第4章 第一代移動(dòng)通信技術(shù) (1)

1、2014年4月第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容u第第1 1章章 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述 u第第2 2章章 通信基礎(chǔ)理論通信基礎(chǔ)理論u第第3 3章章 移動(dòng)通信的基本技術(shù)移動(dòng)通信的基本技術(shù)u第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大（第一代移動(dòng)通信技術(shù)）從電臺(tái)到大哥大（第一代移動(dòng)通信技術(shù)）u第第5 5章章 第二代移動(dòng)通信技術(shù)（第二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G2G，GSMGSM）u第第6 6章章 第三代移動(dòng)通信技術(shù)（第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G3G）u第第7 7章章 3.9G 3.9G時(shí)代的時(shí)代的LTELTEu第第8 8章章 4G 4G欲來

2、風(fēng)滿樓欲來風(fēng)滿樓LTE-Advanced LTE-Advanced 第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一總結(jié)總結(jié)第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大420222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一討論尚未結(jié)束，大家繼續(xù)努力。討論尚未結(jié)束，大家繼續(xù)努力。 解決以上問題，可能實(shí)解決以上問題，可能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶在更大范圍內(nèi)用戶在更大范圍內(nèi)有序有序的通的通信，必須解決組網(wǎng)的問題。信，必須解決組網(wǎng)的問題。本章內(nèi)容展望本章內(nèi)容展望第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大520222022

3、年年5 5月月9 9日星期一日星期一本章內(nèi)容展望本章內(nèi)容展望本章開始將探討以下幾個(gè)方面的問題：本章開始將探討以下幾個(gè)方面的問題：(1) (1) 現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的雛形是怎么形成的？在形成過程中現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的雛形是怎么形成的？在形成過程中會(huì)有什么問題？怎么克服會(huì)有什么問題？怎么克服? ?(2)(2) 對(duì)于給定的頻率資源，大家如何來共享對(duì)于給定的頻率資源，大家如何來共享? ? 采用什么樣的采用什么樣的多址技術(shù)，多址技術(shù)， 使得有限的資源能傳輸更大容量的信息使得有限的資源能傳輸更大容量的信息? ? (3)(3)由于移動(dòng)環(huán)境中噪聲與干擾的存在，由于移動(dòng)環(huán)境中噪聲與干擾的存在， 基站和移動(dòng)臺(tái)之基站和

4、移動(dòng)臺(tái)之間如何減少噪聲，間如何減少噪聲，保持有效保持有效通信？通信？? ?第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大620222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一本章內(nèi)容展望本章內(nèi)容展望 (4) (4) 移動(dòng)通信的基本特點(diǎn)是用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)可移動(dòng)通信的基本特點(diǎn)是用戶在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍內(nèi)可任意移動(dòng)。這就要解決下面兩個(gè)問題：任意移動(dòng)。這就要解決下面兩個(gè)問題：一是一是當(dāng)移動(dòng)用戶從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆當(dāng)移動(dòng)用戶從一個(gè)基站的覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站的覆蓋區(qū)時(shí)，如何保證用戶通信過程的蓋區(qū)時(shí)，如何保證用戶通信過程的連續(xù)性連續(xù)性，即如何實(shí)現(xiàn)有效，即如何實(shí)現(xiàn)有效的越區(qū)切換的越區(qū)切換?

5、 ? 二是二是用戶在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)如何管理這些用戶，用戶在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)如何管理這些用戶，使網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)刻都知道，該用戶當(dāng)前在哪一個(gè)地區(qū)的哪一使網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)刻都知道，該用戶當(dāng)前在哪一個(gè)地區(qū)的哪一個(gè)基站覆蓋的范圍內(nèi)，即如何解決個(gè)基站覆蓋的范圍內(nèi)，即如何解決移動(dòng)性管理移動(dòng)性管理的問題的問題? ?第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大720222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一本章內(nèi)容展望本章內(nèi)容展望 ( (5 5) ) 如何將服務(wù)區(qū)內(nèi)的各個(gè)基站互連起來，并且要與固定如何將服務(wù)區(qū)內(nèi)的各個(gè)基站互連起來，并且要與固定網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)( (如如PSTNPSTN、 ISDNISD

6、N、 BISDNBISDN等等) )互連，互連， 從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與固定用戶、與固定用戶、 移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶之間的互連互通移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶之間的互連互通? ? 也就也就是說，是說， 移動(dòng)通信應(yīng)采用移動(dòng)通信應(yīng)采用什么樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)什么樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)? ?第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大820222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容u第第1 1章章 移動(dòng)通信概述移動(dòng)通信概述 u第第2 2章章 通信基礎(chǔ)理論通信基礎(chǔ)理論u第第3 3章章 移動(dòng)通信的基本技術(shù)移動(dòng)通信的基本技術(shù)u第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大（第一代移動(dòng)通信技術(shù)）從電臺(tái)到大哥大（第一代移

7、動(dòng)通信技術(shù)）u第第5 5章章 第二代移動(dòng)通信技術(shù)（第二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G2G，GSMGSM）u第第6 6章章 第三代移動(dòng)通信技術(shù)（第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G3G）u第第7 7章章 3.9G 3.9G時(shí)代的時(shí)代的LTELTEu第第8 8章章 4G 4G欲來風(fēng)滿樓欲來風(fēng)滿樓LTE-Advanced LTE-Advanced 第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大920222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)移動(dòng)通信發(fā)展至今，從早期的移動(dòng)通信發(fā)展至今，從早期的AMPSAMPS到現(xiàn)在的到現(xiàn)在的LTE-AdvancedLTE-Advanced，一共經(jīng)歷了一共經(jīng)歷了4 4代。代。技

8、技術(shù)術(shù)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)AMPSTACSNMT其它其它第一代（第一代（1G) )上世紀(jì)上世紀(jì) 80年代年代模擬模擬模擬技術(shù)模擬技術(shù)(l) GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第二代（第二代（2G) )上世紀(jì)上世紀(jì) 90年代年代數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字技術(shù)數(shù)字技術(shù)話音業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)第三代（第三代（3G) )本世紀(jì)初期本世紀(jì)初期IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000TD-SCDMA寬帶業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù) E3G本世紀(jì)初期本世紀(jì)初期IMT-Advanced3GPPLTE-TDDLTE-FDD寬帶業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù) 用戶驅(qū)動(dòng)第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1020222022年年5 5月月

9、9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)第一代第一代模擬蜂窩通信系統(tǒng)模擬蜂窩通信系統(tǒng)( (大哥大）。大哥大）。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1120222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)第二代第二代數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)9090年代登上舞臺(tái)。年代登上舞臺(tái)。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)第二代第二代數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)9090年代登上舞臺(tái)。年代登上舞臺(tái)。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)第二代第二代數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)9090年代

10、登上舞臺(tái)。年代登上舞臺(tái)。太慢了太慢了第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1420222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)三足鼎立。三足鼎立。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1520222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一引言引言u(píng)第第4 4代移動(dòng)通信系統(tǒng)。代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1620222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一u無線通信從層面上有三個(gè)層面，包括：無線通信從層面上有三個(gè)層面，包括：l點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信對(duì)講機(jī)對(duì)講機(jī)l點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的

11、無線通信基站和手機(jī)基站和手機(jī)l多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信多個(gè)手機(jī)與多個(gè)基站多個(gè)手機(jī)與多個(gè)基站引言引言1720222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想- -點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信4.14.1基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信信4.24.24.34.3大哥大大哥大- -多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信4.44.4相關(guān)技術(shù)介紹相關(guān)技術(shù)介紹第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1820222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1 4.1 電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從

12、電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大1920222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.14.1電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信2020222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1 4.1 點(diǎn)到點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到點(diǎn)的無線通信4.1.1 4.1.1 無線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無線電無線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無線電臺(tái)臺(tái)4.1.2 4.1.2 無線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)無線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2120222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線

13、通信網(wǎng)u第二次世界大戰(zhàn)開始時(shí)，無線電臺(tái)的使用已經(jīng)很頻繁。第二次世界大戰(zhàn)開始時(shí)，無線電臺(tái)的使用已經(jīng)很頻繁。u既然無線電臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，那么給每個(gè)人發(fā)一個(gè)電既然無線電臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，那么給每個(gè)人發(fā)一個(gè)電臺(tái)，用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)行不行？臺(tái)，用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)行不行？u對(duì)比下對(duì)比下5W5W：l任何人：任何人：如果國家足夠有錢，每個(gè)人發(fā)一個(gè)電臺(tái)。如果國家足夠有錢，每個(gè)人發(fā)一個(gè)電臺(tái)。l任何時(shí)間：任何時(shí)間：只要電臺(tái)不是山寨貨，那在保質(zhì)期內(nèi)工作是沒只要電臺(tái)不是山寨貨，那在保質(zhì)期內(nèi)工作是沒有任何問題的。有任何問題的。l任何地點(diǎn)：任何地點(diǎn)：戰(zhàn)爭(zhēng)中的情報(bào)在千里之外都可以被截聽，說明戰(zhàn)爭(zhēng)

14、中的情報(bào)在千里之外都可以被截聽，說明在地球上絕大多數(shù)地方收發(fā)電報(bào)都沒太多問題。在地球上絕大多數(shù)地方收發(fā)電報(bào)都沒太多問題。l任何消息：任何消息：無線電臺(tái)打電話沒有什么問題，但實(shí)現(xiàn)多媒體無線電臺(tái)打電話沒有什么問題，但實(shí)現(xiàn)多媒體通還有點(diǎn)困難通還有點(diǎn)困難u看上去解釋很完美，但事情真是這樣嗎？看上去解釋很完美，但事情真是這樣嗎？第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)u問題一問題一“任何地點(diǎn)任何地點(diǎn)”：發(fā)射電報(bào)要在任何地點(diǎn)都能：發(fā)射電報(bào)要在任何地點(diǎn)都

15、能收到，發(fā)射功率就得很大。收到，發(fā)射功率就得很大。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)u問題二：?jiǎn)栴}二：電磁波存在干擾電磁波存在干擾：人說話的頻段一般在：人說話的頻段一般在20-3400Hz20-3400Hz，如果幾人同時(shí)跟你說話，那么要分辨起來就有點(diǎn)困難，因?yàn)槿绻麕兹送瑫r(shí)跟你說話，那么要分辨起來就有點(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。既然如此，我們給全球不

16、同的電臺(tái)不能使用相同的頻段。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？第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2420222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(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2020億人需億人需要用電臺(tái)打電話，那么需要要用電臺(tái)打電話，那么需要25KHz25KHz2 210101010 =5=510105 5GHz.GHz.u問題三：?jiǎn)栴}三：電磁波的頻譜資源有限電磁波的頻

17、譜資源有限。 u電磁波在同一頻段的干擾造成了無線頻段資源的有限電磁波在同一頻段的干擾造成了無線頻段資源的有限性，而無線通信頻段資源的有限性則構(gòu)成了無線通信性，而無線通信頻段資源的有限性則構(gòu)成了無線通信各種解決方案的約束各種解決方案的約束第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2520222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)構(gòu)想一：用無線電臺(tái)構(gòu)成一張無線通信網(wǎng)u電磁波譜系列電磁波譜系列2620222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1 4.1 點(diǎn)到點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到點(diǎn)的無線通信4.1.1 4.1.1 無線通信組網(wǎng)構(gòu)

18、想一：無線電無線通信組網(wǎng)構(gòu)想一：無線電臺(tái)臺(tái)4.1.2 4.1.2 無線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)無線通信組網(wǎng)構(gòu)想二：廣電網(wǎng)絡(luò)第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2720222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 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)搭建無線通信網(wǎng)的想法無法實(shí)現(xiàn)，但是在法無法實(shí)現(xiàn)，但是在19401940年那個(gè)年代，除了電臺(tái)，跟通信年那個(gè)年代，除了電臺(tái)，跟通信沾邊的事情也想不到別的。沾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

19、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？黑白電視黑白電視第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2820222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 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，就出現(xiàn)了電視畫面。號(hào)，并解調(diào)出來，就出現(xiàn)了電視畫面。u廣播電臺(tái)也采取這種模式。廣播電臺(tái)也采取這種模式。u構(gòu)想

20、：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)營商里怎么就走不通呢？問題出在哪？廣電模式在電信運(yùn)營商里怎么就走不通呢？問題出在哪？第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大2920222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想二：參照廣電

21、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：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：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。需要電視機(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)射塔來占），那么只需要發(fā)射塔來占用這用這25KHz25KHz帶寬發(fā)射就好了，一就是說一個(gè)

22、城市只需要一帶寬發(fā)射就好了，一就是說一個(gè)城市只需要一個(gè)發(fā)射源，不會(huì)產(chǎn)生干擾。個(gè)發(fā)射源，不會(huì)產(chǎn)生干擾。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3020222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 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：l通信（通信（Communication)Communication)：不僅發(fā)射塔要向用戶終端發(fā)送信：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)。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)

23、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-100.025Mhz100.000MHz-100.025Mhz的帶寬，用戶終端需對(duì)應(yīng)地的帶寬，用戶終端需對(duì)應(yīng)地找另外一個(gè)頻段，比如說從找另外一個(gè)頻段，比如說從50.000MHz50.000MHz到到50.025MHz50.025MHz的的 25KHz25KHz帶寬來發(fā)射信號(hào)帶寬來發(fā)射信號(hào)( (稱上行信號(hào)），如果第二個(gè)用戶，稱上行信號(hào)），如果第二個(gè)用戶，第三個(gè)用戶。第三個(gè)用戶。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3120222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 構(gòu)想二：參照廣電網(wǎng)絡(luò)的架

24、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，也就是說增加就是說增加“100.025MHz“100.025MHz到到100.050MHz”100.050MHz”的帶寬，用于承載第的帶寬，用于承載第二個(gè)電視臺(tái)的信息二個(gè)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

25、：當(dāng)出現(xiàn)第二個(gè)電信用戶終端的時(shí)候，電信的用戶終端的時(shí)候，電信的發(fā)射塔也需要增加發(fā)射塔也需要增加“100.025MHz“100.025MHz到到100.050MHz”100.050MHz”的帶寬，不的帶寬，不同的是這個(gè)終端中戶上行同的是這個(gè)終端中戶上行也需要分配相同多的帶寬，也需要分配相同多的帶寬，如如“從從50.025MHz50.025MHz到到50.050MHz”50.050MHz”第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.1.1 4.1.1 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)別二：廣電模

26、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)代無線通信的需求的。這個(gè)模式是不足以滿足現(xiàn)代無線通信的需求的。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，縮小覆蓋半徑，們想出了一個(gè)辦法：降低發(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，稱之為這樣可以讓同一個(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?？辗謴?fù)用。3320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想- -點(diǎn)對(duì)點(diǎn)

27、的無線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信4.14.1基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信信4.24.24.34.3大哥大大哥大- -多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信4.44.4相關(guān)技術(shù)介紹相關(guān)技術(shù)介紹第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3420222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3520222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信l基站建設(shè)成本高昂，基站建設(shè)成本

28、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。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基站范圍過小，基站數(shù)量太多，會(huì)造成太多的切換?；痉秶^小，基站數(shù)量太多，會(huì)造成太多的切換。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3620222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多址多址或者或者復(fù)用復(fù)用技術(shù)：技術(shù)： 讓手機(jī)工作在讓手機(jī)工作在不同不同頻率頻率或者或者不同時(shí)間上不同時(shí)間上，加以區(qū)分加以區(qū)分

29、第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3720222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信將通信系統(tǒng)的將通信系統(tǒng)的總帶寬總帶寬劃分劃分為若干等間隔的信道，分配給不同的用戶為若干等間隔的信道，分配給不同的用戶第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3820222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大3920222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基

30、站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4020222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4120222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信1c2c1C2CNcNCMSCBS第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信

31、點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4420222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信除了控制發(fā)射功率外，設(shè)計(jì)者們還想出了別的方法來降低除了控制發(fā)射功率外，設(shè)計(jì)者們還想出了別的方法來降低系統(tǒng)的噪聲，包括：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

32、術(shù)第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4520222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.2 4.2 基站的困惑基站的困惑- -點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信DTX 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)語音不激活時(shí)，發(fā)送端只發(fā)射很少信息當(dāng)語音不激活時(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IMSI被分成不同的尋呼組被分成不同的尋呼組n從網(wǎng)絡(luò)來的尋呼信息會(huì)以預(yù)定的間隔發(fā)送從網(wǎng)絡(luò)來的尋呼信息會(huì)以預(yù)定的間隔發(fā)送4620222022年年5 5月月9 9日星期一

33、日星期一電臺(tái)的夢(mèng)想電臺(tái)的夢(mèng)想- -點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無線通信4.14.1基站的困惑基站的困惑點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信信4.24.24.34.3大哥大大哥大- -多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信4.44.4相關(guān)技術(shù)介紹相關(guān)技術(shù)介紹第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4720222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4820222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信

34、第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大4920222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信信令協(xié)議：信令協(xié)議：基站總是一刻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)找到他第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5020222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5120222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多

35、點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u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：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，自然不：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。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，但擾碼不一樣第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多

36、點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信效率效率低低第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5420222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信 先是將一個(gè)城市的無線網(wǎng)先是將一個(gè)城市的無線網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)區(qū)，手機(jī)通絡(luò)劃分成若干個(gè)區(qū)，手機(jī)通過偵聽廣播信息得知自己的過偵聽廣播信息得知自己的位置，如果自己位置改變，位置，如果自己位置改變，上報(bào)自己所在的位置。上報(bào)自己所在

37、的位置。 位置寄存器：記錄位置變位置寄存器：記錄位置變更消息更消息第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5520222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信 先是將一個(gè)城市的無線網(wǎng)先是將一個(gè)城市的無線網(wǎng)絡(luò)劃分成若干個(gè)區(qū)，手機(jī)通絡(luò)劃分成若干個(gè)區(qū)，手機(jī)通過偵聽廣播信息得知自己的過偵聽廣播信息得知自己的位置，如果自己位置改變，位置，如果自己位置改變，上報(bào)自己所在的位置。上報(bào)自己所在的位置。 位置寄存器：記錄位置變位置寄存器：記錄位置變更消息更消息第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5620222022年年5

38、5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5720222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u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基站的聯(lián)系，然后再接入新：終端首先切斷與原來基站的聯(lián)系，然后再接入新的基站，在切換的過程中發(fā)生瞬時(shí)的中斷的基站，在切換的過程中發(fā)生瞬時(shí)的中斷l(xiāng)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)終端徹底進(jìn)入某一個(gè)基站的覆蓋

39、區(qū)域后，才切斷與另一個(gè)基站的底進(jìn)入某一個(gè)基站的覆蓋區(qū)域后，才切斷與另一個(gè)基站的聯(lián)系，切換期間沒有中斷電話。聯(lián)系，切換期間沒有中斷電話。第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5820222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u作為成熟的商業(yè)系統(tǒng)，其成本投入是非常高的，因作為成熟的商業(yè)系統(tǒng)，其成本投入是非常高的，因此必須考慮商業(yè)模式的問題。在這個(gè)商業(yè)通信系統(tǒng)此必須考慮商業(yè)模式的問題。在這個(gè)商業(yè)通信系統(tǒng)里，要考慮的首要問題就是里，要考慮的首要問題就是如何鑒別接入系統(tǒng)如何鑒別接入系統(tǒng)是不是合法用戶？是不是合法用戶？第

40、第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大5920222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u口令方案一：用手機(jī)號(hào)或口令方案一：用手機(jī)號(hào)或IMSIIMSI號(hào)作為口令號(hào)作為口令第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大6020222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u口令方案二：利用口令方案二：利用KiKi（用戶鑒權(quán)鍵，（用戶鑒權(quán)鍵，SIMSIM卡內(nèi)置）與卡內(nèi)置）與一個(gè)固定值通過一個(gè)固定值通過A3A3算法生成算法生成SERSSERS值

41、，進(jìn)行鑒權(quán)值，進(jìn)行鑒權(quán)第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大6120222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u口令方案三：由口令方案三：由隨機(jī)值隨機(jī)值生成生成SERSSERS第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大6220222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信u鑒權(quán)鑒權(quán)作用作用保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，防止非法盜用保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，防止非法盜用保護(hù)用戶，拒絕假冒合法用戶的保護(hù)用戶，拒絕假冒合法用戶的“入侵入侵”原理原理 基于基于GSMGSM系統(tǒng)

42、定義的鑒權(quán)鍵系統(tǒng)定義的鑒權(quán)鍵KiKi當(dāng)客戶在網(wǎng)絡(luò)上注冊(cè)登記時(shí)，會(huì)被分配一個(gè)當(dāng)客戶在網(wǎng)絡(luò)上注冊(cè)登記時(shí)，會(huì)被分配一個(gè)MSISDNMSISDN、一、一個(gè)個(gè)IMSIIMSI及一個(gè)與及一個(gè)與IMSIIMSI對(duì)應(yīng)的移動(dòng)用戶鑒權(quán)鍵對(duì)應(yīng)的移動(dòng)用戶鑒權(quán)鍵KiKiKiKi被分別存放在網(wǎng)絡(luò)端的鑒權(quán)中心被分別存放在網(wǎng)絡(luò)端的鑒權(quán)中心ACAC中和移動(dòng)用戶的中和移動(dòng)用戶的SIMSIM卡中卡中鑒權(quán)的過程就是在鑒權(quán)的過程就是在VLRVLR中驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)端和用戶端的中驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)端和用戶端的KiKi是否相是否相同同第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大6320222022年年5 5月月9 9日星期一日星期一4.3 4.3 大哥大大哥大- -多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信多點(diǎn)到多點(diǎn)的無線通信VLRBSCBTS第第4 4章章 從電臺(tái)到大哥大從電臺(tái)到大哥大6420