无线通信基础-中移动新员工入职培训

1、中国移动通信集团设计院有限公司通信基础概述通信基础概述2022年年4月月13日日第2页第3页移动通信的定义移动通信的分类移动通信的基本技术移动通信系统的基本要素陆地公众蜂窝移动通信系统蜂窝系统的概念蜂窝系统的频率复用蜂窝系统的容量第4页 移动通信是指通信双方或至少有一方在运动 中所进行的信息交换，如移动体（车辆、船 舶、飞行物或行人）与固定体之间，移动体 与移动体之间的通信，均属于移动通信范畴。 信息的交换不仅指双方的通信，还包括数据、 传真、图象等通信业务。第5页按工作方式分类：单工，双工（FDD,TDD)，半双工按多址方式分类：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA按信号形式分类：模拟网和

2、数字网按覆盖范围分类：城域网、局域网、广域网按业务类型分类：电话网、数据网、综合业务网、多媒体网按服务特性分类：专用网、公用网按使用环境分类：陆地通信、海上通信、空中通信按使用对象分类：民用系统、军用系统第6页第7页多址技术目的：区分用户多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。为使信号多路化而实现多址的方法基本上有三种：它们分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）三种接入方式。特点：多用户，多信道特点：多用户，多信道第8页FDMATDMACDMA多址技术多址技术第9页基站：基站：移动系统中的固定站台，用来和移动台进行无线通信

3、。基站建在覆盖区域中的中央和边缘，包含无线信道和架在塔上的天线。控制信道：控制信道：用于呼叫建立、呼叫请求、呼叫初始化和其他标志及控制用途。前向信道：前向信道：用来从基站向用户传送信息的无线信道。切换：切换：将移动台从一个信道或基站切换到另一个信道或基站的过程。移动台：移动台：计划在不确定的地点并在移动中使用的终端。第10页第一代(80年代)模拟第三代(2000) IMT-2000第二代(90年代)GSM900/1800/1900CDMA IS-95TDMA IS-136PDC NMT AMPS TACS J-TACS 其他第11页引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限的

4、频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。蜂窝的主要特点： 通过控制发射功率使得频谱资源在一个大 区的不同小区间重复利用。 通过将小区划分成更小的小区的方法（小 区分裂）来增大系统的容量。第12页蜂窝概念第13页频率复用频率复用v一个小区覆盖网络的一小部分v网络中有很多小区v一个小区中使用的频率可以在另一小区中使用v这就叫做 频率复用频率复用v若干邻接小区组成1个无线区群无线区群v每个区群中小区不能不能使用相同频率 F=1F=2F=3F=4,8F=5,9F=6,10F=7 F=1F=2F=3F=4,8F=5,9F=6,10F=7 F=1F=2F=3F=4,8F=5,9F=6,10F=7F= 1,2

5、,3,4,5,6,7,8,9,10第14页蜂窝系统在几何上可以看出由六边形组成。形同蜂窝。频率再用距离：D小区半径：R频率复用因子：QD/R不同多址体制的Q值：FDMA，Q7TDMA，Q3或4CDMA，Q1f1f2f3f1DR第15页小区容量：小区容量：每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数。系统容量：系统容量：整个系统在给定频段上所能支持的用户数。影响容量的因素：影响容量的因素：可用带宽（载频）；要求的载波-干扰比（载干比C/I）；频率复用因子；小区大小等。第16页第17页第一代蜂窝系统第二代蜂窝系统GPRSEDGEGSM系统简介重庆移动GSM网络现状第三代蜂窝系统WCDMA系统结构第

6、18页模拟蜂窝系统：模拟蜂窝系统：欧洲的TACS和北美的AMPS多址方式：多址方式：FDMA/FDD信道带宽：信道带宽：30KHz（AMPS）、25KHz（TACS）使用频率：使用频率：800900MHz语音调制：语音调制：FM信道数：信道数：832（AMPS）、1000（TACS）第19页基本上是两大标准：基本上是两大标准：欧洲的GSM和北美的CDMAIS-95。使用频率：使用频率：8001900MHz。多址方式：多址方式：TDMA/FDMA/FDD(GSM)，CDMA/FDMA/FDD(IS-95)。传输速率：传输速率：270.833kbps(GSM)，1.2288Mbps(IS-95)。

7、调制方式：调制方式：GMSK(GSM)，QPSK(IS95)。语音编码：语音编码：13kbps RPE-LTP(GSM)， 1200/2400/4800/9600bps变速率CELP(IS-95)。信道编码：信道编码：1/2卷积码(GSM)， 1/2卷积码/维特比译码（IS-95)。第20页GPRS（General Packet Radio Service）通用分组无线业务。以分组技术为基础的传输系统，能为用户提供高达160kbits/s的数据速率。基于现有GSM系统，可根据需要对一个载频的8个时隙进行捆绑。在初始阶段，4个时隙作为一组进行捆绑，速率可以提高4倍。是由ETSI定义的一种分组数据

8、无线传输技术，其目的是在GSM等移动通信网络上实现移动互联网的中低速业务，使移动台和终端设备可以通过GPRS访问全球任何一个网络。第21页EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）在GPRS基础上提高速率的一种标准。主要技术措施：将GSM的四相调制改为八相调制，使每个信道的传输速率由14.4kbps提高到48kbps；再通过多时隙捆绑，最高传输速率可以达到384kbps。优点：只要在GSM原有系统的基础上，对基站进行简单的升级，就可以在兼容原有业务的情况下开通EDGE业务。第22页交换子系统交换子系统基站子系统基站子系统移动台移动台：设备和SIM卡广

9、义的移动台是功能部件的总和：单纯的移动设备、终端适配器和专用的终端设备从功能上移动台可分为三种：1、只具备某种功能 2、带有适配器 3、提供ISDN接口第23页第24页IMT2000是第三代移动通信系统标准,以支持移动多媒体通信为目标，多个标准并存（出现所谓IMT2000家族的概念），频段为2000MHz，使用日期为2000年。传输速率：144kb/s（高速运动），384kb/s（步行速度），2Mb/s（室内环境）。三种代表性的RTT技术方案：欧洲和日本的WCDMA方案，北美的CDMA2000方案，中国CATT提出的TD-SCDMA方案。第25页第三代移动通信系统频谱资源划分示意图中移动联通信

10、产部信产部 尚未发放尚未发放中国电信中国电信ITU标准标准DCS1800 Rx1710 1785DCS1800 Tx1805 1880CMCCDCS1800TDDTD-SCDMADCS 1800未发放联通DCS1800DCS 1800未发放联通DCS1800中移动DCS1800SCDMA中国电信CDMAWLL中移动DCS1800ITU MSS1980 - 2010PHS1805-18201900-19101840-18801880-19001960-19801710-17251745-17551755-17851785-18052010-20251980-20101910-1920CDMAPC

11、SITU IMT-2000 Rx1920 - 1980中国电信CDMAWLL2110-21702300-2400ITU IMT-2000 Tx2110 - 2170FDD 补充频段补充频段 TDDTDD主要主要FDD 补充频段补充频段 FDD 主要频段主要频段 FDD 主要频段主要频段 TDD 主要频段主要频段 TDDTDD补充补充信产部信产部 3G规划规划第26页WCDMA网络单元构成示意图第27页第28页各种通信技术的关系示意图第29页3G主要标准的发展路线图第30页两种网络的融合示意图第31页3G、WiMAX的主要标准技术对比 WiMAXWiMAX3G3GIEEE 802.16eIEEE

12、 802.16eWCDMA/UMTSWCDMA/UMTSCDMA-2000CDMA-2000覆盖范围典型25km典型25km典型25km信道带宽1.7520MHz5MHz1.25MHz物理层核心技术OFDMA、自适应调制编码、支持自适应天线系统CDMA、自适应调制编码CDMA、自适应调制编码双工方式FDD/TDDFDDFDD移动性=120km/h （全移动）支持高速移动支持高速移动第32页标准标准双工方式双工方式载波带宽载波带宽系统理论系统理论峰值吞吐率峰值吞吐率系统理论最大用户数系统理论最大用户数（按码道受限分析）（按码道受限分析）802.16dFDD2*3.5MHz13Mbps2048个（

13、OFDMA），上下行带宽共享WCDMA R99FDD2*5MHz2.7Mbps128个12.2K，32个64K，16个128K，7个384KWCDMA HSDPAFDD2*5MHz14.4Mbps64个（平均每用户117.7kbps,SF=16,16QAM,R=3/4）TD-SCDMATDD1.6MHz2Mbps(1:5时隙划分)3:3时隙划分:18个12.2K，6个64K，3个128K，1个384KTD-SCDMA HSDPATDD1.6MHz2.8Mbps16个CDMA20001x EV-DOFDD2*1.25MHz2.4Mbps59个3G、WiMAX各标准容量对比 第33页第34页无线传

14、播基本原理频谱划分频谱特性传播途径无线传播环境信号衰落时间色散无线传播模型第35页段号段号频带名称频带名称频率范围频率范围（含上限，不含（含上限，不含下限）下限）波段名称波段名称波长范围波长范围1极低频3-30Hz极长波100kkm-10kkm2超低频30-300Hz超长波10kkm-1kkm3特低频300-3000Hz特长波1000km-100km4甚低频（VLF）3-30KHz甚长波100k-10km5低频（LF）30-300KHz长波10k-1km6中频（MF）300-3000KHz中波1000-100m7高频（HF）3-30MHz短波100-10m8甚高频（VHF）30-300MHz米

15、波10-1m9特高频（UHF）300-3000MHz分米波(微波)100-10cm10超高频（SHF）3-30GHz厘米波(微波)10-1cm11极高频（EHF）30-300GHz毫米波(微波)10-1mm12至高频300-3000GHz丝米波(微波)1-0.1mm第36页频率越低，传播损耗越小传播损耗越小，覆盖距离越远覆盖距离越远；而且频率越低，绕射能力越强，建筑物内覆盖效果越好绕射能力越强，建筑物内覆盖效果越好。但是，低频段频率资源紧张，系统容量有限，因此主要应用于广播、电视、寻呼等系统。高频段频率资源丰富，系统容量大；但是频率越高，传播损耗越大，覆盖距离越近传播损耗越大，覆盖距离越近；而

16、且频率越高，绕绕射能力越弱，射能力越弱，建筑物内覆盖效果越差。而且频率越高，技术难度越大，系统的成本也相应提高。第37页直射波及地面反射波（最一般的传播形式）对流层反射波（传播具有很大的随机性）绕射波（阴影区域信号来源）电离层反射波（超视距通讯途径）第38页第39页电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：自然地形（高山、丘陵、平原、水域）人工建筑的数量、分布、材料特性该区域植被特征天气状况自然和人为的电磁噪声状况第40页 人为环境 - 乡村地区 - 准郊区 - 郊区 - 市区 地形结构 - 开阔区 - 平滑地形 - 丘陵地形 - 山区 第41

17、页距离距离(m)接收功率接收功率(dBm)102030-20-40-60慢衰落慢衰落快衰落快衰落第42页慢衰落： 由障碍物阻挡造成阴影效应，接收信号强度下 降，但该场强中值随地理改变变化缓慢，故称 慢衰落,又称为阴影衰落。 慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位 置/地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度快衰落： 合成波的振幅和相位随移动台的运动起伏变化 很大 ，称为快衰落。 深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波 长。因其场强服从瑞利分布，又称为瑞利衰 落，衰落的振幅、相位、角度随机。第43页起源于反射，主要指到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题发射信号

18、来自远离接收天线的物体解解 决决自适应均衡技术、站址调整自适应均衡技术、站址调整第44页对传播模型的完整描述应包括：路径损耗的地理分布规律和其它额外的损耗（如穿透损耗等）阴影衰落特性时间分布特征：分布结构及统计特性多径衰落特征：多普勒频移，Rician vs. Rayleigh工作频率通常说的传播模型是指路径损耗的地理分布模型地理分布模型第45页适用于视距（几十米以内）传输的情况。适合大于视距的传播范围，对有用信号的预测需要考虑地球的曲率。适用于以准平坦地形、大城市市区，适用于150MHz1500MHz的宏蜂窝预测。以中小城市的无线环境为基准， 适用于1500MHz2000MHz 的宏蜂窝预测

19、，天线高度在30m 200m，手持机的天线高度在1m 10m之间，适合于基站半径在1d20 公里，校正后可以适用于100m 以内。适用于900和1800MHz 微蜂窝预测适用于室内环境预测第46页常用于规划软件，适合于带宽在150-2000MHz 和基站半径 1d20 公里传播的模型，适合于GSM 900 和1800 技术以及CDMA 技术。应用于室外宏蜂窝、室外微蜂窝和室内微蜂窝的一种非常精确的无线信号覆盖预测方法。传播途径上的建筑物情况越精准，预测结果越好。 COST231 - HATA COST231 - HATA 模型：模型：dBloglog55. 69 .44log82.13log9

20、 .33 3 .46231dhCmhAhfLbmbHataCOST第47页第48页天线基本常识天线主要指标基站天馈系统第49页 天线实质上是一种转换器，在移动通信系统中使用的 基站天线一般多为由基本单元振子组成的天线阵列。单元振子馈电网络馈电网络天线接头天线接头单元振子馈电网络定向天线全向天线第50页通信天线基本功能 - 辐射和接收无线电波：发射时，把高频电 流转换为电磁波；接收时把电磁波转换为 高频电流。通信天线种类 - 按工作频段：超长波、长波、中波、 短波、超短波、微波天线 - 按方向性：全向、定向天线 - 按结构特性：线天线、面天线第51页 电压驻波比（VSWR） - VSWR1.5；天线输入阻抗与特性阻抗不一致时，产生 的反射波和入射波在馈线上叠加形成驻波，其相邻电压 最大值和最小值之比就是电压驻波比。电压驻波比过 大，将缩短通信距离，而且反射功率将返回发射机功 放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。 增益 - 增益是天线的主要指标之一，它是天线辐射能量集 束程度和能量转换效率的总效益。以dBd、dBi表 示。dBi=dBd+2.15第52页 半功率波束宽度（HPB