移动通信第1章

2019/8/161移动通信技术2019/8/162第1章概述本章要点移动通信系统的组成及特点移动通信的工作方式及使用的频段数字移动通信的相关技术2019/8/163可能每一位同学都在使用手机，可是有谁清楚就这么一个的通话，包含了多少的原理，多少的设备，多少的过程在里边？问题2019/8/164典型的移动通信系统的组成2019/8/165移动通信系统组成移动通信系统一般由移动台（MS）、基地站（BS）、移动业务交换中心（MSC）及与市话网（PSTN）相连的中继线等组成2019/8/166移动通信概念：就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。其中，包括移动台（汽车、火车、飞机、船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。2019/8/167移动通信的英文表达2019/8/168移动通信的工作方式★按通信状态和频率使用方法划分，移动通信系统有单工制、半双工制和双工制三种工作方式。2019/8/169移动通信的工作方式1.4.1单工制:是指通信的双方同时只能有一方发送信号，而另一方接收信号。单工制又分为同频单工和双频单工两种。2019/8/1610☆同频单工:指基地站和移动台均使用相同的工作频率☆双频单工:指通信双方使用两个频率2019/8/16111.4.2半双工制：指通信的双方有一方在通信的过程中既能发射信号也能接收信号，而另一方只能是单工工作2019/8/16121.4.3双工制：双工通信的任一方在发话的同时也能收听到对方讲话，而且不需采用“按-讲”的方式2019/8/1613使用对象使用环境多址方式覆盖范围工作方式服务范围业务类型信号形式移动通信的分类2019/8/1614各种移动通信系统蜂窝移动系统2019/8/1615无线寻呼系统小灵通系统无绳电话集群移动通信系统其他移动通信系统2019/8/1619集群移动通信系统工作方式：单工/半双工用途：调度通话时间：有限制用户响应：一呼百应优先级：有功能：单呼、组呼、优先通话、强拆、强插、动态重组2019/8/1621分组无线网分组无线网：是利用无线信道进行分组交换的通信网。分组：是由若干个比特组成的信息段。分组传输信息：包括“包头”和“正文”两部分。2019/8/1622移动通信之父移动通信经历的5个发展阶段我国的移动通信移动通信的发展历程及趋势2019/8/1623（从二十世纪20年代至40年代）。主要使用对象是船舶、航空、警车等专用无线电通信及军事通信。主要使用短波频段。该系统工作频率为2MHz，到40年代提高到30～40MHz。其代表是美国底特津市警察使用的车载无线电系统。第一阶段2019/8/1624第二阶段20世纪40年代-60年代。在此期间，移动通信业务向民用方向发展，即形成了公用汽车电话网。所使用的频率开始向更高的频段发展。主要使用甚高频（VHF）150MHz和特高频（UHF）450MHz频段，东欧的一些国家采用330MHz频段，信道间隔为50～120KHz，通信方式为单工。接续方式仍为人工操作，而且网络结构大都属于二级结构，网络体制采用大区制，可用的信道数很少，因而网的容量也较小。2019/8/1625第三阶段20世纪60年代-70年代中期。推出了自动交换式的三级结构网，工作频率为150MHz和450MHz，信道间隔已缩小到20～30KHz，采用大区制、中小容量的结构方式，信道数目大大增加，实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。其代表是美国推出的改进型移动电话系统（IMTS），同时在这一时期德国也推出了具有相同技术水平的B网。可以说，这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段。2019/8/1626第四阶段20世纪70年代-80年代各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网，形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统。有北美的AMPS，日本的大容量移动电话系统HCMTS，北欧的移动电话系统NMT450和NMT900，英国的全接入通信系统TACS，前西德的C450系统以及法国的RadioComm2000系统。分别采用400MHz，450MHz，800MHz和900MHz频段，信道间隔为12.5—30KHz。2019/8/1627第五阶段20世纪70年代中期-到80年代中期，欧、美、日等国都着手开发数字蜂窝系统，其中以GSM系统为代表。它不但能克服模拟网的一些弱点，还能提供话音、数字多种业务服务，并与综合业务数字网（ISDN）相兼容。与GSM系统几乎同时诞生的一项移动通信新成果，即美国的CDMA码分多址方式，与GSM相比具有许多优点，如每个信道所容纳的用户数比GSM多，大大提高了频谱的利用率，抗干扰能力也增强了，对设备指标的要求相对要低，降低了设备的难度和成本，采用软切换的方式大大提高了话音传输质量等，优势较大。2019/8/1628第六阶段从21世纪开始，移动通信向宽带化、多媒体化方向发展。2019/8/1629我国移动通信的发展概况1.A网和B网也称模拟网，是我国早期建设的移动电话网。2.G网“全球通”（GSM）数字移动电话网3.D网是指DCS1800系统的网4.C网是指CDMA（码分多址）制式的移动电话网2019/8/1630纵观移动通信的发展规律就像数据通信一样，都是从专业网开始，只有技术和规模都达到相当程度后，才发展公众网。近20年来，移动通信技术的发展非常迅速，短短的20年间，已从第一代模拟移动通信系统过渡到第二代数字移动通信系统，第三代全球综合移动通信系统即将面世。预计到2010年，在所有通信设备销售额中移动通信设备将居于首位。2019/8/1631移动通信的特点移动性电波传播条件复杂噪声和干扰严重网络结构复杂频率资源紧张2019/8/1632电波传播条件复杂会发生什么问题或现象呢？2019/8/1633多径效应与阴影效应d(m)Pr(dBm)102030-20-40-60慢衰落快衰落无线信道随用户的位置和时间而变化多径散射、阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变化慢衰落•衰减：Pr正比于1/dn•阴影：障碍物遮挡快衰落•多径效应在很小的距离间隔和时间间隔上，信号强度快速变化产生Doppler频移产生时延扩展2019/8/1634时延扩展多径传播：不同路径的信号到达接收机的时间不同当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰（CCI），对于WCDMA系统，多径时延必须大于一个码片周期(0.26µs)才能被识别典型值(µs):Open0.2,Suburban=0.5,Urban=3解决均衡、RAKE技术2019/8/1635频率资源紧张RadioSpectrumAllocation2019/8/16361.6数字移动通信的相关技术1.6.1多址技术：多址方式的基本类型有三种，即频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。☆频分多址（FDMA）2019/8/1637☆FDMA通信系统的工作示意图2019/8/1638☆时分多址（TDMA）通信系统的工作示意图2019/8/1639☆码分多址（CDMA）方式示意图2019/8/16401.6数字移动通信的相关技术1.6.2调制技术概念：调制是为了使信号特性与信道特性相匹配数字调制是用基带数字信号改变高频载波信号的某一参数来传递数字信号的过程。※目前在数字蜂窝系统中，多采用线性调制和恒定包络调制2019/8/1641☆线性调制重要的线性调制是以PSK调制为基础的，如正交移相键控QPSK调制、QPSK调制等，具有较高的频谱利用率。☆恒定包络调制重要的恒定包络调制是以FSK调制为基础的，如最小移频键控（MSK）调制、高斯滤波最小移频键控（GMSK）调制等2019/8/16421.6数字移动通信的相关技术1.6.3分集接收技术概念：是研究如何利用多径信号来改善系统的性能。它利用多条具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径来传输相同信息，并在接收端对这些信号进行适当的合并以便大大降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。2019/8/1643☆分集技术：方法有空间分集，时间分集和频率分集等2019/8/1644☆合并技术：有选择式合并、最大比合并、等增益合并以及开关式合并等四种。选择式合并就是将M个接收机的输出信号送入选择逻辑，选择逻辑从M个接收信号中选出具有最高基带信噪比的基带信号作为输出信号。最大比合并就是将M个分集支路经过相位调整后，按适当的增益系数同相相加，再送入检测器。等增益合并是最大比合并的一种特殊情况。开关式合并是监视接收信号的瞬时包络，当本支路的瞬时包络低于预定门限时，将天线开关置到另一条支路上。2019/8/16451.6数字移动通信的相关技术1.6.4话音编码技术：有波形编码、参量编码和混合编码三大类☆波形编码技术是通过对话音波形进行采样、量化，然后用二进制码表示出来。这种技术包括PCM、DPCM和DM，以及自适应量化的ADPCM、ADM技术和ATC（自适应变换编码）、SBC（子带编码）技术。☆参量编码技术是以话音信号产生的数学模型为基础，根据输入语音信号分析出模型参数（主要是表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数），然后在解码端根据这些模型参数来恢复话音。☆混合编码技术兼有波形编码和声源编码的优点，它也是目前使用最多的编码技术。随着研究的深入，话音编码的研究也在不断引进新的分析技术，如非线性预测、多精度时频分析技术（包括子波分析技术）、高阶统计分析技术等。2019/8/16461.7移动通信的发展趋势1.7.1移动通信设备正朝着数字化、宽带化、小型化的方向发展1.7.2移动通信网络正朝着综合化、智能化、全球化、个人化的方向发展2019/8/16471.8实训参观大型移动通信调度中心（如出租汽车公司的调度中心）目的与要求了解移动通信的工作方式。了解调度中心的基本组成及工作流程。了解通信终端和工作方式。2019/8/16481.9习题1．什么叫移动通信？移动通信有哪些特点？2．移动通信有哪几种工作方式？大容量移动通信系统多采用哪种工作方式？3．移动通信系统主要有哪些部分组成？现代移动通信系统使用哪几个频段？4．什么叫多址方式？主要有哪几种多址方式？5．何谓分集技术？移动通信系统通常使用哪几种分集技术？