移动通信基础02.ppt

1、1,移动通信基础,日讯科技,2,内容,一：移动通信概述 二：移动通信基本技术,3,移动通信概念,所谓移动通信系统指通信双方或至少有一方是在运动中进行信息交换的,什么是移动通信？,答,第一部分：移动通信概述,4,移动通信的特点,1、利用无线电波进行信息传输 2、在复杂的干扰环境中运行 3、频谱资源有限 4、网络结构多样 5、终端设备必须在移动环境中使用,邻道干扰 互调干扰 共道干扰 多址干扰 多普勒效应,5,移动通信系统分类,蜂窝移动通信系统,集群调度移动通信系统,无绳电话系统,无线电寻呼系统,卫星移动通信系统,手持机为移动终端、 手持机为中心 费用高昂,人工接续、自动接续、 单向通信系统,家庭

2、商用 室内室外,具有适合调度业务专用的功能。 无线有线之间的电话接续,以小区为单位收发信号,6,集群调度移动通信系统 Cluster Telephone,该系统具有单个呼、组呼、全呼、紧急告警呼叫、多级优先及私密电话等适合调度业务专用的功能。 该系统也可以通过控制中心的电话互连终端与本部门的小交换机相连接，提供无线用户与有线用户之间的电话接续。,传输方式：准双工适用范围：专用通信网 接续时间：通话快，小于1秒。,PTT(一键通）: PUSH TO TALK,7,集群移动通信系统,传输方式：准双工 传输信号：模拟信号 适用范围：专用调度系统通信网 简单的调度系统，单站点运营。,调度台,第一代集群

3、,8,集群移动通信系统,传输信号：数字信号 传输方式：准双工 适用范围：专网运营 特点：多站点运营，覆盖范围大，业务较多。 应用系统：TETRA系统 （Nokia）北京奥运 iDEN系统（MOTO）上海,第二代集群,9,集群移动通信系统,传输信号：数字信号 传输方式：准双工 适用范围：公网运营 特点：可以做到全覆盖，业务较多。 应用系统：GT800（华为）铁通大秦专线 GoTa（中兴）,第三代集群,10,无绳电话系统,无绳电话系统已经发展了两代 第一代无绳电话(CTl)是按照20世纪80年代英国贸易工业部和英国电信研究所联合制订的模拟无绳电话系统技术规范生产的 第二代无绳电话(CT2)是按照英

4、国1987年制订的数字无绳电话技术规范公共空中接口(CAI:CommonAirInterface，)生产的,11,传输方式：双向传输和单向传输。适用范围：家庭、办公室及几十公里内。属局域网。,普通电话,电信点,市话局,手 机 1,手 机 K,用户线,无绳电话系统(Cordless Telephone),12,无绳电话的发展,日本 PHS(Personal Handy-phone System ) 城市商业街区的覆盖，不适宜做大范围 覆盖。 中国 PAS(Personal access System ) UTstarcom推广，中国电信，中国网通采用，在没有移动牌照时用来发展类移动业务，定位为市

5、话网的补充。,遍地灵通时，可知身后事？,13,无线电寻呼系统,单工模式 寻呼系统有人工和自动两种接续方式，是一种单向通信系统，既可作公用也可作专用。 专用寻呼系统由用户交换机、寻呼控制中心、发射台及寻呼接收机组成。公用寻呼系统是由与公用电话网相连接的无线寻呼控制中心、寻呼发射台及寻呼接收机组成 。,14,无线电寻呼系统,袖珍铃(BB机）备,车载台,传输方式：单向传输。适用范围：公众通信网。,曾经盛极一时，现在不知所终,15,卫星移动通信系统,曲高寡合， 举步维艰,铱星（Iridium）系统：Moto 全球星（Global star）系统 缺点：通话费用高，终端较大。,传输方式：双向传输。适用范

6、围：跨区大范围覆盖。,16,蜂窝公用陆地移动通信系统,PLMN: (Public Land Mobile Network） “Cell”蜂窝：贝尔实验室提出 公用陆地移动通信系统是基于“蜂窝”的概念建立的移动通信系统。一个大区域划分为几个小的区域，称为“Cell”。 重选 在空闲模式下，用户从一个小区移动到 相邻小区。 切换 在专用模式下，用户与某个小区的连接 转移到与另一小区的连接。,17,典型的蜂窝移动通信系统(CMS),公众通信网,传输方式：双向传输适用范围：公众通信网。,18,移动通信系统的基本组成,移动通信系统：由网络子子系统NSS,基站子系统BSS,操作维护系统OSS和 移动台MS

7、、,19,蜂窝移动通信的发展,第一代(模拟） ： 典型系统：AMPS美国 TACS英国 NMT 北欧(芬兰，瑞典） 特点：模拟信号 频分多址：FDMA 缺陷：容量小，易干扰，不安全。,20,蜂窝移动通信的发展,第二代（数字）： 典型系统：GSM 欧洲 DAMPS 美国 CDMA95 美国高通 JDC 日本 特点：数字信号 时分/码分多址：TDMA/CDMA 缺陷：容量较大，数据带宽小。,21,蜂窝移动通信的发展,第2.5代（数字）： 典型系统：GSM -GPRS-EDGE CDMA95A CDMA95B-CDMA2000 1X 特点：115Kbps（GPRS）。 307.6Kbps（ CDMA

8、2000 1X）,22,蜂窝移动通信的发展,第三代（3G）： IMT2000的目标： 时间：2000年 频段：2000MHz 带宽：Indoor: 2000kbps Low speed ：384kbps High speed：144kbps Satellite： 9.6kbps,23,蜂窝移动通信的发展,第三代（3G）： 典型系统：WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA WIMAX(后补系统,美国支持）,24,蜂窝移动通信的发展,第三代（3G）： 3G标准的推动组织：(3rd Generation Partnership Project,3GPP,3GPP2,CWTS,WCDMA,CD

9、MA2000,TD-SCDMA,25,第二部分：移动通信基本技术,移动通信中电波传播特性的研究 双工技术 多址方式 编码技术 交织技术 加密技术 调制解调技术 分集技术,26,1.1：无线频段的划分,特高频,27,1.2 无线电波,自由空间波 自由空间波又称直达波，沿直线传播，用于卫星和外部空间通信，以及陆上视距的传播,电离层反射波 大气中60600km高度是电离层，电离层可产生电波散射 ，地球短波通信在这一层反射,地波 地波传播可以看成是直达波、反射波和表面波的综合,28,1.3多径传播模型,29,1.4快衰落与慢衰落,快衰落因多径传输发生，服从瑞利分布，也叫瑞利衰落。 慢衰落因障碍物阻挡造

10、成，服从正态分布，也叫阴影衰落,30,2双工技术：区分用户的上行、下行信号,频分双工（FDD）：以不同频率区分上行和下行 1. GSM 、 WCDMA、CDMA2000使用FDD 2.优点：实现简单 3.缺点：在上下行业务不对称时（主要是数据业务）频谱利用效率低 时分双工（TDD）：以不同时隙区分上行和下行 TD-SCDMA使用TDD 优点：在上下行业务不对称时可以给上下行灵活分配不 同数量的时隙，频谱利用效率高 缺点：实现较复杂，需要GPS同步 和CDMA技术一起使用时，上下行之间的干扰控制困难,31,3多址技术：区分不同的用户,32,多址技术的比较,FDMA TDMA CDMA 容量 14

11、61020 载干比(C/I)18dB 9dB -8 -6dB 实现难度 易 中 难,33,移动通信系统模型,信源,信源 编码,信道 编码,交织,加密,调制 解调,天线 发射,34,4：信源编码,PSTN: PCM编码 GSM: RPE-LTP CDMA: QCELP WCDMA: AMR,35,采样,量化,编码,模拟信号,模拟信号数字化流程 :PCM过程,采样：每隔一个时间间隔在模拟信号波形上取一个幅度值， 量化： 将连续的采样值转换为有限的离散值的过程,视音频信号数字编码的实质 是在保证一定图像或声音质量的前提下，以最小比特数来表示视音频信号,数字信号,36,抽样器,图：话音信号的抽样,PC

12、M:语音抽样1,37,抽样定理：,f2fm 或 T 1/2fm, 话音信号频带为300 3400Hz, f6800Hz 取8000Hz,T=1/8000=125S,2、量化抽样信号幅值的离散化,fm为有限带宽的最高频率,PCM:语音抽样2,38,PCM:量化和编码示意图编码,39,PCM30/32结构（E1复帧),40,音频压缩编码方式,波形编码,参数编码,混合编码,考虑人的听觉特性 音质很高，失真小适用于高保真环境带宽占用大,将音频信号以特定模型表示 抽出合适的参数和参考编码压缩比很高 ，计算量大音质损失较多,吸取了上述优点 综合两种技术编码,GSM: RPE-LTP CDMA: QCELP

13、 WCDMA: AMR,41,4：信道编码,信道编码的作用：增加符号间的相关性，以便在受到干扰的情况下恢复信号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 编码类型 语音业务：卷积码（1/2、1/3），约束长度为9，加8个尾比特 数据业务：Turbo码,42,交织的作用：打乱符号间的相关性，减小信道快衰落和干扰带来的影响,5：交织技术,1 2 3 4 5 6 7 8 . . 452 453 454 ,8 16 . . . 456,2 10 . . . 450,6 14 . . . 454,1 9 . . . 449,4 12

14、 . . . 452,7 15 . . . 455,3 11 . . . 451,5 13 . . . 453,.,.,B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7,A4,B0 A5,B1 A6,B2 A7,B3 B4,C0 B5,C1 B6,C2 B7,C3,一次交织：,二次交织：,43,6：加密,作用：为实现信息的保密性、完整性、安全性。 应用：最早用于军事。 古老的加密技术：字符ASCII值移位。 GSM: A5 CDMA: 加扰技术,44,7：调制解调技术1,调制的目的： 实现信号频谱的搬移 改变信号占据带宽，改善系统性能。 便于多路多址传输 模拟信号调制方式： 调幅方式(AM：Am

15、plitude Modulating） 调频方式(FM：Frequency Modulating） 调相方式(PM：Phase Modulating）,45,7：调制解调技术1,AM调制原理,46,7：调制解调技术2,数字信号调制方式： 移幅键控(ASK：Amplitude shift keying） 移频键控(FSK：Frequency shift keying ） 移相键控(PSK：Phase shift keying ） GSM:GMSK CDMA:8PSK,47,7：调制解调技术2,FSK原理,48,8：分集技术,克服移动通信多径环境带来的快衰落，在发射接收是采 用分集技术。 分集技术的两个方面：如何获得独立的多路信号 如何合并独立的多路信号 也就是“分路接收，集中处理”,49,分集技术的分类,空间分集：（双天线，10波长） 极化分集：（45度极化） 频率分集：（跳频，扩频） 时间分集：（交织，RAKE) 角度分集：,50,补充知识：功率单位,怎样表示发射机信号的大小：