移动通信111.pptx
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1、说在上课之前说在上课之前两个问题:两个问题:问题问题1:“What-学什么?学什么?”茫茫人海,基站如何找到手机?举目四顾,茫茫人海,基站如何找到手机?举目四顾,手机如何找到基站?开放的无线电波,如何保手机如何找到基站?开放的无线电波,如何保障个人的通信安全?信号交叉覆盖,如何实现障个人的通信安全?信号交叉覆盖,如何实现客户通信的完美切换?客户通信的完美切换?.GSM系统系统TD-SCDMA系统系统认识设备及使用认识设备及使用说在上课之前说在上课之前问题问题2:“How-怎么学?怎么学?”建立新旧知识的联系,透彻理解新知识点,建立新旧知识的联系,透彻理解新知识点,及时独立完成作业及报告。及时独
2、立完成作业及报告。多查询相关资料和阅读相关文献(网络资源、多查询相关资料和阅读相关文献(网络资源、期刊、杂志等)。期刊、杂志等)。成绩评定成绩评定成绩评定构成为:平时成绩(成绩评定构成为:平时成绩(50%)+期末期末考试成绩(考试成绩(50%)=总成绩(总成绩(100%)平时成绩:随堂测试,讨论,发言,作业,平时成绩:随堂测试,讨论,发言,作业,回答问题,报告,考勤等回答问题,报告,考勤等教学大纲教学大纲说在上课之前说在上课之前说在上课之前说在上课之前第第1章章 数字移动通信系统概述数字移动通信系统概述一、移动通信的前世今生一、移动通信的前世今生二、移动通信系统的发展历程二、移动通信系统的发展
3、历程三、移动通信的工作方式三、移动通信的工作方式四、四、数字移动通信系统的基本组成数字移动通信系统的基本组成五、数字移动通信信息收五、数字移动通信信息收/发的基本原理发的基本原理六、移动通信的电波传播与干扰六、移动通信的电波传播与干扰一、移动通信的前世今生一、移动通信的前世今生1、为何要通信、为何要通信-我们要信息我们要信息生活中有哪些通信?生活中有哪些通信?闹钟、电梯、问路闹钟、电梯、问路.网络即时通信网络即时通信固话、手机固话、手机.问题问题:什么是信源?什么是信宿?什么是信道?什么是信源?什么是信宿?什么是信道?什么是信息?什么是信息?信源:信息的源头信源:信息的源头信宿:信息传达的目的
4、地信宿:信息传达的目的地信道:信源与信宿通信的媒介,空气、电信道:信源与信宿通信的媒介,空气、电缆、缆、光缆、水等光缆、水等通信:信源向信宿传递信息的过程通信:信源向信宿传递信息的过程信息:有价值的消息信息:有价值的消息2、古代通信、古代通信-通信基本靠吼通信基本靠吼最古老的官方通信最古老的官方通信-快马快马+驿站驿站驿站:提供食宿和换马休息场所,隔一定距驿站:提供食宿和换马休息场所,隔一定距离设置一个驿站。离设置一个驿站。需要凭证:官方凭证需要凭证:官方凭证勘合勘合军方凭证军方凭证伙牌伙牌最古老的军事通信最古老的军事通信-烽火台的狼烟烽火台的狼烟烽火台在古代主要用于军事用途。烽火台在古代主要
5、用于军事用途。烽火台白天用狼烟(何谓狼烟?)发信号,烽火台白天用狼烟(何谓狼烟?)发信号,晚上点燃有硫磺和硝石的干柴发信号。晚上点燃有硫磺和硝石的干柴发信号。烽火戏诸侯烽火戏诸侯烽火戏诸侯烽火戏诸侯中外其他通信方式中外其他通信方式鸿雁传书鸿雁传书风筝通信风筝通信竹筒传书竹筒传书信鸽与信猴信鸽与信猴长跑长跑灯塔灯塔通信塔通信塔旗语旗语3、近现代通信、近现代通信电报电报电话电话移动通信移动通信什么是移动通信?什么是移动通信?移动通信移动通信(Mobilecommunication)是移动体之是移动体之间的通信,或移动体与固定体之间的通信。间的通信,或移动体与固定体之间的通信。移动体可以是人,也可以
6、是汽车、火车、轮移动体可以是人,也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体船、收音机等在移动状态中的物体。包括哪些通信形式?包括哪些通信形式?集群移动通信集群移动通信集群移动通信,也称集群移动通信,也称大区制移动通信大区制移动通信。它的特点是它的特点是只有一个基站只有一个基站,天线高度为几十,天线高度为几十米至百余米,覆盖半径为米至百余米,覆盖半径为30公里,发射机功公里,发射机功率可高达率可高达200瓦。用户数约为几十至几百,可瓦。用户数约为几十至几百,可以是车载台,也可是以手持台。它们可以与以是车载台,也可是以手持台。它们可以与基站通信,也可通过基站与其它移动台及市基站通信,也可
7、通过基站与其它移动台及市话用户通信,基站与市站有线网连接。话用户通信,基站与市站有线网连接。卫星移动通信卫星移动通信利用利用卫星转发信号卫星转发信号也可实现移动通信,也可实现移动通信,对于车载移动通信可采用赤道固定卫星,而对于车载移动通信可采用赤道固定卫星,而对手持终端,采用中低轨道的多颗星座卫星对手持终端,采用中低轨道的多颗星座卫星较为有利。较为有利。蜂窝移动通信蜂窝移动通信蜂窝移动通信,也称蜂窝移动通信,也称小区制移动通信小区制移动通信。它。它的特点是的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小把整个大范围的服务区划分成许多小区区,每个小区设置一个基站每个小区设置一个基站,负责本小区各个,负责
8、本小区各个移动台的联络与控制,各个基站通过移动台的联络与控制,各个基站通过移动交换移动交换中心中心相互联系,并与市话局连接。利用超短波相互联系,并与市话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点,离开一定距离的小电波传播距离有限的特点,离开一定距离的小区可以重复使用频率,使频率资源可以充分利区可以重复使用频率,使频率资源可以充分利用。每个小区的用户在用。每个小区的用户在1000以上,全部覆盖区以上,全部覆盖区最终的容量可达最终的容量可达100万用户。万用户。MSBSBSMSBSBSBSCBSC移动交换中心或移动电话交换局MTSO基站移动台移动通信网MSMSMSC蜂窝组网蜂窝组网是指移动网的组网形
9、状像蜂窝一样。蜂是指移动网的组网形状像蜂窝一样。蜂窝技术把一个地理区域分成若干个小区,称作窝技术把一个地理区域分成若干个小区,称作“蜂窝蜂窝”(即即Cell),蜂窝技术因此而得名。,蜂窝技术因此而得名。一个大厅里面装一个一个大厅里面装一个200W200W的灯与装的灯与装8 8个个25W25W的灯,哪一个照明效果好?的灯,哪一个照明效果好?二、移动通信系统的发展历程二、移动通信系统的发展历程1、第一代移动通信第一代移动通信大哥大一统江湖大哥大一统江湖2、2G时代时代GSM与与IS-95的捉对厮杀的捉对厮杀3、3G时代来了时代来了第三代移动通信第三代移动通信1、第一代移动通信第一代移动通信大哥大一
10、统江湖大哥大一统江湖1980s1)模拟语音风靡江湖模拟语音风靡江湖2)无敌砖头的商用情况无敌砖头的商用情况3)大砖头的不足之处大砖头的不足之处1)模拟语音风靡江湖模拟语音风靡江湖大哥大的起源大哥大的起源大哥大与老大大哥大与老大移动通信移动通信的出现的出现n第一代无线通信技术的一大贡献就是去掉了将电话连第一代无线通信技术的一大贡献就是去掉了将电话连接到网络的电话线,用户第一次能够在移动状态下无接到网络的电话线,用户第一次能够在移动状态下无线接收和拨打电话线接收和拨打电话。问题:固定电话与移动通信有何区别?问题:固定电话与移动通信有何区别?接口不同接口不同信道不同信道不同模拟技术模拟技术+频分多址
11、频分多址n第一代模拟移动通信系统主要采用模拟和频分第一代模拟移动通信系统主要采用模拟和频分多址(多址(FDMA)技术)技术。大哥大的频分多址大哥大的频分多址无敌砖头的商用情况无敌砖头的商用情况n第一代移动通信的收费模式第一代移动通信的收费模式n商用之初商用之初模拟移动通信制式分布模拟移动通信制式分布北美系统英国北欧(瑞典、挪威和丹麦)我国的商用情况我国的商用情况摩托罗拉的大哥大机型摩托罗拉的大哥大机型大砖头的不足之处大砖头的不足之处大哥大的不足大哥大的不足2001年我国模拟网关闭2、2G时代时代-GSM与与IS-95的捉对厮杀的捉对厮杀1990s1)来自欧洲的来自欧洲的GSM成熟商用的典范成熟
12、商用的典范2)来自北美的后起之秀来自北美的后起之秀IS-95GSM的基本技术与特点的基本技术与特点工作频段工作频段GSM主要工作频段有两个主要工作频段有两个:(1)在在900M频段:频段:上行频段:上行频段:890915MHz下行频段:下行频段:935960MHz(2)在在1800M频段:频段:上行频段:上行频段:17101785MHz下行频段:下行频段:18051880MHzGSM(GlobalsysemforMobilecommunications)全球移动通信系统全球移动通信系统1 1)来自欧洲的来自欧洲的GSMGSM成熟商用的典范成熟商用的典范问题1:收发频率间隔为多少?问题:2:相邻
13、载频间隔是200kHz,一个载频8个时隙,每个时隙为一个信道,那么,有多少对上下行载频?GSM在900频段有多少个信道?收发频率间隔为收发频率间隔为45MHz,相邻载频间隔是,相邻载频间隔是200kHz,每个载频采用时分多址方式,一个载频每个载频采用时分多址方式,一个载频8个时隙,每个个时隙,每个时隙是一个信道,一共时隙是一个信道,一共8个信道,而在个信道,而在900MHz频段,频段,GSM一共有一共有25MHz可用对称带宽,因此:可用对称带宽,因此:25MHz/0.2MHz=125。一共有。一共有125对上下行载频,实际对上下行载频,实际中划分为中划分为124对载频(也称为频点),一对载频对
14、载频(也称为频点),一对载频8个信个信道,则道,则GSM在在900MHz频段有频段有992个信道。个信道。以以k代表载频的序号,则第代表载频的序号,则第k对上下行载频为:对上下行载频为:其中其中GSM网简称网简称G网网,工作在,工作在900MHz频段。后频段。后来由于用户量急速增加,原有频段已经不能满来由于用户量急速增加,原有频段已经不能满足要求,又开通了足要求,又开通了1800MHz的频点即的频点即DCS1800网,俗称网,俗称D网网。由于由于D网与网与G网工作原理相同网工作原理相同,因此在应用,因此在应用中经常把中经常把G网和网和D网统称为网统称为G网。它们都可在国网。它们都可在国内自动漫
15、游,还与澳大利亚、新加坡、欧洲等内自动漫游,还与澳大利亚、新加坡、欧洲等地区和国家地区和国家G网互联推出国际漫游业务。网互联推出国际漫游业务。GSM的优势的优势与不足与不足n优势:优势:安全安全 统一的标准与漫游统一的标准与漫游 业务的多样性业务的多样性 容量与效率的提高容量与效率的提高n不足不足:漫游漫游 系统容量系统容量来自北美的后起之秀来自北美的后起之秀IS-95CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)CDMA系统是高通公司开发的,系统是高通公司开发的,1993年正式年正式成为北美的第二代数字蜂窝移动通信标准,也就成为北美的第二代数字蜂窝移动通信标准,也就是是IS
16、-95技术,称为技术,称为窄带窄带CDMA,以区别于,以区别于3G中中的的宽带宽带CDMA。C网网即即CDMA网,由中国联通公司建设运营,网,由中国联通公司建设运营,其特点是容量大、接通率高、背景噪音小、信号其特点是容量大、接通率高、背景噪音小、信号不易中断等。后转为中国电信运营。不易中断等。后转为中国电信运营。技术特点技术特点:核心的技术特点:扩频核心的技术特点:扩频工作频段为:工作频段为:上行频段:上行频段:824849MHz下行频段:下行频段:869894MHz软容量与软切换软容量与软切换弹性更好弹性更好软容量与软切换软容量与软切换软切换与软容量问题:问题:1、G网是什么?网是什么?2、
17、C网是什么?网是什么?3、什么是双频手机?、什么是双频手机?4、什么是双模手机?、什么是双模手机?3、第三代移动通信之三足鼎立第三代移动通信之三足鼎立2000s1)WCDMAGSM的演进的演进2)CDMA2000IS-95的演进的演进3)TD-SCDMA孩子还是自己的好孩子还是自己的好1)WCDMAGSM的演进的演进中国联通中国联通WCDMA:WIN3G“赢赢3g”品牌,品牌,185,186号段,号段,09年年5月月17日推出日推出1862009年初:年初:2.9亿用户亿用户优势:技术成熟,有较高的扩频增益发展空间较优势:技术成熟,有较高的扩频增益发展空间较大,全球漫游最强。技术最先进,大,全
18、球漫游最强。技术最先进,2G平稳过度到平稳过度到3G劣势:重建网络要劣势:重建网络要2年,重整难度大,资金压力大,年,重整难度大,资金压力大,50万员工负担重,预期投资力不从心万员工负担重,预期投资力不从心投入:投入:2009-2011年后续年后续3G投资为投资为1000-1300亿元亿元WCDMA是当前世界上采用的国家及地区最广是当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种泛的,终端种类最丰富的一种3G标准。标准。已有已有254个个WCDMA运营商在运营商在110个国家和地区个国家和地区开通了开通了WCDMA网络,网络,3G商用市场份额超过商用市场份额超过80%,WCDMA用户数
19、已超过用户数已超过2亿亿5千万。千万。目前已有超过目前已有超过2000种种WCDMA终端,包含:终端,包含:iphone、NOKIA、MOTO、SAMSUNG等最新手等最新手机机WCDMA下载最高速度可达下载最高速度可达14.4Mbps(HSDPA),上传最高速度可达),上传最高速度可达5.76Mbps(HSUPA)。)。WCDMA的关键技术的关键技术nRAKE接收接收n多用户检测多用户检测“废物废物”利用利用RAKERAKE接收接收CDMA2000IS-95的演进的演进n中国电信中国电信CDMA-2000:e surfing CDMA-2000:e surfing 天翼天翼3g3g品牌,品牌
20、,180,189180,189号段,号段,0909年年3 3月上月上3G 189 3G 189 n20092009年初:年初:3.33.3亿用户亿用户n优势:从优势:从CDMA1XCDMA1X直接升级到直接升级到3G3G,建设成本低廉,建设成本低廉,运营弹性好,网络覆盖最快,运营弹性好,网络覆盖最快,3G3G服务最快实现,服务最快实现,盈利时间缩短盈利时间缩短n劣势:技术二次开发空间小,远期发展前景不劣势:技术二次开发空间小,远期发展前景不如如WCDMAWCDMA,产业链少,终端少,移动用户少,产业链少,终端少,移动用户少,原有客户在不断减少原有客户在不断减少n投入:投入:2009-20112
21、009-2011年后续年后续3G3G投资为投资为700700亿元亿元TD-SCDMA孩子还是自己的好孩子还是自己的好n中国移动中国移动TD-SCDMA:G3品牌,品牌,187、188号段,号段,09年年6月推出月推出188n2009年初拥有客户:年初拥有客户:4.57亿亿n优势:庞大用户群,中国自有优势:庞大用户群,中国自有3G技术,获政技术,获政府支持,资金雄厚;府支持,资金雄厚;n劣势:劣势:3g基站少要重新建设,建设成本高,基站少要重新建设,建设成本高,风险大,建网慢,技术不成熟没有经验,计风险大,建网慢,技术不成熟没有经验,计划划2009年年6月启动月启动3G,2011年网络才能覆盖年
22、网络才能覆盖全国全国95%的地级城市。的地级城市。n投入:投入:2009-2011年后续年后续3G投资为投资为1300亿元亿元接力切换接力切换快速准确的交接棒快速准确的交接棒智能天线智能天线指哪打哪的六脉神剑指哪打哪的六脉神剑智能天线智能天线三、移动通信的工作方式三、移动通信的工作方式按照通话的状态和频率使用的方法,移动按照通话的状态和频率使用的方法,移动通信可分为三种工作方式:单工、半双工和通信可分为三种工作方式:单工、半双工和双工三种通信方式。双工三种通信方式。单工通信方式返回如:广播、遥测、遥控、无线寻呼、电视双频单工通信方式返回半双工通信方式返回如:问路、对话、使用同一载频的对讲机,收
23、发报机等双工通信方式返回如:夫妻吵架、普通电话、手机等时分双工(时分双工(TimeDivisionDuplex,TDD)互不相让无法过桥你你先过!顺利过桥,轻松解决上行上行(移动台发、移动台发、基站收基站收)下行下行(基站发、基站发、移动台收移动台收)时分双工时分双工:在通信中在不同时刻进行:在通信中在不同时刻进行上下行上下行数据数据传送模式。发送的时候不接收,接收的传送模式。发送的时候不接收,接收的时候不发送。时候不发送。上下传送上下传送数据的时间不一样,数据的时间不一样,但使用的频率是一样的。但使用的频率是一样的。TD-SCDMA采用的是时分双工技术。采用的是时分双工技术。频分双工(频分双
24、工(FrequenceDivisionDuplex,FDD)频分双工频分双工:上下行在不同的频率上发送和接:上下行在不同的频率上发送和接收。收。GSM、WCDMA、CMDA2000等制式的双等制式的双工技术都是工技术都是FDD技术。技术。四、四、数字移动通信系统的基本组成数字移动通信系统的基本组成数字移动通信系统是一种双向双工通信系统。数字移动通信系统是一种双向双工通信系统。该系统一般由移动台(该系统一般由移动台(MS)、基站()、基站(BS)、移)、移动业务交换中心(动业务交换中心(MSC)及与市话网()及与市话网(PSTN)相连的中继线等组成。相连的中继线等组成。返回PSTN:Public
25、SwitchTelephoneNetwork公共电话交换网公共电话交换网五、数字移动通信信息收五、数字移动通信信息收/发的基本原理发的基本原理数字移动通信信息收数字移动通信信息收/发主要由发送部分、发主要由发送部分、移动信道、接收部分三部分组成。移动信道、接收部分三部分组成。一封鸡毛信一封鸡毛信变换内容变换内容纸张处理,纸张处理,消隐字体消隐字体藏于羊尾巴下,藏于羊尾巴下,便于携带便于携带海海娃娃送送信信从羊尾巴下取出从羊尾巴下取出处理,让字体出现处理,让字体出现变换为原内容变换为原内容还原为一封鸡毛信还原为一封鸡毛信问题问题1:数字技术的优势在那里?:数字技术的优势在那里?数字通信数字通信:
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