移動通信發(fā)展歷程及重要技術(shù)

移動通信發(fā)展歷程及重要技術(shù)第一頁，共二十五頁。內(nèi)容提要移動通信的發(fā)展歷程移動通信的重要技術(shù)移動通信的發(fā)展趨勢第二頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程移動通信的發(fā)展歷史可以追溯到19世紀。1864年，Maxwell從理論上證明了電磁波的存在,這一理論于1876年被赫茲用電磁波輻射的實驗證實，使人們認識到電磁波和電磁能量是可以控制發(fā)射的。接著1900年馬可尼和波波夫等人利用電磁波作了遠距離通信的實驗獲得了成功，從此通信進入了無線電通信的新時代。第三頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程AMPSTACSNMTS其它第一代80年代模擬模擬技術(shù)GSMCDMAIS-95TDMAIS-136JDC第二代90年代數(shù)字需求驅(qū)動數(shù)字技術(shù)語音業(yè)務第三代IMT-2000WCDMAcdma2000需求驅(qū)動寬帶業(yè)務TD-SCDMAFDMA語音TDMA和CDMA話言和低速數(shù)據(jù)CDMA寬帶多媒體第四頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程1G——第一代模擬移動通信系統(tǒng)（1971）

美國的先進移動電話服務(AMPS)，英國的全接入通信系統(tǒng)(TACS)、日本的電報和電話系統(tǒng)(NAMTS)、北歐移動電話系統(tǒng)(NMTS)和原聯(lián)邦德國的NETZ—C等，其中AMPS與TACS非常接近。這些系統(tǒng)均采用了頻分多址(FDMA)接入技術(shù)，在移動通信信道中傳輸調(diào)制模擬電話信號，所以它們具有很多相似的特征，但是并沒有發(fā)展出一個全球的共同標準。各個國家和地區(qū)都選擇了與其國情相適應的系統(tǒng)進行研究和無線網(wǎng)絡(luò)配置，包括各個國家采用不同的通信頻段。缺點： 1.只有語音業(yè)務； 2.頻譜復用率低； 3.標準不統(tǒng)一，不能漫游(工作頻段不同)； 4.安全保密性差； 5.系統(tǒng)設(shè)備價格高，笨重(“大哥大”)。第五頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程2G——第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)（1982）

1982年，歐洲郵電管理委員會(CEPT)成立了移動通信特別小組(GSM)，開發(fā)數(shù)字蜂窩式移動通信技術(shù)，即全球通移動通信系統(tǒng)(GSM)。1987年，GSM就泛歐數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的GSM協(xié)議達成一致意見。1991年，GSM數(shù)字蜂窩式移動通信系統(tǒng)在歐洲問世，緊接著以TDMA標準為基礎(chǔ)的其他第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)如D-AMPS、JDC等也相繼投入使用。同時以IS-95技術(shù)標準為基礎(chǔ)的CDMA商用系統(tǒng)已分別在香港、韓國等地區(qū)和國家投入使用，取得了良好的用戶反映。第六頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程

2.5G主要解決數(shù)字移動通信系統(tǒng)傳輸速率低和直接上因特網(wǎng)的問題。GSM增加了分組無線業(yè)務GPRS和EDGE技術(shù)，速率從9.6kbit/s提高到120kbit/s；CDMA發(fā)展成CDMA1X，速率從9.6kbit/s提高到150kbit/s左右。2GTDMACDMA（美國）GSM（歐洲）D-AMPS（美國）JDC（日本）第七頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程

3G——第三代移動通信系統(tǒng)（1985）全球多媒體移動通信的夢想 人類對21世紀移動通信發(fā)展的理想，即實現(xiàn)任何人(Whoever)在任何時間(Whenever)、任何地點(Wherever)，能夠向任何其他人(Whomever)傳送任何信息(Whatever)。在這個網(wǎng)絡(luò)中，每個人有一個個人識別號碼(PIN)，跨越多個網(wǎng)絡(luò)建立自己所需業(yè)務的通信連接，把“服務到終端”推向“服務到個人”，在任何位置、網(wǎng)絡(luò)和終端上均能發(fā)起和接受呼叫。 為了解決正在運行的第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)所面臨的問題，并且滿足人們不斷增長的對于數(shù)據(jù)傳輸能力和更好的頻譜利用率的迫切要求，國際電信聯(lián)盟(ITU)早在1985年提出3G，稱為未來公眾陸地移動通信系統(tǒng)(FPLMTS)，1996年ITU將FPLMTS正式更名為IMT-2000標準(InternationalMobileTelecommunication2000)，統(tǒng)稱為3G系統(tǒng)，即國際移動通信系統(tǒng)。 中國提出的TD-SCDMA技術(shù)已正式寫入第三代無線接口規(guī)范建議的ITM-2000CDMATDD部分中，這標志著我國提出的移動通信技術(shù)建議在百年電信史上第一次成為國際電信聯(lián)盟的技術(shù)標準。第八頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程目的措施為取代第一代和第二代移動通信系統(tǒng)名稱含義ITU提出了FPLMTS（未來公共陸地移動通信系統(tǒng)）,全球具有統(tǒng)一的頻段和全球的無縫漫游該系統(tǒng)主頻段位于2GHZ附近，命名為IMT-2000，即第三代移動通信系統(tǒng)第九頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程IMT-2000無線接口標準

3G技術(shù)方案已基本上統(tǒng)一到CDMA技術(shù)上。通過融合，目前形成三種主流技術(shù)標準：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。GSMWCDMA引入GPRSCDMACdma2000TD-SCDMAGSMCDMA1X第十頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程以歐洲為主的3GPP發(fā)展WCDMA、CDMA、TDD和EDGE以美國為主的3GPP2發(fā)展cdma2000的技術(shù)規(guī)范3GPP23GPP

WCDMA核心網(wǎng)絡(luò)：基于MAP和GPRS無線傳輸技術(shù)：WCDMA－FDD/TDD

cdma2000核心網(wǎng)絡(luò)：基于ANSI41和MIP無線傳輸技術(shù)：cdma2000EDGETD-SCDMA第十一頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展歷程 3G傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度提升，能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無縫漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。 為了提供這種服務，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說靜止用戶可達2Mbps，慢速移動用戶（如步行）達到384kbps，高速移動用戶（如汽車）達到144kbps的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會發(fā)生變化）。第十二頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)1971年12月，Bell公司向美國聯(lián)邦通信委員會提交了蜂窩移動通信系統(tǒng)的建議。目的是解決常規(guī)移動通信系統(tǒng)頻譜匱乏、容量小、服務質(zhì)量差及頻譜利用率低等問題。蜂窩組網(wǎng)理論為移動通信技術(shù)的發(fā)展和新一代多功能設(shè)備的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。蜂窩移動通信技術(shù)的概念： 將一個移動通信服務區(qū)分割為許多以正六邊形為基本幾何圖形的小區(qū)域，在每個蜂窩中建設(shè)一個基站，由該基站負責為蜂窩中的移動臺提供無線通信服務。第十三頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)蜂窩移動通信技術(shù)的特征：1.低功率發(fā)射，覆蓋范圍小2.頻率復用3.蜂窩的再分裂再組合4.越區(qū)切換和中心控制蜂窩移動通信技術(shù)的組成：1.移動臺2.基站子系統(tǒng)3.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)第十四頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)3G關(guān)鍵技術(shù)1.雙工技術(shù)2.多址技術(shù)3.信源編碼技術(shù)采用速率可變信源編碼,進一步提高編碼效率4.信道編碼-可靠性采用高性能的信道編碼和二次交織，提高系統(tǒng)性能5.RAKE接收機6.智能天線7.SDR技術(shù)軟件無線電技術(shù)第十五頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)1.雙工技術(shù)FDD:上下行頻率配對

WCDMA的基本帶寬為5MHz×2，如果運營者建設(shè)多層網(wǎng)，即用宏蜂窩完成大面積覆蓋，用微蜂窩覆蓋熱點地區(qū)，用微微蜂窩提供高速接入，則至少需要3個頻點，即15MHz×2的頻率。TDD：上下行頻率相同

TD-SCDMA的單載波帶寬為1.6MHz，而且不需要對稱頻段，在考慮三級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，分配5MHz就可組建一個基本的全國網(wǎng)。 在TDD的工作模式中，上下行數(shù)據(jù)的傳輸通過控制上、下行的發(fā)送時間長短來決定，這尤其適合今后的移動因特網(wǎng)、多媒體視頻點播等非對稱業(yè)務的高效傳輸。第十六頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)2.多址技術(shù)3G技術(shù)方案已基本上統(tǒng)一到CDMA（碼分多址）技術(shù)上。在CDMA系統(tǒng)中,移動臺與基站之間采用碼分多址方式進行連接,這種多址方式完全區(qū)別于傳統(tǒng)的信號調(diào)制方式,信號在頻率,時間和空間上互相重疊；采用碼分多址接入技術(shù)和擴頻技術(shù)，加上豐富的碼字資源，使得3G系統(tǒng)具有極高的頻率利用率，而且同一頻率還可以在相鄰小區(qū)中復用，這使頻率規(guī)劃簡單，容量大。在相同的頻段內(nèi)提供的系統(tǒng)容量比模擬TDMA系統(tǒng)大10～20倍，比TDMA數(shù)字系統(tǒng)大4～6倍。3G用碼字區(qū)分信道，碼字長度不同，信道提供的速率就不同，所需要的功率也不同，這為3G系統(tǒng)有效支持多種業(yè)務、提供不同等級的服務質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。第十七頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)窄帶系統(tǒng)大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度大衰落發(fā)射信號接收到的衰落信號頻率頻率強度強度寬帶系統(tǒng)最大優(yōu)點：抗衰落性能強WCDMA第十八頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)5.RAKE接收機專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計的分集相干擴頻接收器可對多個攜有相同信息且衰落特性相互獨立的單徑信號進行相位校正并進行最大比合并處理，從而達到克服多徑衰落，提高接收信號與干擾比的目的。實際的CDMA系統(tǒng)中的信道估計是根據(jù)發(fā)射信號中攜帶的導頻符號完成的。通過接收帶有確知信息的導頻信號，可以對多徑信號的幅度和相位信息進行估計，從而使得多徑分集和相干接收成為可能。第十九頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)接收機單徑接收電路單徑接收電路單徑接收電路搜索器計算信號強度與時延合并合并后的信號tts(t)s(t)RAKE接收機第二十頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)

6.智能天線采用空分多址（SDMA）技術(shù)，利用信號在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時隙、同碼道的信號區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。全向小區(qū)三扇區(qū)小區(qū)智能天線小區(qū)智能天線利用數(shù)字信號處理技術(shù)，采用了先進的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)和自適應空間數(shù)字處理技術(shù)產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的第二十一頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)數(shù)據(jù)編碼交織擴頻調(diào)制射頻發(fā)送射頻接收解調(diào)解擴解碼解交織數(shù)據(jù)加擾解擾交織技術(shù)——WCDMA數(shù)據(jù)簡要發(fā)送過程第二十二頁，共二十五頁。移動通信的重要技術(shù)床前明月光春眠不覺曉白發(fā)三千丈紅豆生南國床床前前明明月月光光春春眠眠不不覺覺曉曉白白發(fā)發(fā)三三千千丈丈紅紅豆豆生生南南國國床春白紅床春白紅前眠發(fā)豆前眠發(fā)豆明不三生明不三生月覺千南月覺千南光曉丈國光曉丈國床春白紅？？？？？？？？前眠發(fā)豆明不三生明不三生月覺千南月覺千南光曉丈國光曉丈國床？？前明明月月光光春？？眠不不覺覺曉曉白？？發(fā)三三千千丈丈紅？？豆生生南南國國編碼交織去交織解碼突發(fā)錯誤交織技術(shù)（舉例）：第二十三頁，共二十五頁。移動通信的發(fā)展趨勢4G特征：

寬帶化（2Mb/s到150Mb/s）、綜合化（以數(shù)據(jù)為重心、分組為基本的IP網(wǎng)，統(tǒng)一傳輸話音、圖像和多媒體通信，與固定通信網(wǎng)相似）、個人化（移動IP，信息個人化）等。第二十四頁，共二十五頁。內(nèi)容總結(jié)移動通信發(fā)展歷程及重要技術(shù)。1G——第一代模擬移動通信系統(tǒng)（1971）。2G——第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)（1982）。1987年，