第

章移動(dòng)通信基礎(chǔ)移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成移動(dòng)通信的基本特性移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化01020304課程目錄理解移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成理解移動(dòng)通信的基本特性掌握移動(dòng)通信技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)課程目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，你將能夠：010203一、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

移動(dòng)通信概論通信系統(tǒng)是對(duì)用于完成信號(hào)收集、傳輸、交換、還原等一系列通信過(guò)程中所包含的各環(huán)節(jié)的總稱(chēng)。通信系統(tǒng)的基本組成部分包括信源、發(fā)信設(shè)備、信道、交換設(shè)備、收信設(shè)備、

信宿以及傳輸過(guò)程中受到的噪聲干擾等。研究通信系統(tǒng)的目的是為了實(shí)現(xiàn)更可靠、更有效、更方便、更經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)方式。信源

發(fā)信設(shè)備

信道(1)信源(2)發(fā)信設(shè)備(3)信道(4)交換設(shè)備信道

收信設(shè)備

信宿(5)信宿(6)接收設(shè)備、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成交換設(shè)備噪聲移動(dòng)通信概論一一、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

移動(dòng)通信概論信號(hào)的時(shí)域和頻域?qū)π盘?hào)的分析處理，可從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面進(jìn)行。信號(hào)的時(shí)域和頻域模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)周期信號(hào)和非周期信號(hào)100200300400500、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成信號(hào)幅度信號(hào)幅度移動(dòng)通信概論時(shí)

間時(shí)

間信號(hào)幅度信號(hào)幅度時(shí)

間一一、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成信號(hào)的時(shí)域和頻域信號(hào)的頻域表示信號(hào)幅度350-3002001000010

20

3040移動(dòng)通信概論頻

率50一、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成

移動(dòng)通信概論一個(gè)移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)臺(tái)(Mobile

Station,MS)、無(wú)線基站(Base

Station,BS)、移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心等組成。無(wú)線小區(qū)BSBS

MSC中繼線BSMSMS固話網(wǎng)絡(luò)PSTN1.無(wú)線信道移動(dòng)通信的特點(diǎn)>

無(wú)線的>移動(dòng)的二、移動(dòng)通信的基本特性

移動(dòng)通信概論1.無(wú)線信道傳播特點(diǎn)>傳播的開(kāi)放性>接收環(huán)境的復(fù)雜性>通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性二、移動(dòng)通信的基本特性

移動(dòng)通信概論1.無(wú)線信道電磁波傳播方式>

直射傳播>

反射傳播>繞射傳播>散射傳播二、移動(dòng)通信的基本特性

移動(dòng)通信概論①直射傳播②反射傳播③繞射傳播④散射傳播二、移動(dòng)通信的基本特性

移動(dòng)通信概論1.無(wú)線信道>慢衰落損耗快點(diǎn)慢傳

損耗>快衰落損耗三種傳播損耗：>路徑傳播損耗信號(hào)電平

dB對(duì)數(shù)距離二、移動(dòng)通信的基本特性1.無(wú)線信道四種效應(yīng)>陰影效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)多徑效應(yīng)多普勒效應(yīng)移動(dòng)通信概論陰影效應(yīng)是產(chǎn)生慢衰落的主要原因二、移動(dòng)通信的基本特性1.無(wú)線信道四種效應(yīng)>陰影效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)多徑效應(yīng)多普勒效應(yīng)移動(dòng)通信概論MS?

BSReceivedsignalstrength0BS

dMSDistanceMS?遠(yuǎn)近效應(yīng)DistanceMSId?二、移動(dòng)通信的基本特性1.無(wú)線信道四種效應(yīng)>陰影效應(yīng)>遠(yuǎn)近效應(yīng)>多徑效應(yīng)多普勒效應(yīng)天線行進(jìn)方向移動(dòng)通信概論多徑效應(yīng)二、移動(dòng)通信的基本特性1.無(wú)線信道四種效應(yīng)>陰影效應(yīng)>遠(yuǎn)近效應(yīng)>多徑效應(yīng)多普勒效應(yīng)聲波頻率降低

聲波頻率增高移動(dòng)通信概論多普勒效應(yīng)類(lèi)

率赫茲

千赫茲

兆赫茲

吉赫茲

太赫茲拍赫茲(Hz)

(kHz)

(MHz)(GHz)

(THz)(PHz)330300

330300330

300

3

30

300330300

330300頻

段極

低

頻超低頻特低頻甚低頻低頻中

頻高

須甚

高

頻特

高

頻超高頻極高頻至

高

頻Y射線紅外線

紫外線可見(jiàn)光無(wú)線電波波

段極長(zhǎng)

波超

長(zhǎng)

波特

長(zhǎng)

波甚

長(zhǎng)

波長(zhǎng)

波中

波短

被米

波微波分

米

波厘

米

波毫米

波絲

米

波波

長(zhǎng)0

11

100101

100

101

100101100101100101兆米

千米

米

毫米

微米

納米(μm)

(km)

(m)

(mm)(μm)(nm)2.無(wú)線頻譜頻譜是自然界存在的物理量，無(wú)法增加也不會(huì)減少，因此顯得極度珍貴。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟定義，當(dāng)前人類(lèi)可以識(shí)別并使用的電磁波頻率

范圍從3kHz~300GHz。二、移動(dòng)通信的基本特性移動(dòng)通信概論X射線二、移動(dòng)通信的基本特性2.無(wú)線頻譜有線通信的資源是無(wú)限的，而無(wú)線通信的資源卻是有限的。無(wú)線電頻率劃分圖中

華

人

民

共

和

國(guó)移動(dòng)通信概論CHABTOF

FREQUENCYALLOCAT10NSTHEPEOPLE'SREPUBLICOFCHIMA中華人民共和網(wǎng)信總產(chǎn)止部順布無(wú)線電頻譜資源屬于國(guó)家所有。無(wú)線電頻譜資源的歸屬、分配和管理具有國(guó)家主權(quán)的特征。二、移動(dòng)通信的基本特性

移動(dòng)通信概論個(gè)人服務(wù)

法人服務(wù)電信和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)監(jiān)控化學(xué)品民爆物品生產(chǎn)車(chē)輛生產(chǎn)準(zhǔn)入無(wú)線電和衛(wèi)星通信電子認(rèn)證服務(wù)通信業(yè)務(wù)和信息化固定資產(chǎn)全

國(guó)一體

化在線政務(wù)服務(wù)平臺(tái)工業(yè)和信息化部政務(wù)服務(wù)平臺(tái)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備型號(hào)核準(zhǔn)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備進(jìn)關(guān)核準(zhǔn)無(wú)線電頻率使用許可--法人無(wú)線電臺(tái)(站)設(shè)置、使用許可--法人無(wú)線電臺(tái)識(shí)別碼核發(fā)--法人衛(wèi)星無(wú)線電頻率使用許可空間無(wú)線電臺(tái)設(shè)置、使用許可衛(wèi)星通信網(wǎng)無(wú)線電頻率使用許可衛(wèi)星地球站設(shè)置、使用許可2.無(wú)線頻譜■■■■■■■■■行政許可二、移動(dòng)通信的基本特性2.無(wú)線頻譜國(guó)內(nèi)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商目前使用的主要頻譜：2G:850M

、900M

、1800M3G:1900M、2000M、2100M、2300M4G:1800M(B3)

、2100M(B1)

、850M(B5)

、900M(B8)1900M(B39)

、2000M(B34)

、2300M(B40)

、2600M(B41)5G:700M(N28)

、2600M(N41)

、3500M(N78)

、4900M(N79)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)1.雙工技術(shù)雙工技術(shù)用于區(qū)分移動(dòng)通信的上行信道和下行信道。雙工技術(shù)可分為頻分雙工和時(shí)分雙工。時(shí)分雙工上下行在同一頻率上傳輸，通過(guò)不同的時(shí)段進(jìn)行傳輸，像單車(chē)道通過(guò)信號(hào)燈控制。頻分雙工上下行在不同頻率傳輸，可同時(shí)傳輸，像雙車(chē)道。移動(dòng)通信概論2.調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制就是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的某個(gè)或幾個(gè)參量的變化，將信息荷載在其上形成已調(diào)信號(hào)傳輸，而解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程，通過(guò)具體的方法從已調(diào)信號(hào)的參量變化中將恢復(fù)原

始的基帶信號(hào)。三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)3.編碼技術(shù)信源編碼將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)編碼器對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，便于在信道中傳輸

。信源編碼器有三種編碼類(lèi)型：波形編碼、參量編碼和混合編碼。信

源

信源編碼信道編碼

調(diào)

制信

道噪聲干擾信

宿信源譯碼信道譯碼

解

調(diào)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)3.編碼技術(shù)信源編碼是對(duì)要在信道中傳送的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的糾、檢錯(cuò)編碼。信道編碼主要用于糾正傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的隨機(jī)差錯(cuò)，因此，信道編碼又稱(chēng)差錯(cuò)控制編碼。信源

信源編碼信道編碼

調(diào)

制信

道

噪聲干擾信

宿

信源譯碼

信道譯碼

解調(diào)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.多址技術(shù)在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，多個(gè)移動(dòng)用戶要同時(shí)通過(guò)一個(gè)基站和其他移動(dòng)用戶進(jìn)行通信，就必須對(duì)基站和不同的移動(dòng)用戶發(fā)出的信號(hào)賦予不同的特征。這樣基站就能從眾多移動(dòng)用戶的

信號(hào)中區(qū)分出是哪一個(gè)移動(dòng)用戶發(fā)來(lái)的信號(hào)，同時(shí)各個(gè)移動(dòng)用戶又能夠識(shí)別出基站發(fā)出的信

號(hào)中哪個(gè)是發(fā)給自己的。基

站手

機(jī)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.

多址技術(shù)多個(gè)移動(dòng)用戶以不同的移動(dòng)信道分隔進(jìn)行相互通信，防止相互干擾的技術(shù)方式就被稱(chēng)為多址技術(shù)。基

站手

機(jī)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.多址技術(shù)多址方式的基本類(lèi)型：①頻分多址(FDMA)②時(shí)分多址(TDMA)③碼分多址

(CDMA

)多址技術(shù)的類(lèi)型直接關(guān)系到移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量大小。移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.多址技術(shù)頻分多址：FDMA(Frequency

Division

Multiple

Access),頻分多址接入頻分多址是以頻率來(lái)區(qū)分信道，把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個(gè)等間隔的頻道分配給不同的用戶使用，每個(gè)頻道就是一個(gè)無(wú)線信道。時(shí)間FDMA頻率各用戶使用不同的頻率移動(dòng)通信概論三

、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.多址技術(shù)頻分多址：移動(dòng)交換中心(MSC)BS頻分雙工通信的實(shí)現(xiàn)：每次通信時(shí)，基站和移動(dòng)臺(tái)之間需要占用一對(duì)頻譜作為信道，一個(gè)用作上行(反向)信道，

一個(gè)用作下行(前向)信道。F?fiF?f?

FnfnMS1MS2MSn移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.

多址技術(shù)頻分多址：>FDMA

的信道相對(duì)帶寬較窄：(25KHZ

或30KHZ)>信道之間需要留有保護(hù)頻隙。>在接收設(shè)備中使用帶通濾波器，限制鄰近頻道間的干擾F?反向信道移動(dòng)通信概論F?前向信道保護(hù)

頻帶4.多址技術(shù)時(shí)分多址：TDMA(Time

Division

Multiple

Access)

時(shí)分多址接入三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.

多址技術(shù)時(shí)分多址：時(shí)分多址以時(shí)隙來(lái)區(qū)分信道的，把時(shí)間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙(幀、時(shí)隙都不重疊),然后根據(jù)一定的分配原則，使

各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在每幀內(nèi)只能在指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)。MS1MS2BS幀移動(dòng)通信概論MSn隙時(shí)三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)4.

多址技術(shù)碼分多址：CDMA(Code

Division

Multiple

Access)

碼分多址接入

時(shí)間CDMA碼頻率各用戶使用不同的正交化碼序列移動(dòng)通信概論碼分多址：移動(dòng)交換中心(MSC)BS三

、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)

移動(dòng)通信概論4.

多址技術(shù)通過(guò)不同的用戶碼來(lái)區(qū)分用戶CDMA

系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配各自特定的地址碼，而這些碼型互不重疊MS1MS2MSnC2Cn

Cn4.

多址技術(shù)空分多址：空分多址(SDMA)技術(shù)是利用空間資源分割構(gòu)成不同的信道。利用空分多址接入的多個(gè)用戶可以使用完全相同的頻率、時(shí)間和碼道資源。智能天線也采用了空分多址的概念。三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信概論5.蜂窩技術(shù)蜂窩(Cell)是70年代貝爾實(shí)驗(yàn)室

提出的，它是指同一頻率被相距足夠遠(yuǎn)

的幾個(gè)基站使用，增加系統(tǒng)容量。正六邊形被認(rèn)為是使用最少個(gè)結(jié)點(diǎn)

可以覆蓋最大面積的圖形，是最好的選

擇。這樣形成的網(wǎng)絡(luò)覆蓋在一起，形狀

非常象蜂窩，因此被稱(chēng)作蜂窩網(wǎng)絡(luò)。三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信概論蜂窩系統(tǒng)三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)5.蜂窩技術(shù)采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)的好處，除了滿足覆蓋、頻率復(fù)用要求外，網(wǎng)絡(luò)對(duì)話務(wù)承載還有很強(qiáng)的靈活性，即具有小區(qū)分裂和滿足不同用戶密度部署不同類(lèi)型基站的要求。在高用戶密度地區(qū)，將小區(qū)面積劃小，或?qū)⑿^(qū)中的基站全向覆蓋改為定向覆蓋，使每個(gè)小區(qū)分配的頻道數(shù)增多，滿足話務(wù)量增大的需要，這種技術(shù)稱(chēng)為小區(qū)分裂。支持N個(gè)

用戶支持N

個(gè)用戶支持N個(gè)

用戶支持N

個(gè)

用戶移動(dòng)通信概論小區(qū)分裂支持N

個(gè)用戶6.切換技術(shù)切換(handover)是指在移動(dòng)通信過(guò)程中，在保證通信不間斷的前提下，把通信的信道從一個(gè)無(wú)線信道轉(zhuǎn)換到另一個(gè)無(wú)線信道的這種功能。這是移動(dòng)通信系統(tǒng)不可缺少的重

要功能。三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)6.切換技術(shù)用戶在通話過(guò)程中，從一個(gè)基站覆蓋區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)基站覆蓋區(qū)時(shí)，或由于受到外界的干擾或其他原因使通信質(zhì)量下降時(shí)，使用中的話音信道就會(huì)自動(dòng)發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換信道

的信號(hào)，通知移動(dòng)通信業(yè)務(wù)交換中心，請(qǐng)求轉(zhuǎn)換到另一個(gè)覆蓋區(qū)基站的信道上去，或是轉(zhuǎn)

換到另一條接收質(zhì)量較好的信道上，以保證正常的通信。蜂窩覆蓋區(qū)中繼線中繼線移

動(dòng)

交

換

機(jī)本地交換機(jī)移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)6.切換技術(shù)信道切換的方式可分為：◆硬切換◆軟切換◆接力切換移動(dòng)通信概論三、移動(dòng)通信的關(guān)鍵技