无线通信基础-中移动新员工入职培训

中国移动通信集团设计院有限公司通信基础概述2020年5月23日第2页目录移动通信的基本概念典型的移动通信系统移动通信技术发展趋势移动环境中的电波传播天线基础第3页移动通信的基本概念移动通信的定义移动通信的分类移动通信的基本技术移动通信系统的基本要素陆地公众蜂窝移动通信系统•蜂窝系统的概念•蜂窝系统的频率复用•蜂窝系统的容量第4页移动通信的基本概念移动通信的定义—移动通信是指通信双方或至少有一方在运动中所进行的信息交换，如移动体（车辆、船舶、飞行物或行人）与固定体之间，移动体与移动体之间的通信，均属于移动通信范畴。—信息的交换不仅指双方的通信，还包括数据、传真、图象等通信业务。第5页移动通信的基本概念移动通信的分类按工作方式分类：单工，双工（FDD,TDD)，半双工􀂙按多址方式分类：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA􀂙按信号形式分类：模拟网和数字网􀂙按覆盖范围分类：城域网、局域网、广域网􀂙按业务类型分类：电话网、数据网、综合业务网、多媒体网按服务特性分类：专用网、公用网􀂙按使用环境分类：陆地通信、海上通信、空中通信􀂙按使用对象分类：民用系统、军用系统第6页移动通信的基本概念移动通信的基本技术第7页多址技术目的：区分用户多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种：它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种接入方式。特点：多用户，多信道移动通信的基本概念第8页FDMATDMACDMA多址技术移动通信的基本概念第9页移动通信的基本概念蜂窝移动通信系统基本要素名词解释基站：移动系统中的固定站台，用来和移动台进行无线通信。基站建在覆盖区域中的中央和边缘，包含无线信道和架在塔上的天线。控制信道：用于呼叫建立、呼叫请求、呼叫初始化和其他标志及控制用途。前向信道：用来从基站向用户传送信息的无线信道。切换：将移动台从一个信道或基站切换到另一个信道或基站的过程。移动台：计划在不确定的地点并在移动中使用的终端。第10页移动通信的基本概念陆地公众蜂窝移动通信系统第一代(80年代)模拟第三代(2000)IMT-2000第二代(90年代)GSM900/1800/1900CDMAIS-95TDMAIS-136PDCNMTAMPSTACSJ-TACS其他第11页移动通信的基本概念蜂窝系统概念引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限的频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。蜂窝的主要特点：—通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区的不同小区间重复利用。—通过将小区划分成更小的小区的方法（小区分裂）来增大系统的容量。第12页蜂窝概念移动通信的基本概念第13页频率复用一个小区覆盖网络的一小部分网络中有很多小区一个小区中使用的频率可以在另一小区中使用这就叫做频率复用若干邻接小区组成1个无线区群每个区群中小区不能使用相同频率F=1F=2F=3F=4,8F=5,9F=6,10F=7F=1F=2F=3F=4,8F=5,9F=6,10F=7F=1F=2F=3F=4,8F=5,9F=6,10F=7F=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10移动通信的基本概念第14页移动通信的基本概念蜂窝系统的频率复用蜂窝系统在几何上可以看出由六边形组成。形同蜂窝。频率再用距离：D小区半径：R频率复用因子：Q＝D/R不同多址体制的Q值：FDMA，Q＝7TDMA，Q＝3或4CDMA，Q＝1f1f2f3f1DR第15页移动通信的基本概念蜂窝系统的容量小区容量：每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数。系统容量：整个系统在给定频段上所能支持的用户数。影响容量的因素：可用带宽（载频）；要求的载波-干扰比（载干比C/I）；频率复用因子；小区大小等。第16页目录移动通信的基本概念典型的移动通信系统移动通信技术发展趋势移动环境中的电波传播天线基础第17页典型的移动通信系统第一代蜂窝系统第二代蜂窝系统•GPRS•EDGE•GSM系统简介•重庆移动GSM网络现状第三代蜂窝系统•WCDMA系统结构第18页典型的移动通信系统第一代蜂窝系统：模拟模拟蜂窝系统：欧洲的TACS和北美的AMPS多址方式：FDMA/FDD信道带宽：30KHz（AMPS）、25KHz（TACS）使用频率：800－900MHz语音调制：FM信道数：832（AMPS）、1000（TACS）第19页典型的移动通信系统第二代蜂窝系统：数字基本上是两大标准：欧洲的GSM和北美的CDMAIS-95。使用频率：800－1900MHz。多址方式：TDMA/FDMA/FDD(GSM)，CDMA/FDMA/FDD(IS-95)。传输速率：270.833kbps(GSM)，1.2288Mbps(IS-95)。调制方式：GMSK(GSM)，QPSK(IS－95)。语音编码：13kbpsRPE-LTP(GSM)，1200/2400/4800/9600bps变速率CELP(IS-95)。信道编码：1/2卷积码(GSM)，1/2卷积码/维特比译码（IS-95)。第20页典型的移动通信系统第二代蜂窝系统上的数据业务：GPRSGPRS（GeneralPacketRadioService）通用分组无线业务。以分组技术为基础的传输系统，能为用户提供高达160kbits/s的数据速率。基于现有GSM系统，可根据需要对一个载频的8个时隙进行捆绑。在初始阶段，4个时隙作为一组进行捆绑，速率可以提高4倍。是由ETSI定义的一种分组数据无线传输技术，其目的是在GSM等移动通信网络上实现移动互联网的中低速业务，使移动台和终端设备可以通过GPRS访问全球任何一个网络。第21页典型的移动通信系统第二代蜂窝系统上的数据业务：EDGEEDGE（EnhancedDataRatesforGSMEvolution）在GPRS基础上提高速率的一种标准。主要技术措施：将GSM的四相调制改为八相调制，使每个信道的传输速率由14.4kbps提高到48kbps；再通过多时隙捆绑，最高传输速率可以达到384kbps。优点：只要在GSM原有系统的基础上，对基站进行简单的升级，就可以在兼容原有业务的情况下开通EDGE业务。第22页典型的移动通信系统GSM系统的组成交换子系统基站子系统移动台：设备和SIM卡广义的移动台是功能部件的总和：单纯的移动设备、终端适配器和专用的终端设备从功能上移动台可分为三种：1、只具备某种功能2、带有适配器3、提供ISDN接口第23页典型的移动通信系统第24页典型的移动通信系统第三代蜂窝系统：IMT-2000概况IMT2000是第三代移动通信系统标准,以支持移动多媒体通信为目标，多个标准并存（出现所谓IMT2000家族的概念），频段为2000MHz，使用日期为2000年。传输速率：144kb/s（高速运动），384kb/s（步行速度），2Mb/s（室内环境）。三种代表性的RTT技术方案：欧洲和日本的WCDMA方案，北美的CDMA2000方案，中国CATT提出的TD-SCDMA方案。第25页典型的移动通信系统第三代移动通信系统频谱资源划分示意图中移动联通信产部尚未发放中国电信ITU标准DCS1800Rx1710–1785DCS1800Tx1805–1880CMCCDCS1800TDDTD-SCDMADCS1800未发放联通DCS1800DCS1800未发放联通DCS1800中移动DCS1800SCDMA中国电信CDMAWLL中移动DCS1800ITUMSS1980-2010PHS1805-18201900-19101840-18801880-19001960-19801710-17251745-17551755-17851785-18052010-20251980-20101910-1920CDMAPCSITUIMT-2000Rx1920-1980中国电信CDMAWLL2110-21702300-2400ITUIMT-2000Tx2110-2170FDD补充频段TDD主要FDD补充频段FDD主要频段FDD主要频段TDD主要频段TDD补充信产部3G规划第26页典型的移动通信系统WCDMA网络单元构成示意图第27页目录移动通信的基本概念典型的移动通信系统移动通信技术发展趋势移动环境中的电波传播天线基础第28页移动通信技术发展趋势各种通信技术的关系示意图第29页移动通信技术发展趋势3G主要标准的发展路线图第30页移动通信技术发展趋势两种网络的融合示意图第31页移动通信技术发展趋势3G、WiMAX的主要标准技术对比WiMAX3GIEEE802.16eWCDMA/UMTSCDMA-2000覆盖范围典型2～5km典型2～5km典型2～5km信道带宽1.75～20MHz5MHz1.25MHz物理层核心技术OFDMA、自适应调制编码、支持自适应天线系统CDMA、自适应调制编码CDMA、自适应调制编码双工方式FDD/TDDFDDFDD移动性120km/h（简单移动）=120km/h（全移动）支持高速移动支持高速移动第32页标准双工方式载波带宽系统理论峰值吞吐率系统理论最大用户数（按码道受限分析）802.16dFDD2*3.5MHz13Mbps≤2048个（OFDMA），上下行带宽共享WCDMAR99FDD2*5MHz2.7Mbps128个12.2K，32个64K，16个128K，7个384KWCDMAHSDPAFDD2*5MHz14.4Mbps64个（平均每用户117.7kbps,SF=16,16QAM,R=3/4）TD-SCDMATDD1.6MHz2Mbps(1:5时隙划分)3:3时隙划分:18个12.2K，6个64K，3个128K，1个384KTD-SCDMAHSDPATDD1.6MHz2.8Mbps16个CDMA20001xEV-DOFDD2*1.25MHz2.4Mbps59个移动通信技术发展趋势3G、WiMAX各标准容量对比第33页目录移动通信的基本概念典型的移动通信系统移动通信技术发展趋势移动环境中的电波传播天线基础第34页移动环境中的电波传播无线传播基本原理•频谱划分•频谱特性•传播途径无线传播环境•信号衰落•时间色散无线传播模型第35页移动环境中的电波传播。无线传播基本原理——频谱划分段号频带名称频率范围（含上限，不含下限）波段名称波长范围1极低频3-30Hz极长波100kkm-10kkm2超低频30-300Hz超长波10kkm-1kkm3特低频300-3000Hz特长波1000km-100km4甚低频（VLF）3-30KHz甚长波100k-10km5低频（LF）30-300KHz长波10k-1km6中频（MF）300-3000KHz中波1000-100m7高频（HF）3-30MHz短波100-10m8甚高频（VHF）30-300MHz米波10-1m9特高频（UHF）300-3000MHz分米波(微波)100-10cm10超高频（SHF）3-30GHz厘米波(微波)10-1cm11极高频（EHF）30-300GHz毫米波(微波)10-1mm12至高频300-3000GHz丝米波(微波)1-0.1mm第36页移动环境中的电波传播无线传播基本原理——频谱特性频率越低，传播损耗越小，覆盖距离越远；而且频率越低，绕射能力越强，建筑物内覆盖效果越好。但是，低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近；而且频率越高，绕射能力越弱，建筑物内覆盖效果越差。而且频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。第37页无线传播基本原理——传播途径直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）移动环境中的电波传播第38页无线传播基本原理——传播途径移动环境中