移動通信概述詳解演示文稿

移動通信概述詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點優(yōu)選移動通信概述目前二頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第1章概述

1.1移動通信及其特點1.2移動通信的工作方式1.3移動通信系統(tǒng)的組成1.4移動通信系統(tǒng)的頻段使用1.5移動通信的多址方式1.6移動通信系統(tǒng)的發(fā)展史1.7我國移動通信發(fā)展現(xiàn)狀1.8移動通信發(fā)展的主要技術(shù)問題及發(fā)展方向1.9常用移動通信系統(tǒng)目前三頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.1移動通信及其特點移動通信是指移動用戶之間，或移動用戶與固定用戶之間進(jìn)行的通信。（有廣義及狹義之分）

目前四頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點與其他通信方式相比，移動通信具有以下基本特點：(1)電波傳播條件惡劣。(其接收信號是直射波和各種反射波多徑疊加而成。造成瑞利衰落，30db)(2)具有多普勒效應(yīng)。由于移動臺在運動中，所以產(chǎn)生多普勒頻移效應(yīng)，頻移值fd與移動臺運動速度v、工作頻率f（或波長λ）及電波到達(dá)角θ有關(guān)，即

目前五頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點多普勒頻移導(dǎo)致附加調(diào)頻噪聲。在cosθ=1時，最大多普勒頻移fD=v/λ。(3)干擾嚴(yán)重。（由于移動臺是多電臺，多波道系統(tǒng)）

目前六頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點(4)接收設(shè)備應(yīng)具有很大的動態(tài)范圍。(5)需要采用位置登記、過境切換等移動性管理技術(shù)。(6)綜合了各種技術(shù)。（無線、交換、計算機(jī)、傳輸）(7)對設(shè)備要求苛刻。目前七頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點移動通信的分類目前八頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點常見的移動通信系統(tǒng)目前九頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點圖1-1單工通信方式1.2移動通信的工作方式

移動通信按照用戶的通話狀態(tài)和頻率使用方法分為：單工制；半雙工制；雙工制。目前十頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點同頻單工。同頻是指通信的雙方，使用相同工作頻率（f1）；單工是指通信的雙方的操作采用“按—講”（pushtotalk，PTT）方式。平時，雙方的接收機(jī)均處于守聽狀態(tài)。如果A方需要發(fā)話，可按下PTT開關(guān)，發(fā)射機(jī)工作，并使A方接收機(jī)關(guān)閉。這時，由于B方接收機(jī)處于守聽狀態(tài)，即可實現(xiàn)由A至B的通話；同理，也可實現(xiàn)B至A的通話。在該方式中，電臺的收發(fā)信機(jī)是交替工作的，故收發(fā)信機(jī)不需要使用天線共用器，而是使用同一副天線。目前十一頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點同頻單工的優(yōu)點是：①設(shè)備簡單；②移動臺之間可直接通話，不需基站轉(zhuǎn)接；③不按鍵時發(fā)射機(jī)不工作，因此功耗小。它的缺點是:①只適用于組建簡單和甚小容量的通信網(wǎng)；②當(dāng)有兩個以上移動臺同時發(fā)射時就會出現(xiàn)同頻干擾；③當(dāng)附近有鄰近頻率的電臺發(fā)射時，容易造成強(qiáng)干擾。為了避免干擾，要求相鄰頻率的間隔大于4MHz，因而頻譜利用率低；④按鍵發(fā)話，松鍵受話，使用者不很習(xí)慣。目前十二頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點雙工制。雙工制如圖1-2所示，是指通信的雙方，收發(fā)信機(jī)均同時工作，即任一方在發(fā)話的同時，也能收聽到對方的話音，無需按PTT開關(guān)，類同于平時打市話，使用自然，操作方便。雙工制也可分為同頻雙工和異頻雙工。異頻雙工制的優(yōu)點是：①收發(fā)頻率分開可大大減小干擾；②用戶使用方便。缺點是：①移動臺在通話過程中總是處于發(fā)射狀態(tài)，因此功耗大；②移動臺之間通話需占用兩個頻道；③設(shè)備較復(fù)雜，價格較貴。在無中心臺轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，異頻雙工電臺需配對使用，否則通信雙方無法通話。同頻雙工采用時分雙工(TDD)技術(shù)，是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)。目前十三頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點圖1-2雙工通信方式目前十四頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點為了解決雙工通信耗電大的問題，使用半雙工制。如圖1-3所示，中心轉(zhuǎn)信臺（A）使用一組頻率，雙工工作方式，而移動臺（B）采用單工制，主要用于有中心轉(zhuǎn)信臺的無線調(diào)度系統(tǒng)。半雙工制的優(yōu)點是：①移動臺設(shè)備簡單，價格低，耗電少；②收發(fā)采用不同頻率，提高了頻譜利用率；③移動臺受鄰近電臺干擾小。它的缺點是移動臺仍需按鍵發(fā)話，松鍵受話，使用不方便。由于收發(fā)使用不同的頻率，同一部電臺的收發(fā)信機(jī)可以交替工作，也可以收常開，只控制發(fā)，即按下PTT發(fā)射。在中心臺轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)中，移動臺必須使用該方式。汽車調(diào)度主要應(yīng)用。目前十五頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點圖1-3半雙工通信方式目前十六頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.3移動通信系統(tǒng)的組成圖1-4蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)目前十七頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點MSC：對服務(wù)區(qū)內(nèi)的MS進(jìn)行交換和控制；提供移動網(wǎng)與PSTN的接口。HLR：歸屬位置寄存器，存儲用戶信息分為兩類：（1）用戶參數(shù)信息：包括用戶類別，用戶業(yè)務(wù)，用戶各種號碼，識別碼，保密參數(shù)等；（2）用戶當(dāng)前的位置信息：包括移動臺漫游號碼，VLR地址等，用于建立移動臺的呼叫路由。VLR：訪問者位置寄存器。當(dāng)漫游用戶進(jìn)入某個MSC時，必須向該地VLR登記，建立相關(guān)信息：移動用戶識別碼（MSI），移動用戶漫游號（MSRN），所在位置區(qū)信息等。目前十八頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點目前十九頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.4移動通信系統(tǒng)的頻段使用

早期的移動通信主要使用VHF和UHF頻段，其主要原因有以下三點:(1)VHF/UHF頻段較適合移動通信。（幾十公里的視距通信）(2)天線較短，便于攜帶和移動。(3)抗干擾能力強(qiáng)。目前，大容量移動通信系統(tǒng)均使用800MHz頻段(CDMA)，900MHz頻段(AMPS、TACS、GSM)，并開始使用1800MHz頻段(GSM1800/DCS1800)，該頻段用于微蜂窩(Microcell)系統(tǒng)。目前二十頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.5多址方式

1.5.1移動通信系統(tǒng)中的多址方式

（1）FDMA。應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的AMPS和英國的TACS。在我國AMPS和TACS這兩種制式都有應(yīng)用，但TACS占絕大多數(shù)。所謂FDMA，就是在頻域中一個相對窄帶信道里，信號功率被集中起來傳輸，不同信號被分配到不同頻率的信道里發(fā)送，來自鄰近信道的干擾用帶通濾波器限制，這樣在規(guī)定的窄帶里只能通過有用信號的能量，而任何其他頻率的信號被排斥在外。模擬的FM蜂窩系統(tǒng)都采用了FDMA。多址問題可以被稱為濾波問題，許多用戶可以共用同一個頻譜，然后采用不同的濾波器，互不干擾的分別接收和解調(diào)。目前二十一頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點（2）TDMA。當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的DAMPS和歐洲的GSM，在我國這兩種制式也都有應(yīng)用，但GSM占絕大多數(shù)。所謂TDMA，就是一個信道由一連串周期性的時隙構(gòu)成。不同信號的能量被分配到不同的時隙里，利用定時選通來限制鄰近信道的干擾，從而只讓在規(guī)定時隙中有用的信號能量通過。實際上，現(xiàn)在使用的TDMA蜂窩系統(tǒng)都是FDMA和TDMA的組合，如美國TIA建議的DAMPS數(shù)字蜂窩系統(tǒng)就是先使用了30kHz的頻分信道，再把它分成6個時隙進(jìn)行TDMA傳輸。目前二十二頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點（3）CDMA。當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的IS-95CDMA系統(tǒng)。所謂CDMA，就是每一個信號被分配一個偽隨機(jī)二進(jìn)制序列進(jìn)行擴(kuò)頻，不同信號的能量被分配到不同的偽隨機(jī)序列里。在接收機(jī)里，信號用相關(guān)器加以分離，這種相關(guān)器只接收選定的二進(jìn)制序列并壓縮其頻譜，凡不符合該用戶二進(jìn)制序列的信號，其帶寬就不被壓縮。結(jié)果只有有用信號的信息才被識別和提取出來。

目前二十三頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.5.2移動通信系統(tǒng)中不同多址方式的頻譜效率

在FDMA蜂窩系統(tǒng)中，頻譜效率取決于每赫茲帶寬信息比特率和頻率復(fù)用系數(shù)。美國模擬蜂窩系統(tǒng)AMPS將頻譜分成30kHz帶寬的許多信道，并使用窄帶FM調(diào)制，調(diào)制效率為每30kHz一條話路。由于干擾，同一頻率不能在每一小區(qū)中重復(fù)作用。為提供可靠的通話質(zhì)量，載干比（C/I）需要18dB或更高。根據(jù)推算和經(jīng)驗表明，在大多數(shù)情況下，這個C/I值需要在頻率復(fù)用系數(shù)為7時才能達(dá)到。頻率復(fù)用系數(shù)是表示相同頻率是如何被復(fù)用的數(shù)目。目前二十四頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點目前二十五頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點因此,得到的結(jié)論是：每個小區(qū)中必須占用210kHz的頻譜才有一條話路。通過減小小區(qū)面積增加小區(qū)數(shù)，雖然從理論上能取得任意高的話路容量，但需要增加設(shè)備費用。此外，由于小區(qū)覆蓋范圍減小，也增加了基站間的切換次數(shù)。切換次數(shù)的增加將導(dǎo)致兩個壞處：一是容易掉話；二是加重了交換機(jī)的負(fù)擔(dān)。目前二十六頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點

TDMA頻譜效率的計算基本上和FDMA相同。由于目前被認(rèn)可的頻率復(fù)用準(zhǔn)則和模擬系統(tǒng)相似，我們可以算出對于DAMPS，每個小區(qū)必須占用70kHz的頻譜才有一條話路。換句話說，它的容量是模擬AMPS的三倍。同樣可以算出，GSM的系統(tǒng)容量約是模擬TACS的兩倍。

目前二十七頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點CDMA頻譜效率的算法和上面兩種制式不大相同，因為上面兩種制式每條話路占用的頻譜寬度是一定的，只要頻率復(fù)用系數(shù)一定，每個小區(qū)的話路容量就確定下來。而CDMA是通過不同的地址碼來區(qū)分用戶的，所有用戶都共用一個頻率。決定CDMA系統(tǒng)容量的主要參數(shù)有處理增益、所需的Eb/N0值、話音激活系數(shù)、頻率復(fù)用效率和扇區(qū)數(shù)目等。而且即使上述參數(shù)都確定，容量還要受具體的地理環(huán)境、背景噪聲和外部干擾等條件的影響。所以，在CDMA中，每條話路所需占用的頻譜寬度是不確定的。通過試驗和理論計算，IS-95CDMA的容量可達(dá)到AMPS的8至10倍，即每個小區(qū)中只占用20kHz的頻譜就可有一條話路。目前二十八頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點

目前的CDMA蜂窩系統(tǒng)實際上也都是FDMA和CDMA的組合。因為處在同一載頻的CDMA用戶共用同一頻率，所以它的頻率復(fù)用系數(shù)可以被看作是1，但由于受鄰近小區(qū)中用戶的干擾的影響，CDMA實際的頻率復(fù)用系數(shù)應(yīng)為2/3。CDMA系統(tǒng)的高容量很大一部分因素是由于它的頻率復(fù)用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他制式的蜂窩系統(tǒng)，目前二十九頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.6移動通信系統(tǒng)的發(fā)展史

移動通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：20世紀(jì)20～30年代：警車無線電調(diào)度電話（AM調(diào)幅），使用頻率為2MHz。20世紀(jì)40～50年代：人工接續(xù)的移動電話（FM調(diào)頻），單工工作方式，使用頻段為150MHz及450MHz。特別值得一提的是1947年Bell實驗室提出了蜂窩的概念。20世紀(jì)60年代：自動撥號移動電話，全雙工工作方式，使用頻段為150MHz及450MHz。1964年美國開始研究更先進(jìn)的移動電話系統(tǒng)（IMTS）。目前三十頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點20世紀(jì)70～80年代：AMPS、TACS分別在美國、英國投入使用。使用頻段為800/900MHz（早期曾使用450MHz），全自動撥號，全雙工工作，具有越區(qū)頻道轉(zhuǎn)換，自動漫游通信功能。頻譜利用率、系統(tǒng)容量和話音質(zhì)量都有明顯的提高。20世紀(jì)90年代：GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)和窄帶CDMA（IS-95A）數(shù)字移動通信系統(tǒng)及衛(wèi)星移動通信投入使用。目前三十一頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點21世紀(jì)初：基于窄帶IS-95CDMA技術(shù)的寬帶CDMA技術(shù)cdma2000、基于日本無線工業(yè)廣播協(xié)會（ARIB）支持的純W-CDMA和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）制定的UTRA兩個獨立建議的W-CDMA、由我國提出的時分同步CDMA（TD-SCDMA）等第三代（3G）系統(tǒng)（IMT-2000）陸續(xù)開始投入使用或建立試驗網(wǎng)。其中，第三代（3G）系統(tǒng)使用頻段為1885~2025MHz，2110~2200MHz，全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在使用的150MHz、450MHz、900MHz三個頻段的具體收發(fā)頻率間隔分別為:150MHz的收發(fā)頻率間隔為5.7MHz；450MHz的收發(fā)頻率間隔為10MHz；900MHz的收發(fā)頻率間隔為45MHz。目前三十二頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)，人們把它稱為第一代移動通信系統(tǒng)。其主要技術(shù)是模擬調(diào)頻、頻分多址，主要業(yè)務(wù)是電話。代表這一系統(tǒng)的有美國的AMPS，英國的TACS，北歐的NMT-900及日本HCNTS等。模擬系統(tǒng)的主要缺點是：頻譜利用率低，不能與ISDN兼容，保密性差，以及移動終端要進(jìn)一步實現(xiàn)小型化、低功耗、低價格的難度都較大。目前三十三頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點目前三十四頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點蜂窩移動通信的演進(jìn)過程目前三十五頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第一代移動通信系統(tǒng)目前三十六頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第一代移動通信系統(tǒng)的特點目前三十七頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第二代移動通信系統(tǒng)目前三十八頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第二代移動通信系統(tǒng)的特點目前三十九頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第三代移動通信系統(tǒng)目前四十頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點第三代移動通信系統(tǒng)的特點目前四十一頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.7我國移動通信發(fā)展現(xiàn)狀

為了改變我國以往在制訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面跟著國外標(biāo)準(zhǔn)跑的局面，我國政府主管部門高度重視第三代(3G)移動通信的發(fā)展，積極制定具有我國自己知識產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn)。在1998年6月30日，國際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)定的提交無線傳輸技術(shù)(RTT)建議的最后期限里，共有10個組織向ITU提交了候選RTT方案，信息產(chǎn)業(yè)部電信科學(xué)技術(shù)研究院(CATT)代表中國也提交了自己的候選方案(TD-SCDMA)。1999年11月在芬蘭召開的ITU第18次會議上，TD-SCDMA技術(shù)正式作為IMT-2000的三種主流標(biāo)準(zhǔn)之一。我國將迎來移動通信發(fā)展的新高潮。目前四十二頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.8移動通信發(fā)展的主要技術(shù)問題及發(fā)展方向目前四十三頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點目前四十四頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點B3G的挑戰(zhàn)目前四十五頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點B3G無線傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)目前四十六頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點目前四十七頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.9常用移動通信系統(tǒng)

1.9.1無線電尋呼系統(tǒng)

目前四十八頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.9.2蜂窩移動通信系統(tǒng)

(a)大區(qū)覆蓋；(b)小區(qū)覆蓋目前四十九頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點圖1-7蜂窩移動通信系統(tǒng)的示意圖

MSBSBSMSBSBSMSCMSC移動交換中心或移動電話交換局MTSO基站移動臺移動通信網(wǎng)MSMS公眾通信網(wǎng)目前五十頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點圖1-8越區(qū)切換示意圖

目前五十一頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.9.3無繩電話系統(tǒng)

目前五十二頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點表1-2幾種無繩電話系統(tǒng)的主要參數(shù)

目前五十三頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點1.9.4集群移動通信系統(tǒng)

1.集群的概念①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；②改進(jìn)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(guān)”(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。

目前五十四頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點集群移動通信系統(tǒng)傳輸方式：以單向傳輸為主?；炯夹g(shù)：頻率共用技術(shù)。適用范圍：調(diào)度系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)。所謂集群通信系統(tǒng)，即系統(tǒng)所具有的可用信道可為系統(tǒng)的全體用戶共用，具有自動選擇信道功能，它是共享資源、分擔(dān)費用、共用信道設(shè)備及服務(wù)的多用途、高效能的無線調(diào)度通信系統(tǒng)。目前五十五頁\總數(shù)五十九頁\編于二十三點假設(shè)基站共有5個頻道，分別用A、B、C、D和E表示。假若各個頻道的平均忙閑的時間都是各占50%，因而當(dāng)某一用戶要單獨占用其中任一個頻道時，發(fā)生阻塞的概率也是50%。倘若這個用戶能利用這5個頻道的空閑時間傳輸其信息，則只有當(dāng)5個頻道一起處于全忙狀態(tài)時，才會出現(xiàn)呼叫阻塞。顯然，這時的