移动通信技术ch1v6-.ppt

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1、1移动通信技术主讲：刘琨主讲：刘琨办公地点：图书馆三楼信软学院办公室办公地点：图书馆三楼信软学院办公室办公电话：办公电话：6126732603E-mail:2第一章主要内容第一章主要内容n1.移动通信的基本概念和主要特点移动通信的基本概念和主要特点n2.移动通信系统的分类和组成结构移动通信系统的分类和组成结构n3.典型移动通信系统典型移动通信系统n4.移动通信的发展史发展现状和发展方向移动通信的发展史发展现状和发展方向n5.移动通信的标准化移动通信的标准化3本章思考本章思考n2008年年1月的暴风雪灾害中，为什么移动月的暴风雪灾害中，为什么移动通信系统受灾比固定通信系统严重？通信系统受灾比固定

2、通信系统严重？n汶川地震后，有人说中国电信的固定电汶川地震后，有人说中国电信的固定电话比中国移动的移动通信的表现要好？话比中国移动的移动通信的表现要好？有道理吗？请从技术的角度加以分析。有道理吗？请从技术的角度加以分析。n你知道中国移动、中国联通和中国电信你知道中国移动、中国联通和中国电信哪些子品牌？哪些子品牌？n你知道哪些通信设备制造商？你知道哪些通信设备制造商？4移动通信的基本概念移动通信的基本概念n基本概念基本概念“动中通动中通”通信双方或至少有一方处于运动中进通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。行信息交换的通信方式。包括移动体（车辆、轮船、飞机或行包括移动体（车辆、轮

3、船、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线台、有线用户）之间的定点（固定无线台、有线用户）之间的通信。通信。5移动通信的主要特点移动通信的主要特点n1、必须利用无线电波进行信息传输、必须利用无线电波进行信息传输n2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的的n3、可以利用的频谱资源非常有限，而移、可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增动通信业务量的需求却与日俱增n4、多普勒频移产生调制噪声、多普勒频移产生调制噪声n5、对移动台的要求高、对移动台的要求高n6、通信系统复杂、通信系统复杂6移动通信

4、的主要特点移动通信的主要特点1n1、必须利用无线电波进行信息传输、必须利用无线电波进行信息传输无线电波受地形地物影响很大无线电波受地形地物影响很大移动通信传播路径复杂化移动通信传播路径复杂化产生慢衰落、快衰落产生慢衰落、快衰落反射波反射波直射波7移动通信的主要特点移动通信的主要特点2n2、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城市噪声城市噪声,车辆发动机点火噪声车辆发动机点火噪声,微波炉干扰微波炉干扰噪声等噪声等自然界中如风、雨、雪等自然噪声自然界中如风、雨、雪等自然噪声一般一般可忽略可忽略移动通信网络中其他电台的干扰移动通信网络中其他电台的干扰主要的主要的干扰

5、源干扰源n互调干扰互调干扰n邻道干扰邻道干扰n同频干扰同频干扰8移动通信的主要特点移动通信的主要特点3n3、可以利用的频谱资源非常有限，而移、可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增动通信业务量的需求却与日俱增合适的频段仅限于甚高频（合适的频段仅限于甚高频（VHF）和）和超高频（超高频（UHF）9移动通信的主要特点移动通信的主要特点4n4、多普勒频移产生调制噪声多普勒频移产生调制噪声固定点接收高速运动的移动台的载波固定点接收高速运动的移动台的载波频率，随移动台运动速度频率，随移动台运动速度v不同，产生不同，产生不同的频移不同的频移多普勒效应。多普勒效应。频移频移 f=cos

6、/地面接收地面接收f f10移动通信的主要特点移动通信的主要特点4n4、多普勒频移产生调制噪声多普勒频移产生调制噪声固定点接收高速运动的移动台的载波固定点接收高速运动的移动台的载波频率，随移动台运动速度频率，随移动台运动速度v不同，产生不同，产生不同的频移不同的频移多普勒效应。多普勒效应。频移频移 f=cos/地面接收地面接收f f11移动通信的主要特点移动通信的主要特点5n5、对移动台的要求高、对移动台的要求高移动台对外界（尘土、振动、碰撞、移动台对外界（尘土、振动、碰撞、日晒雨淋）影响具有很强的适应能力日晒雨淋）影响具有很强的适应能力性能稳定、可靠性能稳定、可靠携带方便携带方便功耗低、低温

7、功耗低、低温适应新业务、新技术的发展适应新业务、新技术的发展Atrix 4G12移动通信的主要特点移动通信的主要特点6n6、通信系统复杂、通信系统复杂移动台在通信区域内随时运动移动台在通信区域内随时运动随机选用无线信道进行频率和功率控随机选用无线信道进行频率和功率控制制地址登记、越区切换及漫游跟踪等技地址登记、越区切换及漫游跟踪等技术术入网和计费方式有特殊的要求入网和计费方式有特殊的要求13移动通信的分类移动通信的分类n按按工作方式工作方式分类分类单工通信，双工通信，半双工通信单工通信，双工通信，半双工通信n按按多址方式多址方式分类分类FDMA,TDMA,CDMA等等n按按信号形式信号形式分类

8、分类模拟网和数字网模拟网和数字网n按按覆盖范围覆盖范围分类分类宽域网宽域网,局域网局域网14移动通信的分类移动通信的分类n按按服务特性服务特性分类分类专用网专用网,公用网公用网n按按使用环境使用环境分类分类陆地通信陆地通信,海上通信海上通信,空中通信空中通信n按按使用对象使用对象分类分类民用系统民用系统,军用系统军用系统n按按业务类型业务类型分类分类电话网电话网,数据网数据网,综合业务网综合业务网15移动通信的工作方式移动通信的工作方式n单向通信单向通信n双向通信双向通信单工通信单工通信半双工通信半双工通信双工通信双工通信16移动通信的工作方式移动通信的工作方式1n1、单工通信、单工通信n通信

9、双方电台交替进行收信和发信通信双方电台交替进行收信和发信n同一部电台的发射机和接收机轮换工作同一部电台的发射机和接收机轮换工作双向同频单工双向同频单工双向异频单工双向异频单工17移动通信的工作方式移动通信的工作方式2n双工通信双工通信n通信双方可以同时进行传输信息的工作方式通信双方可以同时进行传输信息的工作方式n同一部电台的发射机和接收机可同时工作同一部电台的发射机和接收机可同时工作基站基站移动台移动台18移动通信的工作方式移动通信的工作方式3n半双工通信半双工通信n移动台采用单工的移动台采用单工的“按讲按讲”方式，按下方式，按下按讲开关，发射机才工作。接收机总是工按讲开关，发射机才工作。接收

10、机总是工作。作。n基站工作情况与双工方式完全相同。基站工作情况与双工方式完全相同。基站基站移动台移动台19常用的移动通信系统常用的移动通信系统n无线电寻呼系统无线电寻呼系统n蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统n无绳电话系统无绳电话系统n集群移动通信系统集群移动通信系统n移动卫星通信系统移动卫星通信系统n分组无线网分组无线网20无线电寻呼系统无线电寻呼系统n单向传输系统，通信双方不能直接利用单向传输系统，通信双方不能直接利用它对话它对话21蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统n区群区群n小区分裂小区分裂n越区切换越区切换22蜂窝移动通信系统的组成蜂窝移动通信系统的组成23无绳电话系统无绳电话系统n把普

11、通电话分为座机和手机两部分把普通电话分为座机和手机两部分n手机与座机之间不需要用电线连接手机与座机之间不需要用电线连接n无绳电话手机和座机的发射功率均在无绳电话手机和座机的发射功率均在10mW以以下下n无线覆盖半径约在无线覆盖半径约在100m左右左右24公共无绳电话系统公共无绳电话系统nPHS(Personal Handy-phone System)n小灵通小灵通微蜂窝技术微蜂窝技术ADPCM功率较小功率较小25集群移动通信系统集群移动通信系统n属于调度系统的专用通信网属于调度系统的专用通信网n由控制中心，总调度台，分调度台，基地台，由控制中心，总调度台，分调度台，基地台，移动台组成。移动台组

12、成。n专为调度通信而设计，业务受到限制专为调度通信而设计，业务受到限制.n采用频道共用技术提高频率利用率采用频道共用技术提高频率利用率PABX电话接口电话接口中央控制中央控制器器总调度台总调度台基地基地用户交换机用户交换机控制中心控制中心分调度台分调度台26移动卫星通信系统移动卫星通信系统n用途：利用卫星中继，在海上、控制和地形复杂而人口稀疏的地用途：利用卫星中继，在海上、控制和地形复杂而人口稀疏的地区实现移动通信。区实现移动通信。n典型：典型：n美国美国Motorola公司的公司的“铱铱”系统，系统，6轨道轨道66颗星的星状星座，卫星颗星的星状星座，卫星高度高度756km；n全球星（全球星（

13、Global star）系统，）系统，8轨道轨道48颗星的莱克尔星座，卫星颗星的莱克尔星座，卫星高度高度1400km；n奥德赛（奥德赛（Odessey）系统，）系统，3轨道轨道12颗星的莱克尔星座中轨高度颗星的莱克尔星座中轨高度10000kmn观看演示：观看演示：http:/ n美俄卫星相撞事故美俄卫星相撞事故27分组无线网分组无线网n利用无线信道进行分组交换的通信网络。利用无线信道进行分组交换的通信网络。n典型：典型：1968年美国夏威夷大学开发的年美国夏威夷大学开发的ALOHA系统。系统。28GPRSnGeneral Packet Radio Service n2.5Gn提供中速的数据传递

14、提供中速的数据传递n连接连接Internet 29移动通信发展史移动通信发展史n1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成无线通信年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成无线通信实验标志无线通信的开始实验标志无线通信的开始n1928年，美国警用车辆的车载无线电系统标志移动年，美国警用车辆的车载无线电系统标志移动通信开始通信开始n1946年，年，Bell实验室在圣路易斯建立第一个公用汽实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网，车电话网，1960s，实现无线频道自动选择域公用，实现无线频道自动选择域公用电话网自动拨号连接电话网自动拨号连接n1974年，美国年，美国Bell实验室提出蜂窝移动通信的概念实验室提

15、出蜂窝移动通信的概念n1980s，第一代移动通信系统。，第一代移动通信系统。1983美国的美国的AMPS；1980北欧的北欧的NMT；1979日本的日本的NAMTS；1985英国的英国的TACSn1990s，第二代移动通信系统。，第二代移动通信系统。1992年商用的年商用的GSM；1991美提出的美提出的IS-54；1993日本提出的日本提出的PDC；1993美国提出的美国提出的IS-95(N-CDMA)30移动通信发展史移动通信发展史n2000s，第三代移动通信。，第三代移动通信。DS-WCDMA；MC-WCDMA；TDSCDMA；n2007年年10月，月，WiMAX正式被正式被ITU接纳为

16、第接纳为第4个个第三代移动通信的标准第三代移动通信的标准。n2009年，我国年，我国3G牌照发放，牌照发放，TD-SCDMA网络网络正式商用。正式商用。n2009.10，中国移动首次进行了，中国移动首次进行了TD-LTE的外场的外场测试，该月测试，该月TD-LTE-Advanced成功入选国际电成功入选国际电联联4G候选标准。候选标准。n2011年年内能够完成年年内能够完成TD-LTE预商用设备的研发预商用设备的研发工作工作n2012年年1，2月份，月份，ITU确定确定4G标准。标准。31蜂窝移动通信系统的演进蜂窝移动通信系统的演进制定标准制定标准32三代移动通信系统的比较三代移动通信系统的比

17、较第一代移动通信系统第一代移动通信系统第二代移动通信系统第二代移动通信系统第三代移动通信系统第三代移动通信系统模拟（蜂窝）模拟（蜂窝）数字（双模式，双频）数字（双模式，双频）多模式，多频多模式，多频仅为宏小区仅为宏小区宏宏/微小区微小区卫星卫星/宏宏/微微/微微小区微微小区主要用于户外覆盖主要用于户外覆盖户内户内/户外覆盖户外覆盖无缝无缝 全球漫游，供户内全球漫游，供户内外适应外适应与固定与固定PSTN完全不同完全不同固定固定PSTN的补充的补充与与PSTN综合，作为信息综合，作为信息技术业务的补充技术业务的补充以企业用户为中心以企业用户为中心企事业和消费者企事业和消费者通信用户通信用户主要接

18、入技术：主要接入技术：FDMA主要接入技术：主要接入技术：TDMA主要接入技术：主要接入技术：CDMA主要标准：主要标准：NMT、AMPS、TACS主要标准：主要标准：GSM、IS-95、PDC主要标准：主要标准：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMAGSM/卫卫星星双双模模手手机机中中兴兴H500 GSM/CDMA双双模模手手机机 33移动通信发展过程及趋势概括移动通信发展过程及趋势概括n1、工作波长（频段）、工作波长（频段）n由短波、超短波、微波到毫米波由短波、超短波、微波到毫米波n2、频道间隔、频道间隔n由由100kHz、50kHz、25kHz到到12.5kHz和宽带和宽带扩频调

19、制。扩频调制。n3、调制方式、调制方式n由振幅压扩单边带、模拟调频到数字调频。由振幅压扩单边带、模拟调频到数字调频。n4、多址方式、多址方式n由频分多址（由频分多址（FDMA）、时分多址（）、时分多址（TDMA）、）、码分多址（码分多址（CDMA）到混合多址，以及固定多）到混合多址，以及固定多址和随机多址的结合。址和随机多址的结合。34移动通信发展过程及趋势概括移动通信发展过程及趋势概括n5、网络覆盖范围、网络覆盖范围n由蜂窝到微蜂窝、微微蜂窝和混合蜂窝。由蜂窝到微蜂窝、微微蜂窝和混合蜂窝。n6、网络服务范围、网络服务范围n由局部地区、大中城市到全国、全世界，并由由局部地区、大中城市到全国、全

20、世界，并由陆地、水上、空中发展到陆海空一体化。陆地、水上、空中发展到陆海空一体化。n中国移动广告海岛篇中国移动广告海岛篇，关键时刻篇，关键时刻篇n7、业务类型、业务类型n由通话为主，到传送数据、传真、静止图像，由通话为主，到传送数据、传真、静止图像，直到传送综合业务。直到传送综合业务。35新一代移动通信新一代移动通信n实现个人通信的网络，叫做个人通信网实现个人通信的网络，叫做个人通信网（PCN），也叫做第三代移动通信。），也叫做第三代移动通信。n目标：实现任何人（目标：实现任何人（Whoever）在任何）在任何时候（时候（Whenever）和在任何地方）和在任何地方（Wherever），都能够

21、和任何人），都能够和任何人（Whoever）进行任何类型）进行任何类型（Whatever）的信息交换。）的信息交换。36新一代移动通信面临的挑战新一代移动通信面临的挑战n“任何时间任何时间”要求支持动中通要求支持动中通:无线通信是前提无线通信是前提n“任何人任何人”要求支持巨大用户量要求支持巨大用户量:频谱资源有限频谱资源有限n“任何地点任何地点”要求无缝覆盖要求无缝覆盖:传输能力有限传输能力有限n“任何形式任何形式”要求多媒体要求多媒体:处理能力有限处理能力有限374GnTD-LTEnTD-LTE被基本确定为国际被基本确定为国际4G候选标准候选标准n杨骅：杨骅：TD-LTE成为全球成为全球4

22、G标准指日可待标准指日可待 nLTE的传输数据速度的传输数据速度38中国蜂窝移动电话业务发展现状中国蜂窝移动电话业务发展现状n2004年移动用户数量超过了固定用户数量年移动用户数量超过了固定用户数量n2010年年,中国手机用户数超中国手机用户数超8亿亿,居世界首位居世界首位39中国蜂窝移动电话业务发展现状中国蜂窝移动电话业务发展现状n59个国家的手机普及率个国家的手机普及率100%。中国仍是规。中国仍是规模较大的手机潜在用户市场。模较大的手机潜在用户市场。40n中移动每用户平均每月消费中移动每用户平均每月消费(ARPU)下降。下降。n竞争格局竞争格局:从楚汉相争到三国鼎立从楚汉相争到三国鼎立I

23、phone：联通的法宝：联通的法宝地方运营商竞争升级地方运营商竞争升级n竞争短片竞争短片中国蜂窝移动电话业务发展现状中国蜂窝移动电话业务发展现状2011年年1月业务数据及分析月业务数据及分析 4142中国蜂窝移动电话技术发展现状中国蜂窝移动电话技术发展现状n网络类型网络类型原：中国移动是原：中国移动是GSM系统，中国联通系统，中国联通是是GSM和和CDMA系统。系统。2008年年5月开始的新变化月开始的新变化移动：移动：GSM，TD联通：联通：GSM，WCDMA电信：电信：CDMA，CDMA2000n网络覆盖网络覆盖网络覆盖分成广度覆盖和深度覆盖网络覆盖分成广度覆盖和深度覆盖44移动通信的标准

24、化移动通信的标准化n标准化工作的重要性标准化工作的重要性通信技术的多样性通信技术的多样性(看似繁荣实际阻碍技术看似繁荣实际阻碍技术发展发展)网络缺乏互联设备缺乏互通网络缺乏互联设备缺乏互通无法大规模生产无法大规模生产价格昂贵价格昂贵n移动通信的移动通信的标准化标准化内容内容技术体制标准化技术体制标准化网络设备标准化网络设备标准化测试方法标准测试方法标准45国际无线电标准化组织国际无线电标准化组织n国际无线电标准化工作由国际电信联盟国际无线电标准化工作由国际电信联盟（ITU）负责。）负责。n原来下设原来下设4个永久性机构个永久性机构综合秘书处综合秘书处国际频率登记局（国际频率登记局（IFRB）国

25、际电话电波咨询委员会（国际电话电波咨询委员会（CCITT）国际无线电咨询委员会（国际无线电咨询委员会（CCIR）4693年调整后的年调整后的ITUn分为分为3个组个组无线通信组（以前的无线通信组（以前的CCIR和和IFRB）ITU-R电信标准化组（以前的电信标准化组（以前的CCITT）ITU-T电信开发组（电信开发组（BDT）ITU-D47其他重要的通信标准化组织其他重要的通信标准化组织n欧洲共同体（欧洲共同体（EC）欧洲电信标准协会（欧洲电信标准协会（ETSI）：成立于）：成立于1988年，年，GSM，DECT，HiperLAN等等n北美地区北美地区电子工业协会（电子工业协会（EIA）n电信

26、工业协会（电信工业协会（TIA）蜂窝电信工业协会（蜂窝电信工业协会（CTIA）数字蜂窝标准委员会数字蜂窝标准委员会TR45美国国家标准委员会（美国国家标准委员会（ANSI）48无线电频谱管理无线电频谱管理n必要性：无线电频谱是有限的自然资源，如果必要性：无线电频谱是有限的自然资源，如果不严格管理，必然形成频率不够分配的局面，不严格管理，必然形成频率不够分配的局面，制约无线电业务的发展。制约无线电业务的发展。n工作三要点：工作三要点：对频率实施严格的管理和协调对频率实施严格的管理和协调n国际电联，美国国家电信和信息总局，国际电联，美国国家电信和信息总局，中国无线电管理委员会中国无线电管理委员会开

27、发新频段开发新频段n目前已有极高频（目前已有极高频（30300GHz）开发报）开发报道道研究并采用各种频率的有效利用技术研究并采用各种频率的有效利用技术49移动通信的基本技术移动通信的基本技术n移动信道中电波传播特性的研究移动信道中电波传播特性的研究n抗干扰措施抗干扰措施n调制技术调制技术n多址方式多址方式n组网技术组网技术50本章小结本章小结n移动通信基本概念与特点移动通信基本概念与特点n移动通信工作方式移动通信工作方式n常见的移动通信系统常见的移动通信系统n我国移动通信发展现状我国移动通信发展现状n国际电信标准化组织国际电信标准化组织51本章思考本章思考n2008年年1月的暴风雪灾害中，为什么移动通月的暴风雪灾害中，为什么移动通信系统受灾比固定通信系统严重？信系统受灾比固定通信系统严重？n汶川地震后，有人说中国电信的固定电话汶川地震后，有人说中国电信的固定电话比中国移动的移动通信的表现要好？有道比中国移动的移动通信的表现要好？有道理吗？请从技术的角度加以分析。理吗？请从技术的角度加以分析。n你知道中国移动，中国联通和中国电信哪你知道中国移动，中国联通和中国电信哪些子品牌？些子品牌？n你知道哪些通信设备制造商？你知道哪些通信设备制造商？