设备为中心通信不受环境或设备限制通信建立“因人而易”，个人可以充分享受通信的快乐与自由是通信发展的最高境界．．．无线移动通信的作用必要也是必然手段但可定不是充分手段…数字移动通信的未来—个人通信数字移动通信的的标准化“技术专利化、专利标准化、标准国际化”成了知识产权领域新的游戏规则。主要国际标准化组织国际电信联盟（ITU）国际频率登记局（IFRB）国际电话电报咨询委员会（CCIT）国际无线电咨询委员会（CCIR）欧洲电信标准协会（ETSI）

电气和电子工程师学会（IEEE）

国内标准化组织CCSA

200020192019200920192019IMT-2000andfuturedevelopmentOtherradiosystemsNewelementstooffernewcapabilitesofsystemsbeyondIMT-2000Systemsdeployment*SpectrumimplementationVisiondefinitionRequirementsdefinitionStandardsdevelopmentStandardsenhancementEvolution/integrationwithotherradiosystemsSystemsdeploymentSpectrumimplementationEnhancementandrelateddevelopmentofstandardsTheslopeddottedlinesindicatethattheexactstartingpointoftheparticularsubjectcannotyetbefixed.:PossiblespectrumidentificationatWRC-07*:Possiblewidedeploymentaroundtheyear2019insomecountries新一代数字移动通信系统的标准计划

统一命名:IMT-Advanced设计目标峰值速率:低速移动、热点覆盖场景下1Gbps以上

,高速移动、广域覆盖场景下100Mbps

支持泛在通信带中继的热点覆盖分层多模覆盖新一代数字移动通信系统的定义GranularityMaximizingMultipleAccessMIMOOFDMSmartAntennaSystem&SDMAIterativeDetectionSAforICOFDM/OQAM-IOTAM-WiMAXEvolutionDFE,Synchronization&DetectionPerformanceOptimizationFLP/FXPDesignSpectrumSensingAdaptiveFrameStructureInterferenceAnalysisCoverage/ThroughputOptimizationIterativeChannelEstimationHybridDouble-DwellAcquisition3GLTE&4G系统技术M-WiMAX系统技术认知无线电RFID,DMB&UWB未来数字移动通信热点技术（1）3GPPLTE,4GMobileAccessSystemsM-WiMAX,CRSystemsQoSThroughputMaximizationPacketSchedulingFairnessSupportRadioResourceManagementDynamicChannelAssignmentDynamicPowerAllocationAdaptiveModulation&CodingInter-CellInterferenceMitigationManagementofVariousQoS

OptimizationofCQIFeedbackLoad跨层设计问题资源调度

自适应编码调制

研究热点应用QPSK1/3w.P4,1/3QPSK1/12w.P4,1/1264-QAM-5/6w.P64,5/616-QAM1/3w.P16,1/3未来数字移动通信热点技术（2）MMRRelaystoenhanceCoverage,