移动通信原理PPT教学课件.ppt

,移动通信课程简介：,本课程是通信工程专业的一门专业课,信息专业可选修，这门课主要概括介绍了现代移动通信基本概念、系统基本组成、基本原理、基本技术和典型系统等。学生通过本课程的学习,能够掌握关于移动通信技术的知识并了解其发展过程。,教学目标, 力求较全面地讲解现代移动通信所涉及到的基本概念和基本原理，重点介绍部分移动通信关键技术，为同学们建立一个有关移动通信系统的完整的基础框架，提供在此领域进行后续研究或工作所需的入门知识。,章 次 教学内容 学时安排 第一章 绪论 4学时 第二章 调制与解调 6学时 第三章 移动信道中的电波传播特性 6学时 第四章 移动通信组网技术 6学时 第五章 gsm系统（tdma）与gprs 8学时 第六章 cdma系统 8学时 第七章 实用现代移动通信系统 4学时 第八章 移动通信系统测试与评估 4学时 第九章 移动通信展望 2学时 共计 48学时,章 次 教学内容 学时安排 _ 第一章 绪论 2学时 第二章 移动信道中的电波传播特性 4学时 第三章 调制与解调 4学时 第四章 移动通信组网技术 6学时 第五章 gsm系统（tdma）与gprs 6学时 第六章 cdma系统 6学时 第七章 其他移动通信系统 2学时 第八章 移动通信新技术展望 2学时 _ 共计 32学时,第一章 绪论,一、移动通信特点、分类及主要性能指标 二、移动通信基本系统及基本技术 三、移动通信技术的发展历程 四、国际无线电组织的职能和作用,一.移动通信及其特点,移动通信的定义 - “动中通” 通信双方至少有一方处在移动的情况下（或临时静止）的相互信息传输和交换。 移动性体现在： 终端的移动性 业务的移动性 个人的移动性,1.什么是移动通信？,2.移动通信的特点,（与固定点间通信相比） 1 传输媒介（信道）必须使用无线电波 2 电波传播特性复杂 3组网方式灵活多样 4对设备要求更为苛刻 5用户量大而频段有限,3移动通信分类,分类方法很多，如按照传输方式、按照通信系统等分类。 （一）传输方式 1.单工通信 2.双工通信 3.半双工通信,单工通信方式,半双工通信方式,双工通信方式,(4).比较：,（二）按系统分类,1、集群 2、卫星 3、寻呼 4、gsm 5、cdma 6、小灵通 等等。,（三）按多址方式分类,1、频分多址 fdma 2、时分多址 tdma 3、码分多址 cdma,4、性能指标（1）：概述,工作频段及频谱安排 传输距离及传输方式 传输容量 传输质量 业务方式 供电方式及耗电量 环境条件 可靠性,多址方式 双工方式 调制解调方式 信道编码方式 信源编码方式 发送频谱 发送功率 信道速率 误码门限,性能指标（2）：工作频段及频谱安排,工作频段：根据频谱规划，划分给该项业务的工作频率范围 波道配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出若干个波道，供用户选用 收发配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出发送和接收子频段,频段宽度,波道间隔,收发频差,f,f,f,f1,f1,f1,f2,性能指标（3）：传输容量,传输容量指对用户有效的传输信息容量 传输容量表示方法 用有效传输的比特率来表示，如：2mb/s，8mb/s 传输容量有时还要考虑一些附加的信息,数字通信系统的主要性能指标,1.有效性指标 1)码元传输速率:码元传输速率通常又可称为码元速率、数码率、传码率、码率、信号速率或波形速率用符号来表示。码元速率是指单位时间（每秒钟）内传输码元的数目，单位为波特（baud），常用符号“b”表示（注意，不能用小写） 数字信号一般有二进制与多进制之分，但码元速率 与信号的进制数无关，只与码元宽度 有关。 通常在给出系统码元速率时，有必要说明码元的进制，多进制（n）码元速率 与二进制码元速率 之间， 在保证系统信息速率不变的情况下， 相互可转换，转换关系式为,数字通信系统的主要性能指标,2)信息传输速率 :信息传输速率简称信息速率，又可称为传信率、比特率等。信息传输速率用符号rb表示。是指单位时间（每秒钟）内传送的信息量。单位为比特/秒（bit/s），简记为b/s或bps。 因为信息量与信号进制数n有关，因此，也与n有关。 3) 与 之间的互换,在二进制中，码元速率 同信息速率 的关系在数值上相等，但单位不同。 在多进制中， 与 之间数值不同，单位亦不同。它们之间在数值上有如下关系式 在码元速率保持不变条件下，二进制信息速率与多进制信息速率之间的关系为,性能指标（4）：发送频谱和发送功率,发送频谱框架,发送功率 为了保证有一个较好的电磁环境，无线通信系统的发送功率有较严格的规定。 发送功率的等级： 无绳电话：毫瓦级 移动电话：瓦级 微波通信：十瓦级 卫星通信：百瓦级,f0,f,主瓣宽度：b,b,带外辐射：l,l db,二、基本移动通信系统及基本技术,1、基本移动通信系统 集群系统-警察、出租车调度 蜂窝移动电话- 车载、手持机 无线寻呼-数显、汉显、双向 无绳电话-家用、公共无线接入点 卫星移动系统-铱、全球星 无线局域网-802.11、 蓝牙,相关知识 - 移动通信 无线通信,无线通信与移动通信虽然都是靠无线电波进行通信的，但却是两个不同的概念：首先移动通信肯定是无线通信，无线通信有包含移动通信的意味；无线通信侧重于无线，移动通信更注重于其移动性。但有时二者也并不太强调二者之间的区别。 无线通信还包括 -微波通信 -短波/超短波通信 -卫星通信,移动通信系统的组成,移动通信系统的频段使用,早期的移动通信主要使用vhf和uhf频段， 其主要原因有以下三点: (1) vhf/uhf频段较适合移动通信。 (2) 天线较短， 便于携带和移动。 (3) 抗干扰能力强。,目前，大容量移动通信系统均用800 mhz频段(cdma)， 900 mhz频段(amps、tacs、gsm)，并开始使用1800 mhz频段(gsm1800/dcs1800)， 该频段用于微蜂窝(microcell)系统,2、移动通信基本技术,1)、 调制技术 a).模拟：am、fm b).数字调制技术fsk psk gmsk、16-qam,2)、抗衰落技术,移动信道-随参信道 陆地：传播路径十分复杂 地形 地物-慢衰落 多径效应-快衰落 抗衰落：分集接收、扩频技术,3)、 抗干扰技术,比如：邻道干扰与同频道干扰 邻道干扰：相邻或邻近频道的信号相互干扰 同频道干扰：蜂窝技术实现了频率的复用，也引入了同频道干扰。,4)、组网技术,移动通信：用户量大，频道拥挤，干扰严重 解决重要方法：按一定规范/标准组成网络-移动通信网 涉及组网技术很多： 目的：有效利用频率资源达到业务要求 多信道共用 同频复用 网络（有/无线）监测 控制 强大的交换控制功能,5 )、多址技术： fdma tdma cdma 6)、编码技术 7)、接口主要技术 8)、核心网技术,三、移动通信技术的发展历程,移动通信的发展大致经历了以下几个发展阶段： 20世纪2030年代：警车无线电调度电话（am调幅），使用频率为2 mhz。 20世纪4050年代：人工接续的移动电话（fm调频）， 20世纪60年代：自动拨号移动电话，全双工工作方式，,20世纪7080年代：amps、tacs分别在美国、英国投入使用。 使用频段为800/900 mhz（早期曾使用450 mhz）。 20世纪90年代：gsm数字移动通信系统和窄带cdma（is-95a）数字移动通信系统及卫星移动通信投入使用。,第一代移动通信系统,第一代移动通信系统特点,蜂窝小区系统设计-频率复用 解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾 模拟系统-语音信号 fm传输 fdma,第二代移动通信系统,第二代移动通信系统特点,微蜂窝小区结构 提高用户数量 数字化技术-语音信号数字化 新的调制方式，gmsk，qpsk等 tdma，cdma,蜂窝移动通信现状,第一代蜂窝系统已退出市场 第二代正处于成熟期 第三代正逐步走向成熟，在全球很多国家已经开展了3g业务 第四代进入算法、概念研究期,我国移动通信发展现状,在1998年6月30日，国际电信联盟(itu)规定的提交无线传输技术(rtt)建议的最后期限里， 共有10个组织向itu提交了候选rtt方案，中国也提交了自己的候选方案(td-scdma)。1999年11月在芬兰召开的itu第18次会议上， td-scdma技术正式作为imt-2000的三种主流标准之一。,移动通信发展的主要技术问题 及发展方向,提高频谱利用率， 开拓更高频带 2) 开发卫星移动通信系统 3) 新体制的研究 4) 全球一网， 每人一号， 实现人类 通信理想目标,imt-2000的系统特性如下： 采用1.82.2 ghz频带的数字系统； 在多种无线环境下工作（蜂窝系统、 无绳系统、 卫星系统和固定的无线系统环境）； 使用多模式终端， 提供漫游能力； 提供广泛的电信业务； 具有与固定网络业务可比的高质量和完整性； 具有国际漫游和系统内部越区切换的能力； 使用智能网（in）技术进行移动性管理和业务控制； 具有高水平的安全和保密能力； 具有灵活开放的网络结构。,四、国际无线电组织的职能和作用,itu 国际电信联盟 ifrb 国际频率登记局 ccitt 国际电报电话咨询委员会 ccitt标准 ccir 国际无线电咨询委员会,国际标准化组织,一、 itu（国际电信联盟） 是电信界最权威的标准制订机构，成立于1865年5月17日，1947年10月15日成为联合国的一个专门机构，总部设在瑞士日内瓦。,itu 国际电信联盟组织结构：,ifrb 国际频率登记局 ccitt 国际电报电话咨询委员会 ccitt标准 ccir 国际无线电咨询委员会, 1993年3月，itu组织调整为： 无线通信组 (ccir+ifrb)，itu-r工作组 电信标准化组 (ccitt)，itu-t工作组 电信开发组 (bdt) itu每年召开1次理事会；每4年召开1次全权代表大会、世界电信标准大会和世界电信发展大会；每2年召开1次世界无线电通信大会。,二、欧洲的标准化组织,欧洲邮电管理协会(cept)：曾是欧洲通信设施的主要标准化组织，现逐渐被其它组织替代。 欧洲电信标准协会(etsi)：成立于1988年，gsm，dect，hiperlan等,