第01讲移动通信概述1.ppt

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1、第第1讲讲移动通信概述移动通信概述1、移动通信基本概念和术语、移动通信基本概念和术语2、移动通信基本技术、移动通信基本技术3、移动通信现状与发展、移动通信现状与发展uu 什么是移动通信？什么是移动通信？什么是移动通信？什么是移动通信？uu 移动通信系统模型移动通信系统模型移动通信系统模型移动通信系统模型消息消息终端终端传输媒介传输媒介消息消息终端终端电信号电信号电信号电信号通信系统模型通信系统模型移动通信系统模型移动通信系统模型移动通信系统模型移动通信系统模型A AB B收收收收发发发发设设设设备备备备收收收收发发发发设设设设备备备备移动通信的概念及模型移动通信的概念及模型移动通信的概念及模型

2、移动通信的概念及模型1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输；移动通信必须利用无线电波进行信息传输；移动通信必须利用无线电波进行信息传输；移动通信必须利用无线电波进行信息传输；2 2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；3 3、移移移移动动动动通通通通信信信信可可可可以以以以利利利利用用用用的的的的频频频频谱谱谱谱资资资资源源源源非非非非常常常常有有有有限限限限，而而而而移移移移动动动动通通通通信信信信业业业业务务务务量的需求却与日俱增；量的需求却与日俱增；量的需求却与日俱增；量的

3、需求却与日俱增；4 4、移移移移动动动动通通通通信信信信系系系系统统统统的的的的网网网网络络络络结结结结构构构构复复复复杂杂杂杂多多多多样样样样，网网网网络络络络管管管管理理理理和和和和控控控控制制制制要要要要行行行行之有效；之有效；之有效；之有效；5 5、移动通信设备、移动通信设备、移动通信设备、移动通信设备(主要是移动台主要是移动台主要是移动台主要是移动台)必须适于在移动环境中使用；必须适于在移动环境中使用；必须适于在移动环境中使用；必须适于在移动环境中使用；6 6、移动通信具有三重动态性（信道、终端、业务）。、移动通信具有三重动态性（信道、终端、业务）。、移动通信具有三重动态性（信道、终

4、端、业务）。、移动通信具有三重动态性（信道、终端、业务）。移动通信的特点移动通信的特点移动通信的特点移动通信的特点u按使用对象可分为民用设备和军用设备；按使用对象可分为民用设备和军用设备；u按使用环境可分为陆地通信、按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；海上通信和空中通信；u按按多多址址方方式式可可分分为为频频分分多多址址(FDMA)、时时分分多多址址(TDMA)和和码分多址码分多址(CDMA)等；等；u按覆盖范围可分为宽域网和局域网；按覆盖范围可分为宽域网和局域网；u按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；u按工作方式可分为同频单工、异

5、频单工按工作方式可分为同频单工、异频单工/双工和半双工；双工和半双工；u按服务范围可分为专用网和公用网；按服务范围可分为专用网和公用网；u按信号形式可分为模拟网和数字网。按信号形式可分为模拟网和数字网。移动通信系统的分类移动通信系统的分类移动通信系统的分类移动通信系统的分类陆地公众蜂窝移动通信系统陆地公众蜂窝移动通信系统(CellMobileCommunication)无绳电话无绳电话(CordlessTelephone)集群通信（集群通信（TrunkingSystem）卫星移动通信卫星移动通信无线局域网（无线局域网（WLAN）无线接入无线接入(WirelessAccess)无线寻呼无线寻呼(

6、RadioPaging)蓝牙技术（蓝牙技术（Blue-Tooth)小灵通网络（小灵通网络（PHS，PAS）常见移动通信系统常见移动通信系统常见移动通信系统常见移动通信系统同步轨道同步轨道-GEO中轨道中轨道-MEO低轨道低轨道-LEO大椭圆轨道大椭圆轨道-HEO卫星移动通信系统卫星移动通信系统卫星移动通信系统卫星移动通信系统 11、移动通信基本概念和术语、移动通信基本概念和术语2、移动通信基本技术、移动通信基本技术3、移动通信现状与发展、移动通信现状与发展移动通信系统问题在于：容量与成本，容量与资源之间的矛盾。移动通信系统问题在于：容量与成本，容量与资源之间的矛盾。移动通信系统问题在于：容量与

7、成本，容量与资源之间的矛盾。移动通信系统问题在于：容量与成本，容量与资源之间的矛盾。高高高高的数据速率的数据速率的数据速率的数据速率(多媒体业务多媒体业务多媒体业务多媒体业务)网络网络网络网络 覆盖覆盖覆盖覆盖(无缝连接无缝连接无缝连接无缝连接)资源分配资源分配资源分配资源分配各种各样的物理损害各种各样的物理损害各种各样的物理损害各种各样的物理损害移动移动移动移动性性性性(快速变化的物理信道快速变化的物理信道快速变化的物理信道快速变化的物理信道)便携性便携性便携性便携性(终端终端终端终端的电池寿命的电池寿命的电池寿命的电池寿命)保密保密保密保密/安全安全安全安全(加密加密加密加密技术技术技术技

8、术)4、移动通信的基本技术、移动通信的基本技术 解决无线通信中难题的主要技解决无线通信中难题的主要技解决无线通信中难题的主要技解决无线通信中难题的主要技术术术术uu信息压缩信息压缩信息压缩信息压缩 ：信源编码与信道编码信源编码与信道编码信源编码与信道编码信源编码与信道编码uu发射分集发射分集发射分集发射分集(解决衰落的反措施解决衰落的反措施解决衰落的反措施解决衰落的反措施):):扩展扩展扩展扩展频谱频谱频谱频谱:CDMA,OFDM:CDMA,OFDM 时域时域时域时域纠错编码纠错编码纠错编码纠错编码 空时编码空时编码空时编码空时编码uu先进先进先进先进的的的的接收机技术接收机技术接收机技术接收

9、机技术 干扰抑制干扰抑制干扰抑制干扰抑制(多用户检测多用户检测多用户检测多用户检测multiuser detection)multiuser detection)多径多径多径多径合并合并合并合并(RAKE(RAKE接收接收接收接收)&空时二维处理空时二维处理空时二维处理空时二维处理 均衡均衡均衡均衡(Equalization)Equalization)信道估计信道估计信道估计信道估计(Channel estimation)Channel estimation)阵列信号处理：智能天线技术阵列信号处理：智能天线技术阵列信号处理：智能天线技术阵列信号处理：智能天线技术uu多多多多输输输输入入入入多多

10、多多输输输输出出出出(MIMO)(MIMO)技技技技术术术术：实实实实现现现现高高高高速速速速率率率率、大大大大容容容容量量量量、高高高高传传传传输输输输质质质质量量量量的的的的空空空空间分集技术。间分集技术。间分集技术。间分集技术。1、移动通信基本概念和术语、移动通信基本概念和术语2、移动通信基本技术、移动通信基本技术3、移动通信现状与发展、移动通信现状与发展巨大的商机：每年约巨大的商机：每年约巨大的商机：每年约巨大的商机：每年约10001000亿美元亿美元亿美元亿美元用户数的飞速发展用户数的飞速发展用户数的飞速发展用户数的飞速发展 19901990年：年：年：年：1G10001G1000万

11、万万万 2004:2G2004:2G、2.5G102.5G10亿亿亿亿 2005:2005:无线无线无线无线 有线有线有线有线 20062006：超过：超过：超过：超过2020亿亿亿亿 2011:2011:我国移动用户我国移动用户我国移动用户我国移动用户8.28.2亿亿亿亿无线无线无线无线业务激增：话音数据多媒体业务激增：话音数据多媒体业务激增：话音数据多媒体业务激增：话音数据多媒体公共资源得到充分利用公共资源得到充分利用公共资源得到充分利用公共资源得到充分利用(频谱频谱频谱频谱资源资源资源资源)5、移动通信的现状与发展、移动通信的现状与发展移动通信的发展概况移动通信的发展概况移动通信的发展概

12、况移动通信的发展概况1G1G2G2G3G3G模拟系统模拟系统GSMWCDMAIS-95cdma2000TD-SCDMAGPRS（1 1）第一代（）第一代（1G1G）模拟移动通信系统模拟移动通信系统19461946年：美国的年：美国的汽车移动电话汽车移动电话。150MHz150MHz19791979年：美国的蜂窝模拟移动系统。年：美国的蜂窝模拟移动系统。800MHz800MHz，AMPSAMPS19851985年：英国的蜂窝模拟移动系统。年：英国的蜂窝模拟移动系统。900MHz900MHz，TACSTACS19811981年：北欧四国的蜂窝模拟移动系统。年：北欧四国的蜂窝模拟移动系统。450/9

13、00MHz450/900MHz。NMT-450NMT-450和和NMT-900NMT-900。19791979年：日本的蜂窝模拟移动网系统。年：日本的蜂窝模拟移动网系统。900MHz900MHz，NTTNTT。（2 2）第二代（第二代（2G2G）数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统19881988年：欧洲的数字蜂窝移动系统。年：欧洲的数字蜂窝移动系统。900/1800MHz.900/1800MHz.GSM900900和和DCS18001800。美国的数字蜂窝移动系统：美国的数字蜂窝移动系统：800MHz800MHz。D-D-AMPSAMPS或者叫或者叫ADC；日本的数字蜂窝移动系统。日本的

14、数字蜂窝移动系统。900MHz900MHz。JDC；美国高通公司的美国高通公司的CDMA，900MHz900MHz。（2 2）第三代）第三代(3G)(3G)数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统 最初的名字叫最初的名字叫未来公众陆地移动通信系统未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）。）。后来改为后来改为IMT-2000意思是意思是20002000年年计划开始使用，工作频率在计划开始使用，工作频率在2000MHz2000MHz。它它集合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、移动数集合了蜂窝、无绳、寻呼、集群、移动数据、移动卫星、空中和海上等各类移动通信系统据、移动卫星、空中和海上等各类移动通信系统的功能

15、。可以提供话音和各种非话业务。是个人的功能。可以提供话音和各种非话业务。是个人通信的起步。通信的起步。3G3G的发展目标（的发展目标（的发展目标（的发展目标（IMT-2000IMT-2000）F 全球统一频段、统一标准、无缝漫游全球统一频段、统一标准、无缝漫游全球统一频段、统一标准、无缝漫游全球统一频段、统一标准、无缝漫游 F 频谱效率高频谱效率高频谱效率高频谱效率高F 高服务质量，高保密性能高服务质量，高保密性能高服务质量，高保密性能高服务质量，高保密性能F 提供移动多媒体业务提供移动多媒体业务提供移动多媒体业务提供移动多媒体业务F 车速环境：车速环境：车速环境：车速环境：144kb/s14

16、4kb/s144kb/s144kb/sF 步行环境：步行环境：步行环境：步行环境：384kb/s384kb/s384kb/s384kb/sF 室内环境：室内环境：室内环境：室内环境：2Mb/s2Mb/s2Mb/s2Mb/sF 易于第二代系统的过渡、演进易于第二代系统的过渡、演进易于第二代系统的过渡、演进易于第二代系统的过渡、演进F 低成本低成本低成本低成本IMT-2000无线接口标准 CDMA TDMA IMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000 IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECT第三代伙伴项目3GPP和3GPP23GPP由欧洲的E

17、TSI、日本ARIB、TTC、韩国TTA、美国的T1和中国CWTS六个标准化组织组成。宗旨是制定以GSM为核心网，WCDMA和CDMA TDD(TD-SCDMA和UTRA TDD)融合技术为无线接口的标准。3GPP2由美国的ANSI（TIA）、日本ARIB、TTC、韩国TTA和中国CWTS五个标准化组织组成。宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，cdma2000为无线接口的标准。（IS-41标准：用在AMPS系统、IS-136系统和IS-95系统中实现漫游）第三代移动通信标准化格局ITU-TWP 3/11、SG2、SG13、SG16 IMT-2000ITU亚太ETSISMGARIBTTCT

18、TA欧洲北美ITU-RWP 8FCWTST1P1TIAIMT2000主流提案（3个+1）WCDMA提案提案 宽带直接序列扩频CDMA方案，由欧洲电信标准协会(ETsI)提交，该系统可由GSM系统平滑演进。目前WCDMA提案由3GPP组织进行全面规范，先后发布了R99、R4、R6、R6、R7、R8、R9共7个版本。最具代表的有最具代表的有最具代表的有最具代表的有WCDMAWCDMA、CDMA2000CDMA2000和和和和TD-SCDMATD-SCDMA，20072007年年年年1010月无线宽带技术月无线宽带技术月无线宽带技术月无线宽带技术WiMAXWiMAX也成为也成为也成为也成为3G3G标

19、准。标准。标准。标准。IMT2000主流提案CDMA2000提案提案 多载波cdma方案。由美国通信工业协会(TIA)提交，该系统可由窄带cdma(Is一95)兼容过渡。其间分为两个阶段，即cdma2000 1X RTT和cdma2000 3x RTT。目前cDMA2000提案由3GPP2组织进行全面规范。IMT2000主流提案TD-SCDMA提案提案 时分同步CDMA方案，由大唐公司代表中国、以信息产业部电信科学技术研究院(CATT)的名义提交，可以在GSM系统上演进，在非对称频段上具有显著优势。该提案已被3GPP的R4版本接纳，标志着TDSCDMA技术已经真正得到世界各大通信运营商和设备制

20、造商的认可，成为全球第三代移动通信网络建设的重要选择方案之一。185019001950200020502100215022002250ITUEuropeUSAMSSPCSADBBCDCE FAFEMSSReserveBroadcast auxiliary2165 MHz1990 MHz1850190019502000205021002150220022501880 MHz1980 MHzUMTSGSM 1800DECTMSS1885 MHz2025 MHz2010 MHzIMT 2000MSSUMTSJapanMSSIMT 2000MSSIMT 2000PHS18951918BC1885AA2

21、170 MHzIMT 20002110 MHz2170 MHzMSSMSSCDMATDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800CDMAFDDWLL196019201945Chinacellular(1)cellular(2)cellular(2)1805 MHz1865186518701885189018951910193019451965197019753G3G频谱分配频谱分配3GPP cdma2000-1XEV的技术标准，其中用高通公司技术的称为HDR(HDR:高速数据传输)，用摩托罗拉和*公司联合开发的技术称为1xTreme；LTE:长期演进（上行50M/s，下行100M

22、/s）LTEEDGE:增强型数据速率GSM演进;LTE:长期演进（上行50M/s，下行100M/s）HSDPA:高速下行分组接入LTE用户速率与移动性的关系10KbpsWide Area/High MobilityShort Distance/Low MobilityUser Bit Rate144Kbps384Kbps2MbpsEvolved 2nd Generation Systems(GSM-HSCSD,GPRS,IS-95B)2nd Generation Systems(GSM,IS-95,IS-136,PDC)GSM-EDGEIMT-2000第三代统一规范的必要性全球统一频谱，减少频

23、谱冲突跨体制、跨区域的全球漫游大规模生产，降低运营和终端成本减少投资和开发风险，解决知识产权冲突，避免多种系统的选择问题用户、运营者和生产商三者均可获益各国在ITU进行了真诚合作，达成一致：采用IMT-2000家族的概念第四代移动通信系统（第四代移动通信系统（第四代移动通信系统（第四代移动通信系统（4G4G）u以数据通信和图像通信为主；以数据通信和图像通信为主；以数据通信和图像通信为主；以数据通信和图像通信为主；u数据通信的速率比第三代要大大提高，室外移动通信的数据通信的速率比第三代要大大提高，室外移动通信的数据通信的速率比第三代要大大提高，室外移动通信的数据通信的速率比第三代要大大提高，室外

24、移动通信的速率速率速率速率20Mb20Mb以上，室内移动通信速率以上，室内移动通信速率以上，室内移动通信速率以上，室内移动通信速率100Mb100Mb以上；以上；以上；以上；u与因特网结合，通信以与因特网结合，通信以与因特网结合，通信以与因特网结合，通信以IPIP协议为基础；协议为基础；协议为基础；协议为基础；u可能是没有基站的完全与可能是没有基站的完全与可能是没有基站的完全与可能是没有基站的完全与1G1G、2G2G、3G3G代不同的网络代不同的网络代不同的网络代不同的网络结构，包括结构，包括结构，包括结构，包括Ad HocAd Hoc网（自组织网络）。网（自组织网络）。网（自组织网络）。网（

25、自组织网络）。未来移动通信发展的理想目标未来移动通信发展的理想目标未来移动通信发展的理想目标未来移动通信发展的理想目标u whoever,whenever,wherever,whoever,whateverwhoever,whenever,wherever,whoever,whateveru任何人在任何时间、任何地点、与任何一个人、任何人在任何时间、任何地点、与任何一个人、任何人在任何时间、任何地点、与任何一个人、任何人在任何时间、任何地点、与任何一个人、实现任何一种媒体的通信。实现任何一种媒体的通信。实现任何一种媒体的通信。实现任何一种媒体的通信。u每个人有唯一的通信号码，通信的个人性代替通每个人有唯一的通信号码，通信的个人性代替通每个人有唯一的通信号码，通信的个人性代替通每个人有唯一的通信号码，通信的个人性代替通信的终端性。信的终端性。信的终端性。信的终端性。