最新移動通信系統(tǒng)概述精品課件教學(xué)教材

1、移動通信系統(tǒng)概述移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-82內(nèi)容內(nèi)容移動通信概述移動通信概述移動通信系統(tǒng)分類移動通信系統(tǒng)分類移動通信系統(tǒng)演進(jìn)移動通信系統(tǒng)演進(jìn)移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-86發(fā)展歷史發(fā)展歷史先驅(qū)者先驅(qū)者n1831 法拉第法拉第 證明了電磁感應(yīng)證明了電磁感應(yīng)n麥克斯韋麥克斯韋(1831-79): 電磁理論電磁理論,麥克斯韋方程組麥克斯韋方程組(1864)n赫茲赫茲(1857-94): 通過實(shí)驗(yàn)證明了波在空間傳播具有電傳播的特通過實(shí)驗(yàn)證明了波在空間傳播具有電傳播的特

2、性性1888，德國的卡爾斯魯厄城市，也就是現(xiàn)在的卡爾，德國的卡爾斯魯厄城市，也就是現(xiàn)在的卡爾斯魯厄大學(xué)所在地斯魯厄大學(xué)所在地, 移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-87發(fā)展歷史發(fā)展歷史n1896 Guglielmo Marconi首次證明了無線電信技術(shù)首次證明了無線電信技術(shù) (數(shù)字的數(shù)字的!)長波傳輸長波傳輸, 高功率傳輸?shù)那疤岣吖β蕚鬏數(shù)那疤? 200kw)n1915 紐約到紐約到舊金山的舊金山的無線話音傳輸無線話音傳輸n1920 馬可尼發(fā)現(xiàn)短波馬可尼發(fā)現(xiàn)短波更小的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)更小的發(fā)送機(jī)和接收機(jī), 得益于電子管的發(fā)明（得益于電子管的發(fā)明（電子管電子管, 1906, Lee De

3、Forest and Robert von Lieben）移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-88發(fā)展歷史發(fā)展歷史n1928 許多的電視廣播試驗(yàn)許多的電視廣播試驗(yàn) (橫過大西洋橫過大西洋, 彩色電視彩色電視, 電視新聞電視新聞)n1933 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 (E. H. Armstrong（阿姆斯特朗阿姆斯特朗 ）)n1958 A-Netz （德國）（德國）n模擬的模擬的, 160MHz, 僅來自移動局的連接設(shè)置僅來自移動局的連接設(shè)置, 無轉(zhuǎn)交無轉(zhuǎn)交, 80% 的覆的覆蓋率蓋率,在在 1971年有年有 11000用戶用戶n1979 NMT，450MHz (北歐的一些國家北歐的一些國家

4、)移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-89發(fā)展歷史發(fā)展歷史n1982 GSM標(biāo)準(zhǔn)的開始標(biāo)準(zhǔn)的開始目標(biāo)目標(biāo): 帶有漫游的歐洲內(nèi)的數(shù)字移動電話體系帶有漫游的歐洲內(nèi)的數(shù)字移動電話體系n1983 美國的美國的 AMPS的開始的開始(Advanced Mobile Phone System, analog)n1984 CT-1 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(歐洲歐洲) 用于無繩電話用于無繩電話n1986 C-Netz （德國）（德國）模擬話音傳輸模擬話音傳輸, 450MHz, 可切換可切換, 數(shù)字信號數(shù)字信號, 自動定位移動設(shè)備自動定位移動設(shè)備直到直到 2000投入使用投入使用, 業(yè)務(wù)業(yè)務(wù): FAX,調(diào)制解調(diào)器調(diào)

5、制解調(diào)器, X.25, e-mail, 98% 的覆蓋的覆蓋率率移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-810發(fā)展歷史發(fā)展歷史n1991 DECT標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字歐洲無繩電話數(shù)字歐洲無繩電話 (現(xiàn)今現(xiàn)今: 增強(qiáng)的無繩數(shù)字通信增強(qiáng)的無繩數(shù)字通信)1880-1900MHz, 100-500m 范圍范圍, 120 雙通道雙通道, 1.2Mbit/s 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸, 話音話音編碼編碼, 鑒定鑒定, 每平方公里數(shù)以萬計(jì)的用戶每平方公里數(shù)以萬計(jì)的用戶, 在超過在超過50個(gè)國家被使用個(gè)國家被使用n1992 GSM的開始的開始在德國的在德國的 D1 和和D2, 全數(shù)字全數(shù)字, 900MHz, 124 條

6、通道條通道自動定位自動定位,可切換可切換, 蜂窩狀蜂窩狀歐洲內(nèi)的漫游歐洲內(nèi)的漫游 現(xiàn)今可以在全世界現(xiàn)今可以在全世界170多個(gè)國家多個(gè)國家業(yè)務(wù)業(yè)務(wù): 9.6kbit/s的數(shù)據(jù)率的數(shù)據(jù)率, 傳真?zhèn)髡?話音話音, .移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-811發(fā)展歷史發(fā)展歷史n1994 E-Netz （德國）（德國）GSM ，1800MHz, 更小的單元更小的單元在德國作為在德國作為 E-plus(1997 98% 的人口覆蓋率的人口覆蓋率)n1996 HiperLAN (High Performance Radio Local Area Network)ETSI, 標(biāo)準(zhǔn)化類型標(biāo)準(zhǔn)化類型 1

7、: 5.15 - 5.30GHz, 23.5Mbit/s推進(jìn)了類型推進(jìn)了類型 2 和和 3 (均為均為 5GHz) 和和 4 (17GHz) 作為無線作為無線ATM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) (達(dá)到達(dá)到 155Mbit/s)n1997 無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng) IEEE 802.11IEEE 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn), 2.4 - 2.5GHz 紅外紅外, 2Mbit/s已經(jīng)開始有許多可用產(chǎn)品已經(jīng)開始有許多可用產(chǎn)品移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-812發(fā)展歷史發(fā)展歷史n1998 GSM 后繼者的規(guī)范后繼者的規(guī)范UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) 被歐洲提議

8、為被歐洲提議為 IMT-2000Iridium（銥星銥星）: 66顆人造衛(wèi)星顆人造衛(wèi)星 (+6個(gè)個(gè) 備用的備用的), 1.6GHz 通向移動電話通向移動電話n1999 附加無線局域網(wǎng)的規(guī)范附加無線局域網(wǎng)的規(guī)范IEEE 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 802.11b, 2.4-2.5GHz, 11Mbit/s藍(lán)牙藍(lán)牙, 2.4Ghz, 1Mbit/s 關(guān)于關(guān)于 IMT-2000的決策的決策“家族家族”的一些的一些“成員成員” : UMTS, cdma2000, DECT, WAP (Wireless Application Protocol) 和和i-mode的開端的開端通過移動電話可連接到許多（因特網(wǎng)）設(shè)備通過移動

9、電話可連接到許多（因特網(wǎng)）設(shè)備移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-813發(fā)展歷史發(fā)展歷史n2000 擁有更高數(shù)據(jù)速率的擁有更高數(shù)據(jù)速率的GSMHSCSD 提供速率高達(dá)提供速率高達(dá) 57,6kbit/s首次首次 達(dá)到達(dá)到 50 kbit/s的的 GPRS試驗(yàn)試驗(yàn) UMTS 拍賣拍賣/前景的前景的 競爭競爭在德國為了得到在德國為了得到6 UMTS的許可證大約花費(fèi)了的許可證大約花費(fèi)了 500億億 $!n2001 3G 系統(tǒng)的開始系統(tǒng)的開始在韓國的在韓國的Cdma2000,在歐洲的在歐洲的UMTS,在日本的在日本的Foma (類似于類似于 UMTS)n2002 大容量的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化大容量的

10、無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化IEEE 802.16 也稱也稱 Wireless MAN移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-814移動設(shè)備移動設(shè)備尋呼機(jī)尋呼機(jī) 只能接收只能接收 微小的顯示器微小的顯示器 簡單的文字信息簡單的文字信息移動電話移動電話 話音話音, 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)簡單的圖畫顯示簡單的圖畫顯示個(gè)人數(shù)字助理個(gè)人數(shù)字助理 較簡單的圖畫顯示較簡單的圖畫顯示 字符識別字符識別 簡單化的萬維網(wǎng)簡單化的萬維網(wǎng)掌上電腦掌上電腦 很小的鍵盤很小的鍵盤 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件的簡單化版標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件的簡單化版本本內(nèi)含控制器的傳感器內(nèi)含控制器的傳感器筆記本電腦筆記本電腦功能齊全功能齊全標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件移動通信系統(tǒng)概

11、論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-815n用戶的活動性用戶的活動性在無線電接收范圍內(nèi)空間上的可移動性在無線電接收范圍內(nèi)空間上的可移動性當(dāng)發(fā)送和接收信號時(shí)僅僅使用資源當(dāng)發(fā)送和接收信號時(shí)僅僅使用資源n機(jī)動性機(jī)動性能夠輕松地建立局域網(wǎng)能夠輕松地建立局域網(wǎng)遇難情境下遇難情境下辦公室遷移時(shí)辦公室遷移時(shí)廣告廣播網(wǎng)沒有先前的計(jì)劃廣告廣播網(wǎng)沒有先前的計(jì)劃配線無難度配線無難度 (例如例如 歷史建筑物歷史建筑物, 火險(xiǎn)保護(hù)火險(xiǎn)保護(hù),美觀美觀)為什么要移動通信為什么要移動通信?移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-816為什么要移動通信為什么要移動通信?n減少花銷減少花銷 (便宜的基礎(chǔ)構(gòu)造便宜的基礎(chǔ)構(gòu)造)可以

12、緊急鋪設(shè)光纜可以緊急鋪設(shè)光纜發(fā)展中國家使用手機(jī)而不是發(fā)展中國家使用手機(jī)而不是 挨家挨戶的鋪設(shè)同軸線挨家挨戶的鋪設(shè)同軸線n較靈敏地發(fā)現(xiàn)地震，火災(zāi)較靈敏地發(fā)現(xiàn)地震，火災(zāi), , 而忽略移動了連接器的用戶的操而忽略移動了連接器的用戶的操作作!移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-817移動對比于固定的特點(diǎn)移動對比于固定的特點(diǎn)n由于噪聲，干擾，時(shí)變信道產(chǎn)生較快的損耗速率由于噪聲，干擾，時(shí)變信道產(chǎn)生較快的損耗速率BER 按大小順序變化按大小順序變化環(huán)境條件環(huán)境條件 e.g. 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī),光光的散發(fā)的散發(fā) 影響傳輸影響傳輸n容量有限導(dǎo)致的低傳輸率容量有限導(dǎo)致的低傳輸率本地大約幾本地大約幾 Mbit

13、/s, 地域之間地域之間 384 Kbit/s 使用使用 GPRS/UMTS/更多的用戶數(shù)量，尤其在更多的用戶數(shù)量，尤其在CDMA系統(tǒng)中系統(tǒng)中n較高的延遲和抖動較高的延遲和抖動連接設(shè)置與連接設(shè)置與 GSM 在第二個(gè)范圍內(nèi)同步在第二個(gè)范圍內(nèi)同步, 對于其他無線系統(tǒng)是幾百毫對于其他無線系統(tǒng)是幾百毫秒。秒。移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-818移動對比于固定的特點(diǎn)移動對比于固定的特點(diǎn)n安全性低安全性低每個(gè)人都可以使用無線電每個(gè)人都可以使用無線電, 基站可以被模仿基站可以被模仿, 因此可以吸引來自無因此可以吸引來自無線電話的呼叫線電話的呼叫n總是要共享媒介總是要共享媒介必須找到方法共享信

14、道必須找到方法共享信道必須有可靠的裝置必須有可靠的裝置n頻率上有限制的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范頻率上有限制的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來調(diào)整頻率以避免受到其他用戶的干擾需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來調(diào)整頻率以避免受到其他用戶的干擾考慮到各國的標(biāo)準(zhǔn)國際性的標(biāo)準(zhǔn)也在慢慢的演進(jìn)考慮到各國的標(biāo)準(zhǔn)國際性的標(biāo)準(zhǔn)也在慢慢的演進(jìn)移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-819n交通交通通過通過DAB (Digital Audio Broadcasting)傳送新聞，路況，天氣，音樂傳送新聞，路況，天氣，音樂 通過通過 GSM, 3G進(jìn)行私人通信進(jìn)行私人通信通過通過GPS進(jìn)行定位跟蹤進(jìn)行定位跟蹤 當(dāng)?shù)氐膹V告網(wǎng)絡(luò)可以接入到附近的車

15、輛來避免事故，制導(dǎo)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)氐膹V告網(wǎng)絡(luò)可以接入到附近的車輛來避免事故，制導(dǎo)系統(tǒng)，冗余冗余可以預(yù)先傳達(dá)車輛（例如公交車，快速火車）的資料以便于維護(hù)可以預(yù)先傳達(dá)車輛（例如公交車，快速火車）的資料以便于維護(hù)應(yīng)用應(yīng)用移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-820各種應(yīng)用各種應(yīng)用移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-821各種應(yīng)用各種應(yīng)用n緊急情況緊急情況及早的向醫(yī)院傳送病人當(dāng)前的狀況和最初的診斷及早的向醫(yī)院傳送病人當(dāng)前的狀況和最初的診斷替代固定設(shè)施以防地震，臺風(fēng)，火災(zāi)替代固定設(shè)施以防地震，臺風(fēng)，火災(zāi)危機(jī)危機(jī), 戰(zhàn)爭戰(zhàn)爭, .n旅行推銷旅行推銷直接接觸到處存在中心地點(diǎn)的顧客資料直接接觸到處

16、存在中心地點(diǎn)的顧客資料對所有的代理數(shù)據(jù)看都是一致的對所有的代理數(shù)據(jù)看都是一致的移動辦公室移動辦公室移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-822各種應(yīng)用各種應(yīng)用n替代固定網(wǎng)絡(luò)替代固定網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳感器遠(yuǎn)程傳感器, e.g.,天氣天氣, 地球活動地球活動商業(yè)展覽的靈活性商業(yè)展覽的靈活性歷史建筑屋內(nèi)的局域網(wǎng)歷史建筑屋內(nèi)的局域網(wǎng)n娛樂娛樂, 教育教育, .室外接入因特網(wǎng)室外接入因特網(wǎng)智能旅行向?qū)峁┳钚碌募皶r(shí)的位置信息智能旅行向?qū)峁┳钚碌募皶r(shí)的位置信息Ad-hoc 網(wǎng)絡(luò)用于多用戶游戲網(wǎng)絡(luò)用于多用戶游戲移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-823內(nèi)容內(nèi)容移動通信概述移動通信概述移動通信系統(tǒng)

17、分類移動通信系統(tǒng)分類移動通信系統(tǒng)演進(jìn)移動通信系統(tǒng)演進(jìn)移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-824第一代移動通信系統(tǒng)第一代移動通信系統(tǒng)n第一代第一代: 二十世紀(jì)八十年代二十世紀(jì)八十年代n不同國家的幾個(gè)相互競爭的標(biāo)準(zhǔn)不同國家的幾個(gè)相互競爭的標(biāo)準(zhǔn)TACS (Total Access Communication Systems), 始于始于 1985英國標(biāo)準(zhǔn)英國標(biāo)準(zhǔn); 歐洲的一些國家歐洲的一些國家, 亞洲亞洲, 日本日本在中國首次使用蜂窩系統(tǒng)在中國首次使用蜂窩系統(tǒng) (1987年后年后)AMPS (Advanced Mobile Phone Service), 貝爾實(shí)驗(yàn)室貝爾實(shí)驗(yàn)室.世界上第一個(gè)

18、世界上第一個(gè)“真正真正”的蜂窩系統(tǒng)的蜂窩系統(tǒng)美國標(biāo)準(zhǔn)美國標(biāo)準(zhǔn), 在中國也使用在中國也使用NMT (Nordic Mobile Telephone)北歐標(biāo)準(zhǔn)北歐標(biāo)準(zhǔn); 在歐洲的大部分國家被采用在歐洲的大部分國家被采用第一個(gè)歐洲的體系第一個(gè)歐洲的體系 (瑞典瑞典, 1981)C-Netz (僅在德國僅在德國)Radiocom 2000 (僅在法國僅在法國)移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-825第一代移動通信系統(tǒng)第一代移動通信系統(tǒng)n模擬傳輸模擬傳輸頻率調(diào)制頻率調(diào)制, FDMA僅話音僅話音n各種帶寬各種帶寬:NMT:450 MHz first900 MHz laterTACS900 MH

19、zAMPS800 MHzn現(xiàn)今在技術(shù)落后的國家仍在使用現(xiàn)今在技術(shù)落后的國家仍在使用移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-826第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)n4 個(gè)體系個(gè)體系Global System for Mobile (GSM)Digital AMPS (D-AMPS), USCode Division Multiple Access (IS-95) Qualcomm, USPersonal Digital Cellular (PDC), JapannGSM 是至今占統(tǒng)治的地位的一個(gè)是至今占統(tǒng)治的地位的一個(gè)最初的最初的 pan-european在全世界的發(fā)展在全世界的發(fā)展1

20、993年后年后, 至今在中國快速發(fā)展至今在中國快速發(fā)展僅在美國發(fā)展較慢僅在美國發(fā)展較慢移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-827第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)n1982: 歐洲歐洲GSM規(guī)范的開始規(guī)范的開始 (1982-1990)n1983: 美國美國 AMPS 的廣泛發(fā)展的廣泛發(fā)展n1984: CT-1無繩電話無繩電話 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(歐洲歐洲) n1991: DECT 規(guī)范規(guī)范歐洲數(shù)字無繩電話歐洲數(shù)字無繩電話 (現(xiàn)今現(xiàn)今: 增強(qiáng)數(shù)字無繩通信增強(qiáng)數(shù)字無繩通信)100-500m范圍范圍, 120 雙方通信雙方通信, 1.2Mbit/s 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸, 話音編碼話音編碼, 鑒別鑒別

21、n1992: GSM 在全歐內(nèi)實(shí)施的開始在全歐內(nèi)實(shí)施的開始n1994: DCS-1800移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-828第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)GSMn數(shù)字式傳輸數(shù)字式傳輸Mircocell (vs. Marcocell)Digital modulation, TDMAn基帶基帶:900 MHz1800 MHz (Digital Cellular System: DCS-1800)1900 MHz (Personal Communication System: PCS-1900,US only)n規(guī)格規(guī)格GSM-400 (大區(qū)域大區(qū)域)GSM-800 (北美北美

22、)移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-829第二代移動通信系統(tǒng)第二代移動通信系統(tǒng)CDMAnQualcomm提議提議專利發(fā)行專利發(fā)行主要在主要在 US, Asia使用使用 (包括中國包括中國)nCode Division Multiple Access軟件容量軟件容量軟件轉(zhuǎn)交軟件轉(zhuǎn)交 (vs. hard HO)對抗多路徑衰退對抗多路徑衰退, RAKEn規(guī)格規(guī)格IS-95移動通信系統(tǒng)概論移動通信系統(tǒng)概論2022-5-8302代移動通信系統(tǒng)代移動通信系統(tǒng)GSM 的擴(kuò)充的擴(kuò)充nHigh Speed Circuit Switched Data (HSCSD)電路交換數(shù)據(jù)通信電路交換數(shù)據(jù)通信使用使用 4 slots (1 slot = 9.6 or 14.4 Kbps)nGen