移动通信原理与系统.ppt

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1、1,联通通讯原理与系统,2,课程特征,讲授现代联通通讯系统的基本概念、基本技术和基本原理。非理论基础，内容新、范围广。,3,教学重点和学习难点,教学重点：现代联通通讯的基本概念、移动信道的电波传播和信道剖析、现代联通通讯系统的基本技术和网路构成、GSM系统、窄带CDMA联通通讯系统、宽带CDMA（第三代）联通通讯系统。学习难点：蜂窝联通通讯系统的概念和建模联通信道的基本概念和建模剖析方式现代联通通讯新技术:GSM、CDMA和OFDM等,4,学习方式,自学为主教材、网络和参考书认真听课理解概念、领会难点潜心思索发觉提出问题轻松开朗,5,基础知识要求,现代通讯原理，各类编码调

2、制技术。讯号与系统付氏和拉氏变换讯号的频域和时域表示频域自相关函数、互相关函数、功率谱等电路原理,6,参考书（一）,联通通讯原理与应用，啜钢等编绘，上海邮电学院出版社。（主要参考书）现代联通通讯系统，祁玉生等著，通讯工程丛刊，人民邮电出版社。数字蜂窝联通通讯系统，赵荣黎编绘，电子工业出版社。无线通讯原理与应用，蔡涛等译，电子工业出版社。GSM数字联通通讯系统，骆健霞等译，电子工业出版社。,7,参考书（二）,CDMA系统工程指南，许希斌等著，人民邮电出版社。联通蜂窝通讯，模拟和数字系统（第二版），美李恒大著，人民邮电出版社CDMA载波通讯原理，美A.J.维特比著，李世

3、鹤等译，人民邮电出版社第三代联通通讯系统原理与工程设计，IS-95CDMA和，美VijayK.Garg等，于鹏等译，电子工业出版社数字联通通讯（修订本），郭梯云编，人民邮电出版社,8,参考书（三）,第三代联通通讯技术，孙立新等编，人民邮电出版社,9,考试问题,54个学时只能初步了解联通通讯原理，要求主动听课，认真完成作业，毕业考试；作业：交手写的纸件,每月交一次,记入平常成绩.,10,联通通讯,第一章概述,11,主要内容,联通通讯的基本概念联通通讯系统的基本概念蜂窝联通通讯系统的特征联通通讯的发展史、发展现况和发展方向第一代联通通讯系统第二代联通通

4、信系统第三代联通通讯系统3G联通通讯系统个人联通通讯联通通讯工作频段联通通讯的分类及工作方法,12,联通通讯的基本概念,联通通讯是指通讯的双方，或起码有一方处于联通状态下进行信息交换的通讯就称作联通通讯。换句话说，联通通讯解决因为人的联通而形成的“动圆通”问题。,100m/9.69s=10.32m/s=37.15km/h,未来联通通讯系统可以支持250km/h以上的联通速率,13,联通通讯的基本概念,联通通讯系统包括无绳电话，无线传呼，陆地蜂窝联通通讯，卫星联通通讯等。联通体之间的通讯联系的传输手段只能借助无线电通讯，因此无线通讯是联通通讯的基础。除借助无线通讯技

5、术之外，还依赖有线通讯网路的支持，如公众电话网PSTN，公众数据网PDN，综合业务数字网ISDN。,14,联通通讯的特性,1、无线电波传播特点复杂通讯频段：甚高频VHF和特高频UHF地表面波、电离层反射波、直射波和散射波没落现象阴影效应和串扰传播,15,电波传输方法,天波(电离层反射波):由天线向高空幅射的电磁波碰到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只对长波波段的电磁波形成反射作用，因而主要用于长波远距离通讯。,16,电波传输方法,地波(地表面波):沿大地与空气的分界面传播的电波叫地波。其传播途径主要取决于地面的电特点。地波在传播过程中，因为能量渐渐被大地吸收，很快减小，因此

6、传播距离不远。但地波不受气候影响，可靠性高。,17,电波传输方法,直射波:是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波传播距离通常限于视距范围。在传播过程中，它的硬度衰减较慢，超短波和微波通讯就是借助直射波传播的。,18,电波传输方法,散射波:由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时形成散射，其中一部分抵达接收点。散射传播距离远，而且效率低，不易操作，使用并不广泛。,19,联通通讯讯号的没落,20,联通通讯环境的时变性,没落()分为慢没落和快没落。慢没落：由阴影效应形成，通常服从正态分布。快没落：由波束效应形成，通常服从瑞利分布。因此要求联通通讯

7、系统必须具有美白落性能。,21,联通通讯的特性,2、多普勒频移引起调制噪音是运动速率，是波长，是倾角运动方向面向接受站，为正值。反之为负值。多普勒频移形成频度扩充。采用“锁相技术”以抵抗多谱勒效应。,22,联通通讯的特性,3、移动台受噪音影响，并在强干扰下工作1）互调干扰2）邻道干扰3）同频干扰,23,联通通讯的特性,4、对联通台的要求高。要求联通台具有很强的适应能力；要求性能可靠、携带便捷，大型，低帧率，及耐高、低温；要求操作使用便捷，可适应不同人群使用,24,联通通讯的特性,5、通道容量有限。频度资源紧张在频度资源一定，帧率一定的前提下，通讯容量有限.降低用户

8、容量是联通通讯的重要研究课题。,25,联通通讯网路管理复杂,6、通信系统复杂联通性促使系统须要对无线信道进行频度和功率的控制。提供相邻基站之间的越区切换网路提供归属位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）纪录用户的行踪提供不同地区和不同营运者之间的漫游用户安全与网路安全信令,26,联通通讯-将复杂进行究竟,27,主要内容,联通通讯的基本概念联通通讯系统的基本概念蜂窝联通通讯系统的特征联通通讯的发展史、发展现况和发展方向第一代联通通讯系统第二代联通通讯系统第三代联通通讯系统3G联通通讯系统个人联通通讯联通通讯工作频段联通通讯的分类及工作方法,28

9、,联通通讯的发展史-萌芽阶段,1880年，贝尔发明了最初的无线传输设备“光话机”将反射晶闸管合到光电硒接收器.通话距离700公尺，比无线电形式早25年。后经过改进，通话距离历时15km。缺点：光线易受雨、雾、建筑物等障碍物的抵挡。19世纪末，赫兹发觉电磁波幅射。,29,联通通讯的发展史-萌芽阶段,1897年，马可尼在陆地和一艘货轮上完成莫尔斯电码无线通讯实验，标志无线电通讯的开始，开创了海上通讯业。1909年马可尼获得诺贝尔化学学奖，后来享有“无线电之父”的盛誉。,30,&,31,W

10、,Radioroom&Radio,JackBride,32,联通通讯的发展史-萌芽阶段,1906年新年晚上，费森堡从实验室用无线电波进行了首次广播，他从实验播送的一些新约、朗诵节目被行使在大西洋上的货轮排长接受到，通常觉得这是广播的第一次发射成功，标志着人类借助无线电直接传唱语言和音乐的开端。,33,联通通讯的发展史-开拓阶段,1928年，加拿大底特律特警局率先武器AM接收机的警用车辆无线电联通系统（双向），标志联通通讯开始。20世纪30年代初，第一个单向联通通讯系统在纽约的贝尼尔特警局投入运

11、行。1935年，阿姆斯特朗发明了FM形式无线电，是联通通讯中地第一个大分水岭。大大增强灵敏度或动态范围（3倍）具有“捕获效应”能更有效地对抗“快没落”或波动性,34,联通通讯的发展史-商业阶段,1946年，Bell实验室在费城构建第一个公用车辆话网，用于车辆联通电话。60年代中期，贝尔系统开发出了“IMTS改进的联通电话服务”系统，使模拟FM技术达到了30年发展的顶峰。,35,联通通讯的发展蜂窝思想,1978年末，贝尔实验室研发成功模拟蜂窝第一代联通通讯系统先进联通电话系统（AMPS）。该系统于1983年即将投入商用。这是联通通讯发展史上的重大发明。1980北欧的NMT197

12、9澳大利亚东京、神户、大阪的NAMTS1985美国纽约的TACS(我国的模拟系统),36,第一代联通通讯系统,世界各国,37,第一代联通通讯的特性,蜂窝新村系统设计-频度复用解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾模拟系统-语音讯号FM传输FDMA缺点：频谱借助率低、容量有限、制式互相不兼容、不利于漫游、覆盖受限、业务受限、易被监听、不能于ISDN兼容,38,联通通讯的发展数字化,模拟联通通讯系统频谱借助率低、设备复杂、价格高昂、业务种类受限、保密性差80年代中期90年代末，法国、美国、日本等发达国家和地区先后推出了数字联通通讯系统第二代联通通讯系统：1992年亚洲推出商用的GSM19

13、91美提出的IS-541993台湾提出的PDC1993日本提出的IS-95(N-CDMA),39,第二代联通通讯系统,数字联通通讯系统,40,第二代联通通讯的特性,微蜂窝新村结构：更优的空分复用提升用户数目数字化技术：语音讯号数字化新的调制方法：GMSK、QPSK等TDMA、CDMA频谱借助率高、系统容量大能提供多种业务服务，提升通讯系统的通用性抗噪音、抗干扰和抗时延没落能力强能实现更有效、灵活的网路管理和控制以便实现通讯安全保密可增加设备成本和减少用户手机的容积和重量,41,联通通讯的发展宽带、多媒体,90年代初今：宽带（，最大数据传输速度2Mbps）、

14、多媒体业务、频谱借助率高1G2G：模拟数字，单一业务（话音）多种业务（话音、数据）2G3G：单媒体业务多媒体业务，人与人通讯人与机器之间和机器与机器之间通讯，容量提升25倍ITU通过的第三代联通通讯系统主流标准：WCDMA、、、DECT,42,第三代联通通讯系统,CDMA联通通讯系统,43,第三代联通通讯的特性,微蜂窝结构（分层新村）宽带CDMA技术调制方法QPSK/自适应调制FDMA/TDMA/CDMA电路交换分组交换从媒体（media）多媒体（）,44,第三代联通通讯的局限性,采用DS-CDMA技术无法向更高速业务领域扩充

15、难以寻觅更高速业务所需的正交载波码集无法满足更高的传输带宽需求因此导致业务之间的干扰大。无法提供具有不同QoS和性能需求的全范围多媒体业务。这是IMT-2000空中插口标准强加给核心网的在2GHz频段分配给IMT-2000的带宽很快还会饱和，而标准中拟定的频分与时分双工相结合的模式也约束了其在不同环境有效地服务。,45,传输距离与速度的相互掣肘,46,联通通讯的发展广带IP多媒体,今：广带（，最大数据传输速度达）、多媒体业务、频谱借助率更高3G：各类系统互联互通，IP多媒体业务，容量提升510倍,47,IMT-2000的定义和研究

16、框架,IMT-2000是指广泛用于各类联通环境的无线系统的总和，能力将囊括并远远超出3G系统及与其进行互连的无线系统的能力，囊括了目前的IMT-2000、无线接入、数字广播等系统的能力，并将新增两个部份：能为高速联通的用户提供广带（）多媒体业务的IMT-2000蜂窝联通通讯系统，支持约，是未来研究的核心所在。支持高达几百Mbps以上速度的游牧/本地无线接入系统。,48,IMT-2000以及IMT-2000系统的通讯能力,49,未来一代联通通讯系统示意,50,蜂窝联通通讯的发展过程,发展时间和系统,51,联通通讯用户增

17、长预期,年,52,未来联通通讯业务需求,联通业务也正从话音业务向以IP接入和多媒体业务为主的方向发展，预计手持联通终端将逐渐成为上网的主要设备之一,53,蜂窝联通通讯的发展趋势,54,联通通讯的发展目标-5W,目标是无论任何人()在任何时侯()在任何地方()与另一个人()进行任何类型()的个人通讯。,2019/10/12,共71页,55,联通通讯的巨大挑战,任何时间：要求支持动圆通无线通讯是前提，传输环境恶劣任何地点：要求无缝覆盖传输能力有限，覆盖范围与发射功率和干扰的矛盾任何人：要求支持巨大的用户量

18、频谱资源匮乏任何类型业务：要求支持多媒体业务处理能力有限,56,联通通讯的工作频段,联通通讯的一个重要基础是无线电波的传播移动通信原理移动通信原理，各个频段的电波传播特点不同。无线电波通过多种方法从发射天线传播到接收天线，一般根据无线电波的波长或频度人为地把电波进行分类,57,常见工作频段的界定,58,联通通讯的工作频段,我国联通通讯的工作频段（原规定）频段、频段、频段2001年，无委会降低了频段蜂窝联通通讯（1）:1710一和1805一蜂窝联通通讯（2）:1865一和l945一无线接入（FDD

19、方式）：1800一和1960一无线接入（TDD形式）：1900一载波数据通讯：2400一2483.5MHz多路微波有线电视电视传输系统（MMDS）：2533一无线电定位：2300一微波接力通讯：2300一工业、科学、医疗设备无线电磁波幅射频段：2400一,59,联通通讯的工作频段,第三代联通通讯的工作频段ITU的频度规划1992年，WARC界定给频度范围为1995年，WARC确定了MSS的新频段2000年，ITU在WRC上规定了三个新的全球频段

20、欧洲的频度规划(UMTS)，,60,联通通讯的工作频段,第三代联通通讯的工作频段台湾：基本与UMTS相同印度：频段，PCS中国的频度规划频分双工（FDD）方法，即/；时分双工（TDD）方法，即、；补充工作频度为频分双工（FDD）形式，1755；时分双工（TDD）形式，，与无线电定位业务共用，均为主要业务，共

21、用标准另行制订；卫星联通通讯系统工作频段为Hz。目前己规划给公众联通通讯系统的、和Hz频段，同时规划为第三代公众联通通讯系统FDD形式的扩充频段，上、下行频度使用方法不变。FDD形式固定无线接入系统的工作频段：,61,第三代联通通讯频谱分配矛盾,ITU、欧洲、日本、美国关于3G的频谱分配均不相同会造成哪些问题？,62,联通通讯的分类,按工作方法分类-单工双工(TDD,FDD)半双工按多址方法分类-FDMA,TD

22、MA,CDMA,SDMA按讯号方式分类-模拟网和数字网按覆盖范围分类-城域网,局域网和个域网按业务类型分类-电话网、数据网、综合业务网、多媒体按服务特点分类-专用网,公用网按使用环境分类-陆地通讯、海上通讯、空中通讯按使用对象分类-民用系统、军用系统,63,联通通讯的工作方法,根据通话状态和频度使用方式，可分为双向和单向单工和双工,64,联通通讯的工作方法,单工制收、发交替进行半双工制一方双工，一方单工。双工制（蜂窝联通通讯系统)频分双工（FDD）时分双工(TDD),65,联通通讯的工作方法,图例,66,联通通讯的应用系统,蜂窝式公用联通通讯系统集群调度联通通讯系统无绳电话系统无线传呼系统卫星联通通讯系统分组无线网,67,小结,1对联通通讯的认识？（包括联通通讯的特性，联通通讯系统的组成）2联通通讯发展？（三代联通通讯系统各自的特征及发展趋势）3联通通讯工作在什么频段？4联通通讯有什么分类方式？5常见联通通讯的应用系统有什么？,68,习题,阐述对联通通讯的认识。阐述联通通讯系统的组成。阐述联通通讯网的发展趋势。,69,推荐链接,联通通讯在线http:/通讯专业网http:/