《移動(dòng)通信第4章》課件

《移動(dòng)通信第4章》ppt課件目錄移動(dòng)通信概述無線傳播理論蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)無線接入技術(shù)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化未來移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)01移動(dòng)通信概述第一代移動(dòng)通信（1G）模擬語音通信，采用頻分多址（FDMA）技術(shù)，主要系統(tǒng)包括AMPS、TACS等。數(shù)字語音通信，采用時(shí)分多址（TDMA）或碼分多址（CDMA）技術(shù)，主要系統(tǒng)包括GSM、IS-95等。寬帶數(shù)據(jù)通信，采用CDMA技術(shù)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和多媒體業(yè)務(wù)，主要系統(tǒng)包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等。高速數(shù)據(jù)通信，采用正交頻分復(fù)用（OFDM）和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的時(shí)延，主要系統(tǒng)包括LTE、LTE-Advanced等。第二代移動(dòng)通信（2G）第三代移動(dòng)通信（3G）第四代移動(dòng)通信（4G）移動(dòng)通信發(fā)展歷程用戶設(shè)備，包括手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端。移動(dòng)臺(tái)（MS）與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行無線通信的設(shè)備，包括宏基站、微基站等?；荆˙S）負(fù)責(zé)移動(dòng)臺(tái)的位置管理和呼叫控制等功能。移動(dòng)交換中心（MSC）提供諸如短消息服務(wù)、位置服務(wù)、緊急呼叫等公共服務(wù)。公共服務(wù)系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)組成移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）負(fù)責(zé)制定國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，促進(jìn)國(guó)際電信合作和發(fā)展。第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）負(fù)責(zé)制定3G和4G等移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，成員包括全球主要的電信制造商和運(yùn)營(yíng)商。第三代合作伙伴計(jì)劃2（3GPP2）負(fù)責(zé)制定CDMA2000等移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，成員包括北美和亞洲的一些電信制造商和運(yùn)營(yíng)商。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）負(fù)責(zé)制定中國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。02無線傳播理論電磁波傳播方式包括直射、反射、折射、衍射和散射等，不同傳播方式會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生不同的影響。電磁波頻段劃分根據(jù)頻率和波長(zhǎng)，電磁波可分為長(zhǎng)波、中波、短波、超短波和微波等，不同頻段的電磁波具有不同的傳播特性。電磁波基本性質(zhì)電磁波是一種橫波，具有電場(chǎng)和磁場(chǎng)分量，可以在真空中傳播。電磁波傳播特性無線信道特性無線信道具有多徑效應(yīng)、多普勒效應(yīng)、陰影效應(yīng)等特性，這些特性會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生不良影響。無線信道建模方法包括基于幾何的建模、基于統(tǒng)計(jì)的建模和基于物理的建模等，不同建模方法適用于不同的場(chǎng)景和需求。無線信道仿真技術(shù)利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以模擬無線信道的傳播特性和信號(hào)傳輸過程，為無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估提供有力支持。無線信道建模與仿真

信道容量與香農(nóng)定理信道容量定義信道容量是指在給定信道條件下，單位時(shí)間內(nèi)能夠可靠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?，是評(píng)估無線通信系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。香農(nóng)定理內(nèi)容香農(nóng)定理給出了在給定信噪比條件下，信道容量的理論上限，為無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)。香農(nóng)定理應(yīng)用在無線通信系統(tǒng)中，通過采用先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、多天線技術(shù)、信道編碼技術(shù)等手段，可以接近或達(dá)到香農(nóng)定理給出的信道容量上限。03蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)具有層次性、可擴(kuò)展性和自組織性，能夠靈活適應(yīng)不同場(chǎng)景和需求。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型包括宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩等，不同類型具有不同的覆蓋范圍和應(yīng)用場(chǎng)景。蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基本概念由多個(gè)六邊形小區(qū)組成的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)小區(qū)設(shè)有一個(gè)基站，負(fù)責(zé)與用戶終端進(jìn)行通信。蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)03頻率規(guī)劃與優(yōu)化根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、業(yè)務(wù)需求等因素，合理規(guī)劃頻率資源，優(yōu)化頻率分配方案，降低干擾水平。01頻率復(fù)用技術(shù)通過在不同小區(qū)使用相同頻率資源，提高頻譜利用率，減少頻率資源浪費(fèi)。02干擾分析分析同頻干擾、鄰頻干擾等干擾類型，研究干擾產(chǎn)生的原因和影響，提出相應(yīng)的干擾抑制措施。頻率復(fù)用與干擾分析覆蓋預(yù)測(cè)方法采用射線跟蹤、經(jīng)驗(yàn)公式等方法，預(yù)測(cè)基站的覆蓋范圍和信號(hào)質(zhì)量，為基站選址提供科學(xué)依據(jù)?；静季謨?yōu)化根據(jù)覆蓋預(yù)測(cè)結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，調(diào)整基站布局和參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量的均衡優(yōu)化?；具x址原則考慮地形地貌、建筑物分布、人口密度等因素，選擇合適的基站位置，確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益?；具x址及覆蓋預(yù)測(cè)04無線接入技術(shù)FDMA（頻分多址）原理將總帶寬分割成多個(gè)子信道，每個(gè)子信道占用不同的頻率范圍，用戶通過分配到的子信道進(jìn)行通信。CDMA（碼分多址）原理利用擴(kuò)頻技術(shù)，每個(gè)用戶分配一個(gè)獨(dú)特的擴(kuò)頻碼，通過相關(guān)接收實(shí)現(xiàn)多用戶通信。比較FDMA、TDMA和CDMA在原理上有所不同，分別基于頻率、時(shí)間和擴(kuò)頻碼進(jìn)行區(qū)分。它們?cè)谙到y(tǒng)容量、頻譜效率、抗干擾能力等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。TDMA（時(shí)分多址）原理將時(shí)間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙，用戶在不同的時(shí)隙中進(jìn)行通信。FDMA、TDMA、CDMA原理及比較OFDM（正交頻分復(fù)用）原理將高速數(shù)據(jù)流分解成多個(gè)低速子數(shù)據(jù)流，分別調(diào)制到多個(gè)正交子載波上進(jìn)行傳輸。通過添加循環(huán)前綴和采用FFT/IFFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)。應(yīng)用OFDM技術(shù)廣泛應(yīng)用于無線局域網(wǎng)（WLAN）、數(shù)字音頻廣播（DAB）、數(shù)字視頻廣播（DVB）等領(lǐng)域。它具有較高的頻譜效率和抗多徑干擾能力，適用于高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM技術(shù)原理及應(yīng)用MIMO（多輸入多輸出）原理通過在發(fā)射端和接收端配置多個(gè)天線，利用空間復(fù)用、空間分集等技術(shù)提高系統(tǒng)容量和傳輸可靠性。MIMO技術(shù)可以顯著提高無線通信系統(tǒng)的性能。應(yīng)用MIMO技術(shù)已廣泛應(yīng)用于4G/5G移動(dòng)通信、無線局域網(wǎng)（WLAN）、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。它可以顯著提高系統(tǒng)容量、頻譜效率和傳輸可靠性，是現(xiàn)代無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。MIMO技術(shù)原理及應(yīng)用05移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估指標(biāo)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和覆蓋質(zhì)量，包括信號(hào)強(qiáng)度、信噪比等。衡量網(wǎng)絡(luò)能夠處理的業(yè)務(wù)量，通常以每小區(qū)或每用戶的數(shù)據(jù)速率、連接數(shù)等表示。評(píng)估用戶在網(wǎng)絡(luò)中成功建立呼叫的概率，反映網(wǎng)絡(luò)的可用性和可靠性。衡量用戶在通信過程中意外中斷的概率，反映網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。覆蓋率容量呼叫建立成功率掉話率數(shù)據(jù)采集對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中存在的問題和瓶頸。問題分析參數(shù)調(diào)整驗(yàn)證測(cè)試01020403對(duì)調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，確保優(yōu)化效果符合預(yù)期。收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括性能指標(biāo)、配置參數(shù)、告警信息等。根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和配置，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程和方法覆蓋優(yōu)化。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的覆蓋問題，通過調(diào)整天線角度、增加基站等方式，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和信號(hào)質(zhì)量。案例一容量?jī)?yōu)化。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的容量瓶頸，通過擴(kuò)容、負(fù)載均衡等方式，提高網(wǎng)絡(luò)容量和業(yè)務(wù)處理能力。案例二呼叫建立失敗優(yōu)化。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的呼叫建立失敗問題，通過分析信令流程、調(diào)整參數(shù)等方式，提高呼叫建立成功率。案例三掉話優(yōu)化。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的掉話問題，通過分析掉話原因、調(diào)整參數(shù)等方式，降低掉話率并提高用戶滿意度。案例四典型案例分析06未來移動(dòng)通信發(fā)展趨勢(shì)5G/6G愿景與挑戰(zhàn)需要探索新的商業(yè)模式和合作方式，推動(dòng)5G/6G與各行業(yè)深度融合，實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值的共創(chuàng)共享。商業(yè)模式挑戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)超高速度、超低時(shí)延、超大規(guī)模連接，支持各種新型應(yīng)用場(chǎng)景，如自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能制造等。5G/6G愿景需要解決高頻譜利用、高效能傳輸、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新等關(guān)鍵技術(shù)問題，同時(shí)面臨網(wǎng)絡(luò)安全、隱私保護(hù)等方面的挑戰(zhàn)。技術(shù)挑戰(zhàn)大規(guī)模MIMO技術(shù)通過增加天線數(shù)量，提高空間復(fù)用度和傳輸可靠性，實(shí)現(xiàn)高速率、低時(shí)延的無線傳輸。全雙工通信技術(shù)允許通信雙方同時(shí)發(fā)送和接收信息，提高頻譜利用率和通信效率?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)利用LED燈光作為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高速、安全的無線數(shù)據(jù)傳輸，具有廣泛的應(yīng)用前景。新型無線傳輸技術(shù)展望123通過引入人工智能、機(jī)