移动通信_c1

1移动通信授课老师：蒲秀娟E-Mail:[e-mail]2教学目标【教学目标】将以现有移动通信系统为背景，主要讲述移动通信的基本概念和典型移动通信系统的基本原理。【教学重点】是移动通信中的基本概念，移动信道的分析，移动通信中的关键相关技术和移动通信系统结构。【教学要求】强调基本概念，内容新，范围广，主要以现有，正在发展和未来的技术为主。3教学参考书郭梯云等,《移动通信》,西安电子科技大学出版社曹达仲等，《移动通信原理、系统及技术》，清华大学出版社祁玉生等,《现代移动通信系统》，人民邮电出版社郭梯云等，《数字移动通信系统》，人民邮电出版社孙立新等，《第三代移动通信技术》，人民邮电出版社4教学内容第一章移动通信概述第二章移动通信的组网与系统设计第三章移动通信信道第四章GSM蜂窝移动通信系统第五章CDMA数字移动通信系统第六章第三代移动通信系统第七章未来移动通信系统5平时成绩（30％）实验（4次，15％）平时作业（4次，15％）期末考试（70％）考试6教学内容第一章移动通信概述第二章移动通信的组网与系统设计第三章移动通信信道第四章GSM蜂窝移动通信系统第五章CDMA数字移动通信系统第六章第三代移动通信系统第七章未来移动通信系统7第一章移动通信概述1.移动通信的基本概念和主要特点2.移动通信系统的分类和组成结构3.典型移动通信系统4.移动通信的发展史发展方向5.移动通信的网络性能指标81.移动通信的基本概念和主要特点1.1移动通信的基本概念1.2移动通信的主要特点91.1移动通信的基本概念基本概念——“动中通”通信双方至少其中一方在移动情况下(或临时静止)的相互信息传输和交换终端的移动性手持机、车载台业务的移动性SIM卡方式支持的业务移动通信解决因为人的移动产生的动中通问题101移动通信的基本概念和主要特点1.1移动通信的基本概念1.2移动通信的主要特点111.2移动通信的主要特点必须利用无线电波进行信息传输运动环境复杂，电波多路径传播用户高速运动工作于复杂的干扰环境外部干扰：天电、机电、信道噪声系统内部和不同系统间的干扰：邻道、同信道和远近效应可利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量却与日俱增用户容量问题，业务容量问题网络结构多种多样，网络管理复杂用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密用户终端成为个人消费品12电波多路径传播电波多路径传播导致多径衰落产生13运行环境复杂——无线电波衰落现象空间传播损耗与弥散，用表示nd−阴影衰落（传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波遮蔽所引起）多径衰落（移动传播环境的多径传输引起）141.2移动通信的主要特点必须利用无线电波进行信息传输运动环境复杂，电波多路径传播用户高速运动工作于复杂的干扰环境外部干扰：天电、机电、信道噪声系统内部和不同系统间的干扰：邻道、同信道和远近效应可利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量却与日俱增用户容量问题，业务容量问题网络结构多种多样，网络管理复杂用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密用户终端成为个人消费品15用户高速运动——多普勒频移移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应。多普勒效应所引起的附加频移称为多普勒频移。αλcosvfD=•α是入射电波与移动台运动方向的夹角•v是运动速度•λ是波长V入射电波α运动方向161.2移动通信的主要特点必须利用无线电波进行信息传输运动环境复杂，电波多路径传播用户高速运动工作于复杂的干扰环境外部干扰：天电、机电、信道噪声系统内部和不同系统间的干扰：邻道、同信道和远近效应可利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量却与日俱增用户容量问题，业务容量问题网络结构多种多样，网络管理复杂用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密用户终端成为个人消费品17复杂的干扰环境——邻道干扰邻道干扰：相邻或邻近频道的信号相互干扰18复杂的干扰环境——同信道干扰同信道干扰：蜂窝技术实现了频率的复用，也引入了同频道干扰19复杂的干扰环境——远近效应远近效应：两个移动台发信机以相同的频率工作，具有相同的发射功率，则基站接收远端来的移动台的有用信号会被近端移动台的发射信号淹没。通信塔移动台移动台干扰有用信号干扰信号201.2移动通信的主要特点必须利用无线电波进行信息传输运动环境复杂，电波多路径传播用户高速运动工作于复杂的干扰环境外部干扰：天电、机电、信道噪声系统内部和不同系统间的干扰：邻道、同信道和远近效应可利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量却与日俱增用户容量问题，业务容量问题网络结构多种多样，网络管理复杂用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密用户终端成为个人消费品21第一章移动通信概述1.移动通信的基本概念和主要特点2.移动通信系统的分类和组成结构3.典型移动通信系统4.移动通信的发展史和发展方向5.移动通信的网络性能指标222.移动通信系统的分类和组成结构2.1移动通信系统的分类2.2移动通信系统的组成结构232.1移动通信系统的分类按工作方式分——单工、半双工、双工按多址方式分——FDMA、TDMA、CDMA按信号方式分——模拟网和数字网按覆盖方式分——宽域网和局域网按业务类型分——电话网、数据网、综合业务网和多媒体按服务特性分——专用网和公用网按使用环境分——陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分——民用系统和军用系统24工作方式——单工通信单工通信通信双方交替地进行收信和发信。根据收、发频率的异同，又可分为同频单工和异频单工。（例：对讲机）发射机接收机f1(f2)送受话器电台（甲）发射机接收机送受话器f1(f1)f1(f2)f1(f1)PTT电台（乙）PTT25工作方式——双工通信双工通信双方可同时进行传输消息的工作方式（例：常见的移动通信）双工方式：频分双工FDD、时分双工TDD发射机接收机f1f2送话器受话器基站双工器发射机接收机f2f1f1送话器受话器移动台26工作方式——双工通信双工方式——频分双工FDD反向信道前向信道频率分隔频率双工方式——时分双工TDD反向信道前向信道时间分隔时间¾反向信道：移动台发，基站收¾前向信道：基站发，移动台收27工作方式——半双工通信半双工与双工方式类似。移动台采用单工“按讲”方式，即按下按讲开关，发射机才工作，而接收机总是工作，基站工作情况与双工方式完全相同。（例：集群移动通信系统）282.1移动通信系统的分类按工作方式分——单工、半双工、双工按多址方式分——FDMA、TDMA、CDMA按信号方式分——模拟网和数字网按覆盖方式分——宽域网和局域网按业务类型分——电话网、数据网、综合业务网和多媒体按服务特性分——专用网和公用网按使用环境分——陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分——民用系统和军用系统29多址方式多址技术：在移动通信中，许多用户同时通话，以不同的移动信道分隔，防止相互干扰的技术方式。常规的多址方式频分多址(FDMA)时分多址(TDMA)码分多址(CDMA)空分多址(SDMA)30频分多址(FDMA)FDMA：将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道供不同用户使用。信道1信道2信道3信道N代码频率时间频道划分，频带独享，时间共享;多频道信号互调干扰严重，频率利用率低，容量小.31时分多址(TDMA)TDMA：在一个无线频道上，按时间分割为若干个时隙，每个信道占用一个时隙，在规定的时隙内收发信号。信道1信道2信道3代码频率时间时隙信道N时隙划分，时隙独享，频率共享;只传数字信息;时常FDMA/TDMA复合使用。32码分多址(CDMA)CDMA：以扩频通信技术为基础，每个用户具有特定的地址码，利用地址码相互之间的正交性完成信道分离的任务。信道1信道2信道3信道N代码频率时间码型划分，频率、时隙共享33空分多址(SDMA)SDMA：通过空间的分割来区别不同的用户（频率、时隙、地址码共享）移动通信中，实现空间分割的基本技术是采用智能天线，在不同用户方向上形成不同的波束342.1移动通信系统的分类按工作方式分——单工、半双工、双工按多址方式分——FDMA、TDMA、CDMA按信号方式分——模拟网和数字网按覆盖方式分——宽域网和局域网按业务类型分——电话网、数据网、综合业务网和多媒体按服务特性分——专用网和公用网按使用环境分——陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分——民用系统和军用系统35模拟网和数字网模拟通信系统(包括模拟蜂窝网、模拟无绳电话与模拟集群调度系统等)：第一代通信产品数字通信系统(包括数字蜂窝网、数字无绳电话、移动数据系统以及移动卫星通信系统等)：第二代通信产品362.1移动通信系统的分类按工作方式分——单工、半双工、双工按多址方式分——FDMA、TDMA、CDMA按信号方式分——模拟网和数字网按覆盖方式分——宽域网和局域网按业务类型分——电话网、数据网、综合业务网和多媒体按服务特性分——专用网和公用网按使用环境分——陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分——民用系统和军用系统37话音通信和数据通信移动通信系统基于话音的网络基于数据的网络无绳(低功率局域网)蜂窝(高功率宽域网)宽带LAN(高速局域网)移动数据(低速宽域网)382.1移动通信系统的分类按工作方式分——单工、半双工、双工按多址方式分——FDMA、TDMA、CDMA按信号方式分——模拟网和数字网按覆盖方式分——宽域网和局域网按业务类型分——电话网、数据网、综合业务网和多媒体按服务特性分——专用网和公用网按使用环境分——陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分——民用系统和军用系统392移动通信系统的分类和组成结构2.1移动通信系统的分类2.2移动通信系统的组成结构402.2移动通信系统的组成——以蜂窝移动通信系统为例移动台不能和移动台相互通信41第一章移动通信概述1.移动通信的基本概念和主要特点2.移动通信系统的分类和组成结构3.典型移动通信系统4.移动通信的发展史和发展方向5.移动通信的网络性能指标423.典型移动通信系统无线电寻呼系统——数显、汉显蜂窝移动通信系统——车载、手持机无绳电话系统——家用、公用无绳接入点无线接入系统——PAS接入、SCDMA接入集群移动通信系统——警察、出租车调度卫星移动通信系统——“铱”、全球星等本课程的重点：蜂窝移动通信系统43无线电寻呼系统通信塔通信塔通信塔电话机电话机公用电话网无线电寻呼控制中心及主发射台用户回路市话中心要呼叫某一“袖珍玲”用户，可拨寻呼中心的专用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要代传的号码及要代传的消息，并自动在无线信道上发出呼叫；被呼用户的袖珍接收机发出呼叫声，并在液晶屏上显示主呼用户的电话号码及简单消息。袖珍玲用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。443.典型移动通信系统无线电寻呼系统——数显、汉显蜂窝移动通信系统——车载、手持机无绳电话系统——家用、公用无绳接入点无线接入系统——PAS接入、SCDMA接入集群移动通信系统——警察、出租车调度卫星移动通信系统——“铱”、全球星等本课程的重点：蜂窝移动通信系统45蜂窝移动通信系统早期的移动通信系统覆盖区域中心设置大功率发射机此区域内同时提供给用户使用的信道数有限，呼叫量不多时就会发生阻塞46蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统把整个服务区划分成若干个较小的区域（小区），各小区均用小功率的基站发射机覆盖，许多小区像蜂窝一样覆盖任意形状的服务地区。47蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统的三个基本概念频率再用越区切换小区分裂48蜂窝移动通信系统频率再用——不同小区使用相同频率把若干相邻的小区按一定的数目划分成区群，区群内各小区使用不同频率组，而任一小区所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用。频率再用是蜂窝通信网络解决用户数量增多而被有限频谱制约的重大突破!49蜂窝移动通信系统越区切换正在进行的无线通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。移动交换中心蜂窝A时间3时间2时间1蜂窝B当移动单元从蜂窝B越区到蜂窝A时，切换在移动交换中心的控制下进行50蜂窝移动通信系统小区分裂减小小区的半径，把原小区分割成多个更小的小区,并使用相同的频率再用