移動(dòng)通信-1概述-李兆玉

2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-1移動(dòng)通信通信學(xué)院·通信理論教研中心2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-2MOVINGwrongRightWhereareyou?Here,comeon!移動(dòng)通信視頻應(yīng)用流媒體業(yè)務(wù)電話、短信LIVETV課程背景移動(dòng)通信與我們有何聯(lián)系？2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-3工作電子電路通信原理C語(yǔ)言交換原理移動(dòng)通信具體、多變的各種實(shí)際技術(shù)電路分析信號(hào)系統(tǒng)傳輸原理高等數(shù)學(xué)線性代數(shù)微機(jī)原理統(tǒng)計(jì)與概率隨機(jī)過(guò)程單片機(jī)數(shù)學(xué)電子基礎(chǔ)通信基礎(chǔ)工具外語(yǔ)、計(jì)算機(jī)通信工程專業(yè)支撐數(shù)字電路素養(yǎng)通信網(wǎng)課程體系2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-4通過(guò)考試，拿到學(xué)分（最終目標(biāo)）能應(yīng)付即將找工作面試時(shí)可能遇到的專業(yè)知識(shí)（目標(biāo)中的附加值）網(wǎng)絡(luò)如何找到移動(dòng)中的“我”（好奇）短信如何實(shí)現(xiàn)收發(fā)？（興趣）……如何達(dá)到不同層次的目標(biāo)？課程目標(biāo)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-5課程結(jié)構(gòu)GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)cdma2000移動(dòng)通信系統(tǒng)概論移動(dòng)信道特性抗衰落技術(shù)LTE移動(dòng)通信系統(tǒng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-6

學(xué)時(shí)：

56學(xué)時(shí)理論選用教材：自編講義參考教材：《移動(dòng)通信》，李建東等，西安電子科技大學(xué)出版社作業(yè)上交：每章一次作業(yè)（上課之前交）課堂紀(jì)律：認(rèn)真聽課，積極響應(yīng)?？荚嚪绞剑洪]卷/半開卷（平時(shí)成績(jī)占30%，期末70%。60分及格）。關(guān)于答疑：電話、短信、e-Mail、預(yù)約等方式關(guān)于課程2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-7第一章 概論1.1移動(dòng)通信的特點(diǎn)1.2常用移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動(dòng)通信的發(fā)展路程1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動(dòng)通信基本技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-81.1移動(dòng)通信特點(diǎn)移動(dòng)通信？“動(dòng)中通”移動(dòng)通信就是通信雙方至少有一方是處于運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。終端的移動(dòng)性（特定的“終端號(hào)碼”、手持機(jī)、車載臺(tái)）個(gè)人的移動(dòng)性（特定的“個(gè)人號(hào)碼”，SIM卡方式支持的業(yè)務(wù)）2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-91.移動(dòng)通信必須利用無(wú)線電波進(jìn)行信息傳輸彌散損耗陰影效應(yīng)多徑效應(yīng)多卜勒效應(yīng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-102.移動(dòng)通信是在復(fù)雜的干擾環(huán)境中運(yùn)行的。外部干擾。天電干擾、工業(yè)干擾和信道噪聲系統(tǒng)間的干擾。鄰道干擾、互調(diào)干擾、共道干擾、多址干擾和遠(yuǎn)近效應(yīng)抗干擾技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)、信道編碼與交織技術(shù)、信道均衡技術(shù)、分集技術(shù)、信道估計(jì)技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和智能天線技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-113.移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量的需求與日俱增，而頻率資源非常有限。移動(dòng)通信業(yè)務(wù)一般只能工作在3GHz以下的頻段。全球移動(dòng)用戶數(shù)已達(dá)到60億，還在高速增長(zhǎng)。豐富多彩的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需要更大的帶寬。為了解決這一矛盾，除了開辟新的頻段、縮小頻道間隔之外，研究各種有效利用頻率技術(shù)和新的體制。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-124.移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，網(wǎng)絡(luò)管理和控制必須有效。網(wǎng)絡(luò)：小容量大區(qū)制和大容量小區(qū)制控制：用戶過(guò)境切換和漫游2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-135.移動(dòng)通信設(shè)備必須適于在移動(dòng)環(huán)境中滿足多種應(yīng)用要求。

體積小、重量輕、省電、操作簡(jiǎn)單、攜帶方便WindowsmobileiPhoneOSOPhoneOSSymbian（塞班）android（安卓）Linux黑莓操作系統(tǒng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-14第一章 概論1.1移動(dòng)通信的特點(diǎn)1.2常用移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動(dòng)通信的發(fā)展路程1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動(dòng)通信基本技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-15公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（PLMN）公共陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)是移動(dòng)通信中最大和最主要的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，世界各國(guó)都建立了PLMN，PLMN可實(shí)現(xiàn)不同容量、質(zhì)量、數(shù)據(jù)速率和業(yè)務(wù)等要求的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)跨區(qū)、跨國(guó)乃至全球的漫游業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理。1.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-161.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)IPPSTNBSBSBSBSBSBSCBSCMSMSCVLR/HLRNMMC2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-171.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-181.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-19集群系統(tǒng)（專網(wǎng)）集群系統(tǒng)是一種專用高級(jí)移動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)，由控制中心、基站、調(diào)度臺(tái)、移動(dòng)臺(tái)組成。集群通信應(yīng)用方向：公安系統(tǒng)----公安指揮調(diào)度水利系統(tǒng)----汛期專用交通系統(tǒng)----運(yùn)輸管理、出租車調(diào)度電力系統(tǒng)----數(shù)傳、指揮系統(tǒng)鐵路系統(tǒng)----鐵道移動(dòng)調(diào)度、售票網(wǎng)等1.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-201.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)3.無(wú)繩電話系統(tǒng)無(wú)繩電話是指用無(wú)線信道代替普通電話線，在限定的業(yè)務(wù)區(qū)內(nèi)自由移動(dòng)的無(wú)線電話系統(tǒng)。4.無(wú)線尋呼系統(tǒng)無(wú)線尋呼系統(tǒng)1984年進(jìn)入我國(guó)，現(xiàn)已被淘汰特點(diǎn)：便宜2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-211.2 常用移動(dòng)通信系統(tǒng)5.衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)覆蓋廣、通信距離遠(yuǎn)手機(jī)笨重，手機(jī)價(jià)格與通話費(fèi)用高6.分組無(wú)線網(wǎng)分組無(wú)線網(wǎng)是一種利用無(wú)線信道進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)線局域網(wǎng)(WirelessLAN)是90年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-22第一章 概論1.1移動(dòng)通信的特點(diǎn)1.2常用移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動(dòng)通信的發(fā)展路程1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動(dòng)通信基本技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-231864年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在1897年M.G.馬可尼在固定站與一艘拖船之間完成了一項(xiàng)無(wú)線通信試驗(yàn)，揭開了移動(dòng)通信歷史的序幕。1928年，美國(guó)警用車輛的車載無(wú)線電系統(tǒng)，標(biāo)志移動(dòng)通信開始。1946年，Bell實(shí)驗(yàn)室在圣路易斯建立第一個(gè)公用汽車電話網(wǎng)。1960s，實(shí)現(xiàn)無(wú)線頻道自動(dòng)選擇并能自動(dòng)接續(xù)到公用電話網(wǎng)。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-24關(guān)鍵性的突破:1946年AT&T第一個(gè)推出移動(dòng)電話。1970s，高度可靠的、小型化的晶體電路的發(fā)展。1973年，馬丁庫(kù)帕發(fā)明了手機(jī)，俗稱“大哥大”。1974年，美國(guó)Bell實(shí)驗(yàn)室提出蜂窩移動(dòng)通信的概念，使移動(dòng)通信走向商用。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-251G(1980s)AMPSTACSNMSOthers2G(1992-2000)CDMAIS95GSMPDC2.5G(2000-2004)CDMA20001xGPRSEGPRS3G/3.5G(2004-至今)TD-SCDMAWCDMAHSDPAHSUPACDMA20001XEVDORev.0EVDORev.AWimax語(yǔ)音業(yè)務(wù)語(yǔ)音業(yè)務(wù)寬帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模擬技術(shù)數(shù)字技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-26第一代移動(dòng)通信特點(diǎn)模擬（蜂窩）僅限語(yǔ)音通信僅為宏小區(qū)主要用于戶外覆蓋無(wú)法長(zhǎng)途漫游保密性差、通話質(zhì)量差主要接入技術(shù)：FDMA以企業(yè)用戶為中心主要代表：AMPS(美國(guó))、TACS(歐洲)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-27第二代移動(dòng)通信特點(diǎn)數(shù)字（雙模、雙頻）語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信宏/微小區(qū)戶內(nèi)/戶外覆蓋保密性好、容量大主要接入技術(shù)：TDMA數(shù)據(jù)速率：9.6k~32Kbps主要標(biāo)準(zhǔn)：GSM(歐洲)，IS-95(Qualcom)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-282.5代移動(dòng)通信第二代提供的以話音為主的業(yè)務(wù)無(wú)法滿足人們的需求。在第二代移動(dòng)通信基礎(chǔ)上，通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的協(xié)議，研發(fā)出來(lái)適用于數(shù)據(jù)通信的移動(dòng)系統(tǒng)。典型：GPRS，CDMA20001x缺點(diǎn)：基于第二代系統(tǒng)，先天不足，無(wú)法從根本上提高系統(tǒng)容量和頻譜效率。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-29第三代移動(dòng)通信，IMT-2000InternationalMobileTelecommunication2000IMT-2000的名稱為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)制定了總目標(biāo)：工作在2000MHz頻段在2000年左右商用2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-30第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)3大標(biāo)準(zhǔn)WCDMA(歐洲、日本)

cdma2000(北美)TD-SCDMA(中國(guó))2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-312013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-32第三代移動(dòng)通信特點(diǎn)頻譜利用率高服務(wù)質(zhì)量好高速傳輸支持多媒體業(yè)務(wù)室內(nèi)環(huán)境至少2Mbps步行環(huán)境至少384kbps車速環(huán)境至少144kbps傳輸速率按需分配支持上、下行鏈路的不對(duì)稱需求易于從第二代系統(tǒng)過(guò)渡支持全球無(wú)縫漫游1-33移動(dòng)通信原理-1通信網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)教研中心李兆玉2024/1/26圖1-4WCDMA和TD-SCDMA增強(qiáng)和演進(jìn)的路線示意圖

圖1-5cdma2000增強(qiáng)和演進(jìn)的路線示意圖2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-343G新演進(jìn)3G技術(shù)面臨市場(chǎng)的壓力來(lái)自WiMAX技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)延長(zhǎng)3G生命期，保證3G許可證費(fèi)用的回收增強(qiáng)型3G技術(shù)、S3G、3.9G、E3G引入先進(jìn)的、全新的無(wú)線技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)3GPP/3GPP2全面啟動(dòng)了新一代3G技術(shù)的研究2007年中完成標(biāo)準(zhǔn)的制定2010年左右商用2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-353GPPLTE3GPPLTE（LongTermEvolution），可認(rèn)為是3.9G，面對(duì)WiMax等的競(jìng)爭(zhēng)壓力，LTE計(jì)劃確保十年以上的持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)能力。LTE的主要系統(tǒng)目標(biāo)如下：明顯提高峰值速率:在20MHz下行頻譜內(nèi)瞬時(shí)下行峰值速率可達(dá)100Mbit/s(即5bit/s/Hz)在20MHz上行頻譜內(nèi)瞬時(shí)上行峰值速率可達(dá)50Mbit/s(即2.5bit/s/Hz)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-364G名稱：IMT-Advanced2006年，ITU-R正式將B3G/4G技術(shù)命名為IMT-Advanced技術(shù)。實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率和更大的系統(tǒng)容量，其目標(biāo)峰值速率為：低速移動(dòng)、熱點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景下1Gbit/s以上；高速移動(dòng)、廣域覆蓋場(chǎng)景下100Mbit/s以上。采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)、智能天線技術(shù)、發(fā)射分集技術(shù)、聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康摹?013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-37第一章 概論1.1移動(dòng)通信的特點(diǎn)1.2常用移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動(dòng)通信的發(fā)展路程1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動(dòng)通信基本技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-38頻率是寶貴的資源，為了有效使用有限頻率資源，對(duì)頻率的分配和使用必須服從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國(guó)內(nèi)有關(guān)部門的統(tǒng)一管理，否則將會(huì)造成互相干擾或頻率資源的浪費(fèi)。確定移動(dòng)通信工作頻段主要考慮幾個(gè)因素：①電波的傳播特性；②環(huán)境噪聲及干擾情況；③服務(wù)區(qū)域范圍、地形和障礙物尺寸；④設(shè)備小型化；⑤與已開發(fā)頻段的協(xié)調(diào)和兼容性。1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段的使用2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-391.2.3 工作頻率（續(xù)）移動(dòng)通信頻段移動(dòng)臺(tái)發(fā)和基站收基站發(fā)和移動(dòng)臺(tái)收160MHz頻段138MHz～149.9MHz150.05MHz～167MHz450MHz頻段403MHz～420MHz450MHz～470MHz900MHz頻段（GSM系統(tǒng)）890MHz~915MHz935MHz~960MHz1800MHz頻段（GSM系統(tǒng)）1710MHz~1755MHz1805MHz~1850MHz1900MHz頻段1945MHz～1960MHz1865MHz～1880MHz800MHz（CDMAIS-95系統(tǒng)）870MHz~880MHz825MHz~835MHz我國(guó)陸地移動(dòng)通信的主要頻率范圍2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-401.2.3 工作頻率（續(xù)）我國(guó)大陸陸地移動(dòng)通信2G頻譜使用和3G新增頻譜情況2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-41第一章 概論1.1移動(dòng)通信的特點(diǎn)1.2常用移動(dòng)通信系統(tǒng)1.3公共陸地移動(dòng)通信的發(fā)展路程1.4移動(dòng)通信系統(tǒng)頻段的使用1.5移動(dòng)通信基本技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-42一、調(diào)制的概念調(diào)制：使信息載體的某些特征（振幅、頻率、相位）隨信息變化的過(guò)程。目的：使要傳輸?shù)男畔⑦m合于信道特征，達(dá)到有效、可靠的傳輸二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式：振幅鍵控（ASK）、移頻鍵控（FSK）、移相鍵控（PSK）1.5.1 調(diào)制技術(shù)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-43移動(dòng)通信對(duì)調(diào)制方式的要求：窄的功率譜高的頻率效率優(yōu)良的誤碼性能

已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)恒定能接受差分檢測(cè)功率效率高2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-44二、數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)中廣泛使用的調(diào)制技術(shù)：連續(xù)相位調(diào)制：也稱為恒包絡(luò)調(diào)制，最小移頻鍵控(MSK)、最小高斯預(yù)濾波移頻鍵控(GMSK)優(yōu)點(diǎn)：頻譜旁瓣分量低、頻譜利用率高、誤碼性能好例：歐洲GSM系統(tǒng)采用GMSK調(diào)制。線性調(diào)制：PSK、QPSK、DQPSK、O-QPSK、π/4-DQPSK和多電平PSK等調(diào)制方式。特點(diǎn)：頻譜利用率高、但對(duì)調(diào)制器和功率放大器的線性要求高例：美國(guó)N-CDMA系統(tǒng)采用QPSK調(diào)制。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-45振幅和相位聯(lián)合調(diào)制（QAM）技術(shù)根據(jù)移動(dòng)信道特性的狀況可自適應(yīng)地改變QAM的進(jìn)制數(shù)，即改變信道傳輸速率，從而構(gòu)成變速率QAM（VR-QAM）

為減少碼間干擾和時(shí)延擴(kuò)展的影響，把將要傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流劃分成若干個(gè)子數(shù)據(jù)流，并用這些子數(shù)據(jù)流去調(diào)制若干個(gè)載波，從而形成多載波QAM（MC-QAM）

2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-46關(guān)注CDMA通信系統(tǒng)中采用的擴(kuò)頻調(diào)制方式為克服碼間干擾而將正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)用于CDMA調(diào)制（OFDM-CDMA）；為提高CDMA系統(tǒng)的傳輸速率和自適應(yīng)功能，根據(jù)業(yè)務(wù)需求提供不同傳輸速率，從而提出的多載波碼分多址（MC-CDMA）和可變擴(kuò)頻增益的碼分多址（VSG-CDMA）等

2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-471.5.2移動(dòng)信道中電波傳播特性的研究移動(dòng)通信的傳播特性對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的研究、規(guī)劃和設(shè)計(jì)十分重要。多徑衰落、擴(kuò)散損耗和慢衰落，影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量。弄清移動(dòng)信道的傳播規(guī)律和各種物理現(xiàn)象的機(jī)理以及這些現(xiàn)象對(duì)信號(hào)傳輸所產(chǎn)生的不良影響，進(jìn)而研究消除各種不良影響的對(duì)策。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-481.5.2移動(dòng)信道中電波傳播特性的研究為了給通信系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供依據(jù)，人們通常通過(guò)理論分析或根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(或二者結(jié)合)，來(lái)總結(jié)和建立有普遍性的數(shù)學(xué)模型，利用這些模型，可以估算一些傳播環(huán)境中的傳播損耗和其它有關(guān)的傳播參數(shù)。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-491.5.3抗干擾技術(shù)利用信道編碼進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)(包括前向糾錯(cuò)FEC和自動(dòng)請(qǐng)求重傳ARQ)是降低通信傳輸?shù)牟铄e(cuò)率，保證通信質(zhì)量和可靠性的有效手段；為克服由多徑干擾所引起的多徑衰落，廣泛采用分集技術(shù)(包括空間分集、頻率分集、時(shí)間分集以及RAKE接收技術(shù)等)、自適應(yīng)均衡技術(shù)和選用具有抗碼間干擾和時(shí)延擴(kuò)展能力的調(diào)制技術(shù)(如多電平調(diào)制、多載波調(diào)制等)；2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-50為提高通信系統(tǒng)的綜合抗干擾能力而采用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)；為減少蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的共道干擾而采用扇區(qū)天線、多波束天線和自適應(yīng)天線陣列等；在CDMA通信系統(tǒng)中，為了減少多址干擾而使用干擾抵消和多用戶信號(hào)檢測(cè)器技術(shù)。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-511.5.4組網(wǎng)技術(shù)對(duì)于基站給定的無(wú)線資源多個(gè)移動(dòng)臺(tái)如何共享使用，即多址接入方式基站和移動(dòng)臺(tái)之間交互信息的方式如何將呼叫接續(xù)到被叫移動(dòng)臺(tái)用戶在通信狀態(tài)下跨越小區(qū)移動(dòng)，如何保持通信的連續(xù)不中斷對(duì)于一個(gè)基站，應(yīng)該設(shè)置多少個(gè)共用信道如何實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)中各功能實(shí)體協(xié)同有效地工作2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-52多址接入在移動(dòng)通信中，用戶如何從播發(fā)的信號(hào)中，辨別出發(fā)送給本用戶的信號(hào)。解決這一問(wèn)題的方法，就稱為多址技術(shù)“復(fù)用”和“多址”的理論基礎(chǔ)是信號(hào)的正交分割原理。當(dāng)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于“點(diǎn)到點(diǎn)”的通信方式時(shí)，通常叫做“多路復(fù)用”；例如微波通信、電話數(shù)字中繼（PCM一次群）當(dāng)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于“點(diǎn)到多點(diǎn)”的通信方式時(shí)，通常叫做“多址接入”。例如多個(gè)手機(jī)同時(shí)與基站進(jìn)行的通信2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-53多址接入技術(shù)FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMA頻分多址技術(shù)

業(yè)務(wù)信道在不同頻段分配給不同的用戶。如TACS、AMPS。時(shí)分多址技術(shù)

業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間分配給不同的用戶。如GSM、DAMPS。碼分多址技術(shù)

所有用戶在同一時(shí)間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務(wù)信道。IS-95CDMA、WCDMA…2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-54多址接入技術(shù)——FDMA信道一次只能傳遞一個(gè)電話。如果某一信道空閑，也不能夠被其他用戶使用。符號(hào)時(shí)間比平均時(shí)延擴(kuò)展大很多，故平均時(shí)延擴(kuò)展造成的符號(hào)間干擾低。FDMA比TDMA簡(jiǎn)單，同步和組幀比特少，系統(tǒng)開銷小。FDMA需要精確的RF濾波器。許多信道共享一個(gè)天線，功率放大器的非線性會(huì)產(chǎn)生交調(diào)頻率（IM），產(chǎn)生額外的RF輻射。FrequencyTimePower2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-55多址接入技術(shù)——TDMA多個(gè)用戶共享一個(gè)載波頻率，分享不同時(shí)隙。可以實(shí)現(xiàn)不連續(xù)發(fā)送，利用空閑時(shí)隙監(jiān)聽其他基站，實(shí)現(xiàn)切換處理。需要自適應(yīng)均衡；需要保護(hù)時(shí)隙。分組發(fā)射需要額外的系統(tǒng)開銷，如保護(hù)數(shù)據(jù)同步。按照不同的用戶提供不同的帶寬。質(zhì)量控制通過(guò)頻率規(guī)劃來(lái)實(shí)現(xiàn)FrequencyTimePower2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-56多址接入技術(shù)——CDMA多用戶同時(shí)共享同一頻段無(wú)線資源。系統(tǒng)容量大，無(wú)線頻譜效率率高。自干擾性，遠(yuǎn)近效應(yīng)。不相關(guān)碼的選擇和功率控制非常重要。易于實(shí)現(xiàn)寬帶可變速率通信。支持多用戶檢測(cè)、軟件無(wú)線電等新技術(shù)。FrequencyTimePower2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-57多址接入技術(shù)——CDMA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)采用RAKE接收機(jī)，有效利用了信道相干時(shí)間形成的時(shí)間分集效應(yīng)；寬帶傳輸系統(tǒng)，利用了信道的頻率分集效果信號(hào)在信道中傳輸功率低，降低了干擾，提高了保密性擴(kuò)頻因子靈活變換，又助于多媒體等多速率并發(fā)業(yè)務(wù)的傳輸頻譜效率高，優(yōu)于以往的AMPS和GSM支持軟切換和更軟切換支持新技術(shù)的應(yīng)用，如多用戶檢測(cè)2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-58單工制：通信雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。

分為：同頻單工和異頻單工Play工作方式2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-59雙工制：是指通信雙方收發(fā)信機(jī)均同時(shí)工作。收信和發(fā)信必須采用不同的工作頻率play2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-60半雙工制：是指通信雙方中，一方使用雙頻雙工方式，即收發(fā)信機(jī)同時(shí)工作；另一方使用雙頻單工方式，即收發(fā)信機(jī)交替工作。Play2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-61雙向傳輸·上行鏈路（uplink）·下行鏈路（downlink）雙工模式·頻分雙工（FDD）·時(shí)分雙工（TDD）單向傳輸：廣播式雙向傳輸：應(yīng)答式2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-62FDD和TDD的概念：FDD：利用兩個(gè)不同的頻率進(jìn)行區(qū)分。由于收發(fā)頻帶和接收頻帶有一定間隔，可以提高抗干擾能力，技術(shù)簡(jiǎn)單TDD：利用同一頻率，但不同的時(shí)間槽進(jìn)行區(qū)分2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-63TDD系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于:便于頻譜分配電波傳播特性具有對(duì)稱性設(shè)備成本較低適于不對(duì)稱業(yè)務(wù)TDD系統(tǒng)的主要缺陷:終端的移動(dòng)速度終端的移動(dòng)速度和覆蓋距離大面積覆蓋時(shí)采用FDD;TDD進(jìn)行熱點(diǎn)區(qū)域的小面積覆蓋。2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-64在平面區(qū)域內(nèi)劃分小區(qū)，通常組成蜂窩式網(wǎng)絡(luò)。（１）小區(qū)形狀全向天線的覆蓋區(qū)是圓形。為不留空隙地覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)，各覆蓋區(qū)之間一定要交疊?？紤]交疊后，實(shí)際上每個(gè)覆蓋區(qū)的有效覆蓋區(qū)是一個(gè)多邊形。小區(qū)相間120°，有效覆蓋區(qū)為正三角形；小區(qū)相間90°，有效覆蓋區(qū)為正方形；小區(qū)相間60°，有效覆蓋區(qū)為正六邊形。蜂窩網(wǎng)2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-65小區(qū)的形狀圖2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-66

可以證明，用正多邊形無(wú)空隙、無(wú)重疊地覆蓋一個(gè)平面的區(qū)域，可取的形狀只有這三種。問(wèn)題：這三種形狀中哪種最好呢？小區(qū)形狀正三角形正方形正六邊形鄰區(qū)距離rrr小區(qū)面積1.3r22r22.6r2交疊區(qū)寬度r20.59r20.27r2交疊區(qū)面積1.2πr20.73πr20.35πr22012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-67小區(qū)形狀（b)理想形狀(c)實(shí)際形狀（a）理論形狀2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-68（２）區(qū)群的組成相鄰小區(qū)顯然不能用相同的信道。這些不同信道的小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，只有不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。區(qū)群組成應(yīng)滿足兩個(gè)條件：區(qū)群之間能鄰接，且無(wú)空隙無(wú)重疊地進(jìn)行覆蓋；鄰接之后的區(qū)群應(yīng)保證各個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)之間的距離相等。能夠構(gòu)成區(qū)群內(nèi)的小區(qū)數(shù)應(yīng)滿足下式：

N=i2+ij+j2

，i、j為正整數(shù)2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-69群區(qū)小區(qū)數(shù)N的取值表2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-70區(qū)群的組成2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-71區(qū)群內(nèi)小區(qū)數(shù)不同的情況下，可用下面的方法來(lái)確定同頻(信道)小區(qū)的位置和距離。自某一小區(qū)A出發(fā)，先沿邊的垂線方向跨j個(gè)小區(qū)；再向左(或向右)轉(zhuǎn)60°；再跨i個(gè)小區(qū)，這樣就到達(dá)同信道小區(qū)A。在正六邊形的六個(gè)方向上，可以找到六個(gè)相鄰?fù)诺佬^(qū)，所有A小區(qū)之間的距離都相等。(3)同頻(信道)小區(qū)的距離

2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-72同信道小區(qū)的確定圖2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-73

設(shè)小區(qū)的輻射半徑(即正六邊形外接圓的半徑)為r，則從圖中可以算出同信道小區(qū)中心之間的距離為：2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-74移動(dòng)通信系統(tǒng)容量分析第一代的TACS模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)，采用FDMA多址方式，頻道寬度25kHz，由于采用FDD雙工方式，一個(gè)用戶通話需占用上下行共50kHz的帶寬。模擬系統(tǒng)對(duì)載干比（C/I）要求較高，同頻道再用距離較大，小區(qū)區(qū)群最少為7小區(qū)構(gòu)成，因此，每MHz帶寬能容納的用戶數(shù)為：2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-75移動(dòng)通信系統(tǒng)容量分析第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的典型代表有GSM和IS-95，皆為數(shù)字系統(tǒng)。GSM采用TDMA多址方式，每載波8個(gè)時(shí)隙（全速率信道），頻道寬度200kHz，采用FDD雙工方式。數(shù)字通信系統(tǒng)對(duì)載干比要求的降低，以及間斷傳輸、更先進(jìn)的信源和信道編碼技術(shù)的采用，使得ＧＳＭ系統(tǒng)在不采用跳頻技術(shù)的情況下，區(qū)群小區(qū)數(shù)可以減小到4，每ＭＨｚ所能容納的用戶數(shù)為：2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-76移動(dòng)通信系統(tǒng)容量分析IS-95系統(tǒng)采用CDMA多址方式，頻道寬度1.23MHz，采用FDD雙工方式，頻率復(fù)用系數(shù)為1。理論上，IS-95系統(tǒng)在一個(gè)載波上可以提共最多64個(gè)信道（下行采用64階的walsh碼作為信道碼），實(shí)際工程中，由于多址干擾的影響，IS-95系統(tǒng)一個(gè)載波一般只能容納20個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行通話。因此，每MHz帶寬能容納的用戶數(shù)為：2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-77移動(dòng)通信系統(tǒng)容量分析在CDMA2000系統(tǒng)中，由于復(fù)擴(kuò)頻碼等先進(jìn)技術(shù)的采用，每載波的用戶數(shù)提高到30個(gè)左右，每MHz所能容納的用戶數(shù)為：WCDMA系統(tǒng)每MHz帶寬所能容納的用戶數(shù)為：TD-SCMA采用TDD雙工方式，上下行頻率相同，非對(duì)稱頻點(diǎn)組網(wǎng)，在上下行時(shí)隙對(duì)稱分配的情形下，每MHz帶寬所能容納的用戶數(shù)為2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-78話務(wù)量信道控制信道：傳輸信令數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道：傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基站系統(tǒng)中，控制信道數(shù)較業(yè)務(wù)信道數(shù)少很多，主要原因是信令數(shù)據(jù)量較業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量少很多。一個(gè)基站應(yīng)該設(shè)計(jì)多少個(gè)業(yè)務(wù)信道呢？在語(yǔ)音通信中，業(yè)務(wù)信道數(shù)和話務(wù)量之間存在緊密的聯(lián)系。2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-79話務(wù)理論的經(jīng)典——愛爾蘭呼損公式信道利用率公式2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-80話務(wù)量與共用信道數(shù)的三部曲：用戶忙時(shí)話務(wù)量：每個(gè)共用信道所能容納的用戶數(shù)：n個(gè)共用信道所能容納的總用戶數(shù)：2012.3《移動(dòng)通信原理》李兆玉4-81計(jì)算信道：根據(jù)電磁場(chǎng)傳播模型理論，選擇合適的BS位置，決定了BS的覆蓋半徑；再估算該地區(qū)一共有多少本網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)（本小區(qū)總用戶數(shù)N）；計(jì)算出BS的流入話務(wù)量A，按照一定的呼損率B指標(biāo)，查愛爾蘭表得到BS需要的最少共用信道數(shù)n（業(yè)務(wù)信道（TCH）數(shù)）。最后根據(jù)不同的系統(tǒng)，決定設(shè)置多少個(gè)載波或是碼道資源。計(jì)算用戶：已知BS的共用信道數(shù)n，設(shè)定的呼損率指標(biāo)，查愛爾蘭表可以得到該BS的流入話務(wù)量，最終計(jì)算出該BS所能容納的總用戶數(shù)。

2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-82

數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)BTS：基站收發(fā)信機(jī)，處理網(wǎng)絡(luò)側(cè)的無(wú)線信號(hào)收發(fā)。BSC：基站控制器。一個(gè)BSC控制1~255個(gè)BTS，是連接無(wú)線網(wǎng)和地面核心網(wǎng)之間的重要橋梁

《移動(dòng)通信原理》李兆玉2013.47-83MSC：移動(dòng)交換中心，需配置一個(gè)VLR。路由管理業(yè)務(wù)量管理。比如用戶呼叫限制、短信量限制等。計(jì)費(fèi)和費(fèi)率管理。為用戶通信事件生成詳細(xì)話單記錄。向HLR發(fā)送有關(guān)業(yè)務(wù)量和計(jì)費(fèi)信息。《移動(dòng)通信原理》李兆玉2013.47-84VLR：訪問(wèn)位置寄存器。其主要功能有：MS漫游號(hào)碼和TMSI分配與管理用戶參數(shù)管理和用戶鑒權(quán)HLR更新管理MSC區(qū)、位置區(qū)及基站區(qū)無(wú)線資源管理《移動(dòng)通信原理》李兆玉2013.47-85HLR：歸屬位置寄存器。其主要功能有：管理和維護(hù)在HLR中等級(jí)注冊(cè)的所有用戶的參數(shù)。用戶的MSISDN號(hào)碼；用戶定制的業(yè)務(wù)信息；智能業(yè)務(wù)（VPN組網(wǎng)等）；IMSI號(hào)碼。計(jì)費(fèi)管理。計(jì)費(fèi)信息、通話時(shí)長(zhǎng)、收發(fā)短信數(shù)量等。VLR更新。更新數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶當(dāng)前所在VLR的地址，并向該VLR發(fā)送用戶相關(guān)參數(shù)，比如用戶地址的業(yè)務(wù)信息?！兑苿?dòng)通信原理》李兆玉2013.47-86AuC：鑒權(quán)認(rèn)證中心。管理用戶的IMSI、密鑰、加解密參數(shù)、鑒權(quán)參數(shù)等。

GMSC：關(guān)口移動(dòng)交換中心，完成網(wǎng)間互聯(lián)互通，通常無(wú)需配置VLR

短消息業(yè)務(wù)互通移動(dòng)交換中心，處理網(wǎng)絡(luò)中短信業(yè)務(wù)的路由。

短消息中心，對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)中用戶短信進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。

《移動(dòng)通信原理》李兆玉2013.47-872013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-88 Um接口協(xié)議模型L3連接管理(CM)移動(dòng)管理(MM)無(wú)線資源管理(RRM)L2數(shù)據(jù)鏈路層L1物理層2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-89當(dāng)某一移動(dòng)用戶發(fā)起呼叫時(shí)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)就要按照預(yù)定的程序開始運(yùn)轉(zhuǎn)，這一過(guò)程會(huì)涉及：網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)功能部件以及網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)接口等；為用戶呼叫配置所需的控制信道和業(yè)務(wù)信道；指定和控制發(fā)射機(jī)的功率；進(jìn)行設(shè)備和用戶的識(shí)別和鑒權(quán)；完成無(wú)線鏈路和地面線路的連接和交換。最終在主/被呼用戶之間建立起通信鏈路，提供通信服務(wù)。這一過(guò)程稱為呼叫接續(xù)過(guò)程，是移動(dòng)通信系統(tǒng)的連接控制(或管理)功能。

網(wǎng)絡(luò)的控制與管理2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-90當(dāng)移動(dòng)用戶從一個(gè)位置區(qū)漫游到另一個(gè)位置區(qū)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的有關(guān)位置寄存器要隨之對(duì)移動(dòng)臺(tái)的位置信息進(jìn)行登記、修改或刪除。移動(dòng)臺(tái)是在通信過(guò)程中越區(qū)，網(wǎng)絡(luò)要在不影響用戶通信的情況下，控制該移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行越區(qū)切換，其中包括判定新的服務(wù)基臺(tái)、指配新的頻率或信道以及更換原有地面線路等程序。這種功能是移動(dòng)通信系統(tǒng)的移動(dòng)管理功能。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-91無(wú)線資源管理的目標(biāo)是在保證通信質(zhì)量的條件下，盡可能提高通信系統(tǒng)的頻譜利用率和通信容量。為了適應(yīng)傳播環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信路由的變化，有效的辦法是采用動(dòng)態(tài)信道分配(DCA)法，即根據(jù)當(dāng)前用戶周圍的業(yè)務(wù)分布和干擾狀態(tài)，選擇最佳的(無(wú)沖突或干擾最小)信道，分配給通信用戶使用。2013.3《移動(dòng)通信》李兆玉1-92越區(qū)切換定義：指在通話狀態(tài)下，MS從一個(gè)BTS服務(wù)區(qū)進(jìn)入另一個(gè)BTS服務(wù)區(qū)，MS與原BTS之間的無(wú)線鏈路轉(zhuǎn)移到MS與新BTS之間的無(wú)線鏈路上來(lái)，保持正常通話的過(guò)程。分類：在無(wú)線鏈路轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，硬切換：先斷開和原BTS的連接，再建立和新BTS的連接。GSM軟切換：先建立和新BTS的連接，再斷開和原BTS的連接；CDMA接力切換：斷開和原BTS的連接和建立和新BTS的連接象接力比賽交接棒。TD-SCDMA2024/1/265-93《移動(dòng)通信原理》李兆玉越區(qū)切換包括三個(gè)方面的問(wèn)題：①越區(qū)切換的準(zhǔn)則（何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換）；②越區(qū)切換如何控制；③越區(qū)切換時(shí)的信道分配。越區(qū)切換的主要性能指標(biāo)包括：越區(qū)切換的失敗概率越區(qū)失敗而使通信中斷的概率越區(qū)切換的速率越區(qū)切換發(fā)生的時(shí)延2024/1/265-94《移動(dòng)通信原理》李兆玉1.越區(qū)切換的準(zhǔn)則在決定何時(shí)需要進(jìn)行越區(qū)切換時(shí)，通常根據(jù)移動(dòng)臺(tái)處接收的平均信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定，也可以根據(jù)移動(dòng)臺(tái)處的信噪比(或信號(hào)干擾比)、誤比特率等參數(shù)來(lái)確定。假定移動(dòng)臺(tái)從基站1向基站2運(yùn)動(dòng)，其信號(hào)強(qiáng)度的變化如下圖所示。判定何時(shí)需要越區(qū)切換的準(zhǔn)則如下：2024/1/265-95《移動(dòng)通信原理》李兆玉

越區(qū)切換示意圖相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則1)具有門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則2)具有滯后余量的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則3)具有滯后余量和門限規(guī)定的相對(duì)信號(hào)強(qiáng)度準(zhǔn)則(準(zhǔn)則4)2024/1/265-96《移動(dòng)通信原理》李兆玉2024/1/265-97《移動(dòng)通信原理》李兆玉2.越區(qū)切換的控制策略移動(dòng)控制。測(cè)量和判定過(guò)程全部由MS完成；PHS網(wǎng)絡(luò)控制。測(cè)量和判定過(guò)程全部由網(wǎng)絡(luò)完成；AMPS移動(dòng)臺(tái)輔助控制。測(cè)量由移動(dòng)臺(tái)來(lái)完成，判決由網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，越區(qū)切換的工作量由網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)臺(tái)分擔(dān)，避免了前兩種方式過(guò)分依賴一方的情況，體現(xiàn)了分布運(yùn)算的思想。3.越區(qū)切換時(shí)的信道分配為了使得越區(qū)失敗的概率盡量小，常用的做法是在每個(gè)小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。特點(diǎn)：因新呼叫使可用的信道數(shù)減少，要增加呼損率，但減少了通話被中