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1、1移 动 通 信Mobile Communications2主要参考书主要参考书1.1.移动通信移动通信. . 郭梯云等郭梯云等. .西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社2.Introduction to wireless and Mobile systems.2.Introduction to wireless and Mobile systems. Dharma Prakash Agrawal,Qing-An Zeng.( Dharma Prakash Agrawal,Qing-An Zeng.(高教出高教出版社版社) )3.3.大话通信系列大话通信系列3学习指导学习指导立足系统立
2、足系统 掌握原理掌握原理 注重应用注重应用 跟进热点跟进热点 前期课程：随机过程前期课程：随机过程 数字通信原理数字通信原理 实践课程：通信仿真实践课程：通信仿真 EDA DSP 4内容内容内容内容：一、移动通信系统的基本概念一、移动通信系统的基本概念一、移动通信系统的基本概念一、移动通信系统的基本概念 二、移动通信系统的发展二、移动通信系统的发展二、移动通信系统的发展二、移动通信系统的发展问题问题问题问题：1 1 1 1、移动通信的定义和特点、移动通信的定义和特点、移动通信的定义和特点、移动通信的定义和特点2 2 2 2、数字通信系统的优点、数字通信系统的优点、数字通信系统的优点、数字通信系
3、统的优点3 3 3 3、蜂窝移动通信的主要技术、蜂窝移动通信的主要技术、蜂窝移动通信的主要技术、蜂窝移动通信的主要技术移动通信概论移动通信概论5移动通信系统基本概念移动通信系统基本概念移动通信系统基本概念移动通信系统基本概念定义定义定义定义：移动通信系统是指进行信息交换的两端中至少有一端可以处于移动状态的网络系统（at least one terminal is in mobile state）终端的移动性：terminal mobility（如手持机、车载台等）个人的移动性：personal mobility（SIM卡方式支持的业务） 移动通信概论移动通信概论第一部分第一部分6移动通信的发展
4、移动通信的发展移动通信的发展移动通信的发展目标：个人通信目标：个人通信（personal communication network：PCN)v 无论任何人无论任何人 (Whoever)“任何人任何人”要求支持巨大用户量要求支持巨大用户量: 频谱资源有限频谱资源有限v在任何时间在任何时间 (Whenever)“任何时间任何时间”要求支持移动中通信要求支持移动中通信: 无线通信是前提无线通信是前提v在任何地点在任何地点 (Wherever)“任何地点任何地点”要求无缝覆盖要求无缝覆盖: 传输能力有限传输能力有限v与另一个人与另一个人 (Whomever)v终端异构性（终端异构性（Heteroge
5、neous terminals）v进行任何形式进行任何形式 (Whatever)“任何形式任何形式”要求多媒体要求多媒体: 处理能力有限处理能力有限移动通信概论移动通信概论7移动通信的主要特点移动通信的主要特点移动通信的主要特点移动通信的主要特点v 必须利用无线电波进行信息的传输（必须利用无线电波进行信息的传输（Wireless）多径传播多径传播；用户高速移动用户高速移动；v 工作于复杂的干扰环境（工作于复杂的干扰环境（Complex interference environment） 开放式环境，存在多种干扰：开放式环境，存在多种干扰：互调干扰、邻道、同信道、邻小区、同小区互调干扰、邻道、同
6、信道、邻小区、同小区v 可利用的频率资源有限（可利用的频率资源有限（Limited spectrum） v网络结构多种多样，网络管理复杂（网络结构多种多样，网络管理复杂（Heterogeneous network） 用户注册和登记，鉴权和计费，切换和漫游，安全和保密用户注册和登记，鉴权和计费，切换和漫游，安全和保密v 用户终端成为个人消费品（用户终端成为个人消费品（Terminal as a commodity）移动通信概论移动通信概论开辟和启用新的频段；开辟和启用新的频段；研究新技术以提高频谱利用率；研究新技术以提高频谱利用率；频谱的合理分配和高效管理频谱的合理分配和高效管理8移动通信的分类
7、移动通信的分类移动通信的分类移动通信的分类v按工作方式分类：单工（simplex communication），双工（duplex communication），半双工（half-duplex communication）v按多址方式分类：FDMA、TDMA、CDMA、SDMAv按信号形式分类：模拟网（analog communication）和数字网v按覆盖范围分类：局域网、广域网（wide area network）v按服务特性分类：专用网（private network）、公用网v按使用环境分类：陆地通信、海上通信、空中通信v按使用群体分类：民用设备、军用设备移动通信概论移动通信概论9图
8、1 (a) simplex communication； (b) half-duplex communication； (c) duplex communication移动通信系统概论移动通信系统概论10PowerFrequencyTimeFDMAFrequencyPowerTimeFDMA/TDMAFrequencyCDMAPowerTime多多多多址址址址方方方方式式式式：对对于于基基站站给给定定的的无无线线资资源源多多个个移移动动台台如如何何共共享使用享使用，即多址接入方式即多址接入方式移动通信系统概论移动通信系统概论FDMA: Frequency Division Multiple A
9、ccessTDMA: Time Division Multiple AccessCDMA: Code Division Multiple Access11Advantages of Digital CommunicationAdvantages of Digital Communication v 0/10/1编码融合多种业务；编码融合多种业务；v 可以采用多种技术获得高的频谱利用率（可以采用多种技术获得高的频谱利用率（high high spectral efficiencyspectral efficiency）；）；v 能采用各种技术提高抗衰能力和抗干扰能力；能采用各种技术提高抗衰能力和
10、抗干扰能力；v 安全加密（安全加密（safe encryptionsafe encryption）；）；v 数字信号处理技术数字信号处理技术（Digital Signal Processing ）减小手减小手机体积和重量。机体积和重量。 移动通信系统概论移动通信系统概论12移动通信概论移动通信概论移动通信系统的全球覆盖移动通信系统的全球覆盖移动通信系统的全球覆盖移动通信系统的全球覆盖（seamless coverageseamless coverage）131.3.2 1.3.2 蜂窝移动通信系统（蜂窝移动通信系统（Cellular CommunicationCellular Communic
11、ation） 图 1-5 大区覆盖与小区覆盖(a) 大区覆盖； (b) 小区覆盖 移动通信概论移动通信概论(b)14图 1-6 蜂窝系统的频率再用（Frequency Reuse） 移动通信概论移动通信概论15移动通信概论移动通信概论蜂窝在移动网络中的位置蜂窝在移动网络中的位置IPPSTNBSBSBSBSBSBSCBSCMSMSCVLR/HLRNMMC16切换（切换（切换（切换（handoffhandoff）v切换： 将正在处于通信状态的移动台转移到新的小区业务信道上 实现蜂窝移动通信的“无缝隙（seamless）”覆盖 v切换原因： 信号的强度下降到系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到
12、信号强度较强的相邻小区 由于某小区业务信道容量全被占用，移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区v切换和漫游（roaming）的区别移动通信概论移动通信概论17Base 1Base 2Base 3蜂窝系统的小区切换蜂窝系统的小区切换移动通信概论移动通信概论18VLRMSCMSCVLRMSCMSCGMSCGMSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSAbisBSSBSSAUCAUCHLRHLREDCHABSCBSCBTSBTSBTSBTSAbisBSSBSSAPSTNPSTNVLRMSCMSCVLRMSCMSCGMSCGMSCBSCBSCBTSBTSBTSBTSAbisBSSBSSAUCAUCH
13、LRHLREDCHABSCBSCBTSBTSBTSBTSAbisBSSBSSA终端用户漫游终端用户漫游移动通信概论移动通信概论19移动通信系统的发展移动通信系统的发展移动通信系统的发展移动通信系统的发展第二部分第二部分移动通信概论移动通信概论20第一代模拟蜂窝移动通信系统第一代模拟蜂窝移动通信系统第一代模拟蜂窝移动通信系统第一代模拟蜂窝移动通信系统历史回顾历史回顾：1978年，美国的贝尔实验室成功开发了年，美国的贝尔实验室成功开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统）系统。1987年，中国首个年，中国首个TACS制式模拟移动电话制式模拟移动电话系统建成商用
14、，之后系统建成商用，之后AMPS也曾被引入中国。也曾被引入中国。主要标准：主要标准：美国的美国的AMPS、欧洲的、欧洲的TACS、英国的、英国的ETACS、欧洲的、欧洲的NMT-450和和NMT-900、日本的、日本的NTT和和JTACS/NTACS主要特点主要特点： 用户的接入方式采用频分多址（用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当一个呼叫建立后，），当一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段该用户在其呼叫结束以前一直占用一个频段调制方式：调制方式：FM业务的种类单一，主要是话音业务业务的种类单一，主要是话音业务系统的保密性较差系统的保密性较差频谱效率较低，有限频谱资源和无
15、限用户容量之间矛盾十分突出频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户容量之间矛盾十分突出 移动通信概论移动通信概论21表表 1-1 1-1 几种模拟蜂窝移动通信系统几种模拟蜂窝移动通信系统 22第二代数字蜂窝移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统历史回顾历史回顾：1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统欧洲的GSM（Global System for Mobile Communication）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。1994年，中年，中国的第一个全数字移动电话国的第一个全
16、数字移动电话GSM系统建成开通系统建成开通。主要特点主要特点：微蜂窝小区结构数字化技术-语音信号数字化TDMA、FDMA频谱利用率高，系统容量大移动通信概论移动通信概论23第二代数字蜂窝移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统第二代数字蜂窝移动通信系统历史回顾历史回顾：1995年，美国的高通公司（年，美国的高通公司（Qualcomm）提出了一种采用码分）提出了一种采用码分多址（多址（CDMA)方式的数字蜂窝系统技术解决方案（方式的数字蜂窝系统技术解决方案（IS-95 CDMA)，后续，后续升级为升级为CDMA 1XCDMA系统的主要特点系统的主要特点： 用户的接入方式采
17、用码分多址（用户的接入方式采用码分多址（access technology：CDMA）软容量、软切换，系统容量大（软容量、软切换，系统容量大（soft capacity、soft handover，large capacity）RAKE抗多径衰落（抗多径衰落（multipath fading）可运用话音激活、分集接收（可运用话音激活、分集接收（diversity reception）等先进技术）等先进技术移动通信概论移动通信概论24第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统发展历程发展历程：1985年：出现年：出现FPLMTS，19
18、96年命名为年命名为IMT2000。 1991年：年：ITUR正式成立正式成立TG8/1工作组，负责标准制定。工作组，负责标准制定。 1992年年：WRC92在在2GHz频频段段上上分分配配了了230MHz频频率率给给FPLMTS陆陆地地和和卫星业务。卫星业务。 1999年年3月：完成月：完成IMT2000关键参数。关键参数。 1999年年11月：完成月：完成IMT2000技术规范。技术规范。 2000年：完成年：完成IMT2000全部网络规范。全部网络规范。 经过近十年的研究，特别是从经过近十年的研究，特别是从19971997年起，第三代移动通信的基本框年起，第三代移动通信的基本框架、网络技
19、术、主要特征、业务种类已经基本成形架、网络技术、主要特征、业务种类已经基本成形移动通信概论移动通信概论25第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统第三代数字蜂窝移动通信系统3G的主要特点的主要特点：v 微蜂窝结构微蜂窝结构 （micro-cell infrastructuremicro-cell infrastructure）v 支持移动多媒体业务（支持移动多媒体业务（mobile multimedia servicesmobile multimedia services）v 宽带宽带CDMA技术（技术（wideband CDMAwideband CDMA
20、）v 高频谱效率高频谱效率 （high spectral efficiencyhigh spectral efficiency）v FDMA/TDMA/CDMAv 从电路交换到分组交换（从电路交换到分组交换（from circuit switching to packet from circuit switching to packet switchingswitching）v 高速率高速率主流技术主流技术：v WCDMAv cdma2000v TD-SCDMA 移动通信概论移动通信概论2024/7/31移动通信概论移动通信概论2024/7/313G3G新演进新演进n3G3G技术面临市场的压力
21、技术面临市场的压力来自来自WiMAXWiMAX技术的竞争技术的竞争延长延长3G3G生命期，保证生命期，保证3G3G许可证费用的回收许可证费用的回收n增强型增强型3G3G技术、技术、S3GS3G、3.9G3.9G、E3GE3G引入先进的、全新的无线技术引入先进的、全新的无线技术数据传输速率提高一个数量级数据传输速率提高一个数量级n3GPP/3GPP23GPP/3GPP2全面启动了新一代全面启动了新一代3G3G技术的研究技术的研究20072007年中完成标准的制定年中完成标准的制定20102010年左右商用年左右商用移动通信概论移动通信概论2024/7/31 3GPP LTE3GPP LTEn3G
22、PP LTE3GPP LTE（Long Term EvolutionLong Term Evolution），可认为是），可认为是3.9G3.9G，面面对对WiMaxWiMax等的竞争压力，等的竞争压力，LTE LTE 计划确保十年以上的持续的计划确保十年以上的持续的竞争能力。竞争能力。nLTELTE的主要系统目标如下：的主要系统目标如下：n明显提高峰值速率明显提高峰值速率: :在在20MHz20MHz下行频谱内瞬时下行峰值速率可达下行频谱内瞬时下行峰值速率可达100Mbit/s 100Mbit/s ( (即即 5bit/s/Hz)5bit/s/Hz)在在20MHz20MHz上行频谱内瞬时上行
23、峰值速率可达上行频谱内瞬时上行峰值速率可达50Mbit/s 50Mbit/s ( (即即 2.5 bit/s/Hz)2.5 bit/s/Hz)移动通信概论移动通信概论2024/7/314G4G名称：名称：IMT-Advanced IMT-Advanced n20062006年，年，ITU-RITU-R正式将正式将B3G/4GB3G/4G技术命名为技术命名为IMT-AdvancedIMT-Advanced技技术。术。n实现更高的数据速率和更大的系统容量，其目标峰值速率实现更高的数据速率和更大的系统容量，其目标峰值速率为：低速移动、热点覆盖场景下为：低速移动、热点覆盖场景下1Gbit/s1Gbit/s以上；高速移动、广以上；高速移动、广域覆盖场景下域覆盖场景下100Mbit/s100Mbit/s以上。以上。n采用正交频分复用（采用正交频分复用（OFDMOFDM）技术、智能天线技术、发射分）技术、智能天线技术、发射分集技术、联合检测技术相结合的方式来实现高速数据传输的目集技术、联合检测技术相结合的方式来实现高速数据传输的目的。的。移动通信概论移动通信概论
