《移动通信信道》PPT课件.ppt

电控学院 综合楼823,移动通信,电控学院 孙艳华 综合楼823室Email：,电控学院 综合楼823,课程任务和目的,熟悉移动通信系统：GSM系统和CDMA系统，了解3G和未来移动通信系统的技术发展趋势,掌握移动通信系统的基本工作原理和典型的系统、网络；,电控学院 综合楼823,考试方式：闭卷(成绩=考勤20%+闭卷成绩80%),实验课13-15周五，每次约20人,电控学院 综合楼823,序言移动通信的历史,就是在某一特定历史条件下为了满足某些人的需要一些有奇思异想的人通过敏锐的观察力和非凡的想象力，创造了某种奇迹。,任何伟大的发明都是有历史背景的,移动通信也不例外，从古代人们利用火光传递信息的烽火台，到现在通过无线电波、手机、卫星中继等手段跨国漫游，这个过程中间也经历了无数的,设想、实验、探索与改进,2001年1月世纪phone刊登了一篇移动通信史的十件大事,电控学院 综合楼823,1、上帝创造了何等奇迹电报的发明,人类通信史上革命性变化，是从把电作为信息载体后发生的,1793年，法国查佩兄弟俩在巴黎和里尔之间架设了一条230千米长的接力方式传送信息的托架式线路。,1753年，在苏格兰人杂志上发表了一封署名CM的书信中，作者提出了用电流进行通信的大胆设想。,1844年5月24日，莫尔斯在华盛顿向巴尔的摩发出了人类历史上第一份电报：上帝创造了何等的奇迹!开始了公共通信的时代。,电报的发明，拉开了电信时代的序幕，开创了人类利用电传递信息的历史,电控学院 综合楼823,2、奥森特先生，快来帮我啊电话的发明,电报不能进行及时双向信息交流,1796年，休斯提出了用话筒接力传送语音信息的办法，虽然不切实际，但他首次提出了“电话(telephone)”这个名词,1861年，德国一名教师发明了最原始的电话机，利用声波原理可在短距离互相通话，但无法投入使用。,电话传入我国，是在1881年，英籍电气技师皮晓浦在上海架起一对露天电话，这是中国的第一部电话1882年，丹麦大北电报公司在上海外滩办起我国第一个电话局,这是2005年8月11日拍摄的美国新泽西州默里山贝尔实验室博物馆内的世界第一部电话(1876年3月10日，美国发明家贝尔发明)。,电话的出现实现了通信双方及时双向的信息交流，并带动远距离通信的发展,2、奥森特先生，快来帮我啊电话的发明,3、无形的信使-电磁波的发现,电控学院 综合楼823,3、无形的信使-电磁波的发现,电控学院 综合楼823,1894年，俄国从事电灯推广工作的青年波波夫改进了无线电接收机并为之增加了天线，使其灵敏度大大提高。1896年，成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送，距离250米,4、要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界-无线电报的发明,电控学院 综合楼823,5、载着声音飞翔的电波-无线电通信的发明,1902年，美国人巴纳特史特波斐德在肯塔基州穆雷市进行第一次试验广播 1906年，在圣诞节前夕，美国物理学家费森登设立世界第一个广播站,与此同时，无线电通信很快被用于战争，二次世界大战中出现了微波通信,1920年，美国匹兹堡的KDKA电台进行了首次商业无线电广播，后来，无线电广播从“调幅”发展到了“调频”制。,1924年第一条短波通信线路在瑙恩和布宜诺斯艾利斯之间建立,电控学院 综合楼823,6、个人通信的发源地-寻呼机的诞生,1956年，第一个无线电寻呼机由MOTOROLA研制成功1968年，日本率先在150MHZ频段上开通模拟寻呼系统,1984年5月1日，广州用150MHz频段开通了我国第一个数字寻呼系统,1991年11月15日，上海用150MHz频段开通了汉字寻呼系统,1983年，我国开始研究发展寻呼系统，9月16日，上海用50MHz频段开通了我国第一个模拟寻呼系统,电控学院 综合楼823,随着无线电报和无线广播的发明，人们更希望能有一种能够随身携带，不用电话线路的电话。,随着两次世界大战的需要，早期的移动通信的雏形已开发了出来，如步话机、对讲机等等,60年代，随着晶体管的出现，专用无线电话系统大量出现，在公安、消防、出租汽车等行业中应用,1973年，马丁库帕 发明了世界上第一个手机电话,7、实现个人电话的梦想-蜂窝式移动电话的诞生,1979年，美国芝加哥试验成功AMPS模拟蜂窝式移动电话系统，1983年在美国投入商用。同时期还有1980年北欧的NMT，1985年英国的TACS系统，使用频段为800/900MHZ,1979年，日本开放了世界上第一个蜂窝移动电话网HAMTS,1947年，美国贝尔实验室提出了蜂窝构想，60年代出台了研究计划，1974年，正式提出了蜂窝移动通信的概念,电控学院 综合楼823,模拟蜂窝式移动电话的缺点：1)由于采用FDMA技术造成频率资源的严重不足，容量有限 2)保密性差，易被窃听 3)业务单一,8、让手机走进每一个人-GSM手机的出现,1982年，欧洲成立了GSM(Group special Mobile)任务是制定泛欧移动通信漫游的标准，后来开发出的数字移动通信系统就以“GSM”命名，GSM(Global system for Mobile communication),电控学院 综合楼823,9、辉煌的失败全球“铱”星系统,有没有能在地球任何地方都能收发信号的手机？,可考虑采用地球低轨道卫星通信系统,1990年，Motorola公司推出全球个人通信新概念“铱”(IRIDIUM)星系统，一个非常庞大的低轨道卫星网络，共计77颗通信卫星(66 颗卫星围绕6 个极地圆轨道运行),1998年正式运营，但2000年3月17日，“铱”星公司被宣布破产，但卫星移动通信系统仍存在广阔市场,电控学院 综合楼823,10、山雨欲来风满楼新一代的手机,手机不会再仅仅是你的个人通讯工具，会包含各种各样的功能，GPRS、蓝牙，WIFI等仅仅是移动新技术的几个亮点而已 目前第三代移动通信正在市场推广中，与此同时各国开始了第四代移动通信(4G)先期研究工作。,移动通信的发源点,8、GSM手机的出现-让手机走进每一个人,9、全球“铱”星系统-辉煌的失败,10、新一代的手机-山雨欲来风满楼,电控学院 综合楼823,2001年1月世纪phone刊登了一篇移动通信史的十件大事,单,双,单,双,科学史上的一座里程碑,电信的序幕,电控学院 综合楼823,第一章 概论第二章 移动通信信道第三章 组网技术基础第四章 数字调制技术第五章 抗衰落和链路性能增强技术第六章 扩频通信技术第七章 GSM 移动通信系统,电控学院 综合楼823,第一章 概论,1.1移动通信的基本概念1.2移动通信的主要特点1.3移动通信系统的组成1.4移动通信使用的频段1.5移动通信系统的分类1.6常用移动通信系统1.7移动通信的基本技术1.8移动通信的发展历史和趋势1.9移动通信标准化思考题,电控学院 综合楼823,1.1基本概念,通信的基本概念：通信就是从一个地方向另一个地方传递消息的过程,移动通信的基本概念：是指通信双方中至少有一方在移动中(或暂时停留在某处)进行信息传递的通信方式，成为现代通信中发展最快的通信手段之一。,电控学院 综合楼823,1.2移动通信的主要特点,利用无线电波进行信息传输,无线电波传播特性很差(1)弥散损耗(路径损耗)(2)阴影效应(3)多径效应,电磁波在传播时会产生反射、折射、绕射等现象，接收的电波叠加，造成接收信号的电场强度起伏不定,产生衰落和时延扩展,(4)多普勒效应,接收到的载波频率随移动台运动速度的不同产生不同的频移(随机调频)，使接收点的信号场强振幅、相位随时间、地点而不断变化(声波和光波也存在),电控学院 综合楼823,移动台,直射波,阴影,反射波,多普勒效应,多径效应,路径损耗,阴影效应,1.2移动通信的主要特点,电控学院 综合楼823,在强干扰环境(外部干扰+内部干扰)下工作,外部干扰,自然环境干扰：天气、气候、天文异动、自然灾害等工业(电器)干扰：城市噪声、发动机点火、电器开关等人为干扰：恶意干扰,相邻或邻近的信道(或频道)之间，由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。,两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而构成干扰，如：接收机的混频,相同载频电台之间的干扰，蜂窝系统采用同频复用技术规划小区，使同频干扰是其特有的干扰。,1.2移动通信的主要特点,电控学院 综合楼823,无线电频率资源非常有限,ITU定义3000GHz以下的电磁波频谱为无线电磁波的频谱，实际上，目前使用的较高频段只在几十GHz，现有的移动通信系统一般工作在3GHz以下，信道容量极其有限,1.2移动通信的主要特点,电控学院 综合楼823,1.2移动通信的主要特点,电控学院 综合楼823,1.3 移动通信系统组成,主要组成部分(显性)移动终端基站(接入点)控制与交换中心对外接口,网络、接口与协议(隐性)系统部件是通过接口互连系统往往是一个分层规范的网络接口根据规范设计传输与网络协议是规范的主体,移动通信系统包括无线传输、有线传输和信息的收集、处理和存储等，使用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备,系统组成因类别而有所差异,电控学院 综合楼823,主要由移动台(MS,Mobile Station)基站(BS,Base Station)移动业务交换中心(MSC,Mobile Services Switching Center)传输线四个部分组成,典型蜂窝系统结构,1.3 移动通信系统组成-移动蜂窝网,BTS,BTS,BTS,BSC,BTS:基站收发台,GMSC:移动交换中心网关,1.3 移动通信系统组成-GSM 系统的组成,BSC:基站控制器,HLR:归属位置寄存器VLR:访问位置寄存器AuC：鉴权中心EIR:设备识别寄存器MSC：移动交换中心,GSM:全球移动通信系统,MSC,1.3 移动通信系统组成-GSM 系统的组成,BTS,BTS,BTS,BSC,电控学院 综合楼823,电控学院 综合楼823,1.4移动通信使用的频段,频率资源简介,电控学院 综合楼823,我国蜂窝移动通信系统的频率,1.4移动通信使用的频段,第三代移动通信系统主要工作在2GHz频段上，世界各国和地区频率分配的方式各不相同,电控学院 综合楼823,1.4移动通信使用的频段,3G频段,电控学院 综合楼823,ITU-R确定的B3G/4G手机频率,3.4G3.6GHz的200MHz带宽2.3G2.4GHz的100MHz带宽(TDD)698M806MHz的108MHz带宽450M470MHz的20MHz带宽,ITU-R于2007年10月22日11月16日在瑞士日内瓦召开的“世界无线电通信大会”WRC确定4G手机频率，制定了B3G/4G的四个新频段,1.4移动通信使用的频段,电控学院 综合楼823,1.5移动通信系统的分类,按使用对象-民用设备和军用设备；按使用环境-陆地通信、海上通信和空中通信；按多址方式-频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等；按覆盖范围-广域网、城域网、局域网和个域网；按业务类型-语音网(电话网)、数据网和综合业务网；按工作方式-同频单工、同频双工、异频单工、异频双工和半双工；按服务范围-专用网和公用网；按信号形式-模拟网和数字网。,37,FDMA,按多址方式-频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等,用户1,用户2,用户3,.,t,TS1,TS2,f,B,TDMA,CDMA,1.5移动通信系统的分类,电控学院 综合楼823,单向传输,单工通信,移动通信的传输方式分为,双向传输,(全)双工通信,半双工通信,1.5移动通信系统的分类,电控学院 综合楼823,Play,单工通信,通信双方交替进行收信和发信接收时不发送，发送时不接收,同频单工异频单工,收发都采用f1,收发信机使用两个不同的频率分别发送和接收,1.5移动通信系统的分类,双工通信,时分双工,频分双工,play,通信双方可同时进行收信和发信，即任一方讲话时，可以听到对方的话音,1.5移动通信系统的分类,半双工通信,Play,通信双方中，一方使用双频双工方式，收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作,1.5移动通信系统的分类,1.6常用移动通信系统,电控学院 综合楼823,无线电寻呼系统(广播式的单向通信系统，现已停用）,电控学院 综合楼823,1.6常用移动通信系统,电控学院 综合楼823,无绳电话系统,主要是以无线电波(微波波段的电磁波)作为主要传输媒介，利用无线终端、基站(电信点)和各种公共通信网(PSTN、ISDN等)，在限定业务区内进行全双工通信的系统。采用的是微蜂窝或微微蜂窝无线传输技术,将电话以数字无线方式接入固定电话网,从模拟到数字最初应用于家庭，从室内简单的专用无绳电话系统到室外的支持慢速移动的公用无绳电话系统，如：,1987年，英国CT2系统；1989年，欧洲数字无绳电话标准(DECT)；1993年，日本推出PHS(Personal Handyphone System)标准；1998年，中国浙江余杭推出了PHS中国化的小灵通,1.6常用移动通信系统,把一个通信服务区域仅规划为一个或少数几个无线覆盖区每个覆盖区的半径在2545 km左右,蜂窝移动通信系统,缺点同时能提供给用户使用的信道数极为有限只适合于在中小城市或专用移动网等业务量不大的情况下使用,电控学院 综合楼823,早期移动通信系统采用大区制,在覆盖区中心设置大功率发射机，采用高架天线把信号发送到整个覆盖区用户容量为几十至数百个,1.6常用移动通信系统,蜂窝移动通信系统,电控学院 综合楼823,早期移动通信系统采用大区制,目前蜂窝移动通信系统采用小区制,每个小区设置一个或多个基站,负责本小区移动台的联系和控制各个基站通过MSC相互联系,并与市话局和公用数据网络连接,1.6常用移动通信系统,蜂窝移动通信系统,电控学院 综合楼823,小区制蜂窝移动通信系统,宏蜂窝(macrocell),微蜂窝小区(microcell),微微蜂窝小区(picocell),智能蜂窝小区(picocell),覆盖半径大多为1-25km基站的发射功率较强，一般在10W以上,1.6常用移动通信系统,问题：盲点和热点？,往往通过设置 直放站、分裂小区等办法来加以解决。,但从原理上讲，这两种办法也不能无限制地使用：直放站实质是一个宽带放大器，设置不合理或设置得过多，都易造成对周围信号的干扰小区分裂实质就是采用使宏基站变密的办法来增加系统的容量，但当基站小到一定程度时，由于干扰和基站接入等问题使这种办法难以继续,蜂窝移动通信系统,电控学院 综合楼823,小区制蜂窝移动通信系统,宏蜂窝(macrocell),微蜂窝小区(microcell),微微蜂窝小区(picocell),智能蜂窝小区(picocell),覆盖半径大多为1-25km基站的发射功率较强，一般在10W以上,1.6常用移动通信系统,覆盖半径大约为30m300m发射功率较小，一般在1W以下基 站天线置于相对低的地方，高于地面5-10m传播主要沿着街道的视线进行,在实际设计中，微蜂窝作为无线覆盖的补充,一般用于宏蜂窝 覆盖不到又有较大话务量的地点，如地铁、隧道等在话务量很高的商业街道等地可采用分级蜂窝结构：不同尺寸的小区重叠起来，不同发射功率的基站紧密相 邻并同时存在，使得整个通信网络呈现出多层次的结构。,蜂窝移动通信系统,电控学院 综合楼823,小区制蜂窝移动通信系统,宏蜂窝(macrocell),微蜂窝小区(microcell),微微蜂窝小区(picocell),智能蜂窝小区,覆盖半径大多为1-25km基站的发射功率较强，一般在10W以上,1.6常用移动通信系统,覆盖半径大约为30m300m发射功率较小，一般在1W以下基 站天线置于相对低的地方，高于地面5-10m传播主要沿着街道的视线进行,实质就是微蜂窝的一种覆盖 半径更小，一般只有10-30m基站发射功率更小，大约在几十毫瓦左右其天线一般装于建筑物内业务集中地点,目前的蜂窝式移动通信系统主要通过在宏蜂窝下引入微蜂窝和微微蜂窝，以提供更多的“内含”蜂窝，形成分级蜂窝结构，提高网络容量,蜂窝移动通信系统,小区制蜂窝移动通信系统,宏蜂窝(macrocell),微蜂窝小区(microcell),微微蜂窝小区(picocell),智能蜂窝小区(picocell),覆盖半径大多为1-25km基站的发射功率较强，一般在10W以上,1.6常用移动通信系统,覆盖半径大约为30m300m发射功率较小，一般在1W以下基 站天线置于相对低的地方，高于地面5-10m传播主要沿着街道的视线进行,实质就是微蜂窝的一种覆盖 半径更小，一般只有10-30m基站发射功率更小，大约在几十毫瓦左右其天线一般装于建筑物内业务集中地点,它是相对于智能天线而言的基站采用具有高分辨阵列信号处理能力的自适应天线系统，智能地监测移动台所处的位置，并以一定的方式将确定的信号功率传递给移动台的蜂窝小区。,电控学院 综合楼823,集群移动通信系统,属于调度系统的专用通信网它一般由控制中心、总调度台、分调度台、基地台和移动台组成适用指挥调度,卫星移动通信系统,把卫星作为中心转发台，为移动台提供通信服务（MEO、LEO）,Odyssey奥德赛，1991年，美国Iriduium“铱”星系统，1990年，Motorola公司推出的低 轨道卫星网络，共计77颗通信卫星(66颗组网卫星)Globalstar全球星系统，1991年，美国，与铱星系统最大区别是无星上交换和星际链路,1.6常用移动通信系统,无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,以人体为中心，由和人体相关的网络元素等组成的通信网络网络元素包括个人终端，分布在人身体上、衣物上、人体周围一定距离范围如2米内、甚至人身体内部的传感器、组网设备,无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)-x00m,无线城域网WMAN(Wireless metropolitan Area Network)-xkm,无线区域网WRAN(Wireless RegionalArea Network),无线个域网WPAN(Wireless Personal Area Network)10m,无线体域网WBAN(Wireless Body Area Network)-2m,无线广 域网WWAN(Wireless Wide Area Network),无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,以人体为中心，由和人体相关的网络元素等组成的通信网络网络元素包括个人终端，分布在人身体上、衣物上、人体周围一定距离范围如2米内、甚至人身体内部的传感器、组网设备,无线局域网WLAN-x00m,无线广 域网WWAN,无线区域网WRAN,无线个域网WPAN10m,无线体域网WBAN-2m,采用无线连接的个人局域网，被用在诸如电话、计算机、附属设备以及小范围(一般是在10米以内)的数字助理设备之间的通讯以IEEE802.15标准为基础支持无线个人局域网的技术包括：蓝牙、ZigBee、超频波段(UWB)、IrDA(Infrared Data Association)红外、HomeRF、RFID等,无线城域网WMAN,Cable replacement RF technology(low cost)2.4 GHz band(crowded)1 Data(700 Kbps)and 3 voice channels,up to 3 MbpsWidely supported by telecommunications,PC,and consumer electronics companiesFew applications beyond cable replacement,Standard in 2.4 GHz and 5 GHz bandAdaptive OFDM/MIMO in 20/40 MHz(2-4 antennas)Speeds up to 600Mbps,approx.200 ft rangeOther advances in packetization,antenna use,etc.,无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,无线局域网WLAN-x00m,无线个域网WPAN10m,无线体域网WBAN-2m,1997，IEEE制定了全球第一个无线局域网标准802.11,目前已经批准了多个版本：802.11、802.11b/a/g/c/d/e/f/h/n,802.11b(wi-Fi)传输距离100米左右，新一代标准802.11n可达几公里。主要由无线网卡、无线接入点(Access Point)组成,无线广 域网WWAN,无线区域网WRAN,无线城域网WMAN,Wifi NetworksMultimedia Everywhere,Without Wires,802.11n+,WiFi WirelessFidelity，无线保真,无线局域网WLAN-x00m,无线个域网WPAN10m,无线体域网WBAN-2m,无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,1999年，IEEE 802.16工作组成立负责WMAN标准制定，其标准802.16(WiMAX)是第一个用于固定宽带无线接入的商业标准。工作频率 2-66GHz，能提供大范围(50km)及高速率(75Mbps)的无线接入,标准分为：固定宽带无线接入空中接口标准：802.16,802.16a/c/d移动宽带无线接入空中接口标准：802.16e/g/h/i/j/k,2007年10月，ITU已批准WiMAX成为移动设备的全球标准继WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA后全球第四个3G标准为其规定的频率为2007年启动了面向4G的802.16m的研究(目前已初步完成技术需求文件）,无线广 域网WWAN,无线区域网WRAN,无线城域网WMAN,无线局域网WLAN-x00m,无线个域网WPAN10m,无线体域网WBAN-2m,无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,无线广 域网WWAN,无线区域网WRAN,无线城域网WMAN,基于IP的移动宽带无线接入网络，满足超出一个城市范围的信息交流和网际接入需求,2G、3G蜂窝网络也构成WWAN的无线接入，可支持高的移动性，但数据传输速率低，而WLAN等宽带无线接入系统，虽然拥有较高的数据传输速率，但其移动性能差,移动宽带无线接入(MBWA)802.20(Mobile-FI)，是由802.16工作组于 2002年提出的，工作在3.5GHz以下的许可证频段，可以有效地解决移动性与传输速率相互矛盾的问题，实现高速率和高移动性。,无线局域网WLAN-x00m,无线个域网WPAN10m,无线体域网WBAN-2m,无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,无线广 域网WWAN,无线区域网WRAN,无线城域网WMAN,2004年10月，IEEE正式成立IEEE802.22工作组使用认知无线电技术将分配给电视广播的VHF/UHF频带用作宽带访问线路来实现农村和偏远地区的无线宽带接入,无线因特网接入系统,1.6常用移动通信系统,电控学院 综合楼823,1.6常用移动通信系统,电控学院 综合楼823,1.7移动通信的基本技术,电控学院 综合楼823,组网技术(3章),需要考虑的因素：运行环境、业务类型、用户数量、覆盖范围,需要解决的问题：网络的基本组成和部署,网络的控制与管理,1.7移动通信的基本技术,网络结构和接口,连接控制功能：呼叫产生时，网络要为用户呼叫配置所需的控制信道和业务信道，指定和控制发射机的功率，进行设备和用户的识别鉴权，完成无线和地面链路的连接和交换，称为呼叫接续过程,移动管理功能：当移动用户从一个位置区漫游到另一个位置区时，网络中的有关位置寄存器要对移动台的位置信息进行登记、修改或删除。如果移动台是在通信过程中越区，网络要进行越区切换,无线资源管理：在保证通信质量的条件下，尽可能提高频谱利用率和通信容量。动态信道分配法、功率控制、拥塞控制等,电控学院 综合楼823,调制技术(4章),概念,基本分类,移动通信对数字调制技术的主要要求,把要传输的信号(模拟或数字)变换成适合信道中传输的信号,已调信号频谱窄，带外衰减快 抗噪声和干扰能力强适宜在衰落信道中传输,按照调制信号类型分为：模拟调制和数字调制,1.7移动通信的基本技术,电控学院 综合楼823,抗衰落和链路性能增强技术(5章),通常分为FDMA、TDMA、CDMA、SDMA以及混合形式,措施,利用信道编码技术进行纠错和检错为克服多径衰落，采用分集技术、自适应均衡技术选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的OFDM调制技术扩频技术在CDMA系统中，为减少多址干扰采用干扰抵消和多用户检测技术多天线技术MIMO中继技术协作技术,扩频通信(6章),1.7移动通信的基本技术,电控学院 综合楼823,1.移动通信历程及发展趋势,发展简述,20世纪20年代-40年代：起步阶段美国底特律市警察使用的短波频段(2MHz)车载无线电系统(专用系统，工作频率较低）,移动通信的开端,现代移动通信技术的发展始于本世纪20年代，大致经历7个发展阶段,1898年，马可尼在布里斯托尔海峡进行无线电通信试验取得成功,20世纪40中-60年代初：公用移动通信业务开始问世贝尔电话实验室在圣路易斯建立了世界上第一个公用汽车电话网“城市系统”(1946年）德国、法国、英国等相继研制了相应系统(人工接续,容量小）,20世纪60中-70年代中美国推出了改进型移动电话系统(IMTS)(大区制、中小容量，实现了自动选频和自动接续）,1974年，美国贝尔实验室正式提出了蜂窝移动通信的概念移动通信真正走向广泛的商用,20世纪70中-80年代中：第一代模拟移动通信系统(1G)全自动拨号，全双工方式，越区频道转换，自动漫游。,特点：模拟通信系统；采用小区制，蜂窝组网多址接入技术，FDMA调制方式 FM,蜂窝概念出现,1.移动通信历程及发展趋势,典型代表：,我国情况：,不同的标准之间不兼容，网络覆盖范围小且漫游功能差 频谱利用率低，网络容量有限 只能实现话音业务，无法提供丰富多彩的增值业务 安全保密性差 模拟手机体积大、重量沉、样式陈旧,模拟系统的缺点：,移动通信电话业务始于1981年，用户数只有20个 我国在1987年，在上海首次开通了900MHZ的蜂窝电话系统 同年11月，在广州开通，引进英国的TACS系统,1.移动通信历程及发展趋势,20世纪80年代中期开始：第二代数字移动通信系统(2G),数字移动通信系统采用小区制，微蜂窝组网能够承载低速的数据业务调制方式：GMSK，QPSK等多址接入技术：时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)采用均衡技术和Rake接收技术，抗干扰多径衰落能力强保密性好,特点：,典型代表：,1.移动通信历程及发展趋势,1993年9月18日，浙江嘉兴首先开通了我国第一个GSM网1994年10月，第一个省级数字移动通信网在广东省开通1996年12月，在广州建起我国第一个CDMA试验网1997年10月，广州、上海、西安、北京4个城市通过了CDMA试验网漫游测试1997年11月，在北京向社会开放2001年12月31日，中国移动通信集团公司于后关闭模拟移动电话网,我国情况：,1.移动通信历程及发展趋势,2G的不足之处：,没有形成全球统一的标准，无法实现全球漫游 业务相对单一(语音和低速数据)通信容量不足,20世纪90年代末开始：3G(IMT-2000)，采用CDMA技术和分组交换技术,特点：,微蜂窝结构，宽带 CDMA技术调制方式QPSK 或自适应调制多址方式：主要是CDMA电路交换-分组交换具备支持多媒体传输能力的要求,1.移动通信历程及发展趋势,快速移动环境，最高速率达144kbit/s 室内环境，最高速率达2Mbit/s 室外到室内或步行环境，最高速率达384kbit/s,典型代表：,80年代末，ITU给出了FPLMTS概念，这是最早的3G框架。90年代，ITU将其更名为IMT2000，定义3G概念，需求和服务要求，是3G网络的标准框架,1998年，ITU征集RTT技术方案，出现3个主流的3G标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA两大标准化组织3GPP2和3GPP在做主要的标准细化的工作,2007年，ITU批准WiMax成为3G的新标准,电控学院 综合楼823,我国情况：,TD-SCDMA，Time Division-Synchronous CDMA，TDD,特点：,TDD技术基于智能天线采用软件无线电技术采用1.6MHz载频间隔,频段使用灵活采用1.6MHz带宽，在5MHz内可有三个载频，系统应用灵活适应于非对称数据传输，适合无线Internet业务频谱效率高，容量大；成本低；,优点,1.移动通信历程及发展趋势,1.移动通信历程及发展趋势,电控学院 综合楼823,1上行时隙/6下行时隙 用于文件下载,internet浏览等(适用于下行数据流量大)可达2Mbit/s传输速率,对称结构(适用于语音呼叫),6上行时隙/1下行时隙(文件上传),1.移动通信历程及发展趋势,中国电信重组与3G牌照发放,2008年5月23日，中国电信业重组方案正式宣布，五合三：,中国移动独立发展本土的3G标准TD-SCDMA联通与网通合并并发展欧版3G标准 WCDMA中国电信收购联通的CDMA网络后发展美版3G标准cdma2000，3年内投资800亿升级CDMA网络,我国3G发展,1.移动通信历程及发展趋势,2009年1月7日，工信部正式向三家移动通讯运营商发放3G牌照,天翼带你畅游3G,引领3G生活,3G的精彩，精彩在“沃”,1.移动通信历程及发展趋势,采用DS-CDMA技术难以向更高速业务领域扩展-难以寻找更高速业务所需的正交扩频码集-难以满足更高的传输带宽需求,3G的局限性：,难以提供具有不同Qos和性能需求的全范围多媒体业务,在2GHz频段分配给IMT-2000的带宽很快就饱和，而标准中 制定的频分与时分双工结合的模式也约束了其在不同环境有 效的服务；,1.移动通信历程及发展趋势,2000年开始，3G步入商用化的同时，各国开始了B3G/4G,2000年前后：启动B3G研究2004年11月：加拿大多伦多的3GPP接入网演进学术研讨会 3G长期演进计划LTE启动；2005年3月：3GPP2启动了CDMA2000的技术演进UMB，AIE,1.移动通信历程及发展趋势,B3G/4G概念：,是一个可称为宽带接入和分布式网络多功能集成的宽带移动通信系统广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统),低速移动、热点覆盖场景下1Gbps以上 高速移动、广域覆盖场景下100Mbps,是一个全IP的网络结构，包括核心网和无线接口,1.移动通信历程及发展趋势,采用多种新的技术和方法来支撑，如：AMC、HARQ、MIMO和OFDM技术、智能天线技术、软件无线电等；,B3G/4G 基于IP的多网融合,IP based convergence backbone,WLAN(2.4,5,60GHz),Terrestrial radio(New Mobile Access,IMT-2000 Enhancement,IMT-2000),IN-building,Urban,Rural,Portable Internet(New Mobile Access),Mobile gets IP,IP goes mobile,1.移动通信历程及发展趋势,B3G/4G 多层次网络集成,1.移动通信历程及发展趋势,目前，移动无线技术的演进路径主要有三条：,WCDMA和TD-SCDMA，均从HSPA演进至HSPA+，进而到LTE;CDMA2000沿着EV-DO Rev.0/Rev.A/Rev.B，最终到UMB,全球CDMA投资趋于萎缩，世界最大的CDMA设备商阿尔卡特朗讯和北电网络均已裁减了CDMA部门 802.16m的WiMAX路线,以英特尔、三星电子、阿尔卡特朗讯、奥维通等为代表的WiMAX厂商,1.移动通信历程及发展趋势,我国B3G/4G研究情况,2001年，863计划启动了面向B3G/4G的移动通信发展研究计划 未来通用无线环境研究计划FuTURE，积极开展了4G关键技术的研究(Future Technology for Universal Radio Environment)2001年2003年为FuTure计划的第一阶段(关键技术攻关)2003年2006年为第二阶段(系统和应用演示)2006年2010年为第三阶段(外场试验和预商用),中国移动日前在上海世博会上对TD-SCDMA的演进技术TD-LTE技术进行了大规模示范,2006年10月31日，我国首个基于分布式无线网络、具有B3G/4G移动通信基本特征的现场试验系统在上海通过国家验收,2007年3月，中国信息产业部成立了IMT-Advanced推进组，其主要任务之一就是推进TD-SCDMA在国际标准化组织内的顺利演进。,1.移动通信历程及发展趋势,数字移动通信的演进,电控学院 综合楼823,第一代蜂窝移动通信基本退出历史舞台；第二代蜂窝移动通信取得空前辉煌；第二代演进系统(2.5G/2.75G)提供3G延迟带来的业务空档；第三代蜂窝移动通信在经历不断延期后进入商用；无线 BAN/PAN/LAN/MAN/WAN 特有方式雄心勃勃地为互联网用户等提供数据类业务，给未来蜂窝移动通信构成很大冲击；为了应对WMAN等带来压力，3G增强系统(3G+)已经研制成功，以弥补3G业务能力不足；当3G方兴未艾之际，全球已经开展新一代蜂窝系统(B3G/4G)研究与开发，各种演示系统粉墨登场；为了避免市场风险，运营商主动出击倡导 3G长期演进系统(LTE-E3G)开发，以阻击WIMAX等无线/移动INTERNET接入系统的挑战；数字电视地面广播/卫星广播系统开发日益成熟，双向视频传输、手机电视等新型业务模式也在伺机而发移动通信将向着宽带化、分组化、智能化、业务多样化和融合化的方向发展,移动通信发展现状(总结),电控学院 综合楼823,1.9移动通信标准化,标准化工作的重要,通信技术的多样性：看似繁荣，实际阻碍技术发展 网络缺乏互联 设备缺乏互通 价格昂贵,技术体制标准化 网络设备标准化 测试方法标准化,移动通信的标准化内容,国际无线电标准化工作由国际电信联盟(ITU)负责ITU原由综合秘书处、国际频率登记局(IFRB)、国际无线电咨询委员会(CCIR)和国际电话电报咨询委员会(CCITT)四个常设机构组成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),国际标准化组织,电控学院 综合楼823,其他标准化组织,欧洲的标准化组织欧洲优点管理协会(CEPT)，曾是欧洲通信设备的主要标准化组织，现逐渐被其他组织替代欧洲电信标准协会(ETSI)，成立于1988年，GSM、DECT、HoperLAN、UMTS等 北美地区的标准化组织电子/电信工业协会(EIA/TIA)蜂窝电信工业协会(CTIA)美国联邦通信委员会(FCC)美国国家标准协会(ANSI)亚洲地区的标准化组织日本电信技术委员会(TTC)我国的标准化组织(CWTS)IEEE(LAN)、ATM论坛、Internet工程任务组织(IETF)等,1.9移动通信标准化,电控学院 综合楼823,思考题,1、移动通信的工作方式主要有几种？蜂窝式移动通信系统采用哪种方式？双工方式分类2、什么叫移动通信？有哪些主要特点？3、1G、2G、3G移动通信系统的主要特点5、移动通信中的干扰主要有哪些，哪种干扰是蜂窝移动通信系统所特有的？6、按信号形式移动网可分为哪两类网?数字通信系统的主要优点是什么?7、移动通信的发展趋势是什么,电控学院 综合楼823,Next-generation CellularWireless Internet AccessWireless MultimediaSens