第一章移動(dòng)通信概述第一頁(yè)，共44頁(yè)。課程要求與教材課程要求：熟悉無(wú)線信道傳播特性、移動(dòng)通信抗干擾技術(shù)。認(rèn)識(shí)GSM，CDMA，TD-SCDM，WCDMA,CDMA2000，LTE等移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本原理與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，熟悉移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。教材：無(wú)線通信基礎(chǔ)及應(yīng)用（第2版）參考書(shū)：WirelessCommunicationsPrincipleandPractice，TheodoreS.Rappaport，2009。第二頁(yè)，共44頁(yè)。課程內(nèi)容第1章移動(dòng)通信概述 ——無(wú)線通信基本概念第2章移動(dòng)通信基礎(chǔ)：

——信道傳播、多址接入、組網(wǎng)第3章均衡、分集與多天線技術(shù) ——無(wú)線通信抗干擾技術(shù)第4章移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ——移動(dòng)通信組網(wǎng)技術(shù)第5章無(wú)線通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò) ——2G、3G及其演進(jìn)第三頁(yè)，共44頁(yè)。第一章移動(dòng)通信概述無(wú)線通信基本概念第四頁(yè)，共44頁(yè)。第一章移動(dòng)通信概述1.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成1.2移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)例1.3移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展第五頁(yè)，共44頁(yè)。1.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成無(wú)線信道信源編碼調(diào)制信道編碼頻率變換與功率放大發(fā)射天線發(fā)射機(jī)信源接收放大與頻率變換信道解碼解調(diào)信源解碼接收天線接收機(jī)信宿第六頁(yè)，共44頁(yè)?；鶐盘?hào)輸入調(diào)制器中頻放大器上變頻器RF功率放大與濾波器雙工器基帶信號(hào)輸出解調(diào)器中頻率波放大器下變頻器濾波與前置放大射頻本振1.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成放大與頻率變換第七頁(yè)，共44頁(yè)。上行鏈路,or反向鏈路下行鏈路,or前向鏈路8第八頁(yè)，共44頁(yè)。天線第九頁(yè)，共44頁(yè)。第十頁(yè)，共44頁(yè)。有些無(wú)線設(shè)備發(fā)射機(jī)與接收機(jī)分別配有自己的天線，收發(fā)設(shè)備之間的相互影響相對(duì)容易隔離。在小型設(shè)備中，特別是用戶(hù)終端設(shè)備上，接收機(jī)與發(fā)射機(jī)共用一副天線。為防止發(fā)射信號(hào)泄漏進(jìn)入接收機(jī)，對(duì)接收機(jī)造成干擾或損壞，天線系統(tǒng)需經(jīng)過(guò)一個(gè)雙工器分別與發(fā)射機(jī)、接收機(jī)相連接。雙工器的功能就是將發(fā)射機(jī)與接收機(jī)隔離，將來(lái)自發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)送到天線發(fā)射出去，而不會(huì)進(jìn)入接收機(jī)；同時(shí)將來(lái)自天線的接收信號(hào)送到接收機(jī)而不進(jìn)入發(fā)射機(jī)。1.1移動(dòng)通信系統(tǒng)的構(gòu)成第十一頁(yè)，共44頁(yè)。無(wú)線通信系統(tǒng)分類(lèi)按工作方式，無(wú)線通信系統(tǒng)可分為單工、半雙工、全雙工三種類(lèi)型：?jiǎn)喂は到y(tǒng)：只提供單向通信的系統(tǒng)，如無(wú)線電廣播系統(tǒng)、20世紀(jì)末廣泛使用的無(wú)線尋呼系統(tǒng)。半雙工系統(tǒng)：通信雙方交替地進(jìn)行收信和發(fā)信，收信和發(fā)信不能同時(shí)進(jìn)行。按下通話、放開(kāi)收聽(tīng)的對(duì)講系統(tǒng)是典型的半雙工無(wú)線通信系統(tǒng)。半雙工系統(tǒng)在指揮調(diào)度等專(zhuān)業(yè)無(wú)線電中比較常用。全雙工系統(tǒng)：允許通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)信和收信的無(wú)線通信系統(tǒng)。蜂窩電話是當(dāng)前典型的全雙工無(wú)線通信系統(tǒng)。第十二頁(yè)，共44頁(yè)。在蜂窩電話系統(tǒng)中，用戶(hù)使用的設(shè)備稱(chēng)為移動(dòng)臺(tái)(MS)或移動(dòng)終端，通信時(shí)移動(dòng)臺(tái)通過(guò)無(wú)線信道接入通信網(wǎng)絡(luò)。為MS提供網(wǎng)絡(luò)無(wú)線接入服務(wù)的設(shè)備叫做基站(BS)，一個(gè)基站提供服務(wù)的地域范圍稱(chēng)為無(wú)線小區(qū)(cell)，BS和MS之間能夠可靠通信的最大距離稱(chēng)為小區(qū)覆蓋半徑。用來(lái)從BS向MS傳輸信息的無(wú)線信道稱(chēng)為前向信道(也叫正向信道)或下行鏈路。用來(lái)從MS向BS傳輸信息的無(wú)線信道稱(chēng)為反向信道或上行鏈路。第十三頁(yè)，共44頁(yè)。實(shí)現(xiàn)全雙工通信的技術(shù)有時(shí)分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)兩種。FDD將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)設(shè)計(jì)在兩個(gè)不同的無(wú)線頻率上工作，從而實(shí)現(xiàn)收發(fā)隔離。FDD發(fā)射機(jī)和接收機(jī)工作頻率不同，使用合適的濾波器設(shè)計(jì)雙工器就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收之間的隔離。大多數(shù)無(wú)線通信系統(tǒng)采用FDD，如GSM、CDMA、WCDMA、CDMA2000等。TDD是在同一個(gè)無(wú)線頻率信道上使通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分時(shí)工作，通過(guò)分時(shí)控制來(lái)避免發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間可能產(chǎn)生的干擾。雙工通信技術(shù)第十四頁(yè)，共44頁(yè)。TDD技術(shù)優(yōu)點(diǎn)不需要成對(duì)頻譜，這一特點(diǎn)為頻譜資源的分配帶來(lái)了很大方便。特別適用于上下鏈路不對(duì)稱(chēng)、上下行鏈路具有不同數(shù)據(jù)傳輸速率的業(yè)務(wù)?？梢愿鶕?jù)業(yè)務(wù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配前向信道和反向信道的時(shí)間長(zhǎng)度比例。

比如：訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)往往要從網(wǎng)絡(luò)上下載大量數(shù)據(jù)，而向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的數(shù)據(jù)量一般都非常小，這時(shí)可以將反向信道的時(shí)間縮短，將更多的時(shí)間分配給前向信道。我國(guó)的3G移動(dòng)通信系統(tǒng)TD-SCDMA采用TDD技術(shù)，4G技術(shù)有TD-LTE。第十五頁(yè)，共44頁(yè)。多址接入技術(shù)常用多址接入方式：FDMA、TDMA和CDMA。FDMA：不同用戶(hù)分配不同工作頻率。TDMA：用戶(hù)可以工作在同一個(gè)頻率上，但分配不同的時(shí)隙，也同樣避免了相互間的干擾。CDMA：所有用戶(hù)可以工作在同一頻率上，不同用戶(hù)的信息使用不同偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，接收端采用與發(fā)端相同的偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行相關(guān)解調(diào)。第一代無(wú)線通信系統(tǒng)采用FDMA技術(shù)，2G系統(tǒng)有TDMA和CDMA方式。第十六頁(yè)，共44頁(yè)。按照無(wú)線小區(qū)覆蓋半徑大小，可以分為大區(qū)制、中區(qū)制和小區(qū)制系統(tǒng)。早期無(wú)線通信系統(tǒng)采用大區(qū)制，一個(gè)基站的覆蓋半徑約在30～50km。大區(qū)制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信道數(shù)目少，不需要移動(dòng)交換機(jī)而直接與PSTN相連為了在有限的頻譜資源條件下獲得盡可能大的用戶(hù)容量，蜂窩系統(tǒng)一般采用小區(qū)制，其覆蓋半徑一般在1km～20km，在城市高密度用戶(hù)區(qū)域甚至達(dá)到1km以下。無(wú)線通信系統(tǒng)分類(lèi)第十七頁(yè)，共44頁(yè)。要同時(shí)服務(wù)眾多用戶(hù)，需要使用大容量的多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)，多點(diǎn)之間的大容量雙向通信需要通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。公眾無(wú)線通信建立在信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上，無(wú)線通信設(shè)備通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相互聯(lián)結(jié)起來(lái)，并且在相互促進(jìn)的過(guò)程中不斷發(fā)展。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是有線網(wǎng)絡(luò)在功能上的延伸第十八頁(yè)，共44頁(yè)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與有線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)系第十九頁(yè)，共44頁(yè)。移動(dòng)通信系統(tǒng)重要特性無(wú)線頻率資源的有限性無(wú)線傳播信道的復(fù)雜性和時(shí)變性無(wú)線信道的開(kāi)放性：系統(tǒng)中所有用戶(hù)獨(dú)立的共享信道資源用戶(hù)終端的移動(dòng)性用戶(hù)激活的隨機(jī)性用戶(hù)數(shù)據(jù)的突發(fā)性，數(shù)據(jù)激活期遠(yuǎn)小于靜默期用戶(hù)終端類(lèi)型的多樣性即不同系統(tǒng)的互聯(lián)互通性。第二十頁(yè)，共44頁(yè)。移動(dòng)通信的基本特征移動(dòng)通信以其通信終端的移動(dòng)性為最基本特征。對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的追求和滿(mǎn)足是最重要的技術(shù)發(fā)展方向。移動(dòng)通信動(dòng)態(tài)特性主要包括三個(gè)方面：信道的動(dòng)態(tài)性。移動(dòng)通信信道具有開(kāi)放、復(fù)雜和時(shí)變的特點(diǎn)用戶(hù)的動(dòng)態(tài)性。移動(dòng)通信用戶(hù)可以處于移動(dòng)、游牧或固定的狀態(tài)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性。移動(dòng)通信系統(tǒng)提供各種業(yè)務(wù)，并可以動(dòng)態(tài)選擇。第二十一頁(yè)，共44頁(yè)。1.2移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)例家電遙控器、無(wú)繩電話、對(duì)講機(jī)、蜂窩電話、無(wú)線電廣播等都是熟知的無(wú)線通信系統(tǒng)的例子無(wú)線尋呼系統(tǒng)蜂窩電話集群通信系統(tǒng)無(wú)繩電話無(wú)線局域網(wǎng)WLAN個(gè)人域網(wǎng)PAN固定無(wú)線接入第二十二頁(yè)，共44頁(yè)。無(wú)線尋呼系統(tǒng)尋呼系統(tǒng)控制中心BS1BS2BS31PSTN尋呼機(jī)第二十三頁(yè)，共44頁(yè)。蜂窩電話第二十四頁(yè)，共44頁(yè)。集群通信系統(tǒng)第二十五頁(yè)，共44頁(yè)。無(wú)繩電話BSPSTNPABXPSTN第二十六頁(yè)，共44頁(yè)。無(wú)線局域網(wǎng)WLAN無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)是采用無(wú)線鏈路實(shí)現(xiàn)通信的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，局域網(wǎng)通過(guò)一個(gè)稱(chēng)為接入點(diǎn)AP的具有相同標(biāo)準(zhǔn)的基站連接到公共陸上有線系統(tǒng)?？梢宰尮P記本電腦、PDA等移動(dòng)終端設(shè)備擺脫布線的束縛，解決布線困難場(chǎng)所的接入問(wèn)題。WLAN可以在醫(yī)院、商店、企業(yè)、學(xué)校等地區(qū)為集團(tuán)用戶(hù)提供服務(wù)，在機(jī)場(chǎng)、會(huì)議中心、展覽中心、火車(chē)站、咖啡廳、酒店等地區(qū)為公眾用戶(hù)提供服務(wù)。WLAN網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳輸媒質(zhì)可以是無(wú)線電波、紅外線或激光。第二十七頁(yè)，共44頁(yè)。個(gè)人域網(wǎng)PAN可以將個(gè)人域網(wǎng)PAN看作是一種覆蓋范圍比WLAN更小的無(wú)線局域網(wǎng)。PAN的核心思想，是用無(wú)線電傳輸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線電纜，實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息終端的智能化互聯(lián)，組建個(gè)人化的信息網(wǎng)絡(luò)。如家庭娛樂(lè)設(shè)備之間的無(wú)線連接、計(jì)算機(jī)與其外設(shè)之間的無(wú)線連接、蜂窩電話與頭戴式藍(lán)牙耳機(jī)之間的連接等等。主要的個(gè)域網(wǎng)技術(shù)包括藍(lán)牙（Bluetooth）和HomeRF。第二十八頁(yè)，共44頁(yè)。固定無(wú)線接入第二十九頁(yè)，共44頁(yè)。1.3移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展移動(dòng)通信的發(fā)展，開(kāi)始于1897年馬可尼所完成的無(wú)線通信試驗(yàn)，他實(shí)現(xiàn)了固定站與與航行于英吉利海峽船只之間的無(wú)線通信，距離為18海里?，F(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)20年代，大致經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段。第三十頁(yè)，共44頁(yè)。第一階段上世紀(jì)20年代至40年代，為早期發(fā)展階段。在這期間，首先在短波幾個(gè)頻段上開(kāi)發(fā)出專(zhuān)用移動(dòng)通信系統(tǒng)，其代表是美國(guó)底特律市警察使用的車(chē)載無(wú)線電系統(tǒng)。 該系統(tǒng)工作頻率為2MHz，到40年代提高到30～40MHz，可以認(rèn)為這個(gè)階段是移動(dòng)通信的起步階段，特點(diǎn)是專(zhuān)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，工作頻率較低。第三十一頁(yè)，共44頁(yè)。第二階段從上世紀(jì)40年代中期至60年代初期。公眾移動(dòng)通信業(yè)務(wù)問(wèn)世。1946年，根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)的計(jì)劃，貝爾系統(tǒng)在圣路易斯城建立了世界上第一個(gè)公用汽車(chē)電話網(wǎng)，稱(chēng)為“城市系統(tǒng)”。當(dāng)時(shí)使用三個(gè)頻道，間隔為120kHz，采用半雙工模式。隨后，西德(1950年)、法國(guó)(1956年)、英國(guó)(1959年)等國(guó)相繼研制了公眾移動(dòng)電話系統(tǒng)。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室完成了人工交換系統(tǒng)的接續(xù)問(wèn)題。這一階段的特點(diǎn)是從專(zhuān)用移動(dòng)網(wǎng)向公眾移動(dòng)網(wǎng)過(guò)渡，接續(xù)方式為人工，網(wǎng)的容量較小。第三十二頁(yè)，共44頁(yè)。第三階段從上世紀(jì)60年代中期至70年代中期，美國(guó)推出了改進(jìn)型移動(dòng)電話系統(tǒng)，使用150MHz和450MHz頻段，采用大區(qū)制、中小容量，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線頻道自動(dòng)選擇，并能夠自動(dòng)接續(xù)到有線電話網(wǎng)。德國(guó)也推出了具有相同技術(shù)水平的移動(dòng)通信網(wǎng)?？梢哉f(shuō)，這一階段是早期移動(dòng)通信系統(tǒng)改進(jìn)與完善的階段，其特點(diǎn)是采用大區(qū)制、中小容量，使用450MHz頻段，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選頻與自動(dòng)接續(xù)。第三十三頁(yè)，共44頁(yè)。第四階段上世紀(jì)70年代中期至80年代中期是移動(dòng)通信蓬勃發(fā)展時(shí)期。集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理器技術(shù)、蜂窩概念的理論與應(yīng)用研究，使歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛推出模擬蜂窩系統(tǒng)。第三十四頁(yè)，共44頁(yè)。第五階段從上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展，并快速成熟起來(lái)。第三十五頁(yè)，共44頁(yè)。第五階段進(jìn)入90年代中期，世界主要移動(dòng)通信設(shè)備制造商進(jìn)入第三代系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施階段。3G發(fā)展的推動(dòng)力主要是通信、信息領(lǐng)域?qū)?shù)字化、寬帶化、綜合化的發(fā)展要求。在開(kāi)發(fā)3G的進(jìn)程中，形成了北美、歐洲和中國(guó)三大區(qū)域性集團(tuán)。分別推出了CDMA、WCDMA和TD-SCDMA三種技術(shù)方案。目前，CDMA、WCDMA和TD-SCDMA已發(fā)展成為三種主流的3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。第三十六頁(yè)，共44頁(yè)。3G的特點(diǎn)3G的主要特征是可提供豐富多彩的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，其傳輸速率在高速移動(dòng)環(huán)境中支持144kbps，步行慢速移動(dòng)環(huán)境中支持384kbps，靜止?fàn)顟B(tài)下支持2Mbps。設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供比2G系統(tǒng)更大的系統(tǒng)容量、更好的通信質(zhì)量，而且要能在全球范圍內(nèi)更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游及為用戶(hù)提供包括話音、數(shù)據(jù)及多媒體等在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)，同時(shí)也要考慮與2G的良好兼容性。第三十七頁(yè)，共44頁(yè)。3G主流標(biāo)準(zhǔn)WCDMA全稱(chēng)為WidebandCDMA，是基于GSM發(fā)展的3G技術(shù)規(guī)范。CDMA2000是由窄帶CDMA(IS95)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，該標(biāo)準(zhǔn)提出了從IS95-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進(jìn)策略。CDMA20001x被稱(chēng)為2.5代技術(shù)。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區(qū)別在于應(yīng)用了多路載波技術(shù)，通過(guò)采用三載波使帶寬提高。TD-SCDMA全稱(chēng)為T(mén)imeDivision—SynchronousCDMA，是由大唐電信公司提出的3G標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過(guò)2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過(guò)渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級(jí)。第三十八頁(yè)，共44頁(yè)。3G的演進(jìn)為了適應(yīng)多媒體服務(wù)對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸日益增長(zhǎng)的需要，第三代移動(dòng)通信合作項(xiàng)目組（3GPP）已經(jīng)公布了一種新的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，叫做高速下行分組接入技術(shù)（HSDPA）。該技術(shù)是WCDMAR’99（也就是WCDMA）的強(qiáng)化版本，大大加強(qiáng)了下行鏈路傳輸?shù)墓δ?。第三十九?yè)，共44頁(yè)。3G長(zhǎng)期演進(jìn)LTE與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容。第四十頁(yè)，共44頁(yè)。LTE的主要技術(shù)特征通信速率提高，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。頻譜效率提高，下行鏈路5bit/s/Hz，3-4倍于R6HSDPA；上行2.5