单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无线通信,授课教师：刘劲,无线通信授课教师：刘劲,乔布斯传奇人生,乔布斯传奇人生,2,开场白,教学目标,参考书目,教学计划,考试问题,开场白 教学目标,教学目标,教学目标：讲授移动无线通信的基本概念、基本技术和移动无线通信系统基本构成和工作原理。,教学要求：掌握现代无线通信的基本概念、初步了解其发展史和发展现状、掌握移动信道的一些基本概念和初步定量分析方法、了解现代移动通信的关键技术、了解重要的移动无线通信系统。,教学目标 教学目标：讲授移动无线通信的基本概念、基本技术和移,教材,无线通信,美,Mischa Schwartz,著，许希斌、李云洲 译，电子工业出版社,“国外电子与通信教材系列”,价格：,39,元,教材无线通信,参考书目,1,无线通信与网络,李锵、郭继昌等译，电子工业出版社,全书将蜂窝移动通信与网络的基本内容（信号设计，信道特性，接收机结构，多址接入技术，移动蜂窝网，系统容量的增加，移动性管理，无线,/,有线网络互联）融合交织在一起，进行了统一且系统的讲述，并附有大量的说明性实例。价格：,28.0,参考书目1无线通信与网络,参考书目,2,无线通信原理与应用,第二版；周文安、付秀花等译，电子工业出版社,特点：,国外电子与通信教材系列,(,（美）拉帕波特（,Rappaport,T.S.,），本书是一本高等学校无线通信课程的权威教材。全书深入浅出地讨论了无线通信技术与系统设计方面的内容，包括无线网络涉及的所有基本课题（特别是,3G,系统和无线局域网），并且讲解了无线网络技术的最新发展和全球主要的无线通信标准。 价格：,49.0,参考书目2无线通信原理与应用第二版；周文安、付秀花等译，,参考书目,3,蜂窝通信,邬国扬、孙献璞编著，西安电子科技大学出版社,特点：系统地阐述了蜂窝网通信的基本原理、关键技术和典型的蜂窝网通信系统，较充分地反映了当代蜂窝网通信的现状和发展趋向。价格：,23.0,参考书目3蜂窝通信,考试问题,平时成绩,30,分：出勤,15,分,作业,15,分,试卷成绩,70,分：开卷考试,考试问题 平时成绩30分：出勤15分,移动无线通信基础,第一章 概述,移动无线通信基础第一章 概述,主要内容,研究对象,移动无线通信的基础知识,-,定义,-,发展概况,-,特点,-,分类,-,常用移动无线通信系统与频谱资源管理,-,基本技术,标准化组织,本书概述,思考题,主要内容 研究对象,研究对象,无线蜂窝网络：,局域网、个域网,返回,研究对象 无线蜂窝网络：返回,定义,无线通信,-,以“无线电波”作为媒体进行信息交换的通信称为无线通信。,-,例如：无线电波、红外线、激光等。,移动无线通信,-,通信的一方或双方在运动状态中进行信息传递的通信方式。换句话说，移动通信要解决因为人的移动而产生的动中通信问题。,-,终端的移动性：手机、车载台,第一章 概述,返回,定义 无线通信第一章 概述返回,发展概况,发端,塞缪尔,莫尔斯,（,Samuel Finley Breese Morse,，,1791-1872,）,1837,年，莫尔斯发明了,第一台电报机。,发展概况发端塞缪尔莫尔斯（Samuel Finley,1876,年，贝尔发明了,有线电话。,贝尔,（,1847-1922,）,发展概况,发端,1876年，贝尔发明了贝尔发展概况发端,麦克斯韦在物理学中的最大贡献是,建立了统一的经典电磁场理论和光,的电磁理论，预言了电磁波的存在。,麦克斯韦,(James Clerk Maxwel 1831,1879),英国物理学家,发展概况,发端,麦克斯韦在物理学中的最大贡献是麦克斯韦发展概况发端,第一章 概述,1887,年，赫兹建立了第一,个无线电实验室。,赫兹,（,1857-1894,）,德国物理学家,发展概况,发端,第一章 概述1887年，赫兹建立了第一赫兹发展概况发端,第一章 概述,马可尼,（,1874-1937,）,意大利科学家,马可尼正在调试无线电装置,马可尼在,1899,年和,1901,年,分别实现了横跨英吉利海,峡和大西洋的通信。这些,成功使无线电被广泛用于,船只和船只之间以及船只,海岸之间利用莫尔斯电码,进行的通信。人们称其为,“,无线电之父,”,。,发展概况,发端,第一章 概述马可尼马可尼正在调试无线电装置 马可尼在189,早期的无线系统使用的是原始但功率很强的,间歇放电发射器,，它仅适用于,无线电报,。,德福雷斯特,(Do Forest),在,1906,年发明了,真空三极管,，它允许对连续波信号进行调制，并可用于语音传输。,1920,年商业化的无线广播在美国和加拿大开始运营。,早期的无线发射器过于笨重，不便于安装在运输工具上。,第一章 概述,发展概况,发端,早期的无线系统使用的是原始但功率很强的间歇放电发射器，它仅,1.,第一阶段：起步阶段（,2040,年代）,1928,年，美国底特律警察使用的车载无线电系统（,单向,），工作频率为,2MHz,，标志着移动无线通信的开始。,30,年代初，第一个双向移动系统在新泽西的贝尼尔警察局投入运行（,半双工,）。,1935,年，阿姆斯特朗发明了,FM,方式,无线电，是移动通信中第一个大分水岭，大大提高了灵敏度，具有“捕获效应”能更有效地对抗“快衰落”或波动性，因此很快便取代了,AM,方式,，获得广泛应用。,特点,：主要使用短波频段，电子管设备，专用系统,第一章 概述,发展概况,发展史,1. 第一阶段：起步阶段（2040年代）第一章 概述发展,2.,第二阶段：公用网初期阶段（,40,中,-60,初）,在此阶段，移动电话需求强烈，专用移动无线电话系统广泛应用于警察、出租车、新闻、调度等方面，并开始出现公用汽车移动无线电话系统。,1946,年，,Bell,实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车电话网，称为“,城市系统,”，频率,150MHz,。,特点,：专用网过渡至公用移动网；半双工方式；人工接续；网络容量小。,1947,年，,Bell,实验室提出了,蜂窝,的构想。,第一章 概述,发展概况,发展史,2. 第二阶段：公用网初期阶段（40中-60初）第一章 概,3.,第三阶段,：,公用网改善与完善阶段（,60,中,70,中）,60,年代中期，美国推出了,先进移动电话业务,IMTS,，使用,150MHz,和,450MHz,频段，采用,大区制,，实现了,无线频道自动选择,，并能够自动接续到公用电话，是模拟,FM,技术达到了,30,年发展的顶峰。,德国也推出了具有相同技术水平的,B,网。,特点,：大区制、中小容量、自动选频、自动接续,第一章 概述,发展概况,发展史,3. 第三阶段：公用网改善与完善阶段（60中70中）第一章,4.,第四阶段,：,公用网蓬勃发展的阶段（,70,中,80,中）,1978,年底，,Bell,实验室研制成功了模拟蜂窝移动通信系统,- “,高级移动电话业务,AMPS,”,，大大提高了系统的容量。,第一代移动通信系统：,1983,年美国芝加哥的,AMPS,，,1980,年北欧的,NMT,，,1979,年日本东京、神户、大阪的,HAMTS,、,1985,年英国伦敦的,TACS,等。使用频段为,800/900MHz,。,第一章 概述,发展概况,发展史,4.第四阶段：公用网蓬勃发展的阶段（70中80中）第一章,4.,第四阶段,：,公用网蓬勃发展的阶段（,70,中,80,中）,特点：蜂窝网、大容量、模拟网,缺点：各系统间没有公共接口 ；业务种类单一 ；频谱利用率低 ；安全保密性差,第一章 概述,发展概况,发展史,4. 第四阶段：公用网蓬勃发展的阶段（70中80中）第一章,5.,第五阶段,：,数字移动通信系统发展和成熟时期（,20,世纪,80,年代中至,90,年代末）,特点：传输的所有业务信息均采用,数字,的形式，并且还发展了一些新的多址方式，如,时分多址频分双工（,TDMA / FDD,）,、,CDMA,等，提供除话音外的多种业务。,第二代数字蜂窝网络（,2G,）,- 2,个,TDMA,标准：,IS-136,：,D-AMPS,GSM,：全球移动通信系统,- 1,个,CDMA,标准：,IS-95,第一章 概述,发展概况,发展史,5.第五阶段：数字移动通信系统发展和成熟时期（20世纪80年,6.,第六阶段,：,3G,（,2000,年至今）,2.5G,移动通信网络,-,特点：更高速的数据传输；无线应用协议,WAP,-,标准：,GSM,通用无线分组业务,GPRS,、高速电路交换数据,HSCSD,、演进的增强数据传输速率的通用分组无线业务,EDGE,IS136,、,PDCGPRS,、,EDGE,IS-95IS-95B,3G,移动通信网络,与,2G,根本的不同：,CDMA,与分组交换技术,第一章 概述,发展概况,发展史,6.第六阶段：3G（2000年至今）第一章 概述发展概况,6.,第六阶段,：,3G,（,2000,年至今）,4G or Beyond 3G,-,广带接入,(broadband),和分布网络,-,超过,2Mb/s,的非对称数据传输能力,-,广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作广播网络,第一章 概述,返回,发展概况,发展史,6.第六阶段：3G（2000年至今）第一章 概述返回发展概,移动无线通信的挑战,无线信道,第一章 概述,用户的移动性,移动无线通信的挑战无线信道第一章 概述用户的移动性,主要特点,1.,电波传播条件恶劣,第一章 概述,两种衰落模型：,大尺度衰落,小尺度衰落,原因：,高层建筑的绕射损耗,多径衰落,距离影响,主要特点1. 电波传播条件恶劣第一章 概述两种衰落模型：,主要特点,2.,具有多谱勒效应,移动台处于运动中时，接收信号会产生附加频率变化，即多普勒频移,。,多普勒频移与移动台运动速度、工作频率及电波与移动方向夹角的关系：,第一章 概述,主要特点2. 具有多谱勒效应第一章 概述,3.,噪声与干扰,噪声：内部噪声、人为噪声、环境噪声,同频干扰与邻频干扰,第一章 概述,主要特点,3. 噪声与干扰第一章 概述主要特点,主要特点,4.,频谱资源紧缺,频谱管理,中国移动通信公司,GSM,使用的频段,- 900MHz,（上行,905-915,；下行,950-960,）,- 1800MHz,（,1710-1785,；,1805-1880,）,解决办法：,-,开辟和启用新频段,-,研究新技术提高频谱利用率,第一章 概述,主要特点4. 频谱资源紧缺第一章 概述,主要特点,5.,建网技术复杂,位置登记：归属位置寄存器（,HLR,）与访问位置寄存器（,VLR,）记录用户行踪。,过区切换,提供不同地区、不同运营商网络之间的漫游。,用户安全与网络安全的鉴权。,6.,移动通信设备需适于在移动环境中使用,第一章 概述,返回,主要特点5. 建网技术复杂第一章 概述返回,移动通信的分类,按,通信工作方式,：单工、双工（,FDD,、,TDD,）、半双工（同频、异频）,按多址方式：,FDMA,、,TDMA,、,CDMA,等,按信号形式：模拟网、数字网,按组网形式：,大区制、小区制,按覆盖范围：城域网（,MAN,）、局域网（,LAN,）、个域网（,PAN,）、车域网（,VAN,）,第一章 概述,移动通信的分类按通信工作方式：单工、双工（FDD、TDD）、,移动无线通信的分类,按承载业务类型：电话网、数据网、综合业务网、多媒体,按服务特性：专用网、公共网,按使用环境：陆地、海上、空中,按使用对象：民用、军用,按系统应用：无线寻呼、无绳电话、公用电话,/,数字、调度（集群）,第一章 概述,返回,移动无线通信的分类按承载业务类型：电话网、数据网、综合业务网,单工通信,发射机,接收机,送受话器,发射机,接收机,送受话器,电台甲,电台乙,f,1,(,f,1,),f,1,(,f,2,),f,1,(,f,1,),f,1,(,f,2,),同频单工和异频单工,单工通信发射机接收机送受话器发射机接收机送受话器电台甲电台乙,双工通信,f,1,f,2,f,1,f,2,基站,移动台,发射机,接收机,送受话器,发射机,接收机,送受话器,双工器,双工通信 f1 f2 f1 f2基站移动台发射机,双工通信,发送,接收,收发保护频段,f,频分双工（,FDD,）,时分双工（,TDD,）,发送,发送,接收,接收,t,保护时间间隔,双工通信发送接收收发保护频段f频分双工（FDD）时分双工（T,上下行链路的概念,由于移动性的要求，移动台的天线高度和发射功率都要受到限制，为了保证用户之间能够有足够的通信距离，同时也为了便于系统的管理和交换，通常采用,基站转发,的工作模式。,基站,上行链路,下行链路,下行链路,上行链路,返回,上下行链路的概念由于移动性的要求，移动台的天线高度和发射功率,大区制与小区制的概念,大区制：采用一个基站覆盖整个服务范围,基站：高架天线（数十米,数百米）,大功率发射机（几十,几百瓦）,移动台：几十,几百部、天线低、发射功率小,覆盖半径：几十公里,问题：上行信号差,解决办法：分集接收,特点：系统简单、容量小,第一章 概述,BS,大区制与小区制的概念大区制：采用一个基站覆盖整个服务范围第一,大区制与小区制的概念,大区制：采用一个基站覆盖整个服务范围,基站：高架天线（数十米,数百米）,大功率发射机（几十,几百瓦）,移动台：几十,几百部、天线低、发射功率小,覆盖半径：几十公里,问题：上行信号差,解决办法：分集接收,特点：系统简单、容量小,第一章 概述,BS,R,R,R,R,大区制与小区制的概念大区制：采用一个基站覆盖整个服务范围第一,大区制与小区制的概念,小区制：多个基站增大覆盖面积，频率复用,基站：小功率发射机（,510W,）,形式：,带状、面状、立体状,特点：系统复杂、容量大,返回,大区制与小区制的概念小区制：多个基站增大覆盖面积，频率复用返,常用移动通信系统,1.,蜂窝移动通信系统,常用移动通信系统1.蜂窝移动通信系统,常用移动通信系统,2.,无绳电话系统,Cordless Telephone,（,CT,）,普通话机,座,机,用户线,市话局,PHS,个人手持电话系统,常用移动通信系统2.无绳电话系统普通话机座用户线市话局 PH,常用移动通信系统,3.,集群移动通信系统,属于调度系统的专用通信网,半双工工作方式,与有线用户 无接口,4.,移动卫星通信系统,MSS,覆盖海上、空中和地形复杂而人口稀疏的地区,以低轨道通信卫星（,LEO,）为主,如：,Motorola,公司的铱星系统、,Global-star,、,Ddyssey,、,ELLIPSO,、,Aries,等。,常用移动通信系统3.集群移动通信系统,常用移动通信系统,5.,分组无线网,利用无线信道进行分组交换的通信网络。,分组传输方式是一种存储转发方式，网络中传送的信息以“分组”,(Packet),为基本单元。,适用于实时性要求不高的数据通信。,如：,ARDIS,系统（先进的无线电数据信息系统）,Mobitex,系统（全国性互连的集群无线电网络）,CDPD,系统（蜂窝数字分组数据）,TETRA,系统（全欧集群无线电）,IS-54,和,IS-95,系统（第二代北美数字蜂窝）,常用移动通信系统5.分组无线网,频谱资源的管理,国际电联定义,3000GHz,以下的,电磁频谱,为无线电磁波的频谱；,ITU,当前只划分了,9kHz-400GHz,范围，实际使用的在几十,GHz,以下，蜂窝移动通信工作在,3GHz,以下；,今天的移动通信频谱利用率较早期的提高了上,100,倍。,频谱资源的管理国际电联定义3000GHz以下的电磁频谱为无线,频谱资源的管理,几个代表性系统所占的频谱,1.,蜂窝移动电话系统,系统,上行频率,/MHz,下行频率,/MHz,TACS(1G,模拟,),890905,935950,GSM 900,905915,950960,DCS1800,17101785,18051880,N-CDMA,824849,869894,频谱资源的管理 几个代表性系统所占的频谱系统上行频率/MHz,频谱资源的管理,2.,卫星移动通信系统,WARC-92,为卫星移动业务划分的频率,空到地链路频率,/MHz,1525,1530,21702200,2483.52500,2500,2520,1613.8,1626.5,共,84.2,地到空链路频率,/MHz,1610,1626.5,19802010,2670,2690,共,66.5,频谱资源的管理2. 卫星移动通信系统WARC-92为卫星移动,频谱资源的管理,3.,无绳电话,系统,频率,/MHz,双工方式,载频间隔,/kHz,DECT(,欧洲,),18801990,TDD,1728,PHS(,日本,),18951919,TDD,300,PACS(,美国,),18501910/,19301990,FDD,300,PHS(,中国,),19001915,TDD,300,频谱资源的管理3. 无绳电话系统频率/MHz 双工方式载频间,频谱资源的管理,4. GPRS,GSM900,、,1800,和,1900MHz,三个频段。,5. 3G,1992,年：,230MHz,18852025MHz,，,21102200MHz,其中语音,162MHz,（,71%,），非语音,65MHz,（,29%,）,2000,年：世界无线电大会针对未来数据发展需求进行了扩展,806960MHz,，,17101885MHz,，,25002690MHz,返回,频谱资源的管理4. GPRS返回,移动通信基本技术,1.,移动信道中电波传播特性,2.,调制技术,3.,多址技术,4.,抗干扰措施,5.,组网技术,返回,移动通信基本技术1. 移动信道中电波传播特性返回,标准化组织,1.,国际无线电标准化组织,国际电信联盟,ITU,综合秘书处,国际频率登记委员会,IFRB,国际无线电咨询委员会,CCIR,国际电话电报咨询委员会,CCITT,1993,年改组后的,ITU,无线通信组（前,CCIR,和,IFRB,）,ITU-R,电信标准化组（前,CCITT,）,ITU-T,电信开发组（,BDT,）,标准化组织1.国际无线电标准化组织,标准化组织,2.,欧洲共同体（,EC,）的通信标准化组织,欧洲邮电管理协会,CEPT,欧洲电信标准协会,ETSI,标准化组织2. 欧洲共同体（EC）的通信标准化组织,标准化组织,3.,北美地区的通信标准化组织,电子工业协会,EIA,电信工业协会,TIA,TR45,、,TR45.3,、,TR45.5,美国国家标准协会,ANSI,的电信委员会,TI,返回,标准化组织3. 北美地区的通信标准化组织返回,组网形状,第一章 概述,带状网,蜂窝网,特点：有向天线，小区形状扁圆形；,频率复用（双频制、三频制）；,小区呈线状排列,特点：小区形状正六边形；,网络覆盖类似于蜂窝；,频率复用。,返回,组网形状第一章 概述带状网蜂窝网特点：有向天线，小区形状扁,本书概述,第,1,章 介绍与综述,第,2,章 无线介质中传播现象的特性,第,3,章 小区基本概念和信道分配,第,4,章 动态信道分配和功率控制,第,5,章 调制技术,第,6,章 多址接入技术：,FDMA,TDMA,CDMA,系统容量比较,第一章 概述,本书概述第1章 介绍与综述第一章 概述,本书概述,第,7,章 检错纠错编码,第,8,章 第二代数字无线系统帧,第,9,章 性能分析：准入控制和切换,第,10,章,2.5G/3G,无线移动通信：,分组数据交换,第,11,章 蜂窝系统接入和调度技术,第,12,章 无线局域网和个域网络,第一章 概述,本书概述第7章 检错纠错编码第一章 概述,思考题,简述移动无线通信的特点。,简述移动无线通信网络的发展趋势。,了解中国移动通信的发展历程。,第一章 概述,思考题简述移动无线通信的特点。第一章 概述,邻频干扰与同频干扰,邻频干扰是指相邻,频道或邻近频道信号,之间的相互干扰。,同频干扰：频率再,用引起的相互干扰。,第一章 概述,返回,邻频干扰与同频干扰 邻频干扰是指相邻第一章 概述返回,我国蜂窝移动通信系统的频率,第一章 概述,系统或使用部门,上行频率,/MHz,下行频率,/MHz,中国联通,CDMA,825835,870880,中国移动,GSM,室内分布系统,885890,930935,中国移动,GSM900,890909,935954,中国联通,GSM900,909915,954960,中国移动,DCS1800,17101720,18051815,中国联通,DCS1800,17451755,18401850,返回,我国蜂窝移动通信系统的频率第一章 概述系统或使用部门 上行,频率范围,名称,波长,典型应用,3,30Hz,极低频,ELF,10,3,10,2,km,远程导航、水下通信,30,300Hz,超低频,SLF,10,4,10,3,km,海底通信、电报,0.3,3kHz,特低频,ULF,10,3,10,2,km,数据终端、有线通信,3,30kHz,甚低频,VLF,10,2,10km,导航、电话、电报、水下通信,30,300kHz,低频,LF,10,1km,导航、水下通信、无线电信标,0,3,3MHz,中频,MF,10,3,10,2,m,广播、业余无线电、海事通信,3,30MHz,高频,HF,10,2,10m,国际定点通信、军用通信、广播、业余无线电、电报、传真,30,300MHz,甚高频,VHF,10,1m,电视、调频广播、移动通信、导航、空中管制,0.3,3 GHz,特高频,UHF,10,2,10cm,电视、雷达、遥控遥测、点对点通信、移动通信、导航、,GPS,3,30GHz,超高频,SHF,10,1cm,卫星和空间通信、微波接力、雷达、移动通信,30,300GHz,极高频,EHF,10,1mm,射电天文、雷达、微波接力、移动通信、铁路业务,300GHz,3THz,亚毫米波,1,0.1mm,未划分，实验用,43,430 THz,红外,7,0.7m,光通信系统,430,750 THz,可见光,0.7,0.4m,光通信系统,750,3000THz,紫外,0.4,0.1m,光通信系统,返回,频率范围名称波长典型应用330Hz极低频ELF10310,Class is over.,Class is over.,