移動(dòng)通信技術(shù)——學(xué)習(xí)項(xiàng)目1移動(dòng)通信系統(tǒng)概述

1、移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng) 學(xué)習(xí)項(xiàng)目一學(xué)習(xí)項(xiàng)目一 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述 第一次課一、一、移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)l移動(dòng)通信屬于無(wú)線通信，通信終端設(shè)備是移動(dòng)的，至移動(dòng)通信屬于無(wú)線通信，通信終端設(shè)備是移動(dòng)的，至少打電話(huà)或接電話(huà)的一方是在移動(dòng)中的，傳輸信號(hào)以少打電話(huà)或接電話(huà)的一方是在移動(dòng)中的，傳輸信號(hào)以電磁波的形式在空中傳輸，傳輸線路也不再固定。因電磁波的形式在空中傳輸，傳輸線路也不再固定。因?yàn)閭鬏斁€路的開(kāi)放性，移動(dòng)通信的通話(huà)質(zhì)量不如有線為傳輸線路的開(kāi)放性，移動(dòng)通信的通話(huà)質(zhì)量不如有線通信好，但移動(dòng)通信帶給人們生產(chǎn)和生活上的方便足通信好，但移動(dòng)通信帶給人們生產(chǎn)和生活上的方便足以彌補(bǔ)其缺陷

2、，加之隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，其通以彌補(bǔ)其缺陷，加之隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，其通信質(zhì)量也日益提高，手機(jī)已成為人們生活的一部分。信質(zhì)量也日益提高，手機(jī)已成為人們生活的一部分。l和其通信方式相比，移動(dòng)通信具有自身的特點(diǎn)，下面和其通信方式相比，移動(dòng)通信具有自身的特點(diǎn)，下面逐一進(jìn)行介紹。逐一進(jìn)行介紹。一、一、移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)l1信號(hào)的傳輸環(huán)境惡劣信號(hào)的傳輸環(huán)境惡劣l（1）多徑效應(yīng)）多徑效應(yīng)l由于傳輸信號(hào)是以電磁波的形式在空中傳輸，其傳播由于傳輸信號(hào)是以電磁波的形式在空中傳輸，其傳播特性與外界環(huán)境有很大關(guān)系。圖特性與外界環(huán)境有很大關(guān)系。圖1-1 多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)l在同一個(gè)接收地點(diǎn)，所

3、收到的信號(hào)是由主徑信號(hào)直射在同一個(gè)接收地點(diǎn)，所收到的信號(hào)是由主徑信號(hào)直射波和從建筑物或山丘反射、繞射過(guò)來(lái)的各種路徑信號(hào)波和從建筑物或山丘反射、繞射過(guò)來(lái)的各種路徑信號(hào)疊加而成的，如圖疊加而成的，如圖1-1所示。各路徑信號(hào)到達(dá)接收點(diǎn)所示。各路徑信號(hào)到達(dá)接收點(diǎn)時(shí)強(qiáng)度和相位都不一樣，之間存在自干擾，導(dǎo)致疊加時(shí)強(qiáng)度和相位都不一樣，之間存在自干擾，導(dǎo)致疊加后的信號(hào)電平起伏變化，嚴(yán)重時(shí)信號(hào)電平起伏約后的信號(hào)電平起伏變化，嚴(yán)重時(shí)信號(hào)電平起伏約30dB，這就是所謂的多徑效應(yīng)或多徑干擾。在移動(dòng)，這就是所謂的多徑效應(yīng)或多徑干擾。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，采用分集接收技術(shù)抗多徑干擾。通信系統(tǒng)中，采用分集接收技術(shù)抗多徑干擾。

4、一、一、移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)圖圖1-1 1-1 多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)一、一、移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)l（2）陰影效應(yīng)陰影效應(yīng)l類(lèi)似于陽(yáng)光受到建筑物的阻擋產(chǎn)生陰影一樣，電磁波類(lèi)似于陽(yáng)光受到建筑物的阻擋產(chǎn)生陰影一樣，電磁波在傳輸過(guò)程中，受到建筑物的阻擋，信號(hào)只有少部分在傳輸過(guò)程中，受到建筑物的阻擋，信號(hào)只有少部分傳送到接收地點(diǎn)，使接收信號(hào)的電平起伏變化，即產(chǎn)傳送到接收地點(diǎn)，使接收信號(hào)的電平起伏變化，即產(chǎn)生陰影效應(yīng)。生陰影效應(yīng)。l2通信用戶(hù)的移動(dòng)性通信用戶(hù)的移動(dòng)性l（1）多卜勒效應(yīng)多卜勒效應(yīng)l由于移動(dòng)通信常常在快速移動(dòng)中進(jìn)行，當(dāng)移動(dòng)速度達(dá)由于移動(dòng)通信常常在快速移動(dòng)中進(jìn)行，當(dāng)移

5、動(dòng)速度達(dá)到到70km/h70km/h以上時(shí)，接收信號(hào)的頻率隨著速度和信號(hào)入以上時(shí)，接收信號(hào)的頻率隨著速度和信號(hào)入射角而變化，使接收信號(hào)的電平起伏變化，即出現(xiàn)多射角而變化，使接收信號(hào)的電平起伏變化，即出現(xiàn)多卜勒效應(yīng)卜勒效應(yīng)。一、一、移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)移動(dòng)通信的主要特點(diǎn)l（2）遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)l由于通信用戶(hù)和接收設(shè)備的距離是隨機(jī)變化的，當(dāng)距由于通信用戶(hù)和接收設(shè)備的距離是隨機(jī)變化的，當(dāng)距離近時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)，當(dāng)距離遠(yuǎn)時(shí)接收信號(hào)弱，距離的離近時(shí)接收信號(hào)強(qiáng)，當(dāng)距離遠(yuǎn)時(shí)接收信號(hào)弱，距離的變化會(huì)使接收信號(hào)的電平起伏；另外，由于通信系統(tǒng)變化會(huì)使接收信號(hào)的電平起伏；另外，由于通信系統(tǒng)是在強(qiáng)干擾下工作的，如果距離近處

6、的信號(hào)是干擾信是在強(qiáng)干擾下工作的，如果距離近處的信號(hào)是干擾信號(hào)，則在接收端會(huì)發(fā)生強(qiáng)干擾信號(hào)壓制遠(yuǎn)處弱有用信號(hào)，則在接收端會(huì)發(fā)生強(qiáng)干擾信號(hào)壓制遠(yuǎn)處弱有用信號(hào)的現(xiàn)象。號(hào)的現(xiàn)象。l（3）移動(dòng)性管理技術(shù)移動(dòng)性管理技術(shù)l通信用戶(hù)經(jīng)常漫游移動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠的通信，通信用戶(hù)經(jīng)常漫游移動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可靠的通信，移動(dòng)通信要求采用移動(dòng)性管理技術(shù)，如位置登記、越移動(dòng)通信要求采用移動(dòng)性管理技術(shù)，如位置登記、越區(qū)切換等。區(qū)切換等。二、二、移動(dòng)通信系統(tǒng)組成移動(dòng)通信系統(tǒng)組成l一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)主要的組成部分是：移動(dòng)臺(tái)（一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)主要的組成部分是：移動(dòng)臺(tái)（MSMS）、）、基地站（基地站（BSBS）、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心

7、（）、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSCMSC）和與固網(wǎng)）和與固網(wǎng)相連的接口設(shè)備。相連的接口設(shè)備。l圖圖1-21-2所示為一個(gè)基本的移動(dòng)通信系統(tǒng)組成框圖。所示為一個(gè)基本的移動(dòng)通信系統(tǒng)組成框圖。l1移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)l移動(dòng)臺(tái)（移動(dòng)臺(tái)（Mobile StationMobile Station，MSMS）是公用移動(dòng)通信網(wǎng)中）是公用移動(dòng)通信網(wǎng)中移動(dòng)用戶(hù)使用的設(shè)備，也是用戶(hù)能夠直接接觸的整個(gè)移動(dòng)用戶(hù)使用的設(shè)備，也是用戶(hù)能夠直接接觸的整個(gè)系統(tǒng)中的唯一設(shè)備，它可以為車(chē)載型、便攜型和手持系統(tǒng)中的唯一設(shè)備，它可以為車(chē)載型、便攜型和手持型。型。 二、二、移動(dòng)通信系統(tǒng)組成移動(dòng)通信系統(tǒng)組成圖圖1-2 1-2 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成框圖移動(dòng)

8、通信系統(tǒng)組成框圖二、二、移動(dòng)通信系統(tǒng)組成移動(dòng)通信系統(tǒng)組成l2基站基站l基站（基站（Base StationBase Station，BSBS）通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)）通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連，在移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)之間提供一個(gè)雙向的無(wú)線鏈臺(tái)相連，在移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)之間提供一個(gè)雙向的無(wú)線鏈路（信道），負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的收發(fā)與無(wú)線資源管理，路（信道），負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的收發(fā)與無(wú)線資源管理，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)間或移動(dòng)用戶(hù)與固網(wǎng)用戶(hù)間的通信連接實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶(hù)間或移動(dòng)用戶(hù)與固網(wǎng)用戶(hù)間的通信連接。l3移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心l移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（Mobile Service Switching Mobil

9、e Service Switching CentreCentre，MSCMSC）是整個(gè)系統(tǒng)的核心，提供交換功能及）是整個(gè)系統(tǒng)的核心，提供交換功能及面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體和固定網(wǎng)的接口功能，它對(duì)移面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體和固定網(wǎng)的接口功能，它對(duì)移動(dòng)用戶(hù)與移動(dòng)用戶(hù)之間通信、移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)絡(luò)用動(dòng)用戶(hù)與移動(dòng)用戶(hù)之間通信、移動(dòng)用戶(hù)與固定網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)之間通信起著交換、連接與集中控制管理的作用。戶(hù)之間通信起著交換、連接與集中控制管理的作用。三、三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)l按使用對(duì)象來(lái)分：軍用通信和民用通信。按使用對(duì)象來(lái)分：軍用通信和民用通信。l按用途和區(qū)域分：陸地通信、水上通信和空中通信。按用途和區(qū)域

10、分：陸地通信、水上通信和空中通信。l按服務(wù)范圍和經(jīng)營(yíng)方式分：專(zhuān)用網(wǎng)、公用網(wǎng)。按服務(wù)范圍和經(jīng)營(yíng)方式分：專(zhuān)用網(wǎng)、公用網(wǎng)。l按系統(tǒng)類(lèi)型分：除了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)外，還有其他按系統(tǒng)類(lèi)型分：除了蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)外，還有其他移動(dòng)通信系統(tǒng)，如無(wú)線尋呼系統(tǒng)、無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)、集移動(dòng)通信系統(tǒng)，如無(wú)線尋呼系統(tǒng)、無(wú)繩電話(huà)系統(tǒng)、集群移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。群移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)等。l按工作方式分按工作方式分l根據(jù)通信狀態(tài)和頻率使用方法劃分，移動(dòng)通信系統(tǒng)有根據(jù)通信狀態(tài)和頻率使用方法劃分，移動(dòng)通信系統(tǒng)有單工制、半雙工制和雙工制單工制、半雙工制和雙工制3 3種工作方式。種工作方式。 三、三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)

11、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)圖圖1-3 1-3 單工方式單工方式（1 1）單工方式。）單工方式。三、三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)l（2）半雙工方式）半雙工方式圖圖1-5 1-5 半雙工方式半雙工方式三、三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)l(3)雙工方式雙工方式 圖圖1-5 1-5 雙工方式雙工方式三、三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)l單工方式是指通信的雙方同時(shí)只能有一方發(fā)送信號(hào)，單工方式是指通信的雙方同時(shí)只能有一方發(fā)送信號(hào)，而另一方接收信號(hào)，發(fā)信時(shí)需而另一方接收信號(hào)，發(fā)信時(shí)需“按按- -講講”操作操作, ,收發(fā)信收發(fā)信機(jī)輪流工作機(jī)輪流工作l半雙工方式指通信的雙方有一方收發(fā)信機(jī)同

12、時(shí)工作（半雙工方式指通信的雙方有一方收發(fā)信機(jī)同時(shí)工作（雙工工作），在通信的過(guò)程中既能發(fā)射信號(hào)也能接收雙工工作），在通信的過(guò)程中既能發(fā)射信號(hào)也能接收信號(hào)，而另一方只能是單工工作。信號(hào)，而另一方只能是單工工作。l雙工方式指通信的雙方收發(fā)信機(jī)同時(shí)工作，通信的任雙工方式指通信的雙方收發(fā)信機(jī)同時(shí)工作，通信的任一方在發(fā)話(huà)的同時(shí)也能收聽(tīng)到對(duì)方講話(huà)，。雙工方式一方在發(fā)話(huà)的同時(shí)也能收聽(tīng)到對(duì)方講話(huà)，。雙工方式在實(shí)際應(yīng)用中分為頻分雙工（在實(shí)際應(yīng)用中分為頻分雙工（FDDFDD）和時(shí)分雙工（）和時(shí)分雙工（TDDTDD）。）。三、三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)l頻分雙工方式頻分雙工方式,收發(fā)雙方使用相同的頻率收

13、發(fā)雙方使用相同的頻率l時(shí)分雙工方式時(shí)分雙工方式,通信的雙方都采用相同的頻率，但在不通信的雙方都采用相同的頻率，但在不同的時(shí)隙收發(fā)同的時(shí)隙收發(fā)l時(shí)分雙工方式較頻分雙工省電，占用頻率少，不需要時(shí)分雙工方式較頻分雙工省電，占用頻率少，不需要有天線共用器。有天線共用器。四、四、移動(dòng)通信的發(fā)展移動(dòng)通信的發(fā)展l1初期階段初期階段l從從2020世紀(jì)世紀(jì)2020年代起至年代起至7070年代，移動(dòng)通信的發(fā)展完成了年代，移動(dòng)通信的發(fā)展完成了從專(zhuān)用軍事通信向民用（商業(yè)化）方向發(fā)展的過(guò)程。從專(zhuān)用軍事通信向民用（商業(yè)化）方向發(fā)展的過(guò)程。 l2第一代（第一代（1G1G）移動(dòng)通信系統(tǒng)）移動(dòng)通信系統(tǒng)l8080年代中期，逐漸形

14、成了以北歐的年代中期，逐漸形成了以北歐的NMTNMT、北美的、北美的AMPSAMPS、英國(guó)的、英國(guó)的TACSTACS等幾種典型的模擬蜂窩移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)，等幾種典型的模擬蜂窩移動(dòng)電話(huà)系統(tǒng)，統(tǒng)稱(chēng)為第一代（統(tǒng)稱(chēng)為第一代（1G1G）移動(dòng)通信系統(tǒng)。）移動(dòng)通信系統(tǒng)。 四、四、移動(dòng)通信的發(fā)展移動(dòng)通信的發(fā)展l3第二代（第二代（2G2G）移動(dòng)通信系統(tǒng)）移動(dòng)通信系統(tǒng) l2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期至年代中期至2020世紀(jì)末，是第二代（世紀(jì)末，是第二代（2G2G）移動(dòng)）移動(dòng)通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)數(shù)字式蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟階段數(shù)字式蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟階段，推出了以歐洲的時(shí)分多址，推出了以歐洲的時(shí)分多址GSM

15、GSM系統(tǒng)和北美的碼分多系統(tǒng)和北美的碼分多址址IS-95IS-95系統(tǒng)為代表的數(shù)字式蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)系統(tǒng)為代表的數(shù)字式蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。l4第三代（第三代（3G3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)）移動(dòng)通信系統(tǒng) l到了到了2121世紀(jì)，第三代（世紀(jì)，第三代（3G3G）移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)入快速發(fā)）移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，其中最具有代表性的是基于展時(shí)期，其中最具有代表性的是基于GSMGSM技術(shù)的歐洲技術(shù)的歐洲與日本提出的與日本提出的WCDMAWCDMA、北美提出的基于、北美提出的基于IS-95CDMAIS-95CDMA技術(shù)技術(shù)的的CDMA2000CDMA2000和我國(guó)提出的和我國(guó)提出的TD-SCDMATD-SCD

16、MA。 五、五、我國(guó)民用移動(dòng)通信的頻段分配方案我國(guó)民用移動(dòng)通信的頻段分配方案l我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所使用的頻段如下：我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)所使用的頻段如下：lGSM900MHzGSM900MHz：上行頻率（移動(dòng)臺(tái)到基站）：上行頻率（移動(dòng)臺(tái)到基站）890890915MHz915MHz；下行頻率（基站到移動(dòng)臺(tái)）；下行頻率（基站到移動(dòng)臺(tái)）935935960MHz960MHz。lDCS1DCS1 800MHz800MHz：上行頻率：上行頻率1 1 7107101 1 785MHz785MHz；下行頻率；下行頻率1 1 8058051 1 880MHz880MHz。lCDMACDMA網(wǎng)絡(luò)所使用的頻段如下：網(wǎng)絡(luò)所使

17、用的頻段如下：lCDMA800MHzCDMA800MHz：上行頻率：上行頻率825825835MHz835MHz；下行頻率；下行頻率870870880MHz880MHz。1.1.由于移動(dòng)性和開(kāi)放性，移動(dòng)通信的通話(huà)質(zhì)量不如由于移動(dòng)性和開(kāi)放性，移動(dòng)通信的通話(huà)質(zhì)量不如有線通信好，不足點(diǎn)為：信號(hào)的傳輸環(huán)境惡劣；通有線通信好，不足點(diǎn)為：信號(hào)的傳輸環(huán)境惡劣；通信用戶(hù)的移動(dòng)性管理復(fù)雜，為克服不足點(diǎn)移動(dòng)通信信用戶(hù)的移動(dòng)性管理復(fù)雜，為克服不足點(diǎn)移動(dòng)通信必須采用相應(yīng)的技術(shù)。必須采用相應(yīng)的技術(shù)。2.2.一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)主要的組成部分是：移動(dòng)臺(tái)（一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)主要的組成部分是：移動(dòng)臺(tái)（MSMS）、基地站（）、基地站

18、（BSBS）、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（）、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSCMSC）和）和與固網(wǎng)相連的接口設(shè)備與固網(wǎng)相連的接口設(shè)備3. 3. 移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)及三種工作方式。移動(dòng)通信系統(tǒng)的分類(lèi)及三種工作方式。 六、歸納小結(jié)六、歸納小結(jié) 一、必做題一、必做題 1. 1.總結(jié)移動(dòng)通信的特別要求和優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)列舉總結(jié)移動(dòng)通信的特別要求和優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)列舉1-21-2個(gè)實(shí)際通信中你個(gè)實(shí)際通信中你所遇到的移動(dòng)通信信號(hào)不良的例子，并分析原因。所遇到的移動(dòng)通信信號(hào)不良的例子，并分析原因。2.2.畫(huà)出移動(dòng)通信系統(tǒng)組成框圖，并說(shuō)明畫(huà)出移動(dòng)通信系統(tǒng)組成框圖，并說(shuō)明MSMS、BSBS和和MSCMSC之間的功能關(guān)系之間的功能關(guān)系3. 3. 分別列出分別列出GSMGSM系統(tǒng)、系統(tǒng)、