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1、移动通信技术与系统,南京邮电大学，高欢芹 Tel: 83477491，13913363449,课前几个问题,为什么选这门课,移动通信最热门 感兴趣想了解一点知识,如何学这门课,自学为主 主动听课 勤于思考 轻松活泼,如何教这门课,非理论基础 基本概念和技术介绍,“轻松活泼学有所获”,几点要求与说明,3. 笔记（课件）,4. 作业,1. 出勤,2. 听课,考查成绩： 平时成绩 考试成绩,6. 开卷考试,7. 考试特点：题小、量大、面宽， 主要考查基础知识，包括例题、习题。,【教学目标】将以现代移动通信系统为背景，主要讲述移动通信的基本概念和关键技术以及典型移动通信系统，让同学对移动通信技术有较
2、全面的了解，对典型移动通信系统有所了解。,【教学重点】是移动通信中的基本概念，移动通信中的相关关键技术和典型移动通信系统相关知识。,移动通信技术与系统,课程内容,第一章 移动通信系统概述 第二章 移动信道的电波传播 第三章 移动通信中噪声和干扰 第四章 数字移动通信主要技术 第五章 移动通信组网原理 第六章 GSM数字移动通信系统 第七章 CDMA数字移动通信系统 第八章 移动数据通信（GPRS） 第九章 第三代移动通信系统,本章基本要求： 掌握移动通信的概念，了解其特点与分类，掌握移动通信系统组成、工作频段与工作方式以及网络性能指标，了解移动通信发展历史和发展趋势。,第一章 移动通信系统概述
3、,移动通信的特点 移动通信系统组成 移动通信工作频段 移动通信的传输方式 移动通信系统的分类 移动通信网性能指标 移动通信的发展简况 移动通信发展趋势 第三代移动通信与个人通信,何为移动通信？,移动通信是指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交换的通信方式。,=“动中通”,移动体之间的通信只能依靠无线电传输.,那什么是无线通信呢？,无线通信指利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式。电磁波是它的载体。,常见的移动通信种类有哪些？,移动台 固定台 固定台 移动台 移动台 移动台,基本概念,在移动通信系统(特别是陆地移动通信系统)中, 由于移动台可能在各种环境中不断运动, 建筑群或障碍
4、物对其的影响不断变化, 电磁波在传播时会产生反射、 折射、 绕射等现象, 由此会产生多径干扰、信号传播延迟和展宽及多卜勒等效应, 从而导致接收信号的强度和相位随时间、 地点而不断变化。 只有充分研究电波传播的规律, 才能进行合理的系统设计。,无线电波传播条件复杂,移动通信的特点,所谓多卜勒效应指的是当移动台(MS)具有一定速度v的时候, 基站(BS)接收到移动台的载波频率将随v的不同, 产生不同的频移。移动产生的多卜勒频移为,式中, v为移动体速度, 为工作波长, 为电波入射角(如图所示)。 此式表明, 移动速度越快, 入射角越小, 则多卜勒效应就越严重。 ,噪声和干扰严重,移动通信的特点,通
5、信质量的好坏与外部噪声及干扰有关。噪声的主要来源是人为噪声, 如来源于城市环境中交通工具的噪声, 房屋装修过程中的噪声及各种的工业噪声。干扰的主要来源有由设备中器件的非线性特性引起的互调干扰, 由移动台“远近效应”引起的邻道干扰及同频复用所引起的同频干扰等。 因此, 在系统设计时, 应根据具体情况, 采取相应的抗干扰和噪声的措施,频带利用率要求高,移动通信的用户数量很大, 为了缓和用户数量大与可利用的频率资源有限的矛盾, 除了开发新频段之外, 还要采取各种措施来更加有效地利用频率资源, 如压缩频带、 缩小波道间隔、多波道共用技术等。,移动台的移动性强,由于移动台的移动是在广大区域内的不规则运动
6、, 而且大部分的移动台都会有关闭不用的时候, 所以它与交换中心没有固定的联系方式。在这种情况下，还要求实现通信并保证质量, 导致移动通信必然是无线通信或无线通信与有线通信的结合, 而且必须要有自己的跟踪、交换技术, 如位置登记技术、 波道切换技术、 漫游技术等。,移动通信的特点,移动通信设备性能要好，必须要求移动台体积小、 重量轻、功耗低、操作方便。 同时, 在有振动和高、 低温等恶劣的环境条件下, 要求移动台依然能够稳定、 可靠地工作。,移动通信设备的性能要好,系统和网络结构复杂,移动通信系统是一个多用户的通信系统, 必须使用户之间互不干扰, 才能够协调一致地工作。 此外, 移动通信系统还应
7、能与公用电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)等互连。因此移动通信系统和网络结构十分复杂。,移动通信的特点,移动通信系统组成,移动通信系统主要由移动台(MS, Mobile Station)、 基地站(BS, Base Station)、 移动业务交换中心(MSC, Mobile Telephone Switching Center or Mobile Services Switching Center)及传输线四个部分组成,移动通信系统组成,移动台有便携式、手提式、车载式三种。所以说移动台不单指手机, 手机只是一种便携式的移动台。 基地站是以多信道共用方式在移动通信中提供通信服务的关
8、键设备, 其中主要由收发信道盘等组成。 移动业务交换中心除具有一般市话交换机的功能之外, 还有移动业务所需处理的越区切换、漫游等处理功能。 传输线部分主要是指连接各设备之间的中继线。目前MSC到BS之间的传输主要采用小微波及光缆等方式。,每个基站都有一个可靠通信的服务范围，称为无线小区。 基站是无线小区组织管理的核心，与该小区内所有移动台进行通信。 无线小区的大小，主要由发射功率和基站天线的高度决定，按服务面积大小可分为大区制和小区制两种。 大区制是指一个服务区由一个无线区覆盖，这种情况下基站发射功率很大，无线区覆盖半径达到25km以上； 小区制一般指覆盖半径为210km的区域，目前的发展方向
9、又将小区细划划小，包括宏小区（1-20km），微小区（0.11km），微微小区（小于100m）。,区域划分,各个设备构成系统，各自的数字信号处理单元通过接口相连，移动台MS与基站之间的接口叫做空中无线接口，它们之间的信息传输媒质是无线电波，因此称为无线接口（Um接口）,无线接口是制约移动通信系统容量扩展的瓶颈。 不同的移动通信系统之间的差别主要是在无线接口技术的差别，对系统的研究主要是对无线接口的研究，研究如何提高空中无线接口性能。 基站与移动交换中心之间的信息传输是靠有线媒质，一般是光纤，它们之间的接口是有线接口，有利于容量的增加。,接口,移动天线收发系统,衡量数字信号传输质量的一个重要指标
10、是载噪比C/N，是网络调测、优化的衡量指标，国家规定GSM系统C/N不小于12dB；用Eb/N0来衡量CDMA系统质量，国家规定，CDMA系统的MS的接收机Eb/N0不小于5dB，BS的接收机Eb/N0不小于7dB。,移动通信系统的组成收发信机的构成,收发信机的构成（P10，图1-3）,发信信号处理：,收信信号处理：,调制/解调：,频率合成器：,收、发通道：,双工器：,语音编码、信道纠错编码、加密、 帧结构生成等。,语音解码、信道纠错解码、解密、 解帧结构,将被传信息变换为适合空中传输的形式。,为收、发信机提供高稳定度的频率源。,使已调信号调到适合于空中传输的载频。,使收、发通路共用天线，但又
11、避免收发相互干扰。,移动通信工作频段-频率资源简介,移动通信工作频段,1 .确定工作频段考虑原则：,根据电波传播特性、天线尺寸,环境噪声及干扰的影响,服务区域范围、地形和障碍物尺寸以及建筑物的渗透性能,有利于设备小型化,与已经开发的频段的协调和兼容性,移动通信使用的无线频谱：VHF、UHF，30MHz-3000MHz微波频段,2.我国蜂窝移动通信系统的频率,移动通信工作频段,移动频点为7695 联通频点为96124 怎么得来的？,1800MHz频段移动通信工作频段,移动通信的传输方式,1 . 单工制,所谓单工通信是指通信双方交替进行收信和发信的通信方式, 发送时不接收, 接收时不发送。单工通信
12、常用于点到点的通信, 如图所示。根据收发频率的异同, 单工通信可分为同频单工和异频单工。,特点：收、发共用频率，可节省频率 收、发不同时工作，相互无干扰 设备简单、省电,缺点：要求邻网频率间隔大 操作不方便、不习惯，通话断续 不适合与公网接口,1 . 单工制,2. 双工制,定义：收、发分别用两个频率，且收、发同时工 作的通信方式。,移动通信的传输方式,特点：收、发频率间有一定的间隔，抗干扰能力强 操作方便，符合人们打电话的习惯， 适用于多频道同时工作的系统，适合与公网相连接。,缺点：移动台间不能直接通话（通过基站转接） 在使用过程中, 不管是否发话, 发射机总是工作的, 故电能消耗很大, 这对
13、以电池为能源的移动台是很不利的，且易产生干扰。,针对此问题的解决办法是: 要求移动台接收机始终保持在工作状态, 而令发射机仅在发话时才工作。,这种双工系统目前在移动通信系统中获得了广泛的应用。,2. 双工制,3 . 半双工制,半双工通信是介于单工通信和全双工通信之间的一种通信方式。,移动通信的传输方式,特点：设备简单，功耗小，克服了同频单工通信断 断续续的现象, 但操作仍不太方便。,所以半双工方式主要用于专业移动通信系统中, 如汽车调度等。,基站双工工作，移动台单工工作，介于单工通信和全双工通信之间，移动台的工作情况与单工通信时相似: 采用“按-讲”方式, 即按下按讲开关, 发射机才工作, 而
14、接收机总是在工作。基站的工作情况与全双工通信时相似, 采用双工器, 使收发信机共用一副天线。,无线寻呼系统,移动通信系统的分类,集群移动通信系统,陆地蜂窝移动通信系统,移动卫星通信,无绳电话系统,无线寻呼系统,移动通信系统的分类,据CCIR的建议, 无线寻呼系统可定义为一种非语言单向告警个人选择呼叫系统。 即通过此系统, 通信的一方借助于市话电话机能够向特定的寻呼接收机持有者传递一些简单的个人信息。在无线寻呼系统中应用的寻呼接收机称为袖珍铃, 俗称“BP机”。当接收到信息时, 袖珍铃以告警的形式通知其持有者。告警方式包括声音、 视觉、振动或是这几种方式的结合。 每个袖珍机都有其特定的“地址编码
15、”, 只有真正发送给它的信息, 持有者才能接收到; 同样, 只有知道了特定的“地址编码”, 才能向特定的袖珍机发送信息。,无线寻呼系统,集群移动通信系统,集群移动通信系统也称大区制移动通信系统。CCIR最初称之为Trunking System(中继系统), 为了避免与无线中继系统混淆, 后又改称集群系统。集群系统是一种高级移动调度系统, 是指挥调度最重要和最有效的通信方式之一, 代表着专用移动通信网的发展方向。 从某种意义上讲, 集群通话系统是一个自动共享若干个信道的多信道中继(转发)通信系统。它与普通多信道共用的通信系统并无本质的区别, 只是更适用于对指挥调度功能要求较高的专门部门或企事业单
16、位。其特点是: 资源共享、 费用分担、 服务优良、 效率高、 造价低。,集群移动通信系统,陆地蜂窝移动通信系统,陆地蜂窝移动通信系统也称小区制移动通信系统, 在移动通信中处于统治地位, 是目前应用最广泛、用户数量最多、与人们日常生活最紧密的移动通信系统。 陆地蜂窝移动通信系统的特点是把整个大范围的无线服务区划分成许多小区, 每个小区设置一个基站, 负责本小区各个移动台的联络与控制, 各个基站通过移动业务交换中心相互联系, 并与市话局连接。 陆地蜂窝移动通信系统利用无线电波随传播距离增加衰减的特性及蜂窝状小区结构, 可有效实现频率复用, 在提高频率利用率的同时, 可保证通信的质量。,陆地蜂窝移动通信系统,陆地蜂窝移动通信系统,小区是采用基站识别码(BSIC)或全球小区识别码(CGIC)进行标识的无线覆盖区域。 在采用全向天线结构的模拟网中, 小区即为基站区; 在采用12
