移動通信 第一章 概述

1、移動通信Mobile Communications2先修課程、教材先修課程：信號與系統(tǒng)、通信原理教材：移動通信原理（第2版）電子工業(yè)出版社，2009，吳偉陵、牛凱編著移動通信（第四版）西安電子科技大學(xué)出版社，2006年,李建東等編著2022/7/293一些寫在前面的話以不影響他人為前提遲到吃東西聊天電話歡迎積極參與課堂討論，請直接發(fā)言課堂紀(jì)律2022/7/294第一章 概述1、什么是移動通信？其特點？ 移動通信的定義 移動通信的特點2、移動通信的工作方式3、常見移動通信系統(tǒng)4、移動通信系統(tǒng)的歷史與發(fā)展5、蜂窩移動通信的基本技術(shù)2022/7/29移動通信基本概念“動中通”通信雙方或至少有一方處于

2、運動中進(jìn)行信息交換的通信方式。包括移動體（車輛、輪船、飛機(jī)或行人）和移動體之間的通信，移動體和固定點（固定無線臺、有線用戶）之間的通信。2022/7/2956移動通信的主要特點11、必須利用無線電波進(jìn)行信息傳輸無線電波受地形地物影響很大移動通信傳播路徑復(fù)雜化產(chǎn)生慢衰落、快衰落反射波反射波直射波7移動通信的主要特點22、移動通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運行的城市噪聲,車輛發(fā)動機(jī)點火噪聲,微波爐干擾噪聲等自然界中如風(fēng)、雨、雪等自然噪聲一般可忽略移動通信網(wǎng)絡(luò)中其他電臺的干擾主要的干擾源互調(diào)干擾鄰道干擾同頻干擾8移動通信的主要特點33、可以利用的頻譜資源非常有限，而移動通信業(yè)務(wù)量的需求卻與日俱增合適的頻段

3、僅限于甚高頻（VHF）和超高頻（UHF）9移動通信的主要特點44、多普勒頻移產(chǎn)生調(diào)制噪聲固定點接收高速運動的移動臺的載波頻率，隨移動臺運動速度v不同，產(chǎn)生不同的頻移多普勒效應(yīng)。頻移 f = cos/地面接收f f 10移動通信的主要特點55、對移動臺的要求高移動臺對外界（塵土、振動、碰撞、日曬雨淋）影響具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力性能穩(wěn)定、可靠攜帶方便功耗低、低溫適應(yīng)新業(yè)務(wù)、新技術(shù)的發(fā)展11移動通信的主要特點66、通信系統(tǒng)復(fù)雜移動臺在通信區(qū)域內(nèi)隨時運動隨機(jī)選用無線信道進(jìn)行頻率和功率控制地址登記、越區(qū)切換及漫游跟蹤等技術(shù)入網(wǎng)和計費方式有特殊的要求12移動通信的分類按工作方式分類單工通信，雙工通信，半雙工通

4、信按多址方式分類FDMA,TDMA,CDMA等按信號形式分類模擬網(wǎng)和數(shù)字網(wǎng)按覆蓋范圍分類寬域網(wǎng),局域網(wǎng)13移動通信的分類按服務(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)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)14移動通信的工作方式單向通信雙向通信單工通信半雙工通信雙工通信15 單工制：通信雙方電臺交替進(jìn)行收信和發(fā)信同一部電臺的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)輪換工作Play2022/7/2916雙工制：通信雙方可以同時進(jìn)行傳輸信息的工作方式同一部電臺的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可同時工作play2022/7/2917半雙工制：是指通信雙方中，一方使用雙頻雙工方式，即收發(fā)

5、信機(jī)同時工作；另一方使用雙頻單工方式，即收發(fā)信機(jī)交替工作。Play2022/7/2918雙向傳輸、雙工方式雙向傳輸上行鏈路（uplink）下行鏈路（downlink）雙工模式頻分雙工（FDD）時分雙工（TDD）2022/7/2919常用的移動通信系統(tǒng)無線電尋呼系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)集群移動通信系統(tǒng)移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)分組無線網(wǎng)20無線電尋呼系統(tǒng)單向傳輸系統(tǒng)，通信雙方不能直接利用它對話21蜂窩移動通信系統(tǒng)區(qū)群小區(qū)分裂越區(qū)切換22蜂窩移動通信系統(tǒng)的組成23蜂窩移動通信系統(tǒng)BSBSMSCPSTNMSCBSSan FranciscoNew YorkInternet2022/7/29蜂窩移動通信系

6、統(tǒng)的組成24無繩電話系統(tǒng)把普通電話分為座機(jī)和手機(jī)兩部分手機(jī)與座機(jī)之間不需要用電線連接無繩電話手機(jī)和座機(jī)的發(fā)射功率均在10mW以下無線覆蓋半徑約在100m左右25公共無繩電話系統(tǒng)PHS(Personal Handy-phone System)小靈通微蜂窩技術(shù)功率較小26移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)用途：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)實現(xiàn)移動通信。典型：美國Motorola公司的“銥”系統(tǒng)，6軌道66顆星的星狀星座，衛(wèi)星高度756km；全球星（Global star）系統(tǒng)，8軌道48顆星的萊克爾星座，衛(wèi)星高度1400km；奧德賽（Odessey）系統(tǒng)，3軌道12顆星的萊克爾星座中軌高度1

7、0000km2022/7/2927銥系統(tǒng) (Iridium)的命運 摩托羅拉公司于1998年11月1日將銥系統(tǒng)投入使用 1999年3月17日破產(chǎn)，退出市場 過去10年里地面移動通信發(fā)展迅猛，奪走了銥星公司的目標(biāo)市場，相對地面移動通信，尤其是移動電話領(lǐng)域。由于手機(jī)缺乏，銷售力量不足，價格昂貴，開業(yè)的前兩個季度，在全球只發(fā)展了1萬用戶，到申請破產(chǎn)為止，這個耗資50億美元建立的通信網(wǎng)只有5.5萬用戶，而一些分析家估計該公司要實現(xiàn)盈利平衡至少需要65萬用戶。 事實上，更早的時候，有意向的投資者們早就發(fā)現(xiàn)了工程師的創(chuàng)意和市場現(xiàn)實之間的脫節(jié)。一位地方貝爾公司的高級管理人員回憶說，90年代初他們觀看摩托羅拉

8、的銥星演示時，被一張幻燈片驚得目瞪口呆。他回憶說，用戶必須首先將自己置于在電話天線和衛(wèi)星之間沒有任何障礙物的地點，才能順利地使用電話(不能在室內(nèi)和車內(nèi)使用),“現(xiàn)在你告訴我，我怎么能出售這種玩意兒”他的公司最后拒絕投資于銥星計劃。28移動通信發(fā)展史1897年，馬可尼在陸地和一艘拖船上完成無線通信實驗標(biāo)志無線通信的開始1928年，美國警用車輛的車載無線電系統(tǒng)標(biāo)志移動通信開始1946年，Bell實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車電話網(wǎng)，1960s，實現(xiàn)無線頻道自動選擇域公用電話網(wǎng)自動撥號連接1974年，美國Bell實驗室提出蜂窩移動通信的概念1980s，第一代移動通信系統(tǒng)。1983美國的AMPS

9、；1980北歐的NMT； 1979日本的NAMTS；1985英國的TACS1990s，第二代移動通信系統(tǒng)。1992年商用的GSM；1991美提出的IS-54； 1993日本提出的PDC；1993美國提出的IS-95(N-CDMA)29移動通信發(fā)展史2000s，第三代移動通信。DS-WCDMA；MC-WCDMA；TD-SCDMA；2007年10月，WiMAX正式被ITU接納為第4個第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn) 。2009年，我國3G牌照發(fā)放，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)正式商用。2009.10，中國移動首次進(jìn)行了TD-LTE的外場測試，該月TD-LTE-Advanced成功入選國際電聯(lián)4G候選標(biāo)準(zhǔn)。2011年年

10、內(nèi)能夠完成TD-LTE預(yù)商用設(shè)備的研發(fā)工作2012年1，2月份，ITU確定4G標(biāo)準(zhǔn)。 30蜂窩移動通信系統(tǒng)的演進(jìn)制定標(biāo)準(zhǔn) 商業(yè)運營31三代移動通信系統(tǒng)的比較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)模擬（蜂窩）數(shù)字（雙模式，雙頻）多模式，多頻僅為宏小區(qū)宏/微小區(qū)衛(wèi)星/宏/微/微微小區(qū)主要用于戶外覆蓋戶內(nèi)/戶外覆蓋無縫 全球漫游，供戶內(nèi)外適應(yīng)與固定PSTN完全不同固定PSTN的補(bǔ)充與PSTN綜合，作為信息技術(shù)業(yè)務(wù)的補(bǔ)充以企業(yè)用戶為中心企事業(yè)和消費者通信用戶主要接入技術(shù)：FDMA主要接入技術(shù)：TDMA主要接入技術(shù)：CDMA主要標(biāo)準(zhǔn)：NMT、AMPS、TACS主要標(biāo)準(zhǔn)：GSM、IS-95

11、、PDC主要標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMAGSM/衛(wèi)星雙模手機(jī)中興H500 GSM/CDMA雙模手機(jī) 32移動通信發(fā)展過程及趨勢概括1、工作波長（頻段）由短波、超短波、微波到毫米波2、頻道間隔由100kHz、50kHz、25kHz到12.5kHz和寬帶擴(kuò)頻調(diào)制。3、調(diào)制方式由振幅壓擴(kuò)單邊帶、模擬調(diào)頻到數(shù)字調(diào)頻。4、多址方式由頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）到混合多址，以及固定多址和隨機(jī)多址的結(jié)合。33移動通信發(fā)展過程及趨勢概括5、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍由蜂窩到微蜂窩、微微蜂窩和混合蜂窩。6、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)范圍由局部地區(qū)、大中城市到全國、全世界，并由陸地、水

12、上、空中發(fā)展到陸海空一體化。7 、業(yè)務(wù)類型由通話為主，到傳送數(shù)據(jù)、傳真、靜止圖像，直到傳送綜合業(yè)務(wù)。34就功能而言，主要指業(yè)務(wù)服務(wù)功能，它有:1)第一代與第二代的通話功能。2)第二代半增加了因特網(wǎng)業(yè)務(wù)和定位業(yè)務(wù)。3)第三、四代發(fā)展成具有會話型、數(shù)據(jù)流型、互動型與后臺類型的綜合服務(wù)多媒體業(yè)務(wù)功能。 寬帶+高速+移動互連 35中國蜂窩移動電話業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀2004年移動用戶數(shù)量超過了固定用戶數(shù)量2010年,中國手機(jī)用戶數(shù)超8億, 居世界首位36中移動每用戶平均每月消費(ARPU)下降。競爭格局:從楚漢相爭到三國鼎立中國蜂窩移動電話業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀2011年1月業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及分析 3738中國蜂窩移動電話技術(shù)

13、發(fā)展現(xiàn)狀網(wǎng)絡(luò)類型原：中國移動是GSM系統(tǒng)，中國聯(lián)通是GSM和CDMA系統(tǒng)。2008年5月開始的新變化移動：GSM，TD聯(lián)通：GSM，WCDMA電信：CDMA，CDMA2000網(wǎng)絡(luò)覆蓋網(wǎng)絡(luò)覆蓋分成廣度覆蓋和深度覆蓋39目前的2G蜂窩移動通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段（IS-95 CDMA）；900MHz頻段（AMPS、TACS、GSM）；1800MHz頻段（GSM1800），該頻段用于微蜂窩系統(tǒng)。第三代移動通信系統(tǒng)（3G）主要工作在2000MHz頻段上，世界各國和地區(qū)頻率分配的方式各不相同。目前，中國電信的CDMA2000和中國聯(lián)通的WCDMA基于FDD模式?，F(xiàn)在分配給FDD的核心頻段有120MHz，分別是1920至1980MHz，和2110至2170MHz；在補(bǔ)充頻段分配有60MHz資源，分別是1755至1785MHz，和1850至1880MHz。中國移動的TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)則基于TDD模式，TDD擁有核心頻段55MHz資源，