移動通信概論課件1

1、移動通信概論(1)2022/9/25移動通信概論(1)移動通信概論(1)2022/9/24移動通信概論(1)參考書1、李建東. 移動通信（第四版） 西安電子科技大學出版社2、郭俊強. 移動通信 北京大學出版社3、羅文興. 移動通信技術 西南交通大學出版社4、姚美菱. 移動通信原理與系統(tǒng) 北京郵電大學出版社5、啜 鋼. 移動通信原理 電子工業(yè)出版社 移動通信概論(1)參考書1、李建東. 移動通信（第四版） 西安電子科技大第1章 緒 論1.1 通信發(fā)展的歷史1.2 移動通信的主要特點 1.3 移動通信系統(tǒng)的分類 1.4 常用移動通信系統(tǒng) 1.5 移動通信的基本技術 思考題與習題 移動通信概論(1)

2、第1章 緒 論1.1 通信發(fā)展的歷史移動通信概論(1) 通信（Communication）是把消息（message）從一地有效地傳遞到另一地，即信息（information）傳遞的全過程。 移動通信:是指通信雙方或至少有一方處于運動中進行信息交換方式。移動通信概論(1) 通信（Communication）是把消息（mess 消息、信息和信號（signal） 1.消息：語音、文字、圖形、圖像 2.信息：消息的有效內(nèi)容 不同消息可有相同內(nèi)容 3.信號：傳輸消息的手段（媒介） 通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖切盘栆苿油ㄐ鸥耪?1) 消息、信息和信號（signal）移動通信概論(1)按照通信技術的不同，可以把人類歷

3、史劃分為5個階段：1.通信方式是語言2.從發(fā)明文字以及郵政通信開始。3.發(fā)明印刷術為標志4.從電報、電話和廣播的發(fā)明開始，此時代也被稱為電氣通信時代。5.信息時代。特征：對社會信息傳遞、存儲和處理的要求越來越高，包括語言、數(shù)據(jù)、圖像和文本等。移動通信概論(1)按照通信技術的不同，可以把人類歷史劃分為5個階段：1.通信方通信史上的十件大事代表人物：美國畫家莫爾斯 （研究十年）1843年 ，莫爾斯在華盛頓向巴爾的摩發(fā)了人類歷史上的第一份電報:“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”一、“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”電報的發(fā)明。移動通信概論(1)通信史上的十件大事代表人物：美國畫家莫爾斯 （研究十年）一、代表人物：貝爾1

4、876年3月7日，貝爾獲得發(fā)明電話專利，專利證號碼NO:174655 1877建立了貝爾電話公司，也是美國電報電話公司（AT&T）前身。1881年，英籍電氣技師皮曉浦在上海架起一對露天電話，付36文制錢可通話一次，這是中國的第一部電話。二、“沃森特先生，快來幫我啊”電話的發(fā)明移動通信概論(1)代表人物：貝爾二、“沃森特先生，快來幫我啊”電話移動通信代表人物：麥克斯韋 、魯?shù)婪蚝掌?麥克斯韋：在變化的磁場周圍會產(chǎn)生變化的電場，在變化的電場周圍又將產(chǎn)生變化的磁場。赫茲：得出了電磁能量可以越過空間進行傳播的結論。他的發(fā)現(xiàn)是從“有線電通信”向“無線電通信”的轉(zhuǎn)折點。 三、無形的信使電磁波的發(fā)現(xiàn) 移動通

5、信概論(1)代表人物：麥克斯韋 、魯?shù)婪蚝掌?三、無形的信使電磁波四、“要是我能指揮電磁波，就可飛越整個世界”無線電報的發(fā)明 代表人物：（俄國）波波夫 ，（英國）馬可尼 1896年，波波夫成功地用無線電進行莫爾斯電碼的傳送，距離為250米，電文內(nèi)容為“海因里斯赫茲”。 1897年，馬可尼在布里斯托爾海峽進行無線電通信取得成功，把信息傳播了12公里 。移動通信概論(1)四、“要是我能指揮電磁波，就可飛越整個世界”無線電報的發(fā)五、載著聲音飛翔的電波無線電通信的發(fā)明 代表人物：美國物理學家費森登 ，史特波斐德 1902年，史特波斐德在肯塔基州穆雷市進行了第一次無線電廣播 （距離較近）。但他被稱為“無

6、線電廣播之父 ”。1906年 ，費森登通過4年的研究，進行人類歷史上真正的第一次無線電廣播。移動通信概論(1)五、載著聲音飛翔的電波無線電通信的發(fā)明 代表人物：美國物六、個人通信的發(fā)源地尋呼機的誕生代表公司：摩托羅拉1956年，第一個無線電尋呼機也在該公司問世了。1983年，上海用150MHz頻段開通了我國第一個模擬尋呼系統(tǒng)，1984年5月1日，廣州用150MHz頻段開通了我國第一個數(shù)字尋呼系統(tǒng)。1991年11月15日，上海首先用150MHz頻段開通了漢字尋呼系統(tǒng)。移動通信概論(1)六、個人通信的發(fā)源地尋呼機的誕生代表公司：摩托羅拉移動通七、實現(xiàn)個人電話的夢想 蜂窩式移動電話的誕生代表公司：貝

7、爾實驗室 1983年12月AMPS制模擬蜂窩式移動電話系統(tǒng)在美國投入商用。1987年，我國開始在廣州使用模擬式蜂窩電話通信系統(tǒng)。 移動通信概論(1)七、實現(xiàn)個人電話的夢想 蜂窩式移動電話的誕生代表公司：貝八、讓手機走近每一個人GSM手機的出現(xiàn) 代表公司：諾基亞、愛立信 1982年，歐洲成立了GSM（移動通信特別組），任務是制訂泛歐移動通信漫游的標準。 隨著GSM的迅猛發(fā)展，GSM自然而然成為全球移動通信系統(tǒng)的代名詞。1994年10月，第一個省級數(shù)字移動通信網(wǎng)在廣東省開通。移動通信概論(1)八、讓手機走近每一個人GSM手機的出現(xiàn) 代表公司：諾基亞九、輝煌的失敗 全球“銥”星系統(tǒng) 代表公司：摩托羅

8、拉 “銥”星系統(tǒng)是由美國摩托羅拉公司衛(wèi)星通信部設計、籌建，共計72顆通信衛(wèi)星（66顆組網(wǎng)衛(wèi)星和6顆在軌的備用衛(wèi)星）。移動通信概論(1)九、輝煌的失敗 全球“銥”星系統(tǒng) 代表公司：摩托羅拉 移十、山雨欲來風滿樓新一代手機的誕生 代表公司：愛立信 、摩托羅拉、諾基亞 、西門子從1994年開始研究藍牙技術：愛立信、IBM、英特爾、諾基亞、東芝、微軟、朗訊和摩托羅拉。從2000年起，第三代移動通信標準CDMA、W-CDMA 、TD-SCDMA手機的開發(fā) 。它們的共同點都是采用碼分多址技術。移動通信概論(1)十、山雨欲來風滿樓新一代手機的誕生 代表公司：愛立信 、通信的發(fā)展目標-個人通信 目標是實現(xiàn)：個

9、人通信系統(tǒng) (PCN) 無論任何人 (Whoever) 在任何時候 (Whenever) 在任何地方 (Wherever) 與另一個人 (Whomever) 進行任何類型 (Whatever)移動通信概論(1)通信的發(fā)展目標-個人通信 目標是實現(xiàn)：個人通信系統(tǒng)移動通信發(fā)展簡述 A/D接入方式 典型代表第一代（1G）模擬蜂窩系統(tǒng) FDMA美國AMPS系統(tǒng)，歐洲TACS系統(tǒng)第二代（2G）數(shù)字蜂窩系統(tǒng) TDMAGSM系統(tǒng) CDMAN-CDMA系統(tǒng) 目標典型代表過渡代（2.5G）高速傳輸GPRS, CDMA20001X系統(tǒng)第三代（3G）全球漫游，高質(zhì)量多媒體業(yè)務，系統(tǒng)容量、管理能力、保密性和服務質(zhì)量均

10、有很大改善歐洲WCDMA系統(tǒng)，北美CDMA2000系統(tǒng)，中國TD-SCDMA系統(tǒng)第四代（4G）高速率，各種數(shù)據(jù)話音業(yè)務，全IP，多協(xié)議，新技術目前還沒有一個4G網(wǎng)絡的標準結構 先驅(qū)者：1946年第一個推出移動電話AT&T移動通信概論(1)移動通信發(fā)展簡述 A/D接入方式 典型代表第一代（1.2 移動通信的主要特點 1. 移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸 這種傳播媒質(zhì)允許通信中的用戶可以在一定范圍內(nèi)自由活動，其位置不受束縛，不過無線電波的傳播特性一般都很差。首先，移動通信的運行環(huán)境十分復雜，電波不僅會隨著傳播距離的增加而發(fā)生彌散損耗,并且會受到地形、 地物的遮蔽而發(fā)生“陰影效應”。移動通信概

11、論(1)1.2 移動通信的主要特點 1. 移 會從多條路徑到達接收地點，這種多徑信號的幅度、 相位和到達時間都不一樣， 它們相互疊加會產(chǎn)生電平衰落和時延擴展； 其次， 移動通信常常在快速移動中進行， 這不僅會引起多普勒（Doppler）頻移， 產(chǎn)生隨機調(diào)頻，而且會使得電波傳播特性發(fā)生快速的隨機起伏， 嚴重影響通信質(zhì)量。 因此， 移動通信系統(tǒng)必須根據(jù)移動信道的特征，進行合理的設計。 移動通信概論(1) 會從多條路徑到達接收地點，這種多徑信號的幅度、 相 2. 移動通信是在復雜的干擾環(huán)境中運行的 除去一些常見的外部干擾， 如天電干擾、 工業(yè)干擾和信道噪聲外， 系統(tǒng)本身和不同系統(tǒng)之間， 還會產(chǎn)生這樣

12、或那樣的干擾。 因為在移動通信系統(tǒng)中， 常常有多部用戶電臺在同一地區(qū)工作， 基站還會有多部收發(fā)信機在同一地點上工作，這些電臺之間會產(chǎn)生干擾。 移動通信概論(1) 2. 移動通信是在復雜的干擾環(huán)境中運 3. 移動通信可以利用的頻譜資源非常有限， 而移動通信業(yè)務量的需求卻與日俱增 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。為了解決這一矛盾，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和新措施， 以壓縮信號所占的頻帶寬度和提高頻譜利用率。 移動通信概論(1) 3. 移動通信可以利用的頻譜資源非常 4. 移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構多種多樣， 網(wǎng)絡管理和控制必須有效 根據(jù)通信地區(qū)的不同

13、需要，移動通信網(wǎng)絡可以組成帶狀(如鐵路公路沿線)、面狀(如覆蓋一城市或地區(qū))或立體狀(如地面通信設施與中、低軌道衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的綜合系統(tǒng))等，可以單網(wǎng)運行，也可以多網(wǎng)并行并實現(xiàn)互連互通。 移動通信概論(1) 4. 移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構多種多 5. 移動通信設備(主要是移動臺)必須適于在移動環(huán)境中使用 對手機的主要要求是體積小、重量輕、省電、操作簡單和攜帶方便。車載臺和機載臺除要求操作簡單和維修方便外，還應保證在震動、沖擊、高低溫變化等惡劣環(huán)境中正常工作。移動通信概論(1) 5. 移動通信設備(主要是移動臺) 1.3 移動通信系統(tǒng)的分類 移動通信有以下多種分類方法： 按使用對象可分為民用設備和軍

14、用設備； 按使用環(huán)境可分為陸地通信、 海上通信和空中通信； 按多址方式可分為頻分多址(FDMA)、 時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)等；移動通信概論(1) 1.3 移動通信系統(tǒng)的分類 移動通 按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)； 按業(yè)務類型可分為電話網(wǎng)、 數(shù)據(jù)網(wǎng)和多媒體網(wǎng)； 按工作方式可分為單工、雙工和半雙工； 按服務范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)； 按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。 移動通信概論(1) 按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)； 1.2.1 工作方式 1. 單工通信 所謂單工通信，是指通信雙方電臺交替地進行收信和發(fā)信。根據(jù)收、發(fā)頻率的異同， 又可分為同頻單工和異頻單工。 單工通信常用于

15、點到點通信， 參見圖1-1。移動通信概論(1) 1.2.1 工作方式移動通信概論(1) 同頻單工是指通信雙方(如圖1-1中的電臺甲和電臺乙)使用相同的頻率f1工作， 發(fā)送時不接收， 接收時不發(fā)送。 平常各接收機均處于守候狀態(tài)， 即把天線接至接收機等候被呼。 當電臺甲要發(fā)話時， 它就按下其送受話器的按講開關(PTT)， 一方面關掉接收機， 另一方面將天線接至發(fā)射機的輸出端， 接通發(fā)射機開始工作。 當確知電臺乙接收到載頻為f1的信號時， 即可進行信息傳輸。 移動通信概論(1) 同頻單工是指通信雙方(如圖1-1中 2. 雙工通信 所謂雙工通信， 是指通信雙方可同時進行傳輸消息的工作方式， 有時亦稱全

16、雙工通信， 如圖1-2所示。 圖中，基站的發(fā)射機和接收機分別使用一副天線， 而移動臺通過雙工器共用一副天線。雙工通信一般使用一對頻道， 以實施頻分雙工(FDD)工作方式。 這種工作方式使用方便，同普通有線電話相似， 接收和發(fā)射可同時進行。移動通信概論(1) 2. 雙工通信移動通信概論(1) 3. 半雙工通信 半雙工通信的組成與圖1-2相似， 移動臺采用單工的“按講”方式， 即按下按講開關， 發(fā)射機才工作， 而接收機總是工作的。 基站工作情況與雙工方式完全相同。 移動通信概論(1) 3. 半雙工通信移動通信概論(1) 1.2.2 模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng) 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要優(yōu)點可歸納如下： (1) 頻譜利

17、用率高， 有利于提高系統(tǒng)容量。 采用高效的信源編碼技術、高頻譜效率的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術、先進的信號處理技術和多址方式以及高效動態(tài)資源分配技術等，可以在不增加系統(tǒng)帶寬的條件下增多系統(tǒng)同時通信的用戶數(shù)。移動通信概論(1) 1.2.2 模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)移動通信概論(1) (2) 能提供多種業(yè)務服務， 提高通信系統(tǒng)的通用性。 數(shù)字系統(tǒng)傳輸?shù)氖恰?”、 “0”形式的數(shù)字信號。 話音、 圖像、 音樂或數(shù)據(jù)等數(shù)字信息在傳輸和交換設備中的表現(xiàn)形式都是相同的， 信號的處理和控制方法也是相似的， 因而用同一設備來傳送任何類型的數(shù)字信息都是可能的。 利用單一通信網(wǎng)絡來提供綜合業(yè)務服務正是未來通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。 移動通

18、信概論(1) (2) 能提供多種業(yè)務服務， 提高通信系統(tǒng)的通用性。 (3) 抗噪聲、 抗干擾和抗多徑衰落的能力強。 這些優(yōu)點有利于提高信息傳輸?shù)目煽啃裕?或者說保證通信質(zhì)量。采用糾錯編碼、交織編碼、自適應均衡、分集接收以及擴跳頻技術等，可以控制由任何干擾和不良環(huán)境產(chǎn)生的損害，使傳輸差錯率低于規(guī)定的閾值。 移動通信概論(1) (3) 抗噪聲、 抗干擾和抗多徑衰落的能力強。移動 (4) 能實現(xiàn)更有效、 靈活的網(wǎng)絡管理和控制。 數(shù)字系統(tǒng)可以設置專門的控制信道用來傳輸信令信息， 也可以把控制指令插入業(yè)務信道的比特流中， 進行控制信息的傳輸， 因而便于實現(xiàn)多種可靠的控制功能。 (5) 便于實現(xiàn)通信的安全

19、保密。 (6)可降低設備成本以及減小用戶手機的體積和重量。 移動通信概論(1) (4) 能實現(xiàn)更有效、 靈活的網(wǎng)絡管 1.2.3 通信業(yè)務 移動通信的傳統(tǒng)業(yè)務是電話通信。 最近10多年來， 隨著計算機的迅速發(fā)展和人們信息交往的日益頻繁與多樣化， 對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠才c日俱增。 據(jù)估計， 未來移動通信中的多媒體業(yè)務數(shù)據(jù)量將占總業(yè)務量的70%80%。 移動通信概論(1) 1.2.3 通信業(yè)務移動通信概論(1) 在第二代移動通信系統(tǒng)中， 盡管主要業(yè)務是話音業(yè)務， 但也可以提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務， 如短消息、 低速率的Internet接入等業(yè)務。 在第三代移動通信系統(tǒng)中， 由于其傳輸速率的提高， 在中等移動

20、速度的情況下， 可以達到384 kb/s的傳輸速率， 因而人們可以享用中等速率的多媒體業(yè)務， 包括話音、 圖像和數(shù)據(jù)等。 移動通信概論(1) 在第二代移動通信系統(tǒng)中， 盡管主要 任何工業(yè)的發(fā)展都與產(chǎn)生它的背景相適應， 移動通信的發(fā)展也不例外， 它既受技術發(fā) 展的驅(qū)動， 也受市場需求的驅(qū)動。 若干年來， 移動通信基本上圍繞著兩種主干網(wǎng)絡在發(fā)展， 這就是基于話音業(yè)務的通信網(wǎng)絡和基于分組數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡。 根據(jù)運行環(huán)境和市場需求的不同， 前者又分為以蜂窩網(wǎng)為代表的高功率寬（廣）域網(wǎng)和以無繩電話網(wǎng)為代表的低功率局域網(wǎng)； 后者又可分為寬帶LAN之類的高速局域網(wǎng)和移動數(shù)據(jù)網(wǎng)之類的低速寬（廣）域網(wǎng)。 圖1

21、-3是移動通信網(wǎng)絡分類的示意圖。 移動通信概論(1) 任何工業(yè)的發(fā)展都與產(chǎn)生它的背景相適圖1-3 移動通信網(wǎng)絡的分類 移動通信概論(1)圖1-3 移動通信網(wǎng)絡的分類 移動通信概論(1)1.3 常用移動通信系統(tǒng) 1.3.1 無線電尋呼系統(tǒng) 無線電尋呼系統(tǒng)是一種單向通信系統(tǒng)。無線電尋呼系統(tǒng)的用戶設備是袖珍式接收機，稱作袖珍鈴，俗稱“BB機”，這是由于它的振鈴聲近似于“BB”聲音之故。 圖1-4示出了無線電尋呼系統(tǒng)的組成。 移動通信概論(1)1.3 常用移動通信系統(tǒng) 1.3.1 無線電尋呼系統(tǒng)移動圖1-4 無線電尋呼系統(tǒng)示意圖 移動通信概論(1)圖1-4 無線電尋呼系統(tǒng)示意圖 移動通信概論(1) 1

22、.3.2 蜂窩移動通信系統(tǒng) 早期的移動通信系統(tǒng)在其覆蓋區(qū)域中心設置大功率的發(fā)射機， 采用高架天線把信號發(fā)送到整個覆蓋地區(qū)(半徑可達幾十千米)。 這種系統(tǒng)的主要矛盾是它同時能提供給用戶使用的信道數(shù)極為有限， 遠遠滿足不了移動通信業(yè)務迅速增長的需要。移動通信概論(1) 1.3.2 蜂窩移動通信系統(tǒng) 移動通信概論(1) 蜂窩通信網(wǎng)絡把整個服務區(qū)域劃分成若干個較小的區(qū)域(Cell, 在蜂窩系統(tǒng)中稱為小區(qū))， 各小區(qū)均用小功率的發(fā)射機(即基站發(fā)射機)進行覆蓋， 許多小區(qū)像蜂窩一樣能布滿(即覆蓋)任意形狀的服務地區(qū)， 如圖 1 - 5(b)所示。移動通信概論(1) 蜂窩通信網(wǎng)絡把整個服務區(qū)域劃分成若圖 1

23、 - 5 大區(qū)覆蓋與小區(qū)覆蓋(a) 大區(qū)覆蓋； (b) 小區(qū)覆蓋移動通信概論(1)圖 1 - 5 大區(qū)覆蓋與小區(qū)覆蓋移動通信概論(1) 通常，相鄰小區(qū)不允許使用相同的頻道，否則會發(fā)生相互干擾(稱同道干擾)。但由于各小區(qū)在通信時所使用的功率較小，因而任意兩個小區(qū)只要相互之間的空間距離大于某一數(shù)值，即使使用相同的頻道，也不會產(chǎn)生顯著的同道干擾(保證信干比高于某一門限)。為此，把若干相鄰的小區(qū)按一定的數(shù)目劃分成區(qū)群 (Cluster), 并把可供使用的無線頻道分成若干個(等于區(qū)群中的小區(qū)數(shù))頻率組，區(qū)群內(nèi)各小區(qū)均使用不同的頻率組，而任一小區(qū)所使用的頻率組，在其它區(qū)群相應的小區(qū)中還可以再用，這就是頻率

24、再用，如圖 1 - 6 所示。移動通信概論(1) 通常，相鄰小區(qū)不允許使用相同的頻道圖 1 - 6 蜂窩系統(tǒng)的頻率再用 移動通信概論(1)圖 1 - 6 蜂窩系統(tǒng)的頻率再用 移動通信概論(1) 圖 1 - 7 是蜂窩移動通信系統(tǒng)的示意圖。 圖中七個小區(qū)構成一個區(qū)群。 小區(qū)編號代表不同的頻率組。 小區(qū)移動交換中心(MSC)相連。 MSC在網(wǎng)中起控制和管理作用，對所在地區(qū)已注冊登記的用戶實施頻道分配，建立呼叫，進行頻道切換，提供系統(tǒng)維護和性能測試，并存儲計費信息等。MTSO是移動通信網(wǎng)和公共電話交換網(wǎng)的接口單元，既保證網(wǎng)中移動用戶之間的通信，又保證移動用戶和有線用戶之間的通信。移動通信概論(1)

25、圖 1 - 7 是蜂窩移動通信系統(tǒng)的圖 1 - 7 蜂窩移動通信系統(tǒng)的示意圖移動通信概論(1)圖 1 - 7 蜂窩移動通信系統(tǒng)的示意圖移動通信概論(1) 當移動用戶在蜂窩服務區(qū)中快速運動時，用戶之間的通話常常不會在一個小區(qū)中結束。快速行駛的汽車在一次通話的時間內(nèi)可能跨越多個小區(qū)。當移動臺從一個小區(qū)進入另一相鄰的小區(qū)時，其工作頻率及基站與移動交換中心所用的接續(xù)鏈路必須從它離開的小區(qū)轉(zhuǎn)換到正在進入的小區(qū)， 這一過程稱為越區(qū)切換 。 移動通信概論(1) 當移動用戶在蜂窩服務區(qū)中快速運動時 其控制機理如下：當通信中的移動臺到達小區(qū)邊界時，該小區(qū)的基站能檢測出此移動臺的信號正在逐漸變?nèi)?，而鄰近小區(qū)的基站

26、能檢測出這個移動臺的信號正在逐漸變強，系統(tǒng)收集來自這些有關基站的檢測信息，進行判決，當需要實施越區(qū)切換時，就發(fā)出相應的指令，使正在越過邊界的移動臺將其工作頻率和通信鏈路從離開的小區(qū)切換到進入的小區(qū)。整個過程自動進行， 用戶并不知道，也不會中斷行進中的通話。 越區(qū)切換的示意圖見圖 1 - 8。移動通信概論(1) 其控制機理如下：當通信中的移動臺到圖 1 - 8 越區(qū)切換示意圖 移動通信概論(1)圖 1 - 8 越區(qū)切換示意圖 移動通信概論(1) 1.3.3 無繩電話系統(tǒng) 簡單的無繩電話機把普通的電話單機分成座機和手機兩部分，座機與有線電話網(wǎng)連接，手機與座機之間用無線電連接，這樣，允許攜帶手機的用

27、戶可以在一定范圍內(nèi)自由活動時進行通話，見圖 1 - 9。因為手機與座機之間不需要用電線連接， 故稱之為“無繩”電話機。移動通信概論(1) 1.3.3 無繩電話系統(tǒng) 移動通信概論(1)圖 1 - 9 無繩電話系統(tǒng)示意圖 移動通信概論(1)圖 1 - 9 無繩電話系統(tǒng)示意圖 移動通信概論(1) 無繩電話的手機、 座機與電信點所發(fā)射的功率均在10 mW以下， 無線覆蓋半徑約在100 m左右。 表 1 - 2 給出了幾種模擬無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù)。 表中給出了日本、 美國和歐洲的標準。 我國模擬無繩電話系統(tǒng)采用45 MHz/48 MHz的頻段。 在第7章中我們將對數(shù)字無繩電話系統(tǒng)和低功率無線系統(tǒng)進行討

28、論， 它們包括CT-2、 DECT、 PHS、 PACS。移動通信概論(1) 無繩電話的手機、 座機與電信點所發(fā)射表 1 - 2 幾種無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù) 移動通信概論(1)表 1 - 2 幾種無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù) 移動通信概論(1 無繩電話是一種以有線電話網(wǎng)為依托的通信方式，也可以說它是有線電話網(wǎng)的無線延伸，具有發(fā)射功率小、省電、設備簡單、價格低廉、使用方便等優(yōu)點，因而發(fā)展十分迅速，目前數(shù)字式無繩電話系統(tǒng)(低功率無線系統(tǒng))在我國得到了廣泛的應用(我國使用的標準是PHS)。移動通信概論(1) 無繩電話是一種以有線電話網(wǎng)為依托的 1.3.4 集群移動通信系統(tǒng) 1. 集群的概念 集群移動通信系

29、統(tǒng)采用的基本技術是頻率共用技術。 其主要做法是： 把一些由各部門分散建立的專用通信網(wǎng)集中起來，統(tǒng)一建網(wǎng)和管理，并動態(tài)地利用分配給它們的有限個頻道， 以容納數(shù)目更多的用戶； 移動通信概論(1) 1.3.4 集群移動通信系統(tǒng)移動通信概論(1) 改進頻道共用的方式， 即移動用戶在通信的過程中，不是固定地占用某一個頻道，而是在按下其“按講開關”(PTT)時，才能占用一個頻道；一旦松開PTT，頻道將被釋放，變成空閑頻道，并允許其它用戶占用該頻道。移動通信概論(1) 改進頻道共用的方式， 即移動用戶在 2. 集群系統(tǒng)的用途和特點 集群系統(tǒng)主要以無線用戶為主，即以調(diào)度臺與移動臺之間的通話為主。集群系統(tǒng)與蜂窩

30、式通信系統(tǒng)在技術上有很多相似之處，但在主要用途、網(wǎng)絡組成和工作方式上有很多差異。移動通信概論(1) 2. 集群系統(tǒng)的用途和特點移動通信概 集群通信系統(tǒng)屬于專用移動通信網(wǎng)， 適用于在各個行業(yè)(或幾個行業(yè)合用)中間進行調(diào)度和指揮， 對網(wǎng)中的不同用戶常常賦予不同的優(yōu)先等級。 蜂窩通信系統(tǒng)屬于公眾移動通信網(wǎng)， 適用于各階層和各行業(yè)中個人之間的通信， 一般不分優(yōu)先等級。移動通信概論(1) 集群通信系統(tǒng)屬于專用移動通信網(wǎng)， 集群通信系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度業(yè)務的特征， 通常具有一定的限時功能，一次通話的限定時間大約為1560 s(可根據(jù)業(yè)務情況調(diào)整)。 蜂窩通信系統(tǒng)對通信時間一般不進行限制。 集群通信系統(tǒng)的主要服務業(yè)

31、務是無線用戶和無線用戶之間的通信, 蜂窩通信系統(tǒng)卻有大量的無線用戶與有線用戶之間的通話業(yè)務。 移動通信概論(1) 集群通信系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度業(yè)務的特征 集群通信系統(tǒng)一般采用半雙工(現(xiàn)在已有全雙工產(chǎn)品)工作方式，因而，一對移動用戶之間進行通信只需占用一對頻道。蜂窩通信系統(tǒng)都采用全雙工工作方式，因而，一對移動用戶之間進行通信，必須占用兩對頻道。 在蜂窩通信系統(tǒng)中，可以采用頻道再用技術來提高系統(tǒng)的頻率利用率；而在集群系統(tǒng)中，主要是以改進頻道共用技術來提高系統(tǒng)的頻率利用率的。移動通信概論(1) 集群通信系統(tǒng)一般采用半雙工(現(xiàn)在 3. 集群系統(tǒng)的組成 集群系統(tǒng)均以基本系統(tǒng)為模塊，并用這些模塊擴展為區(qū)域網(wǎng)。根據(jù)

32、覆蓋的范圍及地形條件，基本系統(tǒng)可由單基站或多基站組成。集群系統(tǒng)的控制方式有兩種， 即專用控制信道的集中控制方式和隨路信令的分布控制方式， 分別如圖 1 - 10(a)和(b)所示。 移動通信概論(1) 3. 集群系統(tǒng)的組成移動通信概論( 圖 1 - 10 集群網(wǎng)絡的基本結構(a) 集中控制方式； (b) 分布控制方式移動通信概論(1) 圖 1 - 10 集群網(wǎng)絡的基本結構移動通信概 圖 1 - 10 集群網(wǎng)絡的基本結構(a) 集中控制方式； (b) 分布控制方式移動通信概論(1) 圖 1 - 10 集群網(wǎng)絡的基本結構移動通信概 集群系統(tǒng)的基本設備如下： 轉(zhuǎn)發(fā)器:它由收、發(fā)信機和電源組成。每個頻

33、道均配一個轉(zhuǎn)發(fā)器。對于分布式控制的集群系統(tǒng)，每個轉(zhuǎn)發(fā)器均有一個邏輯控制單元。 天線共用設備:它包括天線、饋線和共用器(如收發(fā)天線共用器、基站的發(fā)射合路器和接收耦合器)。移動通信概論(1) 集群系統(tǒng)的基本設備如下：移動通信概論(1) 系統(tǒng)控制中心(系統(tǒng)控制器):分布式控制系統(tǒng)雖無集中控制中心，但在聯(lián)網(wǎng)時，可通過無線網(wǎng)絡控制終端。 調(diào)度臺:調(diào)度臺可分為無線調(diào)度臺和有線調(diào)度臺。無線調(diào)度臺由收發(fā)信機、 控制單元、 操作臺、 天線和電源等組成。 有線調(diào)度臺可以是簡單的電話機或帶顯示的操作臺。 移動臺:移動臺有車載臺和手機。 它們均由收發(fā)信機、 控制單元、 天線和電源等組成。移動通信概論(1) 系統(tǒng)控制中

34、心(系統(tǒng)控制器):分布式控 4. 集群方式 (1) 消息集群(Message Trunking)。 在消息集群系統(tǒng)中，每一次呼叫通話期間，一次性地分配一對無線頻道，而且在通話完畢后(即松開PTT開關后)， 轉(zhuǎn)發(fā)器繼續(xù)在該頻道上工作6 s左右(即脫離時間約為6 s), 才算完成此次接續(xù)過程。移動通信概論(1) 4. 集群方式移動通信概論(1) (2) 傳輸集群(Transmission Trunking)。 傳輸集群通話中，并非始終占用某一個頻道，當發(fā)話一方松開PTT時，對這一頻道的占用即告結束，對方回答或本方再發(fā)話時，都要重新分配并占用新的空閑頻道。亦即在通話中，每按一次PTT開關就重新占用頻

35、道一次。移動通信概論(1) (2) 傳輸集群(Transmiss (3) 準傳輸集群(Quasi Transmission Trunking)。 準傳輸集群是為了克服傳輸集群的缺點而提出的一種改進型集群方式，也可以看作是傳輸集群和消息集群的折中方案。其做法是：一方面(和消息集群相比)把脫離的時間縮短為0.52s; 另一方面(和傳輸集群相比)在每次PTT松開之后增加0.5 s的保持時間，然后釋放頻道。移動通信概論(1) (3) 準傳輸集群(Quasi Tr 1.3.5 移動衛(wèi)星通信系統(tǒng) 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(xiàn)移動通信，具有獨特的優(yōu)越性，很早就引起人們的重視。1

36、976年，國際海事衛(wèi)星組織(IMARSAT)首先在太平洋、大西洋和印度洋上空發(fā)射了三顆同步衛(wèi)星，組成了IMARSAT-A系統(tǒng)，為在這三個大洋上航行的船只提供通信服務。其后，又先后增加了IMARSAT-C、IMARSAT-M、IMARSAT-B和IMARSAT-機載等系統(tǒng)。 移動通信概論(1) 1.3.5 移動衛(wèi)星通信系統(tǒng) 移動通信概論(1) 1.3.6 分組無線網(wǎng) 分組無線網(wǎng)是一種利用無線信道進行分組交換的通信網(wǎng)絡， 即網(wǎng)絡中傳送的信息要以“分組”或稱“信包”(有時簡稱“包”)為基本單元。 分組是由若干比特組成的信息段，通常包含“包頭”和“正文”兩部分。包頭中含有該分組的源地址(起始地址)、

37、宿地址(目的地址)和有關的路由信息等； 正文是真正需要傳送的信息。移動通信概論(1) 1.3.6 分組無線網(wǎng) 移動通信概論(1) 分組傳輸方式是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的一種， 用戶終端必須先把要傳送的信息存儲、分段、 加上包頭以構成分組，才能送上無線信道進行傳輸。 這一過程必然要產(chǎn)生額外的時間延遲。因此，分組無線網(wǎng)特別適用于實時性要求不嚴和短消息比較多的數(shù)據(jù)通信。如果要用分組無線網(wǎng)傳輸分組話音，則必須保證時間延遲不大于規(guī)定值。移動通信概論(1) 分組傳輸方式是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的一種， 1.4 移動通信的基本技術 1.4.1 調(diào)制技術 調(diào)頻技術的應用曾對模擬移動通信的發(fā)展產(chǎn)生過極大的推動作用，迄今，這種調(diào)制技

38、術仍廣泛應用于許多模擬移動通信系統(tǒng)中。 移動通信概論(1)1.4 移動通信的基本技術 1.4.1 調(diào)制技術移動 在實際應用中， 有兩類用得最多的數(shù)字調(diào)制方式： (1) 線性調(diào)制技術， 主要包括PSK、 QPSK、 DQPSK、 OK-QPSK、 4-DQPSK和多電平PSK等。 (2) 恒定包絡(連續(xù)相位)調(diào)制技術， 主要包括MSK、 GMSK、 GFSK和TFM等。移動通信概論(1) 在實際應用中， 有兩類用得最多的數(shù)字調(diào) 1.4.2 移動信道中電波傳播特性的研究 移動信道的傳播特性對移動通信技術的研究、規(guī)劃和設計十分重要，歷來是人們非常關注的研究課題。在移動信道中，發(fā)送到接收機的信號會受到

39、傳播環(huán)境中地形、地物的影響而產(chǎn)生繞射、反射或散射， 因而形成多徑傳播。多徑傳播將使接收端的合成信號在幅度、相位和到達時間上發(fā)生隨機變化，嚴重地降低接收信號的傳輸質(zhì)量， 這就是所謂的多徑衰落。 移動通信概論(1) 1.4.2 移動信道中電波傳播特性的研究移動通信概論( 研究移動信道的傳播特性，首先要弄清移動信道的傳播規(guī)律和各種物理現(xiàn)象的機理以及這些現(xiàn)象對信號傳輸所產(chǎn)生的不良影響，進而研究消除各種不良影響的對策。為了給通信系統(tǒng)的規(guī)劃和設計提供依據(jù)， 人們通常通過理論分析或根據(jù)實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(或二者結合)，來總結和建立有普遍性的數(shù)學模型， 利用這些模型，可以估算一些傳播環(huán)境中的傳播損耗和其它有

40、關的傳播參數(shù)。移動通信概論(1) 研究移動信道的傳播特性，首先要弄清移 理論分析方法通常用射線表示電磁波束的傳播， 在確定收發(fā)天線的高度、位置和周圍環(huán)境的具體特征后，根據(jù)直射、折射、反射、散射、透射等波動現(xiàn)象，用電磁波理論計算電波傳播的路徑損耗及有關信道參數(shù)。 實測分析方法是指在典型的傳播環(huán)境中進行現(xiàn)場測試，并用計算機對大量實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以建立預測模型(如沖擊響應模型)， 進行傳播預測。移動通信概論(1) 理論分析方法通常用射線表示電磁波束的 1.4.3 多址方式 多址方式的基本類型有頻分多址(FDMA)、 時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。 實際中也常用到三種基本多址方式的

41、混合多址方式， 比如， 頻分多址時分多址(FDMATDMA)、 頻分多址碼分多址(FDMACDMA)、 時分多址碼分多址(TDMACDMA)等等。 此外， 隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的需求日益增長， 另一類隨機多址方式如ALOHA和載波檢測多址(CSMA)等也日益得到廣泛應用， 其中也包括固定多址和隨機多址的綜合應用。 移動通信概論(1) 1.4.3 多址方式移動通信概論(1) 選用什么樣的多址方式取決于通信系統(tǒng)的應用環(huán)境和要求。 若干年來， 由于移動通信業(yè)務的需求量與日俱增， 移動通信網(wǎng)絡的發(fā)展重點一直是在頻譜資源有限的條件下， 努力提高通信系統(tǒng)的容量。 因此， 未來采用什么樣的多址方式更有利于提高通信系

42、統(tǒng)的容量， 也成為人們非常關心和有爭議的問題。 移動通信概論(1) 選用什么樣的多址方式取決于通信系統(tǒng)的 通常認為： TDMA系統(tǒng)的通信容量大于FDMA系統(tǒng)， 而CDMA系統(tǒng)的通信容量又大于FDMA和TDMA系統(tǒng)。 因此， 有關CDMA多址方式的應用研究從20世紀90年代以來一直非?；钴S。 美國TIA于1993年通過了以Qualcomm公司所提出的以窄帶CDMA方案(系統(tǒng)帶寬為1.25 MHz)為基礎的雙模式CDMA標準（IS-95）。 IS-95標準已獲得廣泛應用。 在第三代移動通信系統(tǒng)中也主要采用CDMA多址技術， 但有多種具體的實現(xiàn)方案， 如WCDMA、 MC-CDMA、 TD-SCDM

43、A等。 另外， 我國學者還提出了LAS-CDMA的技術方案。 移動通信概論(1) 通常認為： TDMA系統(tǒng)的通信容量大 1.4.4 抗干擾措施 抗干擾歷來是無線電通信的重點研究課題。在移動信道中， 除存在大量的環(huán)境噪聲和干擾外， 還存在大量電臺產(chǎn)生的干擾， 如鄰道干擾、 共道干擾和互調(diào)干擾等。網(wǎng)絡設計者在設計、 開發(fā)和生產(chǎn)移動通信網(wǎng)絡時，必須預計到網(wǎng)絡運行環(huán)境中會出現(xiàn)的各種干擾， 保證傳輸差錯率不超過預定的數(shù)量級。 移動通信概論(1) 1.4.4 抗干擾措施移動通信概論(1) 移動通信系統(tǒng)中采用的抗干擾措施是多種多樣的， 主要有： 利用信道編碼進行檢錯和糾錯(包括前向糾錯FEC和自動請求重傳ARQ)是降低通信傳輸?shù)牟铄e率， 保證通信質(zhì)量和可靠性的有效手段； 為克服由多徑干擾所引起的多徑衰落， 廣泛采用分集技術(包括空間分集、 頻率分集、 時間分集以及RAKE接收技術等)、 自適應均衡技術和選用具有抗碼間干擾和時延擴展能力的調(diào)制技術(如多電平調(diào)制、 多載波調(diào)制等)； 移動通信概論(1) 移動通信系統(tǒng)中采用的抗干擾措施是多種 為提高通信系統(tǒng)的綜合抗干擾能力而采用擴頻和跳頻技術； 為減少蜂窩網(wǎng)絡中的共