移动通信概论.ppt

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1、移动通信,课程基本信息,课程性质：限选 学时：32学时 学分：2学分,成绩评定,平时：20%(考勤、作业、课堂提问、随堂小测验),期末考试：80%,教材及参考书目,教材：移动通信技术 孙龙杰,刘立康编著 科学出版社,参考书：数字移动通信技术 张重阳编著 西安电子科技大学移动通信技术 薛晓明编著 北京理工大学出版社,教学目标与要求,理解移动通信的基本概念，移动通信系统基本组成，掌握移动通信系统工作的基本原理和相关技术，了解移动通信新技术及其发展趋势。,主要内容,第一章 概论第二章 移动信道的电报传播与干扰第三章 调制技术第四章 抗信道衰落技术及语音编码第五章 移动通信的组网技术第六章 GSM数字

2、蜂窝移动通信系统第八章 CDMA数字蜂窝移动通信系统第十章 第三代移动通信系统,7,第一章 概论,1.1 移动通信系统的特点和分类1.2 移动通信系统的构成1.3 移动通信的类型1.4 移动通信系统的工作频段1.5 移动通信的基本技术1.6 移动通信的标准化1.7 移动通信的发展概况,什么是移动通信？,就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息传输和交换的。其中，包括移动台（车载型、手持型）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。,手持型移动台,俗称“手机”，体积小，携带方便。普通的手机发射功率是很有限的，只有2W。,车载型移动台,又称“车载台”，体积小，携带方便。一种能安

3、装在车辆、船舶、飞机等交通工具上直接由外部电源供电的，并使用外部天线的无线电对讲机。功率不小于10W，一般为25W.,移动通信载体,固话通信是语音信号在金属导体（电信号）或光纤（光信号）中进行传输。移动通信是让语音信号在空气（电磁波/特点:频率高）中进行传播。所以移动通信，需把语音信号调制到高频波（电磁波）经天线发射，在空气中进行传输。高频波（电磁波）又称载波，即语音信号的载体。,电磁波是如何产生的？当导体中有迅速变化的电流时，会向周围空间发射电磁波。电磁波的波速怎么计算？波速=波长频率。电磁波在真空中的传播速度是多少？电磁波在真空中的传播速度是 m/s。电磁波一般分为无线电波、微波、紫外线、

4、可见光、红外线、x射线、射线等。,补充知识：,无线电波,长波 频率范围：10kHz 300kHz，波长：10003000米中波 频率范围：300kHz3000kHz（3MHz），波长：100600米短波 频率范围：3MHz30MHz，波长：10100米超短波(VHF波段：甚高频无线电波)频率范围：30MHz300MHz，波长：110米微波(UHF波段：特高频无线电波)频率范围：300MHz30000MHz，波长：0.011米,1.1 移动通信的特点和分类,1.1.1 移动通信的特点,移动通信必须利用无线电波进行信息传输移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移

5、动通信业务量的需求却与日俱增加移动通信系统的建网技术复杂移动通信设备必须适于在移动环境中使用,（1）移动通信必须利用无线电波进行信息传输,优点：通话不受位置的束缚缺点：存在能量损耗，阴影效应、多径传播，具有多普勒效应,多径传播,多普勒效应：由于波源和面容者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。,关于多普勒发现和研究多普勒效应的小故事：克里斯琴约翰多普勒，奥地利物理学家、数学家。1842年一天，一次非常偶然的机会，多普勒正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过。多普勒发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低。多普勒对这个物理现象感到

6、极大兴趣，并进行了研究。结果，他发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。其实，这就是物理学上的频移现象。因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大，改变就越显著，于是，后人把这一物理现象称为了著名的“多普勒效应”。,由于移动台处于运动状态中，因此接收信号有附加频率变化，即多普勒频移。,v为移动台的运动速度，为波长。运动方向面向基站时，fD为正值；反之，fD为负值。

7、,多普勒频移效应,当运动速度较高时，多普勒频移的影响必须考虑，而且工作频率越高，频移越大。,多普勒频移产生的附加调频或寄生调相均为随机变量，对信号会产生干扰，在高速移动的电话系统中，多普勒频移影响300Hz左右的语音，足以产生令人不适的失真；多普勒频移对低速数字信号的传输不利，对高速数字信号的传输则影响不大。一般在地面接收设备中采用锁相技术，以防止多普勒效应。,(2)移动通信是在复杂的干扰环境中运行的,移动通信网是多频道、多电台同时工作的通信系统，当移动台工作时，往往受到来自其他电台的干扰。同时，还可能受到天电干扰、工业干扰和各种噪声的影响。,邻道干扰、同频干扰，互调干扰，远近效应,由于接收用

8、户的随机移动性，移动用户与基站间的距离也是随机变化的，若各移动用户发射功率一样，那么到达基站的信号强弱不同，离基站近信号强反之则弱，通信系统的非线性则进一步加重，出现强者更强的现象，这就是远近效应。这是移动通信系统中的一种特殊干扰。,在多频道工作的网络中，由于收发信机的频率稳定度、准确度以及采用的调制方式等因素，使相邻或邻近频道的能量部分地落入本频道而产生邻道干扰。在组网过程中，为提高频率利用率，在相隔一定距离后，要重复使用相同的频率，这种同频道再用技术将带来同频干扰，同频干扰是决定同频道再用距离的主要因素。移动通信系统中，还存在互调干扰问题，当两个或多个不同频率的信号同时进入非线性器件时，器

9、件的非线性作用将产生许多谐波和组合频率分量，其中与所需频率相同或相近的组合频率分量会顺利地通过接收机而形成干扰。鉴于上述各种干扰的存在，在设计移动通信系统时，对于不同形式的干扰，应采取相应的抗干扰措施。,移动信道中噪声的来源是多方面的，有大气噪声、太阳噪声、银河系噪声以及人为噪声。在301000MHz的频率范围内，大气噪声、太阳噪声等都很小，可忽略，主要考虑的是人为噪声(各种电气装置中的电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射)。移动信道中，人为噪声主要是车辆的点火噪声，其大小不仅与频率有关，而且与交通流量有关，交通流量越大，噪声电平越高。,(3)频谱资源紧缺,在移动通信中，用户数与可利用的频道

10、数之间的矛盾特别突出。为此，除开发新频段外，应该采用频带利用率高的调制技术。例如采用各种窄带调制技术，以缩小频道间隔；在空间域上采用频率复用技术；在时间域上采用多信道共用技术等。频率拥挤是影响移动通信发展的主要因素之一。,(4)移动通信系统的建网技术复杂,移动台可以在整个移动通信服务区域内自由运动，为实现通信，交换中心必须知道移动台的位置，为此，需采用“位置登记”技术；移动台从一个蜂窝小区驶入另一个小区时，需进行频道切换(亦称越区切换)；移动台从一个蜂窝网业务区移入另一个蜂窝网业务区时，被访蜂窝网也能为外来用户提供服务，这种过程称为漫游。移动通信网为满足这些要求，必须具有很强的控制功能，如通信

11、的建立和拆除，频道的控制和分配，用户的登记和定位，以及越区切换和漫游控制等。,(5)移动通信设备必须适于在移动环境中使用,主要指移动台,移动通信设备要求体积小，重量轻，省电，携带方便，操作简单，可靠耐用且维护方便，还应保证在振动、冲击、高低温环境变化等恶劣条件下能够正常工作。,1.1.2 移动通信的分类,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；按接入方式，可分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)按覆盖范围，可分为宽域网和局域网；按业务类型，可分为电话网、数据网

12、和综合业务网；p18按工作方式，可分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工；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。p18,1.2 移动通信的工作方式,单工通信半双工通信双工通信,一、单工通信,是指通信的双方同时只能有一方发送信号，而另一方接收信号。按键操作方式：PTT,单工通信又分为同频单工和双频单工两种通信方式。,同频单工：指基地站和移动台均使用相同的工作频率。双频单工：指通信双方的发射机接受收使用两个频率。,同频单工制的优点是：移动台之间可直接通话，不需基站转接；收、发使用同一频率，可以共用一副天线，不需要天线共用装置；由于收、发信机是交替工作的，不按键时发射

13、机不工作，因此功耗较少，设备简单，造价便宜。,同频单工制存在以下缺点：由于收、发信机使用同一个频率,当附近有邻近频率的电台工作时,就会造成强干扰，要避开强干扰的信道频率,就要允许工作信道的频率间隔较宽；当有两个移动台同时发射时,会出现同频干扰；操作不方便。,双频单工由于收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交替工作，也可以收常开，只控制发，即按下PTT发射。其优缺点与同频单工基本相同。在无中心台转发的情况下，电台需配对使用，否则通信双方无法通话。故这种方式主要用于有中心台转发。,二、半双工通信,指通信的双方有一方在通信的过程中既 能发射信号也能接收信号，而另一方只能是单工工作。,半双工通

14、信方式,半双工的特点：设备简单，功耗小，克服了单工通信断断续续的现象，但操作仍不太方便。,主要应用于专用移动通信系统中，如出租车调度、集群通信系统等场合。,三、双工通信,双工通信的任一方在发话的同时也能收 听到对方讲话，而且不需采用“按-讲”的方式。,双工通信方式,全双工制有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种形式。,(1)频分双工（FDD）,指上行链路（移动台到基站）采用一个频率，下行链路（基站到移动台）采用另外一个频率。,FDD就是利用两个不同频率来区分收发信道。即对于发送和接受两种信号，采用不同频率进行传输。,操作时需要两个独立的信道。一个信道用来向下传送信息,另一个信道用来向上传

15、送信息。两个信道之间存在一个保护频段,以防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰。,频分双工方式的优点是：由于发送频带和接收频带有一定的间隔（10MHz或45MHz），因此可以大大提高抗干扰能力；使用方便，不需控制收发的操作，特别适用于无线电话系统使用，便于与公众电话网接口；适合于多频道同时工作的系统；适合于宏小区、较大功率、高速移动覆盖。,频分双工方式的缺点是移动台不能互相直接通话，而要通过基站转接。另外，由于发射机处于连续发射状态，因此电源耗电量大。,(2)时分双工（TDD）,时分双工是利用同一频率但两个不同的时间段来区分收发。即一种上行链路和下行链路通过使用不同的时隙来区分的。,因为发射

16、机和接收机不会同时操作,它们之间不可能产生干扰。,时分双工(TDD),也称为半双工,只需要一个信道。无论向下还是向上传送信息都采用这同一个信道。因为发射机和接收机不会同时操作,它们之间不可能产生干扰。,上述的工作方式各有优缺点，究竟采用哪一种要根据建网的实际需要和各种条件来选定。,可见，FDD和TDD分别适合于不同的应用场合。如果混合采用FDD和TDD两种模式，就可以保证在不同的环境下更有效地利用有限的频率。,GSM的手机，能收能发，它便是双工的但是发用890MHZ-915MHZ,收用935MHZ-960MHZ，这便是异频双工的系统。TD-SCDMA，也就是中国移动所说的G3，手机的收和发都是

17、用的相同的频率，用不同的时间来区分，收发不停的快速转换，用户感知不到，它便是同频的双工系统。,1.3 移动通信系统的构成,移动通信系统按其经营方式或用户性质可分为专用移动通信系统（专网）和公共移动通信系统（公网）。专网的最大功能要求是调度，专网的发展经历了一对一的单机对讲系统，单信道一呼百应系统和选呼系统，后来又发展到多信道多用户共享的专用调度系统。集群（Trunking）移动通信是传统的专用无线调度系统的高级发展阶段，是专用移动通信的发展方向。,随着电子技术、集成电路技术、计算机技术和交换技术的飞速发展，专用移动通信的网络结构与公共移动通信系统越来越相像，如Motorola的iDENiDEN

18、:Integnated Digital Enhanced Network，集群数字高效网络。数字集群移动通信系统，其本身就是在数字蜂窝移动通信系统上加上了调度功能。,所以，我们将重点介绍公共移动通信系统的网络结构。,移动通信系统一般由移动台（MS）、基地站（BS）、移动业务交换中心（MSC）及与市话网（PSTN）相连的中继线等组成。,1.3.1 蜂窝移动通信系统,蜂窝网的概念是20世纪70年代美国贝尔实验室提出的，经实验后便很快地投入了商用。蜂窝网不仅成功地用于第一代模拟移动通信系统，在第二代(GSM、IS-95)以及第三代、第四代也继续沿用了蜂窝网的概念，并在原有的基础上进一步改进和优化。,

19、同IMTS系统比较,公用汽车无线电话（MTS或IMTS）有两个频率分别用于接收和发送功能。IMTS支持23个信道，频率范围为150450MHz。在一个大区域中只用一个基站覆盖的设计被成为大区制。大区制有以下 特点：基站覆盖面积大 发射功率大 可用频率带宽有限，系统容量小 适用于专业网，不适合商用。蜂窝小区结构实现了频率的空间复用，解决了公用移动通信系统要求容量大与有限的无线频率资源之间的矛盾。,1.3.2 无绳电话通信系统,无绳电话系统（WirelessUrbanTelephoneSystem，WUTS）指的是以无线信道代替普通电话线，在限定的业务区域内给无线用户提供移动或固定公共交换电话网业

20、务的系统。无绳电话系统采用的是微蜂窝或微微蜂窝无线传输技术，通信距离一般在几百米范围内。,PSTN,无线市话采用廉价便携终端，它可以通过无线通信在受限的距离范围内以固定或慢移动方式接入市话网，可实现固话基本业务和32kb/s或232kb/s低速数据业务，但不能实现漫游。如：中国电信公司和中国网通公司为市场竞争推出的个人接入系统（PersonalAccessSystem，PAS），即“小灵通”系统，后实现了漫游；欧洲推出的泛欧数字无绳电话(Digital European Cordless Telephone，DECT)系统；美国联邦通信委员会（FCC）的联合技术委员会（JTC）推出的个人接入通

21、信系统（Personsal Access Communication System，PACS）。,无绳电话属于低功率系统，其发射功率要比常规的蜂窝高功率系统低1到2个数量级，户外覆盖范围小于500米，室内小于50米。无绳电话可用做市话系统的无线延伸，适用于慢速移动的办公、商用及住宅区内的通信。因为使用现有的公众电话网（PSTN），所以无绳电话不需要特殊的交换设备，每个用户的设备成本仅为蜂窝通信的2030。,1.3.3 集群移动通信系统,集群移动通信系统（又称集群调度系统，简称集群系统：Trunking System）是一种新型的无线电调度系统，为多个部门、单位等集团用户提供的专用指挥调度等通信

22、业务。是由简单的无线调度通信系统发展而来的，是传统的专用无线电调度网的高级发展阶段。,所谓集群(Trunking)，即使用多个无线信道为众多的用户服务，就是将有线电话中继线的工作方式运用到无线电通信系统中，把有限的信道动态地、自动地、迅速地和最佳地分配给整个系统的所有用户，以便在最大程度上利用整个系统的信道的频率资源。,把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限个频道，以容纳数目更多的用户；改进频道共用的方式，即移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某一个频道，而是在按下其“按讲开关”(PTT)时，才能占用一个频道；一旦松开PTT，频道将被释放，变

23、成空闲频道，并允许其它用户占用该频道。,集群通信系统的主要功能：常规集群通话功能：单呼功能，组呼功能，广播呼叫。数据传输功能。计费提示、呼叫查询等特殊功能。,56,集群系统的用途和特点,集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业(或几个行业合用)中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间通信，一般不分优先等级。集群通信系统根据调度业务的特征，通常具有一定的限时功能，一次通话的限定时间大约为1560秒(可根据业务情况调整)。蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。,57,集群通信系统的主要服务业务是无线用户和无线

24、用户之间的通信。蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务。在集群通信系统中也允许有一定的无线用户与有线用户之间的通话业务，但一般只允许这种话务量占总业务量的5%10%。集群通信系统一般采用半双工(现在已有全双工产品)工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信，必须占用两对频道。,58,在蜂窝通信系统中，可以采用频道再用技术来提高系统的频率利用率；而在集群系统中，主要是以改进频道共用技术来提高系统的频率利用率。,目前，国际上正在使用的数字集群系统主要有以下几种：由欧洲电信标准协会制定的TETRA（诺基亚

25、）标准，它是ETSI继提出欧洲GSM标准之后的又一个宏伟的开放性标准，旨在满足大量专业用户的需求。由瑞典爱立信制定的EDACS标准，该标准旨在满足公众安全、工业、公用事业和商业用户的要求。由Motorola生产的iDEN系统，它已经在美国和日本广泛应用，其网络容量较大。由以色列生产的FHMA系统，已经在德国和韩国使用。,三个系统(TETRA,iDEN,FHMA)在特性上有明显差异，各有各的优势，这也决定了它们在应用上的侧重点不同。iDEN系统组成复杂，是GSM系统和调度系统的叠加。作为调度系统，其功能十分强大，语音质量可以接受；作为电话用户，语音自然度较差，音量时大时小，有掉线现象，语音仍需改

26、善。iDEN容量大，投资大，适用于大容量集群网，不适用于中小容量的专用集群网；在闹市区，多径效应较明显；电话互联及用户鉴权机制与GSM相同，调度中无鉴权发送，无语音加密；系统信令协议不公开，加密设备极难与之互联，手机、车台、基站未留加密设备的物理空间。,FHMA由以色列PowerspectrumTechnology公司1992年研制，1994年试用，现已经在美国、以色列、韩国等地使用。跳频部分为以色列RAEAE研究所的专利，整个系统得到FCC认证，1996年获得韩国情报通信部认可。该系统的商业化及公司独占使得外界想深入了解它很难。TETRA系统是一种非常灵活的数字集群便准，其优点是兼容性好，开

27、放性好，品牌利用率高，保密功能强，是目前国际上制定的最周密、开放性最好、技术最先进、参与生产厂商最多的数字集群标准。,美国Motorola公司的数字集群通信系统在中国的一些政府部门、公安部门、企业部门和交通部门等得到了应用。在交通方面，北京轻轨、天津轻轨、广州地铁、天津地铁、上海地铁、新长铁路和九广铁路都使用了这个系统。我国数字集群通信的发展现状同发达国家和地区相比还处于初期阶段，具有国家自主知识产权的数字集群系统也刚刚开始发展，无论从数字集群通信的市场发展还是民族产业发展角度来看，都存在着很大的发展空间，这种现状对于我国今后数字集群通信系统的发展既是挑战也是机遇。,1.3.4 移动卫星通信系

28、统,移动卫星通信（Satellite Mobile Communication System，SMCS）是指以通信卫星为中继站,为移动用户之间或移动用户与固定用户之间提供电信业务的系统。,控制中心：是管理接入到卫星信道移动终端的通信过程以及根据卫星工作状态，控制移动终端呼叫接入的设备，是系统的控制管理中心。关口站：是移动卫星通信系统同公共交换电话网(PSTN)间的接口，它负责移动终端同PSTN用户通信的相互连接。基站：是移动无线业务中，为小型网络的各个用户提供一个中心控制点。,移动卫星通信系统主要特点：,卫星移动通信系统频率资源充足、通信容量大、覆盖面广的特点，适合洲际越洋、军事、应急、干线和

29、多媒体通信。移动卫星通信系统不受地理环境、气候条件和时间限制，在卫星覆盖区域无通信盲区。移动卫星通信是移动通信和卫星通信相结合的产物,兼具卫星通信覆盖面宽和移动通信服务灵活的优点,是实现未来个人移动通信系统和真正的信息高速公路的重要手段之一。手机设计成双模式，在卫星和地面移动网双模运行，就可以利用卫星大范围覆盖的优势，使地面移动网覆盖不到的环境复杂的远端地区也能解决通信问题。,全球个人移动通信系统：即在全球范围内，任何个人在任何时间、任何地点与任何人都可实现通信。,1.4 移动通信系统的频段使用,无线电频谱资源十分有限，能用作移动通信的频段也就更有限。根据国际电信联盟(ITU)的规定，我国制定

30、出陆地移动通信的使用频段（以900MHZ为中心）：,集群移动通信系统：806821MHz(上行)，851866MHz(下行)军队：825845MHz(上行)，870890MHz(下行)民用：见下页,目前各国在应用800900MHz频段大容量模拟和数字蜂窝移动通信的基础上，正在开发13GHz频段能够用于个人通信的移动通信设备，并且已经有大量1800MHz频段的通信产品供应市场。,DCS1800(Digital Cellular System at 1800MHz)，1800MHz数字蜂窝系统。我国移动通信发展异常迅猛，一方面由于900MHz频率资源限制，部分地区出现了频率资源紧张、信道不足，话务

31、密度过大等现象；另一方面利用多重频率复用方式、多层覆盖、跳频等技术来增加容量，也存在诸多局限。只有通过DCS1800网进行话务分担，才能彻底解决上述问题。,1.5 移动通信的基本技术,1.5.1 调制技术,调制是为了使信号特性与信道特性相匹配。,模拟调制数字调制,第一代蜂窝系统采用的是模拟调频技术(FM),信令系统采用的是2FSK数字调制。第二代数字蜂窝移动通信系统：GSM系统采用的是GMSK调制；IS-95CDMA系统的下行信道采用QPSK调制，上行信道采用OQPSK调制。上行信道是你所发出的 下行信道是你接收到的。第三代蜂窝移动通信系统采用MQAM、QPSK或8PSK调制。,1.5.2 多

32、址方式,多址技术就是使多个用户接入并共享同一个无线通信信道,以提高频谱利用率的技术。即把同一个无线信道按照时间、频率等进行分割,使不同的用户都能够在不同的分割段中使用这一信道,而又不会明显地感觉到他人的存在,就好像自己在专用这一信道一样。占用不同的分割段就像是拥有了不同的地址,使用同一信道的多个用户就拥有了多个不同的地址。这就是多址技术,亦称多址接入技术。,频分多址(FDMA)，时分多址(TDMA)，码分多址(CDMA)，空分多址(SDMA)方式。,（1）FDMA。频分多址技术按照频率来分割信道,即给不同的用户分配不同的载波频率以共享同一信道。频分多址技术是模拟载波通信、微波通信、卫星通信的基

33、本技术,也是第一代模拟移动通信的基本技术。,在FDMA系统中,信道总频带被分割成若干个间隔相等且互不相交的子频带(地址),每个子频带分配给一个用户,每个子频带在同一时间只能供给一个用户使用,相邻子频带之间无明显的干扰。,FDMA通信系统的工作示意图,（2）TDMA。时分多址技术按照时隙来划分信道,即给不同的用户分配不同的时间段以共享同一信道。时分多址技术是数字数据通信和第二代移动通信的基本技术。,在TDMA系统中,时间被分割成周期性的帧,每一帧再分割成若干个时隙(地址)。无论帧或时隙都是互不重叠的。,(3)CDMA。码分多址技术按照码序列来划分信道,即给不同的用户分配一个不同的编码序列以共享同

34、一信道。码分多址技术是第二代移动通信的演进技术和第三代移动通信的基本技术。,在CDMA系统中,每个用户被分配给一个惟一的伪随机码序列(扩频序列),各个用户的码序列相互正交,因而相关性很小,由此可以区分出不同的用户。与FDMA划分频带和TDMA划分时隙不同,CDMA既不划分频带又不划分时隙,而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱,因而CDMA采用的是扩频技术,它能够使多个用户在同一时间、同一载频以不同码序列来实现多路通信。,FDMA/TDMA/CDMA,CDMA技术的频谱利用率最高,所能提供的系统容量最大,它代表了多址技术的发展方向;TDMA技术,目前技术比较成熟,应用比较广泛;FDMA技术由于

35、频谱利用率低,将逐渐被TDMA和CDMA所取代,或者与后两种方式结合使用,组成TDMA/FDMA、CDMA/FDMA方式。,（4）SDMA。它是一种较新的多址技术，在由中国提出的第三代移动通信（3G）标准TD-SCDMA中就应用了SDMA技术。SDMA实现的核心技术是智能天线的应用，理想情况下它要求天线给每个用户分配一个点波束，这样根据用户的空间位置就可以区分每个用户的无线信号。换句话说，处于不同位置的用户可以在同一时间使用同一频率和同一码型，而不会相互干扰。实际上，SDMA通常都不是独立使用的，而是与其他多址方式(如FDMA、TDMA和CDMA等)结合使用。,简述抗干扰技术及组网技术,1.6

36、 移动通信的基本技术,（1）国际无线电标准化组织,国际无线电标准化工作主要由国际电信联盟(ITU)负责，它是设于日内瓦的联合国组织，下设四个永久性机构：综合秘书处、国际频率登记局(IFRB)、国际无线电咨询委员会(CCIR)以及国际电话电报咨询委员会(CCITT)。,国际频率登记局(IFRB)的职责有二：一是管理带国际性的频率分配；二是组织世界管理无线电会议(WARCs)。国际电话电报咨询委员会(CCITT)开发设备建议，如在有线电信网络中工作的数据Modem,还通过其不同的研究小组开发了许多与移动通信有关的建议，如编号规划、位置登记程序和信令协议等。国际无线电咨询委员会(CCIR)为ITU提

37、供无线电标准的建议，研究的内容着重于无线电频谱利用技术和网间兼容的性能标准和系统特性。,调整后的ITU分为三个组：无线通信组(以前的CCIR和IFRB)；电信标准化组(以前的CCITT)；电信开发组(BDT)。,（2）欧洲共同体(EC)的通信标准化组织,隶属于欧洲共同体的标准化组织主要是欧洲电信标准协会(ETSI)，它成立于1988年。GSM、无绳电话以及欧洲无线局域网等许多标准都是由ESTI制定。,（3）北美地区的通信标准化组织,在美国负责移动通信标准化的组织是电子工业协会(EIA)和电信工业协会(TIA)(后者是前者的一个分支)。此外，还有一个蜂窝电信工业协会(CTIA)。1988年末，T

38、IA应CTIA的请求组建了数字蜂窝标准的委员会TR45，来自美国、加拿大、欧洲和日本的制造商参加了这个组织。美国高通(Qualcomm)公司开发的基于码分多址(CDMA)的数字蜂窝移动通信系统被电信工业协会(TIA)标准化为IS-95(CDMA)标准。,2023/3/30,89,太平洋数字蜂窝移动通信系统（PDC）标准发布于1993年，亦称为日本数字蜂窝移动通信系统（JDC）。,(4)太平洋地区的通信标准化,90,1.7 移动通信的发展概况,1.7.1 移动通信的发展历程1.7.2 2G向3G的发展趋势1.7.3 我国移动通信系统的发展历程1.7.4 第四代移动通信（4G）标准及现状,自赫兹于

39、1864年发现电磁波，人类就一直在探讨无线通信。直到1896年即上个世纪初，马可尼利用无线电报演示了海上航行传播间的通信，开创了无线通信。自此移动通信得到了迅速的发展，现代的移动通信大致经历了以下六个阶段。,1.7.1 移动通信的发展历程,从二十世纪20年代至40年代，为早期的发展阶段.40年代中期至60年代初期，在此期间，公用移动通信业务问世，移动通信所使用的频率开始向更高的频段发展。60年代中期至70年代中期。从70年代中期至80年代中期，这是移动通信蓬勃发展的时期。从20世纪80年代中期至20世纪末。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。从21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展.,第一

40、阶段（从二十世纪20年代至40年代）,局限：专网通信（船舶、航空、警车等专用无线电通信及军事通信）。工作频率：2MHz，到40年代提高到3040MHz。调制方式：AM调制。代表：1934年，美国底特津市警察使用的警车无线电调度电话。,第二阶段（二十世纪40年代中期至60年代初期）,在此期间，移动通信业务向民用方向发展，即形成了公用汽车电话网（美国圣路易斯城）。工作频率：开始向更高的频段发展。主要使用甚高频（VHF）150 MHz和特高频（UHF）450 MHz频段。信道间隔为120KHz。工作方式：人工接续的单工工作方式。调制方式：FM调制。缺点：网络体制采用大区制，可用的信道数很少，因而网的

41、容量也较小。,特别值得一提的是1947年Bell实验室提出了蜂窝的概念。,第三阶段（二十世纪60年代中期至70年代中期）,工作频率：150MHz（VHF）和450MHz（UHF）频段。信道间隔已缩小到2030KHz。工作方式：自动拨号的全双工工作方式。即无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。网络体制采用大区制，由于信道间隔缩小，故信道数目增加，网的容量也有所提高。,第四阶段（二十世纪70年代中期至80年代中期）,各工业化国家相继开发出模拟蜂窝式公用移动通信网(1G)，形成了几种典型的模拟蜂窝移动电话系统：北美的AMPS，日本的HCMTS，英国的的TACS，前西德的C450及法国的Radi

42、o Comm2000。使用频段为800/900 MHz（早期曾使用450MHz），信道间隔为12.530KHz。全自动拨号，全双工工作，具有越区频道转换，自动漫游通信功能。频谱利用率、系统容量和话音质量都有明显的提高。,第五阶段（二十世纪80年代中期至20世纪末）,GSM数字移动通信系统和窄带CDMA(IS-95A)(2G)数字移动通信系统及卫星移动通信投入使用。CDMA码分多址方式，与GSM相比具有许多优点，如每个信道所容纳的用户数比GSM多，大大提高了频谱的利用率，抗干扰能力也增强了，对设备指标的要求相对要低，降低了设备的难度和成本，采用软切换的方式大大提高了话音传输质量等，优势较大。,第

43、六阶段（二十一世纪开始）,从21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。（2G至3G）其主要特点是：,业务（语音业务、视频业务、游戏以及上网等数据业务）集成。业务交互，能够同时捆绑多个业务。可开发多方会议以及基于定位的业务等。,1.7.2 2G向3G的发展趋势,一、移动用户数发展的必然趋势,随着移动用户数量的急剧增加，在世界一些发达地区已经出现了频率资源紧张、系统容量饱和的局面。移动通信所赖以生存的无线电频率是一种宝贵的资源，频谱资源是有限的，但随着移动通信的飞速发展，用户数量的急剧增加，有限的资源被“无限”地利用，矛盾越来越尖锐。而由于采用了CDMA技术，相对于来说可以提供更大的系统容量，有

44、效缓解急剧增长的用户数量和有限的频率资源之间的矛盾。从这个角度分析，的无线技术必将被所取代。,二、移动业务发展的必然趋势,随着社会生产力的发展，人类已经逐渐步入信息化社会，人们对于移动通信也提出了越来越高的要求。在这种潮流下，分组交换、ATM、IP等各种技术的融合已经成为移动通信的发展趋势，而且移动通信和互联网络的结合也越来越紧密。同时，信息技术的发展和用户的多样化、个性化需求要求移动通信系统提供更丰富、更个性化的业务，如图像、话音与数据相结合的多媒体业务和高速数据业务，但2G系统主要为用户提供话音业务和低速数据业务，QoS能力有限，无法满足用户多媒体、电子商务、移动上网等多种新兴通信的要求。

45、而3G能够达到高速车载环境下384kb/s、低速或静止状态下2Mb/s及以上的速率，因此可提供多样化、个性化业务，并向多媒体化、智能化、分组化方向发展。,三、运营商发展的必然趋势,由于话音业务的利润空间日益缩小，要提高，还需要开展丰富的差异化竞争业务。因为直接将业务本身标准化，所以同一种业务就只有一种标准实现方式，不利于第三方的快速引入和业务生成，生成新业务比较困难，无法充分满足用户多样化、个性化的业务需求。而在中，某个特定业务可以抽象为多个业务能力特征的集合，每个业务能力特征可以根据承载网络的不同而由不同的业务能力具体实现，这表现了业务生成的多样化和灵活性。运营商只有充分利用平台来开展差异化

46、竞争，才能在未来的激烈竞争中生存发展。,1.7.3 我国移动通信系统的发展历程,A网和B网：也称模拟网，是我国早期建设的移动电话网。G网：“全球通”（GSM）数字移动电话网。C网：是指CDMA（码分多址）制式的移动电话网。D网：是指DCS1800系统的网。,GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络，它们都是GSM标准。两个系统 功能相同，主要是频率不同，GSM900工作在900MHZ，DCS1800工作在1800MHZ。我国最早使用 的是GSM900，随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的GSM900网络频率变得日益紧 张，为更好地满足用户增长的需求，我国近期引入了DCS18

47、00，并采用以GSM900网络为依托，DCS1800网络为补充的组网方式，构成GSM900DCS1800双频网，以缓和高话务密集区无线信 道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机，就可在GSM900DCS1800两者之间自由切换，自动选择最佳信道进行通话，即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫 无察觉，而且手机选择了最佳信道，接通率得到了提高。为适应这个趋势，进一步抢占市场 份额，诺基亚、摩托罗拉、爱立信等世界著名移动电话设备生产厂商竞相开发并推出多频段手机。,DCS1800系统：,我国移动通信是从军事移动通信(即战术通信)起步的。民用移动通信发展较晚，最初阶段大致可分为早期、7

48、4系列、80系列三个阶段，20世纪50年代末到70年代中主要用于公安、邮电、交通、渔业等少数部门作专网用，1974年才开放了四个民用波段，制定了通用技术条件，开始研制频道间隔为50kHz和100kHz的74系列产品。1980年制定了频道间隔为25kHz的性能指标、测试方法和环境要求等部颁标准，开展了80系列设备的研制。,我国移动通信较详细发展阶段,我国公众移动通信起步于20世纪80年代，1987年在广州、上海率先采用900MHzTACS标准的模拟蜂窝移动通信系统,开通了蜂窝移动通信业务。它一经面世,就受到广大用户的欢迎,并迅速发展到全国各省。移动电话用户数每年翻番,发展速度之快,令世人瞩目。至

49、1996年已基本建成一个覆盖全国(除台湾省以外)31个省、直辖市、自治区大部分地市县和部分重要县镇的全国移动通信网。该网采用的设备主要由摩托罗拉系统(称A网)和爱立信系统(称B网)组成。1995年1月1日实现了A网和B网两系统内的分别联网自动漫游。1996年1月1日实现了A网、B网两系统的互联自动漫游,从而真正实现了“一机在手、信步神州”。随着数字移动通信系统的发展与普及，模拟蜂窝移动通信系统于2000年起开始封网，并逐步退出中国电信发展的历史舞台，将频段让给数字蜂窝移动通信系统。,1994年4月，中国联合通信有限公司（简称“中国联通”）的成立打破了邮电“一统天下”的局面。中国联通决定采用技术

50、先进、设备成熟、具有国际自动漫游功能的GSM数字移动通信技术,组建全国第二个公众移动通信网。1994年9月，中国电信也采用GSM数字移动通信技术,组建了中国电信全国公众数字移动通信网。从1994年9月至1995年年底短短一年多时间，中国就有15个省、直辖市、自治区开通了GSM数字移动电话业务,并采用中国七号信令完成联网自动漫游。,在发展GSM的同时,我国积极跟踪CDMA技术的发展。CDMA数字蜂窝试验网率先由长城电信在北京、上海、广州、西安四大城市建成并开通，使用效果不错。美国TIA的IS-95的双模式CDMA标准以Qualcomm的方案为基础，系统带宽为1.25MHz。随着中国电信改革的深入