通信工程專業(yè)導(dǎo)論-第二講概況第一頁，共38頁。提綱關(guān)于通信：從認(rèn)知開始通信發(fā)展歷史及趨勢（續(xù)）：歷史照亮未來科研機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)團(tuán)體：成就與責(zé)任同在2第二頁，共38頁。衛(wèi)星通信概念的產(chǎn)生時間—1945年10月；人物—英國物理學(xué)家、空軍雷達(dá)軍官克拉克；克拉克設(shè)想把中繼站用火箭發(fā)射到赤道上空的靜止軌道上，每隔120度設(shè)一個靜止衛(wèi)星，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)全球通信。3第三頁，共38頁。衛(wèi)星通信4第四頁，共38頁。衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信原理示意圖5第五頁，共38頁。衛(wèi)星通信誕生：1957年人類第一顆人造衛(wèi)星上天。第一代：1965年第一顆地球同步衛(wèi)星“藍(lán)鳥1號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了衛(wèi)星通信的新紀(jì)元。第二代：國際海事衛(wèi)星（七十年代）第三代：VSAT（八十年代）第四代：移動衛(wèi)星通信（九十年代）6第六頁，共38頁。衛(wèi)星通信1982年國際海事通信組織開通由四顆地球同步

衛(wèi)星組成的INMARSAT系統(tǒng)，實現(xiàn)全球移

動通信。1998年中、低軌道的衛(wèi)星系統(tǒng)得以研究成功并

陸續(xù)開通，其中有美國Motorala公司的銥星(Iridium)系統(tǒng)美國LORAL公司的全球星(GlobalStar)系統(tǒng)國際海事通信組織的ICO系統(tǒng)1999年國際衛(wèi)星組織發(fā)射電視直播衛(wèi)星、應(yīng)用

于高速信息公路。7第七頁，共38頁。銥星系統(tǒng)是美國摩托羅拉公司設(shè)計的全球移動通信系統(tǒng)。它的天上部分是運行在7條軌道上的衛(wèi)星，每條軌道上均勻分布著11顆衛(wèi)星，組成一個完整的星座。它們就像化學(xué)元素銥(Ir)原子核外的77個電子圍繞其運轉(zhuǎn)一樣，因此被稱為銥星。后來經(jīng)過計算證實，6條軌道就夠了，于是，衛(wèi)星總數(shù)減少到66顆，但仍習(xí)慣稱為銥星。銥星計劃8第八頁，共38頁。銥星系統(tǒng)的兩大優(yōu)勢：

軌道低，傳輸速度快，信息損耗小，通信質(zhì)量大大提高；不需要專門的地面接收站，每部衛(wèi)星移動手持電話都可以與衛(wèi)星連接，這就使地球上人跡罕至的不毛之地、通信落后的邊遠(yuǎn)地區(qū)、自然災(zāi)害現(xiàn)場的通信都變得暢通無阻。銥星計劃所以說，銥星移動通信系統(tǒng)計劃開始了個人衛(wèi)星通信的新時代！9第九頁，共38頁。銥星隕落銥星計劃1998年11月1日正式將銥星系統(tǒng)投入使用；然而，由于由于無法形成穩(wěn)定的客戶群，使銥星公司

虧損巨大，連借款利息都償還不起，摩托羅拉公司不

得不將曾一度輝煌的銥星公司申請破產(chǎn)保護(hù)；1999年3月18日，銥星公司正式宣布破產(chǎn)。從正式宣

布投入使用到終止使用不足半年時間。昨夜星光燦爛，

而今化做一道美麗的流星；銥星在2001年接受新注資后起死回生，美國軍方是他

主要客戶。10第十頁，共38頁。我國衛(wèi)星通信的發(fā)展初次應(yīng)用：

1972年，尼克松訪華時租用國際通信衛(wèi)星向全球轉(zhuǎn)播。

初次發(fā)射：1970年4月24日（DFH1）第一顆實驗靜止衛(wèi)星：1984年，我國第一顆實驗靜止衛(wèi)星發(fā)射成功（DFH2）11第十一頁，共38頁。移動通信就是通信雙方至少有一方在運動狀態(tài)中進(jìn)行信

息交換。它包括移動用戶之間的通信，固定用戶與移動

用戶的通信。衛(wèi)星宏蜂窩微蜂窩微微蜂窩移動通信12第十二頁，共38頁。

現(xiàn)代移動通信技術(shù)的發(fā)展始于本世紀(jì)20年代，大致經(jīng)歷了五個發(fā)展階段。移動通信13第十三頁，共38頁。移動通信第一階段從上世紀(jì)20年代至40年代，為早期發(fā)展階段。

美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)

工作頻率為2MHz，到40年代提高到30～40MHz。特點是專用系統(tǒng)開發(fā)，工作頻率較低。第二階段從40年代中期至60年代初期公用移動通信業(yè)

務(wù)開始問世。根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)的計劃，貝爾系統(tǒng)在

圣路易斯城建立了世界上第一個公用汽車電話網(wǎng)，稱

為“城市系統(tǒng)”。這一階段的特點是從專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)過渡，

接續(xù)方式為人工，網(wǎng)絡(luò)容量較小。14第十四頁，共38頁。第三階段從60年代中期至70年代中期。美國推出了改進(jìn)型移動電話系統(tǒng)(1MTS)，使用150MHz

和450MHz頻段，采用大區(qū)制、中小容量，實現(xiàn)了無線

頻道自動選擇并能夠自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)。移動通信第四階段從70年代中期至80年代中期。這是移動通信蓬勃發(fā)展時期。1978年底，美國貝爾實

驗室研制成功先進(jìn)移動電話系統(tǒng)(AMPS)，建成了蜂窩

狀移動通信網(wǎng)。1983年，首次在芝加哥投入商用。日本，英國，瑞典等國也各自開發(fā)了自己的系統(tǒng)。這一階段的特點是蜂窩狀移動通信網(wǎng)成為實用系統(tǒng)，

并在世界各地迅速發(fā)展。15第十五頁，共38頁。第五階段從80年代中期開始。這是數(shù)字移動通信系統(tǒng)發(fā)

展和成熟時期。

模擬蜂窩網(wǎng)雖然取得了很大成功，但也暴露了一些問

題。例如，頻譜利用率低，業(yè)務(wù)種類受限制等，最主

要的問題是其容量已不能滿足日益增長的用戶需求。數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，可大大提高系統(tǒng)容量。

另外，數(shù)字網(wǎng)能提供語音、數(shù)據(jù)多種業(yè)務(wù)服務(wù)，并與ISDN等兼容。80年代中期，歐洲首先推出了泛歐數(shù)字移動通信網(wǎng)(GSM)的體系。隨后，美國和日本也制定了各自的數(shù)字

移動通信體制。泛歐網(wǎng)GSM已于1991年7月開始投入商

用，數(shù)字蜂窩移動通信已經(jīng)成為陸地公用移動通信的

主要系統(tǒng)。移動通信16第十六頁，共38頁。含義：每個用戶占用一個頻率用戶識別：頻道號特點：

簡單，容易實現(xiàn)，適用于模擬和數(shù)字信號 以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，以頻帶劃分各種小區(qū) 需要嚴(yán)格的頻率規(guī)劃，是頻率受限和干擾受限系統(tǒng) 以頻道區(qū)分用戶地址，一個頻道傳輸一路模擬/數(shù)字話路 對功控的要求不嚴(yán)，硬件設(shè)備取決于頻率規(guī)劃和頻道設(shè)置 基站由多部不同載波頻率的發(fā)射機(jī)同時工作 不適宜大容量系統(tǒng)使用應(yīng)用：模擬/數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)頻分多址（FDMA）技術(shù)PowerFrequencyTimeFDMA17第十七頁，共38頁。歷史回顧：1992年，第一個數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)——歐洲的GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）網(wǎng)絡(luò)在歐洲開始鋪設(shè)，由于其優(yōu)越的性能，在全球范圍內(nèi)以驚人的速度得以擴(kuò)張，目前已是全球最大的蜂窩通信系統(tǒng)。1993年，中國的第一個全數(shù)字移動電話GSM系統(tǒng)建成開通，之后中國電信和中國聯(lián)通都采用了GSM。主要特點：微蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)數(shù)字化技術(shù)---語音信號數(shù)字化新的調(diào)制方式---GMSK、QPSK等FDMA/TDMA頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大便于實現(xiàn)通信安全保密第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)-GSM18第十八頁，共38頁。時分多址（TDMA）技術(shù)含義：每個用戶占用一個時隙用戶識別：時隙特點：

以頻率復(fù)用為基礎(chǔ)，小區(qū)內(nèi)以時隙區(qū)分用戶 每個時隙傳輸一路數(shù)字信號，軟件對時隙動態(tài)配置 系統(tǒng)要求嚴(yán)格的系統(tǒng)定時同步 對功控的要求不嚴(yán) 是時隙受限和干擾受限系統(tǒng)

TDD模式下，上下型信道信息可以共享應(yīng)用：GSM系統(tǒng)FrequencyPowerTimeFDMA/TDMA19第十九頁，共38頁。碼分多址（CDMA）技術(shù)FrequencyCDMAPowerTime含義：每個用戶使用一個碼型，頻率/時間共享用戶識別：碼型特點：

每個基站只需一個射頻系統(tǒng) 每個碼傳輸一路數(shù)字信號 每個用戶共享時間和頻率 是一個多址干擾受限系統(tǒng) 需要嚴(yán)格的功率控制 需要定時同步 軟容量、軟切換，系統(tǒng)容量大 抗衰落、抗多徑能力強(qiáng)應(yīng)用：IS-95CDMA系統(tǒng)、cdma2000系統(tǒng)、WCDMA系統(tǒng)20第二十頁，共38頁。移動通信21第二十一頁，共38頁。移動通信A/D接入方式

典型代表第一代（1G）模擬蜂窩系統(tǒng)FDMA美國AMPS系統(tǒng)，歐洲TACS系統(tǒng)第二代（2G）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)TDMAGSM系統(tǒng)CDMAN-CDMA系統(tǒng)

目標(biāo)典型代表過渡代（2.5G）高速傳輸GPRS,CDMA20001X系統(tǒng)第三代（3G）全球漫游，高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)，系統(tǒng)容量、管理能力、保密性和服務(wù)質(zhì)量均有很大改善歐洲WCDMA系統(tǒng)，北美CDMA2000系統(tǒng)，中國TD-SCDMA系統(tǒng)第四代（4G）高速率，各種數(shù)據(jù)話音業(yè)務(wù)，全I(xiàn)P，多協(xié)議，新技術(shù)LTE-A22第二十二頁，共38頁。第一代移動通信系統(tǒng)系統(tǒng)誕生：1978年以后，美國、日本、瑞典等國利用這一技術(shù)先后開通了大容量小區(qū)蜂窩移動電話試驗系統(tǒng)。復(fù)用技術(shù)：它們的工作頻段各不相同，最早的蜂窩移動通信是頻分復(fù)用多址技術(shù)FDMA。主要缺點：

保密性差，頻率資源有些浪費，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一而無法實現(xiàn)不同地區(qū)的漫游。23第二十三頁，共38頁。GSM系統(tǒng)：GlobalSystemofMobile，1990年復(fù)用方式：時分多址復(fù)用TDMA； 開放性標(biāo)準(zhǔn)：沒有設(shè)立專利障礙； 100多個國家采用、能夠國際漫游。我國概況：第一個GSM系統(tǒng)建于1993年第二代移動通信系統(tǒng)24第二十四頁，共38頁。窄帶CDMA：美國高通公司是將CDMA技術(shù)民用化的創(chuàng)始者。由高通公司制訂的IS－95窄帶CDMA被認(rèn)定為國際上

第一個CDMA的使用標(biāo)準(zhǔn)。CDMA的優(yōu)點：頻譜效率高（GSM的3～4倍）；話音質(zhì)量好；掉話率低；基站覆蓋面廣等優(yōu)點；保密性好；第三代移動通信系統(tǒng)25第二十五頁，共38頁。第三代移動通信3G：數(shù)字信令，結(jié)合移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)；業(yè)務(wù)具有全球性，可以實現(xiàn)全球無縫漫游；支持高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，支持服務(wù)等級；以數(shù)據(jù)通信為主，兼容第二代；傳輸速率：144Kb/s、384Kb/s、2Mb/s。第三代移動通信系統(tǒng)26第二十六頁，共38頁。我國的3G發(fā)展概況TD-SCDMA

中國移動用戶4.5億WCDMA

中國聯(lián)通用戶1.3億CDMA2000

中國電信

收購聯(lián)通C網(wǎng)用戶2797萬

固網(wǎng)用戶2.1億27第二十七頁，共38頁。Enhanced3G－E3GShortTermEvolution：可以保持2～4年的競爭力3GPPR5：HSDPA、IPRANR6：HSUPA、MBMS、IMS、WiFi（UMA）R7：HSPA+、研究MIMO和OFDM3GPP2EV-DOReleaseAEV-DOReleaseB3X、6X、9X……（多載波）LongTermEvolution：可以保持4年以上的競爭力3GPPLTE：革命！3GPP2UMB：革命！28第二十八頁，共38頁。TD-SCDMA后續(xù)發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化293GIMT-Advanced4G1G2G低中高AMPSTACSGSMcdmaOneWCDMAcdma2000TD-SCDMAE3GLTEAIEWLAN數(shù)據(jù)速率<200kbps300kbps-10Mbps<10kbps<100Mbps100M-1Gbps802.11/WiFiBWA802.16/WiMAX3G+HSDPAHSUPA1xEV-DO1xEV-DV移動性201520102005200019951985時間MBWA802.2029第二十九頁，共38頁。因特網(wǎng)的發(fā)展1958年：艾森豪威爾總統(tǒng)意識到成立“美國國防部高級

研究計劃署”(ARPA)的必要性，以保持美國在

技術(shù)前沿位置1962年：克列因若克(LeonardKleinrock)發(fā)明束交換技術(shù)1963年：先進(jìn)研究工程局計算機(jī)研究組組長利克萊德爾(JCRLicklider)提出全球網(wǎng)絡(luò)設(shè)想1967年：羅伯特(LarryRoberts)發(fā)表論文，提出建立ARPA

網(wǎng)的建議1968年：美國國防部開始開發(fā)ARPANET1969年：ARPANET在加州大學(xué)公諸于眾1972年：湯姆林森(RayTomlinson)推出電子郵件30第三十頁，共38頁。因特網(wǎng)的發(fā)展列奧納德·克萊因饒克（LeonardKleinrock，1934-）勞瑞·羅伯茨（LawrenceG.Roberts，1937-）溫頓·瑟夫（VintonG.Cerf，1943-）羅伯特·卡恩（RobertE.Kahn，1938-）四位網(wǎng)絡(luò)之父31第三十一頁，共38頁。因特網(wǎng)的發(fā)展1988年：時為田納西州參議員的戈爾(AlbertGore)提出建立

國家科研與教育網(wǎng)，為科技界和學(xué)校提供高級計算