第第01講移動通信概述

移動通信概述ABriefIntroduction

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MobileCommunications內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

何謂“移動通信”移動通信vs

無線通信動中通：支持至少有一方可處于移動狀態(tài)的“無線”通信。移動通信vs

數(shù)字移動通信“數(shù)字”的含義：傳輸環(huán)節(jié)對承載信息的信號處理方式，是一種相對概念。蜂窩移動通信一種特別而普及的公眾移動通信系統(tǒng)，因蜂窩狀多小區(qū)部站覆蓋而得名。

相關(guān)的流行語大哥大、手機、全球通、小靈通、GSM、CDMA、3G、WLAN、WIMAX、…切換、漫游、短信、彩鈴、移動夢網(wǎng)、資費套餐，移動IP、…幾個名詞與概念：移動通信示意圖固網(wǎng)設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)無線基站移動終端“數(shù)字移動通信”是如何造就的技術(shù)本質(zhì)：利用電磁媒介傳播并基于信號能量檢測的無線通信技術(shù)。技術(shù)基礎(chǔ)信息論、電波傳輸技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、計算機技術(shù)、材料技術(shù)等需求推動信息社會對話音、圖像、數(shù)據(jù)等信息快捷靈活交互的需求。

技術(shù)進展通信與信號處理、計算機、微電子、新材料等技術(shù)進步造就當(dāng)今繁榮。繁榮背后面臨巨大技術(shù)挑戰(zhàn)!現(xiàn)代通信：通過電磁波傳輸信息。電信號的數(shù)學(xué)表示：幅度頻率時間相位信息是利用電信號的特征參數(shù)變化來表征的，這個過程叫編碼與調(diào)制，經(jīng)過編碼與調(diào)制的電信號再經(jīng)過頻率變換以電磁波形式發(fā)送出去。主要特征參數(shù)數(shù)字移動通信信號的表征內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

技術(shù)特點（1）電波傳播環(huán)境復(fù)雜

頻率范圍：短波（RF3~30MHz）甚高頻（VHF，30~300MHz）和特高頻（UHF，300~3000MHz）內(nèi)，由利用更高頻段的趨勢。多徑傳輸：

直射反射散射開放環(huán)境技術(shù)特點（2）易受干擾

系統(tǒng)（設(shè)備）內(nèi)/間干擾：共道干擾、鄰道干擾、互調(diào)干擾、多址干擾，以及近地?zé)o用強信號壓制遠地有用弱信號的現(xiàn)象等。

自然環(huán)境干擾：天氣、氣候、天文異動、自然災(zāi)害等

工業(yè)（電器）干擾：城市噪聲、電機點火、電器開關(guān)等。人為干擾：惡意干擾

技術(shù)特點（3）頻譜資源稀缺歐洲3G運營頻段曾拍出3000億歐元天價移動設(shè)備要求高低功耗便攜靈活低成本（復(fù)雜度）低輻射高性能（業(yè)務(wù)能力強）真有點：“限制馬吃草，又讓馬兒跑得快?！睙o線通信:通過無線電波傳輸信息（一個非常狹小的頻段）技術(shù)特點（3）技術(shù)特點（4）系統(tǒng)復(fù)雜：以3GPPR4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為例Co-operatingNetworksUserEquipmentRadioAccessNetworkCoreNetworkNote:

Notallinterfacesare

shownandnamedBSCBTSUmAbisBSSFHLRDCEIRAUCEAGMSCGfGnSGSNGbGrGnSGSNGGSNGsGcGiGdIuCSMSC/VLRGHGpIuPSRNCNodeBUuIurIubRNCNodeBIubRNSRNSUTRANIurMECuorSIM-MEi/fUSIMSIMMSISDNPSTNPSPDNCSPDNPDN:-Intranet-Extranet-Internet-X.25SMSMSC/VLRSCFMESIM-MEi/fSIMMS內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

系統(tǒng)組成因類別而有差異

主要組成部分（顯性）移動終端基站（接入點）控制與交換中心對外接口

網(wǎng)絡(luò)、接口與協(xié)議（陰性）系統(tǒng)部件是通過接口互連系統(tǒng)往往是一個分層規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)接口根據(jù)規(guī)范設(shè)計傳輸與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是規(guī)范的主體移動通信基本組成典型移動通信系統(tǒng)示意圖蜂窩移動通信系統(tǒng)基本組成GSM系統(tǒng)基本組成BTS:基站BSC:基站控制器GMSC:移動交換中心網(wǎng)關(guān)GSM:全球移動通信系統(tǒng)HLR:歸屬位置寄存器VLR:訪問位置寄存器MSC：移動交換中心AuC：鑒權(quán)中心EIR:設(shè)備識別寄存器

基站子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與交換子系統(tǒng)

手機公共電話/數(shù)據(jù)交換網(wǎng)IMT-2000接口由GSM核心網(wǎng)演進的3G系統(tǒng)結(jié)構(gòu)IMT-2000（3G）系統(tǒng)基本組成WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)銥星全球移動通信系統(tǒng)示意圖衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)組成平流層移動通信系統(tǒng)組成多網(wǎng)融合的B3G系統(tǒng)組成內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

傳輸信道的測量、分析、計算與建模信道測量與參數(shù)提取多徑數(shù)量與傳播損耗多普勒頻移干擾時間與頻率選擇性信道質(zhì)量分析傳輸損耗規(guī)律分析（衰落類型分析）信號、噪聲與干擾強度分析信道建模信號傳輸衰減指數(shù)多徑信號數(shù)量與強度多天線模型與工作機理鏈路計算根據(jù)信道模型、傳輸方案做鏈路預(yù)算移動通信組網(wǎng)技術(shù)多用戶接入（多址）技術(shù)多址方式越區(qū)切換與漫游（移動性管理）多小區(qū)配置與干擾抑制技術(shù)頻率復(fù)用鄰小區(qū)干擾抑制信道配置多信道共用技術(shù)宏分集多用戶信道共享網(wǎng)結(jié)構(gòu)與信令核心網(wǎng)：電路、分組、IP網(wǎng)內(nèi)/間互連信令：No.7移動通信無線傳輸技術(shù)鏈路體制設(shè)計雙工復(fù)用方式：TDD、FDD信道配置：單/多天線、對稱/非對稱信號波形設(shè)計載波：多載波、單載波調(diào)制：模擬/數(shù)字、恒波絡(luò)/非恒波絡(luò)、高階調(diào)制抗衰落技術(shù)分集：時間、頻率、空間、極化、角度、發(fā)送分集等均衡：時/頻域均衡、干擾抵消、Rake接收交織與編碼：Turbo編碼MIMIO與空時頻編碼智能天線抗干擾技術(shù)跳/擴頻（時）技術(shù)認知無線電單工移動通信雙工移動通信移動通信鏈路復(fù)用體制內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)主要分類發(fā)展現(xiàn)狀

①按使用對象可分為民用設(shè)備和軍用設(shè)備；②按使用環(huán)境可分為陸地通信、海上通信和空中通信；③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；④按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)和個域網(wǎng)；⑤按業(yè)務(wù)類型可分為電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)；⑥按工作方式可分為同頻單工、同頻雙工、異頻單工、異頻雙工和半雙工；⑦按服務(wù)范圍可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)；⑧按信號形式可分為模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)。移動通信的分類幾種主要分類方法：主要移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)陸地公眾移動通信系統(tǒng)主要形式，具有越區(qū)切換、自動或人工漫游、計費及業(yè)務(wù)量統(tǒng)計等功能。

集群移動通信系統(tǒng)屬于調(diào)度系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)，它一般由控制中心、總調(diào)度臺、分調(diào)度臺、基地臺和移動臺組成，適用指揮調(diào)度。

無繩電話系統(tǒng)PTSN的終端無繩接入方案，是PTSN的增強應(yīng)用。最新形式“小靈通”。無線尋呼系統(tǒng)通過無線傳輸方式實現(xiàn)信息廣播、組播、點播衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

LEO、GEO無線因特網(wǎng)接入系統(tǒng)WBAN、WPAN、WLAN、WMAN、WWAN、WRAN內(nèi)容提要

基本概念

技術(shù)特點

系統(tǒng)組成

關(guān)鍵技術(shù)

主要分類

發(fā)展現(xiàn)狀

移動通信歷史回顧幾個重要的里程碑1898年：M.G.馬可尼完成第一次無線通信試驗；20世紀(jì)20年代：美國底特律市警察使用的短波頻段（2MHz）車載無線電系統(tǒng)；20世紀(jì)40年：貝爾電話實驗室在圣路易斯城建立了世界上第一個公用汽車電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”；（人工、公網(wǎng)）20世紀(jì)60年：美國推出了改進型移動電話系統(tǒng)（IMTS），采用大區(qū)制、中小容量，頻道自動選擇、能自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)；（自動交換）20世紀(jì)70年：提出蜂窩移動通信（小區(qū)制）概念，并陸續(xù)實現(xiàn)AMPS等第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)；（模擬蜂窩）20世紀(jì)80年代中期起：GSM、D-AMPS、IS-95等研制；（數(shù)字蜂窩）20世紀(jì)90年代初：衛(wèi)星移動通信研究熱潮，（真正的全球覆蓋）；2019年前后：IMT-2000系統(tǒng)研制啟動；WLAN的推廣，（寬帶CDMA、分組交換）；2000年前后：啟動B3G研究；2019年前底：3G-LTE啟動；2019年8月：ITU啟動IMT-Advanced（B3G/4G）標(biāo)準(zhǔn)化工作?；ヂ?lián)網(wǎng)和移動通信的發(fā)展移動網(wǎng)用戶超過30億（4.8億）互聯(lián)網(wǎng)用戶超過10億（1.4億）互聯(lián)網(wǎng)的演化第1章緒論提供電信級質(zhì)量的語音、視頻和多媒體通信服務(wù)

NGNFTTHADSLmodem移動通信的演化第1章緒論197019902019future1G

2G

3G

4G

4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度達到20Mbps。4G將最終實現(xiàn)商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、藍牙、廣播、電視衛(wèi)星通信的無縫銜接并相互兼容。移動網(wǎng)的發(fā)展特點：智能手機成為移動互聯(lián)網(wǎng)的用戶服務(wù)承載平臺AdHoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)第1章緒論移動寬帶化，寬帶移動化提供泛在的無縫服務(wù)通信技術(shù)的發(fā)展對我們娛樂、生活方式、工作方式產(chǎn)生巨大影響第1章緒論E3GGSMUS-TDMAGPRSWCDMAcdmaOnecdma2000-1X1XEV-DV

1XEV-DO10‘sofkb/s(2G)

100’sofkb/s

<2Mb/s(3G)<5Mb/s

<30Mb/s100-1000Mb/sHSDPAHSUPATD-SCDMAEDGEPDC3GPP3GPP2B3G

2019-2019LTEAIE2019-20192019-20192019-20192000-20192019-2019標(biāo)準(zhǔn)完成開始商用Specificationscompletedandbecomecommercial100M10MWiMAX數(shù)字移動通信的演進WideAreaNetworkMetropolitanAreaNetworkLocalAreaNetworkPersonalAreaNetworkFixedWIMAX&2G/3GMobileWIMAX&3GEvolWi-FiWiMedia&BTCognitiveRadioRegionalWirelessAccess&2G/3GRegionalAreaNetwork無線接入系統(tǒng)的布局10110???數(shù)字廣播體育突發(fā)災(zāi)害原始影像在列車上公交車上居家新聞12個子信道1個子信道MPEG2信道復(fù)用HDTV手持HDTV發(fā)射臺用于手持終端任何時間任何地點高畫質(zhì)高音質(zhì)用于大屏幕電視H.264步行中數(shù)字媒體廣播的進展北美ＡＭＰＳD-AMPS、IS-136IS-136++、IS-95GPRS/EDGEcdma2000\、UMTS/DoCoMo-WCDMAEV-DO,EVDV歐洲NMT、TACS…GSMUMTSWCDMA

(F2)HybridTDMA/CDMA(F1)GPRS/EDGEWideband-cdmaOneHSDPA,HSUPA亞太NMT、NTT…GSM、IS-95、PDCDoCoMo/UMTS-WCDMAWideband-cdma2000GPRS/EDGEETRI-CDMAChina-specificTDS-CDMAHSD/UPA數(shù)字移動通信系統(tǒng)的全球分布IPCoreNetworkCellularBWAWLANDigitalTVSatellitePANsServicesapplicationswiredaccessHigh-speedMobileWANAll-IP,openarchitectureSeparationoftechnologyandapplicationFastadoptionofnewsystemsandservicesFuture-proof基于全IP核心網(wǎng)的開放結(jié)構(gòu)未來無線移動通信愿景－開放結(jié)構(gòu)B3G/4G–

多層次網(wǎng)絡(luò)集成未來無線移動通信愿景－多層次集成IPbasedconvergencebackboneWLAN(2.4,5,60GHz)Terrestrialradio(NewMobileAccess,IMT-2000Enhancement,IMT-2000)IN-buildingPicoCellMicroCellMacroCellUrbanRuralPortableInternet(NewMobileAccess)MobilegetsIPIPgoesmobileB3G/4G–

基于IP的多網(wǎng)融合未來無線移動通信愿景－多網(wǎng)融合數(shù)字移動通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢勞工老幼護理農(nóng)業(yè)醫(yī)療食品金融科學(xué)研究教育家用電器機器人作業(yè)交通運輸分配環(huán)境

泛在網(wǎng)絡(luò)世界連接所有的人和物

○ 任何時間任何地點為任何人辦任何事的便捷網(wǎng)絡(luò)

○ 人與人+人與物+物與物

數(shù)字移動通信的未來—泛在通信虛擬現(xiàn)實：不在現(xiàn)場的“身臨其境”感受基于實現(xiàn)海量無線/移動通信的假設(shè)通信與計算機技術(shù)的完美結(jié)合一個有趣的故事澳洲農(nóng)場主與它的種馬．．．一種美好的憧憬2018年的世界杯…數(shù)字移動通信的未來—虛擬現(xiàn)實經(jīng)典描述任何人、在任何時間、任何地點、利用任何設(shè)備與任何人通信。個人通信的特征以個人為中心取代以設(shè)備為中心通信不受環(huán)境或設(shè)備限制通信建立“因人而易”，個人可以充分享受通信的快樂與自由是通信發(fā)展的最高境界．．．無線移動通信的作用必要也是必然手段但可定不是充分手段…數(shù)字移動通信的未來—個人通信數(shù)字移動通信的的標(biāo)準(zhǔn)化“技術(shù)專利化、專利標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)國際化”成了知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域新的游戲規(guī)則。主要國際標(biāo)準(zhǔn)化組織國際電信聯(lián)盟（ITU）國際頻率登記局（IFRB）國際電話電報咨詢委員會（CCIT）國際無線電咨詢委員會（CCIR）歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）

電氣和電子工程師學(xué)會（IEEE）

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織CCSA

200020192019200920192019IMT-2000andfuturedevelopmentOtherradiosystemsNewelementstooffernewcapabilitesofsystemsbeyondIMT-2000Systemsdeployment*SpectrumimplementationVisiondefinitionRequirementsdefinitionStandardsdevelopmentStandardsenhancementEvolution/integrationwithotherradiosystemsSystemsdeploymentSpectrumimplementationEnhancementandrelateddevelopmentofstandardsTheslopeddottedlinesindicatethattheexactstartingpointoftheparticularsubjectcannotyetbefixed.:PossiblespectrumidentificationatWRC-07*:Possiblewidedeploymentaroundtheyear2019insomecountries新一代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)計劃

統(tǒng)一命名:IMT-Advanced設(shè)計目標(biāo)峰值速率:低速移動、熱點覆蓋場景下1Gbps以上

,高速移動、廣域覆蓋場景下100Mbps

支持泛在通信帶中繼的熱點覆蓋分層多模覆蓋新一代數(shù)字移動通信系統(tǒng)的定義GranularityMaximizingMultipleAccessMIMOOFDMSmartAntennaSystem&SDMAIterativeDetectionSAforICOFDM/OQAM-IOTAM-WiMAXEvolutionDFE,Synchronization&DetectionPerformanceOptimizationFLP/FXPDesignSpectrumSensingAdaptiveFrameStructureInterferenceAnalysisCoverage/ThroughputOptimizationIterativeChannelEstimationHybridDouble-DwellAcquisition3GLTE&4G系統(tǒng)技術(shù)M-WiMAX系統(tǒng)技術(shù)認知無線電RFID,DMB&UWB未來數(shù)字移動通信熱點技術(shù)（1）3GPPLTE,4GMobileAccessSystemsM-WiMAX,CRSystemsQoSThroughputMaximizationPacketSchedulingFairnessSupportRadioResourceManagementDynamicChannelAssignmentDynamicPowerAllocationAdaptiveModulation&CodingInter-CellInterferenceMitigationManagementofVariousQoS

OptimizationofCQIFeedbackLoad跨層設(shè)計問題資源調(diào)度

自適應(yīng)編碼調(diào)制

研究熱點應(yīng)用QPSK1/3w.P4,1/3QPSK1/12w.P4,1/1264-QAM-5/6w.P64,5/616-QAM1/3w.P16,1/3未來數(shù)字移動通信熱點技術(shù)（2）MMRRelaystoenhanceCoverage,