移動通信課件：01次課 第01章 移動通信概述

1、1-1數(shù)字移動通信Digital Mobile CommunicationBTS總體方案設(shè)計報告移動通信1-2為什么學(xué)習(xí)這門課程當今世界已經(jīng)進入飛速發(fā)展的信息時代，通信成為信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最為迅速的產(chǎn)業(yè)。移動通信是通信領(lǐng)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(xué)習(xí)和工作中都不可或缺！3用戶數(shù)：10.85億普及率：81%（2012.09.30）2013年中國手機用戶數(shù)量是多少？ 通信世界網(wǎng)訊(CWW) 全球技術(shù)研究和咨詢公司Gartner最新調(diào)查報告，中國手機用戶總數(shù)在2013年

2、超過10億。Gartner分析師預(yù)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(shù)量是多少？ 根據(jù)中國工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2013年3月底，中國共有11.46億移動通信服務(wù)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(wǎng)民有多少? 據(jù)廣州日報報道，中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心16日發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，截至2013年12月，中國網(wǎng)民規(guī)模達6.18億。 其中，網(wǎng)民中使用手機上網(wǎng)的人群占比由2012年年底的74.5提升至81，手機網(wǎng)民人數(shù)達到5億。問題：茫茫人海,手機如何實現(xiàn)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(xiàn)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(wù)？ =本課程將回答上述問題，介紹現(xiàn)代移動通信的基本概念、基本原理、基本技術(shù)和典型系統(tǒng)。1-15課時分配基本模塊20學(xué)時，其余根據(jù)需要增添序號教學(xué)內(nèi)容課堂教學(xué)學(xué)時基本模塊移動通信概述2移動通信信道6組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)6抗衰落技術(shù)61數(shù)字調(diào)制技術(shù)42多址接入技術(shù)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(yù)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(wǎng)線就可以用，通過這個接口和固網(wǎng)進行聯(lián)系。移動通信的用戶端是通過“空中接口”與無線網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)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(zhì)的優(yōu)點是允許通信中的用戶在一定范圍內(nèi)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(yīng)、多徑效應(yīng)、多普勒頻移。 如何在復(fù)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(chǎn)生的原因，從而為我們選擇合理的抗衰落技術(shù)（第5章）提供理論依據(jù)。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(diào)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(xiàn)象（稱遠近效應(yīng)）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(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)）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(shè)計打下牢固的基礎(chǔ)。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(shù)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(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)） 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(yīng)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(shù)（第6章的內(nèi)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(wǎng)絡(luò)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(nèi)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(nèi)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(jù)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(quán)問題（第7章的內(nèi)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(nèi)容）1-34第2章：移動通信信道第3章：組網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)第5章：抗衰落技術(shù)回答由區(qū)別引發(fā)的問題第6章：多址接入技術(shù)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(fù)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(shè)備要求高系統(tǒng)復(fù)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(shè)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?shù)墓ぷ鞣绞?，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(shè)備較復(fù)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(yīng)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(shè)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(yīng)用：大量專用網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(diào)度專用

14、系統(tǒng)，所采用的基本技術(shù)是頻率共用技術(shù)。半雙工通信方式，按講發(fā)射。廣泛用于政府機關(guān)、消防警察、軍事等部門，是專用無線調(diào)度的高級發(fā)展階段，以調(diào)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(fù)雜而人口稀疏的地區(qū)中實現(xiàn)移動通信。發(fā)展：海上移動通信，為船只提供通信服務(wù)。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(xiàn)全球覆蓋，為邊遠地區(qū)提供通信服務(wù)，也能為陸?？找苿佑脩籼峁┝Ⅲw通信服務(wù)。1-53無線局域網(wǎng)-概念、分類概念：指在一幢大樓、一個街區(qū)的范圍內(nèi)采用無線方式互聯(lián)各種設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)。按照覆蓋范圍分類：

15、個域網(wǎng)：幾米，幾十米；局域網(wǎng)：幾百米；城域網(wǎng)：幾公里；廣域網(wǎng)：全國、全球范圍。帶無線網(wǎng)卡的計算機1-54無線局域網(wǎng)隨著需求的增長和技術(shù)的發(fā)展，無線局域網(wǎng)的移動性增強，在解決人口密集區(qū)的移動數(shù)據(jù)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(xué)會）無線接入點帶無線網(wǎng)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(xiàn)英法無線通信1916年 實現(xiàn)短波無線電通信1929年 建立世界性無線通信網(wǎng)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(diào)制，專用系統(tǒng)應(yīng)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(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”特點：專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡接續(xù)方式為人工網(wǎng)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(wǎng)成為現(xiàn)實 移動通信在世界各地迅速發(fā)展要求：改善傳輸質(zhì)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(shù)字蜂窩系統(tǒng)特點：大量采用數(shù)字技術(shù) 國際漫游業(yè)務(wù)：話音服務(wù)仍然占主導(dǎo)地位 短

18、信息及數(shù)據(jù)傳輸迅猛增長 移動多媒體業(yè)務(wù)、網(wǎng)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(nèi)環(huán)境2Mb/s業(yè)務(wù)：語音通信與多媒體通信增值業(yè)務(wù)：圖像、音樂、網(wǎng)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(wù)方向發(fā)展，這意味著更高的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸速率的比較第一代模擬式僅提供語音服務(wù) 第二代數(shù)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(shù)據(jù)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(wǎng)瀏覽、Email移動視頻會議移動視頻電話電子商務(wù)信息服務(wù)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(shè)備