《移动通信基础》PPT课件.ppt

1移动通信基础移动通信基础2内容一：移动通信概述 二：移动通信基本技术3移动通信概念移动通信概念 所谓移动通信系统指通信双方或至少有一方是在运动中进行信息交换的 什么是移动通信？什么是移动通信？第一部分：移动通信概述第一部分：移动通信概述4移动通信的特点移动通信的特点1、利用无线电波进行信息传输2、在复杂的干扰环境中运行3、频谱资源有限4、网络结构多样5、终端设备必须在移动环境中使用邻道干扰互调干扰共道干扰多址干扰 多普勒效应5移动通信系统分类 蜂窝移动通信系统 集群调度移动通信系统 无绳电话系统 无线电寻呼系统 卫星移动通信系统 手持机为移动终端、手持机为中心费用高昂 人工接续、自动接续、单向通信系统家庭商用室内室外具有适合调度业务专用的功能。无线有线之间的电话接续 以小区为单位收发信号6集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统 Cluster Telephone 该系统具有单个呼、组呼、全呼、紧急告警呼叫、多级优先及私密电话等适合调度业务专用的功能。该系统也可以通过控制中心的电话互连终端与本部门的小交换机相连接，提供无线用户与有线用户之间的电话接续。传输方式：准双工适用范围：专用通信网传输方式：准双工适用范围：专用通信网接续时间：通话快，小于接续时间：通话快，小于1秒。秒。PTT(一键通）:PUSH TO TALK7集群移动通信系统传输方式：准双工传输信号：模拟信号适用范围：专用调度系统通信网简单的调度系统，单站点运营。移动台移动台1移动台2移动台N选呼电路调度台第一代集群第一代集群8集群移动通信系统传输信号：数字信号传输方式：准双工适用范围：专网运营特点：多站点运营，覆盖范围大，业务较多。应用系统：TETRA系统（Nokia）北京奥运 iDEN系统（MOTO）上海第二代集群第二代集群9集群移动通信系统传输信号：数字信号传输方式：准双工适用范围：公网运营特点：可以做到全覆盖，业务较多。应用系统：GT800（华为）铁通大秦专线 GoTa（中兴）第三代集群第三代集群10无绳电话系统无绳电话系统 无绳电话系统无绳电话系统已经发展了两代 第一代无绳电话(CTl)是按照20世纪80年代英国贸易工业部和英国电信研究所联合制订的模拟无绳电话系统技术规范生产的 第二代无绳电话(CT2)是按照英国1987年制订的数字无绳电话技术规范公共空中接口(CAI:CommonAirInterface，)生产的 11传输方式：双向传输和单向传输。适用范围：家庭、办公室及几十公里内。属局域网。普通电话电信点市话局手机1手机K用户线无绳电话系统(Cordless Telephone)12无绳电话的发展日本 PHS(Personal Handy-phone System)城市商业街区的覆盖，不适宜做大范围 覆盖。中国 PAS(Personal access System)UTstarcom推广，中国电信，中国网通采用，在没有移动牌照时用来发展类移动业务，定位为市话网的补充。遍地灵通时，可知身后事？13无线电寻呼系统无线电寻呼系统 单工模式寻呼系统有人工和自动两种接续方式，是一种单向通信系统，既可作公用也可作专用。专用寻呼系统由用户交换机、寻呼控制中心、发射台及寻呼接收机组成。公用寻呼系统是由与公用电话网相连接的无线寻呼控制中心、寻呼发射台及寻呼接收机组成。14有线电话公用电话网用户回路无线电寻呼控制中心及主发射台发射台发射台无线电寻呼系统袖珍铃(BB机）备车载台传输方式：单向传输。适用范围：公众通信网。曾经盛极一时，现在不知所终曾经盛极一时，现在不知所终15卫星移动通信系统曲高寡合，举步维艰铱星（Iridium）系统：Moto全球星（Global star）系统缺点：通话费用高，终端较大。传输方式：双向传输。适用范围：跨区大范围覆盖传输方式：双向传输。适用范围：跨区大范围覆盖。16蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统 PLMN:(Public Land Mobile Network）“Cell”蜂窝：贝尔实验室提出公用陆地移动通信系统是基于“蜂窝”的概念建立的移动通信系统。一个大区域划分为几个小的区域，称为“Cell”。重选在空闲模式下，用户从一个小区移动到 相邻小区。切换 在专用模式下，用户与某个小区的连接 转移到与另一小区的连接。17典型的蜂窝移动通信系统(CMS)公众通信网 MSBSBSMSBSBSMSCMSC移动交换中心或移动电话交换局MTSO基站移动台移动通信网MSMS传输方式：双向传输适用范围：公众通信网。18移动通信系统的基本组成移动通信系统的基本组成 移动通信系统：由网络子子系统NSS,基站子系统BSS,操作维护系统OSS和 移动台MS、19蜂窝移动通信的发展第一代第一代(模拟）模拟）：典型系统：AMPS美国 TACS英国 NMT 北欧(芬兰，瑞典）特点：模拟信号 频分多址：FDMA缺陷：容量小，易干扰，不安全。20蜂窝移动通信的发展第二代（数字）：典型系统：GSM 欧洲 DAMPS 美国 CDMA95 美国高通 JDC 日本特点：数字信号 时分/码分多址：TDMA/CDMA缺陷：容量较大，数据带宽小。21蜂窝移动通信的发展第第2.5代（数字）代（数字）：典型系统：GSM-GPRS-EDGE CDMA95A CDMA95B-CDMA2000 1X特点：115Kbps（GPRS）。307.6Kbps（CDMA2000 1X）22蜂窝移动通信的发展第三代（第三代（3G）：）：IMT2000的目标：时间：2000年 频段：2000MHz 带宽：Indoor:2000kbps Low speed：384kbps High speed：144kbps Satellite：9.6kbps23蜂窝移动通信的发展第三代（第三代（3G）：典型系统：WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA WIMAX(后补系统,美国支持）24蜂窝移动通信的发展第三代（3G）：3G标准的推动组织：(3rd Generation Partnership Project 3GPP3GPP2CWTSWCDMACDMA2000TD-SCDMA25第二部分第二部分：移动通信基本技术移动通信基本技术1.移动通信中电波传播特性的研究2.双工技术3.多址方式4.编码技术5.交织技术6.加密技术7.调制解调技术8.分集技术261.1：无线频段的划分特高频特高频271.2 无线电波自由空间波自由空间波又称直达波，沿直线传播，用于卫星和外部空间通信，以及陆上视距的传播 电离层反射波 大气中60600km高度是电离层，电离层可产生电波散射，地球短波通信在这一层反射地波 地波传播可以看成是直达波、反射波和表面波的综合 281.3多径传播模型291.4快衰落与慢衰落快衰落因多径传输发生，服从瑞利分布，也叫瑞利衰落。慢衰落因障碍物阻挡造成，服从正态分布，也叫阴影衰落302双工技术：区分用户的上行、下行信号双工技术：区分用户的上行、下行信号频分双工（频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行）：以不同频率区分上行和下行1.WCDMA、cdma2000使用FDD2.优点：实现简单3.缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低时分双工（时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行）：以不同时隙区分上行和下行1.TD-SCDMA使用TDD2.优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不 同数量的时隙，频谱利用效率高3.缺点：实现较复杂，需要GPS同步和和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难313 3多址技术：区分不同的用户多址技术：区分不同的用户频率频率时间时间功率功率FDMA频率频率时间时间功率功率TDMA功率功率时间时间CDMA频率频率32多址技术的比较多址技术的比较 FDMA TDMA CDMA容量容量 1461020载干比载干比(C/I)18dB 9dB -8-6dB实现难度实现难度 易易 中中 难难33移动通信系统模型信源信源编码信道编码交织加密调制解调天线发射344：信源编码PSTN:PCM编码GSM:RPE-LTPCDMA:QCELPWCDMA:AMR35采样采样量化量化编码编码模拟信号模拟信号模拟信号数字化流程模拟信号数字化流程:PCM过程采样采样：每隔一个时间间隔在模拟信号波形上取一个幅度值，量化量化：将连续的采样值转换为有限的离散值的过程视音频信号数字编码的实质视音频信号数字编码的实质 是在保证一定图像或声音质量的前提下，以最小是在保证一定图像或声音质量的前提下，以最小比特数来表示视音频信号比特数来表示视音频信号 数字信号数字信号36抽样器图3.1.2 话音信号的抽样PCM:语音抽样语音抽样137抽样定理：抽样定理：f2fm 或或 T 1/2fm 话音信号频带为话音信号频带为300 3400Hz f6800Hz 取取8000HzT=1/8000=125 S2、量化、量化抽样信号幅值的离散化抽样信号幅值的离散化fm为有限带宽的最高频率为有限带宽的最高频率PCM:语音抽样语音抽样238PCM:量化和编码示意图编码量化和编码示意图编码39PCM30/32结构（结构（E1复帧复帧)40音频压缩编码方式音频压缩编码方式 波形编码波形编码参数编码参数编码混合编码混合编码考虑人的听觉特性考虑人的听觉特性 音质很高，失真小音质很高，失真小适用于高保真环境带宽占用大适用于高保真环境带宽占用大将音频信号以特定模型表示将音频信号以特定模型表示 抽出合适抽出合适的参数和参考编码的参数和参考编码 压缩比很高压缩比很高 ，计，计算量大音质损失较多算量大音质损失较多吸取了上述优点吸取了上述优点综合两种技术编码综合两种技术编码GSM:RPE-LTPCDMA:QCELPWCDMA:AMR414：信道编码信道编码信道编码的作用：增加符号间的相关性，信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号以便在受到干扰的情况下恢复信号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22编码类型编码类型语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特数据业务：Turbo码42交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响的影响5 5：交织技术交织技术交织技术交织技术1 2 3 4 5 6 7 8.452 453 454 816.456210.450614.45419.449412.452715.455311.451513.453.B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6,C2 B7,C3一次交织：一次交织：二次交织：二次交织：436：加密加密作用：为实现信息的保密性、完整性、安全性。应用：最早用于军事。古老的加密技术：字符ASCII值移位。GSM:A5CDMA:加扰技术447：调制解调技术1调制的目的：1.实现信号频谱的搬移2.改变信号占据带宽，改善系统性能。3.便于多路多址传输模拟信号调制方式：1.调幅方式(AM：Amplitude Modulating）2.调频方式(FM：Frequency Modulating）3.调相方式(PM：Phase Modulating）457：调制解调技术1AM调制原理467：调制解调技术2数字信号调制方式：移幅键控(ASK：Amplitude shift keying）移频键控(FSK：Frequency shift keying）移相键控(PSK：Phase shift keying）GSM:GMSKCDMA:8PSK477：调制解调技术2FSK原理488：分集技术克服移动通信多径环境带来的快衰落，在发射接收是采 用分集技术。分集技术的两个方面：如何获得独立的多路信号 如何合并独立的多路信号也就是“分路接收，集中处理”49分集技术的分类空间分集：（双天线，10波长）极化分集：（45度极化）频率分集：（跳频，扩频）时间分集：（交织，RAKE)角度分集：50补充知识补充知识：功率单位：功率单位怎样表示发射机信号的大小：绝对值表示法：w，mw 1W=1000 mw;相对值表示法：dBw，dBm 0 dBw=30 dBm;两者之间的转换:（功率Pout）?dBm=10 lgPout/1 mw 举例：1w=10 lg1w/1 mw=10lg1*1000=30 dBm2w=10 log2w/1 mw=10log2*1000=33 dBm40w=10 log40w/1 mw=10log4*10000=46 dBm51dBm表示的功率快查表表示的功率快查表绝对值绝对值dB绝对值绝对值wdBm101302323334.7334.7464365753767.8637.878.5738.58983999.5939.51010104052专业专业 专注专注 专心专心谢谢 谢谢!