移动通信主要内容.ppt

1,第一章 概 论,1 发展历程与趋势2 特点3 工作方式4 分类及应用系统5 基本技术,2,2 移动通信的特点,利用无线电波进行信息传输:复杂的无线传播环境导致信号衰落（路径损耗、阴影效应、多径衰落与多普勒频移）;在强干扰环境（外部干扰+自身干扰）下工作。自身干扰包括：互调干扰、邻道干扰、同频干扰频谱资源有限（开辟和启用新的频段；努力提高频谱利用率）;对移动台要求高（手持移动终端：轻便、省电；车载移动终端：操作简单、维修方便，在恶劣环境中正常工作）;通信系统复杂（网络结构多种多样、管理和控制复杂）,第一章 概 论,3,3 移动通信的工作方式,工作方式主要有：单工通信、双工通信、半双工通信、移动中继;传输方式：单向传输、双向传输。,第一章 概 论,4,4 分类及应用系统：（1）分类,按使用对象可分为民用设备和军用设备；按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信；按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）等；按覆盖范围可分为广域网和局域网；按业务类型可分为电话网、数据网和综合业务网；按工作方式可分为同频单工、双频单工、双频双工和半双工；按服务范围可分为专用网和公用网；按信号形式可分为模拟网和数字网。,第一章 概 论,5,4 分类及应用系统：（2）常用移动通信系统,无线电寻呼系统蜂窝移动通信系统无绳电话系统集群移动通信系统卫星移动通信系统分组无线网,第一章 概 论,6,5 移动通信的基本技术,调制解调技术要求：频谱利用率高，易于采用相干或非相干解调，抗干扰能力强，适宜于衰落信道中的传输。两类广泛应用的调制技术：线性调制技术：PSK、QPSK、DQPSK及其它多电平PSK。恒定包络调制技术：MSK、GMSK、GFSK和TFM等，具有较窄的功率谱，对放大设备没有线性要求，但频谱利用率较低。振幅和相位联合调制（QAM）：可用于多载波系统中进行变速率传输。移动通信中电波传播特性的研究：建立传播预测模型,第一章 概 论,7,多址方式：典型多址（FDMA、TDMA、CDMA）及其混合（FDMA/TDMA、FDMA/CDMA、TDMA/CDMA），随 机多址（ALOHA、CSMA）抗干扰措施：信道编码；分集技术、自适应均衡技术和多载 波调制技术；扩频技术；多天线及智能天线技术；干扰抵 消技术和多用户检测技术组网技术网络结构：网络由那些部分组成及其如何部署网络接口：网络各组成部分如何接口数字移动通信的无线接口：开放系统互连（OSI）三层参考模型：物理层、数据链路层、网络层网络的控制与管理：连接管理、无线资源管理,5 移动通信的基本技术,第一章 概 论,8,思考题,移动通信概念与移动通信特点。单工通信与双工通信有何区别?各有何优缺点?常见的移动通信系统有哪几种？.按信号形式移动网可分为哪两类网?数字通信系统的主要优点是什么?什么是分组无线网？分组传输方式？移动通信包括哪些基本技术?各项技术的主要作用是什么?,第一章 概 论,9,第二章 调制解调,1 调制的概念2 移动通信信道的基本特征、对调制的要求。3 调制解调技术研究的主要内容4 分类及应用系统5 基本技术,10,第二章 调制解调,1、调制的概念：（1）无线通信系统框图,11,调制：把要传输的信号变换成适合信道传输的信 号的过程。调制信号：调制器的输入信号（调制前）。已调信号：调制器的输出信号（调制后）。（调幅、调频和调相信号）,按调制信号形式划分,调幅(AM)：载波振幅调频(FM)：载波频率调相(PM)：载波相位,随调制信号变化的调制方式,1、调制的概念：（2）调制的概念,第二章 调制解调,12,2、移动通信信道的基本特征及其对调制的要求,移动通信信道的基本特征：带宽有限-提高频谱利用率。频谱利用率：单位频带内所能传输的比特率（b/s/Hz）干扰和噪声影响大-提高抗干扰能力存在多径衰落-提高抗衰落能力对调制的要求：已调信号所占的带宽要窄：频谱主瓣窄；已调信号频谱副瓣的幅度要低，辐射到相邻频道的功率就小。经调制解调后的输出信噪比(S/N)较大或误码率较低。,第二章 调制解调,13,调制的原理。已调信号的产生方法及其频谱特性。解调的原理和实现方法。解调后的信噪比或误码率性能。,3、调制解调技术研究的主要内容：,第二章 调制解调,14,调制的原理。已调信号的产生方法及其频谱特性。解调的原理和实现方法。解调后的信噪比或误码率性能。,第二章 调制解调,15,调频信号的形式。FM信号的频谱。FM信号的带宽。FM信号的调制框图。调频信号的解调框图。调频信号的噪声功率和信噪比。,4、模拟移动通信的调制解调调频信号,第二章 调制解调,16,移频键控(FSK)FSK数字调制信号的形式；FSK数字调制信号的功率谱FSK信号的解调：包络检波法、相干解调法和非相干解调法（非相干匹配滤波器法）最小移频键控（MSK）MSK的特点MSK已调信号的形式MSK信号的调制MSK信号的单边功率谱MSK信号的解调,5、数字移动通信系统调制解调,第二章 调制解调,17,高斯滤波的最小移频键控GMSK信号表达式调频信号的噪声功率和信噪比GMSK的可能相位轨迹GMSK信号的波形存储正交调制法频谱特性GMSK信号的解调数字相位调制BPSK：BPSK的信号形式、功率谱、调制、解调、误比特率QPSK：QPSK的调制框图、信号形式、频谱特征、星座与相位关系图、解调与误码率性能OQPSK：OQPSK调制原理、QPSK与OQPSK的比较/4-DQPSK：/4-DQPSK调制、相位跳变规则、相位跳变关系图、解调,5、数字移动通信系统调制解调,第二章 调制解调,18,正交移幅键控（MQAM）矢量表示（星座图）MQAM信号的调制与解调接收判决过程比特差错率功率谱密度扩频调制技术理论基础扩频通信抑制干扰原理扩频方法正交频分复用的原理正交频分复用OFDM,5、数字移动通信系统调制解调,第二章 调制解调,19,思考题,移动通信信道的基本特征主要有哪些?移动通信中对调制解调技术的要求是什么?如何定义已调信号的带宽?如何计算FM信号的带宽?掌握最小移频键控和高斯最小移频键。QPSK与OQPSK比较有哪些优缺点？QPSK、OQPSK和/4-DQPSK的星座图和相位转移图有何区别？什么是扩频技术及优点？扩频技术主要有哪两种,系统的优点？扩频处理增益的表达式及计算。跳频系统(FH-SS)与直扩系统(DS-SS)系统相比有那些优点?,第二章 调制解调,20,第三章 移动信道的传播特性,概述电波传播特性及其研究自由空间的电波传播三种基本电波（反射、绕射、散射）的传播机制阴影衰落的基本特性移动无线信道及特性参数电波传播损耗预测模型：损耗中值的计算,21,5 移动无线信道及特性参数,多径衰落的基本特性：幅度衰落、时延扩展多普勒频移多径信道的信道模型：多径信道的描述：色散（时间色散、频率色散）多径信道的统计分析：包络统计特性（服从什么分布）多径衰落信道的分类：根据色散参数（相干时间、多普勒扩展；相干带宽、时延扩展）确定衰落特性的特征量：衰落速率、衰落深度、电平通过率、衰落持续时间衰落信道的建模与仿真：Jakes仿真器,第三章 移动信道的传播特性,22,思考题,移动信道中电波传播的方式及其特点?dBm、dBw、dB的含义?传播路径上的损耗中值的计算（p.118例3-2）。大尺度衰落和小尺度衰落的含义、阴影衰落的特性。色散参数的类型与含义、多径衰落信道的分类瑞利分布、莱斯分布、Nakagami-m分布的区别和联系，分别应用于什么环境？,第三章 调制解调,23,第 四 章 抗衰落技术,分集技术：含义、分类、合并方式（SC、MRC、EGC的含义及性能优劣）Rake 接收技术：原理信道编码：基本思想、作用、常用信道编码技术均衡技术：概念、基本思想、性能评价准则、自适应均衡器的结构/工作过程/最小均方误差（MMSE）自适应均衡算法,24,第 四 章 抗衰落技术,线形分组码：基本概念（码距与码重概念、线性分组码、生成矩阵、编码效率、校验矩阵、伴随式、校验子）、汉明码（码长、监督位含义）、循环码（码多项式含义、编码步骤）卷积编码编码器状态图、网格图维特比（A.J.Viterbit）译码的基本原理,3、信道编码：基本思想、作用、常用信道编码技术,25,思考题,分集技术的含义、分类；常用合并方式的原理与性能优劣。Rake接收、扩频通信、交织编码分别应用了什么分集？信道编码的基本思想与作用、常用信道编码技术有哪些及其原理。卷积码的编码原理、状态图、网格图（状态变化路径）。均衡技术的概念、基本思想、性能评价准则。自适应均衡器的结构/工作过程。,第四章 抗衰落技术,26,第五章 蜂窝组网技术,移动通信网的基本概念多址接入技术蜂窝移动通信系统的容量分析网络结构和蜂窝小区切换和位置管理 移动通信网的信令系统,27,第五章 蜂窝组网技术,移动通信空中接口分层协议模型无线物理层介质接入控制层（MAC）数据链路控制（DLC）层网络层：信令层原语请求型原语指示型原语证实性原语响应型原语：,1、移动通信网的基本概念,28,第五章 蜂窝组网技术,话务量与信道利用率话务量是指单位时间（1小时）内进行的平均电话交换量信道利用率是指单位时间（1小时）单位信道的完成话务量。呼损率：呼叫失败的概率呼损率的计算方法利用完成话务量Erlang B公式利用Erlang B公式计算每个信道容纳用户数,1、移动通信网的基本概念,29,第五章 蜂窝组网技术,常规多址接入方式：原理与特点FDMATDMACDMASDMA随机多址ALOHA协议和时隙ALOHA载波侦听多址（CSMA）预约随机多址,2、多址接入技术：原理与特点,30,第五章 蜂窝组网技术,三种多址接入方式的理论容量三种多址接入方式的实际容量FDMA,3、蜂窝移动通信系统的容量分析,31,第五章 蜂窝组网技术,移动通信网络结构蜂窝式组网理论：小区覆盖、频率复用、多信道共用、切换移动通信网的基本组成：蜂窝移动通信系统图示、各子系统功能频率复用和蜂窝小区频率复用和覆盖方式带状服务覆盖区面状服务覆盖区簇小区的覆盖形状同频干扰：频率复用距离与小区簇的关系、载干比与小区簇的关系同频相邻小区的找法,4、网络结构和蜂窝小区,32,第五章 蜂窝组网技术,切换含义、目的、原因、操作、要求、方法分类切换准则、控制策略与信道分配位置管理目的：把一个呼叫传送到随机移动的用户 主要任务：位置登记、呼叫传递涉及问题（内容）位置更新位置寻呼,5、切换和位置管理,33,第五章 蜂窝组网技术,信令的作用和构成信令的分类信令传输协议移动通信中的信令系统NO.7 公共信道信令系统,6、移动通信网的信令系统,34,思考题,话务量的定义及计算；呼损率计算；呼损率、流入话务量和信道利用率的关系?利用Erlang B公式计算每个信道容纳用户数。移动通信中无线干扰主要有哪几种？避免同频道干扰的主要措施?移动通信网有哪些功能?试叙述大区制和小区制及其特点；大区制适用范围。蜂窝网中区群的定义；什么是频率复用?对频率复用的要求；区群内小区数计算公式；同频小区中心距离计算公式；中心激励和顶点激励和小区分裂概念；小区制的优点。蜂窝网主要由那三大部分组成?交换机、BSC、HLR、VLR、Um和A接口的功能有哪些？什么是信令？蜂窝移动通信系统信令有哪两种？什么是音频信令和网络信令？简述呼叫控制过程；简述位置登记过程。10什么是越区切换?越区切换的准则？简述移动台辅助的越区切换策略；越区切换时的信道分配。,第五章 蜂窝组网技术,35,第七章 GSM 移动通信系统,1 GSM系统概述发展历史网络结构与接口GSM系统组成与结构GSM系统子单元及其功能GSM系统网络接口名称与定义GSM系统的业务：基本业务（电信业务、承载业务）、附加业务,36,第七章 GSM 移动通信系统,1 GSM系统概述区域、号码、地址与识别区域定义：GSM服务区、PLMN、MSC区、位置区、基站区（小区）、扇区号码识别国际移动用户识别码(IMSI)、临时移动客户识别码(TMSI)国际移动台设备识别码(IMEI)移动台号码（手机号码）：移动台国际ISDN号码(MSISDN)、移动客户漫游号码(MSRN)位置区识别码(LAI)、全球小区识别码(CGI)、基站识别码(BSIC),37,第七章 GSM 移动通信系统,GSM系统的无线接口多址方式、发射功率、调制方式、覆盖范围、采用多种抗干扰技术、工作频段GSM系统信道类型：逻辑信道概念GSM逻辑信道分类GSM系统帧结构：五个层次：时隙、TDMA帧、复帧、超帧和超高帧 GSM系统时隙分类：5种脉冲格式,38,第七章 GSM 移动通信系统,GSM系统的无线接口信道的组合方式信道组合的含义业务信道、控制信道的组合方式语音和信道编码语音编码技术信道编码技术交织编码跳频和间断传输技术,39,第七章 GSM 移动通信系统,GSM系统的控制与管理位置管理位置登记：含义、目的、过程位置更新：过程周期性位置登记：含义、IMSI分离与附着位置登记与更新过程呼叫接续呼叫接续过程移动性管理过程（越区、漫游时）切换和漫游：切换的定义、策略与种类安全措施：鉴权、无线链路上有权用户通信信息的加密、移动设备的识别、移动用户的安全保密,40,第七章 GSM 移动通信系统,通用分组无线业务（GPRS）概述：两种高速移动数据业务：HSCSD和GPRS、GPRS特点GPRS的业务类型与Qos等级GPRS的网络结构及其功能描述网络结构SGSN功能及其接口GGSN功能及接口变化与新增功能GPRS协议GPRS协议棧及其各层功能Gn&.Gb接口的协议层,41,第七章 GSM 移动通信系统,通用分组无线业务（GPRS）GPRS的移动性管理和会话管理GPRS手机的注册过程管理过程移动性管理路由区移动性管理状态GPRS附着和去附着GPRS的位置区域管理GPRS的会话管理,42,第七章 GSM 移动通信系统,通用分组无线业务（GPRS）GPRS的空中接口GPRS的物理信道分组数据信道：复用方式 GPRS的逻辑信道分组逻辑信道：分类与功能完整数据流传输过程,43,思考题,GSM系统与模拟蜂窝网比较有哪些优点？GSM系统采用了哪些多址方式?试说明数字蜂窝系统比模拟蜂窝系统能获得更大的通信容量的原因？（书P269）GSM系统载频带宽是多少?TDMA帧的一个时隙是GSM系统的一个什么信道?GSM系统的信道分类；解释全速率信道、半速率信道、广播信道、公用信道和专用信道；根据书中图7-13说明尾比特和保护比特的作用，如果把训练比特放在时隙开始或结尾会有什么影响？GSM系统采取了哪些抗干扰措施？采取了哪些安全措施？说明鉴权的原理与过程GPRS和WAP的作用是什么?HLR、VLR的功能？SGSN、GGSN功能及其接口,第七章 GSM 移动通信系统,44,IS-95标准概述 IS-95前向链路IS-95反向链路IS-95中的功率控制技术：分类、原理、特点、流程IS-95中的软切换技术：切换技术分类、导频集合、切换参数与消息、IS-95系统中的软切换流程、IS-95B系统中的软切换IS-95标准的网络与协议结构：网络结构及系统接口、空中接口协议结构,第八章 IS-95 移动通信系统,45,前向链路信道结构 前向链路信道类型(1)导频信道(2)同步信道(3)寻呼信道(4)前向业务信道功率控制子信道随路信道前向链路基本操作：卷积编码、符号重复、块交织、数据加扰、扩频与调制、基带滤波、变速率声码器和变速率传输控制,2 IS-95前向链路,第八章 IS-95 移动通信系统,46,反向链路信道结构 反向链路基本操作：卷积编码、符号重复与块交织、64阶正交调制、反向链路长码掩码、扩频与调制、变速率数据传输反向链路信道类型(1)反向业务信道：功能、工作过程、接入尝试、(2)反向接入信道：功能、工作过程,第八章 IS-95 移动通信系统,3 IS-95反向链路,47,思考题,说明CDMA蜂窝系统能比TDMA蜂窝系统获得更大通信容量的原因和条件。什么是软容量和软切换?CDMA系统容量计算公式（结合第五章PPT内容）。什么是功率控制?说明CDMA蜂窝系统中为什么采用功率控制?对功率控制的要求是什么?在CDMA蜂窝系统中,用来区分正向传输信道和反向传输信道的办法有何不同?在CDMA蜂窝系统中,移动台在呼叫时为什么要采用”接入尝试”和多次”接入探测”?说明其工作过程.,第八章 IS-95 移动通信系统,48,第9章 3G技术概述,IMT-2000的主要目标和要求IMT-2000的发展历程3G系统承载的业务3G系统的基本特征3G系统中支持的新技术 3G标准化进程及其演进策略3G主要技术标准概述,49,第10章 移动通信的新技术及新应用,分布式无线通信系统平流层气球通信系统第三代以后的无线系统关键技术OFDM技术MIMO技术,50,思考题,OFDM原理与特点.MIMO技术含义、原理、特点、对信道容量的改进。,第10章 移动通信的新技术及新应用,