無線通信第一章無線通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本分析設(shè)計方法和關(guān)鍵技術(shù)

無線通信系統(tǒng)2關(guān)于本課程【教學(xué)目標(biāo)】講授現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的基本概念、基本原理、基本分析設(shè)計方法和關(guān)鍵技術(shù)【教學(xué)重點】移動信道的特性和無線信道的建模、信道的處理技術(shù)、系統(tǒng)組成和組網(wǎng)技術(shù)、頻率分配與抗干擾技術(shù)，以及無線通信系統(tǒng)的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢。【教學(xué)要求】掌握現(xiàn)代無線通信的基本概念、初步了解其發(fā)展史和發(fā)展現(xiàn)狀、掌握移動信道的一些基本概念和初步定量分析方法、理解現(xiàn)代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)、了解重要的無線通信系統(tǒng)。學(xué)習(xí)方式：課堂教學(xué)課程考核方式3課時安排及實踐作業(yè)理論課40學(xué)時，剩余用于大作業(yè)及答辯大作業(yè)分為兩個：（1）無線通信系統(tǒng)最新發(fā)展綜述結(jié)合當(dāng)前無線通信系統(tǒng)，特別是移動通信5G的最新進(jìn)展，針對其中的某項技術(shù)，每人提交一份綜述報告，說明該項技術(shù)的背景，原理以及能夠達(dá)到的效果。（2）點到點OFDM通信系統(tǒng)仿真45關(guān)于本課程【教材】——《無線通信原理與應(yīng)用》綜述當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)中各方面的問題，給出了面向語音和數(shù)據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方法和關(guān)鍵技術(shù)。重點在較高層技術(shù)，強調(diào)了各種無線網(wǎng)絡(luò)中隱含的相似之處。授課需補充的內(nèi)容：無線通信系統(tǒng)的新技術(shù)。6參考書目1.移動通信，郭梯云、鄔國揚、李建東著，西安電子科技大學(xué)出版社，2002年（修訂版）2.蜂窩通信，鄔國揚、孫獻(xiàn)璞著，西安電子科技大學(xué)出版社，2002年（第一版）3.無線通信，AndreaGoldsmith著，人民郵電出版社，2007年4.LTE/LTE-Advanced寬帶移動通信技術(shù)，ErikDahlman等著，東南大學(xué)出版社，2012年第一章概述無線通信面臨的機遇與挑戰(zhàn)移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的新業(yè)務(wù)需求9無限豐富的無線移動行業(yè)應(yīng)用需求10挑戰(zhàn)：

現(xiàn)有系統(tǒng)與技術(shù)難滿足海量信息傳輸?shù)男枨?1挑戰(zhàn)：最后一公里總離不開無線傳輸12無線移動寬帶化的流量預(yù)測13無線移動通信技術(shù)發(fā)展之路在何方？14你知道5G標(biāo)準(zhǔn)是否已經(jīng)確定？是否AB提交投票最多可選1項ITU對5G的性能要求165G系統(tǒng)無線傳輸關(guān)鍵技術(shù)大規(guī)模天線技術(shù)非正交多址技術(shù)新型多載波技術(shù)先進(jìn)編碼調(diào)制技術(shù)高頻通信技術(shù)6-100GHz175G系統(tǒng)無線傳輸關(guān)鍵技術(shù)大規(guī)模天線技術(shù)非正交多址技術(shù)新型多載波技術(shù)先進(jìn)編碼調(diào)制技術(shù)高頻通信技術(shù)6-100GHz1819移動通信的基礎(chǔ)知識移動通信的工作頻段移動通信的主要特點移動通信系統(tǒng)的分類典型的移動通信系統(tǒng)移動通信的關(guān)鍵技術(shù)物理層關(guān)鍵技術(shù)多址接入方式數(shù)據(jù)鏈路層關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)主要內(nèi)容移動通信的發(fā)展史、現(xiàn)狀和趨勢發(fā)展歷程用戶增長和業(yè)務(wù)需求及預(yù)期及應(yīng)用市場現(xiàn)狀和趨勢

第一代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)第三代移動通信系統(tǒng)

Beyond3G移動通信系統(tǒng)個人移動通信移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化20

以“無線電波”做為媒體進(jìn)行信息交換的通信稱為無線通信。

引申：通過“無形”的媒體進(jìn)行信息交換的通信稱為無線通信。例如：無線電波、紅外線、紫外線、激光等。無線通信：21移動通信至少有一方處于移動狀態(tài)下進(jìn)行信息交換的通信就叫做移動通信。換句話說，移動通信要解決因為通信雙方的相對移動而產(chǎn)生的動中通問題。終端的移動性：手機、車載臺。個人的移動性：SIM/UIM卡方式支持的業(yè)務(wù)?？梢?，其基礎(chǔ)為無線通信，但環(huán)境更復(fù)雜，對設(shè)備的要求更苛刻。22頻段劃分1.采用電磁波作為載體來傳遞信息是無線通信的一種重要手段。2.電磁波包括電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線等組成。23無線電波的頻（波）段劃分表243～30kHz甚低頻（VLF）電離層波導(dǎo)（waveguide）電報導(dǎo)航系統(tǒng)潛艇通信2530kHz～3MHz

低頻（LF）和中頻（MF）LF：表面波長距離通信導(dǎo)航MF：地面波和空中波干擾&衰落商業(yè)AM無線電263～30MHz高頻（HF）存在地面波以空中波為主通過電離層反射全球通信沒有用于民用移動通信2730MHz～300MHz甚高頻視線（LOS）傳播為主具有一定的散射和繞射能力廣播電視雷達(dá)陸地通信28300MHz～30GHz極高頻

（微波：15～30GHz）需視線（LOS）傳播高增益天線衛(wèi)星通信點對點陸地鏈路雷達(dá)超短距通信29ITU陸地移動通信工作頻段（MHz）29.7~4747~50（與廣播共用）54~68（與廣播共用）68～74.8875.2~8787~100（與廣播共用）138~144148~149.9150.05~156.7625156.8375~174174~223（與廣播共用）223~328.6335.4~339.9406.1~430（陸地為主）440~470470~960（與廣播共用）1427~15251668.4~16901700~26903500~42004400~500030WARC’92新的頻譜分配方案WorldAdministrativeRadioConference——世界無線電行政會議1700～2690在世界范圍靈活應(yīng)用，鼓勵移動業(yè)務(wù)發(fā)展。1885～2025和2110～2200用于IMT2000系統(tǒng)和發(fā)展世界范圍的移動通信。未來陸地移動通信頻段（MHz）衛(wèi)星移動通信頻段（MHz）137～138、400.15～401（均用于下行）和148～149.9（上行）用于小低軌道衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)。1610～1626.5（上行）和2483.5～2500（下行）用于大低軌道衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)。1980～2010（上行）和2170～2200（下行）第三代移動通信系統(tǒng)的衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)。無線通信的發(fā)展你知道以下哪些名詞？LTE5GNRIoTSDNABCD提交LDPCEMIMOFeNBG投票最多可選7項物聯(lián)網(wǎng)（英語：InternetofThings，縮寫IoT）是互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能行使獨立功能的普通物體實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software?Defined?Network，SDN）是由美國斯坦福大學(xué)CLean?State課題研究組提出的一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實現(xiàn)方式。低密度校驗碼（LDPC碼）是一種前向糾錯碼，LDPC碼最早在20世紀(jì)60年代由Gallager在他的博士論文中提出，但限于當(dāng)時的技術(shù)條件，缺乏可行的譯碼算法。近年來隨著turbo等編譯碼技術(shù)的發(fā)展，又引起人們的關(guān)注。LDPC碼幾乎適用于所有的信道，因此成為編碼界近年來的研究熱點。1837年莫爾斯（1791-1872）發(fā)明了電報，1844年5月24日，他用激動得發(fā)抖的手，從華盛頓向40英里以外的巴爾的摩城拍發(fā)了世界上第一份長途有線電報人類社會從此開始了電通信的時代。1876年美國人貝爾發(fā)明了電話，過了40年，美國建成第一條橫貫國土東西的長途電話線。1864年麥克斯韋建立了光的電磁波理論，并語言了電磁波的存在。1880年，最初的無線傳輸設(shè)備“光話機”——將反射光耦合到光電硒接收器，通話距離700英尺，比無線電方式早25年。后經(jīng)過改進(jìn)，通話距離長達(dá)15km。缺點：光線易受雨、霧、建筑物等障礙物的阻擋。3435無線通信的萌芽階段1887年赫茲首次通過實驗證明了無線電波的存在?！@為現(xiàn)代無線通信提供了理論根據(jù)，無線電波可以在大氣媒質(zhì)中傳播這一理論的創(chuàng)立大大推動了通信技術(shù)的發(fā)展。1897年，馬可尼在陸地和一艘拖船上完成莫爾斯電碼無線通信實驗，標(biāo)志無線電通信的開始，開創(chuàng)了海上通信業(yè)。1912年泰坦尼克號的沉沒突出了無線電通信在航海中的重要性，使海上無線通信得到廣泛應(yīng)用。1905年，費森堡首次進(jìn)行無線電傳輸話音及音樂的實驗。第一代——模擬移動通信系統(tǒng)371.早期發(fā)展階段(1921－1945)：主要使用短波頻段，電子管設(shè)備，人工交換和人工切換頻率的控制和接續(xù)方式，受軍事或半軍事（警察）應(yīng)用限制。1928年，美國底特律警察局率先使用裝備貝茨發(fā)明的能適應(yīng)移動車輛震動影響的無線電收發(fā)信機——超外差A(yù)M接收機的警用車輛無線電移動系統(tǒng)（單向），標(biāo)志移動通信開始。30年代初，第一個雙向移動通信系統(tǒng)在新澤西的貝尼爾警察局投入運行（半雙工）。1935年，阿姆斯特朗發(fā)明了FM方式無線電，是移動通信中地第一個大分水嶺。大大提高靈敏度或動態(tài)范圍（3倍）具有“捕獲效應(yīng)”能更有效地對抗“快衰落”或波動性382.公用網(wǎng)初級階段（1946－1968）移動電話需求強烈，專用移動無線電話系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于警察、出租車、新聞、調(diào)度等方面，并開始出現(xiàn)公用汽車移動無線電話系統(tǒng)。然而與電視相比，其發(fā)展速度仍顯得非常緩慢。1946年，Bell實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車話網(wǎng)，不久就出現(xiàn)長期的頻譜資源短缺問題。因此技術(shù)研究主要集中在：減小傳輸帶寬——頻道分割。一開始，F(xiàn)M采用120kHz傳輸帶寬僅3kHz的話音（AM只需3kHz帶寬），到60年代FM帶寬減為30kHz/25kHz。將自動中繼引入移動通信——集群應(yīng)用，以增加系統(tǒng)容量，提高頻譜利用率。60年代晶體管的出現(xiàn)，使移動臺向小型化方向前進(jìn)了一大步。393.改進(jìn)與完善階段在這些技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，60年代中期，開發(fā)出了“IMTS——改進(jìn)地移動電話服務(wù)”系統(tǒng)特點：大區(qū)制，使用150/450MHz頻段，實現(xiàn)無線頻道自動選擇，并與公用電話網(wǎng)自動撥號連接模擬FM，使模擬FM技術(shù)達(dá)到了30年發(fā)展的頂峰。40大區(qū)制移動通信大區(qū)制移動通信系統(tǒng)：信號傳輸損耗，通信距離有限；大區(qū)制系統(tǒng)：覆蓋范圍30~50km，發(fā)射功率50~200W，天線很高（>30m）；具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，頻道數(shù)目少，無需無線交換，直接與PSTN連接。大區(qū)系統(tǒng)的局限性：覆蓋范圍有限；服務(wù)的用戶容量有限；服務(wù)性能較差；頻譜利用率低。414.蓬勃發(fā)展階段——蜂窩思想1949～1982：低功率發(fā)射機和小覆蓋區(qū)域或蜂窩、頻率復(fù)用、蜂窩裂變提高容量、越區(qū)切換和中央控制（自動化、程控化、智能化）。是移動通信系統(tǒng)不斷完善的階段。早在40年代末，美國Bell實驗室提出蜂窩構(gòu)想；60年代出臺研究計劃；1974年正式提出了蜂窩移動通信的概念。1978年底，貝爾實驗室研制成功模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)——先進(jìn)移動電話系統(tǒng)（AMPS），比預(yù)期晚了整整10年，導(dǎo)致（模擬FM蜂窩系統(tǒng)）技術(shù)落后了，幾乎喪失了市場。同時期開通的第一代移動通信系統(tǒng)有：1983美國芝加哥的AMPS，1980北歐的NMT，1979日本東京、神戶、大阪的NAMTS、1985英國倫敦的TACS等。使用頻段為800/900MHz。這段時期，集成電路、微型計算機和微處理器等微電子技術(shù)的長足發(fā)展，使移動通信設(shè)備的小型化、微型化、便攜化成為可能，移動設(shè)備的耗電量、重量、體積大大縮小，也是促進(jìn)移動通信的發(fā)展一個重要原因。42蜂窩系統(tǒng)頻率（或時隙或碼字）可在空間間隔一定距離時獲得復(fù)用。復(fù)用距離最小→頻譜效率最大。系統(tǒng)容量受干擾限制。主要是為電路交換通信而設(shè)計。由基站執(zhí)行呼叫建立、越區(qū)切換、選路等集中控制功能。43第一代移動通信系統(tǒng)美&加AMPS英國TACS日本NTT北歐NMT450北歐NMT900德國MATS-E德國C-450信道數(shù)2×4162×5002×50018019991000222小區(qū)半徑2~202~202~1~400.5~202~252~30區(qū)群數(shù)7；124,7,12,219,127,129,127下行頻段824~894890~915860~885453~457.5890~915890~915461.3~465.74上行頻段870~890935~960915~940463~467.5935~960935~960451.3~455.74收發(fā)間隔45455510454510信道間隔3025252512.52520基站功率1001002550100100第一代移動通信系統(tǒng)的特點44蜂窩小區(qū)系統(tǒng)設(shè)計——頻率復(fù)用解決大容量需求與有限頻譜資源的矛盾模擬系統(tǒng)——語音信號FM傳輸FDMA第二代——數(shù)字移動通信系統(tǒng)46第二代——數(shù)字移動通信模擬移動通信系統(tǒng)頻譜利用率低、設(shè)備復(fù)雜、價格昂貴、業(yè)務(wù)種類受限、保密性差、防偽能力低，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)多且互不兼容。

80年代中期～90年代末，歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)先后推出了數(shù)字移動通信系統(tǒng)——第二代移動通信系統(tǒng)，目標(biāo)是大容量、低功耗、全球漫游和切換：1992歐洲推出商用的GSM1991美國提出的IS-541993日本提出的PDC1993美國提出的IS-95(N-CDMA)47第二代移動通信系統(tǒng)GSMIS－54PDCIS－95引入年代1990199119931993使用頻譜(MHz)890~915(上行)935~960(下行)890~915(上行)935~960(下行)890~915(上行)935~960(下行)890~915(上行)935~960(下行)890~915(上行)935~960(下行)調(diào)制制度GMSK(BT=0.3)π/4-QPSKπ/4-QPSKOQPSK(上行)QPSK(下行)成形濾波器高斯開方升余弦開方升余弦開方升余弦載波帶寬200kHz30kHz25kHz1250kHz信道速率270.8kbps48.6kbps42kbps1228.8kbps語音編碼(速率)RELP-LTP(13kbps)VSELP(8kbps)VSELP(6.7kbps)QCELP(8kbps)信道編碼CRC＋卷積碼CRC＋卷積碼CRC＋卷積碼CRC＋卷積碼48特點微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)：更優(yōu)的空分復(fù)用，提高用戶容量。數(shù)量數(shù)字化技術(shù)：語音信號數(shù)字化。新的調(diào)制方式：GMSK、QPSK等。TDMA、CDMA。頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大。能提供多種業(yè)務(wù)，提高通信系統(tǒng)的通用性。采用均衡技術(shù)和RAKE接收技術(shù)，抗噪聲、抗干擾和抗多徑衰落能力強。能實現(xiàn)更有效、靈活的網(wǎng)絡(luò)管理和控制。便于實現(xiàn)通信安全保密?？山档驮O(shè)備成本和減小用戶手機體積和重量。第三代移動通信系統(tǒng)——3G50第三代——寬帶、多媒體90年代初～今：寬帶（Wideband，最大數(shù)據(jù)傳輸速率2Mbps）、多媒體業(yè)務(wù)、頻譜利用率高1G→2G：模擬→數(shù)字，單一業(yè)務(wù)（話音）→多種業(yè)務(wù)（話音、數(shù)據(jù)）；2G→3G：單媒體業(yè)務(wù)→多媒體業(yè)務(wù)，人與人通信→人與機器之間和機器與機器之間通信，容量提高2～5倍。

ITU通過的第三代移動通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：

WCDMA（寬帶CDMA）

cdma2000（IS-95的發(fā)展）TD-SCDMA（時分同步的CDMA）由中國提出UWC-136（IS-136的發(fā)展）DECT（DigitalEnhancedCordlessTelecommunications）51第三代移動通信系統(tǒng)兩種寬帶CDMA技術(shù)的主要區(qū)別WCDMACDMA2000最小帶寬5MHz1.25Mhz的1,3,6,9,11倍采用技術(shù)類型單載波的寬帶直接序列擴頻（DS）多載波（MC）碼片速率3.84Mcps1.2288Mcps的1,3,6,9,11倍基站間同步同步（不需要GPS）同步（需要GPS）下行信道導(dǎo)頻采用連續(xù)導(dǎo)頻附加導(dǎo)頻符號與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流時分復(fù)用（TM）采用獨立的連續(xù)導(dǎo)頻，業(yè)務(wù)信道共用（CM）幀長10ms20ms話音編碼固定速率可變速率功率控制速度1600/s800/s52TD-SCDMATimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess：時分同步的碼分多址接入。SCDMA中S的三個含義：智能天線(SmartAntenna)同步CDMA(SynchronousCDMA)軟件無線電(SoftwareRadio)我國提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一，這標(biāo)志著我國在移動通信領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入世界領(lǐng)先之列。53第三代蜂窩系統(tǒng)的特點微蜂窩結(jié)構(gòu)。寬帶CDMA技術(shù)。調(diào)制方式QPSK/自適應(yīng)調(diào)制AMR。FDMA/TDMA/CDMA。電路交換→分組交換。54第三代蜂窩系統(tǒng)的局限性采用DS-CDMA技術(shù)難以向更高速業(yè)務(wù)領(lǐng)域擴展：難以尋找更高速業(yè)務(wù)所需的正交擴頻碼集；難以滿足更高的傳輸帶寬需求；因而造成業(yè)務(wù)之間的干擾大。難以提供具有不同QoS和性能需求的全范圍多媒體業(yè)務(wù)。這是IMT-2000空中接口標(biāo)準(zhǔn)強加給核心網(wǎng)的。在2GHz頻段分配給IMT-2000的帶寬很快就會飽和，而標(biāo)準(zhǔn)中制定的頻分與時分雙工相結(jié)合的模式也約束了其在不同環(huán)境有效地服務(wù)。第四代移動通信系統(tǒng)——LTELTE-A成為主導(dǎo)的4G寬帶移動技術(shù)56LTE-A成為主導(dǎo)的4G寬帶移動技術(shù)5758移動通信的發(fā)展MobilityHighSpeedLowSpeed4G802.11bCDMA2000EV-DO/DVW-CDMA/HSDPA2.4GHzWLAN802.11a/gCDMA/GSM/TDMAWPANHighspeedWLANMediumSpeed802.16eWi-Max5GHzWLANBluetoothRFIDZigBeeUWB199520002005<100Mbps~14.4kbps<50Mbps384kbps144kbpsAMPSETACSJTACSNMTPANDataRates2010+1G(Analog)2G(Digital)3G(IMT2000)3GLTE59移動通信發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢1980s1990s2000s2010s2020s第一代第二代第三代第四代第五代模擬數(shù)字全球化標(biāo)準(zhǔn)高速數(shù)據(jù)高速移動性基于IP高速數(shù)據(jù)高速移動性基于IP模擬蜂窩網(wǎng)模擬無繩電話數(shù)字蜂窩網(wǎng)：GSM、IS54、PDC數(shù)字無繩電話：DECT、PHS衛(wèi)星移動系統(tǒng)：依系統(tǒng)、全球星IMT2000（3G）最大數(shù)據(jù)速率2Mbit/s4G蜂窩、廣帶接入、HAPS（高空平臺站）數(shù)據(jù)速率：2～20Mbit/s5G蜂窩、廣帶接入、HAPS數(shù)據(jù)速率：20～100Mbit/s移動通信的發(fā)展目標(biāo)是實現(xiàn)個人通信系統(tǒng)6061個人通信個人通信含義：全球一網(wǎng)（統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)），每人一號（一個身份號碼）。無論任何人在任何時間在任何地方與任何對象（人或機器）以任何通信方式進(jìn)行任何形式（語音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)）全球性骨干核心網(wǎng)絡(luò)平臺，無時無處不在的靈活接入手段。個人通信是新的挑戰(zhàn)“任何人”要求支持巨大用戶量：頻譜資源有限；“任何時間”要求支持動中通：無線通信是前提；“任何地方”要求無縫覆蓋：傳輸能力有限；“任何形式”要求多媒體：處理能力有限。6263個人通信的發(fā)展基礎(chǔ)新一代信息網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)新一代光纖通信新一代集成電路新一代無線接入新一代移動通信新一代廣播電視新一代衛(wèi)星通信新一代信息處理物聯(lián)網(wǎng)主要實現(xiàn)機器之間的通信，與人類話音/數(shù)據(jù)通信相比，其不同特點在于海量連接低功耗廣覆蓋低成本ABCD提交高帶寬E低時延F高可靠通信G投票最多可選7項我國移動通信的發(fā)展（1）1987年中國電信開始開辦移動電話業(yè)務(wù)。1987～1993年，用戶每年的增長速度均在200%以上。1994年，移動用戶規(guī)模超過百萬大關(guān)。1997年，我國移動電話達(dá)1000萬。2001年，中國的移動通信用戶數(shù)超過了1.2億，已超過美國躍居為世界第一位。2003年，移動電話用戶總數(shù)已達(dá)2.3447億戶。2006年，中國移動通信以392億美元的品牌價值高居英國《金融時報》“全球最強勢100品牌”排名第四、美國《商業(yè)周刊》“中國最佳20品牌”排名第一。2012年，中國手機用戶數(shù)已經(jīng)達(dá)到10億規(guī)模。65我國移動通信的發(fā)展（2）幾個重要數(shù)字：我國移動電話用戶增長到1000萬戶用了10年時間從1000萬戶到1億戶用了不到4年時間從1億戶到2億戶僅用了1年左右的時間2003年，移動電話用戶數(shù)首次超過固定電話用戶數(shù)（固定電話用戶數(shù)2.55億，移動電話用戶2.56億）據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部分布的最新數(shù)據(jù)，截至2007年，我國電話用戶數(shù)有8.36億戶6667移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要性：通信技術(shù)的多樣性：看似繁榮，實際阻礙技術(shù)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)缺乏互聯(lián)；設(shè)備缺乏互通；無法大規(guī)模生產(chǎn)；價格昂貴。移動通信的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：技術(shù)體制標(biāo)準(zhǔn)化；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化；測試方法標(biāo)準(zhǔn)化。68國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際無線電標(biāo)準(zhǔn)化工作由國際電信聯(lián)盟（ITU）負(fù)責(zé)。無線通信組（CCIR+IFRB），ITU－R工作組；電信標(biāo)準(zhǔn)化組（CCITT)，ITU－T工作組；電信開發(fā)組（BOT）。歐洲的標(biāo)準(zhǔn)化組織：歐洲郵電管理協(xié)會（CEPT）；歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI），GSM、DECT、UMTS等北美地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化組織：電子／電信工業(yè)協(xié)會（EIA/TIA）蜂窩電信工業(yè)協(xié)會（CTIA）美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ANSI）69其它標(biāo)準(zhǔn)化組織亞洲地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化組織日本電信技術(shù)委員會（TTC）我國的標(biāo)準(zhǔn)化組織―CWTSIEEE(LAN)、ATM論壇、Internet工程任務(wù)組(IETF)等。70移動通信的主要特點1.必須利用無線電波傳輸信息，傳播特性差傳播特性復(fù)雜：多徑效應(yīng)和陰影效應(yīng)造成電波傳播的幅度衰落和時延擴展；用戶的高速移動：多普勒頻移造成電波傳播的快速隨機變化和頻率擴展；只有充分研究移動信道的特性，才能設(shè)計出合理的系統(tǒng)。712.工作于復(fù)雜的干擾環(huán)境除了與其它無線系統(tǒng)一樣，會受到天電干擾、工業(yè)干擾和各種噪聲的干擾外，還會有以下干擾：遠(yuǎn)近效應(yīng)：近處“無用”信號對遠(yuǎn)處“有用”信號的干擾；共道干擾：相同頻率信號之間的相互干擾（頻率再用引起）；鄰道干擾：相鄰或鄰近頻道的相互干擾；互調(diào)干擾：非線性特性引起（特別是三階互調(diào)干擾）。此外，對于CDMA系統(tǒng)還存在MAI(多址干擾)。723.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣，網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜大區(qū)制和小區(qū)制用戶注冊和登記鑒權(quán)和計費；安全與保密734.用戶量、業(yè)務(wù)量大，而頻率資源有限用戶容量問題；業(yè)務(wù)容量問題。745.設(shè)備要求高，但終端成為個人消費品體積小、重量輕、耗電少、抗震、防潮等。成本低。75無線通信的分類按工作方式分類---單工、雙工（TDD或FDD）、半雙工按多址方式分類---FDMA、TDMA、CDMA、SDMA按信號形式分類---模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)按覆蓋范圍分類---城域網(wǎng)（MAN）、局域網(wǎng)（LAN）和個域網(wǎng)（PAN）、車域網(wǎng)（VAN）按業(yè)務(wù)類型分類---電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、多媒體按服務(wù)特性分類---專用網(wǎng)、公用網(wǎng)按使用環(huán)境分類---陸地通信、海上通信、空中通信按使用對象分類---民用系統(tǒng)、軍用系統(tǒng)76雙工的概念頻分雙工(FDD)時分雙工（TDD）77上、下行鏈路的概念由于移動性的要求，移動臺的天線高度和發(fā)射功率都要受到限制。為了保證用戶之間能夠有足夠的通信距離，同時也為了便于系統(tǒng)的管理和交換，通常采用基站(中心站)轉(zhuǎn)發(fā)的工作方式。78下面屬于移動通信系統(tǒng)干擾的是鄰道干擾互調(diào)干擾同道干擾點火噪聲干擾ABCD提交多選題3分79采用頻分雙工的移動通信系統(tǒng)，兩個頻率中較高的頻率應(yīng)該分配給移動臺基站AB提交單選題1分80典型的移動通信系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)無繩電話公用移動電話系統(tǒng)衛(wèi)星移動通信－－銥、全球星等集群系統(tǒng)無線局域網(wǎng)(WLAN)－－802.11、HyperLAN(高性能無線局域網(wǎng))游牧無線接入系統(tǒng)(WPAN/WVAN)－－藍(lán)牙固定無線接入系統(tǒng)(WMAN)－－WLL(無線本地環(huán)路)、LDMS(本地多點分配業(yè)務(wù))無線廣播系統(tǒng)－－DAB、DVB81無線尋呼系統(tǒng)1948年，BellLab.試制“BellBoy”——無線尋呼的開端；60，70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，歐、美、日等研制各種尋呼系統(tǒng)；PacketBell-BP機我國80年代初引進(jìn)，由于PSTN較落后，未受重視尋呼一般用于通知用戶回應(yīng)某個電話，簡短留言或股票，標(biāo)題新聞等；融入移動網(wǎng)中，SMS消息按照用戶類別：專用——尋呼中心一般不與市話相連，僅于本單位交換機連，發(fā)射功率小，獨立，用于醫(yī)院、港口等公用——與PSTN相連82典型的單向通信系統(tǒng)組成：無線尋呼系統(tǒng)83特點單向通信小巧、便于攜帶價格低廉較小的頻率資源和較大的用戶容量84發(fā)展簡史第一代：“主叫用戶識別尋呼系統(tǒng)”，代表：1968年，東京，100萬戶，只能發(fā)出呼叫音，需到服務(wù)臺查詢、轉(zhuǎn)接。第二代：“語音型尋呼系統(tǒng)”調(diào)頻語音＋選呼信號；一般重復(fù)兩遍，總時間約10s（每遍5s），系統(tǒng)容量小，約1～4千戶。第三代：“數(shù)字型尋呼機”，POCSAG碼（無線尋呼國際1號碼，512bps和1200bps，BCH(31,21)+奇偶校驗）、格雷碼。第四代：“字符型尋呼機”漢字型：數(shù)字代碼型、全漢字型85無繩電話系統(tǒng)基本組成：家用型：座機、手機網(wǎng)絡(luò)型：電信點（基站）、手機特點：必須以有線網(wǎng)絡(luò)為依托覆蓋半徑?。?00～300m）低速移動（≤20km/h)86無繩電話系統(tǒng)早期無繩電話——單機分成座機和手機，用無線電連接，F(xiàn)M，模擬話音，通信幾十米，主要用于室內(nèi)，手機僅與某個座機通信，且座機連PSTN隨后向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，室內(nèi)室外，專用公用，形成以PSTN為依托的多種結(jié)構(gòu)；數(shù)字無繩電話泛歐標(biāo)準(zhǔn)——DECT（微小區(qū)）32kbps的ADPCM語音編碼TDMA/FDMA，多址，每載波1~12路話音GFSK或Pi/4-QPSK調(diào)制手機功率=5~25mw，工作頻率900M或1800MHz87公用移動電話系統(tǒng)——大區(qū)制組成：基站：高架天線（數(shù)十～數(shù)百米）、大功率發(fā)射機（幾十～幾百瓦）、覆蓋半徑：幾十公里移動臺：幾百～幾千部，天線低發(fā)射功率小分集接收：為了解決覆蓋區(qū)邊緣處上行信號弱，可設(shè)外圍接收機特點：系統(tǒng)簡單、容量小。88公用移動電話系統(tǒng)——小區(qū)制為了提高系統(tǒng)容量，采用頻率再用技術(shù)典型系統(tǒng)：蜂窩網(wǎng)組成：如右圖特點：系統(tǒng)復(fù)雜(漫游、過區(qū)切換、頻率分配)容量大89集群移動通信系統(tǒng)產(chǎn)生背景：調(diào)度通信對野外或流動作業(yè)部門重要，廣泛用于公車、出租車、大型企業(yè)、車站、機場等；集群的概念將各部門分散建立的專用網(wǎng)集中起來，統(tǒng)一建網(wǎng)和管理，各部門只建各自的調(diào)度臺和配置相應(yīng)的車臺及手機動態(tài)分配空閑信道，

用戶數(shù)改進(jìn)的頻道共用，利用率90衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)分類：按用途：海事移動衛(wèi)星系統(tǒng)(MMSS)航空移動衛(wèi)星系統(tǒng)(AMSS)陸地移動衛(wèi)星系統(tǒng)(LMSS)按衛(wèi)星運行軌道同步（高）軌道（GEO）長橢圓軌道（HEO）中軌道（MEO）低軌道（LEO）91衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)軌道劃分：高軌道（GEO）：h＝36000km（赤道上），周期：24h（三顆星）長橢圓軌道（HEO）：h＝40000km（遠(yuǎn)地點），周期:12~24h解決兩極及高緯度地區(qū)的通信（2～3顆星）中軌道（MEO）：h＝8000～12000km。在10000km處，周期5～6h，15～16顆星。低軌道（LEO）：h＝500～2000km（多在1500km以下）。在1000km處，周期1小時45分，20～30顆星。92衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)特點：電波傳播路徑大部分在大氣層以外的空間，傳播損耗近似為自由空間的條件；傳播距離遠(yuǎn)：損耗大，延遲也較大；地球站仰角大(20°～56°)：波束不易受地面發(fā)射影響，多徑效應(yīng)??；但高大建筑物仍會造成“陰影效應(yīng)”；f﹥1GHz時，因雨、雪等氣候原因，將產(chǎn)生附加的傳輸損耗。綜上所述：衛(wèi)星中繼信道具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋地域?qū)捄蛡鬏斕匦员容^穩(wěn)定等優(yōu)越性。因此，它對于建立覆蓋全球的移動通信網(wǎng)絡(luò)極具吸引力，特別是中、低軌道的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，近年來備受關(guān)注。93衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)典型系統(tǒng)：星狀星座：“銥”系統(tǒng)h＝780km原規(guī)劃：77星、7軌道，每星37個點波束改進(jìn)：66星、6軌道、每星48個點波束網(wǎng)狀星座：“GlobalStar”h＝1410km，周期：113分48顆星、8軌道（6星/軌，一顆備用）軌道傾角：52°移動通信系統(tǒng)的多層次覆蓋9495分組無線網(wǎng)最早的分組無線網(wǎng)是1968年，夏威夷大學(xué)的ALOHA系統(tǒng)：主要是為在4個島上的7個分校的人員訪問計算機中心。在一節(jié)點欲發(fā)送，不論信道狀態(tài)，立即占用，規(guī)定時間未收到確認(rèn)，則碰撞而失敗，重發(fā)。802.11X無線局域網(wǎng)。802.16無線城域網(wǎng)。802.15.1藍(lán)牙技術(shù)。移動自組織網(wǎng)ad-hoc。96802.11的協(xié)議棧97802.11物理層紅外技術(shù)，使用0.85或0.95微米波段上的漫射傳輸，允許速率為1Mbps和2Mbps跳頻擴頻FHSS（FrequencyHoppingSpreadSpectrum）跳頻技術(shù)，使用79個信道，每個信道1MHz帶寬，從2.4GHz頻段向上，使用一個偽隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生跳頻序列。直接序列擴頻DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum)，1MBps或2Mbps。原理和CDMA類似每個比特被編碼為11個時間片。使用1M波特的相移調(diào)制。98常見的幾種802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻段數(shù)據(jù)速率物理層優(yōu)缺點802.11b2.4GHz最高為11Mb/sHR-DSSS最高數(shù)據(jù)率較低，價格最低，信號傳播距離最遠(yuǎn)，且不易受阻礙802.11a5GHz最高為54Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時上網(wǎng)，價格最高，信號傳播距離較短，且易受阻礙802.11g2.4GHz最高為54Mb/sOFDM最高數(shù)據(jù)率較高，支持更多用戶同時上網(wǎng)，信號傳播距離最遠(yuǎn)，且不易受阻礙，價格比802.11b貴99802.16無線城域網(wǎng)服務(wù)范圍示意圖ISP802.11WLAN802.11熱點802.11WLAN802.16802.16802.16基站802.16因特網(wǎng)802.16基站802.16802.16電信網(wǎng)100802.16工作頻段特性范圍10~66GHz，毫米波按直線傳播基站可以有多個天線，指向周邊不同的扇形區(qū)域每個扇區(qū)有它自己的用戶，與相鄰扇區(qū)保持相對獨立101102藍(lán)牙和紫蜂技術(shù)1994，Ericsson和IBM，Intel，Nokia，Toshiba：將計算和通信設(shè)備或附加部件通過短距離、低功耗、低成本的無線電波相互連接起來，這個項目被稱為藍(lán)牙（bluetooth），基于IEEE802.15.1。1mW發(fā)射功率，通信距離10m；100mW發(fā)射功率，通信距離100m傳輸總比特率大約為1Mbps藍(lán)牙耳機，可穿戴設(shè)備Zigbee的設(shè)計目標(biāo)是比藍(lán)牙更低的成本和更低的功耗，基于IEEE802.15.4最大覆蓋范圍30m，最大數(shù)據(jù)速率250kbit/s幾個月甚至幾年不充電應(yīng)用目標(biāo)為傳感器網(wǎng)絡(luò)、存貨標(biāo)簽等。超寬帶無線通信UWB采用超窄脈沖進(jìn)行簡單的幅度和相位調(diào)制，功率譜非常寬，超高速的傳輸能力允許UWB系統(tǒng)和原有用戶重疊使用3.1GHz～10.6GHz的頻段發(fā)射機無需調(diào)制器，實現(xiàn)簡單；為盡量減小UWB系統(tǒng)對原有用戶的影響，對UWB的發(fā)射功率做了嚴(yán)格限制，只有靠的很近才能相互通信精確而快速的同步是實現(xiàn)難點103可見光通信超高速的傳輸能力功耗低安全性高室內(nèi)/路燈/交通燈/車燈104可見光通信特點分析寬帶高速：可見光譜約300THz，在用無線頻譜約30GHz，兩者相差一萬倍，具