移动通信第一章概述.ppt

第一章概述 定义 定义 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中 或者临时停留在某一非预定的位置上 进行信息传输和交换 这包括移动体 车辆 船舶 飞机或行人 和移动体之间的通信 移动体和固定点 固定无线电台或有线用户 之间的通信 通信 以传输信息为目的移动通信 至少一方处于移动状态的通信 目录 1 1移动通信发展概况1 2移动通信的特点及分类1 3移动通信系统的构成1 4常用移动通信系统1 5移动通信系统基本技术简介1 6语音编码及信道编码技术 1 1移动通信发展概况 一 移动通信发展历程 开端 1897年 马克尼使用无线电实现了陆地和一艘拖船之间的信息传输 这就是移动通信的开端 无线广播 可以传语音 音乐寻呼机 可以建立起点对点的通信 1 1移动通信发展概况 1 1移动通信发展概况 1G 模拟通信系统 1G蜂窝通信系统 20世纪70年代后期 是模拟蜂窝系统 主要使用模拟FM 使用频段 450M 800M 900M 代表系统 美国的AMPS 英国的TACS 1 1移动通信发展概况 2G 数字通信系统 以提供话音服务为主 2G蜂窝通信系统 上世纪90年代初出现的通信系统 是数字蜂窝移动通信系统 采用时分多址 TDMA 技术或窄带码分多址 CDMA 技术 数据速率 9 6kbps代表系统 GSM CDMAIS 95 1 1移动通信发展概况 GSM 小区制大容量公用移动电话系统 相对于模拟蜂窝移动通信网而言 其具有用户容量大 覆盖区域广 功能齐全 技术先进 通话质量好等特点 CDMAIS 95 CDMAIS 95A是N CDMA技术标准的第一阶段 CDMAIS 95B是N CDMA发展第二阶段 1 1移动通信发展概况 2 5G 介于2G和3G之间 俗称二代半 数据速率 最高达到171 2kbps代表系统 GPRS系统 实际业务速率可达20 40kbps 2 75G 介于2 5G和3G之间 代表系统 EDGE系统 实际业务速率可达80 130kbps CDMA20001X 实际业务速率可达60 80kbps 1 1移动通信发展概况 国际电联 ITU 于1985年提出第三代移动通信系统的概念 命名为未来陆地公用移动通信系统 FLPMTS 后来还称过通用移动电话2000 UMT 2000 1996年正式定名为国际移动通信系统 IMT 2000 IMT 2000三重含义 2000MHz频段 于2000年左右实现商用化 达到2000Kbps 2Mbps 的码率 在2000年5月 国际电联批准了IMT2000无线接口5种技术规范 其中以3种CDMA技术为主流 即 频分双工方式 MC CDMA cdma2000 和DS CDMA WCDMA 时分双工方式 CDMATDD TD SCDMA 1 1移动通信发展概况 3G 以提供移动环境下的多媒体业务和宽带数据业务为主 3G蜂窝通信系统 数据速率 静止时高达2Mbps 慢速移动为384kbps 高速移动为144kbps Internet 远程购物 信用卡鉴权 电子邮件 语音信箱 视频邮件 多媒体短消息 可视电话 会议电视 网络游戏 VOD 流媒体 音乐下载 新闻 天气预报 交通信息 紧急呼叫 安全管理 车辆定位 保安 遥测等 3G系统业务介绍 1 1移动通信发展概况 1 1移动通信发展概况 WCDMA 日本及欧洲代表 爱立信 诺基亚CDMA2000 美国代表 高通 摩托罗拉 三星 朗讯TD SCDMA 中国代表 CATT 中国电信技术研究所 西门子 三种主流标准 美国 欧洲 日 中 WCDMA CDMA2000 TD SCDMA IMT 2000标准化组织介绍 目前ITU对3G的研究工作主要由3GPP和3GPP2来承担 3GPP 3GPartnershipProject 第三代合作伙伴计划 成立于1998年12月的标准化机构 目前其成员包括欧洲的ETSI 日本的ARIB和TTC 中国的CCSA 韩国的TTA和北美的ATIS 旨在研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准 即WCDMA TD SCDMA等 3GPP2 3GPartnershipProject2 第三代合作伙伴计划2 该组织是于1999年1月成立 由美国TIA 日本的ARIB 日本的TTC 韩国的TTA四个标准化组织发起 主要是制订以ANSI 41核心网为基础 CDMA2000为无线接口的第三代技术规范 1 1移动通信发展概况 3 5G HSPA HighSpeedPacketAccess 技术HSDPA DownlinkHSUPA UplinkHSPA HSPA增强技术3 9G 准4GLTE LongTermEvolution 长期演进 项目 1 1移动通信发展概况 4G 追求运动环境下的高速通信 数据数率 运动状态下的2Mbps 静止状态下的20Mbps 1 1移动通信发展概况 二 我国移动通信的发展 1G 1987年 广州市第一个开通蜂窝移动电话业务 随后北京 重庆和珠江三角洲 上海 海南等地相继开通此业务 2G 1993年 浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网GSM系统 1994年开始建设GSM网 1995年 GSM网扩展到15个省 96年扩展到全国 1 1移动通信发展概况 1998年 北京电信长城数字蜂窝网商用试验网 133网 在北京 上海 广州 西安投入试验 2002年5月 中国移动正式将GPRS系统投入商用 2002年联通 新时空 CDMA正式开通 2003年3月 联通的新时空网络平滑升级到CDMA20001X数字移动蜂窝网 2004年7月21日 中国移动成为北京2008年奥运会移动通信服务合作伙伴 2005年10月 中国移动和中国联通取消网间差别定价 使移动通信资费进一步下调 2000年5月 TD SCDMA在国际电联大会上被正式列入3G无线传输标准之一 2007年 中国移动启动TD SCDMA试商用网公开招标 总金额近267亿 覆盖8城市 2008年5月24日 工业和信息化部 国家发改委 财政部联合发布 关于深化电信体制改革的通告 鼓励中国电信收购中国联通CDMA网 包括资产和用户 中国联通与中国网通合并 中国卫通的基础电信业务并入中国电信 中国铁通并入中国移动 国内电信运营商由6家变为3家 2009年1月7日 工业和信息化部正式为中国移动 中国电信和中国联通发放三张3G牌照 此举标志我国正式进入3G时代 1 2移动通信的特点及分类 一 移动通信的特点 1 2移动通信的特点及分类 1 利用无线电波传输 传播环境恶劣a电波在传输过程中产生衰减 b会发生阴影效应c存在多径传播d多普勒效应产生调制噪声 1 2移动通信的特点及分类 a电波在传输过程中产生衰减 b会发生阴影效应 c存在多径传播 d多普勒效应产生调制噪声 1 2移动通信的特点及分类 2 处于复杂的噪声 干扰环境中 噪声 干扰 邻道干扰 互调干扰 同频干扰 3 需在有限的频谱资源之上提高通信容量解决频谱资源和通信容量的矛盾 1 开辟和启用新的频段2 研究新技术 新措施 1 2移动通信的特点及分类 4 移动通信系统复杂 要考虑很多问题 位置登记 越区切换 漫游访问等不同网络之间的网络管理和控制 5 对移动通信设备 主要是移动台 要求高 手机 体积小 重量轻 省电 操作简单和携带方便等 车载台和机载台 防震 防冲击 防温度和湿度变化等 1 2移动通信的特点及分类 二 移动通信系统的分类 1 按使用对象可分为民用设备和军用设备2 按使用环境可分为陆地通信 海上通信和空中通信3 按多址方式可分为频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 和码分多址等4 按覆盖范围可分为宽域网和局域网5 按业务类型可分为电话网 数据网和综合业务网 1 2移动通信的特点及分类 单工 就是通信双方电台交替地进行收信 发信 例如同一载频的对讲机 双工 通信双方电台都可以同时收发 例如电话 半双工 通信双方一方单工 一方双工 例如调度车载台 同频 收发使用一个频率 6 按工作方式可分为同频单工 异频单工 异频双工和半双工 1 2移动通信的特点及分类 用频域技术和时域技术都可以做到双工 频分双工 FDD 为每一个用户提供两个确定的频率波段 一个波段 前向波段 提供从基站到移动台的传输 另一个波段 后向波段 提供从移动台到基站的传输 需要双工器设备 时分双工 TDD 用时间而不是频率来提供前向链路和反向链路 如果前向链路和反向链路之间的时间间隔很小 那么对于语音 数据的发送和接收 用户看起来是同时的 不需要双工器设备 1 2移动通信的特点及分类 7 按服务范围可分为专用网和公共网 8 按信号形式可分为模拟网和数字网 数字通信系统的主要优点 1 频谱利用率高 有利于提高系统容量2 能提供多种业务 提高通信系统的通用性3 抗噪声 抗干扰和抗多径衰落的能力强4 能实现更有效 灵活的网络管理和控制5 便于实现通信的安全保密 6 可降低设备成本和减小用户手机的体积 重量 1 3移动通信系统的构成 一 组成 1 3移动通信系统的构成 1 3移动通信系统的构成 二 各部分作用 移动台 MS 基站 BS 移动交换中心 MSC 公用交换电话网 PSTN 英特网网关 IP网络出入口 无线小区用户收 发信机 1 4常用移动通信系统 一 无线寻呼系统 1 4常用移动通信系统 是一种单向的通信系统 1 4常用移动通信系统 二 蜂窝移动通信系统 为什么要分成小区 为什么基站的功率不能太大 当小区用户增多后怎办 小区能无限分裂下去吗 常用移动通信系统 1 4常用移动通信系统 大区制系统与蜂窝系统的特点 大区制的特点 1 系统及控制简单2 容量小 蜂窝系统的特点 1 按区群频率再用 频谱利用率及用户容量极大提高 2 小区分裂可进一步提高系统容量 3 网络结构及移动性管理复杂4 MS位置登记及更新 5 MS越区切换 蜂窝系统的应用 GSM CDMA 1 4常用移动通信系统 三 无绳电话系统 是一种以有线电话网为依托的无线接入方式 是有线电话的无线延伸 无绳电话系统的应用 1 家用无绳电话系统 1 4常用移动通信系统 2 公用无绳电话系统 应用 基于个人随身电话系统标准之上的PAS 小灵通 系统 1 4常用移动通信系统 四 集群移动通信系统 是一种共用无线频道的专用调度移动通信系统 采用的基本技术是频率共用 1 集群的含义 集合各部门专用调度网的频道 信道 实行多信道共用及系统共用 信道动态分配给用户使用 把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来 统一建网和管理 并动态地利用分配给它们的有限个频道 以容纳数目更多的用户 改进频道共用的方式 即移动用户在通信的过程中 不是固定地占用某一个频道 而是在按下其 按讲开关 PTT 时 才能占用一个频道 一旦松开PTT 频道将被释放 变成空闲频道 并允许其它用户占用该频道 2 集群系统的特点 1 4常用移动通信系统 1 4常用移动通信系统 3 集群系统网络结构 1 集中控制方式 系统控制由系统控制中心承担 具有专门的系统控制器 因而 系统功能齐全 便于处理多种特殊功能 而且也便于把基本系统联成大的区域网 适于大中容量的多基站通信网 1 4常用移动通信系统 2 分布控制方式 系统控制是以每个转发器上的逻辑控制单元分散处理 无需专门的系统控制器因而 系统设备简单 成本低 适用于公共频道数少的中小容量的通信网 1 4常用移动通信系统 3 集群占用频道方式 有三种 消息集群 传输集群和准传输集群 消息集群 消息集群系统中 每一次呼叫通话期间 一次性地分配一对无线频道 而且在通话完毕后 即松开PTT开关后 转发器继续在该频道上工作6s左右 即脱离时间约为6s 才算完成此次接续过程 1 4常用移动通信系统 传输集群 通话双方每按一次PTT就重新分配一个空闲信道 释放PTT立刻释放信道双方都未按PTT讲话时不占用信道 1 4常用移动通信系统 准传输集群 释放PPT后延时一段时间 0 5 2秒 才释放信道 延时期间有一方按下PTT则仍使用该信道 1 4常用移动通信系统 集群系统的应用 泛欧数字集群系统 1 4常用移动通信系统 五 移动卫星通信系统 是使用卫星作为中继站 为移动用户之间或移动用户与固定用户之间提供电信业务的系统 1 4常用移动通信系统 移动卫星通信系统的特点 只有利用卫星通信覆盖全球的特点 通过卫星通信系统与地面通信系统 光纤 无线等 的结合 才能实现名副其实的全球个人通信 即在任何个人 任何时间 任何地点与任何人 以任何方式的通信 1 4常用移动通信系统 移动卫星通信系统的应用 1 铱 星 系统 2 全球星系统 3 ICO系统 1 4常用移动通信系统 是一种利用无线信道进行分组交换的通信网络 世界上很多移动数据通信网络 都以分组传输技术为基础 六 分组无线网 分组 网络中传送的信息以 分组 或称 信包 为单位 1 5移动通信系统基本技术 1 低速率语音编码技术 2 高频谱利用率的调制技术 3 移动信道特性研究 4 高容量的多址方式 5 抗干扰措施 6 组网技术 1 5移动通信系统基本技术 1 6语音编码及信道编码技术 语音编码 信源编码 提高频率利用率及信道容量 信道编码 提高系统的抗干扰能力 1 6语音编码及信道编码技术 语音编码技术 将模拟语音信号转化为数字信号 以便在信道中传输 三大类 1 波形编码2 参量编码3 混合编码 1 6语音编码及信道编码技术 1 波形编码 PCM DPCM ADPCM DM APC SBC