桂林理工移动通信原理大作业

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1、移动通信原理及系统院院 系：系： 信息工程与科学技术学院信息工程与科学技术学院 专专 业：业： 通信工程通信工程 班班 级：级： 通信通信 12-312-3 班班学学 号：号： 学学 生：生： 卢鹏卢鹏 移动通信原理大作业所谓移动通信，是指通信双方或至少一方处于运动中进行信息交换的通信方 式。移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信，卫星电话通 信等。我国移动通信技术的发展发展：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是 20 世纪 70 年代末 80 年代初 开 始商用化的。其中最有代表性的是北美的 AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的 T

2、ACS Total Access Communication System）两大系统，另外 还有北欧的 NMT 及日本的 HCMTS 系统等。从技术特色上看，1G 以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并 适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址 FDMA 方式实现对 用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达 到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上，适 当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选 择性衰落。第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它于 20 世纪 90 年

3、代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址 （TDMA）GSM（GSM 原意为 Group Special Mobile，1989 年以后改为 Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的 IS-95 两大 系统，另外还有日本的 PDC 系统等 1）采用抗干扰性能优良的数字式调制：GMSK（GSM）、QPSK（IS-95），性 能优良的抗干扰纠错编码：卷积码（GSM、IS-95）、级联码（GSM）； （2）采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应，这对于 CDMA 方式的 IS-95 尤为重要； （3）采用自适应均衡（GSM

4、）和 Rake 接收（IS-95）抗频率选择性衰落与多径 干扰； （4）采用信道交织编码，如采用帧间交织方式（GSM）和块交织方式（IS- 95）抗时间选择性衰落。 第三代（3G）以多媒体业务为主要特征，它于本世纪初刚刚投入商业化运营。 其中最具有代表性的有北美的 CDMA2000、欧洲和日本的 WCDMA 及我国提 出的 TD-SCDMA 三大系统，另外还有欧洲的 DECT 及北美的 UMC-136。 从技术上看，3G 是在 2G 系统适配信道与用户二重动态特性的基础上又引入了 业务的动态性，即在 3G 系统中，用户业务既可以是单一的语音、数据、图像， 也可以是多媒体业务，且用户选择业务是随

5、机的，这个是第三重动态性的引入 使系统大大复杂化。所以第三代是在第二代数字化基础上的、以业务多媒体化为主要目标，全面考虑并完善对信道、用户二重动态特性匹配特性，并适当考 虑到业务的动态性能，尽力采用相应措施予以实现的技术。其主要实现措施有：（1）继续采用第二代（2G）中所采用的所有行之有效的措施； （2）对 CDMA 扩频方式应一分为二，一方面扩频提高了抗干扰性，提高了通 信容量；另一方面由于扩频码互相关性能的不理想，使多址干扰、远近效应影 响增大，并且对功率控制提出了更高要求等； （3）为了克服 CDMA 中的多址干扰，在 3G 系统中，上行链路建议采用多用 户检测与智能天线技术；下行链路采

6、用发端分集、空时编码技术； （4）为了实现与业务动态特性的匹配，3G 中采用了可实现对不同速率业务 （不同扩频比）间仍具有正交性能的 OVSF（可变扩频比正交码）多址码； （5）针对数据业务要求误码率低且实施性要求不高的特点，3G 中对数据业务 采用了性能更优良的 Turbo 码。第四代 4G 技术又称 IMT-Advanced 技术。准 4G 标准，是业内对 TD 技术向 4G 的最新进展的 TD-LTE-Advanced 称谓。正交频分复用（OFDM）技术 OFDM 是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成 许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，

7、各子载波并行传 输。尽管总的信道是非平坦的，即具有频率选择性，但是每个子信道是相对平 坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽。 OFDM 技术的优点是可以消除或减小信号波形间的干扰，对多径衰落和多普勒 频移不敏感，提高了频谱利用率，可实现低成本的单波段接收机。第五代 5G，是英文 fifth-generation 的缩写，指的是移动电话系统第五代，也是 4G 的延伸。还没有任何电信公司或标准订定组织（像 3GPP、WiMAX 论坛及 ITU-R）的公开规格或官方文件有提到 5G。2013 年 5 月 13 日，韩国三星电子 有限公司宣布，已成功开发第 5 代移动通信技

8、术（5G）的核心技术，预计于 2020 年开始推向商业化；该技术可在 28 吉赫兹（GHz）超高频段以每秒 1 吉 比特（Gbps）以上的速度传送数据，且最长传送距离可达 2 公里；利用该技术， 下载一部高画质（HD）电影只需一秒钟。2015 年 5 月 29 日，酷派首提 5G 新 概念：终端基站化。2015 年 6 月 24 日，国际电信联盟（ITU）公布 5G 技术标 准化的时间表，5G 技术的正式名称为 IMT-2020，5G 标准在 2020 年制定完成。蜂窝移动通信技术 概念 蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线 通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互

9、通信。其思想是将服务区划分成 许多小面积覆盖区域，用一个小功率的发射机来服务一个小面积覆盖区 蜂窝移动通信系统分类： 常见的蜂窝移动通信系统按照功能的不同可以分为三类，它们分别是宏蜂窝、 微蜂窝以及智能蜂窝，通常这三种蜂窝技术各有特点。 宏蜂窝技术 蜂窝移动通信系统中，运营初期的主要目标是建设大型的宏蜂窝小区， 取得尽 可能大的地域覆盖率，宏蜂窝每小区的覆盖半径大多为 1km25km， 基站天 线尽可能做得很高。在实际的宏蜂窝小内，通常存在着两种特殊的 微小区域。 一是“盲点”，由于电波在传播过程中遇到障碍物而造成的阴 影区域，该区域 通信质量严重低劣；二是“热点”，由于空间业务负荷的 不均匀

10、分布而形成的 业务繁忙区域，它支持宏蜂窝中的大部分业务。以上两“点”问题的解决，往 往依靠设置直放站、分裂小区等办法。除了经济 方面的原因外，从原理上讲， 这两种方法也不能无限制地使用，因为扩大 了系统覆盖，通信质量要下降；提 高了通信质量，往往又要牺牲容量。近 年来，随着用户的增加，宏蜂窝小区进 行小区分裂，变得越来越小。当小区小到一定程度时，建站成本就会急剧增加， 小区半径的缩小也会带来严 重的干扰，另一方面，盲区仍然存在，热点地区的 高话务量也无法得到很 好的吸收，微蜂窝技术就是为了解决以上难题而产生的。微蜂窝技术 与宏蜂窝技术相比，微蜂窝技术具有覆盖范围小、传输功率低以 及安 装方便灵

11、活等，该小区的覆盖半径为 30m300m，基站天线低于屋顶高 度， 传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。微蜂窝可以作为宏 蜂窝的补充和延伸，微蜂窝的应用主要有两方面：一是提高覆盖率，应用 于一 些宏蜂窝很难覆盖到的盲点地区，如地铁、地下室；二是提高容量， 主要应用 在高话务量地区，如繁华的商也街、购物中心、体育场等。微蜂 窝在作为提高 网络容量的应用时一般与宏蜂窝构成多层网。宏蜂窝进行大 面积的覆盖，作为 多层网的底层，微蜂窝则小面积连续覆盖叠加在宏蜂窝 上，构成多层网的上层， 微蜂窝和宏蜂窝在系统配置上是不同的小区，有 独立的广播信道。 微蜂窝层 的站点数量多，传输成本占整个设备

12、投资的比例大于宏蜂窝 基站，根据实际情 况选择合理的网硌结构和传输手段是非常重要的。微蜂 窝一般为 12 载频， 采用 PCM 方式传输时，如果采用星型连接，传输线占 有率非常低，一般微 蜂窝之间采用链型方式，这样 45 个微蜂窝可以采用 一对传输线路接到机房， 可以有效地节约成本。相对于 PCM 方式，利用现 有电话线路进行传输的 HDSL 传输方式，是目前非常经济的一种传输方式, 微蜂窝设备也趋向于内置 HDSL 传输设备。当微蜂窝由于特殊原因不能采用 上述方式传输时，光纤和 微波也是较为常用的选择。 智能蜂窝技术 智能蜂窝是指基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线 系统，智能 监

13、测所移动台处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传 递给移动台的蜂 窝小区。对于上行链路而言，采用自适应天线阵接收技术， 可以极大地降低多 址干扰，增加系统容量；对于下行链路而言，则可以将 信号的有效区域控制在 移动台附近半径为 100200 波长的范围内， 使同道干扰大小为减小。智能蜂窝小区既可以是宏蜂窝，也可以是微蜂窝。利用 智能蜂窝小区的概念进行组网 设计，能够显著地提高系统容量，改善系统性能。移动通信中重要的技术多址接入技术蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳一个用户进行通话， 许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。移动通信系统是一个 多信道同时工作的系统，

14、具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电 波覆盖区内，如何建立用户之间的无线信道的连接，是多址接入方式的问题。 解决多址接入问题的方法叫多址接入技术。当以传输信号的载波频率不同来区 分信道建立多址接入时，称为频分多址方式（FDMA）；当以传输信号存在的 时间不同来区分信道建立多址接入时，称为时分多址方式（TDMA）；当以传 输信号的码型不同来区分信道建立多址接入时，称为码分多址方式（CDMA）。 目前在移动通信中应用的多址方式有：频分多址（FDMA）、时分多址 （TDMA）、码分多址（CDMA）以及它们的混合应用方式等。最后 感谢老师一学期对我的谆谆教导，陈老师精彩绝伦的讲课简直是前无古人后无来者，生动而幽默的语言，丰富的教学经验，让我们这帮学生领略了新 一片天地，深深地喜欢上了这门学科，不仅如此移动通信让我懂得了、学 会了许多专业知识，对通信行业有了更深刻的了解。