移动通信原理教学课件

1、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根本概念、系统根本组成、根本原理、根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开展过程。教学目标 力求较全面地讲解现代移动通信所涉及到的根本概念和根本原理，重点介绍局部移动通信关键技术，为同学们建立一个有关移动通信系统的完整的根底框架，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GPRS8学时第六章CDMA系

2、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、移动通信根本系统及根本技术三、移动通信技术的开展历程四、国际无线电组织的职能和作用一.移动通信及其特点移动交换中心电话交换中心移动通信的定义 - “动中通 通

3、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。 移动性表达在： 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：频率/信道操作功耗单工1/2复杂小双工2简单大半双工2复杂较大自动半双工2复杂较大二按系统分类1、集群2、卫星3、寻呼4、GSM5、CDM

4、A6、小灵通等等。三按多址方式分类1、频分多址FDMA2、时分多址TDMA3、码分多址CDMA4、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假设干个波道，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ffff1f1f1f2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

5、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

6、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

7、绳 ：毫瓦级移动 ：瓦级微波通信：十瓦级卫星通信：百瓦级f0f主瓣宽度：BB带外辐射：LLdB二、根本移动通信系统及根本技术1、根本移动通信系统 集群系统-警察、出租车调度 蜂窝移动 - 车载、手持机 无线寻呼-数显、汉显、双向 无绳 -家用、公共无线接入点 卫星移动系统-铱、全球星 无线局域网、 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

8、-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、移动通信根本技术1)、 调制技术 a).模拟：AM、FM b).数字调制技术FSK PSKGMSK、16-QAM2)、抗衰落技术移动信道-随参信道陆地

9、：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)、 抗干扰技术比方：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：按一定标准/标准组成网络-移动通信网涉及组网技术很多：目的：有效利用频率资源到达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、移动通信技术的开展历程移动通信的开展大致经历了以下几个开展阶段：

10、20世纪2030年代：警车无线电调度 AM调幅，使用频率为2 MHz。 20世纪4050年代：人工接续的移动 FM调频， 20世纪60年代：自动拨号移动 ，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CDMAIS-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 GSM IS-54 PDC IS-

11、95 引入年代 1990 1991 1993 1993 使用频谱 (MHz) 890915 (反向) 935960 (前向) 824849 (反向) 869894 (前向) 810830 (反向) 14291453 (反向) 940960 (前向) 14771501 (前向) 824849 (反向) 869894 (前向) 调制方式 GMSK (BT=0.3) p/4 DQPSK p/4 DQPSK OQPSK (反向) QPSK (前向) 成形滤波器 高斯 开方升余弦 开方升余弦 开方升余弦 载波带宽 200 kHz 30 kHz 25 kHz 1250 kHz 信道数据速率 270.8 k

12、bps 48.6 kbps 42 kbps 1228.8 kbps 语音编码方式 RELP-LTP VSELP VSELP QCELP 语音编码速率 13 kbps 8 kbps 6.7 kbps 8 kbps 信道编码 CRC+卷积码 (r =1/2，K=5) CRC+卷积码 (r =1/2，K=6) CRC+卷积码 CRC+卷积码 (r =1/3，K=9 反向) (r =1/2，K=9 前向) 均衡器类型 自适应 自适应 自适应 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

13、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开展现状 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。移动通信开展的主要技术问题及开展方向 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

14、标 IMT-2000的系统特性如下： 采用2.2 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； 具有高水平的平安和保密能力； 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 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

15、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 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开展大会；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