第01讲移动通信概述1

第1讲移动通信概述1、移动通信基本概念和术语2、移动通信基本技术3、移动通信现状与发展什么是移动通信？移动通信系统模型消息终端传输媒介消息终端电信号电信号通信系统模型移动通信系统模型AB收发设备收发设备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；2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；3、移动通信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；4、移动通信系统的网络结构复杂多样，网络管理和控制要行之有效；5、移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用；6、移动通信具有三重动态性（信道、终端、业务）。移动通信的特点按使用对象可分为民用设备和军用设备；按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；按多址方式可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)按覆盖范围可分为宽域网和局域网；按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；按工作方式可分为同频单工、异频单工/双工和半双工；按服务范围可分为专用网和公用网；按信号形式可分为模拟网和数字网。移动通信系统的分类陆地公众蜂窝移动通信系统(CellMobileCommunication)无绳电话(CordlessTelephone)集群通信（TrunkingSystem）卫星移动通信无线局域网（WLAN）无线接入(WirelessAccess)无线寻呼(RadioPaging)蓝牙技术（Blue-Tooth)小灵通网络（PHS，PAS）常见移动通信系统同步轨道------GEO中轨道---------MEO低轨道---------LEO大椭圆轨道---HEO卫星移动通信系统11、移动通信基本概念和术语2、移动通信基本技术3、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。高的数据速率(多媒体业务)网络覆盖(无缝连接)资源分配各种各样的物理损害移动性(快速变化的物理信道)便携性(终端的电池寿命)保密/安全(加密技术)4、移动通信的基本技术解决无线通信中难题的主要技术信息压缩：信源编码与信道编码发射分集(解决衰落的反措施):–扩展频谱:CDMA,OFDM–时域纠错编码–空时编码先进的接收机技术–干扰抑制(多用户检测——multiuserdetection)–多径合并(RAKE接收)&空时二维处理–均衡(Equalization)–信道估计(Channelestimation)–阵列信号处理：智能天线技术多输入多输出(MIMO)技术：实现高速率、大容量、高传输质量的空间分集技术。1、移动通信基本概念和术语2、移动通信基本技术3、移动通信现状与发展巨大的商机：每年约1000亿美元用户数的飞速发展–1990年：1G——1000万–2004:2G、2.5G——10亿–2005:无线有线–2006：超过20亿–2011:我国移动用户8.2亿无线业务激增：话音－数据－多媒体公共资源得到充分利用(频谱资源)5、移动通信的现状与发展移动通信的发展概况1G2G3G模拟系统GSMWCDMAIS-95cdma2000TD-SCDMAGPRS（1）第一代（1G）——模拟移动通信系统1946年：美国的汽车移动电话。150MHz1979年：美国的蜂窝模拟移动系统。800MHz，AMPS1985年：英国的蜂窝模拟移动系统。900MHz，TACS1981年：北欧四国的蜂窝模拟移动系统。450/900MHz。NMT-450和NMT-900。1979年：日本的蜂窝模拟移动网系统。900MHz，NTT。（2）第二代（2G）——数字蜂窝移动通信系统1988年：欧洲的数字蜂窝移动系统。900/1800MHz.GSM900和DCS1800。美国的数字蜂窝移动系统：800MHz。D-AMPS或者叫ADC；日本的数字蜂窝移动系统。900MHz。JDC；美国高通公司的CDMA，900MHz。（2）第三代(3G)——数字蜂窝移动通信系统最初的名字叫未来公众陆地移动通信系统（FPLMTS）。后来改为IMT-2000意思是2000年计划开始使用，工作频率在2000MHz。它集合了蜂窝、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的功能。可以提供话音和各种非话业务。是个人通信的起步。3G的发展目标（IMT-2000）全球统一频段、统一标准、无缝漫游频谱效率高高服务质量，高保密性能提供移动多媒体业务车速环境：144kb/s步行环境：384kb/s室内环境：2Mb/s易于第二代系统的过渡、演进低成本IMT-2000无线接口标准CDMATDMAIMT-DSWCDMAIMT-MCcdma2000IMT-TCTD-CDMATD-SCDMAIMT-SCUWC-136IMT-FTDECT第三代伙伴项目－3GPP和3GPP2•3GPP–由欧洲的ETSI、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CDMATDD(TD-SCDMA和UTRATDD)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-TWP3/11、SG2、SG13、SG16IMT-2000ITU亚太3GPP3GPP2ETSISMGARIBTTCTTA欧洲北美ITU-RWP8FCWTST1P1TIAIMT－2000主流提案（3个+1）WCDMA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WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA，2007年10月无线宽带技术WiMAX也成为3G标准。IMT－2000主流提案CDMA2000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cdma20001XRTT和cdma20003xRTT。目前cDMA2000提案由3GPP2组织进行全面规范。IMT－2000主流提案TD-SCDMA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TD—SCDMA技术已经真正得到世界各大通信运营商和设备制造商的认可，成为全球第三代移动通信网络建设的重要选择方案之一。185019001950200020502100215022002250ITUEuropeUSAMSSPCSADBBCDCEFAFEMSSReserveBroadcastauxiliary2165MHz1990MHz1850190019502000205021002150220022501880MHz1980MHzUMTSGSM1800DECTMSS1885MHz2025MHz2010MHzIMT2000MSSUMTSJapanMSSIMT2000MSSIMT2000PHS18951918BC1885AA’2170MHzIMT20002110MHz2170MHzMSSMSSCDMATDDWLLFDDWLL19802025MHzGSM1800CDMAFDDWLL196019201945Chinacellular(1)cellular(2)cellular(2)1805MHz1865186518701885189018951910193019451965197019753G频谱分配3GPPcdma2000-1XEV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/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10KbpsWideArea/HighMobilityShortDistance/LowMobilityUserBitRate144Kbps384Kbps2MbpsEvolved2ndGenerationSystems(GSM-HSCSD,GPRS,IS-95B)2ndGenerationSystems(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（4G）以数据通信和图像通信为主；数据通信的速率比第三代要大大提高，室外移动通信的速率20Mb以上，室内移动通信速率100Mb以上；与因特网结合，通信以IP协议为基础；可能是没有基站的完全与1G、2G、3G代不同的网络结构，包括AdHoc网（自组织网络）。未来移动通信发展的理想目标whoever,whenever,wherever,whoever,whatever——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。——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。