移动通信技术

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1、第一章: 概论1.1 移动通信的概念1.2 移动通信系统的分类1.3 移动通信系统的组成和工作原理1.4 移动通信的基本技术1.5 移动通信的发展第一章: 概论【本章重点难点】z掌握移动通信系统的基本分类、掌握移动通信系统的基本分类、基本组成和工作原理基本组成和工作原理z重点掌握移动通信的特点及主要重点掌握移动通信的特点及主要技术技术1.1 移动通信的概念1.1.1 什么是移动通信?z移动通信是指通信的双方,至少有一方是在移动中进行信息交换的。z例如,固定体与移动体(汽车、轮船、飞机)之间的通信; 或移动体之间的通信;z这里所说的信息交换,不仅指话音通信,随着移动通信的不断发展,还包括数据、传

2、真、图象等通信业务。1.1.2 移动通信的特点z必须利用无线电波进行信息传输z在复杂的干扰环境中运行的z可利用的频谱资源非常有限,而业务量却与日俱增z网络结构多种多样,网络管理与控制必须有效z移动通信设备必须始于在移动环境中使用1.2 移动通信系统的分类移动通信系统类型很多,可按不同方法进行划分:z 按使用对象分,可分为军用、民用;z 按用途和区域分,可分为陆上、海上、空间;z 按经营方式分,可分为公众网、专用网;z 按通信网的制式分,可分为大区制、小区制;z 按无线电频道工作方式分,可分为单工制、半双工制、双工制;z 按信号性质分,可分为模拟、数字;z 按调制方式分,可分为调频、调相、调幅等

3、;z 按多址复接方式分,可分为频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)。1.2.1 按无线电频道工作方式分可分为单工制、半双工制和双工制三种。z 半双工制是基站双工工作，移动台单工工作，信息双向传输使用两个频率。这种方式设备简单，功耗小，克服了通话断断续续的现象，但操作仍不大方便。半双工制主要用于专用移动通信系统。1.2.1 按无线电频道工作方式分可分为单工制、半双工制和双工制三种。z 单工制采用“按键”控制方武通常双方接收机均处于守候状态。此工作方式设备简单，功耗小，但操作不便，通话时易产生断断续续的现象。它一般应用于用户少的专用调度系统。1.2.1 按无线电频道工作

4、方式分可分为单工制、半双工制和双工制三种。z 双工制是指收发双方采用一对频率使基站，移动合同时工.这种方式操作方便，但电能消耗大。模拟或数字式的蜂窝电话系统都采用双工制。1.2.2 按多址复接方式分z多址方式有:y频分多址FDMA (Frequency Division Multiple Access)y时分多址TDMA (Time Division Multiple Access)y码分多址CDMA(Code Division Multiple Access)z模拟式蜂窝移动通信网采用频分多址方式,zGSM移动通信网采用时分多址方式yTDMA/FDMA混合多址方式z第三代采用CDMA多址方式

5、基本方式的yCDMA/FDMA混合多址方式1.2.2 按多址复接方式分2. 多址的基本原理多址的基本原理zFDMA：y是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(或称信道)1.2.2 按多址复接方式分2. 多址的基本原理多址的基本原理zTDMA：y是把时间分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的),1.2.2 按多址复接方式分2. 多址的基本原理多址的基本原理zCDMA：y是不同的移动台占用同一频率,y每一移动台被分配一个独特的随机的码序列,y每一移动台的码序列不同,也就是彼此是不相关的,或相关性很小,以便区分不同移动台,y在CDMA中,可容纳比TDMA还要多的

6、用户数。1.2.3 按通信网的制式分可分为大区制、小区制: z基站发射电波的覆盖范围称为无线小区。小区的划分可有效的利用有限的无线通信频率资源，小区的划分要考虑邻接小区使用不同频率最少无线频率数目。若不考虑覆盖范围，最有效的方法是小区的形状为正六边形，也就是蜂窝状结构，需要的最少频率数目为三对。z 一般来说，移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一类是小容量的大区制；另一类是大容量的小区制。这两种制式的控制方式有明显的差别。小区制采用了空域的同信道再用,频率资源利用率高，可容纳用户量大，控制方式也就复杂。1.2.3 按通信网的制式分1. 大区制z大区制的移动通信系统一般设有一个基站，它负责服务区内

7、移动通信的联络与控制。z大区制的移动通信系统，网络结构简单、所需频道数少、不需交换设备、投资少、见效快，适合用在用户数较少的区域。1.2.3 按通信网的制式分2. 小区制z 小区制就是把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区分别设置一个基站，负责本小区移动通信的联络和控制。z 可在移动交换中心的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。z 小区制提高了频率的利用率，而且由于基站功率减小，也使相互间的干扰减少了。BSBSBSBSBSBSBSMSC市话局MS1.2.3 按通信网的制式分2. 小区制z存在同频干扰。z无线小区的范围应根据实际用户数的多少灵活确定，所以这

8、种体制是公用移动电话通信发展的一个方向。 z基站数量的增加，建网的成本就提高了。z移动台需要经常地更换工作频道，这样对控制交换功能的要求就提高了1.2.4 按信号性质分z所有的通信系统都朝着数字化方向发展,模拟蜂窝网称作第一代移动通信系统,数字蜂窝网称作第二代移动通信系统.z数字移动通信系统的主要优点:y频谱利用率高,有利于提高系统容量y抗干扰的能力强y能实现更有效的、更灵活的网络管理和控制y便于实现通信的安全与保密y可降低设备成本y能提供多种业务服务,提高通信系统的通用性y能减小用户手机的体积和重量1.3 移动通信系统的组成和工作原理1.3.1 移动通信系统的组成:z移动通信系统一般由移动台

9、(MS)、基站(BS)、移动业务交换中心(MSC)组成,它与市话网(PSTN)通过中继线相连接。z基站和移动台设有收、发信机和天馈线等设备。z移动业务交换中心主要是提供路由进行信息处理和对整个系统的集中控制管理。z每个基站都有一个可靠通信的服务范围,称为无线小区。z无线小区的大小,主要由发射功率和基站天线的高度决定。z服务面积可分为大区制和小区制。大区制是指一个城市由一个无线区覆盖,此时基站发射功率很大,无线区覆盖半径可达25km以上。小区制一般是指覆盖半径为210km的区域,由多个无线区链合而成整个服务区的制式,此时,基站发射功率很小。z目前发展方向是将小区划小,成为微区、宏区和毫区,其覆盖

10、半径降至100m左右。1.3 移动通信系统的组成和工作原理1.3.2工作原理:z移动台是用户直接接触的设备z移动台和基站之间是无线传输z移动业务交换中心主要负责处理信息和整个系统的集中控制管理z服务区内任意两个移动用户之间的通信需经基站,移动业务交换中心和中继线转接传输;z移动业务交换中心通过中继线与市话网相连,可实现移动用户和固定用户之间的通信;z构成一个有线和无线相结合的移动通信网.1.4 移动通信的基本技术1.4.1调制技术z泛欧数字移动通信系统GSM-高斯滤波最小频移键控(GMSK)z美国和日本的数字移动通信系统-四相移相键控(QPSK)1.4.2多址技术zFDMAzTDMAzCDMA

11、1.4.3 话音编码技术z话音编码的类别:y波形编码y声源编码y混合编码zGSM话音编码:y带有长期预测的规则脉冲激励线性预测编码(RPE-LTP)1.4.4 抗衰落、抗干扰技术z基本概念y多径衰落y多普勒效应y阴影效应y互调干扰y同频干扰y邻频干扰z分集技术y时间分集y空间分集y频率分集1.4.5 信道编码和交织技术z信道编码为改善数字信息在传输过程中由于各种噪声和干扰造成的误差,提高系统的可靠性y分组码y循环冗余校验码(CRC)y卷积码z交织技术能分散误差z跳频技术1.4.6组网技术参考GSM移动通信系统网络结构框图分析1.5 移动通信的发展z移动无线电话在20世纪早期偶尔被海军和海洋部门