行動與無線通訊.ppt

行動與無線通訊 Agenda 名詞解釋通訊系統(tǒng)簡介行動與無線通訊系統(tǒng)概況 Agenda 名詞解釋通訊系統(tǒng)簡介行動與無線通訊系統(tǒng)概況 電磁波 變動的電場產(chǎn)生磁場 變動的磁場會產(chǎn)生電場 交流變化的電場會感應產(chǎn)生交流變化的磁場 而交流變化的磁場會接著感應產(chǎn)生交流變化的電場 於是就形成了電磁波 電磁波可以不必在實體的導向介質(zhì)上傳送 在真空中電磁波以光速行進 無線通訊所傳送的資訊就是透過電磁波來輸送的 電磁波 基本的特性 電磁波的傳送不需要實體的介質(zhì) 在真空中也能傳遞 所有的電磁波在真空中傳播的速度都一樣 光速 與其頻率或波長無關(guān) 電磁波中含有電場與磁場 隨時間而變化強度與方向 電場與磁場的振動方向與波的傳遞方向垂直 無線電頻譜 radiospectrum 無線頻譜是關(guān)鍵資源無線設(shè)備被限定在某個頻段 frequencyband 上操作 每個頻段都有相對應的頻寬 bandwidth 亦即該頻段可供使用的頻率空間總合無線電頻譜受到主管當局的嚴格控管 核發(fā)執(zhí)照之方式公用頻帶原規(guī)劃給工業(yè) 科學及醫(yī)療 ISM Industrial Scientific andMedical 免執(zhí)照使用 除2 4 2 4835GHz外 在臺灣尚有40 66 40 66 40 70 MHz及5 8 5 725 5 825 GHz 頻寬 頻寬 Bandwidth 的涵義無線通訊領(lǐng)域 代表信號的頻率範圍 以Hz為單位訊號的大部分能量集中在整個頻譜中的一小段Ex 人類聲音的頻率範圍在300 3400Hz 聲音頻寬為3KHz線路傳輸方面 單位時間內(nèi)傳輸?shù)奈辉獢?shù) 以bitspersecond bps 來表示 通道容量 channelcapacity 通道容量在特定條件下 通道所能傳送的最大位元傳輸速率C表示通道容量 bitspersecond B是通道的頻寬SNR 訊號雜訊比 Signal to NoiseratioE N dB 通道容量 channelcapacity EX 假設(shè)通道的頻譜在3MHz到4MHz之間 訊號的SNR值為24dB 則理論上的通道容量為何 Ans B 4 3 1MHz10log10 SNR 24dB SNR 102 4 251 18C 106log2 1 251 18 7 97 106 通道容量大約為8Mbps Agenda 名詞解釋通訊系統(tǒng)簡介行動與無線通訊系統(tǒng)概況 通訊系統(tǒng) 通訊系統(tǒng)最基本的功能 是將資料以電磁波的方式經(jīng)由傳輸介質(zhì) 從某一點傳到遠距離的另一點 所接收到的訊號可以被還原成原先的資料 通訊系統(tǒng) 取樣與量化 取樣與量化的目的在於將類比訊號轉(zhuǎn)成數(shù)位訊號數(shù)位化的優(yōu)點 容易對訊號做處理 Digitalsignalprocess 數(shù)位化的缺點 訊號失真 訊號源編碼 通道編碼 訊號源編碼 Sourcecoding 訊號源編碼的目的在於將資料壓縮 以降低所需傳輸位元的數(shù)目通道編碼 Channelcoding 通道編碼加入若干數(shù)目的位元來達到降低BER或是傳輸所需的功率Shannonlimit 沈農(nóng)極限 當R 傳輸速率 C 通道容量 時 那麼就存在一種編碼技術(shù)使接收端收到的錯誤達到任意小的數(shù)值 調(diào)變 Modulation 是將數(shù)位資料轉(zhuǎn)換成可在類比線路上傳輸?shù)倪^程 數(shù)位資料有三種調(diào)變方式 振幅 ASK AmplitudeShiftKeying 頻率 FSK FrequencyShiftKeying 相位 PSK PhaseShiftKeying 調(diào)變 Modulation 調(diào)變的目的將訊號的頻譜搬移到任意位置 從而有利於訊號的傳送 並且使頻譜資源得到充分利用縮短接收天線的長度 h Ex f 3KHz速度C 3x108m s c f 105m h 4 25kmiff 900MHz h 8cm提高頻寬使用率 多工 multiplexing 多工的目的增加通信容量 使用者數(shù)目 使得在一個通道中可以傳輸多路信號多工形式可分為分頻多工 Frequencydivisionmultiplexing 分時多工 Timedivisionmultiplexing 分碼多工 Codedivisionmultiplexing 多工 multiplexing FDMA 多工 multiplexing TDMA 多工 multiplexing CDMA 利用展頻通訊中 直接序列展頻的技術(shù)來實現(xiàn)直接序列展頻 Direct sequence 多工 multiplexing CDMA 展頻調(diào)變 Spreadspecturm 早期用於軍方通訊系統(tǒng) 概念為將訊號拓展成較寬的頻譜 使得訊號不易被干擾與擷取在商業(yè)用途上 主要目的是完成分碼多工 以取代分頻多工與分時多工可分為直接序列展頻與跳頻展頻 跳頻展頻 Frequency Hop 通訊系統(tǒng) 通訊系統(tǒng)最基本的功能 是將資料以電磁波的方式經(jīng)由傳輸介質(zhì) 從某一點傳到遠距離的另一點 所接收到的訊號可以被還原成原先的資料 通訊系統(tǒng)兩個重要資源 頻寬與功率而通訊系統(tǒng)中 各種技術(shù)的目的在於如何有效的使用 調(diào)整 頻寬與訊號功率 以達到正確無誤的傳輸資訊 Agenda 名詞解釋通訊系統(tǒng)簡介行動與無線通訊系統(tǒng)概況 行動通訊 蜂巢式網(wǎng)路基地收發(fā)臺 BaseTransceiverStation BTS 行動交換中心 MobileSwitchCenter MSC 提供訊息交換功能 使得行動通訊網(wǎng)路連接其他系統(tǒng)網(wǎng)路公眾電話交換網(wǎng)路 PublicSwitchedTelephoneNetwork PSTN 有線電話網(wǎng)路 行動通訊 蜂巢式網(wǎng)路頻率再用的觀念多個低功率的發(fā)射天線取代原本高功率的發(fā)射天線相鄰的微細胞分配不同的頻率在適當?shù)木嚯x外 微細胞的頻率可以再度為其他微細胞所使用 行動通訊 1G到3G的演進 AMPS AdvancedMobilephonesystem GSM Globalsystemformobilecommunication D AMPS DigitalAMPS HSCSD Highspeedcircuit switchdata GPRS Generalpacketradioservice EDGE EnhancedatarateforGlobalEvolution 行動通訊 1G到3G的演進 由GSM到WCDMA之演進 行動通訊 1G到3G的演進 由IS 95CDMA至cdma2000之演進 行動通訊 臺灣所釋出5張3G執(zhí)照LicenseA 遠致 遠傳 電信Yuan Ze 10 169 LicenseB 臺灣大哥大TaiwanPCS 7 700 LicenseC 威寶電信VIBO 10 281 LicenseD 中華電信CHT 10 179 LicenseE 亞太行動寬頻APBW 10 570 Total 48899 millionNTD 國內(nèi)釋出五張3G執(zhí)照中 有4張執(zhí)照將採用WCDMA技術(shù) 1張執(zhí)照 APBW 將採CDMA2000技術(shù) 行動通訊 4G概述3G系統(tǒng)的資料傳輸數(shù)率受環(huán)境因素及移動性所影響 在靜止中提供2Mbps的資料傳輸率 但在慢速移動中最多只能達到384kbps 而高速移動則只達到144kbps 4G的期望目標是獲得高達20Mbps以上的資料傳輸率 即使在以時速200公里行駛的車輛上也能達到此速率國際電信組織 ITU 已公布2007年開始邁入第四代行動通訊 4G 時代 開始接受各項標準的申請 4G系統(tǒng)可望在2010年以後投入商業(yè)運營 最高下載速率將達到100Mbps 行動通訊 4G目標使用3G 6GHz的微波頻道 提供高速數(shù)據(jù)服務 最高達100Mbps以上 在250Kmph高速移動時 也能提供2Mbps的速率各無線傳輸系統(tǒng)之互通整合 包括2G 3G WLAN UWB Bluetooth 數(shù)位無線廣播 平流層無線通訊 衛(wèi)星等 並提供最佳的無線傳輸效果 方便全球漫遊與無縫隙服務有效提供系統(tǒng)容量至3G系統(tǒng)的10倍以上 有效降低系統(tǒng)建置成本至3G系統(tǒng)的1 10以下 行動通訊 第一代到第四代的基本技術(shù)參數(shù) 無線網(wǎng)路 IEEE802是電機電子工程師學會 InstituteofElectricalandElectronicsEngineers IEEE 底下稱為p802的委員會 又稱為區(qū)域 都會網(wǎng)路標準委員會 任務是針對區(qū)域網(wǎng)路及都會網(wǎng)路 制定一系列的標準對應OSI模型內(nèi)的實體層和資料連結(jié)層等規(guī)範IEEE802旗下的無線網(wǎng)路協(xié)定IEEE802 11WiFiIEEE802 15BluetoothIEEE802 16WiMaxIEEE802 20MobileBroadbandWirelessAccess MBWA 無線網(wǎng)路 IEEE802 15藍芽由易利信所研發(fā) 是一種無線個人區(qū)域網(wǎng)路 WirelessPAN 用於連接個人桌上及筆記型電腦 行動電話 PDA 印表機 掃瞄器 數(shù)位相機 甚至是家電用品之間進行短距離的無線連接採用跳頻展頻 其規(guī)範如下 通道頻寬 1MHz工作頻譜 2 45MHz距離 1 10公尺發(fā)射功率 0 5mW 10mW傳輸速率 2Mbps 無線網(wǎng)路 IEEE802 11無線區(qū)域網(wǎng)路 WiFi 在區(qū)域網(wǎng)路內(nèi) 以無線電波作傳輸 用以取代或搭配原有Ethernet 減少線路配線 無線網(wǎng)路 IEEE802 16 WiMax 解決偏遠城鎮(zhèn)或山區(qū)等佈設(shè)纜線困難且成本高的問題 即所謂Last Mile 最後一哩 主要用於遠距離 高傳輸速度的環(huán)境WiMax規(guī)範 通道頻寬 20MHz工作頻譜 2 5 2 7GHzor3 5GHz發(fā)射功率 2 5千瓦傳輸速率 75Mbps涵蓋範圍 10Km 無線網(wǎng)路 IEEE802 16 WiMax 臺灣在2007年發(fā)出六張分區(qū)執(zhí)照 預計在2009年釋出1 2張全區(qū)執(zhí)照 無線網(wǎng)路 IEEE802 20行動寬頻無線接取技術(shù) MobileBroadbandWirelessAcc