無線通信授課教師：劉勁喬布斯傳奇人生開場白

教學(xué)目標(biāo)參考書目教學(xué)計劃考試問題教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)：講授移動無線通信的基本概念、基本技術(shù)和移動無線通信系統(tǒng)基本構(gòu)成和工作原理。教學(xué)要求：掌握現(xiàn)代無線通信的基本概念、初步了解其發(fā)展史和發(fā)展現(xiàn)狀、掌握移動信道的一些基本概念和初步定量分析方法、了解現(xiàn)代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)、了解重要的移動無線通信系統(tǒng)。教材《無線通信》[美]MischaSchwartz著，許希斌、李云洲譯，電子工業(yè)出版社“國外電子與通信教材系列”價格：39元參考書目1《無線通信與網(wǎng)絡(luò)》

李鏘、郭繼昌等譯，電子工業(yè)出版社全書將蜂窩移動通信與網(wǎng)絡(luò)的基本內(nèi)容（信號設(shè)計，信道特性，接收機結(jié)構(gòu)，多址接入技術(shù)，移動蜂窩網(wǎng)，系統(tǒng)容量的增加，移動性管理，無線/有線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)）融合交織在一起，進行了統(tǒng)一且系統(tǒng)的講述，并附有大量的說明性實例。價格：28.0參考書目2《無線通信原理與應(yīng)用》第二版；周文安、付秀花等譯，電子工業(yè)出版社特點：國外電子與通信教材系列(（美）拉帕波特（Rappaport,T.S.），本書是一本高等學(xué)校無線通信課程的權(quán)威教材。全書深入淺出地討論了無線通信技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計方面的內(nèi)容，包括無線網(wǎng)絡(luò)涉及的所有基本課題（特別是3G系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)），并且講解了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展和全球主要的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。價格：49.0參考書目3《蜂窩通信》

鄔國揚、孫獻璞編著，西安電子科技大學(xué)出版社特點：系統(tǒng)地闡述了蜂窩網(wǎng)通信的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和典型的蜂窩網(wǎng)通信系統(tǒng)，較充分地反映了當(dāng)代蜂窩網(wǎng)通信的現(xiàn)狀和發(fā)展趨向。價格：23.0考試問題

平時成績30分：出勤15分作業(yè)15分試卷成績70分：開卷考試移動無線通信基礎(chǔ)第一章概述主要內(nèi)容

研究對象

移動無線通信的基礎(chǔ)知識

-定義

-發(fā)展概況

-特點

-分類

-常用移動無線通信系統(tǒng)與頻譜資源管理

-基本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織

本書概述思考題研究對象

無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)：局域網(wǎng)、個域網(wǎng)返回定義

無線通信

-以“無線電波”作為媒體進行信息交換的通信稱為無線通信。

-例如：無線電波、紅外線、激光等。

移動無線通信

-通信的一方或雙方在運動狀態(tài)中進行信息傳遞的通信方式。換句話說，移動通信要解決因為人的移動而產(chǎn)生的動中通信問題。

-終端的移動性：手機、車載臺第一章概述返回發(fā)展概況——發(fā)端塞繆爾·莫爾斯（SamuelFinleyBreeseMorse，1791-1872）1837年，莫爾斯發(fā)明了第一臺電報機。1876年，貝爾發(fā)明了有線電話。貝爾（1847-1922）發(fā)展概況——發(fā)端麥克斯韋在物理學(xué)中的最大貢獻是建立了統(tǒng)一的經(jīng)典電磁場理論和光的電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在。麥克斯韋(JamesClerkMaxwel1831～1879)英國物理學(xué)家發(fā)展概況——發(fā)端第一章概述1887年，赫茲建立了第一個無線電實驗室。赫茲（1857-1894）德國物理學(xué)家發(fā)展概況——發(fā)端第一章概述馬可尼（1874-1937）意大利科學(xué)家馬可尼正在調(diào)試無線電裝置

馬可尼在1899年和1901年分別實現(xiàn)了橫跨英吉利海峽和大西洋的通信。這些成功使無線電被廣泛用于船只和船只之間以及船只海岸之間利用莫爾斯電碼進行的通信。人們稱其為“無線電之父”。發(fā)展概況——發(fā)端

早期的無線系統(tǒng)使用的是原始但功率很強的間歇放電發(fā)射器，它僅適用于無線電報。德福雷斯特(DoForest)在1906年發(fā)明了真空三極管，它允許對連續(xù)波信號進行調(diào)制，并可用于語音傳輸。1920年商業(yè)化的無線廣播在美國和加拿大開始運營。早期的無線發(fā)射器過于笨重，不便于安裝在運輸工具上。第一章概述發(fā)展概況——發(fā)端1.第一階段：起步階段（20~40年代）

1928年，美國底特律警察使用的車載無線電系統(tǒng)（單向），工作頻率為2MHz，標(biāo)志著移動無線通信的開始。

30年代初，第一個雙向移動系統(tǒng)在新澤西的貝尼爾警察局投入運行（半雙工）。1935年，阿姆斯特朗發(fā)明了FM方式無線電，是移動通信中第一個大分水嶺，大大提高了靈敏度，具有“捕獲效應(yīng)”能更有效地對抗“快衰落”或波動性，因此很快便取代了AM方式，獲得廣泛應(yīng)用。特點：主要使用短波頻段，電子管設(shè)備，專用系統(tǒng)第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史2.第二階段：公用網(wǎng)初期階段（40中-60初）在此階段，移動電話需求強烈，專用移動無線電話系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于警察、出租車、新聞、調(diào)度等方面，并開始出現(xiàn)公用汽車移動無線電話系統(tǒng)。1946年，Bell實驗室在圣路易斯建立第一個公用汽車電話網(wǎng)，稱為“城市系統(tǒng)”，頻率150MHz。特點：專用網(wǎng)過渡至公用移動網(wǎng)；半雙工方式；人工接續(xù)；網(wǎng)絡(luò)容量小。1947年，Bell實驗室提出了蜂窩的構(gòu)想。第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史3.第三階段：公用網(wǎng)改善與完善階段（60中~70中）60年代中期，美國推出了先進移動電話業(yè)務(wù)——IMTS，使用150MHz和450MHz頻段，采用大區(qū)制，實現(xiàn)了無線頻道自動選擇，并能夠自動接續(xù)到公用電話，是模擬FM技術(shù)達到了30年發(fā)展的頂峰。德國也推出了具有相同技術(shù)水平的B網(wǎng)。特點：大區(qū)制、中小容量、自動選頻、自動接續(xù)第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史4.第四階段：公用網(wǎng)蓬勃發(fā)展的階段（70中~80中）1978年底，Bell實驗室研制成功了模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)-“高級移動電話業(yè)務(wù)AMPS”，大大提高了系統(tǒng)的容量。第一代移動通信系統(tǒng)：1983年美國芝加哥的AMPS，1980年北歐的NMT，1979年日本東京、神戶、大阪的HAMTS、1985年英國倫敦的TACS等。使用頻段為800/900MHz。第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史4.第四階段：公用網(wǎng)蓬勃發(fā)展的階段（70中~80中）特點：蜂窩網(wǎng)、大容量、模擬網(wǎng)缺點：各系統(tǒng)間沒有公共接口；業(yè)務(wù)種類單一；頻譜利用率低；安全保密性差

第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史5.第五階段：數(shù)字移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期（20世紀(jì)80年代中至90年代末）特點：傳輸?shù)乃袠I(yè)務(wù)信息均采用數(shù)字的形式，并且還發(fā)展了一些新的多址方式，如時分多址／頻分雙工（TDMA/FDD）、CDMA等，提供除話音外的多種業(yè)務(wù)。第二代數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)（2G）

-2個TDMA標(biāo)準(zhǔn)：

IS-136：D-AMPSGSM：全球移動通信系統(tǒng)

-1個CDMA標(biāo)準(zhǔn)：IS-95第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史6.第六階段：3G（2000年至今）2.5G移動通信網(wǎng)絡(luò)

-特點：更高速的數(shù)據(jù)傳輸；無線應(yīng)用協(xié)議WAP-標(biāo)準(zhǔn)：GSM——通用無線分組業(yè)務(wù)GPRS、高速電路交換數(shù)據(jù)HSCSD、演進的增強數(shù)據(jù)傳輸速率的通用分組無線業(yè)務(wù)EDGEIS136、PDC——GPRS、EDGEIS-95——IS-95B3G移動通信網(wǎng)絡(luò)

與2G根本的不同：CDMA與分組交換技術(shù)第一章概述發(fā)展概況——發(fā)展史6.第六階段：3G（2000年至今）4GorBeyond3G-廣帶接入(broadband)和分布網(wǎng)絡(luò)

-超過2Mb/s的非對稱數(shù)據(jù)傳輸能力

-廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作廣播網(wǎng)絡(luò)第一章概述返回發(fā)展概況——發(fā)展史移動無線通信的挑戰(zhàn)無線信道第一章概述用戶的移動性主要特點1.電波傳播條件惡劣第一章概述兩種衰落模型：大尺度衰落小尺度衰落原因：高層建筑的繞射損耗多徑衰落距離影響主要特點2.具有多譜勒效應(yīng)移動臺處于運動中時，接收信號會產(chǎn)生附加頻率變化，即多普勒頻移。多普勒頻移與移動臺運動速度、工作頻率及電波與移動方向夾角的關(guān)系：第一章概述3.噪聲與干擾

噪聲：內(nèi)部噪聲、人為噪聲、環(huán)境噪聲

同頻干擾與鄰頻干擾第一章概述主要特點主要特點4.頻譜資源緊缺頻譜管理中國移動通信公司GSM使用的頻段

-900MHz（上行905-915；下行950-960）

-1800MHz（1710-1785；1805-1880）解決辦法：

-開辟和啟用新頻段

-研究新技術(shù)提高頻譜利用率第一章概述主要特點5.建網(wǎng)技術(shù)復(fù)雜位置登記：歸屬位置寄存器（HLR）與訪問位置寄存器（VLR）記錄用戶行蹤。過區(qū)切換提供不同地區(qū)、不同運營商網(wǎng)絡(luò)之間的漫游。用戶安全與網(wǎng)絡(luò)安全的鑒權(quán)。6.移動通信設(shè)備需適于在移動環(huán)境中使用第一章概述返回移動通信的分類按通信工作方式：單工、雙工（FDD、TDD）、半雙工（同頻、異頻）按多址方式：FDMA、TDMA、CDMA等按信號形式：模擬網(wǎng)、數(shù)字網(wǎng)按組網(wǎng)形式：大區(qū)制、小區(qū)制按覆蓋范圍：城域網(wǎng)（MAN）、局域網(wǎng)（LAN）、個域網(wǎng)（PAN）、車域網(wǎng)（VAN）第一章概述移動無線通信的分類按承載業(yè)務(wù)類型：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、多媒體按服務(wù)特性：專用網(wǎng)、公共網(wǎng)按使用環(huán)境：陸地、海上、空中按使用對象：民用、軍用按系統(tǒng)應(yīng)用：無線尋呼、無繩電話、公用電話/數(shù)字、調(diào)度（集群）第一章概述返回單工通信發(fā)射機接收機送受話器發(fā)射機接收機送受話器電臺甲電臺乙f1(f1)f1(f2)f1(f1)f1(f2)同頻單工和異頻單工雙工通信f1f2f1f2基站移動臺發(fā)射機接收機送受話器發(fā)射機接收機送受話器雙工器雙工通信發(fā)送接收收發(fā)保護頻段f頻分雙工（FDD）時分雙工（TDD）發(fā)送發(fā)送接收接收t保護時間間隔……上下行鏈路的概念由于移動性的要求，移動臺的天線高度和發(fā)射功率都要受到限制，為了保證用戶之間能夠有足夠的通信距離，同時也為了便于系統(tǒng)的管理和交換，通常采用基站轉(zhuǎn)發(fā)的工作模式?；旧闲墟溌废滦墟溌废滦墟溌飞闲墟溌贩祷卮髤^(qū)制與小區(qū)制的概念大區(qū)制：采用一個基站覆蓋整個服務(wù)范圍基站：高架天線（數(shù)十米~數(shù)百米）大功率發(fā)射機（幾十~幾百瓦）移動臺：幾十~幾百部、天線低、發(fā)射功率小覆蓋半徑：幾十公里問題：上行信號差解決辦法：分集接收特點：系統(tǒng)簡單、容量小第一章概述BS大區(qū)制與小區(qū)制的概念大區(qū)制：采用一個基站覆蓋整個服務(wù)范圍基站：高架天線（數(shù)十米~數(shù)百米）大功率發(fā)射機（幾十~幾百瓦）移動臺：幾十~幾百部、天線低、發(fā)射功率小覆蓋半徑：幾十公里問題：上行信號差解決辦法：分集接收特點：系統(tǒng)簡單、容量小第一章概述BSRRRR大區(qū)制與小區(qū)制的概念小區(qū)制：多個基站增大覆蓋面積，頻率復(fù)用基站：小功率發(fā)射機（5~10W）形式：帶狀、面狀、立體狀特點：系統(tǒng)復(fù)雜、容量大返回常用移動通信系統(tǒng)1.蜂窩移動通信系統(tǒng)常用移動通信系統(tǒng)2.無繩電話系統(tǒng)

CordlessTelephone（CT）普通話機座機用戶線市話局PHS個人手持電話系統(tǒng)常用移動通信系統(tǒng)3.集群移動通信系統(tǒng)屬于調(diào)度系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)半雙工工作方式與有線用戶無接口4.移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)MSS

覆蓋海上、空中和地形復(fù)雜而人口稀疏的地區(qū)以低軌道通信衛(wèi)星（LEO）為主如：Motorola公司的銥星系統(tǒng)、Global-star、Ddyssey、ELLIPSO、Aries等。常用移動通信系統(tǒng)5.分組無線網(wǎng)利用無線信道進行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)。分組傳輸方式是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息以“分組”(Packet)為基本單元。適用于實時性要求不高的數(shù)據(jù)通信。如：ARDIS系統(tǒng)（先進的無線電數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)）

Mobitex系統(tǒng)（全國性互連的集群無線電網(wǎng)絡(luò)）

CDPD系統(tǒng)（蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)）

TETRA系統(tǒng)（全歐集群無線電）

IS-54和IS-95系統(tǒng)（第二代北美數(shù)字蜂窩）頻譜資源的管理國際電聯(lián)定義3000GHz以下的電磁頻譜為無線電磁波的頻譜；ITU當(dāng)前只劃分了9kHz-400GHz范圍，實際使用的在幾十GHz以下，蜂窩移動通信工作在3GHz以下；今天的移動通信頻譜利用率較早期的提高了上100倍。頻譜資源的管理

幾個代表性系統(tǒng)所占的頻譜

1.蜂窩移動電話系統(tǒng)系統(tǒng)上行頻率/MHz下行頻率/MHzTACS(1G模擬)890~905935~950GSM900905~915950~960DCS18001710~17851805~1880N-CDMA824~849869~894頻譜資源的管理2.衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)WARC-92為衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)劃分的頻率空到地鏈路頻率/MHz1525~15302170~22002483.5~25002500~25201613.8~1626.5共84.2地到空鏈路頻率/MHz1610~1626.51980~20102670~2690共66.5頻譜資源的管理3.無繩電話系統(tǒng)頻率/MHz雙工方式載頻間隔/kHzDECT(歐洲)1880~1990TDD1728PHS(日本)1895~1919TDD300PACS(美國)1850~1910/1930~1990FDD300PHS(中國)1900~1915TDD300頻譜資源的管理4.GPRS

GSM900、1800和1900MHz三個頻段。5.3G1992年：230MHz1885~2025MHz，2110~2200MHz

其中語音162MHz（71%），非語音65MHz（29%）2000年：世界無線電大會針對未來數(shù)據(jù)發(fā)展需求進行了擴展

806~960MHz，1710~1885MHz，2500~2690MHz返回移動通信基本技術(shù)1.移動信道中電波傳播特性2.調(diào)制技術(shù)3.多址技術(shù)4.抗干擾措施5.組網(wǎng)技術(shù)返回標(biāo)準(zhǔn)化組織1.國際無線電標(biāo)準(zhǔn)化組織國際電信聯(lián)盟ITU綜合秘書處國際頻率登記委員會IFRB國際無線電咨詢委員會CCIR國際電話電報咨詢委員會CCITT1993年改組后的ITU無線通信組（前CCIR和IFRB）ITU-R電信標(biāo)準(zhǔn)化組（前CCITT）ITU-T電信開發(fā)組（BDT）標(biāo)準(zhǔn)化組織2.歐洲共同體（EC）的通信標(biāo)準(zhǔn)化組織歐洲郵電管理協(xié)會CEPT歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ETSI標(biāo)準(zhǔn)化組織3.北美地區(qū)的通信標(biāo)準(zhǔn)化組織電子工業(yè)協(xié)會EIA電信工業(yè)協(xié)會TIATR45、TR45.3、TR45.5美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ANSI的電信委員會TI返回組網(wǎng)形狀第一章概述帶狀網(wǎng)蜂窩網(wǎng)特點：有向天線，小區(qū)形狀扁圓形；頻率復(fù)用（雙頻制、三頻制）；小區(qū)呈線狀排列特點：小區(qū)形狀正六邊形；網(wǎng)絡(luò)覆蓋類似于蜂窩；頻率復(fù)用。返回本書概述第1章介紹與綜述第2章無線介質(zhì)中傳播現(xiàn)象的特性第3章小區(qū)基本概念和信道分配第4章動態(tài)信道分配和功率控制第5章調(diào)制技術(shù)第6章多址接入技術(shù)：

FDMA,TDMA,CDMA系統(tǒng)容量比較第一章概述本書概述第7章檢錯糾錯編碼第8章第二代數(shù)字無線系統(tǒng)幀第9章性能分析：準(zhǔn)入控制和切換第10章2.5G/3G無線移動通信：分組數(shù)據(jù)交換第11章蜂窩系統(tǒng)接入和調(diào)度技術(shù)第12章無線局域網(wǎng)和個域網(wǎng)絡(luò)第一章概述思考題簡述移動無線通信的特點。簡述移動無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。了解中國移動通信的發(fā)展歷程。第一章概述鄰頻干擾與同頻干擾

鄰頻干擾是指相鄰頻道或鄰近頻道信號之間的相互干擾。同頻干擾：頻率再用引起的相互干擾。第一章概述返回我國蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率第一章概述系統(tǒng)或使用部門上行頻率/MHz下行頻率/MHz中國聯(lián)通CDMA825~835870~880中國移動GSM室內(nèi)分布系統(tǒng)