大話移動(dòng)通信-第二章

1、大話移動(dòng)通信1電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信2.12.1基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信信2.22.22.32.3大哥大大哥大多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信信第二章第二章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大大話移動(dòng)通信22.1 2.1 點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)4.4.無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)2.2.有限的無(wú)線頻段有限的無(wú)線頻段3.3.無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源（1 1）任何人：國(guó)家有錢，一人發(fā)一個(gè)電臺(tái)）任何人：國(guó)家有錢，一人發(fā)一個(gè)電臺(tái)

2、穿越到1940年，第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始了，此時(shí)，電臺(tái)已經(jīng)使用廣泛。于是有人構(gòu)想：能否每人一個(gè)電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信呢？此時(shí)電臺(tái)對(duì)比以下功能：（2 2）任何時(shí)間：電臺(tái)品質(zhì)有保障，）任何時(shí)間：電臺(tái)品質(zhì)有保障，2424小時(shí)不歇菜小時(shí)不歇菜（3 3）任何地點(diǎn)：地球上絕大多數(shù)地方收發(fā)電報(bào)沒(méi)問(wèn)題）任何地點(diǎn)：地球上絕大多數(shù)地方收發(fā)電報(bào)沒(méi)問(wèn)題（4 4）任何信息：僅限語(yǔ)音通話，短信可用莫爾斯電）任何信息：僅限語(yǔ)音通話，短信可用莫爾斯電 碼代替，發(fā)彩信，視頻就先免談了。碼代替，發(fā)彩信，視頻就先免談了。以上說(shuō)法看似有理，事實(shí)是構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)大話移動(dòng)通信4構(gòu)想

3、一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)問(wèn)題一問(wèn)題一要滿足要滿足“任何地點(diǎn)任何地點(diǎn)”：發(fā)射電報(bào)要在任何地點(diǎn)：發(fā)射電報(bào)要在任何地點(diǎn)都能收到，發(fā)射功率就得很大，此時(shí)要求電臺(tái)體積大。都能收到，發(fā)射功率就得很大，此時(shí)要求電臺(tái)體積大。大話移動(dòng)通信5構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)問(wèn)題二：?jiǎn)栴}二：電磁波存在干擾電磁波存在干擾：人說(shuō)話的頻段一般在：人說(shuō)話的頻段一般在20-3400Hz20-3400Hz，如果幾人同時(shí)跟你說(shuō)話，那么要分辨起來(lái)就有點(diǎn)困難，因?yàn)槿绻麕兹送瑫r(shí)跟你說(shuō)話，那么要分辨起來(lái)就有點(diǎn)困難，因?yàn)樗麄兊穆曇舳荚谕粋€(gè)頻段，會(huì)相互干擾

4、。他們的聲音都在同一個(gè)頻段，會(huì)相互干擾。l不同的電臺(tái)不能使用相同的頻段不同的電臺(tái)不能使用相同的頻段。既然如此，我們給全球。既然如此，我們給全球所有的電臺(tái)都分配給不同的頻段不就行了？所有的電臺(tái)都分配給不同的頻段不就行了？大話移動(dòng)通信66構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無(wú)線電臺(tái)構(gòu)成一張無(wú)線通信網(wǎng) 假設(shè)一個(gè)電臺(tái)需要假設(shè)一個(gè)電臺(tái)需要25KHz25KHz的頻段，全球有的頻段，全球有2020億人需要用電臺(tái)億人需要用電臺(tái)打電話，那么需要打電話，那么需要25KHz25KHz2 210101010 =5 =510105 5GHz.GHz. 電磁波在同一頻段的干擾造成了無(wú)線頻段資源的有限性，電磁波在

5、同一頻段的干擾造成了無(wú)線頻段資源的有限性，而無(wú)線通信頻段資源的有限性則構(gòu)成了無(wú)線通信各種解決方而無(wú)線通信頻段資源的有限性則構(gòu)成了無(wú)線通信各種解決方案的約束。案的約束。 所以，無(wú)線資源是稀缺的，有限的。那么，頻譜資源到底有多所以，無(wú)線資源是稀缺的，有限的。那么，頻譜資源到底有多有限呢？有限呢？問(wèn)題三：?jiǎn)栴}三：電磁波的頻譜資源有限電磁波的頻譜資源有限。大話移動(dòng)通信72.1 2.1 點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)4.4.無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)2.2.有限的無(wú)線頻段有限的無(wú)線頻段3.3.無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資

6、源無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源大話移動(dòng)通信8資源是有限的資源是有限的適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段電磁頻譜系列電磁頻譜系列大話移動(dòng)通信9資源是有限的資源是有限的適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段長(zhǎng)波，中波，短波的用途長(zhǎng)波，中波，短波的用途長(zhǎng)波長(zhǎng)波：沿地表進(jìn)行傳播，又稱地波。傳播距離達(dá)幾千至上萬(wàn)千米，穿透能力強(qiáng)，多用于海上，水下，地下的通海上，水下，地下的通信與導(dǎo)航。信與導(dǎo)航。中波中波：主要依靠地面（白天）和電離層反射（晚上）傳播，主要用于廣播和導(dǎo)航廣播和導(dǎo)航。短波短波：主要依靠電離層反射傳播，常用于應(yīng)急，抗災(zāi)通信和遠(yuǎn)距離越洋通信。微波微波微波主要以直線視距傳輸，受地形，環(huán)境影響大，主要用于無(wú)線通

7、信，衛(wèi)星通信。本書(shū)關(guān)注微波頻段為300MHz3GHz。大話移動(dòng)通信10資源是有限的資源是有限的適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段頻段使用情況頻段使用情況GSMGSM系統(tǒng)包括 GSM 900、GSM1800等幾個(gè)頻段 。CDMACDMA:上行825MHz-835MHz；下行870-880MHz上下間隔45MHz。中國(guó)移動(dòng)中國(guó)聯(lián)通900M頻段上行885-909MHz下行930-954MHz上行909-915MHz下行954-960MHz1800M頻段上行1710-1725MHz下行1805-1820MHz上行1740-1755MHz下行1835-1850MHz大話移動(dòng)通信11資源是有限的資源是有

8、限的適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段適于組網(wǎng)的無(wú)線頻段頻段使用情況頻段使用情況中國(guó)移動(dòng)中國(guó)聯(lián)通中國(guó)電信3G1880-1920MHz2010-2025MHz上行：1940-1955下行：2130-2145上行：1920-1935下行：2110-2125TDD方式，無(wú)上下行之分頻寬：15MHz90MHz間隔頻寬：15MHz90MHz間隔4G130MHz1880-1900 MHz2320-2370 MHz2575-2635 MHz40MHz2300-2320 MHz2555-2575MHz40MHz2370-2390 MHz、2635-2655 MHz大話移動(dòng)通信122.1 2.1 點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通

9、信1 1 無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)4.4.無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)2.2.有限的無(wú)線頻段有限的無(wú)線頻段3.3.無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源大話移動(dòng)通信13無(wú)價(jià)的戰(zhàn)略資源無(wú)價(jià)的戰(zhàn)略資源無(wú)線頻譜資源的價(jià)值無(wú)線頻譜資源的價(jià)值 頻譜資源是運(yùn)營(yíng)商最重要的戰(zhàn)略價(jià)值資源，它決定了網(wǎng)絡(luò)能夠承載多少用戶數(shù)。在我國(guó)，它是通過(guò)行政命令分配的，在國(guó)外，是可以拍賣的，例如在德國(guó)：1MHz=7.7億美元=16噸黃金。頻譜資源的價(jià)值頻譜資源的價(jià)值 簡(jiǎn)而言之，是因?yàn)殡姶挪ǖ耐l干擾使得無(wú)線頻譜資源非常有限，而它又是生活必需的。 那么，頻率資源為什么這么值

10、錢呢？ 電磁波在空間傳播是發(fā)散的，遵循自由空間傳播模型，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)頻率相同，距離相近時(shí)，必定在空間相遇，就會(huì)造成干擾。大話移動(dòng)通信142.1 2.1 點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無(wú)線電臺(tái)4.4.無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)2.2.有限的無(wú)線頻段有限的無(wú)線頻段3.3.無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源無(wú)價(jià)的無(wú)線頻譜資源大話移動(dòng)通信15構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)l由于頻譜資源的有限，造成了用電臺(tái)搭建無(wú)線通信網(wǎng)的想由于頻譜資源的有限，造成了用電臺(tái)搭建無(wú)線通信網(wǎng)的想法無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但是在法無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但是在19

11、401940年那個(gè)年代，除了電臺(tái)，跟通信沾年那個(gè)年代，除了電臺(tái)，跟通信沾邊的事情也想不到別的。邊的事情也想不到別的。l于是，讓我們把時(shí)間撥到于是，讓我們把時(shí)間撥到19851985年，這個(gè)時(shí)候有什么新思路年，這個(gè)時(shí)候有什么新思路呢？呢？黑白電視黑白電視大話移動(dòng)通信16構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)u廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)：每個(gè)城市幾乎最高的地方建一個(gè)發(fā)射塔，廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)：每個(gè)城市幾乎最高的地方建一個(gè)發(fā)射塔，向四面八方發(fā)射信號(hào)。電視機(jī)作為接收終端，接收廣電的信向四面八方發(fā)射信號(hào)。電視機(jī)作為接收終端，接收廣電的信號(hào)，并解調(diào)出來(lái)，就出現(xiàn)了電視畫面。號(hào)，并解調(diào)出來(lái)，就出現(xiàn)了電視畫面。u廣

12、播電臺(tái)也采取這種模式。廣播電臺(tái)也采取這種模式。u構(gòu)想：參照廣電網(wǎng)絡(luò)，。構(gòu)想：參照廣電網(wǎng)絡(luò)，。u貝爾移動(dòng)系統(tǒng)：系統(tǒng)建在高塔上，用大功率的發(fā)射機(jī)來(lái)獲得貝爾移動(dòng)系統(tǒng)：系統(tǒng)建在高塔上，用大功率的發(fā)射機(jī)來(lái)獲得一個(gè)廣覆蓋，一個(gè)發(fā)射機(jī)覆蓋一個(gè)廣覆蓋，一個(gè)發(fā)射機(jī)覆蓋2800Km22800Km2。u看起來(lái)好好的，但貝爾移動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)致命的缺陷，它只有看起來(lái)好好的，但貝爾移動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè)致命的缺陷，它只有1212個(gè)頻道。個(gè)頻道。u廣電模式在電信運(yùn)營(yíng)商里怎么就走不通呢？問(wèn)題出在哪？廣電模式在電信運(yùn)營(yíng)商里怎么就走不通呢？問(wèn)題出在哪？大話移動(dòng)通信1717構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)u廣電模式跟電信

13、模式的區(qū)別一：廣電模式跟電信模式的區(qū)別一：交互（交互（communicationcommunication）l廣播廣播(Broadcast)(Broadcast)：只需要發(fā)射塔向電視機(jī)發(fā)射信號(hào)，不需：只需要發(fā)射塔向電視機(jī)發(fā)射信號(hào)，不需要電視機(jī)向發(fā)射塔反饋信息。要電視機(jī)向發(fā)射塔反饋信息。l假設(shè)現(xiàn)在在假設(shè)現(xiàn)在在100MHz100MHz的頻段上給某個(gè)電視臺(tái)分的頻段上給某個(gè)電視臺(tái)分25KHz25KHz的帶寬的帶寬（從（從100.000MHz-100.025MHz100.000MHz-100.025MHz），那么只需要發(fā)射塔來(lái)占用），那么只需要發(fā)射塔來(lái)占用這這25KHz25KHz帶寬發(fā)射就好了，一就是說(shuō)

14、一個(gè)城市只需要一個(gè)發(fā)帶寬發(fā)射就好了，一就是說(shuō)一個(gè)城市只需要一個(gè)發(fā)射源，不會(huì)產(chǎn)生干擾。射源，不會(huì)產(chǎn)生干擾。大話移動(dòng)通信18構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)u廣電模式跟電信模式的區(qū)別一：廣電模式跟電信模式的區(qū)別一：交互（交互（communication） 通信（通信（Communication)Communication)：不僅發(fā)射塔要向用戶終端發(fā)送：不僅發(fā)射塔要向用戶終端發(fā)送信息，用戶終端也要給發(fā)射塔發(fā)送信號(hào)。信息，用戶終端也要給發(fā)射塔發(fā)送信號(hào)。l假設(shè)現(xiàn)在只有一個(gè)用戶終端要與發(fā)射塔交互信息，發(fā)射塔假設(shè)現(xiàn)在只有一個(gè)用戶終端要與發(fā)射塔交互信息，發(fā)射塔占用占用100.000MHz-

15、100.025Mhz100.000MHz-100.025Mhz的帶寬，用戶終端需對(duì)應(yīng)地找的帶寬，用戶終端需對(duì)應(yīng)地找另外一個(gè)頻段，比如說(shuō)從另外一個(gè)頻段，比如說(shuō)從50.000MHz50.000MHz到到50.025MHz50.025MHz的的 25KHz 25KHz帶帶寬來(lái)發(fā)射信號(hào)寬來(lái)發(fā)射信號(hào)( (稱上行信號(hào)），如果第二個(gè)用戶，第三個(gè)用稱上行信號(hào)），如果第二個(gè)用戶，第三個(gè)用戶。戶。大話移動(dòng)通信19u廣電模式跟電信模式的區(qū)別二：廣電模式跟電信模式的區(qū)別二：交互用戶信息各不相同交互用戶信息各不相同：l廣電：如果只有一個(gè)電視臺(tái)，每個(gè)用戶看到的臺(tái)是一樣的。當(dāng)廣電：如果只有一個(gè)電視臺(tái)，每個(gè)用戶看到的臺(tái)是一樣

16、的。當(dāng)用戶想看第二個(gè)電視臺(tái)的時(shí)候，廣電就增加一個(gè)用戶想看第二個(gè)電視臺(tái)的時(shí)候，廣電就增加一個(gè)“頻道頻道”，也就，也就是說(shuō)增加是說(shuō)增加“100.025MHz100.025MHz到到100.050MHz100.050MHz”的帶寬，用于承載第二個(gè)的帶寬，用于承載第二個(gè)電視臺(tái)的信息電視臺(tái)的信息CCTV1-CCTV13CCTV1-CCTV13。l電信：當(dāng)出現(xiàn)第二個(gè)電信電信：當(dāng)出現(xiàn)第二個(gè)電信用戶終端的時(shí)候，電信的發(fā)用戶終端的時(shí)候，電信的發(fā)射塔也需要增加射塔也需要增加“100.025MHz100.025MHz到到100.050MHz100.050MHz”的帶寬，不同的是這個(gè)終端的帶寬，不同的是這個(gè)終端中戶上

17、行也需要分配相同多中戶上行也需要分配相同多的帶寬，如的帶寬，如“從從50.025MHz50.025MHz到到50.050MHz50.050MHz”構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)大話移動(dòng)通信20u廣電模式跟電信模式的區(qū)別二：廣電模式跟電信模式的區(qū)別二：交互用戶信息各不相同交互用戶信息各不相同：l當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的用戶多增多時(shí)，當(dāng)一個(gè)區(qū)域內(nèi)的用戶多增多時(shí)，30003000個(gè)，個(gè)，3000030000個(gè)。顯然，個(gè)。顯然，這個(gè)模式是不足以滿足現(xiàn)代無(wú)線通信的需求的。這個(gè)模式是不足以滿足現(xiàn)代無(wú)線通信的需求的。l設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)者們想出了一個(gè)辦法：降低發(fā)射塔的功率，縮小覆蓋半們想出了一個(gè)辦法：降

18、低發(fā)射塔的功率，縮小覆蓋半徑，這樣可以讓同一個(gè)頻段在不同的空間內(nèi)得到重復(fù)利用，稱徑，這樣可以讓同一個(gè)頻段在不同的空間內(nèi)得到重復(fù)利用，稱之為空分復(fù)用。之為空分復(fù)用。構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)大話移動(dòng)通信21電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信2.12.1基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信信2.22.22.32.3大哥大大哥大多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信信第二章第二章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大大話移動(dòng)通信222.2 2.2 基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一

19、：基站下不止一個(gè)手機(jī)5 5 困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值3 3 困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化4 4 困惑之三：減少噪聲，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗2 2 困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)镊攘εc高通的困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)镊攘εc高通的魅力魅力大話移動(dòng)通信232.2 2.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無(wú)線通信大話移動(dòng)通信24 對(duì)于現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的一大要求是“任何人”在“任何時(shí)間”都可以接入系統(tǒng)，這兩個(gè)“任何”就意味著通信系統(tǒng)的容量必須要足夠大。 提高系統(tǒng)容量的一個(gè)措施是“空分復(fù)用”，但僅僅依靠

20、空分復(fù)用還是不夠的。l基站建設(shè)成本高昂，l基站覆蓋范圍小，電磁傳播的路徑就要控制地越精確，從而避免基站直接的干擾，這在實(shí)際操作中實(shí)現(xiàn)非常難。l基站范圍過(guò)小，基站數(shù)量太多，會(huì)造成太多的切換。困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信25 如何提高系統(tǒng)容量，使更多的用戶接入到系統(tǒng)，并且區(qū)分不同的用戶，研究人員想了很多種方法。 多址或者復(fù)用技術(shù)：讓手機(jī)工作在不同頻率或者不同時(shí)間上，加以區(qū)分。困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信26將通信系統(tǒng)的將通信系統(tǒng)的總帶寬總帶寬劃分為若干等間隔的信道，分配給劃分為若干等間隔的信道，分配給不同的用戶不同的用

21、戶多址技術(shù)多址技術(shù)FDMA比如說(shuō)在GSM系統(tǒng)，每新增一個(gè)用戶，就給這個(gè)用戶分配200KHz的帶寬。困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信27 進(jìn)行頻分后的一個(gè)問(wèn)題是頻譜資源嚴(yán)重不夠頻譜資源嚴(yán)重不夠。假設(shè)一個(gè)運(yùn)行商有15MHz的頻帶，在不考慮其他基站對(duì)本基站干擾的極端理想情況下，一個(gè)基站的最大容量也只75個(gè)。 于是，設(shè)計(jì)人員聯(lián)想到晚會(huì)中的一個(gè)場(chǎng)景：有8個(gè)歌手同唱一首歌。而且是一人一句地來(lái)。 把它應(yīng)用到通信中：舞臺(tái)上的一首歌是資源，GSM的一個(gè)載波也是資源；把一首歌按時(shí)間進(jìn)行切片，分成8分。一人一句來(lái)，就可以讓8個(gè)人都有歌唱，同樣的，把GSM的一個(gè)載波按時(shí)間進(jìn)行切片，

22、分成8個(gè)時(shí)隙，一人占用一個(gè)時(shí)隙，就讓8個(gè)人都有電話打。困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信28在一個(gè)寬帶的無(wú)線載波上，把時(shí)間分成周期性的在一個(gè)寬帶的無(wú)線載波上，把時(shí)間分成周期性的幀幀，每一幀，每一幀再分割成若干再分割成若干時(shí)隙時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一每個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)通信信道，分配給一個(gè)用戶。個(gè)用戶。多址技術(shù)多址技術(shù)TDMA困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信29困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信30 碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了各自特定的地址碼，利用碼分多址系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配了各自

23、特定的地址碼，利用公共信道來(lái)傳輸信息。公共信道來(lái)傳輸信息。1c2c1C2CNcNCMSCBS多址技術(shù)多址技術(shù)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)大話移動(dòng)通信312.2 2.2 基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)5 5 困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值3 3 困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化4 4 困惑之三：減少噪聲，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗2 2 困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高

24、通的魅力魅力大話移動(dòng)通信32困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅力力 CDMA的概念源于一個(gè)你想不到的人，美麗的電影演員海蒂拉瑪。她首先提出了“調(diào)頻調(diào)頻”的概念，后演化為擴(kuò)頻，并成為高通CDMA技術(shù)的基礎(chǔ)。大話移動(dòng)通信33困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅力力跳頻與擴(kuò)頻跳頻與擴(kuò)頻 調(diào)頻通常是一種序列方式，信息在一段時(shí)間內(nèi)在一個(gè)頻率上傳輸，然后又跳到另一個(gè)頻率。大話移動(dòng)通信34困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅力力跳頻與擴(kuò)頻跳頻與擴(kuò)頻 擴(kuò)頻則是信號(hào)在所有頻道上同

25、時(shí)傳輸信息。那么，該如何區(qū)分多個(gè)用戶呢？答案是：靠碼字。 序列的正交：兩序列乘積的和為0。例：+1，-1和+1，+1。 用序列對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的過(guò)程叫做擴(kuò)頻擴(kuò)頻，這個(gè)序列叫做擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻碼。大話移動(dòng)通信35困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅力力跳頻與擴(kuò)頻跳頻與擴(kuò)頻 讓語(yǔ)音信號(hào)序列和比它速率高得多的擴(kuò)頻序列相乘，從而延展它的頻帶。不同用戶可用不同擴(kuò)頻碼區(qū)分。大話移動(dòng)通信362.2 2.2 基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)5 5 困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值困惑之四：北

26、京時(shí)間的價(jià)值3 3 困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化4 4 困惑之三：減少噪聲，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗2 2 困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅力魅力大話移動(dòng)通信37 移動(dòng)通信的一個(gè)基本特征之一是用戶終端的移動(dòng)性。由于用戶的移動(dòng)性，使得無(wú)線環(huán)境在變化遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)。 遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)：由于用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，發(fā)射機(jī)與接收機(jī)的距離也是在隨機(jī)變化。若發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)功率一樣，那到達(dá)接收機(jī)時(shí)信號(hào)的強(qiáng)弱將不同，離接收機(jī)近者信號(hào)強(qiáng)，接收機(jī)遠(yuǎn)者信號(hào)弱。困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境

27、和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化大話移動(dòng)通信383820212021年年9 9月月2626日星期日日星期日困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化 解決遠(yuǎn)近效應(yīng)的措施功率控制功率控制 生活中的處理經(jīng)驗(yàn)：打電話的時(shí)候，如果對(duì)方聲音太小導(dǎo)致你聽(tīng)不清楚了，你會(huì)說(shuō)“麻煩大聲一點(diǎn)說(shuō)話！”如果對(duì)方聲音太大，震得你耳膜嗡嗡作響，你會(huì)要求“麻煩你小聲一點(diǎn)，耳朵都快要震聾啦！” 基站和手機(jī)的出來(lái)方式也基本一致，衡量的標(biāo)準(zhǔn)是SIR。手機(jī)和基站之間會(huì)有自己的SIR標(biāo)準(zhǔn)，如果低于這個(gè)值，就會(huì)要求對(duì)方提高功率；如果高于這個(gè)值，就會(huì)要求對(duì)方降低功率。大話移動(dòng)通信392.2 2.2 基站的困惑基站的

28、困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)5 5 困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值3 3 困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化4 4 困惑之三：減少噪聲，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗2 2 困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的魅力魅力大話移動(dòng)通信40 在功率控制中，如果SIR指標(biāo)過(guò)好，也會(huì)通過(guò)功率控制來(lái)降低發(fā)射功率。這是由于在基站下不止一個(gè)手機(jī)，若不同用戶的SIR過(guò)高，會(huì)對(duì)別人的通話造成干擾與噪聲。 除了控制發(fā)射功率外，設(shè)計(jì)者們還

29、想出了別的方法來(lái)降低系統(tǒng)的噪聲，包括：lDTXDTX：不連續(xù)發(fā)射技術(shù)：不連續(xù)發(fā)射技術(shù)lDRXDRX：不連續(xù)接收技術(shù)：不連續(xù)接收技術(shù)困惑之三：減少噪聲，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗大話移動(dòng)通信41DTX DTX n一種在通話中的省電模式一種在通話中的省電模式n當(dāng)語(yǔ)音不激活時(shí)，發(fā)送端只發(fā)射很少信息當(dāng)語(yǔ)音不激活時(shí)，發(fā)送端只發(fā)射很少信息n接收端產(chǎn)生舒適噪聲接收端產(chǎn)生舒適噪聲DRX DRX n一種在待機(jī)時(shí)的省電模式一種在待機(jī)時(shí)的省電模式n手機(jī)基于手機(jī)基于IMSIIMSI被分成不同的尋呼組被分成不同的尋呼組n從網(wǎng)絡(luò)來(lái)的尋呼信息會(huì)以預(yù)定的間隔發(fā)送從網(wǎng)絡(luò)來(lái)的尋呼信息會(huì)以預(yù)定的間隔發(fā)送困惑之三：減少噪聲

30、，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗大話移動(dòng)通信422.2 2.2 基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信1 1 困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)困惑之一：基站下不止一個(gè)手機(jī)5 5 困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值3 3 困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化困惑之二：無(wú)線環(huán)境和手機(jī)遠(yuǎn)近在不斷變化4 4 困惑之三：減少噪聲，降低能耗困惑之三：減少噪聲，降低能耗2 2 困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的困惑之一（續(xù)）：海蒂拉瑪?shù)拿利惻c高通的 魅力魅力大話移動(dòng)通信43困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值困惑之四：北京時(shí)間的價(jià)值 在基站的世界里，傳輸?shù)氖?,1的比特流，要想不

31、出錯(cuò)誤，就要保證時(shí)間同步。在基站世界里，采用SFNSFN（系統(tǒng)幀號(hào)）來(lái)表示具體時(shí)間。 對(duì)GSM系統(tǒng)，一幀等于4.615ms，而WCDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)，一幀為10ms,此時(shí)，兩消息的時(shí)間間隔=間隔幀數(shù)*幀長(zhǎng)。 同步過(guò)程：監(jiān)聽(tīng)導(dǎo)頻信息鎖定同步信道讀取SFN來(lái)校準(zhǔn)時(shí)間。大話移動(dòng)通信44電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線通信2.12.1基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信信2.22.22.32.3大哥大大哥大多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信信第二章第二章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大大話移動(dòng)通信452.3 2.3 大哥大大哥大多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信多點(diǎn)對(duì)多

32、點(diǎn)的無(wú)線通信1 1. .困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面4.4.困惑四：安全性與盈利？這是個(gè)問(wèn)題困惑四：安全性與盈利？這是個(gè)問(wèn)題2.2.困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置3.3.困惑三：如何保證困惑三：如何保證“移動(dòng)移動(dòng)”著打電話不著打電話不會(huì)有中斷會(huì)有中斷大話移動(dòng)通信46 把手機(jī)扔到移動(dòng)通信網(wǎng)里，手機(jī)是很懵懂的，它并不知道自己處在哪個(gè)基站的覆蓋范圍之下，手機(jī)上既沒(méi)有裝雷達(dá)，也沒(méi)用一雙慧眼，那么手機(jī)怎么找到基站呢？困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面大話移動(dòng)通信47信令協(xié)議：信令協(xié)議：基站總是一刻

33、不停的向外廣播信息，以方便手機(jī)找到他基站總是一刻不停的向外廣播信息，以方便手機(jī)找到他困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面大話移動(dòng)通信48 GSM GSM：不同的基站廣播信息時(shí)所使用的頻率不同，這樣：不同的基站廣播信息時(shí)所使用的頻率不同，這樣GSMGSM必必須掃描整個(gè)頻段，按信號(hào)的強(qiáng)度從最強(qiáng)信號(hào)開(kāi)始逐一檢查，須掃描整個(gè)頻段，按信號(hào)的強(qiáng)度從最強(qiáng)信號(hào)開(kāi)始逐一檢查，直至找到合適的廣播信息。直至找到合適的廣播信息。困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面大話移動(dòng)通信49CDMACDMA：基站固定使用一個(gè)頻率廣播信息，手機(jī)只要調(diào)諧到這個(gè)：

34、基站固定使用一個(gè)頻率廣播信息，手機(jī)只要調(diào)諧到這個(gè)頻率，就可以收到基站的指引信息，從而找到基站。頻率，就可以收到基站的指引信息，從而找到基站。 廣播信息不僅能幫助手機(jī)找到和鎖定基站，還能為手機(jī)廣播信息不僅能幫助手機(jī)找到和鎖定基站，還能為手機(jī)提供大量的信息，因此我們希望廣播之間不要互相干擾：提供大量的信息，因此我們希望廣播之間不要互相干擾：lGSMGSM：采用不同的頻率進(jìn)行廣播，工作頻率不同，自然：采用不同的頻率進(jìn)行廣播，工作頻率不同，自然不會(huì)產(chǎn)生干擾。不會(huì)產(chǎn)生干擾。lCDMACDMA：采用固定的頻率，但擾碼不一樣。：采用固定的頻率，但擾碼不一樣。困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)

35、不知道它在哪個(gè)基站下面大話移動(dòng)通信501 1. .困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面4.4.困惑四：安全性與盈利？這是個(gè)問(wèn)題困惑四：安全性與盈利？這是個(gè)問(wèn)題2.2.困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置3.3.困惑三：如何保證困惑三：如何保證“移動(dòng)移動(dòng)”著打電話不著打電話不會(huì)有中斷會(huì)有中斷2.3 2.3 大哥大大哥大多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信大話移動(dòng)通信51困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置 對(duì)于固定通信而言，它知道自己的用戶在哪里；而對(duì)于移動(dòng)通信而言，手機(jī)始終處于移動(dòng)狀態(tài)，由于基站的覆蓋范圍有限，因此

36、必然出現(xiàn)手機(jī)從一個(gè)基站的覆蓋范圍移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆蓋范圍。那么怎么找到手機(jī)呢？大話移動(dòng)通信52困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置效率效率低低大話移動(dòng)通信53困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置位置更新位置更新 先是將一個(gè)城市的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)區(qū)，手機(jī)通過(guò)偵聽(tīng)廣播信息得知自己的位置，如果自己位置改變，上報(bào)自己所在的位置。位置寄存器：記錄位置變更消息大話移動(dòng)通信54困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置位置更新位置更新 先是將一個(gè)城市的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)區(qū)，手機(jī)通過(guò)偵聽(tīng)廣播信息得知自己的位置，如果自己位置改變，上報(bào)自己所在的位置。

37、位置寄存器：記錄位置變更消息大話移動(dòng)通信551 1. .困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面困惑之一：手機(jī)不知道它在哪個(gè)基站下面4.4.困惑四：安全性與盈利？這是個(gè)問(wèn)題困惑四：安全性與盈利？這是個(gè)問(wèn)題2.2.困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置困惑二：網(wǎng)絡(luò)不知道手機(jī)的位置3.3.困惑三：如何保證困惑三：如何保證“移動(dòng)移動(dòng)”著打電話不著打電話不會(huì)有中斷會(huì)有中斷2.3 2.3 大哥大大哥大多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信大話移動(dòng)通信56切換切換：當(dāng)：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入到另一個(gè)基站覆移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)基站覆蓋的小區(qū)進(jìn)入到另一個(gè)基站覆蓋的小區(qū)的情況下，為了保持通信的連續(xù)性，將移動(dòng)臺(tái)與蓋的小區(qū)的情況下，為了保持通信的連續(xù)性，將移動(dòng)臺(tái)與當(dāng)前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動(dòng)臺(tái)與新基站之間的鏈路。當(dāng)前基站之間的鏈路轉(zhuǎn)移到移動(dòng)臺(tái)與新基站之間的鏈路。困惑三：如何保證困惑三：如何保證“移動(dòng)移動(dòng)”著打電話不會(huì)有中著打電話不會(huì)有中斷斷大話移動(dòng)通信57u切換的方式：切換的方式：l硬切換硬切換：終端首先切斷與原來(lái)基站的聯(lián)系，然后再接入新：終端首先切斷與原來(lái)基站的聯(lián)系，然后再接入新的基站，在切換的過(guò)程中發(fā)生瞬時(shí)的中斷。的基站，在切換的過(guò)程中發(fā)生瞬時(shí)的中斷。l軟切換軟切換：終端和相鄰的兩個(gè)基站同時(shí)保持聯(lián)系，當(dāng)終端徹：終端和相鄰的兩個(gè)基站同時(shí)保持聯(lián)系，當(dāng)