移動通信課件：01次課 第01章 移動通信概述

1、1-1數字移動通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設計報告移動通信1-2為什么學習這門課程當今世界已經進入飛速發(fā)展的信息時代，通信成為信息產業(yè)中發(fā)展最為迅速的產業(yè)。移動通信是通信領域最為活躍的分支之一。移動通信的發(fā)展，推動時代進步，給生活帶來很大方便，移動通信無所不在、不可或缺，手機已成為人們的隨身必需品！移動通信無所不在，在人們的生活、學習和工作中都不可或缺！3用戶數：10.85億普及率：81%（2012.09.30）2013年中國手機用戶數量是多少？ 通信世界網訊(CWW) 全球技術研究和咨詢公司Gartner最新調查報告，中國手機用戶總數在2013年

2、超過10億。Gartner分析師預測，2014年，中國市場上將銷售4.435億部手機。2013年中國手機用戶數量是多少？ 根據中國工信部統(tǒng)計數據，截至2013年3月底，中國共有11.46億移動通信服務用戶（手機用戶），比上月增長1.24，比去年同期增長12.46。 2013年手機網民有多少? 據廣州日報報道，中國互聯網絡信息中心16日發(fā)布數據顯示，截至2013年12月，中國網民規(guī)模達6.18億。 其中，網民中使用手機上網的人群占比由2012年年底的74.5提升至81，手機網民人數達到5億。問題：茫茫人海,手機如何實現動中通？誰是誰？許多手機都向基站發(fā)射電磁波，基站如何區(qū)分？手機如何找到基站？手

3、機如何才能聽到基站的廣播信息，進而鎖定基站？基站如何找到手機？如何分位置區(qū)進行尋呼？如何保證動中通不掉話？邊跑邊聊，為何能不掉話？問題：茫茫人海,手機如何實現動中通？如何識別手機用戶的身份？為何走到哪里，都能得到服務？ =本課程將回答上述問題，介紹現代移動通信的基本概念、基本原理、基本技術和典型系統(tǒng)。1-15課時分配基本模塊20學時，其余根據需要增添序號教學內容課堂教學學時基本模塊移動通信概述2移動通信信道6組網技術基礎6抗衰落技術61數字調制技術42多址接入技術4-63典型移動通信系統(tǒng)簡介16（GSM:6，IS-95:4，3G:6）4專用系統(tǒng)25無線網絡規(guī)劃26B3G/4G系統(tǒng)21-16移動

4、通信第1章移動通信概述1-17第一章 移動通信概述1.1 引言1.2移動通信的分類及應用系統(tǒng)1.3移動通信的發(fā)展概況1.4 標準化組織1-18第一章 移動通信概述 解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？各自的優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？重點： 移動通信基本概念難點：移動通信的特點1.1 引言一、通信的概念二、通信的分類三、移動通信和固定通信的區(qū)別 四、移動通信的主要特點 五、移動通信系統(tǒng)的組成 六、移動通信的工作方式1-20通信的概念廣義：信息的交流。狹義：電信。以電為載體，進行的信息交流。1-21通信的分類按通信雙方相對位置分 通信可以分為：固定通信和

5、移動通信。 所謂移動通信，是指通信雙方至少有一方處于移動狀態(tài)下（包括一方或雙方，或者臨時停留在某一非預定的位置上）的通信，包括移動用戶與固定用戶之間的通信，移動用戶之間的通信等。 一定要移動嗎？1-22頻率 Hz10110710210610310510410410510310610210710110810010910-1101010-2101110-3101210-4101310-5101410-61015自由空間波長（m）微 波紅外可見光衛(wèi) 星頻段劃分3極長波超長波特長波甚長波長 波中 波短 波米 波流星余跡散射GSMCDMA小靈通通信的分類1-23通信的分類移動通信是什么頻段？實際上不分頻

6、段。例如短波通信、衛(wèi)星通信等。例如，兩部背負式短波電臺正在行進通信，都算是移動通信。但是移動通信存在主流頻段，分別是900MHz、1800MHz/1900MHz。第三代是2GHz。 移動通信和固定通信的區(qū)別接口固定通信的接口是釘在墻上的，插一根電話線/網線就可以用，通過這個接口和固網進行聯系。移動通信的用戶端是通過“空中接口”與無線網絡保持聯系的。1-24無線信道有線信道移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的問題一1-25無線傳播媒質的優(yōu)點是允許通信中的用戶在一定范圍內自由活動，但是缺點是傳播特性一般都很差。主要有空間損耗、陰影效應、多徑效應、多普勒頻移。 如何在復雜無線電波傳播環(huán)境下有效傳遞信

7、息？ 第2章（移動通信信道）能夠幫助我們詳細了解無線信道衰落產生的原因，從而為我們選擇合理的抗衰落技術（第5章）提供理論依據。移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的問題二1-26這些干擾包括一些常見的外部干擾，如天電干擾、工業(yè)干擾和信道噪聲。此外還有系統(tǒng)干擾。歸納起來說，這些干擾有鄰道干擾、互調干擾、共道干擾、多址干擾，以及近地無用強信號壓制遠地有用弱信號的現象（稱遠近效應）等等。 在開放的無線電波傳播環(huán)境下如何有效降低移動臺受到的干擾？ 第3章（組網技術基礎）能夠幫助我們詳細了解移動通信環(huán)境下的干擾，從而為我們進行合理的系統(tǒng)設計打下牢固的基礎。移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的問題三1-27

8、如何提高通信系統(tǒng)的通信容量，始終是移動通信發(fā)展中的焦點。一方面要開辟和啟用新的頻段；另一方面要研究各種新技術與新措施，以壓縮信號所占的頻帶寬度和提高頻譜利用率。 如何在有限的無線電頻譜資源下提高系統(tǒng)容量？ 第3章（組網技術基礎） 將講述提高蜂窩系統(tǒng)容量的方法移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題一1-28 基站如何區(qū)分手機？一個墻上的插口通常只能對應一臺電話，而基站的一面天線要同時接收很多手機發(fā)來的信號，如何區(qū)分哪個信號來自哪個手機？誰是誰空中接口的困惑 解決思路：引入多址接入技術（第6章的內容）移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題二1-29基站如何找到手機？固定電話的位置是固定

9、的，通信網絡要找你，把信號送入指定的電話線和指定的接口即可；移動通信中手機的位置隨時在變化，誰知道手機在哪個基站下面，有電話找你，怎么才能知道你在哪里，然后找到你呢？1-30由區(qū)別引發(fā)的實際問題二 解決思路：移動性管理之位置更新（第3章的內容）移動通信和固定通信的區(qū)別移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題三1-31 解決思路：移動性管理之越區(qū)切換（第3章的內容）如何保證“移動”著打電話不會有問題？移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題四1-32如何識別手機用戶的身份？固定通信的終端一般直接接在用戶家里或者公司里，接口就是身份。移動通信，用戶是移動的，無法根據物理位置確定其身份，系統(tǒng)

10、對用戶的鑒別相當于對終端的鑒別。 解決思路：手機用戶的鑒權問題（第7章的內容）移動通信和固定通信的區(qū)別由區(qū)別引發(fā)的實際問題五1-33如何保證對話不被他人竊聽？移動通信的空中接口是開放性的，無線電波的傳遞容易被他人竊聽和截獲。 解決思路：手機用戶的加密問題（第7章的內容）1-34第2章：移動通信信道第3章：組網技術基礎第5章：抗衰落技術回答由區(qū)別引發(fā)的問題第6章：多址接入技術移動通信和固定通信的區(qū)別1-35第一章 移動通信概述 解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？1.1.1 移動通信的主要特點1-36無線電波傳播復雜移動臺受到

11、的干擾嚴重無線電頻譜資源有限對移動設備要求高系統(tǒng)復雜1-371.1.2 移動通信系統(tǒng)的組成移動臺(MS)基站(BS)移動交換中心(MSC)1-38第一章 移動通信概述解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？1-391.1.3 移動通信的工作方式 單工方式 雙工方式 半雙工方式1-40單工通信 概念與特點單工通信概念：所謂單工通信是指只能發(fā)或者只能收。單工通信特點優(yōu)點：設備簡單、價格低廉缺點：只能單向通信1-41雙工通信 概念與分類雙工通信概念：所謂雙工通信是指通信雙方可同時進行信息傳輸的工作方式，區(qū)別于后面的半雙工通信，也稱為全

12、雙工通信。 雙工通信分類：雙工通信可分為頻分雙工（FDD：收發(fā)采用兩個不同的頻率，也稱異頻雙工）和時分雙工（TDD：收發(fā)采用同一個頻率，不同的時隙，也稱為同頻雙工）兩類。1-42雙工通信 特點雙工通信特點優(yōu)點： 收發(fā)頻率分開可以大大減小干擾； 用戶使用方便。同普通有線電話相似，接 收和發(fā)射可同時進行。 缺點： 移動臺在通話過程中總是處于發(fā)射狀態(tài)， 因此耗電量大； 設備較復雜，價格較貴。改進做法：移動臺采用PTT方式，即所謂的半雙工通信。1-43半雙工通信 原理、特點與應用原理：發(fā)射機采用PTT方式發(fā)射信號，接收機總是工作的。半雙工通信特點優(yōu)點：移動臺設備簡單、價格低、耗電小。缺點：移動臺需按鍵

13、發(fā)話，使用不方便。應用：大量專用網采用，如集群通信系統(tǒng)。1-44第一章 移動通信概述解決的問題什么是移動通信？移動通信有哪些特點？移動通信的工作方式有哪些？優(yōu)缺點?有哪些常用的移動通信系統(tǒng)？1.2 常用移動通信系統(tǒng)1-461.2 常用移動通信系統(tǒng)無線局域網移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)1-47無線電尋呼系統(tǒng)是一種單向的，用于給用戶發(fā)送簡短消息的通信系統(tǒng)。無線電尋呼系統(tǒng)1-48蜂窩移動通信系統(tǒng)BTSBSCBSSBSCMSCBTSMSOMCPSTN分組網VLRHLRAUCEIR1-49無繩電話系統(tǒng)1-50集群移動通信系統(tǒng)-概念集群移動通信系統(tǒng)屬于調度專用

14、系統(tǒng)，所采用的基本技術是頻率共用技術。半雙工通信方式，按講發(fā)射。廣泛用于政府機關、消防警察、軍事等部門，是專用無線調度的高級發(fā)展階段，以調度臺與移動臺之間的通話為主。1-52衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)-概念、發(fā)展與舉例概念： 利用衛(wèi)星中繼，在海上、空中和地形復雜而人口稀疏的地區(qū)中實現移動通信。發(fā)展：海上移動通信，為船只提供通信服務。陸地移動通信，車載終端手持終端。舉例：“銥”系統(tǒng)：由66顆衛(wèi)星組成，分6條軌道。實現全球覆蓋，為邊遠地區(qū)提供通信服務，也能為陸?？找苿佑脩籼峁┝Ⅲw通信服務。1-53無線局域網-概念、分類概念：指在一幢大樓、一個街區(qū)的范圍內采用無線方式互聯各種設備的通信網絡。按照覆蓋范圍分類：

15、個域網：幾米，幾十米；局域網：幾百米；城域網：幾公里；廣域網：全國、全球范圍。帶無線網卡的計算機1-54無線局域網隨著需求的增長和技術的發(fā)展，無線局域網的移動性增強，在解決人口密集區(qū)的移動數據傳輸問題上顯示出優(yōu)勢，成為移動通信的一個重要組成部分。（美國電氣和電子工程師學會）無線接入點帶無線網卡的計算機無線接入點1-551.3 移動通信的發(fā)展概況無線電通信1897年馬可尼發(fā)明無線電通信馬可尼（18741937）意大利人1894年 在父親的莊園試驗1897年 建立無線電報公司1899年 首次實現英法無線通信1916年 實現短波無線電通信1929年 建立世界性無線通信網曾獲諾貝爾獎1-56移動通信的

16、發(fā)展歷史（1）一、早期發(fā)展階段時間：二十世紀20年代到40年代代表：美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)頻率：2MHz40MHz。特點：系統(tǒng)采用AM和FM調制，專用系統(tǒng)應用，工作頻段低。1-57移動通信的發(fā)展歷史（2）二、公用移動通信問世時間：二十世紀40年代中期到60年代初代表：1946年，貝爾在圣路易斯城建立了第一個公用汽車電話網，稱為“城市系統(tǒng)”特點：專用移動網向公用移動網過渡接續(xù)方式為人工網的容量較小1-58移動通信的發(fā)展歷史（3）三、移動通信系統(tǒng)的改進與完善階段時間：二十世紀60年代中期到70年代中期代表：美國的改進型移動電話系統(tǒng)（IMTS）頻率：450MHz頻段特點：大區(qū)制 中小容

17、量 人工走向自動接續(xù)1-59移動通信的發(fā)展歷史（4）四、移動通信蓬勃發(fā)展階段（1G）時間：二十世紀70年代中期到80年代中期代表：美國的先進移動電話系統(tǒng)（AMPS） 英國的全地址通信系統(tǒng)（TACS）意義：一次大的飛躍（第一代模擬蜂窩系統(tǒng)，1G）特點：蜂窩狀移動通信網成為現實 移動通信在世界各地迅速發(fā)展要求：改善傳輸質量 增大系統(tǒng)容量 增大覆蓋面積1-60移動通信的發(fā)展歷史（5）五、移動通信的成熟階段（2G）時間：二十世紀80年代中期到90年代中期代表：歐洲的GSM系統(tǒng) 美國的IS-95 CDMA移動通信系統(tǒng)意義：第二代數字蜂窩系統(tǒng)特點：大量采用數字技術 國際漫游業(yè)務：話音服務仍然占主導地位 短

18、信息及數據傳輸迅猛增長 移動多媒體業(yè)務、網上訂票等在逐漸發(fā)展1-61移動通信的發(fā)展歷史（6）六、第三代移動通信系統(tǒng)（3G）時間：2000年以來代表：歐洲的WCDMA系統(tǒng)美國的cdma2000特點：車速環(huán)境144kb/s，步行環(huán)境384kb/s，室內環(huán)境2Mb/s業(yè)務：語音通信與多媒體通信增值業(yè)務：圖像、音樂、網頁瀏覽、視頻會議等1-62移動通信的發(fā)展趨勢移動通信正朝著多媒體業(yè)務方向發(fā)展，這意味著更高的數據傳輸速率，因此第四代又稱為“多媒體移動通信”。移動通信系統(tǒng)數據傳輸速率的比較第一代模擬式僅提供語音服務 第二代數字式移動通信系統(tǒng)傳輸速率只有9.6kbps第三代移動通信系統(tǒng)數據傳輸速率可達到2Mbps第四代移動通信系統(tǒng)可以達到100Mbps至1000Mbps1-63移動通信的發(fā)展趨勢寬帶化、分組化、多樣化、融合化、智能化話音通信因特網瀏覽、Email移動視頻會議移動視頻電話電子商務信息服務電子報紙書籍GEOsLEOsGEOsMEOs移動通信的目標1-64Whenever任何時間Whoever任何人Wherever任何地點Whatever任何方式Any machine任何設備