无线通信技术基础 课件 情境1 走进无线通信

学习目标

二、移动通信与固定通信的区别

一、无线通信定义目录

二、移动通信与固定通信的区别

一、无线通信定义一、无线通信定义常见的无线通信系统有哪些？广播对讲机手机一、无线通信定义无线通信定义：无线通信（WirelessCommunication）是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。一、无线通信定义无线通信的特点：1．利用无线电磁波进行信息传输；2．占用无线频谱资源；3．电磁波信号强度随着距离增加而不断衰减；4．无线移动通信引起多普勒效应；5．在复杂的干扰环境中运行；6．环境的干扰；7．无线信号间的干扰。目录

二、移动通信与固定通信的区别

一、无线通信定义二、移动通信与固定通信的区别一、接口不同：

固定电话有固定的接口

无线通信无固定接口，使用空中接口

二、移动通信与固定通信的区别二、移动通信与固定通信的区别有线通信的优点：1.是受外界干扰比较小，可靠性强。2.是保密性与安全性好。有线通信的缺点：1.敷设成本高。如果要覆盖我国全部乡村，对资源和资本都是巨大的消耗。2.不能方便地进行空间移动。例如，固定座机不能方便地随着用户移动。二、移动通信与固定通信的区别无线通信的优点：1.造价低廉。2.较好的适应性和扩展性。3.维护方便。无线通信的缺点：1.信号不稳定。2.面临安全威胁。3.信号延迟大，也就是没有有线通信迅速。学习目标

二、移动通信系统发展过程

一、移动通信系统概念

三、常见的移动通信系统目录

二、移动通信系统发展过程

一、移动通信系统概念

三、常见的移动通信系统一、移动通信概念移动通信的定义：指通信的双方至少有一方是在移动中进行信息传输和交换。这包括了移动体之间的通信、移动体与固定体之间的通信。目录

二、移动通信系统发展过程

一、移动通信系统概念

三、常见的移动通信系统二、移动通信发展史移动通信系统的发展史第一阶段(从二十世纪20年代至40年代初)：车载阶段，采用电子管技术，笨重第二阶段(40年代中至60年代末)：身背阶段，采用半导体技术，设备小型化明显第三阶段(70年代至80年代)：手持阶段，采用集成电路技术，又称1G时代第四阶段(80年代初至90年代中)：采用大规模集成电路，并开始使用数字编码技术，进入数字通信时代，设备可穿戴。第五阶段(90年代末至今)：采用超大规模集成电路，使用新型编码技术，开启移动互联时代。目录

二、移动通信系统发展过程

一、移动通信系统概念

三、常见的移动通信系统三、常见的移动通信系统1G（第一代模拟蜂窝移动通信系统）：第一代移动电话网是由人工操作使移动用户和有线网用户相连接。它的终端庞大、笨重而且昂贵，服务区域也仅限于单个发射台和接收站址的覆盖范围。高级移动电话系统（AMPS）：来自北美，第一个系统于1983年在芝加哥开通。北欧移动电话（NMT）：来自北欧，第一个系统于1981年在瑞典开通全接入通信系统（TACS)：此系统来自英国，并且很快在欧洲其他地区发展。第一代(1G)移动通信的缺点（1）保密性差：因为没有加密机制，容易被窃听和盗打。（2）业务单一：只支持语音业务，不支持数据业务。（3）频谱利用率低：使用频分多址方式（FDMA），即一个频点只能支持一个用户。（4）容量小：正是由于其频谱利用率低，没法容纳更多的用户。（5）终端设备大：受限于当时的电子技术，设备较大。（6）价格昂贵：当时非常流行的“大哥大”价格相当昂贵，需要几万元。（7）兼容性差：不能漫游。三、常见的移动通信系统三、常见的移动通信系统2G（第二代移动通信系统）：GSM（全球移动通信系统）：起源于欧洲，20世纪80年代开始，至今仍在使用，全球共建设838个网络，使用900MHz和1800MHz频段，并开始使用数字编码技术，使移动通信进入数字通信时代。IS95A-CDMA（窄带CDMA技术）：起源于美国，20世纪末开始商用，已演进至3G网络，网络建设规模大大小于GSM。三、常见的移动通信系统第二代(2G)移动通信的优点（1）频谱利用率高：在FDMA基础上引入TDMA（2）容量大：由于频谱利用率提高，使系统容量得到显著提高（3）话音质量好：使用数字编码技术（4）接口开放：使用标准接口（5）安全性高：引入鉴权和加密解密技术（6）与ISDN、PSTN等互连：实现网络互连互通（7）漫游功能：能全世界漫游（8）提供多种业务：提供三类业务，即电信业务，承载业务和补充业务。三、常见的移动通信系统3G（第三代移动通信系统）：第三代移动通信系统（3G）是在第二代移动通信技术基础上进一步演进的，以宽带CDMA技术为主，并能同时提供语音和数据业务。主要代表有：WCDMA：宽带码分多址网络，3GPP组织负责，由GSM网络演进CDMA2000：码分多址2000网络，3GPP2组织负责由IS95A-CDMA演进TD-SCDMA：时分同步码分多址网络，中国自主知识产权技术，由GSM演进三、常见的移动通信系统3G网络的基本特征：具有更高的频谱效率、更大的系统容量。能提供高质量业务，具有多媒体接口：快速移动环境，最高速率达144kbit/s；室外到室内或系统环境，最高速率达384kbit/s；室内环境，最高速率达2Mbit/s。具有更好的抗干扰能力。这是由于其宽带特性，可以通过扩频通信抵抗干扰。支持频间无缝切换，从而支持多层次小区结构。经过2G向3G的过渡、演进，并与固网兼容。三、常见的移动通信系统4G（第四代移动通信系统）：3GPP长期演进（LTE:LongTermEvolution），LTE改良并强化了3G的无线接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，解决了小区边缘用户的覆盖差和干扰信号多的问题。FDD-LTE：频分双工接入LTETD-LTE：时分双工接入LTE三、常见的移动通信系统具有很高的传输速率和传输质量：上行50Mbps，下行100Mbps灵活多样的业务功能：处理传统的语音和数据业务，还支持多媒体业务开放的平台：用户能够自由地选择协议、应用和网络高度智能化的网络：高度自治、自适应的网络，具有很好的重构性、可变性、自组织性4G网络的基本特征：5G（第五代移动通信系统）：是最新一代蜂窝移动通信技术，5G的性能目标是提高数据速率、减少时延、节省能源、降低成本、提高系统容量和实现大规模设备连接。引入毫米波、大规模MIMO、灵活帧结构、边缘计算、软件定义网络等等新技术，使5G具有大带宽、低时延和多连接的特性。三、常见的移动通信系统5G三大应用场景学习目标

一、蜂窝技术目录

二、多址技术

一、蜂窝技术

三、双工接入技术

四、编号技术一、蜂窝技术蜂窝移动通信的概念是美国著名贝尔实验室在1947年提出的，真正研制是在70年代随着微电子、计算机等基本技术的发展才开始的。1978年贝尔实验室的科学家们在芝加哥终于试验成功世界上第一个蜂窝移动通信系统——先进移动电话系统（AdvancedMobilePhoneSystem，AMPS），这是第一个真正意义上的具有随时随地通信能力的大容量移动通信系统。一、蜂窝技术蜂窝网络把一个地理区域划分成若干个称为蜂窝的小区（Cell），把通信网络覆盖的地区划分成一个一个的小区，则在不同小区之间就可以实现频率复用。相邻小区不能使用相同的通信频率，同一颜色代表的小区可以使用同样的通信频率。一、蜂窝技术根据覆盖范围分类：宏蜂窝（Macrocell）：使用宏蜂窝基站，覆盖面积大，覆盖半径大多在1～25km之间，用于大面积覆盖，基站天线置于相对较高的地方，基站的发射功率较强，但存在“热点”和“盲点”问题。微蜂窝（Microcell）：多使用直放站或者分裂小区等办法实现，覆盖面积较小，覆盖半径在30～300m之间，发射功率相对较小，一般在1～2W，基站天线置于相对低的地方，主要就是为了用于解决热点/盲点问题，作为宏蜂窝的补充技术。蜂窝通信技术分类：一、蜂窝技术蜂窝通信技术分类：蜂窝通信技术分类：根据覆盖方向分类：全向站：小区天线不具有方向性，即使用一根天线即可实现360度覆盖，一个基站只有一个小区，使用桶状天线，增益没有板状天线大，覆盖效果一般。定向站：定向基站的小区天线覆盖具有一定的方向性，通过多个小区天线连续覆盖从而实现360度覆盖，目前一个定向基站一般划分为3个小区，定向基站使用板状天线，具有高增益的特性，所以定向基站覆盖范围更远，覆盖效果更好；S：定向基站O：全向基站目录

二、多址技术

一、蜂窝技术

三、双工接入技术

四、编号技术二、多址技术多址技术：是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质，实现各用户之间通信的技术，常用多址技术有FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）和CDMA（码分多址技术）无线通信信号有3个维度：二、多址技术FDMA：把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带（称为子频带），把每个子频带分给一个用户专用（称为地址），这种技术被称为“频分多址”技术。二、多址技术TDMA：把时间分割成互不重叠的时段（帧），再将帧分割成互不重叠的时隙（信道）与用户具有一一对应关系，依据时隙区分来自不同地址的用户信号，从而完成的多址连接。二、多址技术CDMA：当以传输信号的码行不同来区分信道建立多址接入时，称为码分多址。目录

二、多址技术

一、蜂窝技术

三、双工接入技术

四、编号技术三、双工接入技术双工种类：单工：只支持信号在一个方向上传输（正向或反向），任何时候不能改变信号的传输方向。此种方法适用于数据收集系统，如气象数据的收集，广播电台等。半双工：允许信号在两个方向上传输，但某一时刻只允许信号在一个信道上单向传输。因此半双工通信实际上是一种可切换方向的单工通信。此种方式适用于问询、检索、科学计算等数据通信系统，传统的对讲机使用的就是半双工通信方式。全双工：允许数据同时在两个方向上传输，即有两个信道，允许同时进行两个方向传输。它是两个单工通信方式的结合，要求收发双方都有独立的接收和发送能力。全双工通信效率高、控制简单，但造价高。计算机之间的通信是全双工方式，一般的电话、手机也是全双工的系统。三、双工接入技术全双工通信的两种模式：1.时分双工：上下行使用相同的频率，依靠时间来区分上下行信道2.频分双工：上下行使用不同的频率，依靠频率来区分上下行信道三、双工接入技术时分双工可用于任何频段适合于上下行非对称及对称业务三、双工接入技术频分双工需要成对频段适合于上下行对称业务三、双工接入技术频分双工的优势：网络不需要严格同步,不依赖GPS；系统运行时没有上下行干扰；网络维护、优化相对简单。时分双工的优势：无需成对频率资源；适合非对称业务；上下行特性相同；无需射频双工器。目录

一、蜂窝技术

二、多址技术

三、双工接入技术

四、编号技术四、编号技术编号的好处1．唯一性：通过一个唯一的编号可以直接确定某个具体网元或用户；比如身份证号码，每个人都有一个全国唯一的身份证号码，通过该号码可以直接确定某人身份。2．便捷性：通过搜索唯一的编号，可以方便快捷地查找到需要的信息。比如像查询某个人的身份信息，只需要在户籍系统中输入某人的身份证号码就可以很快的进行查询。四、编号技术GSM的编号：MSISDN：移动用户ISDN号码IMSI:国际移动用户识别码MSRN：移动用户漫游号码TMSI:临时移动用户识别码IMEI：国际移动台设备识别码LAI：位置区识别码CGI:全球小区识别码BSIC:基站识别码四、编号技术1．移动用户的ISDN号码（MSISDN）MSISDN号码是呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中某一用户时主叫用户所拨的号码。说的简单点，其实就是手机号码；唯一标识移动台号码，最长为14位数字。CC是国家码，我国的国家号码为86。ISDN为国内有效ISDN号码四、编号技术1．移动用户的ISDN号码（MSISDN）我国国内有效ISDN号码的结构为：四、编号技术2．国际移动用户识别码（IMSI）IMSI是在PLMN网中唯一识别一个移动用户的号码。MSISDN是面向用户的，而IMSI是面向网络的，网络通过IMSI号码来识别你的身份，此号码存储于用户端的SIM卡和网络侧，它由15位数字组成MCC:移动国家码（3bit），中国是460MNC：移动网络号（2bit），如中国移动GSM网络号为00MSIN:移动用户识别码，10bit四、编号技术移动用户漫游号码（MSRN）MSRN是在每次呼叫移动用户时，为了使网络再次选择路由，根据HLR的请求，由VLR临时分配给移动用户的一个号码。该号码在接续完成后即可释放给其他用户使用。MSRN的组成部分与MSISDN一样。四、编号技术临时移动用户识别码（TMSI）TMSI是为了对IMSI保密，由VLR临时分配给来访移动用户的识别码，仅在本地使用，由各MSC/VLR自行分配。功能：在VLR下唯一标识移动用户TMSI只在本地(MSC/VLR)有效具有临时性具有唯一性(一个MSC/VLR下)四、编号技术国际移动台设备识别码（IMEI）：如868033018934150该识别码用于唯一的识别一个移动台设备。IMEI=TAC+FAC+SNR+SPTAC:6bit,型号批准码，由欧洲型号认证中心分配；前2位为国家代码FAC：2bit,工厂装配码，由厂家编码；SRN：6bit,序列号，由厂家分配；独立的、唯一的区分每个TAC和FAC设备SP：1bit,备用。四、编