移动通信简介

移动通信简介第一章概论1.1移动通信的发展历程和发展方向1.2移动通信的定义及主要特点1.3移动通信系统的分类1.4常用移动通信系统1.5移动通信的基本技术1.6移动通信的标准构成社会的三大基本要素：物质、能量和信息物质---交通网能量---电力网信息---通信网（信息的传输和交换）消息交流和传递方式：表情、动作（远古时代）语言、文字、烽火台、旌旗、旌鼓、信号灯、电通信1.1移动通信的发展历程和发展方向通信的目标：个人通信(PCN:PersonalCommunicationNetworks)---5W–任何人(Whoever)–任何时候(Whenever)–任何地方(Wherever)–与另一个人(Whomever)–任何方式(Whatever)1.1移动通信的发展历程和发展方向个人通信的概念个人通信(PCN)：任何人在任何时间、任何地点与任何人其他人以任意方式进行的通信。•“任何时间”要求支持动中通:无线通信是前提•“任何人”要求支持巨大用户量:频谱资源有限•“任何地点”要求无缝覆盖:传输能力有限•“任何方式”要求多媒体:处理能力有限1.1移动通信的发展历程和发展方向国际无线电标准化工作主要由国际电信联盟(ITU)负责，它是设于日内瓦的联合国组织，下设四个永久性机构：综合秘书处、国际频率登记局(IFRB)、国际无线电咨询委员会(CCIR)以及国际电话电报咨询委员会(CCITT)。1.1移动通信的发展历程和发展方向1.1移动通信的发展历程和发展方向移动通信技术从其诞生到现在，经历了1G、2G、3G、4G的发展过程。1.1移动通信的发展历程和发展方向第一代移动通信系统（1G）1880年赫兹首次进行无线通信实验；1897年马可尼进行海上无线通信（岸站与驳船之间，距离为18英里）；1921年美国底特律（Detroit）警察局首次将无线电台装在外出巡逻车上，2MHz、单向调度（车台只接收）；1930年纽约（NewYork）警察局将无线电台装在外出巡逻车上，双向电台、2MHz、无中心；1946年美国圣路易斯市首先建立人工转接小容量汽车电话系统，以基地台为中心、大区制、FM、150MHz、单工方式；1964年美国的改进电话系统IMTS（ImprovedMobileTelephoneServices）系统开通，150MHz（MJ系列）、半双工、自动转接；1969年IMTS系统扩展到450MHz（MK系列），成为美国移动电话标准。1.1.1第一代移动通信系统（1G）IMTS动画演示IMTS系统：单个基站覆盖整个服务区1.1.1第一代移动通信系统（1G）大区制电话系统IMTS存在问题：容量不足1969年，美国贝尔实验室提出蜂窝移动通信系统的概念，并开始研制小区制蜂窝汽车移动电话系统AMPS（AdvancedMobilePhoneService）。1978年AMPS系统研制结束1979年AMPS系统在芝加哥实验成功1983年AMPS系统投入商用AMPS系统的出现标志着第一代移动通信系统（1G）的诞生。1.1.1第一代移动通信系统（1G）其他1G系统包括：（英）TACS（TotalAccessCommunicationSystem）（北欧）NMT450/900(NordicMobileTelephon450/900)（法）RadioComm2000(MobilePhoneinFrance)（德）C-450(MobilePhoneinGermanyandPortugal)（日）NTT(NipponTelephoneandTelegraph)1.1.1第一代移动通信系统（1G）模拟蜂窝网移动电话系统结构（1G）1.1.1第一代移动通信系统（1G）第一代蜂窝移动通信系统的特点：1）采用模拟方式（话音以FM方式调制，FDMA多址方式）；2）以国家为主制定标准（先有设备，后有标准），多而复杂，各系统间没有公共接口，互不相容，无法实现国际漫游；3）无法与固定网向数字化推进相适应，数据业务很难开展；4）频谱利用率低，无法适应大容量的需求（模拟方式时信噪比要求高）；5）安全保密性差，易被窃听，易被并机。第二代移动通信系统（2G）1.1.2第二代蜂窝移动通信系统（2G）80年代初欧洲电信运营部门发现5-6种模拟制式，格局四分五裂，形不成规模。1982年欧洲电信管理部门会议上CEPT（ConferenceofEuropeanPostandTelecommunicationAdministration）成立GSM（GroupSpecialMobile特别移动小组）专题小组。1986年GSM专题小组在法国巴黎进行现场验。1987年确定泛欧GSM标准。GSMGlobalSystemforMobileCommunication（全球移动通信系统）GSM的出现标志着第二代移动通信系统（2G）的诞生。由于GSM标准的开放性，世界上许多著名的通信公司都在生产和提供GSM系统设备，因而系统获得了广泛的应用，取得了巨大的商业成功！（目前，全球共166个国家和地区400多家运营商使用GSM系统，GSM用户近10亿，占总移动用户的73%）1.1.2第二代蜂窝移动通信系统（2G）1.1.2第二代蜂窝移动通信系统（2G）其他的2G系统包括：（美）D-AMPS（日）JDC（美）Q-CDMA（Qualcomm，1989年）1990年D-AMPS被EIA（ElectricalIndustryAssociation）颁布为IS-54标准1992年Q-CDMA被EIA颁布为IS-95标准1.1.2第二代蜂窝移动通信系统（2G）数字蜂窝移动通信网的结构MSMobileStation移动台TETerminalEquipment终端设备BSSBaseStationSubsystem基站子系统BSCBaseStationController基站控制器BTSBaseTransceiverStation基站收发台NSSNetworkSubsystem网络交换子系统MSCMobile-servicesSwitchingCentre移动交换中心AuCAuthenticationCentre鉴权中心HLRHomeLocationRegister归属位置寄存器VLRVisitorLocationRegister访问位置寄存器EIREquipmentIdentityRegister设备标识寄存器OMCOperationManagementCenter操作维护中心数字蜂窝移动通信网的结构1.1.2第二代蜂窝移动通信系统（2G）第二代数字蜂窝移动通信系统（2G）特点：1)先有标准，后有设备；2)安全保密性好；3)适应固定网的数字化发展；4)数字方式传输，系统容量提高（TDMA多址方式）。理论上，FDMA和TDMA方式具有相同的频谱利用率，但数字方式可采用信道编码、交织、均衡等技术，故可在相同的通信质量要求下，降低同频复用的信噪比要求，从而提高频率复用次数。1.1.2第二代蜂窝移动通信系统（2G）GSM标准phaseone（第一阶段，1988年春开始，92年底结束）phasetwo（第二阶段，1993年底完成，设备于94/95进入市场）phase2+（1994年6月开始）。phase2+标准最后还将并入phasetwo阶段标准。制定标准时考虑兼容性要求（前后向兼容）。GSM标准中各阶段的差异主要表现在GSM系统提供的补充业务上。第三代移动通信系统（3G）1985年，ITU（国际电信联盟）针对当时移动通信系统在不同网络之间无法实现漫游，提出了第三代移动通信系统（3G）方案，称为FPLMTS（FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem——未来公用陆地移动通信系统）。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）Why3G?目标：个人通信(PCN:PersonalCommunicationNetworks)---5W任何人(Whoever)任何时候(Whenever)任何地方(Wherever)另一个人(Whomever)任何方式(Whatever)1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）个人通信的概念（1）ITU提到UPT（UniversalPersonalTelecommunication）含义：UPT允许在个人移动的情况下获得电信业务。它能使一个UPT用户享用一组由用户规定的预定业务，并利用一个对网络透明的UPT个人通信号码(PTN---PersonalTelecommunicationNumber)，跨越多个网络，在任何地理位置的任何一个固定的或移动的终端上发起或接收呼叫。它只受终端和网络能力以及网络经营者的规定所限制。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）移动通信技术是实现个人通信的重要基础！移动通信的根本特征是移动性（Mobility）。移动性的两种含义：终端移动性（TerminalMobility）通信到终端；个人移动性（PersonalMobility）通信到个人。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）个人通信的实现途径（1）规划、设计和建设一种覆盖世界范围内的全新个人通信网。（2）选择现有的某一种移动通信网络进行扩充和改造，使其成为遍及全球、功能齐全和适应各种运行环境的个人通信网。¤由蜂窝移动通信系统演进而来¤由无绳电话系统扩展而来；¤由卫星移动信系统发展而来。（3）综合利用现有各种通信系统发挥各自优点，统一标准，互联互通，实现个人通信目标。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）个人通信的概念（2）个人通信(PCN)：任何人在任何时间、任何地点与任何人其他人以任意方式进行的通信。•“任何时间”要求支持动中通:无线通信是前提•“任何人”要求支持巨大用户量:频谱资源有限•“任何地点”要求无缝覆盖:传输能力有限•“任何方式”要求多媒体:处理能力有限1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）·全球化提供全球海、陆、空三维无缝覆盖，支持全球漫游业务。·综合化提供语音和非语音业务，特别是多媒体业务。·个人化足够的系统容量，强大的多种用户管理能力，高保密性能和服务质量（移动网和固定网相同，话音质量与ADPCM32Kbps相当）。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）3G的目标1991年ITU正式成立了ITU–RTG8/1任务组，专门负责第三代移动通信系统标准的制定工作。1992年世界无线电管理大会（WARC）分配给FPLMTS使用频段为：1885-2025MHz和2110-2200MHz，共计230MHz。1996年ITU将3G改名为IMT2000（InternationalMobileTelecommunicationsSystem—国际移动通信系统2000）。(InternetMobile/MultimediaTelecommunication)其中，2000的含义为该系统工作在2000MHz（1.8-2.3GHz）频段；在2000年前后投入商用；系统最高传输速率为2000Kbps。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）1996年3月ITU-RTG8/1在巴西召开的第16次会议上，提出“IMT-2000家族”概念。1997年3月ITU向各成员国征集IMT2000系统RTT（无线传输技术）空中接口技术侯选方案。1998年6月最后10个地面移动通信系统方案经合并、融合为同步CDMA（FDD/TDD）cdma2000和异步CDMA（FDD/TDD）WCDMA两个标准。1.1.3第三代蜂窝移动通信系统（3G）1999年11月5日ITU-RTG8/1最后一次会议在赫尔辛基结束，通过第三代移动通信系统标准，并将规范建议正式提交给2000年5月召开的世界无线电大会。我国提出的TD-SCDMA标准建议也被国际电信联盟正式采纳为IMT-2000系列标准之一。其中包括1、以TDMA为基础的两种：DECT、UWC-1362、以CDMA为基础的八种：WIMSW-CDMA、TD-SCDMA、W-CDMA、CDMAII、UTRA、NA:W-CDMA、CDMA2000、CDMAI3、用于卫星