1、1,課件制作：蔡彥,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課安排 6個(gè)實(shí)驗(yàn) 分三組進(jìn)行，單周第一、二組，雙周第三組 請(qǐng)班長(zhǎng)安排，用班費(fèi)復(fù)印實(shí)驗(yàn)資料,2,課件制作：蔡彥,第1章 概述 第2章 移動(dòng)通信網(wǎng) 第3章 移動(dòng)通信的電波傳播 第4章 數(shù)字調(diào)制技術(shù) 第5章 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)與GPRS 第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) 第7章 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G) 第8章 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)(4G),目 錄,3,課件制作：蔡彥,第1章 概述,1.1 移動(dòng)通信及其特點(diǎn) 1.2 移動(dòng)通信的工作方式 1.3 移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成 1.4 移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻段使用 1.5 多址方式 1.6 其他常用技術(shù) 1.7 移動(dòng)通信系

2、統(tǒng)的發(fā)展 1.8 第五代移動(dòng)通信(5G)標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀,4,課件制作：蔡彥,1.1 移動(dòng)通信及其特點(diǎn),移動(dòng)通信是指移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定用戶之間進(jìn)行的通信。 與其他通信方式相比， 移動(dòng)通信具有以下基本特點(diǎn)： (1) 電波傳播條件惡劣。 (2) 具有多普勒效應(yīng)。 由于移動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中，所以產(chǎn)生多普勒頻移效應(yīng)，頻移值fd與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度v、工作頻率f（或波長(zhǎng)）及電波到達(dá)角有關(guān)，即,(1-1),多普勒頻移導(dǎo)致附加調(diào)頻噪聲。,5,課件制作：蔡彥,多普勒頻移效應(yīng),6,課件制作：蔡彥,(3) 干擾嚴(yán)重。 (4) 接收設(shè)備動(dòng)態(tài)范圍大。 (5) 需要采用位置登記、 過(guò)境切換等移動(dòng)性管理技術(shù)。 (6) 綜合了各

3、種技術(shù)。 (7) 對(duì)設(shè)備要求苛刻。,7,課件制作：蔡彥,1.2 移動(dòng)通信的工作方式,移動(dòng)通信按照用戶的通話狀態(tài)和頻率使用的方法分， 有三種工作方式： 單工制、半雙工制和雙工制。 單工制分單頻（同頻）單工和雙頻（異頻）單工兩種， 見(jiàn)圖1-1。,8,課件制作：蔡彥,圖 1-1 單工通信方式,9,課件制作：蔡彥,1） 同頻單工 同頻是指通信雙方使用相同的工作頻率(f1)； 單工是指通信雙方的操作采用“按講”(PTT， Push To Talk)方式。 平時(shí)， 雙方的接收機(jī)均處于守聽(tīng)狀態(tài)。 如果A方需要發(fā)話， 可按下PTT開(kāi)關(guān)， 發(fā)射機(jī)工作， 并使A方接收機(jī)關(guān)閉。 這時(shí)， 由于B方接收機(jī)處于守聽(tīng)狀態(tài)，

4、 因此可實(shí)現(xiàn)由A至B的通話； 同理， 也可實(shí)現(xiàn)B至A的通話。 在該方式中， 電臺(tái)的收發(fā)信機(jī)是交替工作的， 故收發(fā)信機(jī)不需要使用天線共用器， 而是使用同一副天線。,10,課件制作：蔡彥,這種工作方式的優(yōu)點(diǎn)是： 設(shè)備簡(jiǎn)單； 移動(dòng)臺(tái)之間可直接通話， 不需基站轉(zhuǎn)接； 不按鍵時(shí)發(fā)射機(jī)不工作， 因此功耗小。 其缺點(diǎn)是: 只適用于組建簡(jiǎn)單和甚小容量的通信網(wǎng)； 當(dāng)有兩個(gè)以上移動(dòng)臺(tái)同時(shí)發(fā)射時(shí)就會(huì)出現(xiàn)同頻干擾； 當(dāng)附近有鄰近頻率的電臺(tái)發(fā)射時(shí)， 容易造成強(qiáng)干擾， 通常為了避免干擾, 要求相鄰頻率的間隔大于4 MHz, 因而頻譜利用率低； 按鍵發(fā)話， 松鍵受話， 使用者不習(xí)慣。,11,課件制作：蔡彥,2) 異頻單工

5、異頻是指通信雙方使用兩個(gè)不同頻率f1和f2。 這種方式中通信雙方的操作仍采用“按講”方式。 由于收發(fā)使用不同的頻率， 因此同一部電臺(tái)的收發(fā)信機(jī)可以交替工作， 也可以收常開(kāi)， 只控制發(fā)， 即按下PTT發(fā)射。 其優(yōu)缺點(diǎn)與同頻單工基本相同。 在無(wú)中心轉(zhuǎn)信臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的情況下， 電臺(tái)需配對(duì)使用， 否則通信雙方無(wú)法通話， 故異頻單工方式主要用于有中心轉(zhuǎn)信臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)(單工轉(zhuǎn)發(fā)或雙工轉(zhuǎn)發(fā))的情況。 所謂單工轉(zhuǎn)發(fā)， 即中心轉(zhuǎn)信臺(tái)使用一組頻率(如收用f1， 發(fā)用f2)， 一旦接收到載波信號(hào)即轉(zhuǎn)去發(fā)送。 所謂雙工轉(zhuǎn)發(fā), 即中心轉(zhuǎn)信臺(tái)使用兩組頻率(一組收用f1， 發(fā)用f2； 另一組收用f3， 發(fā)用f4)， 任一路一旦接收到載

6、波信號(hào)即轉(zhuǎn)去發(fā)送。,12,課件制作：蔡彥,由于收發(fā)頻率有一定保護(hù)間隔， 提高了抗干擾能力， 中心轉(zhuǎn)信臺(tái)的加入使通信區(qū)域得到了有效擴(kuò)大， 因此， 這種方式常用于組建有幾個(gè)頻道同時(shí)工作的專用網(wǎng)(專網(wǎng))。,13,課件制作：蔡彥,2. 半雙工制 圖1 - 2中，通信一端(A)采用雙工制，而移動(dòng)臺(tái)(B)采用單工制， 這種方式稱為半雙工制。半雙工制的優(yōu)點(diǎn)是： 移動(dòng)臺(tái)設(shè)備簡(jiǎn)單， 價(jià)格低， 耗電少； 收發(fā)采用不同頻率， 提高了頻譜利用率； 移動(dòng)臺(tái)受鄰近電臺(tái)干擾小。 其缺點(diǎn)是移動(dòng)臺(tái)仍需按鍵發(fā)話，松鍵受話，使用不方便。 由于收發(fā)使用不同的頻率， 因此移動(dòng)臺(tái)(B)的收發(fā)信機(jī)可以交替工作， 也可以收常開(kāi)， 只控制發(fā)，

7、 即按下PTT發(fā)射。 半雙工制主要用于移動(dòng)臺(tái)接入有線網(wǎng)(如市話網(wǎng))， A作為有線網(wǎng)接入點(diǎn)。,14,課件制作：蔡彥,圖 1-2 半雙工通信方式,15,課件制作：蔡彥,3. 雙工制 雙工制有頻分雙工(FDD， 也稱異頻雙工)和時(shí)分雙工(TDD， 也稱同頻雙工)兩種方式。 頻分雙工制如圖1 - 3所示， 是指通信的雙方， 即收發(fā)信機(jī)均同時(shí)工作， 任一方在發(fā)話的同時(shí)， 也能收聽(tīng)到對(duì)方的話音， 無(wú)需按PTT開(kāi)關(guān)， 類同于平時(shí)打市話， 使用自然， 操作方便。 頻分雙工制的優(yōu)點(diǎn)是： 收發(fā)頻率分開(kāi)， 可大大減小干擾； 用戶使用方便。 其缺點(diǎn)是： 移動(dòng)臺(tái)在通話過(guò)程中總是處于發(fā)射狀態(tài)， 因此功耗大； 移動(dòng)臺(tái)之間通

8、話需占用兩個(gè)信道； 需雙工器， 體積較大， 價(jià)格較貴。 在無(wú)中心轉(zhuǎn)信臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的情況下， 采用頻分雙工制的電臺(tái)需配對(duì)使用， 否則通信雙方無(wú)法通話。,16,課件制作：蔡彥,圖 1-3 雙工通信方式,17,課件制作：蔡彥,1.3 移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成,移動(dòng)通信系統(tǒng)按其經(jīng)營(yíng)方式或用戶性質(zhì)可分為專用移動(dòng)通信系統(tǒng)（專網(wǎng)）和公共移動(dòng)通信系統(tǒng)（公網(wǎng)）。專網(wǎng)的最大功能要求是調(diào)度，專網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了一對(duì)一的單機(jī)對(duì)講系統(tǒng)， 單信道一呼百應(yīng)系統(tǒng)和選呼系統(tǒng)，后來(lái)又發(fā)展到多信道多用戶共享的專用調(diào)度系統(tǒng)。集群（Trunking）移動(dòng)通信是傳統(tǒng)的專用無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)的高級(jí)發(fā)展階段，是專用移動(dòng)通信的發(fā)展方向。 隨著電子技術(shù)、集成電路技術(shù)

9、、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和交換技術(shù)的飛速發(fā)展，專用移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與公共移動(dòng)通信系統(tǒng)越來(lái)越相像，如Motorola的iDEN: Integnated Digital Enhanced Network，集群數(shù)字高效網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)，其本身就是在數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)上加上了調(diào)度功能。,18,課件制作：蔡彥,所以，我們將重點(diǎn)介紹公共移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 公共移動(dòng)通信系統(tǒng)， 即蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。一個(gè)交換區(qū)由一個(gè)移動(dòng)交換中心MSC（Mobile Service Switching Centre）、一個(gè)或若干個(gè)歸屬位置寄存器HLR（Home Location Regist

10、er）和訪問(wèn)者位置寄存器VLR（Visitor Location Register)，有時(shí)幾個(gè)MSC合用一個(gè)VLR、 設(shè)備識(shí)別寄存器EIR（Equipment Identity Register）、 鑒權(quán)中心AuC（Authentication Centre）、操作維護(hù)中心OMC（Operation and Maintenance Centre）、 基站BS（Base Station）和移動(dòng)臺(tái)MS（Mobile Station）等功能實(shí)體組成。,19,課件制作：蔡彥,圖1 - 4 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),20,課件制作：蔡彥,MSC對(duì)位于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的MS進(jìn)行交換和控制，同時(shí)提供移動(dòng)網(wǎng)與固定

11、公眾電信網(wǎng)的接口。MSC是移動(dòng)網(wǎng)的核心。作為交換設(shè)備，MSC具有完成呼叫接續(xù)與控制的功能，這點(diǎn)與固定網(wǎng)交換中心相同。作為移動(dòng)交換中心，MSC又具有無(wú)線資源管理和移動(dòng)性管理等功能，例如移動(dòng)臺(tái)位置登記與更新、越區(qū)切換等。為了建立從固定網(wǎng)至某個(gè)移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由，固定網(wǎng)就近進(jìn)入關(guān)口MSC（GMSC），由該GMSC查詢有關(guān)的HLR，并建立至移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前所屬的MSC的呼叫路由。,21,課件制作：蔡彥,HLR是用于移動(dòng)用戶管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。每個(gè)移動(dòng)用戶必須在某個(gè)HLR中登記注冊(cè)。HLR所存儲(chǔ)的用戶信息分為兩類：一類是有關(guān)用戶參數(shù)的信息，例如用戶類別，向用戶所提供的服務(wù)，用戶的各種號(hào)碼、識(shí)別碼以及用戶的保密參數(shù)等；

12、另一類是有關(guān)用戶當(dāng)前位置的信息，例如移動(dòng)臺(tái)漫游號(hào)碼、VLR地址等，用于建立至移動(dòng)臺(tái)的呼叫路由。,22,課件制作：蔡彥,VLR是存儲(chǔ)用戶位置信息的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)漫游用戶進(jìn)入某個(gè)MSC區(qū)域時(shí)，必須向該MSC相關(guān)的VLR登記，并被分配一個(gè)移動(dòng)用戶漫游號(hào)（MSRN），在VLR中建立該用戶的有關(guān)信息，其中包括移動(dòng)用戶識(shí)別碼（MSI）、移動(dòng)用戶漫游號(hào)（MSRN），所在位置區(qū)的標(biāo)志以及向用戶提供的服務(wù)等參數(shù)，這些信息是從相應(yīng)的HLR中傳遞過(guò)來(lái)的。MSC在處理入網(wǎng)、出網(wǎng)呼叫時(shí)需要查詢VLR中的有關(guān)信息。一個(gè)VLR可以負(fù)責(zé)一個(gè)或若干個(gè)MSC區(qū)域。 EIR是存儲(chǔ)有關(guān)移動(dòng)臺(tái)設(shè)備參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。EIR實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備的識(shí)

13、別、監(jiān)視、閉鎖等功能。,23,課件制作：蔡彥,1.4 移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻段使用,早期的移動(dòng)通信主要使用VHF和UHF頻段， 其主要原因有以下三點(diǎn): (1) VHF/UHF頻段較適合移動(dòng)通信。 (2) 天線較短， 便于攜帶和移動(dòng)。 (3) 抗干擾能力強(qiáng)。 目前，大容量移動(dòng)通信系統(tǒng)均使用800 MHz頻段(CDMA)， 900 MHz頻段(AMPS、TACS、GSM)，并開(kāi)始使用1800 MHz頻段(GSM1800/DCS1800)， 該頻段用于微蜂窩(Microcell)系統(tǒng)。,24,課件制作：蔡彥,25,課件制作：蔡彥,26,課件制作：蔡彥,作業(yè)： 1、P26 奇數(shù)題做在作業(yè)本上，偶數(shù)題做在書上

14、。 2、設(shè)計(jì)一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各部分的作用。,27,課件制作：蔡彥,28,課件制作：蔡彥,1.5 多 址 方 式,1.5.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多址方式,（1） FDMA。當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的AMPS和英國(guó)的TACS。在我國(guó)AMPS和TACS這兩種制式都有應(yīng)用，但TACS占絕大多數(shù)。所謂FDMA，就是在頻域中一個(gè)相對(duì)窄帶信道里，信號(hào)功率被集中起來(lái)傳輸，不同信號(hào)被分配到不同頻率的信道里，發(fā)往和來(lái)自鄰近信道的干擾用帶通濾波器限制，這樣在規(guī)定的窄帶里只能通過(guò)有用信號(hào)的能量，而任何其他頻率的信號(hào)被排斥在外。模擬的FM蜂窩系統(tǒng)都采用了,29,課件制作：蔡彥,30,課件制作：蔡

15、彥,（2） TDMA。 當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的DAMPS和歐洲的GSM，在我國(guó)這兩種制式也都有應(yīng)用，但GSM占絕大多數(shù)。所謂TDMA，就是一個(gè)信道由一連串周期性的時(shí)隙構(gòu)成。不同信號(hào)的能量被分配到不同的時(shí)隙里，利用定時(shí)選通來(lái)限制鄰近信道的干擾，從而只讓在規(guī)定時(shí)隙中有用的信號(hào)能量通過(guò)。實(shí)際上，現(xiàn)在使用的TDMA蜂窩系統(tǒng)都是FDMA和TDMA的組合，如美國(guó)TIA建議的DAMPS數(shù)字蜂窩系統(tǒng)就是先使用了30 kHz的頻分信道，再把它分成6個(gè)時(shí)隙進(jìn)行TDMA傳輸。,31,課件制作：蔡彥,（3） CDMA。 當(dāng)前應(yīng)用這種多址方式的主要蜂窩系統(tǒng)有北美的IS-95 CDMA系統(tǒng)。所謂CDM

16、A，就是每一個(gè)信號(hào)被分配一個(gè)偽隨機(jī)二進(jìn)制序列進(jìn)行擴(kuò)頻，不同信號(hào)的能量被分配到不同的偽隨機(jī)序列里。在接收機(jī)里，信號(hào)用相關(guān)器加以分離， 這種相關(guān)器只接收選定的二進(jìn)制序列并壓縮其頻譜，凡不符合該用戶二進(jìn)制序列的信號(hào)，其帶寬就不被壓縮。結(jié)果只有有用信號(hào)的信息才被識(shí)別和提取出來(lái)。,32,課件制作：蔡彥,33,課件制作：蔡彥,（4）SDMA。它是一種較新的多址技術(shù)，在由中國(guó)提出的第三代移動(dòng)通信（3G）標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA中就應(yīng)用了SDMA技術(shù)?？辗侄嘀返脑砣鐖D1-5（d）所示。SDMA實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)是智能天線的應(yīng)用，理想情況下它要求天線給每個(gè)用戶分配一個(gè)點(diǎn)波束，這樣根據(jù)用戶的空間位置就可以區(qū)分每個(gè)用戶的

17、無(wú)線信號(hào)。換句話說(shuō)，處于不同位置的用戶可以在同一時(shí)間使用同一頻率和同一碼型，而不會(huì)相互干擾。實(shí)際上，SDMA通常都不是獨(dú)立使用的，而是與其他多址方式(如FDMA、TDMA和CDMA等)結(jié)合使用。,34,課件制作：蔡彥,35,課件制作：蔡彥,也就是說(shuō)，對(duì)于處于同一波束內(nèi)的不同用戶再用這些多址方式加以區(qū)分。SDMA的優(yōu)勢(shì)是明顯的：它可以提高天線增益，使得功率控制更加合理有效，顯著地提升了系統(tǒng)容量；此外，一方面可以削弱來(lái)自外界的干擾，另一方面還可以降低對(duì)其他電子系統(tǒng)的干擾。SDMA實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是智能天線技術(shù)，這也正是當(dāng)前應(yīng)用SDMA的難點(diǎn)。特別是對(duì)于移動(dòng)用戶，由于移動(dòng)無(wú)線信道的復(fù)雜性，使得智能天線中關(guān)

18、于多用戶信號(hào)的動(dòng)態(tài)捕獲、識(shí)別與跟蹤以及信道的辨識(shí)等算法極為復(fù)雜，從而對(duì)DSP（數(shù)字信號(hào)處理）提出了極高的要求，對(duì)于當(dāng)前的技術(shù)水平是個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。所以，雖然人們對(duì)于智能天線的研究已經(jīng)取得了不少鼓舞人心的進(jìn)展，但由于存在上述一些目前難以克服的問(wèn)題而未得到廣泛應(yīng)用。但可以預(yù)見(jiàn)，由于SDMA的諸多優(yōu)點(diǎn)，SDMA的推廣是必然的。,36,課件制作：蔡彥,37,課件制作：蔡彥,圖1-5 多址方式示意圖 (a) FDMA的頻段劃分方法； (b) TDMA示意圖； (c) FH-CDMA和DS-CDMA示意圖； (d) SDMA示意圖,38,課件制作：蔡彥,1.5.2 移動(dòng)通信系統(tǒng)中不同多址方式的頻譜效率,在F

19、DMA蜂窩系統(tǒng)中，頻譜效率取決于每赫茲帶寬信息比特率和頻率復(fù)用系數(shù)。美國(guó)模擬蜂窩系統(tǒng)AMPS將分配的頻譜分成30 kHz帶寬的許多信道，并使用窄帶FM調(diào)制，調(diào)制效率為每30 kHz一條話路。由于干擾，同一頻率不能在每一小區(qū)中重復(fù)作用。為提供可靠的通話質(zhì)量，載干比（C/I）需要18 dB或更高。根據(jù)推算和經(jīng)驗(yàn)表明，在大多數(shù)情況下，這個(gè)C/I值需要在頻率復(fù)用系數(shù)為1/7時(shí)才能達(dá)到。 頻率復(fù)用系數(shù)是表示相同頻率是如何被復(fù)用的數(shù)目。因此, 得到的結(jié)論是：每個(gè)小區(qū)中必須占用210 kHz的頻譜才有一條話路。 通過(guò)減小小區(qū)面積增加小區(qū)數(shù)，雖然從理論上能取得任意高的話路容量，但需要增加設(shè)備費(fèi)用。此外，由于小

20、區(qū)覆蓋范圍減小，也增加了基站間的切換次數(shù)。切換次數(shù)的增加將導(dǎo)致兩個(gè)壞處：一是容易掉話；二是加重了交換機(jī)的負(fù)擔(dān)。,39,課件制作：蔡彥,TDMA頻譜效率的計(jì)算基本上和FDMA相同。 由于目前被認(rèn)可的頻率復(fù)用準(zhǔn)則和模擬系統(tǒng)相似，我們可以算出對(duì)于DAMPS， 每個(gè)小區(qū)必須占用70 kHz的頻譜才有一條話路。換句話說(shuō)，它的容量是模擬AMPS的三倍。 同樣可以算出，GSM的系統(tǒng)容量約是模擬TACS的兩倍。,40,課件制作：蔡彥,CDMA頻譜效率的算法和上面兩種制式不大相同， 因?yàn)樯厦鎯煞N制式每條話路占用的頻譜寬度是一定的，只要頻率復(fù)用系數(shù)一定， 每個(gè)小區(qū)的話路容量就確定下來(lái)。 而CDMA 是通過(guò)不同的地

21、址碼來(lái)區(qū)分用戶的，所有用戶都共用一個(gè)頻率。決定CDMA系統(tǒng)容量的主要參數(shù)有處理增益、所需的Eb/N0值、話音激活系數(shù)、 頻率復(fù)用效率和扇區(qū)數(shù)目等。而且即使上述參數(shù)都確定，容量還要受具體的地理環(huán)境、 背景噪聲和外部干擾等條件的影響。所以，在CDMA中，每條話路所需占用的頻譜寬度是不確定的。通過(guò)試驗(yàn)和理論計(jì)算，IS-95CDMA的容量可達(dá)到AMPS的8至10倍，即每個(gè)小區(qū)中只占用20kHz的頻譜就可有一條話路。,41,課件制作：蔡彥,目前的CDMA蜂窩系統(tǒng)實(shí)際上也都是FDMA和CDMA的組合。 因?yàn)樘幵谕惠d頻的CDMA用戶共用同一頻率，所以它的頻率復(fù)用系數(shù)可以被看作是1，但由于受鄰近小區(qū)中用戶的

22、干擾的影響，CDMA實(shí)際的頻率復(fù)用系數(shù)應(yīng)為2/3。 CDMA系統(tǒng)的高容量很大一部分因素是由于它的頻率復(fù)用系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他制式的蜂窩系統(tǒng)， 另外一個(gè)主要因素是它使用了話音激活技術(shù)。,42,課件制作：蔡彥,1.6其他常用技術(shù),移動(dòng)通信系統(tǒng)需要利用信號(hào)處理技術(shù)來(lái)改進(jìn)惡劣無(wú)線電傳播環(huán)境中的鏈路性能。均衡、分集和信道編碼這三種技術(shù)，可以用來(lái)改進(jìn)小尺度時(shí)間、空間中接收信號(hào)的質(zhì)量和鏈路性能。它們既可以單獨(dú)使用，又可以組合使用。 均衡技術(shù)可以補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)產(chǎn)生的符號(hào)間干擾（ISI）。如果調(diào)制帶寬超過(guò)了無(wú)線信道的相干帶寬，將會(huì)產(chǎn)生符號(hào)間干擾，并且調(diào)制脈沖將會(huì)產(chǎn)生時(shí)域擴(kuò)展，從而進(jìn)入相鄰符號(hào)。而接收機(jī)的

23、均衡器可對(duì)信道中的幅度和延遲進(jìn)行補(bǔ)償。由于無(wú)線信道的未知性和時(shí)變性，因此均衡器需要是自適應(yīng)的。,43,課件制作：蔡彥,分集技術(shù)是另外一種用來(lái)補(bǔ)償信道衰落的技術(shù)，它通常使用兩個(gè)或多個(gè)接收天線來(lái)實(shí)現(xiàn)。演進(jìn)中的3G通用空中接口也利用了發(fā)射分集技術(shù)，基站通過(guò)空間分開(kāi)的天線或頻率發(fā)送多份信號(hào)的副本。同均衡器一樣，分集技術(shù)改善了無(wú)線通信鏈路的質(zhì)量，而且不用改變通用空中接口或者增加發(fā)射功率或者帶寬。,44,課件制作：蔡彥,1.6.1均衡技術(shù) 在帶寬受限（頻率選擇性的）且時(shí)間擴(kuò)散的信道中，由于多徑影響而導(dǎo)致的符號(hào)間干擾會(huì)使被傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生失真，因而在接收機(jī)中產(chǎn)生誤碼。符號(hào)間干擾被認(rèn)為是在無(wú)線信道中傳輸高速率數(shù)

24、據(jù)時(shí)的主要障礙，而均衡正是克服符號(hào)間干擾的一種技術(shù)。 從廣義上講，均衡可以指任何用來(lái)削弱符號(hào)間干擾的信號(hào)處理操作。在無(wú)線信道中，可以使用各種各樣的均衡器來(lái)消除干擾，并同時(shí)提供分集。由于移動(dòng)衰落信道具有隨機(jī)性和時(shí)變性，這就要求均衡器必須能夠?qū)崟r(shí)地跟蹤移動(dòng)通信信道的時(shí)變特性，因此這種均衡器又稱為自適應(yīng)均衡器。,45,課件制作：蔡彥,自適應(yīng)均衡器一般包括兩種工作模式，即訓(xùn)練模式和跟蹤模式。其工作過(guò)程如下：發(fā)射機(jī)發(fā)射一個(gè)已知的、定長(zhǎng)的訓(xùn)練序列，以便接收機(jī)中的均衡器可以調(diào)整到恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，使誤碼率BER最小。典型的訓(xùn)練序列是一個(gè)二進(jìn)制的偽隨機(jī)信號(hào)或是一串預(yù)先指定的數(shù)據(jù)比特，而緊跟在訓(xùn)練序列之后被傳送的是用

25、戶數(shù)據(jù)。,46,課件制作：蔡彥,接收機(jī)中的自適應(yīng)均衡器將通過(guò)遞歸算法來(lái)評(píng)估信道特性，并且修正濾波器系數(shù)，以對(duì)多徑造成的失真做出補(bǔ)償。在設(shè)計(jì)訓(xùn)練序列時(shí)，要求做到即使在最差的信道條件下，均衡器也能通過(guò)這個(gè)序列獲得恰當(dāng)?shù)臑V波系數(shù)。這樣就可以在訓(xùn)練序列執(zhí)行完之后，使得均衡器的濾波系數(shù)已經(jīng)接近最佳值。而在接收用戶數(shù)據(jù)時(shí)，均衡器的自適應(yīng)算法就可以跟蹤不斷變化的信道。這樣處理的結(jié)果就是：自適應(yīng)濾波器將不斷改變其濾波特性。當(dāng)均衡器得到很好的訓(xùn)練后，就說(shuō)它已經(jīng)收斂。,47,課件制作：蔡彥,均衡器從調(diào)整系數(shù)至形成收斂，整個(gè)過(guò)程的時(shí)間跨度是均衡器算法、結(jié)構(gòu)和多徑無(wú)線信道變化率的函數(shù)。為了保證能有效地消除符號(hào)間干擾，

26、均衡器需要周期性地做重復(fù)訓(xùn)練。均衡器通常用于數(shù)字通信系統(tǒng)中，因?yàn)樵跀?shù)字通信系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)被分為若干段，并被放入小的時(shí)間段或時(shí)隙中傳送。時(shí)分多址（TDMA）無(wú)線通信系統(tǒng)特別適合于使用均衡器。TDMA系統(tǒng)在長(zhǎng)度固定的時(shí)間段中傳送數(shù)據(jù)，并且訓(xùn)練序列通常在一個(gè)分組的開(kāi)始被傳送。每次收到一個(gè)新的數(shù)據(jù)分組時(shí)，均衡器將用同樣的訓(xùn)練序列進(jìn)行修正。,48,課件制作：蔡彥,1.6.2分集技術(shù) 分集技術(shù)是通信中的一種用相對(duì)低廉的投資就可以大幅度改進(jìn)無(wú)線鏈路性能的接收技術(shù)。與均衡技術(shù)不同，分集技術(shù)不需要訓(xùn)練序列，因此發(fā)射機(jī)不需要發(fā)送訓(xùn)練序列，從而節(jié)省了開(kāi)銷。分集技術(shù)的使用范圍很廣。 分集的概念是：如果一條無(wú)線傳播路徑

27、中的信號(hào)經(jīng)歷了深度衰落，那么另一條相對(duì)獨(dú)立的路徑中可能包含著較強(qiáng)的信號(hào)。因此，接收機(jī)可以在多徑信號(hào)中選擇兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)進(jìn)行合并，這樣做的好處是它在接收機(jī)中的瞬時(shí)信噪比和平均信噪比都有所提高，并且通?？梢蕴岣?030dB。分集技術(shù)是通過(guò)尋找無(wú)線傳播環(huán)境中的獨(dú)立（或至少是高度不相關(guān)的）多徑信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,49,課件制作：蔡彥,分集方案分為兩種：一種稱為“宏觀分集方案”；另一種稱為“微觀分集方案”。宏觀分集方案用于合并兩個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)時(shí)限對(duì)數(shù)正態(tài)信號(hào)，這些信號(hào)是經(jīng)獨(dú)立的衰落路徑接收來(lái)自不同基站站址上的兩個(gè)或多個(gè)不同天線發(fā)射的信號(hào)，顯然，只要在各方向上的信號(hào)傳播不是同時(shí)受到陰影效應(yīng)或地形地貌的影響，

28、這種方法能有效保持通信不會(huì)中斷。微觀分集方案用于合并兩個(gè)或多個(gè)短時(shí)限瑞利信號(hào)，這些信號(hào)都是在同一個(gè)接收基站上經(jīng)獨(dú)立的衰落路徑接收來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)不同天線發(fā)射的信號(hào)。,50,課件制作：蔡彥,常用的分集包括：空間分集、頻率分集、時(shí)間分集、極化分集。 空間分集，也稱為天線分集，是無(wú)線通信中使用最多的分集形式之一。要想從不同的天線上獲得非相關(guān)的接收信號(hào)，就要求天線間的間隔距離等于或大于半個(gè)波長(zhǎng)。在基站的設(shè)計(jì)中，為了進(jìn)行分集接收，在每個(gè)小區(qū)的中心，都裝備了多個(gè)基站接收天線。但是由于移動(dòng)臺(tái)接近地面，容易產(chǎn)生嚴(yán)重的信號(hào)散射現(xiàn)象，因此基站處的分集天線之間必須相隔很遠(yuǎn)（通常是波長(zhǎng)的幾十倍），才能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的非相關(guān)。

29、空間分集既可用于基站，也可用于移動(dòng)臺(tái)，還可同時(shí)用于兩者。目前，已有雙天線手機(jī)面世。,51,課件制作：蔡彥,頻率分集在多于一個(gè)的載頻上傳送信號(hào)。其工作原理是，在信道相干帶寬之外的頻率是不相關(guān)的，并且不會(huì)出現(xiàn)同樣的衰落。在理論上，不相關(guān)信道產(chǎn)生同樣衰落的概率是各自產(chǎn)生衰落概率的乘積。 時(shí)間分集是指以超過(guò)信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送信號(hào)，以便讓再次收到的信號(hào)具有獨(dú)立的衰落環(huán)境，從而產(chǎn)生分集效果。目前，時(shí)間分集技術(shù)已經(jīng)大量地用于擴(kuò)頻CDMA的RAKE接收機(jī)中，由多徑信道提供傳輸冗余信息。,52,課件制作：蔡彥,極化分集利用了空中的水平極化和垂直極化路徑不相關(guān)的這一特性。由于在傳輸中進(jìn)行了多次反射，使

30、得信號(hào)在不同的極化方向上是不相關(guān)的。將極化天線用于多徑環(huán)境中，當(dāng)傳輸路徑中有障礙物時(shí)，極化分集可以驚人地減少多徑時(shí)延擴(kuò)展，而不會(huì)明顯地降低功率。 在移動(dòng)無(wú)線通信中，分集合并的方案是在幾個(gè)信道上同時(shí)傳輸或者選擇分集合并傳輸，以降低在接收端上過(guò)量的深衰落概率。在宏觀分集中，選用選擇分集合并是有效的。這樣，可以減少長(zhǎng)時(shí)限衰落。選擇性分集合并是在兩個(gè)或者多個(gè)信號(hào)中進(jìn)行選擇，而不是對(duì)信號(hào)進(jìn)行合并。對(duì)于短時(shí)限衰落的微觀分集，原則是通過(guò)分集方案獲得相等平均功率的大量信號(hào)，其相應(yīng)的分集合并方法包括選擇性合并，最大比值合并和等增益合并。這些線性分集合并方法包含了多個(gè)接收信號(hào)簡(jiǎn)單的加權(quán)線性和。,53,課件制作：蔡

31、彥,1.6.3信道編碼技術(shù) 信道編碼通過(guò)在傳輸數(shù)據(jù)中引入冗余來(lái)避免數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)。用于檢測(cè)差錯(cuò)的信道編碼稱為檢錯(cuò)編碼，而既可檢錯(cuò)又可糾錯(cuò)的信道編碼稱為糾錯(cuò)編碼。 糾錯(cuò)和檢錯(cuò)技術(shù)的基本目的是通過(guò)在無(wú)線鏈路的數(shù)據(jù)傳輸中引入冗余來(lái)改進(jìn)信道的質(zhì)量。冗余比特的引入增加了原始信號(hào)的傳輸速率。因此，在源數(shù)據(jù)速率固定的情況下，這增加了帶寬要求，結(jié)果降低了高SNR情況下的帶寬效率，卻大大降低了低SNR情況下的BER。根據(jù)香農(nóng)定理可知，只要SNR足夠大，就可以用很寬的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)通信。這就是3G應(yīng)用寬帶CDMA的部分原因。另一方面，差錯(cuò)控制編碼的寬度是隨編碼長(zhǎng)度的增加而增加的。因此，糾錯(cuò)編碼在帶

32、寬受限的環(huán)境中是有一定優(yōu)勢(shì)的，并且在功率受限的環(huán)境中提供一定的鏈路保護(hù)。,54,課件制作：蔡彥,信道編碼器把源信息變成編碼序列，使其可用于信道傳輸，這就是它處理數(shù)字信息源的方法。檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼有三種基本類型：分組碼、卷積碼和Turbo碼。 分組碼是一種前向糾錯(cuò)（FEC）編碼。它是一種不需要重復(fù)發(fā)送就可以檢出并糾正有限個(gè)錯(cuò)誤的編碼。在分組碼中，校驗(yàn)位被加到信息位之后，以形成新的碼字（或碼組）。在一個(gè)分組編碼器中，k個(gè)信息位被編為n個(gè)比特，而n-k個(gè)校驗(yàn)位的作用就是檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。分組碼以（n，k）表示，其編碼速率定義為Rc=k/n，這也是原始信息速率與信道信息速率的比值。,55,課件制作：蔡彥,卷積

33、碼與分組碼有根本的區(qū)別，它不是把信息序列分組后再進(jìn)行單獨(dú)編碼，而是由連續(xù)輸入的信息序列得到連續(xù)輸出的已編碼序列。已經(jīng)證明，在同樣的復(fù)雜度下，卷積碼可以比分組碼獲得更大的編碼增益。 卷積碼是在信息序列通過(guò)有限狀態(tài)移位寄存器的過(guò)程中產(chǎn)生的。,56,課件制作：蔡彥,1.7 移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展史,1.7.1 全球移動(dòng)通信的發(fā)展歷程 移動(dòng)通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段： 20世紀(jì)2030年代：警車無(wú)線電調(diào)度電話（AM調(diào)幅），使用頻率為2 MHz。 20世紀(jì)4050年代：人工接續(xù)的移動(dòng)電話（FM調(diào)頻），單工工作方式， 使用頻段為150 MHz及450 MHz。 特別值得一提的是1947年Bell實(shí)驗(yàn)

34、室提出了蜂窩的概念。 20世紀(jì)60年代：自動(dòng)撥號(hào)移動(dòng)電話，全雙工工作方式，使用頻段為150 MHz及450 MHz。1964年美國(guó)開(kāi)始研究更先進(jìn)的移動(dòng)電話系統(tǒng)（IMTS）。,57,課件制作：蔡彥,20世紀(jì)7080年代：AMPS、TACS分別在美國(guó)、英國(guó)投入使用。 使用頻段為800/900 MHz（早期曾使用450 MHz），全自動(dòng)撥號(hào)，全雙工工作，具有越區(qū)頻道轉(zhuǎn)換，自動(dòng)漫游通信功能。頻譜利用率、系統(tǒng)容量和話音質(zhì)量都有明顯的提高。 20世紀(jì)90年代：GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)和窄帶CDMA（IS-95A）數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)及衛(wèi)星移動(dòng)通信投入使用。,58,課件制作：蔡彥,21世紀(jì)初：基于窄帶IS-95

35、CDMA技術(shù)的寬帶CDMA技術(shù)的cdma2000、基于日本無(wú)線工業(yè)廣播協(xié)會(huì)（ARIB）支持的純W-CDMA和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）制定的UTRA 兩個(gè)獨(dú)立建議的W-CDMA、由我國(guó)提出的時(shí)分同步CDMA（TD-SCDMA）等第三代（3G）系統(tǒng)（IMT-2000）陸續(xù)開(kāi)始投入使用或建立試驗(yàn)網(wǎng)。其中，第三代（3G）系統(tǒng)使用頻段為18852025 MHz， 21102200 MHz，全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 在使用的150 MHz、450 MHz、900 MHz三個(gè)頻段的具體收發(fā)頻率間隔分別為: 150 MHz的收發(fā)頻率間隔為5.7 MHz；450 MHz 的收發(fā)頻率間隔為10 MHz；900 MHz的

36、收發(fā)頻率間隔為45 MHz。,59,課件制作：蔡彥,20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的模擬蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)，人們把它稱為第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。其主要技術(shù)是模擬調(diào)頻、頻分多址， 主要業(yè)務(wù)是電話。 代表這一系統(tǒng)的有美國(guó)的AMPS，英國(guó)的TACS，北歐的NMT-900及日本HCNTS等。 模擬系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是：頻譜利用率低，不能與ISDN兼容，保密性差，以及移動(dòng)終端要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化、低功耗、低價(jià)格的難度都較大。 美國(guó)的AMPS最早是由美國(guó)于1971年開(kāi)始研制并投入軍用的。 1973年，美國(guó)Motorola公司向美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)提出申請(qǐng)AMPS(Advanced Mobile Phone Serv

37、ice)系統(tǒng)，經(jīng)批準(zhǔn)于1983年投入使用。,60,課件制作：蔡彥,表1-1 AMPS與TACS的主要差別,61,課件制作：蔡彥,使用的150 MHz、 450 MHz、 900 MHz三個(gè)頻段的具體收發(fā)頻率間隔分別為: 150 MHz 的收發(fā)頻率間隔為5.7 MHz； 450 MHz 的收發(fā)頻率間隔為10 MHz； 900 MHz的收發(fā)頻率間隔為45 MHz。 AMPS系統(tǒng)和TACS系統(tǒng)均為采用FDMA方式的模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)， 屬第一代(1G)移動(dòng)通信系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是容量小， 不能滿足飛速發(fā)展的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)種類的需要。 第二代(2G)移動(dòng)通信系統(tǒng)采用TDMA或CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)，

38、如GSM/DCS-1800， D-AMPS(IS-54、 IS-136)、CDMA(IS-95)等。 其容量和功能都比模擬系統(tǒng)有了很大的提高， 但其業(yè)務(wù)種類主要限于話音和低速數(shù)據(jù)(9.6 kb/s)。,62,課件制作：蔡彥,表1 - 2列出了全球目前投入運(yùn)營(yíng)或曾經(jīng)投入過(guò)運(yùn)營(yíng)的低功率系統(tǒng)的主要參數(shù)。 表1 - 3列出了全球目前投入運(yùn)營(yíng)的第二代(2G)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的主要參數(shù)。,63,課件制作：蔡彥,64,課件制作：蔡彥,65,課件制作：蔡彥,值得一提的是， 采用碼分多址(CDMA)技術(shù)的IS-95數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)與其他蜂窩系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 系統(tǒng)容量大， 為GSM的5.6倍， 為T

39、ACS的11.2倍。 (2) 抗衰落能力及抗干擾性能強(qiáng)。 (3) 話音質(zhì)量高。 (4) 保密性及安全性優(yōu)于GSM系統(tǒng)。 (5) 移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率低(約10 mW)。 (6) 具有軟切換和軟容量特性。 (7) 頻率復(fù)用模式可達(dá)到1。 本區(qū)和鄰區(qū)可共用同一頻道， 因而不需要頻率動(dòng)態(tài)分配。 (8) 可實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。,66,課件制作：蔡彥,1.7.2 從2G向3G 發(fā)展 1. 移動(dòng)用戶數(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì) 隨著移動(dòng)用戶數(shù)量的急劇增加， 世界上一些發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了頻率資源緊張、 系統(tǒng)容量飽和的局面。 移動(dòng)通信所賴以生存的無(wú)線電頻率是一種寶貴的資源， 頻譜資源是有限的， 但隨著移動(dòng)通信的飛速發(fā)展， 用戶數(shù)

40、量的急劇增加， 有限的資源被“無(wú)限”地利用， 矛盾越來(lái)越尖銳。 由于采用了CDMA技術(shù)， 相對(duì)于來(lái)說(shuō)可以提供更大的系統(tǒng)容量， 能有效緩解急劇增長(zhǎng)的用戶數(shù)量和有限的頻率資源之間的矛盾。 從這個(gè)角度分析， 的無(wú)線技術(shù)必將被所取代。,67,課件制作：蔡彥,2. 移動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展的必然趨勢(shì) 隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展， 人類已經(jīng)逐漸步入信息化社會(huì)， 人們對(duì)于移動(dòng)通信也提出了越來(lái)越高的要求。 在這種潮流下， 分組交換、 ATM、 IP等技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)的融合已經(jīng)成為移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)， 而且移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合也越來(lái)越緊密。 同時(shí)， 信息技術(shù)的發(fā)展和用戶的多樣化、 個(gè)性化需求要求移動(dòng)通信系統(tǒng)提供更豐富、 更

41、個(gè)性化的業(yè)務(wù)， 如圖像、 話音與數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 但2G系統(tǒng)主要為用戶提供話音業(yè)務(wù)和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， QoS能力有限， 無(wú)法滿足用戶多媒體、 電子商務(wù)、 移動(dòng)上網(wǎng)等多種新興通信的要求。 3G能夠達(dá)到高速車載環(huán)境下384 kb/s、 低速或靜止?fàn)顟B(tài)下2 Mb/s及以上的速率， 因此可提供多樣化、 個(gè)性化業(yè)務(wù)， 并向多媒體化、 智能化、 IP化方向發(fā)展。,68,課件制作：蔡彥,3. 運(yùn)營(yíng)商發(fā)展的必然趨勢(shì) 從更深層次來(lái)說(shuō)， 隨著終端價(jià)格和話費(fèi)的下調(diào)、 預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)的開(kāi)展， 手機(jī)消費(fèi)已從奢侈品走向普及， 大量低端用戶的加入導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)商的逐漸下降。 一直是投資者衡量運(yùn)營(yíng)商核心競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)

42、重要指標(biāo)， 因此如何有效提高就成為亟待解決的問(wèn)題。 由于話音業(yè)務(wù)的利潤(rùn)空間日益縮小， 因此要提高， 還需要開(kāi)展豐富的差異化競(jìng)爭(zhēng)業(yè)務(wù)。 因?yàn)橹苯訉I(yè)務(wù)本身標(biāo)準(zhǔn)化， 所以同一種業(yè)務(wù)就只有一種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方式， 不利于第三方的快速引入和業(yè)務(wù)生成， 生成新業(yè)務(wù)比較困難， 無(wú)法充分滿足用戶多樣化、 個(gè)性化的業(yè)務(wù)需求。 在中， 某個(gè)特定業(yè)務(wù)可以抽象為多個(gè)業(yè)務(wù)能力特征的集合， 每個(gè)業(yè)務(wù)能力特征可以根據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)的不同而由不同的業(yè)務(wù)能力具體實(shí)現(xiàn)， 這表現(xiàn)了業(yè)務(wù)生成的多樣化和靈活性。 運(yùn)營(yíng)商只有充分利用平臺(tái)來(lái)開(kāi)展差異化競(jìng)爭(zhēng)， 才能在未來(lái)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中生存和發(fā)展。,69,課件制作：蔡彥,與第一、 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)相比，

43、 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要特征是可以提供移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)， 具體包括高速移動(dòng)環(huán)境(FDD： 500 km/h； TDD： 120 km/h)中支持速率為144 kb/s的業(yè)務(wù)， 步行慢速移動(dòng)環(huán)境(30 km/h)中支持速率為384 kb/s的業(yè)務(wù)， 室內(nèi)環(huán)境(3 km/h)中支持速率為2 Mb/s的業(yè)務(wù)。 IMT-2000的目標(biāo)是建立一個(gè)具有全球性、 綜合性的個(gè)人通信網(wǎng)， 包括尋呼、 無(wú)繩電話、 蜂窩系統(tǒng)和移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)等的功能， 為全球用戶提供多媒體通信業(yè)務(wù)。 其第一階段目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)2 Mb/s的無(wú)線多媒體通信， 第二階段目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)10 Mb/s的無(wú)線多媒體通信。 1999年6月， 國(guó)際電聯(lián)T

44、G8/1第17次會(huì)議在北京召開(kāi)。 此次會(huì)議全面完成了IMT-2000無(wú)線接口技術(shù)規(guī)范建議(RSPC建議)框架的制定， 并進(jìn)一步推動(dòng)了寬帶碼分多址(CDMA)技術(shù)和CDMA時(shí)分雙工(TDD)技術(shù)的融合。,70,課件制作：蔡彥,IMT-2000的系統(tǒng)特性如下： (1) 采用(1.82.2) GHz頻帶的數(shù)字系統(tǒng)。 (2) 在多種無(wú)線環(huán)境(蜂窩系統(tǒng)、 無(wú)繩系統(tǒng)、 衛(wèi)星系統(tǒng)和固定的無(wú)線系統(tǒng))下工作。 (3) 使用多模式終端， 提供漫游能力。 (4) 提供廣泛的電信業(yè)務(wù)。 (5) 具有與固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)可比的高質(zhì)量和完整性。 (6) 具有國(guó)際漫游和系統(tǒng)內(nèi)部越區(qū)切換的能力。 (7) 使用智能網(wǎng)(IN)技術(shù)進(jìn)行

45、移動(dòng)性管理和業(yè)務(wù)控制。 (8) 具有高水平的安全和保密能力。 (9) 具有靈活開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,71,課件制作：蔡彥,無(wú)線傳輸技術(shù)(RTT)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分。 無(wú)線傳輸技術(shù)主要包括多址技術(shù)、 調(diào)制技術(shù)、 信道編碼與交織、 雙工技術(shù)、 物理信道結(jié)構(gòu)和復(fù)用、 幀結(jié)構(gòu)、 RF信道參數(shù)等。 1998年6月30日為ITU規(guī)定的提交RTT建議的最后期限， 共有10個(gè)組織向ITU提交了候選RTT方案， 如表1-4所示。,72,課件制作：蔡彥,73,課件制作：蔡彥,1.7.3 WiMAX (全球微波互聯(lián)接入) WiMAX (全球微波互聯(lián)接入)以IEEE 802.16 的系列寬頻無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)

46、, 故稱為802.16無(wú)線城域網(wǎng)(MAN)， 是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線連接方案， 作為電纜和DSL之外的選擇, 由 WiMAX 論壇(WiMAX Forum)提出并于2001年6月成形。 在 802.16 物理層的三個(gè)變體中， WiMAX 選擇了 802.16-2004 版的 256 個(gè)載波的 OFDM， 具有較寬的頻帶以及較遠(yuǎn)的傳輸距離， 與主要以短距離區(qū)域傳輸為目的的 IEEE 802.11 通信協(xié)議有著相當(dāng)大的不同, 可以覆蓋(4048) km的范圍。,74,課件制作：蔡彥,WiMAX在北美、 歐洲發(fā)展迅猛， 而且這股熱浪已經(jīng)推進(jìn)到了亞洲。 為了分享ITU分配

47、給3G的頻譜資源， WiMAX從一開(kāi)始就積極試圖加入3G家族， 實(shí)現(xiàn)全球漫游的目標(biāo)， 成為真正意義上的移動(dòng)通信技術(shù)， 但遭到了分別代表WCDMA、 cdma2000和TD-SCDMA陣營(yíng)的愛(ài)立信、 高通和TD三方的強(qiáng)力反對(duì)。 然而美國(guó)政府給予了強(qiáng)力支持， 其他國(guó)家和企業(yè)也都一邊倒地支持WiMAX。 2007年10月， WiMAX被正式批準(zhǔn)為國(guó)際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)(ITU)， 成為3G標(biāo)準(zhǔn)中IMT-2000家族的一名正式成員。 由于WiMAX同TD-SCDMA一樣均使用了TDD技術(shù)， 因此如果WiMAX成為3G技術(shù)， 在頻譜資源方面就會(huì)對(duì)TD-SCDMA 構(gòu)成沖擊， 所以中國(guó)方面也持反對(duì)意見(jiàn)。 目前W

48、iMAX未被我國(guó)列入3G標(biāo)準(zhǔn)。 WiMAX目前定義了固定、 游牧、 便攜、 簡(jiǎn)單移動(dòng)及自由移動(dòng)五種應(yīng)用場(chǎng)景， 其在各場(chǎng)景下的性能指標(biāo)如表1-5所示。,75,課件制作：蔡彥,固定接入業(yè)務(wù)是802.16運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型， 包括： 用戶因特網(wǎng)接入、 傳輸承載業(yè)務(wù)傳輸及Wi-Fi熱點(diǎn)回傳等。 游牧場(chǎng)景下， 終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中， 在每次會(huì)話連接中， 用戶終端只能進(jìn)行站點(diǎn)式的接入， 在兩次不同的網(wǎng)絡(luò)接入中， 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。 便攜場(chǎng)景下， 除了進(jìn)行小區(qū)切換外， 連接不會(huì)發(fā)生中斷， 從這個(gè)階段開(kāi)始， 終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換。 當(dāng)進(jìn)行切換過(guò)程時(shí)， 用戶將經(jīng)

49、歷短時(shí)間(最大2 s)的業(yè)務(wù)中斷或者感到一些延遲。 切換過(guò)程結(jié)束后， TCP/IP應(yīng)用對(duì)當(dāng)前IP地址進(jìn)行刷新或者重建IP地址。 簡(jiǎn)單移動(dòng)場(chǎng)景是能夠在相鄰基站之間切換的第一個(gè)場(chǎng)景。 在切換過(guò)程中， 數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍內(nèi)， 最差的情況下， TCP/IP會(huì)話不中斷， 但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。 切換完成后， QoS將重建到初始級(jí)別。,76,課件制作：蔡彥,在自由移動(dòng)場(chǎng)景下， 用戶可以在移動(dòng)速度為120 km/h甚至更高的情況下， 無(wú)中斷地使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)， 當(dāng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)， 用戶終端模塊將處于低功耗模式。 簡(jiǎn)單移動(dòng)和自由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要支持休眠模式、 空閑模式和尋呼模式。,77,課件

50、制作：蔡彥,78,課件制作：蔡彥,1.7.4 從3G向4G發(fā)展 3G 在全球布局后,4G 的路如何走一直是行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。 2012年1月18日, 國(guó)際電信聯(lián)盟在2012年無(wú)線電通信全會(huì)上, 正式審議通過(guò)將LTE和 Wireless MAN 技 術(shù) 規(guī) 范 確 立為 “4G” 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn), 中 國(guó) 主 導(dǎo) 制 定 的 TD - LTE 和FDD - LTE 同時(shí)并列成為4G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 TD - LTE被確定為4G 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn), 標(biāo)志著中國(guó)在移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)域再次走到了世界前列, 為 TD - LTE產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展及國(guó)際化提供了重要基礎(chǔ)。,79,課件制作：蔡彥,1.7.5 我國(guó)的移動(dòng)通

51、信發(fā)展歷程 我國(guó)移動(dòng)通信是從軍事移動(dòng)通信(即戰(zhàn)術(shù)通信)起步的。民用移動(dòng)通信發(fā)展較晚，最初階段大致可分為早期、74系列、80系列三個(gè)階段。20世紀(jì)50年代末到70年代中主要在公安、郵電、交通、漁業(yè)等少數(shù)部門用作專網(wǎng)；1974年才開(kāi)放了四個(gè)民用波段，制定了通用技術(shù)條件，開(kāi)始研制頻道間隔為50kHz和100kHz的74系列產(chǎn)品；1980年制定了頻道間隔為25kHz的性能指標(biāo)、測(cè)試方法和環(huán)境要求等部頒標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展了80系列設(shè)備的研制。,80,課件制作：蔡彥,我國(guó)公眾移動(dòng)通信起步于20世紀(jì)80年代，1987年在廣州、上海率先采用900MHzTACS標(biāo)準(zhǔn)的模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng),開(kāi)通了蜂窩移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。它一經(jīng)

52、面世,就受到廣大用戶的歡迎,并迅速發(fā)展到全國(guó)各省。移動(dòng)電話用戶數(shù)每年翻番,發(fā)展速度之快,令世人矚目。至1996年已基本建成一個(gè)覆蓋全國(guó)(除臺(tái)灣省以外)31個(gè)省、直轄市、自治區(qū)大部分地市縣和部分重要縣鎮(zhèn)的全國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)。該網(wǎng)采用的設(shè)備主要由摩托羅拉系統(tǒng)(稱A網(wǎng))和愛(ài)立信系統(tǒng)(稱B網(wǎng))組成。1995年1月1日實(shí)現(xiàn)了A網(wǎng)和B網(wǎng)兩系統(tǒng)內(nèi)的分別聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)漫游。1996年1月1日實(shí)現(xiàn)了A網(wǎng)、B網(wǎng)兩系統(tǒng)的互聯(lián)自動(dòng)漫游,從而真正實(shí)現(xiàn)了“一機(jī)在手、信步神州”。隨著數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展與普及，模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)于2000年起開(kāi)始封網(wǎng)，并逐步退出中國(guó)電信發(fā)展的歷史舞臺(tái)，將頻段讓給數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。,81,課件

53、制作：蔡彥,1994年4月，中國(guó)聯(lián)合通信有限公司（簡(jiǎn)稱“中國(guó)聯(lián)通”）的成立打破了郵電“一統(tǒng)天下”的局面。中國(guó)聯(lián)通決定采用技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備成熟、具有國(guó)際自動(dòng)漫游功能的GSM數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù),組建全國(guó)第二個(gè)公眾移動(dòng)通信網(wǎng)。1994年9月，中國(guó)電信也采用GSM數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù),組建了中國(guó)電信全國(guó)公眾數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)。從1994年9月至1995年年底短短一年多時(shí)間，中國(guó)就有15個(gè)省、直轄市、自治區(qū)開(kāi)通了GSM數(shù)字移動(dòng)電話業(yè)務(wù),并采用中國(guó)七號(hào)信令完成聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)漫游。,82,課件制作：蔡彥,在發(fā)展GSM的同時(shí),我國(guó)積極跟蹤C(jī)DMA技術(shù)的發(fā)展。CDMA數(shù)字蜂窩試驗(yàn)網(wǎng)率先由長(zhǎng)城電信在北京、上海、廣州、西安四大城市建

54、成并開(kāi)通，使用效果不錯(cuò)。美國(guó)TIA的IS-95的雙模式CDMA標(biāo)準(zhǔn)以Qualcomm的方案為基礎(chǔ)，系統(tǒng)帶寬為1.25MHz。隨著中國(guó)電信改革的深入，1999年4月，信息產(chǎn)業(yè)部確定由中國(guó)聯(lián)通在全國(guó)范圍經(jīng)營(yíng)CDMA數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。2000年4月20日，從中國(guó)電信分離的移動(dòng)業(yè)務(wù)由新成立的中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱“中國(guó)移動(dòng)”）運(yùn)行。,83,課件制作：蔡彥,中國(guó)移動(dòng)的成立積極地推動(dòng)了我國(guó)移動(dòng)通信的發(fā)展，使我國(guó)成為世界上移動(dòng)用戶數(shù)最多的國(guó)家。2008年，電信業(yè)進(jìn)行重組，中國(guó)鐵通、中國(guó)網(wǎng)通等并入其他大型運(yùn)營(yíng)商，形成目前的中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信三強(qiáng)并行的局面。 為了改變我國(guó)以往在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面跟著國(guó)外

55、標(biāo)準(zhǔn)跑的局面，我國(guó)政府主管部門高度重視第三代移動(dòng)通信（3G）的發(fā)展，積極制定具有我國(guó)自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn)。,84,課件制作：蔡彥,1999年6月，中國(guó)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)研究組(CWTS)在韓國(guó)正式簽字，同時(shí)加入3GPP和3GPP2,成為這兩個(gè)當(dāng)前主要負(fù)責(zé)第三代合作伙伴計(jì)劃的組織伙伴。在此之前，我國(guó)是以觀察員的身份參與該計(jì)劃的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)的。 1999年11月，芬蘭赫爾辛基ITU第18次會(huì)議上，TDSCDMA進(jìn)入ITUTG8/1文件IMT-RSPC的最終稿，成為ITU/3G候選方案。2000年5月5日，土耳其伊斯坦布爾無(wú)線電大會(huì)上，TDSCDMA正式被ITU接納成為IMT2000標(biāo)準(zhǔn)之一，這是百年來(lái)中

56、國(guó)電信發(fā)展史上的重大突破。,85,課件制作：蔡彥,為推動(dòng)中國(guó)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，年月，信息產(chǎn)業(yè)部組織國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)和科研支撐單位的專家成立了“第三代移動(dòng)通信技術(shù)試驗(yàn)專家組”，正式啟動(dòng)技術(shù)試驗(yàn)，對(duì)、cdma三種技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)備、接口、網(wǎng)絡(luò)性能、終端、互操作、業(yè)務(wù)、無(wú)線干擾、網(wǎng)管和計(jì)費(fèi)等進(jìn)行了全面測(cè)試。 在開(kāi)展技術(shù)試驗(yàn)的同時(shí)，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)按照“以企業(yè)為主體，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，公平、公正、公開(kāi)和協(xié)商一致”的標(biāo)準(zhǔn)制定原則，引導(dǎo)國(guó)內(nèi)外通信制造企業(yè)、通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高等院校，在充分借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的最新研究成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)由國(guó)內(nèi)外企業(yè)廣泛參與和充分討論，共同開(kāi)展、CDMA通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研究

57、制定工作。,86,年月日，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部將第三代移動(dòng)通信（）“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”公布為中國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。年月日，信息產(chǎn)業(yè)部又將歐洲提出的和美國(guó)提出的cdma頒布為中國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 在、cdma系列通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，國(guó)內(nèi)外積極參與、cdma產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，在產(chǎn)品需求定義、設(shè)備合作開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)集成應(yīng)用等方面有了一致的認(rèn)識(shí)，技術(shù)和市場(chǎng)分工進(jìn)一步明確，同類設(shè)備的性能和指標(biāo)越來(lái)越具有可比性，從而形成更加成熟的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。,87,課件制作：蔡彥,2008年9月28日，中國(guó)聯(lián)通與中國(guó)電信聯(lián)合發(fā)布公告，CDMA業(yè)務(wù)的經(jīng)營(yíng)主體將由中國(guó)聯(lián)通變更為中國(guó)電信。 2009年1月7日下午14點(diǎn)30分，工業(yè)和信息化部對(duì)中

58、國(guó)移動(dòng)發(fā)放自主研發(fā)的TDSCDMA牌照，對(duì)中國(guó)聯(lián)通發(fā)放WCDMA牌照，對(duì)中國(guó)電信發(fā)放cdma2000牌照。這標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入3G時(shí)代。至此，經(jīng)過(guò)電信重組和3G牌照發(fā)放，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)移動(dòng)三大電信運(yùn)營(yíng)商均獲得移動(dòng)和固網(wǎng)牌照，形成全業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)格局。 目前，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)移動(dòng)三大電信運(yùn)營(yíng)商采用的無(wú)線接入技術(shù)及業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)定位見(jiàn)表16。,88,課件制作：蔡彥,89,課件制作：蔡彥,1.8 第五代移動(dòng)通信（5G）標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀,5G(fifth - Generation)是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的簡(jiǎn)稱。 5G 彌補(bǔ)了4G 技術(shù)的不足, 在吞吐率、 時(shí)延、 連接數(shù)量、 能耗等方面進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。它

59、采取數(shù)字全I(xiàn) P技術(shù), 支持分組交換, 它既不是單一的技術(shù)演進(jìn), 也不是幾個(gè)全新的無(wú)線接入技術(shù), 而是整合了新型無(wú)線接入技術(shù)和現(xiàn)有無(wú)線接入技術(shù)(WLAN、 4G、 3G、2G 等), 通過(guò)集成多種技術(shù)來(lái)滿足不同的需求, 是一個(gè)真正意義上的融合網(wǎng)絡(luò), 并且由于合,5G 可以延續(xù)使用4G、3G 的基礎(chǔ)設(shè)施資源, 并實(shí)現(xiàn)與4G、3G、2G 的共存。,90,課件制作：蔡彥,1.8 第五代移動(dòng)通信（5G）標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)狀,1.8.1 第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 1.大規(guī)模天線陣列 多天線技術(shù)經(jīng)歷了從無(wú)源到有源, 從2D(二維)到3D(三維), 從高階 MIMO 到大規(guī)模陣列的發(fā)展, 將有望實(shí)現(xiàn)頻譜效率提升數(shù)十倍甚至更高, 是5G 技術(shù)重要的研究方向之一。由于引入了有源天線陣列, 基站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達(dá)到128根。 此外, 原來(lái)的2D天線陣列拓展成為3D 天線陣列, 形成新穎的3D MIMO 技術(shù), 支持多用戶波束智能賦型, 減少用戶間干擾, 結(jié)合高頻