移动通信第1章.ppt

2019 12 20 1 移动通信技术 2019 12 20 2 第1章概述 本章要点移动通信系统的组成及特点移动通信的工作方式及使用的频段数字移动通信的相关技术 2019 12 20 3 可能每一位同学都在使用手机 可是有谁清楚就这么一个的通话 包含了多少的原理 多少的设备 多少的过程在里边 问题 2019 12 20 4 典型的移动通信系统的组成 2019 12 20 5 移动通信系统组成 移动通信系统一般由移动台 MS 基地站 BS 移动业务交换中心 MSC 及与市话网 PSTN 相连的中继线等组成 2019 12 20 6 移动通信概念 就是指通信的双方 至少有一方是在移动 或暂时静止 中进行信息交换的 其中 包括移动台 汽车 火车 飞机 船舰等移动体上 与固定台之间通信 移动台与移动台之间通信 2019 12 20 7 移动通信的英文表达 2019 12 20 8 移动通信的工作方式 按通信状态和频率使用方法划分 移动通信系统有单工制 半双工制和双工制三种工作方式 2019 12 20 9 移动通信的工作方式 1 4 1单工制 是指通信的双方同时只能有一方发送信号 而另一方接收信号 单工制又分为同频单工和双频单工两种 2019 12 20 10 同频单工 指基地站和移动台均使用相同的工作频率 双频单工 指通信双方使用两个频率 2019 12 20 11 1 4 2半双工制 指通信的双方有一方在通信的过程中既能发射信号也能接收信号 而另一方只能是单工工作 2019 12 20 12 1 4 3双工制 双工通信的任一方在发话的同时也能收听到对方讲话 而且不需采用 按 讲 的方式 2019 12 20 13 使用对象使用环境多址方式覆盖范围工作方式服务范围业务类型信号形式 移动通信的分类 2019 12 20 14 各种移动通信系统 蜂窝移动系统 2019 12 20 15 无线寻呼系统小灵通系统无绳电话集群移动通信系统 其他移动通信系统 2019 12 20 16 无线电寻呼系统传输方式 单向传输 袖珍铃 BB机 备 车载台 2019 12 20 17 无绳电话系统 Telepoint 传输方式 双向传输和单向传输 适用范围 家庭 办公室及几十公里内 属局域网 普通电话 电信点 市话局 手机1 手机K 用户线 2019 12 20 18 集群移动通信系统 传输方式 以单向传输为主 适用范围 调度系统的专用通信网 简单的调度系统 调度台 2019 12 20 19 集群移动通信系统 工作方式 单工 半双工用途 调度通话时间 有限制用户响应 一呼百应优先级 有功能 单呼 组呼 优先通话 强拆 强插 动态重组 2019 12 20 20 移动卫星通信系统 传输方式 双向传输 适用范围 海上 空中和地形复杂而人口稀少的地区 2019 12 20 21 分组无线网 分组无线网 是利用无线信道进行分组交换的通信网 分组 是由若干个比特组成的信息段 分组传输信息 包括 包头 和 正文 两部分 2019 12 20 22 移动通信之父 移动通信经历的5个发展阶段 我国的移动通信 移动通信的发展历程及趋势 2019 12 20 23 从二十世纪20年代至40年代 主要使用对象是船舶 航空 警车等专用无线电通信及军事通信 主要使用短波频段 该系统工作频率为2MHz 到40年代提高到30 40MHz 其代表是美国底特津市警察使用的车载无线电系统 第一阶段 2019 12 20 24 第二阶段 20世纪40年代 60年代 在此期间 移动通信业务向民用方向发展 即形成了公用汽车电话网 所使用的频率开始向更高的频段发展 主要使用甚高频 VHF 150MHz和特高频 UHF 450MHz频段 东欧的一些国家采用330MHz频段 信道间隔为50 120KHz 通信方式为单工 接续方式仍为人工操作 而且网络结构大都属于二级结构 网络体制采用大区制 可用的信道数很少 因而网的容量也较小 2019 12 20 25 第三阶段 20世纪60年代 70年代中期 推出了自动交换式的三级结构网 工作频率为150MHz和450MHz 信道间隔已缩小到20 30KHz 采用大区制 中小容量的结构方式 信道数目大大增加 实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网 其代表是美国推出的改进型移动电话系统 IMTS 同时在这一时期德国也推出了具有相同技术水平的B网 可以说 这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段 2019 12 20 26 第四阶段 20世纪70年代 80年代各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网 形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统 有北美的AMPS 日本的大容量移动电话系统HCMTS 北欧的移动电话系统NMT450和NMT900 英国的全接入通信系统TACS 前西德的C450系统以及法国的RadioComm2000系统 分别采用400MHz 450MHz 800MHz和900MHz频段 信道间隔为12 5 30KHz 2019 12 20 27 第五阶段 20世纪70年代中期 到80年代中期 欧 美 日等国都着手开发数字蜂窝系统 其中以GSM系统为代表 它不但能克服模拟网的一些弱点 还能提供话音 数字多种业务服务 并与综合业务数字网 ISDN 相兼容 与GSM系统几乎同时诞生的一项移动通信新成果 即美国的CDMA码分多址方式 与GSM相比具有许多优点 如每个信道所容纳的用户数比GSM多 大大提高了频谱的利用率 抗干扰能力也增强了 对设备指标的要求相对要低 降低了设备的难度和成本 采用软切换的方式大大提高了话音传输质量等 优势较大 2019 12 20 28 第六阶段 从21世纪开始 移动通信向宽带化 多媒体化方向发展 2019 12 20 29 我国移动通信的发展概况 1 A网和B网也称模拟网 是我国早期建设的移动电话网 2 G网 全球通 GSM 数字移动电话网3 D网是指DCS1800系统的网4 C网是指CDMA 码分多址 制式的移动电话网 2019 12 20 30 纵观移动通信的发展规律就像数据通信一样 都是从专业网开始 只有技术和规模都达到相当程度后 才发展公众网 近20年来 移动通信技术的发展非常迅速 短短的20年间 已从第一代模拟移动通信系统过渡到第二代数字移动通信系统 第三代全球综合移动通信系统即将面世 预计到2010年 在所有通信设备销售额中移动通信设备将居于首位 2019 12 20 31 移动通信的特点 移动性电波传播条件复杂噪声和干扰严重网络结构复杂频率资源紧张 2019 12 20 32 电波传播条件复杂 会发生什么问题或现象呢 2019 12 20 33 多径效应与阴影效应 无线信道随用户的位置和时间而变化多径散射 阴影遮挡使得接收功率发生剧烈变化 慢衰落衰减 Pr正比于1 dn阴影 障碍物遮挡快衰落多径效应在很小的距离间隔和时间间隔上 信号强度快速变化产生Doppler频移产生时延扩展 2019 12 20 34 时延扩展 多径传播 不同路径的信号到达接收机的时间不同当多径信号不能被接收机区分时就产生同信道干扰 CCI 对于WCDMA系统 多径时延必须大于一个码片周期 0 26 s 才能被识别典型值 s Open 0 2 Suburban 0 5 Urban 3 2019 12 20 35 频率资源紧张RadioSpectrumAllocation 2019 12 20 36 1 6数字移动通信的相关技术 1 6 1多址技术 多址方式的基本类型有三种 即频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 和码分多址 CDMA 频分多址 FDMA 2019 12 20 37 FDMA通信系统的工作示意图 2019 12 20 38 时分多址 TDMA 通信系统的工作示意图 2019 12 20 39 码分多址 CDMA 方式示意图 2019 12 20 40 1 6数字移动通信的相关技术 1 6 2调制技术概念 调制是为了使信号特性与信道特性相匹配数字调制是用基带数字信号改变高频载波信号的某一参数来传递数字信号的过程 目前在数字蜂窝系统中 多采用线性调制和恒定包络调制 2019 12 20 41 线性调制重要的线性调制是以PSK调制为基础的 如正交移相键控QPSK调制 QPSK调制等 具有较高的频谱利用率 恒定包络调制重要的恒定包络调制是以FSK调制为基础的 如最小移频键控 MSK 调制 高斯滤波最小移频键控 GMSK 调制等 2019 12 20 42 1 6数字移动通信的相关技术 1 6 3分集接收技术概念 是研究如何利用多径信号来改善系统的性能 它利用多条具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性的信号路径来传输相同信息 并在接收端对这些信号进行适当的合并以便大大降低多径衰落的影响 从而改善传输的可靠性 2019 12 20 43 分集技术 方法有空间分集 时间分集和频率分集等 2019 12 20 44 合并技术 有选择式合并 最大比合并 等增益合并以及开关式合并等四种 选择式合并就是将M个接收机的输出信号送入选择逻辑 选择逻辑从M个接收信号中选出具有最高基带信噪比的基带信号作为输出信号 最大比合并就是将M个分集支路经过相位调整后 按适当的增益系数同相相加 再送入检测器 等增益合并是最大比合并的一种特殊情况 开关式合并是监视接收信号的瞬时包络 当本支路的瞬时包络低于预定门限时 将天线开关置到另一条支路上 2019 12 20 45 1 6数字移动通信的相关技术 1 6 4话音编码技术 有波形编码 参量编码和混合编码三大类 波形编码技术是通过对话音波形进行采样 量化 然后用二进制码表示出来 这种技术包括PCM DPCM和DM 以及自适应量化的ADPCM ADM技术和ATC 自适应变换编码 SBC 子带编码 技术 参量编码技术是以话音信号产生的数学模型为基础 根据输入语音信号分析出模型参数 主要是表征声门振动的激励参数和表征声道特性的声道参数 然后在解码端根据这些模型参数来恢复话音 混合编码技术兼有波形编码和声源编码的优点 它也是目前使用最多的编码技术 随着研究的深入 话音编码的研究也在不断引进新的分析技术 如非线性预测 多精度时频分析技术 包括子波分析技术 高阶统计分析技术等 2019 12 20 46 1 7移动通信的发展趋势 1 7 1移动通信设备正朝着数字化 宽带化 小型化的方向发展1 7 2移动通信网络正朝着综合化 智能化 全球化 个人化的方向发展 2019 12 20 47 1 8