02无线通信原理与应用nhf.pptx
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1、 理工大学通信工程学院理工大学通信工程学院1 11无线通信原理与应用无线通信原理与应用无线通信原理与应用无线通信原理与应用AbisA接口接口BSSUm数字移动通信数字移动通信2002200220022002年年年年10101010月月月月 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2 2第第2 2章章 蜂窝系统设计的基础蜂窝系统设计的基础2.1 2.1 无线通信基础知识无线通信基础知识2.2 2.2 蜂窝移动通信的基本技术蜂窝移动通信的基本技术2.3 2.3 蜂窝通信
2、中的干扰与信道配置蜂窝通信中的干扰与信道配置2.4 2.4 蜂窝通信系统的容量与服务等级蜂窝通信系统的容量与服务等级 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST3 32.1 2.1 无线通信基础知识无线通信基础知识2.1.1 2.1.1 无线通信的频谱环境无线通信的频谱环境 l l长波长波长波长波30303030300 KHz300 KHz300 KHz300 KHz10-1km10-1km10-1km10-1kml l中波中波中波中波0.3-1.5 MHz0.3-1
3、.5 MHz0.3-1.5 MHz0.3-1.5 MHz1000-200m1000-200m1000-200m1000-200ml l短波短波短波短波1.5-30 MHz1.5-30 MHz1.5-30 MHz1.5-30 MHz100-10m100-10m100-10m100-10ml l超短波超短波超短波超短波:米波米波米波米波30-300 MHz30-300 MHz30-300 MHz30-300 MHz10-1m10-1m10-1m10-1ml l微波:微波:微波:微波:分米波分米波分米波分米波0.30.30.30.33 GHz 3 GHz 3 GHz 3 GHz 100-10cm10
4、0-10cm100-10cm100-10cml l 厘米波厘米波厘米波厘米波3-30 GHz 3-30 GHz 3-30 GHz 3-30 GHz 10-1cm10-1cm10-1cm10-1cml l 毫米波毫米波毫米波毫米波30-300 GHz 30-300 GHz 30-300 GHz 30-300 GHz 10-1mm10-1mm10-1mm10-1mml l 亚毫米波亚毫米波亚毫米波亚毫米波300-3000 300-3000 300-3000 300-3000 GHzGHzGHzGHz1-0.1mm1-0.1mm1-0.1mm1-0.1mml l光波:光波:光波:光波:红外光红外光红
5、外光红外光3 3 3 3 101010103 3 3 3-3 3 3 3 101010105 5 5 5 GHz GHz GHz GHz 100-1100-1100-1100-1 m m m ml l 可见光可见光可见光可见光3 3 3 3 101010105 5 5 5-3 3 3 3 101010106 6 6 6 GHz GHz GHz GHz 0.8-0.40.8-0.40.8-0.40.8-0.4 m m m m Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST4
6、 42.1.1 2.1.1 无线通信的频谱环境无线通信的频谱环境 传播方式传播方式 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST5 52.1 2.1 无线通信基础知识无线通信基础知识2.1.1 2.1.1 无线通信的频谱环境无线通信的频谱环境 在陆地移动通信中在陆地移动通信中,电波频率越低,电波频率越低,绕射性能越强,电波频率越高,反射绕射性能越强,电波频率越高,反射性能越强。性能越强。Institute of Communication Engineering UST
7、 Institute of Communication Engineering UST6 62.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 移动通信按工作方式及频率使用方移动通信按工作方式及频率使用方式分,可分为:单工(同频、异频单式分,可分为:单工(同频、异频单工)、双工(同频、异频双工)和半工)、双工(同频、异频双工)和半双工通信。双工通信。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST7 72.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 一、单工通信一、单工通信1 1、单单工工
8、通通信信概概念念:所所谓谓单单工工通通信信是是指指通通信信双双方方的的电电台台交交替替地地进进行行收收信信和和发发信,某一方收发信不能同时进行。信,某一方收发信不能同时进行。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST8 82.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 2 2、单工通信分类、单工通信分类根根根根据据据据收收收收发发发发频频频频率率率率的的的的异异异异同同同同,又又又又可可可可分分分分为为为为同同同同频频频频单单单单工工工工(收收收收发发发发采采采采用用用用相
9、相相相同同同同的的的的频频频频率率率率)和和和和异异异异频频频频单单单单工工工工(收收收收发发发发采采采采用用用用两两两两个个个个不不不不同同同同的的的的频频频频率率率率,两两两两个个个个频频频频率率率率相相相相隔隔隔隔一一一一个个个个较较较较大大大大的的的的间间间间隔隔隔隔:150MHz150MHz150MHz150MHz频频频频 段段段段 为为为为 5.7MHz5.7MHz5.7MHz5.7MHz,450MHz450MHz450MHz450MHz频频频频 段段段段 为为为为 10MHz10MHz10MHz10MHz,900MHz900MHz900MHz900MHz频段为频段为频段为频段为4
10、5MHz45MHz45MHz45MHz)两类。)两类。)两类。)两类。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST9 92.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 3 3、单工通信工作原理:、单工通信工作原理:Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST10102.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 4 4 4 4、单工通信的特点:、单工通信的特
11、点:、单工通信的特点:、单工通信的特点:优优优优点点点点:设设设设备备备备简简简简单单单单(收收收收发发发发合合合合用用用用部部部部分分分分电电电电路路路路或或或或部部部部件件件件)、省省省省电、成本低。电、成本低。电、成本低。电、成本低。缺缺缺缺点点点点:由由由由于于于于使使使使用用用用PTTPTTPTTPTT(Push-To-TalkPush-To-TalkPush-To-TalkPush-To-Talk)按按按按讲讲讲讲开开开开关关关关,使用不方便(不习惯)使用不方便(不习惯)使用不方便(不习惯)使用不方便(不习惯)5 5 5 5、单工通信应用:特殊训练的场合,如部队、警、单工通信应用:
12、特殊训练的场合,如部队、警、单工通信应用:特殊训练的场合,如部队、警、单工通信应用:特殊训练的场合,如部队、警察、调度等通话相对少而简练的场合。察、调度等通话相对少而简练的场合。察、调度等通话相对少而简练的场合。察、调度等通话相对少而简练的场合。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST11112.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 二、双工通信(也称全双工通信)二、双工通信(也称全双工通信)1 1、双双工工通通信信概概念念:所所谓谓双双工工通通信信是是指指通通信信
13、双双方方可可同同时时进进行行信信息息传传输输(而而不不需需交交替替地地进进行行收收信信和和发发信信,某某一一方方收收发发信信机机能能同同时时工工作作)的的工工作作方方式式,区区别别于于后后面面的的半半双双工工通通信,这种方式也称为全双工通信。信,这种方式也称为全双工通信。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST12122.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 2 2、双双工工通通信信分分类类:双双工工通通信信可可分分为为频频分分双双工工(FDDFDD:收收发发采采用
14、用两两个个不不同同的的频频率率,间间隔隔同同前前,也也称称异异频频双双工工)和和时时分分双双工工(TDDTDD:收收发发采采用用一一个个的的频频率率,也也称称为为同同频频双双工工,家家用无绳电话中多为此种方式)两类。用无绳电话中多为此种方式)两类。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST13132.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 3 3、双工通信工作原理:、双工通信工作原理:Institute of Communication Engineering UST
15、Institute of Communication Engineering UST14142.1.2 2.1.2 工作方式工作方式 4 4 4 4、双工通信的特点:、双工通信的特点:、双工通信的特点:、双工通信的特点:优点:使用方便(同普通电话一样)优点:使用方便(同普通电话一样)优点:使用方便(同普通电话一样)优点:使用方便(同普通电话一样)缺缺缺缺点点点点:设设设设备备备备较较较较复复复复杂杂杂杂、耗耗耗耗电电电电大大大大(特特特特别别别别对对对对移移移移动动动动环环环环境境境境下下下下以以以以电池作为电源的移动台则更不利)电池作为电源的移动台则更不利)电池作为电源的移动台则更不利)电池
16、作为电源的移动台则更不利)改改改改进进进进做做做做法法法法:移移移移动动动动台台台台采采采采用用用用单单单单工工工工方方方方式式式式,基基基基地地地地台台台台采采采采用用用用双双双双工方式,即所谓的半双工通信。工方式,即所谓的半双工通信。工方式,即所谓的半双工通信。工方式,即所谓的半双工通信。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST15152.1.3 2.1.3 调制方式分类调制方式分类 调制方式、种类的表示符号,调制方式、种类的表示符号,调制方式、种类的表示符号,
17、调制方式、种类的表示符号,对对对对于于于于调调调调制制制制种种种种类类类类的的的的符符符符号号号号表表表表示示示示要要要要反反反反映映映映调调调调制制制制形形形形式式式式的的的的全全全全貌貌貌貌和所需带宽。不同的调制种类由四部分构成:和所需带宽。不同的调制种类由四部分构成:和所需带宽。不同的调制种类由四部分构成:和所需带宽。不同的调制种类由四部分构成:最前面的数字表示这种调制种类所占用的带宽(单位为最前面的数字表示这种调制种类所占用的带宽(单位为最前面的数字表示这种调制种类所占用的带宽(单位为最前面的数字表示这种调制种类所占用的带宽(单位为kHzkHzkHzkHz););););第二部分为一个
18、字母,说明主载波的调制形式;第二部分为一个字母,说明主载波的调制形式;第二部分为一个字母,说明主载波的调制形式;第二部分为一个字母,说明主载波的调制形式;第三部分为一个数字,说明信息传输种类;第三部分为一个数字,说明信息传输种类;第三部分为一个数字,说明信息传输种类;第三部分为一个数字,说明信息传输种类;第四部分为一个字母,表明辅助特性。第四部分为一个字母,表明辅助特性。第四部分为一个字母,表明辅助特性。第四部分为一个字母,表明辅助特性。Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineeri
19、ng UST16162.1.3 2.1.3 调制方式分类调制方式分类 44调制种类的符号表调制种类的符号表调制种类的符号表调制种类的符号表 调制种类的符号表 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST17172.22.2 蜂窝移动通信的基本技术蜂窝移动通信的基本技术调制种类的符号表4大区制移动通信的构成大区制移动通信的构成2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 大区制移动通信系统及其局限性大区制移动通信系统及其局限性大区制移动通信系统及其局限性大区制移动通信系
20、统及其局限性基地台基地台市话市话移动台移动台移动台移动台大区制的缺陷:大区制的缺陷:覆盖范围有限覆盖范围有限系统容量受限系统容量受限系统设备受限系统设备受限 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST1818第一个移动电话服务诞生于第一个移动电话服务诞生于第一个移动电话服务诞生于第一个移动电话服务诞生于19461946年年年年用于无线电调度,如急救、警察、出租车等用于无线电调度,如急救、警察、出租车等用于无线电调度,如急救、警察、出租车等用于无线电调度,如急救、警察、
21、出租车等 基本特点是发射功率大、基站覆盖区域大基本特点是发射功率大、基站覆盖区域大基本特点是发射功率大、基站覆盖区域大基本特点是发射功率大、基站覆盖区域大 蜂窝概念蜂窝概念蜂窝概念蜂窝概念有限的频率资源和不断增加的用户之间的矛盾,七十有限的频率资源和不断增加的用户之间的矛盾,七十有限的频率资源和不断增加的用户之间的矛盾,七十有限的频率资源和不断增加的用户之间的矛盾,七十年代贝尔实验室提出了蜂窝覆盖的概念,随后得以发展年代贝尔实验室提出了蜂窝覆盖的概念,随后得以发展年代贝尔实验室提出了蜂窝覆盖的概念,随后得以发展年代贝尔实验室提出了蜂窝覆盖的概念,随后得以发展并商用化并商用化并商用化并商用化 固
22、态技术的成熟固态技术的成熟固态技术的成熟固态技术的成熟手持机面向公众,如手持机面向公众,如手持机面向公众,如手持机面向公众,如BBBB机、对讲机等机、对讲机等机、对讲机等机、对讲机等 模拟蜂窝电话获得成功模拟蜂窝电话获得成功模拟蜂窝电话获得成功模拟蜂窝电话获得成功AMPSAMPS,TACSTACS,2.2.2蜂窝概念的形成蜂窝概念的形成 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST19192.2.3 2.2.3 2.2.3 2.2.3 小区制移动通信系统构成及其特点小区
23、制移动通信系统构成及其特点小区制移动通信系统构成及其特点小区制移动通信系统构成及其特点小区制蜂窝移动通信的构成小区制蜂窝移动通信的构成BSBSBSBSBSBSBSMSCMSC市话局市话局市话局市话局 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2020小区制移动通信系统特点小区制移动通信系统特点利用小区覆盖,频率重用提高系统容量利用小区覆盖,频率重用提高系统容量系统需要进行频率规划,克服同频干扰系统需要进行频率规划,克服同频干扰系统需要进行过境切换,保证通话连续系统需要
24、进行过境切换,保证通话连续系统需要进行用户管理,保证漫游实现系统需要进行用户管理,保证漫游实现 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2121 2.2.4 2.2.4 2.2.4 2.2.4 蜂窝通信的基本原理蜂窝通信的基本原理蜂窝通信的基本原理蜂窝通信的基本原理一、小区、区群与频率重用一、小区、区群与频率重用小区形状的确定小区形状的确定小区的实际覆盖小区的实际覆盖想象的想象的想象的想象的覆盖覆盖覆盖覆盖理想的理想的理想的理想的覆盖覆盖覆盖覆盖实际的实际的实际的实
25、际的覆盖覆盖覆盖覆盖 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communication Engineering UST2222无线无线区群构成区群构成区群内每个小区使用不同的频率区群内每个小区使用不同的频率区群的形状能够无缝覆盖整个区域区群的形状能够无缝覆盖整个区域区群间同频小区的距离保持相等区群间同频小区的距离保持相等无线无线区群的几种形状区群的几种形状N=3N=3N=4N=4N=7N=7 Institute of Communication Engineering UST Institute of Communica
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