《移动通信原理》课程_start & 1章

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1、任课教师：黄宏光,课程主要内容：较详细部分+ 较简略部分,较详细部分: 移动通信网的发展历史目的=，下同 基本组成及工作原理 无线传播与移动信道的分析及计算 多址技术与扩频通信原理 移动中的调制及解调过程 移动网络的结构与组成 移动网络运行 网络规划 设计与优化,移动通信原理课程介绍,较简略部分： 信源编码与数据压缩原理 移动通信中的鉴权与加密原理 信道编码原理及特性 分集与均衡原理,课程特点：成熟技术与新技术，新概念，新趋势，成形与 不成形之间,目的： 对移动通信网络的发展、结构、工作过程、低层处理有一个较为全面和一定深度的认识。,要求及测试： 概念，系统结构，基本工作原理，网络协议体系结构

2、，基本的分析和计算方法. 闭卷：计算平时成绩、实验成绩。,答疑时间：双周五下午4:30起，地点：基B-209室 联系：hhg11 13980529801 by SMS,参考书： 1.移动通信原理，编者：吴伟陵等，人民邮电出版社 2.无线通信原理与应用（Wireless communication Principle and Practice）， 编者：Theodore S. Rappaport, Published by arrangement with the original Publisher, Prentice Hall Inc. a Simon Schuster Company. 蔡

3、涛译，电子工业出版社 3.移动通信， 编者：郭梯云等，西安电子科技大学出版社 4.蜂窝移动通信技术， 编者：韦惠民等，西安电子科技大学出版社 5.短信息（SMS）与WAP的开发及应用，编者，周学泳， 电子工业出版社,术语及定义,第1章 绪论,无线通信系统分类,移动通信系统简介：结构、工作原理、特点、国外内发展、技术标准、发展趋势与展望 建议：有不清楚的部分，课间及时提出！,本章要点：,无线通信系统:车库门开启器，家庭娱乐设备遥控器，无绳电话，手持对讲机，寻呼机和蜂窝电话.从成本、复杂度、性能和提供的服务类型分类。 基站：移动无线系统中的固定站台，用来和移动台进行无线通信。基站建在覆盖区域的中央

4、或边缘包含有无线信道设备和架在塔上的发射、接收天线。 控制信道：用于呼叫建立，呼叫请求，呼叫初始化和其它标志及控制用途。 前向信道：用来从基站向用户传送信息的无线信道。 方向判定。 全双工系统：同时允许双向通信的通信系统。发送和接收一般使用两个不同的频道(例如FDD)，而新的无绳或个人通信系统使用TDD技术。,术语：,半双工系统：使用一条信道来发送和接收，只允许单向通信的通信系统。在任一个指定的时刻，用户只能发送或接收信息 切换：将移动站从一个信道或基站切换到另一个信道或基站的过程： 移动站：在蜂窝移动服务中计划在不确定的地点并在移动中使用的终端。移动站可以是便携的手持部件，或是安装在移动车辆

5、 移动交换中心：在大范围服务区域中协调呼叫路由的交换中心。在蜂窝系统中，移动交换中心将蜂窝基站和用户连到公用交换电话网上。移动交换中心也称作移动电话交换局 寻呼：将简短的信息广播到整个服务区域中，一般通过许多基站同时广播的方式进行。 反向信道：用来从移动用户向基站传输信息的无线信道,漫游:移动台可以在不是最初登记的其它区域内通信。 用户：使用移动通信服务而付费的使用者。 收发信机：能同时发送和接收无线信号的设备。 缩写词提示： TDD：Time Division Duplex FDD: Frequency Division Duplex,基站,移动站,移动交换局,前向信道,反向信道,切换,参考

6、系统,寻呼系统：寻呼系统是给用户发送简短消息的通信系统。*1st*-15 覆盖范围：覆盖2至5公里的范围；或局限于某一建筑物内；或覆盖全球。 系统组成及特点（大范围系统）：电话线网络、基站发射站、高无线发射塔。,无线通信系统分类,示例图 大范围寻呼系统图。寻呼控制中心将收到的寻呼信息同时在几个城市分发出去,无线通信系统分类： =P11= 无绳电话系统：使用无线电来连接便携手持机和专用基站的全双工系统，而专用基站通过电话线连到公用电话交换网上去。 第一代无绳电话系统：80年代制造，便携部分只能和专用基站部分通信，达到几十米远。 第二代无绳电话：90年代末。允许用户在诸如市中心的许多室外场所使用，

7、覆盖远达几百米的范围。,示意图 无绳电话系统图例,市场需求 系统组成 系统工作原理=蜂窝电话如何接通 移动通信系统的协议栈(GSM协议分层结构) 主要特点 总体方面及国内的发展 标准方面的发展 业务方面的发展 发展趋势与展望,蜂窝移动电话系统简介=内容,集群电话系统（*请自查资料补看*）,个人通信的广泛需求 往来于楼房和街道、城市和国家间的用户 经济的发展推动 (*1st*15*),市场需求,系统组成,定义：为无线覆盖范围内的任何地点的用户提供公用电话交换网(数据)的无线接入。蜂窝系统能在有限的频带范围内、在很大地理范围内容纳大量用户。质量：与有线电话系统相当的通话质量。 使用技术特点：小区=

8、相同的无线信道可以在相距不远的另一个基站里使用。切换的复杂交换技术 =确保了当用户从一个小区移动到另一个小区时通话不中断。,组成：MS、BS、MSC、接口及信道。 MS=移动站，收发器、天线和控制电路，安装在机动车辆上或作为便携手机使用。 BS=包括有几个同时处理全双工通信的发送器、接收器和支撑几个发送和接收天线的塔。像桥的功能，将小区中的所有用户的通话通过电话线或微波线路连到MSC。,典型系统组成(电话),MSC=移动电话交换局(MTS0) ，协调所有基站的操作，并将整个蜂窝系统连到PSTN上去。可容纳10万个户，同时处理5000个通话。 接口及信道：基站和移动用户之间的通信接口被定义为标准

9、公共空中接口(CAI)，有四个不同的通道。 1）前向语音信道FVC：以基站为参考点：用来从基站向用户传送语音的通道。 2）RVC：用来从用户向基站传送语音的通道。 3-4）FCC和RCC：两个负责发起移动呼叫的信道称为前向控制信道(FCC)和反向控制信道(RCC)。,应用示例:,通过定义相对少量数目的FCC作为公共空中接口的一部分，可以制造出这样的蜂窝电话，它能迅速检测所有可能的FCC信道，确定任何时刻的信号最强的信道。一旦发现了最强的信号，蜂窝电话接收器就停留在这个特定的FCC信道。,例图：蜂窝系统示意图,通过同时在所有的FCC信道里广播相同的建立数据，MSC能够给蜂窝系统中所有用户发信号，

10、并确保任一个用户当有来自PSTN的呼叫时，都能接收到信号。 特点评价：问题自考,GSM系统组成元素：MS，BSS，NSS,移动台MS(Mobile Station) ：它主要包含手机、车载台(便携式)两种类型，它们均包含移动设备ME和用户识别模块SIM两个部分，而SIM卡中存有每个用户及其服务的所有信息，它是个人身份的特征。 基站子系统BSS(Base Station Subsystem)：它由基站收发信台BTSBase Transceiver Station和基站控制器BSC两个部分组成，是组成蜂窝小区的基本组成部分。一个BSC可以控制数十个BTS。BTS可以直接与BSC连接，当距离较远时，

11、也可通过基站接口设备BIE采用远端控制的连接方式。有天线、天线共用器、通信频道收发信机、信令频道收发信机、扫描测试接收机、控制接口。 网络子系统NSS(Network Subsystem)：它主要满足GSM的语音与数据业务的交换功能及相应的辅助控制功能。它主要包含有：移动交换中心MSC(外来用户)、拜访位置访问位置的动态寄存器VLR(本地用户)、归属位置静态寄存器HLR、鉴权中心AUC、短消息业务中心SMSC、(移动)设备识别寄存器EIR及网关(入口)移动业务交换中心GMSC。,GSM系统组成元素：OSS。,操作支持子系统OSS(Operation Support System)：它主要面向运

12、营商而相对独立于GSM的核心BSS与NSS的一个管理服务中心。它主要包含：网络管理中心NMC、安全管理中心SEMC、用户识别卡管理中心PCS及用于集中计费管理的数据后处理系统DPPS。 附：缩写词， SIM: Subscriber Identity Module MSC：Mobile Switching Center MTSO：Mobile Telephone Switching Office PSTN：Public Switched Telephone Network,简单系统工作原理=蜂窝电话如何接通?,初始化阶段：当蜂窝电话打开但还没有进行通话时，它首先检查前向控制信道组来确定信号最强的

13、一个。接着监视该控制信道直至信号降到不可使用的水平。在此基础上，它再检测该控制信道以确定哪个基站信号最强。 情况1：当有电话呼叫某用户时蜂窝电话系统中，设PSTN为主叫， 1) MSC向蜂窝系统里的所有基站发送请求。移动识别数(MIN)，即用户的电话号码，作为寻呼内容广播到蜂窝系统内的所有前向控制信道内。 2)移动终端接收到它监视的基站发送的寻呼信息，并通过反向信道向基站响应。 3)基站传递移动终端发送的确认信息并提示MSC进行切换。 4) MSC指示基站将该呼叫移动到该小区内没有使用的信道上去(一般来说，每个小区内有一个控制信道和10至60个语音通道)，,简单系统工作原理=蜂窝电话如何接通?

14、,5)基站通知移动终端将频率改到一个没被使用的前向和反向语音信道上去，在此基础上，另一个数据信息(称为警告)通过前向语音信道发送到移动手机通知它振铃，以提示用户接电话。 6)一旦通话开始了，为了保证用户在移进及移出基站时的通话质量，基站调整移动终端的发送功率和移动终端与基站间的信道，即“切换”。语音信道使用了特殊的控制信号来使基站和MSC在通话过程中控制移动终端。,移动通信系统的协议栈(GSM协议分层结构=设计理念?),示意图GSM协议栈,1)L1层，又称为物理层:提供传送比特流所需的物理(无线)链路、为高层提供各种不同功能的逻辑信道，它包含业务与控制信道。 2) L2层，又称为链路层:在移动

15、台与基站之间建立可靠的专用数据链路。L2层的协议是基于ISDN的D信道链路接入协议LAPD，但为了空中接口Um，需要做适当的修改，称它为LAPDm。 3) L3层，又称为网络高层:负责控制和管理的协议层。它把用户和系统控制过程的特定信道按一定的协议分组安排到指定的逻辑信道上。 进一步细分为： a.无线资源管理RR； b.移动性管理MM； c.接续呼叫管理CM，它含有并行呼叫处理、补充 业务管理和短消息业务管理。,移动通信系统的协议栈(GSM协议分层结构),1.1移动通信的主要特点 : *2st-15*,移动通信网分类蜂窝式移动通信： 本地移动通信网 漫游移动通信网。 ： *2st-12*,主要

16、特点：具有三重动态特性 信道动态性：发展的原动力。无线通信，开放式传播。信道的时变性和随机性，大大降低了通信容量和质量。 用户动态性：发展的原动力 业务动态性；对3G,4G(5G),1.2移动通信的发展 :,.总体方面及国内 总体方面：正式商业运营=30多年，大约每十年就更新一代。目前正处于第二代(2G)与第三代(3G)的共存期、4代启动期。,第一代(1G)：特征=模拟式蜂窝网，商用化=20世纪70年代末80年代初开始，代表性标准=北美的AMPS(Advanced Mobile Phone System)世界第一个可商用系统、欧洲的TACS(Total Access Communication System)两大系统、北欧NMT及日本HCMTS系统等。 解决问题及技术措施： *2st*-15 动态性问题：一重动态性=用户、适当考虑第二重信道动态性。 用户的动态寻址问题：频分多址FDMA。 扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求问题：蜂窝式网络结构和频率