现代移动通信第2版教学作者蔡跃明第01讲第01章节移动通信概述课件

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1、数 字 移 动 通 信,第一讲 移动通信概述,数字移动通信,1-3,第一章 移动通信概述,内容提要 0.0 课程概述 1.1 引言 1.2 移动通信的分类及应用系统 1.3 移动通信的发展概况 1.4 标准化组织,1-4,移动通信概述,拟讨论的问题 数字移动通信课程有何特点？ 什么是移动通信？ 移动通信有哪些主要特点？ 有哪些常用的移动通信系统？ 移动通信是如何发展的？ 代表性的标准化组织有哪些？ 重点：移动通信基本概念 难点：移动通信的主要特点,1-5,内容提要 0.0 课程概述 1.1 引言 1.2 移动通信的分类及应用系统 1.3 移动通信的发展概况 1.4 标准化组织,第一章 移动通信

2、概述,0.0 课程概述,为何要学移动通信？ 本课程的内容主要有哪些？ 如何学好本门课程？,一、为什么学习这门课程,移动通信是通信领域最为活跃的分支之一。 目前，移动通信已经影响到大众生活的所有层面，是继字母以来对人类生活影响最深远的信息交换方式！,1-7,思考：你所熟知的移动通信业务有哪些？,移动通信无所不在，不可或缺！,移动通信在 我们身边！,打电话,发短信,移动应用,视频聊天,用户数：11.46亿,普及率：84.9% （2013.03.31）,二、本课程的主要内容,基本理论 基本概念、基本原理、基本组成、信道特点、发展概况 第1章 移动通信概述、第2章移动通信信道 关键技术 组网技术、抗衰

3、落技术、数字调制技术、多址接入技术 第3章组网技术、第5章抗衰落技术,典型系统 蜂窝系统（2G、3G）、集群系统、卫星系统 第7章 GSM、第8章IS-95 CDMA、第9章 3G、第10章 专用系统 新进展 OFDM、MIMO、协同通信、认知无线电、 3G-LTE、4G 第12章 展望,二、本课程的主要内容,三、学习本门课程的提示,英文名称：Digital Mobile Communications 课程性质：专业（选修）课 课程体系： 信号与系统（二年级） 数字信号处理（三年级） 电波与光波传输技术（三年级） 数字通信原理（三年级） 毕业设计（四年级） 通信系统综合实验（四年级） 教员安排

4、：,三、学习本门课程的提示,教学要求 讲课 注重解决问题的思路，促进自主领悟 注重基础知识和前后内容的融会贯通 学习 带着问题预习，熟悉知识点； 认真听课，积极参与课堂教学； 多想、多练、多做； 认真完成课后作业。,三、学习本门课程的提示,教学要求 考核评定 课终的总评成绩：作业成绩占20%，期中小测占30%，期末闭卷考试成绩占50%。 其中：作业成绩由平时作业和创新实践两部分组成。 课后作业 每周交1次，周四上课之前上交 一般迟交作业，本次作废,三、学习本门课程的提示,课时分配：课内40学时（20次课） 讲授40学时,1-21,三、学习本门课程的提示,教科书 现代移动通信，机械工业出版社，2

5、010.7 参考书 蔡涛等译，无线通信原理与应用，电子工业出版社，1999年 啜刚，孙卓. 移动通信原理 M . 北京：电子工业出版社，2011. T. Rappaport ,Wireless Communications: Principles and Practice （第二版，2005年）,让我们一起努力！,开始吧，,第一章 移动通信概述,1-24,内容提要 0.0 课程概述 1.1 引言 1.2 移动通信的分类及应用系统 1.3 移动通信的发展概况 1.4 标准化组织,第一章 移动通信概述,所谓移动通信，是指通信双方至少有一方处于移动（或暂时停止）状态下的通信，包括移动体与固定体之间的

6、通信，移动体之间的通信等。 简单来说，就是移动中的信息交换。,一、移动通信基本概念,一、移动通信基本概念,移动通信系统示意图,固网设备 网络 无线基站 移动终端,二、移动通信和固定通信的区别,接口 固定通信的接口是钉在墙上的，插一根电话线/网线就可以用，通过这个接口和固定网络进行联系。 移动通信的用户端是通过“空中接口”与无线网络保持联系。,1-27,无线信道,有线信道,二、移动通信和固定通信的区别,由“空中接口”引发的问题一,1-28,无线传播媒质的优点是允许通信中的用户在一定范围内自由活动。 缺点是传播特性一般都很差。主要有传播损耗、阴影效应、多径效应、多普勒效应。,如何在复杂无线电波传播

7、环境下有效传输信息？,第2章（移动通信信道）能够帮助我们详细了解无线信道衰落产生的原因，从而为我们选择合理的抗衰落技术（第5章）提供理论依据。,由“空中接口”引发的问题二,二、移动通信和固定通信的区别,1-29,噪声：内部噪声（热噪声、电源噪声）、自然噪声（大气噪声、太阳噪声）、人为噪声（电动机、电气开关等产生的电磁辐射）。 干扰：邻道干扰、互调干扰、同频干扰、多址干扰，以及近地无用强信号压制远地有用弱信号的现象（称远近效应）等等。,在开放的无线电波传播环境下如何有效对抗移动台受到的噪声和干扰？,第3章（组网技术基础）能够帮助我们详细了解移动通信环境下的干扰，从而为我们进行合理的系统设计打下牢

8、固的基础。,由“空中接口”引发的问题三,二、移动通信和固定通信的区别,1-30,如何提高通信系统的通信容量，始终是移动通信关注的焦点。 一方面要开辟和启用新的频段；另一方面要研究各种新技术与新措施，如压缩信号所占带宽、频率复用等方法来提高频谱利用率。,如何在有限的无线电频谱资源下提高系统容量？,第3章（组网技术基础） 将讲述提高蜂窝系统容量的方法,由“空中接口”引发的问题四,二、移动通信和固定通信的区别,1-31,基站如何区分手机？ 一个墙上的插口通常只能对应一台电话，而基站的一根天线要同时接收很多移动台发来的信号 如何区分哪个信号来自哪个移动台？,谁是谁空中接口的困惑,解决思路：引入多址接入

9、技术（第6章的内容）,由“空中接口”引发的问题五,二、移动通信和固定通信的区别,1-32,基站如何找到手机？ 固定电话的位置是固定的，通信网络找指定的接口即可； 而移动通信中，手机的位置随时在变化，谁知道手机在哪个基站下面？,二、移动通信和固定通信的区别,1-33,解决思路：移动性管理之位置更新（第3章的内容）,由“空中接口”引发的问题五,二、移动通信和固定通信的区别,1-34,解决思路：移动性管理之越区切换（第3章的内容）,如何保证“移动”着打电话不会有问题？,由“空中接口”引发的问题六,二、移动通信和固定通信的区别,由“空中接口”引发的问题七,1-35,如何识别手机用户的身份？ 固定通信的

10、终端一般直接接在用户家里或者公司里，接口就是身份。 移动通信用户是移动的，无法根据物理位置确定其身份，系统对用户的鉴别相当于对终端的鉴别。,解决思路：用户管理鉴权（第7章的内容）,二、移动通信和固定通信的区别,由“空中接口”引发的问题八,1-36,如何保证对话不被他人窃听？ 移动通信的空中接口是开放性的，无线电波的传递容易被他人窃听和截获。 基站发送随机数据，手机利用自己的密钥产生随机加密序列对空中接口的数据进行加密。,解决思路：用户管理加密（第7章的内容）,1-37,第2章：移动通信信道,第3章：组网技术基础,第5章：抗衰落技术,回答“空中接口”引发的八大问题,第6章：多址接入技术,三、移动

11、通信的主要特点,1-38,1-39,第一章 移动通信概述,内容提要 0.0 课程概述 1.1 引言 1.2 移动通信的分类及应用系统 1.3 移动通信的发展概况 1.4 标准化组织,四、常用移动通信系统,1-41,集群移动通信系统是一种专用通信网，适用于在各个行业（或几个行业合用）中进行调度和指挥； 一般由控制中心、总调度台、分调度台、基站台和移动台组成； 对不同用户常常赋予不同的优先等级。,1、集群移动通信,控制中心,基站,移动台,1、集群移动通信,2、无绳电话,1-44,思路：利用卫星中继，在海上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区中实现移动通信。 发展 海上移动通信，为船只提供通信服务。 陆

12、地移动通信，车载终端及手持终端。 举例 “铱”系统：由66颗卫星组成(原计划77颗) 。实现全球覆盖，为边远地区提供通信服务，也能为陆海空移动用户提供通信服务。,3、卫星移动通信,1-45,3、卫星移动通信,3、卫星移动通信,4、无线局域网,WiFi网络,5、蜂窝移动通信,BS:基站 MS:移动台 MSC:移动交换中心,1-49,固定用户与移动用户之间的通信,移动用户与移动用户之间的通信,5、蜂窝移动通信,1-50,内容提要 0.0 课程概述 1.1 引言 1.2 移动通信的分类及应用系统 1.3 移动通信的发展概况 1.4 标准化组织,第一章 移动通信概述,传奇人物马可尼 无线电通信创始人,

13、五、移动通信的发展简史,五、移动通信的发展简史,以天线为例： 为了有效的电磁能量辐射，天线的物理长度应为波长的1/2。若无线电台工作于1MHz，那么电台天线约150米！,世界第一个警用车载无线电系统，工作在2MHz,特点：专用系统，工作频率低，采用一个基站覆盖服务区,不足：电台的体积大、重量重,底特律,1946年10月，贝尔电话公司启动车载无线电话服务,世界第一个公用汽车电话系统，工作在150MHz,五、移动通信的发展简史,第一代移动通信（1G）系统 出现于上世纪70年代末80年代初， 源于系统容量问题。,摩托罗拉 DynaTAC 8000X,重0.9公斤 通话时间半小时 售价3995美元！,

14、1978年底，美国贝尔实验室成功研制出先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝移动通信网，大大提高了系统容量。随后，许多国家纷纷推出相类似的系统，如英国TACS等。1G系统是模拟系统。,五、移动通信的发展简史,第二代移动通信（2G）系统 出现于20世纪80年代末90年代初， 由欧洲发起，源于漫游问题。,1982年，欧洲电信管理部门开始制定适用于泛欧各国的一种数字移动通信系统的技术规范；1988年，确定了全球第一个数字蜂窝移动通信系统规范GSM标准；1991年，GSM系统投入使用。 1995年，美国推出了窄带CDMA系统。,五、移动通信的发展简史,第三代移动通信（3G）系统 出现于上世纪90年代

15、中后期，源于多媒体业务传输问题。,1985年，国际电信联盟（ITU）提出了未来公共陆地移动通信系统（FPLMTS）的概念；1996年，FPLMTS更名为IMT-2000；1999年，ITU确定3G标准：WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA。2001年，3G商用网开通。,五、移动通信的发展简史,第四代移动通信（4G）系统 出现于本世纪初期，源于高 质量多媒体业务传输问题。,2005年10月，国际电联正式将B3G/4G移动通信统一命名为IMT-Advanced，即第四代移动通信。2012年1月，国际电联确定了4G国际标准：LTE-A，IEEE 802.16m。目前已开始商用。,五、移动通

16、信的发展简史,五、移动通信的发展简史,例 可预见的移动通信应用,医疗应用,1-60,内容提要 0.0 课程概述 1.1 引言 1.2 移动通信的分类及应用系统 1.3 移动通信的发展概况 1.4 标准化组织,第一章 移动通信概述,六、标准化组织,1-61,1、标准化的必要性和内容 1）为什么要进行标准化工作？ 通信技术的多样性 网络缺乏互联，设备缺乏互通 无法大规模生产 价格昂贵,1-62,2）移动通信的标准化包括哪些内容？ 技术体制标准化 网络设备标准化 测试方法标准化,六、标准化组织,2、具体组织机构 国际无线电标准化工作由国际电信联盟（ITU）负责。 欧洲的标准化组织 欧洲邮电管理协会（CEPT） 欧洲电信标准协会（ETSI） 北美地区的标准化组织 电子工业协会（EIA） 电信工业协会（TIA） 蜂窝电信工业协会（CTIA） 美国国家标准协会（ANSI）,1-63,六、标准化组织,IEEE 802标准化组织 IEEE 802.11 IEEE