移动通信第一章.ppt

1、第一章是移动通信的历史和概述。韩燕芳，教学目标，基于现代移动通信系统，主要讲述蜂窝移动通信的基本概念和典型移动通信系统的基本原理。使学生掌握和理解移动通信的基本理论、基本概念和发展方向，了解移动通信系统涉及的主要技术内容，如无线信道特性、调制技术和抗干扰技术、分集技术、多址技术等。并对FDMA、全球移动通信系统和码分多址移动通信系统的组成和结构做了基本介绍。【教学重点】移动通信基本概念、蜂窝移动通信组网原理、移动通信相关关键技术和移动通信系统结构， 第1章移动通信的历史和概述第2章移动信道中的无线电波传播和分集接收第3章移动通信系统的网络结构和组网技术第4章调制和解调技术第5章FDMA模拟蜂窝

2、移动系统第6章时分多址数字蜂窝移动通信系统第7章码分多址移动通信系统第8章移动通信的前景、主要内容和参考书李建东移动通信，郭体云， 西安电子科技大学出版社移动通信技术魏慧敏，李国民，人民邮电出版社，本章主要内容，1.1移动通信的基本概念和主要特征1.2移动通信系统的分类，典型移动通信系统1.3移动通信的发展，标准化1.4蜂窝概念，本章涉及的新概念，无线蜂窝移动信道基站移动业务交换中心频率复用集群， 前向信道(下行链路信道)反向信道(上行链路信道)移动台(移动终端)公共交换电话网(PSTN)综合业务数字网(ISDN)公共数据网(PDN)，1.1移动通信的基本概念，1。 什么是移动通信2。移动通信

3、系统的组成。移动通信的主要特点1。什么是移动通信？“移动通信”的基本概念是指通信双方中至少有一方在移动(或暂时静止)时传输和交换信息。移动性：终端移动性(手机、车载站)、个人移动性(支持SIM卡的服务)、服务移动性(200服务等)。)、移动通信系统的例子、现代移动通信的应用。移动通信系统的组成(以蜂窝移动通信系统为例)，通信系统的组成，移动台(MS):移动终端设备，用户数据基站子系统()。位置注册(HLR、VLR)、认证中心(AUC)、运营维护管理子系统(OMS):运营维护中心(OMC)、网络管理中心(NMC)在移动通信中建立呼叫由BSS和SS共同完成；基站提供并管理移动台和基站之间的无线传输

4、信道，基站负责呼叫控制功能，所有呼叫都通过基站连接。OMS负责管理和控制整个移动网络、前向信道、反向信道、上行链路和下行链路。第三，移动通信系统的主要特点。1.移动通信必须使用无线电波进行信息传输。移动通信的工作环境非常复杂，存在色散损耗、阴影效应和多径传输，会导致电平衰落和时延扩展。移动通信往往是在快速运动中进行的，这不仅会引起多普勒频移，而且会产生随机调频2。移动通信是一种在复杂干扰环境中工作的外部干扰：这种或那种干扰将发生在系统本身和不同系统之间。可用于移动通信的频谱资源非常有限，但是对移动通信流量的需求日益增加。如何提高通信系统的通信容量一直是移动通信发展的重点。为了解决这个矛盾，一方

5、面，我们应该开辟和启用新的频段；另一方面，我们应该研究各种新技术和措施，以减少信号占用的带宽，提高频谱利用率。移动通信系统的网络结构是多种多样的，网络管理和控制必须是有效的。根据通信区域的不同需求，移动通信网络可以由带状(如铁路和公路沿线)、区域(如覆盖一个城市或地区)或三维(如地面通信设施和中低轨道卫星通信网络的综合系统)等组成。它可以由单个网络操作，也可以并行连接多个网络。5.移动通信设备(主要是移动站)必须适用于移动环境。手机的主要要求是体积小、重量轻、省电、操作简单、携带方便。车载站和机载站除了操作简单、维护方便外，还应能在振动、冲击、高低温变化等恶劣环境下正常工作。1.2移动通信的发

6、展和标准化。移动通信系统的发展历史。移动通信的发展目标。移动通信发展历史1。1897年，马可尼在陆地和拖船上完成了无线通信实验，标志着无线通信的开始。1928年，美国警车的车载无线电系统标志着移动通信实际应用的开始。1946年，贝尔实验室在圣路易斯建立了第一个公共汽车电话网络。1974年，贝尔实验室提出了蜂窝移动通信的概念。20世纪80年代，出现了第一代移动通信系统，1983年在美国出现了AMPS，1980年在北欧出现了NMT，1979年在日本出现了NAMTS，1985年在英国出现了TACS。90年代，第二代移动通信系统，1992年商用全球移动通信系统，1991年美国提出IS-54，1993年

7、日本提出PDC，IS-95。2000年代由美国于1993年提出的第三代移动通信系统直扩码分多址、码分多址、时分同步码分多址、UMC 136，第一代移动通信从1980年持续到1994年开始商业化，直至完成其使命。频分多址(FDMA)提供普通模拟电话，实际数据速率为24 kbit/s，第一代移动通信系统的特点是蜂窝系统设计频率复用，解决了大容量需求和有限频谱资源之间的矛盾。模拟系统语音信号频分多址(FDMA)模拟移动通信系统频谱利用率低、设备复杂、价格高、服务类型有限、保密性差。例如，从1995年持续到本世纪初的移动电话、第二代移动通信系统和第二代移动通信系统，采用了时分多址系统，支持数据电路交换

8、，提供高质量的数字电话和短信传输，数据速率为144千比特/秒(实际上只有96千比特/秒)。近年发展起来的第二代半(25G)移动通信支持分组交换，数据速率目标是115千比特/秒(实际上只有40千比特/秒)。2G和25G移动通信技术优于1G，但随着用户数量的增加和用户对多媒体业务需求的增加，它们在使用频带、频谱利用率、接入速率和网络能力方面存在不足。第二代移动通信的特点，微蜂窝结构：更好的空分复用，增加用户数量，数字技术：语音信号数字化，新的调制方式：GMSK，QPSK时分多址，码分多址，高频谱利用率，大系统容量，可以提供多种业务服务，提高通信系统的通用性，抗噪声，抗干扰和抗多径衰落能力，实现更有

9、效和灵活的网络管理和控制，方便视线通信的安全性和保密性，降低设备成本，减少用户手机的体积和重量。作为第三代移动通信系统，国际电联早在20世纪80年代中期就计划在2000年左右建立一个未来的公共陆地移动通信系统。1996年，该系统被正式命名为IMT2000，通常被称为第三代移动通信系统(3G)。3G的目标可以概括为：1)全球统一标准，使用统一的频段，提高频谱效率；提供高质量的多媒体服务；加强安全和保密职能；d)室内环境要求数据传输速率达到2兆位/秒(步行为384千位/秒，车载为144千位/秒)。目前，移动通信正处于从2G到3G的平稳过渡中，但统一标准和频率的最初目标尚未实现。目前有五种不同的3G

10、标准，其中ETSI标准以全球移动通信系统为核心网络，频分双工宽带码分多址为无线接口，美国国家标准协会标准以IS41为核心网络，频分双工码分多址2000为无线接口，中国标准以时分双工时分同步码分多址为无线接口，核心网络与宽带码分多址相同。第三代移动通信系统的特点，微蜂窝结构中宽带码分多址技术的调制方式QPSK/自适应调制FDMA/时分多址/码分多址电路交换从媒体到多媒体的分组交换，3G移动通信系统与2G相比将有很大的改进，但仍不能满足用户的要求。主要问题如下：1)没有统一的世界标准，很难实现无缝漫游世界；b)语音在从2G继承的基础设施上传输，而不是在IP网络结构上传输；c)视频传输不符合高清要求

11、；d)虽然数据速率有所提高，但很难快速传输大文本和大EMail附件。考虑到3G系统的缺点，国际电联对当前的3G系统(可以说是3G或35G的改进版本)提出了一些增强要求和措施：例如，引入高速下行分组接入(HSDPA)技术，采用更好的调制技术，以实现10兆比特/秒的下行速率，小区内所有用户共享这一容量，为非干扰区域的用户提供更宽的带宽。另一个例子是将知识产权从核心网扩展到无线接入网，将核心网与无线局域网互连，并支持多媒体广播和组播。国际电联也开始考虑后3G移动通信系统的未来，提出了后3G移动通信系统的概念、框架、研究目标、关键数据速率要求和研发流程。很难想象后3G或4G移动通信系统的具体情况，但后

12、3G或4G时代的宽带移动通信系统肯定不会像前几代人那样是蜂窝行业的专属领域。后3G或4G系统将融合无线接入、无线移动、无线局域网等先进技术，为用户提供安全、可靠、易用的无线移动INTErNET系统，满足未来几年人类社会对移动通信服务的需求。内容摘要：移动通信的发展，蜂窝思想的出现数字化(1G-2G):模拟-数字，单业务(语音)-多业务(语音，数据)宽带，多媒体(2G-3G):单媒体业务-多媒体业务，人际通信-人与机器之间和机器之间的通信，容量增加了2-5倍，带宽增加了2-5倍。各种系统的互联，IP多媒体业务，容量增加了5-10倍。第二，移动通信的发展目标，个人通信，“谁”都需要大量用户的支持：

13、有限的频谱资源“无论何时”都需要支持移动通信：无线通信的前提是“无论何处”都需要无缝覆盖：有限的传输容量“无论谁”都需要多媒体：有限的处理能力。第三，移动通信的标准化、标准化工作的重要性、通信技术的多样性、网络互连的缺乏、设备互操作性的缺乏、无法大规模生产昂贵的移动通信的标准化内容、技术系统的标准化、网络设备的标准化、测试方法的标准化。国际电信联盟(国际电联)最初由四个常设组织组成：总秘书处、国际频率注册处(IFRB)、国际无线电咨询委员会(CCIR)和国际电话电报咨询委员会(国际电联)。1993年3月，国际电联的组织改组为无线电通信组(CCIR IFRB)和国际电联无线电工作组电信标准化组。

14、ITU-T工作组电信发展小组(BDT)、欧洲标准化组织、欧洲邮电管理协会(CEPT):它曾经是欧洲通信设施的主要标准化组织，现在正逐步被其他组织所取代，欧洲电信标准协会(ETSI):成立于1988年，GSM、DECT、HiperLAN等北美标准化组织，如电子工业协会(EIA)、电信工业协会(TIA)、蜂窝电信工业协会(CTIA)、美国国家标准协会(ANSI)、IEEE LAN等。1.3移动通信系统的分类，典型的移动通信系统，1 .移动通信系统的分类，2 .移动通信系统的工作模式，3 .典型的移动通信系统，1 .移动通信系统的分类。按使用环境分类：陆上通信、海上通信和空中通信；按多址分类：频分多

15、址(FDMA)、时分多址(时分多址)、码分多址(码分多址)等。按覆盖范围分类：广域网和局域网；按业务类型分类：电话网、数据网和多媒体网；按工作方式分类：同频单工、异频单工、异频双工和半双工；按服务范围分类：专网和公网；按信号形式分类：模拟网络和数字网络。通信系统的分类，移动通信系统的工作模式，单工通信所谓的单工通信是指通信双方的无线电台交替接收和发送信件。根据收发频率的异同，可分为同频单工和异频单工。特点：每个无线电台的收发机由一个开关控制，只需要一个天线。不说话时，发射机不工作，设备简单，电台功耗小。但是，这种工作模式只允许一方发送，另一方接收，却不能应答；此外，当任何一方结束讲话时，它必须

16、立即释放按钮开关，否则它将不会收到来自另一方的信号。如无线电台、BP机、便携式无线电台等。单工通信是指通信双方(如图中的无线电甲和无线电乙)使用相同的频率f1，发送时不接收，接收时不发送。通常，每个接收机都处于等待状态，也就是说，将天线连接到接收机并等待被叫。当收音机甲想说话时，它按下接收器的按键，一方面关闭接收器，另一方面将天线连接到发射器的输出，并打开发射器开始工作。当它被知道的时候在图中，基站的发射机和接收机分别使用一对天线，而移动站通过双工器共享一对天线。双工通信通常使用一对信道来实现频分双工(FDD)操作。这种操作方式很容易使用，类似于普通的有线电话，接收和发送可以同时进行。双工通信有两种模式：频分双工和时分双工、上行频率、下行频率、上行帧和下行帧。3.半双工通信半双工通信的组成类似于双工通信。移动台采用单工“即按即说”模式，即发射机只在按下即按即说开关时工作，而接收机始终工作。基站的工作方式与双工模式完全相同。例如在调度系统中，出租车对讲机、公安消防系统等特殊系统的对讲机，以及典型