《移动通信概论》-第二章 移动通信基础

第

章移动通信基础移动通信系统的组成移动通信的基本特性移动通信技术的关键技术移动通信技术的标准化01020304课程目录理解移动通信系统的基本构成理解移动通信的基本特性掌握移动通信技术的关键技术课程目标学习完本课程，你将能够：010203一、移动通信系统的组成

移动通信概论通信系统是对用于完成信号收集、传输、交换、还原等一系列通信过程中所包含的各环节的总称。通信系统的基本组成部分包括信源、发信设备、信道、交换设备、收信设备、

信宿以及传输过程中受到的噪声干扰等。研究通信系统的目的是为了实现更可靠、更有效、更方便、更经济的实现方式。信源

发信设备

信道(1)信源(2)发信设备(3)信道(4)交换设备信道

收信设备

信宿(5)信宿(6)接收设备、移动通信系统的组成交换设备噪声移动通信概论一一、移动通信系统的组成

移动通信概论信号的时域和频域对信号的分析处理，可从时域和频域两个方面进行。信号的时域和频域模拟信号和数字信号周期信号和非周期信号100200300400500、移动通信系统的组成信号幅度信号幅度移动通信概论时

间时

间信号幅度信号幅度时

间一一、移动通信系统的组成信号的时域和频域信号的频域表示信号幅度350-3002001000010

20

3040移动通信概论频

率50一、移动通信系统的组成

移动通信概论一个移动通信系统一般由移动台(Mobile

Station,MS)、无线基站(Base

Station,BS)、移动业务交换中心等组成。无线小区BSBS

MSC中继线BSMSMS固话网络PSTN1.无线信道移动通信的特点>

无线的>移动的二、移动通信的基本特性

移动通信概论1.无线信道传播特点>传播的开放性>接收环境的复杂性>通信用户的随机移动性二、移动通信的基本特性

移动通信概论1.无线信道电磁波传播方式>

直射传播>

反射传播>绕射传播>散射传播二、移动通信的基本特性

移动通信概论①直射传播②反射传播③绕射传播④散射传播二、移动通信的基本特性

移动通信概论1.无线信道>慢衰落损耗快点慢传

损耗>快衰落损耗三种传播损耗：>路径传播损耗信号电平

dB对数距离二、移动通信的基本特性1.无线信道四种效应>阴影效应远近效应多径效应多普勒效应移动通信概论阴影效应是产生慢衰落的主要原因二、移动通信的基本特性1.无线信道四种效应>阴影效应远近效应多径效应多普勒效应移动通信概论MS₂

BSReceivedsignalstrength0BS

dMSDistanceMS₂远近效应DistanceMSId₂二、移动通信的基本特性1.无线信道四种效应>阴影效应>远近效应>多径效应多普勒效应天线行进方向移动通信概论多径效应二、移动通信的基本特性1.无线信道四种效应>阴影效应>远近效应>多径效应多普勒效应声波频率降低

声波频率增高移动通信概论多普勒效应類

率赫兹

千赫兹

兆赫兹

吉赫兹

太赫兹拍赫兹(Hz)

(kHz)

(MHz)(GHz)

(THz)(PHz)330300

330300330

300

3

30

300330300

330300频

段极

低

频超低频特低频甚低频低频中

频高

须甚

高

频特

高

频超高频极高频至

高

频Y射线红外线

紫外线可见光无线电波波

段极长

波超

长

波特

长

波甚

长

波长

波中

波短

被米

波微波分

米

波厘

米

波毫米

波丝

米

波波

长0

11

100101

100

101

100101100101100101兆米

千米

米

毫米

微米

纳米(μm)

(km)

(m)

(mm)(μm)(nm)2.无线频谱频谱是自然界存在的物理量，无法增加也不会减少，因此显得极度珍贵。根据国际电信联盟定义，当前人类可以识别并使用的电磁波频率

范围从3kHz~300GHz。二、移动通信的基本特性移动通信概论X射线二、移动通信的基本特性2.无线频谱有线通信的资源是无限的，而无线通信的资源却是有限的。无线电频率划分图中

华

人

民

共

和

国移动通信概论CHABTOF

FREQUENCYALLOCAT10NSTHEPEOPLE'SREPUBLICOFCHIMA中华人民共和网信总产止部顺布无线电频谱资源属于国家所有。无线电频谱资源的归属、分配和管理具有国家主权的特征。二、移动通信的基本特性

移动通信概论个人服务

法人服务电信和互联网业务监控化学品民爆物品生产车辆生产准入无线电和卫星通信电子认证服务通信业务和信息化固定资产全

国一体

化在线政务服务平台工业和信息化部政务服务平台无线电发射设备型号核准无线电发射设备进关核准无线电频率使用许可--法人无线电台(站)设置、使用许可--法人无线电台识别码核发--法人卫星无线电频率使用许可空间无线电台设置、使用许可卫星通信网无线电频率使用许可卫星地球站设置、使用许可2.无线频谱■■■■■■■■■行政许可二、移动通信的基本特性2.无线频谱国内移动通信运营商目前使用的主要频谱：2G:850M

、900M

、1800M3G:1900M、2000M、2100M、2300M4G:1800M(B3)

、2100M(B1)

、850M(B5)

、900M(B8)1900M(B39)

、2000M(B34)

、2300M(B40)

、2600M(B41)5G:700M(N28)

、2600M(N41)

、3500M(N78)

、4900M(N79)移动通信概论三、移动通信的关键技术1.双工技术双工技术用于区分移动通信的上行信道和下行信道。双工技术可分为频分双工和时分双工。时分双工上下行在同一频率上传输，通过不同的时段进行传输，像单车道通过信号灯控制。频分双工上下行在不同频率传输，可同时传输，像双车道。移动通信概论2.调制解调技术调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原

始的基带信号。三、移动通信的关键技术移动通信概论三、移动通信的关键技术3.编码技术信源编码将模拟信号转换成数字信号，并通过编码器对数字信号进行编码，便于在信道中传输

。信源编码器有三种编码类型：波形编码、参量编码和混合编码。信

源

信源编码信道编码

调

制信

道噪声干扰信

宿信源译码信道译码

解

调移动通信概论三、移动通信的关键技术3.编码技术信源编码是对要在信道中传送的数字信号进行的纠、检错编码。信道编码主要用于纠正传输过程中产生的随机差错，因此，信道编码又称差错控制编码。信源

信源编码信道编码

调

制信

道

噪声干扰信

宿

信源译码

信道译码

解调移动通信概论三、移动通信的关键技术4.多址技术在蜂窝移动通信系统中，多个移动用户要同时通过一个基站和其他移动用户进行通信，就必须对基站和不同的移动用户发出的信号赋予不同的特征。这样基站就能从众多移动用户的

信号中区分出是哪一个移动用户发来的信号，同时各个移动用户又能够识别出基站发出的信

号中哪个是发给自己的。基

站手

机移动通信概论三、移动通信的关键技术4.

多址技术多个移动用户以不同的移动信道分隔进行相互通信，防止相互干扰的技术方式就被称为多址技术。基

站手

机移动通信概论三、移动通信的关键技术4.多址技术多址方式的基本类型：①频分多址(FDMA)②时分多址(TDMA)③码分多址

(CDMA

)多址技术的类型直接关系到移动通信系统的容量大小。移动通信概论三、移动通信的关键技术4.多址技术频分多址：FDMA(Frequency

Division

Multiple

Access),频分多址接入频分多址是以频率来区分信道，把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道分配给不同的用户使用，每个频道就是一个无线信道。时间FDMA频率各用户使用不同的频率移动通信概论三

、移动通信的关键技术4.多址技术频分多址：移动交换中心(MSC)BS频分双工通信的实现：每次通信时，基站和移动台之间需要占用一对频谱作为信道，一个用作上行(反向)信道，

一个用作下行(前向)信道。F₁fiF₂f₂

FnfnMS1MS2MSn移动通信概论三、移动通信的关键技术4.

多址技术频分多址：>FDMA

的信道相对带宽较窄：(25KHZ

或30KHZ)>信道之间需要留有保护频隙。>在接收设备中使用带通滤波器，限制邻近频道间的干扰F₈反向信道移动通信概论F₈前向信道保护

频带4.多址技术时分多址：TDMA(Time

Division

Multiple

Access)

时分多址接入三、移动通信的关键技术移动通信概论三、移动通信的关键技术4.

多址技术时分多址：时分多址以时隙来区分信道的，把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(帧、时隙都不重叠),然后根据一定的分配原则，使

各个移动台在每帧内只能在指定的时隙向基站发送信号。MS1MS2BS帧移动通信概论MSn隙时三、移动通信的关键技术4.

多址技术码分多址：CDMA(Code

Division

Multiple

Access)

码分多址接入

时间CDMA码频率各用户使用不同的正交化码序列移动通信概论码分多址：移动交换中心(MSC)BS三

、移动通信的关键技术

移动通信概论4.

多址技术通过不同的用户码来区分用户CDMA

系统为每个用户分配各自特定的地址码，而这些码型互不重叠MS1MS2MSnC2Cn

Cn4.

多址技术空分多址：空分多址(SDMA)技术是利用空间资源分割构成不同的信道。利用空分多址接入的多个用户可以使用完全相同的频率、时间和码道资源。智能天线也采用了空分多址的概念。三、移动通信的关键技术移动通信概论5.蜂窝技术蜂窝(Cell)是70年代贝尔实验室

提出的，它是指同一频率被相距足够远

的几个基站使用，增加系统容量。正六边形被认为是使用最少个结点

可以覆盖最大面积的图形，是最好的选

择。这样形成的网络覆盖在一起，形状

非常象蜂窝，因此被称作蜂窝网络。三、移动通信的关键技术移动通信概论蜂窝系统三、移动通信的关键技术5.蜂窝技术采用蜂窝网络的好处，除了满足覆盖、频率复用要求外，网络对话务承载还有很强的灵活性，即具有小区分裂和满足不同用户密度部署不同类型基站的要求。在高用户密度地区，将小区面积划小，或将小区中的基站全向覆盖改为定向覆盖，使每个小区分配的频道数增多，满足话务量增大的需要，这种技术称为小区分裂。支持N个

用户支持N

个用户支持N个

用户支持N

个

用户移动通信概论小区分裂支持N

个用户6.切换技术切换(handover)是指在移动通信过程中，在保证通信不间断的前提下，把通信的信道从一个无线信道转换到另一个无线信道的这种功能。这是移动通信系统不可缺少的重

要功能。三、移动通信的关键技术移动通信概论三、移动通信的关键技术6.切换技术用户在通话过程中，从一个基站覆盖区移动到另一个基站覆盖区时，或由于受到外界的干扰或其他原因使通信质量下降时，使用中的话音信道就会自动发出一个请求转换信道

的信号，通知移动通信业务交换中心，请求转换到另一个覆盖区基站的信道上去，或是转

换到另一条接收质量较好的信道上，以保证正常的通信。蜂窝覆盖区中继线中继线移

动

交

换

机本地交换机移动通信概论三、移动通信的关键技术6.切换技术信道切换的方式可分为：◆硬切换◆软切换◆接力切换移动通信概论三、移动通信的关键技