第1章蜂窝移动通信技术.ppt
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蜂窝移动通信系统PPT课件
户共同使用并且仍能满足服务质量的信道利用技术。 越区切换 当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道 自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动通信无线服务区由 许多正六边形蜂窝小区 覆盖而成，通过接口与 公众通信网（PSTN、 PSDN）互联。
移动通信系统包括移动 交换子系统（SS）操作 维护管理子系统 (OMS) 基站子系统（BSS）移 动台（MS）是一个完整 的信息传输实体
大容量的小区制 频率复用 将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服 务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题
大容量的小区制
小区制的概念 将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径 可视用户的分布密度在1-10公里左右，在每个小区设 立一个基站为本小区范围内的用户服务。
移动通信网的基本组成
BSS
基站
基站
用户变成 漫游者
SS7
MSC1 （归属移动交换中心）
SS
PSTN
BSS
MSC2 （访问MSC） SS
OMS
图2-1 典型的蜂窝移动通信系统
各子系统功能
基站子系统（BSS）和移动交换子系统（SS）共同建立 呼叫。
BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道 SS负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由SS建立连接
中心激励小区：安置在小区的中心 顶点激励小区：安置在六边形顶点之中的三个上
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小 区的实际无线覆盖是一个不规则的形状
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
激励方式一般分为中心激励和顶点激励
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
小区制--面状服务覆盖区
移动通信无线服务区由 许多正六边形蜂窝小区 覆盖而成，通过接口与 公众通信网（PSTN、 PSDN）互联。
移动通信系统包括移动 交换子系统（SS）操作 维护管理子系统 (OMS) 基站子系统（BSS）移 动台（MS）是一个完整 的信息传输实体
大容量的小区制 频率复用 将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服 务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题
大容量的小区制
小区制的概念 将所要覆盖的地区划分为若干小区，每个小区的半径 可视用户的分布密度在1-10公里左右，在每个小区设 立一个基站为本小区范围内的用户服务。
移动通信网的基本组成
BSS
基站
基站
用户变成 漫游者
SS7
MSC1 （归属移动交换中心）
SS
PSTN
BSS
MSC2 （访问MSC） SS
OMS
图2-1 典型的蜂窝移动通信系统
各子系统功能
基站子系统（BSS）和移动交换子系统（SS）共同建立 呼叫。
BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道 SS负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由SS建立连接
中心激励小区：安置在小区的中心 顶点激励小区：安置在六边形顶点之中的三个上
实际形状
由于地形地貌、传播环境、衰落形式的多样性，小 区的实际无线覆盖是一个不规则的形状
小区制--面状服务覆盖区
基站发射机位置
激励方式一般分为中心激励和顶点激励
全向辐射天线基站
120°扇形辐射天线基站
小区制--面状服务覆盖区
移动通信(第五版)(章坚武)第1章ppt课件
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
1.2 移动通信的工作方式
1.3 移动通信系统的组成
1.4 移动通信系统的频段使用
1.5 多址方式
1.6 其他常用技术
1.7 移动通信系统的发展
1.8 第五代移动通信(5G)标准及现状
.
4
课件制作：蔡彦
第1章 概述
1.1 移动通信及其特点
移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进 行的通信。
第1普章通概高述等教育“十二五”国家级规划教材
移 动 通 信 十二一五五
（第五版）
章坚武 编著
物信学院
西安电子科技大学出版社
.
1
课件制作：蔡彦
第1章 概述
移动网络技术实验课安排
6个实验 分三组进行，单周第一、二组，双周第三组
请班长安排，用班费复印实验资料
物信学院
.
2
课件制作：蔡彦
物信学院
第1章 概述
③ 需双工器， 体积较大， 价格较贵。 在无中心转信台转发的
情况下， 采用频分双工制的电台需配对使用， 否则通信双方无
法通话。
物信学院
.
16
课件制作：蔡彦
第1章 概述
物信学院
图 1-3 双工通信方式
.
17
课件制作：Байду номын сангаас彦
第1章 概述
1.3 移动通信系统的组成
移动通信系统按其经营方式或用户性质可分为专用移
物信学院
.
10
课件制作：蔡彦
第1章 概述
这种工作方式的优点是： ① 设备简单； ② 移动台之间可直 接通话， 不需基站转接； ③ 不按键时发射机不工作， 因此 功耗小。 其缺点是: ① 只适用于组建简单和甚小容量的通信 网； ② 当有两个以上移动台同时发射时就会出现同频干扰； ③ 当附近有邻近频率的电台发射时， 容易造成强干扰， 通 常为了避免干扰, 要求相邻频率的间隔大于4 MHz, 因而频谱 利用率低； ④ 按键发话， 松键受话， 使用者不习惯。
移动通信原理 PPT课件
1） 移动交换中心MSC MSC是计算机控制的全自动交换系统。 MSC与基 站以光缆相连进行通信， 一个MSC可以管理数十个基 站， 并组成局域网。
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。 （2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的 联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的， 而是用不同的编码序列来区分的， 或者说， 靠信号的 不同波形来区分。 如果从频率域或时间域来观察， 多 个CDMA信号是互相重叠的。
第1章 移动通信基本原理
在FDMA和TDMA系统中， 为了扩大通信用户容 量， 都尽力压缩信道带宽， 但这种压缩是有限度的， 因为信道带宽的变窄将导致通话质量的下降。 而 CDMA却相反， 可大幅度地增加信道宽度， 这是因为 它采用了扩频通信技术。
第1章 移动通信基本原理
2.2.2 CDMA数字移动通信系统的基本组成 各种CDMA系统的主要技术、 具体构成不完全相
同， 我国主要是联通的800 MHz CDMA数字系统。 一 种CDMA数字移动通信系统的基本组成如图1-2所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-2 CDMA数字移动通信系统基本组成
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异， 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中， PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力， 满足 用户对高速分组数据的传输要求， 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。 （2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的 联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的， 而是用不同的编码序列来区分的， 或者说， 靠信号的 不同波形来区分。 如果从频率域或时间域来观察， 多 个CDMA信号是互相重叠的。
第1章 移动通信基本原理
在FDMA和TDMA系统中， 为了扩大通信用户容 量， 都尽力压缩信道带宽， 但这种压缩是有限度的， 因为信道带宽的变窄将导致通话质量的下降。 而 CDMA却相反， 可大幅度地增加信道宽度， 这是因为 它采用了扩频通信技术。
第1章 移动通信基本原理
2.2.2 CDMA数字移动通信系统的基本组成 各种CDMA系统的主要技术、 具体构成不完全相
同， 我国主要是联通的800 MHz CDMA数字系统。 一 种CDMA数字移动通信系统的基本组成如图1-2所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-2 CDMA数字移动通信系统基本组成
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异， 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中， PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力， 满足 用户对高速分组数据的传输要求， 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
蜂窝移动通信技术
蜂窝移动通信技术第一点：蜂窝移动通信技术的概述与发展蜂窝移动通信技术，作为一种广泛应用于现代移动通信领域的技术，自从20世纪80年代以来，已经经历了多次的技术迭代和升级。
这种技术的主要特点是通过在一定的地理区域内布置多个小型基站，形成一个蜂窝状的网络覆盖结构，从而实现对移动用户的信号覆盖和通信服务。
在蜂窝移动通信技术的发展过程中，最重要的里程碑就是从第一代移动通信系统（1G）发展到目前的第五代移动通信系统（5G）。
每一代技术的升级，都带来了通信速率的提高、网络容量的增加、延迟时间的减少以及更多的新兴应用的诞生。
1G时代，模拟通信技术主导，通信速率低，只能进行语音通话，而且信号容易被干扰，覆盖范围有限。
2G时代，数字通信技术开始普及，虽然通信速率有所提高，但仍然无法满足高速数据传输的需求。
3G时代，通信速率得到了显著提升，可以支持基本的移动互联网应用，如浏览网页、发送电子邮件等。
4G时代，通信速率进一步提升，使得高清视频通话、在线游戏、短视频等应用变得普遍。
而5G时代，则是蜂窝移动通信技术的最新发展阶段，其通信速率可以达到4G的100倍以上，几乎实现了零延迟，为物联网、自动驾驶、远程医疗等新兴应用提供了技术保障。
第二点：蜂窝移动通信技术的应用与挑战蜂窝移动通信技术的高速发展，为人们的日常生活带来了极大的便利，同时也催生了众多新兴应用。
然而，技术的进步也伴随着一系列的挑战和问题。
在应用方面，蜂窝移动通信技术已经深入到社会的各个层面。
从个人通信，到商业运营，再到公共服务，无不依赖于这一技术。
例如，我们现在已经习惯了使用手机进行语音和视频通话，通过移动网络进行在线购物和支付，甚至依赖移动通信技术提供的实时导航服务来驾驶车辆。
此外，随着5G技术的普及，更多的创新应用正在涌现，如虚拟现实、增强现实、物联网等，它们都将极大地改变我们的生活方式。
然而，蜂窝移动通信技术的发展也面临着一系列的挑战。
首先是网络覆盖的问题。
蜂窝移动通信的发展
网络融合与协同
4G技术将与固定宽带、 WiFi等网络融合，实现更 高效的资源利用和协同工 作。
智能化和自动化
4G技术将继续提高智能化 和自动化水平，实现更高 效的网络管理和服务提供。
05
5G时代的蜂窝移动通信技术
5G技术的特点
高速率
5G技术能够提供更高的数据传输 速率，满足用户对高清视频、大
型游戏等高带宽应用的需求。
第二代蜂窝移动通信系统 （2G）出现，采用数字 信号传输，提高了通信质 量和安全性，并增加了短 信、数据传输等业务。
第三代蜂窝移动通信系统 （3G）出现，支持高速 数据传输和多媒体业务， 如视频通话、在线流媒体 等。
第四代蜂窝移动通信系统 （4G）出现，具有更高 的数据传输速率和更低的 延迟，支持高清视频、在 线游戏等高带宽应用。
频分多址（FDMA） 在模拟信号时代，频分多址是一种常见的多址方式。它通 过将通信频带分割成多个小的频段，每个频段对应一个用 户，从而实现多个用户同时通信。
缺点
模拟信号技术存在易受干扰、保密性差等缺点，无法满足 日益增长的用户需求。
数字信号时代的来临
01
数字信号时代的来临
随着技术的发展和用户需求的增长，数字信号技术逐渐取代模拟信号技
第五代蜂窝移动通信系统 （5G）正在逐步推广， 它提供了更高的数据传输 速率、更低的延迟和更高 的连接密度，支持物联网、 智能制造、自动驾驶等新 兴应用。
02
早期蜂窝移动通信技术
模拟信号时代
模拟信号时代
在早期的蜂窝移动通信中，模拟信号技术被广泛应用。这 种技术使用连续的信号波形来表示信息，具有简单、直观 的优点。
区块链技术
03
蜂窝移动通信将与区块链技术结合，实现网络的安全、可追溯
2024版《移动通信系统》PPT课件
蜂窝移动通信网络规划与优化
网络规划
根据覆盖和容量需求，确定基站 位置、配置参数、频率规划等，
以保证网络质量和覆盖效果。
网络优化
针对网络运行中出现的问题，进 行参数调整、干扰排查、覆盖优 化等，以提高网络质量和用户满
意度。
规划与优化方法
包括传播模型校正、仿真模拟、 路测数据分析、参数调整等手段。
04
访问控制策略
根据用户身份和权限控制其对系统资源的访 问
审计与监控
对系统的访问和操作进行审计和监控，及时 发现和处理安全事件
08
未来移动通信发展趋势与 挑战
5G/6G愿景与关键技术挑战
5G/6G愿景
实现全球覆盖、超高速率、超低时延、超大连接， 构建万物互联的智能世界。
关键技术挑战
高频谱利用、大规模天线技术、超密集组网、全 频谱接入等。
无线城域网可应用于城市范围内 的多种场景，如智能交通、智能 电网、安防监控、应急通信等。
通过无线城域网，可以实现城市 范围内的快速、便捷、高效的无 线通信服务，推动城市的信息化 和智能化发展。
05
卫星移动通信系统
卫星移动通信概述及特点
卫星移动通信是利用地球静止轨 道卫星或中、低轨道卫星作为中 继站，实现区域乃至全球范围的
跟踪、监控和管理的一种网络。
02
物联网在移动通信中的应用场景
包括智能家居、智能交通、智能医疗、智能物流等。
03
物联网在移动通信中的技术实现
物联网在移动通信中的技术实现主要包括传感器技术、无线通信技术、
云计算技术等。通过这些技术，物联网可以实现与移动通信网络的深度
融合，为人们提供更加便捷、高效、智能的服务。
03
蜂窝移动通信技术
高数据速率的需求
1 2 3
5G技术
为了满足用户对高数据速率的需求，蜂窝移动通 信技术正在向5G演进，5G技术能够提供更高的 数据传输速率和更低的延迟。
毫米波通信
利用毫米波频段进行通信可以提供更高的数据传 输速率，但传输距离较短，需要配合其他技术使 用。
协同通信和多天线技术
通过协同通信和多天线技术可以提高信号覆盖范 围和数据传输速率，同时降低延迟和提高可靠性。
04
蜂窝移动通信技术的应用与发展
4G/5G网络
4G/5G网络
蜂窝移动通信技术经历了从2G到4G的发展，目前正在向5G 过渡。4G网络提供了更高的数据传输速度和更低的延迟，而 5G网络将进一步改善这些性能，并支持更多设备同时连接。
5G应用场景
5G网络将广泛应用于各个领域，如智慧城市、自动驾驶、远 程医疗、工业自动化等，为人们的生活和工作带来更多便利 和效率。
物联网与蜂窝移动通信技术
物联网设备连接
蜂窝移动通信技术为物联网设备提供 了广泛的连接解决方案，使各种设备 能够实时地相互通信和交换数据。
物联网应用
物联网与蜂窝移动通信技术的结合将 推动各种应用的快速发展，如智能家 居、智能农业、智能物流等，提高生 产效率和生活质量。
人工智能与蜂窝移动通信技术
数据处理与分析
网络安全问题
数据隐私保护
随着移动通信技术的发展，用户的个人信息和通信内容越来越容 易受到攻击和窃取。
恶意攻击和病毒传播
移动网络中存在着大量的恶意软件和病毒，会对用户设备和个人信 息安全造成威胁。
网络安全技术
为了保障网络安全，需要采用先进的加密技术、防火墙技术、入侵 检测技术等，提高网络的安全性和可靠性。
第1章(731)教材配套课件
第1章 绪 论
1.2.4 移动通信的工作方式 1. 单工通信 单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。根据
收、发频率的异同，又可分为同频单工和异频单工。单工通信 常用于点到点通信，如图1-3所示。
14
第1章 绪 论
图1-3 单工通信
15
第1章 绪 论
2. 双工通信 频分双工(FDD)是一种上行链路(移动台到基站)和下行链 路(基站到移动台)采用不同的频率(有一定频率间隔要求)工作 的方式。FDD模式工作在对称的频带上，如图1-4所示。
复杂而人口稀疏的地区实现移动通信，具有独特的优越性，很 早就引起了人们的重视。卫星移动通信系统按其卫星高度可划 分为：地球同步轨道卫星(Geostationary Earth Orbit，GEO)系统、 中轨道卫星(Medium Earth Orbit，MEO)系统和低轨道卫星 (Low Earth Orbit，LEO)系统。
图1-8 集中式控制方式的单区系统
28
第1章 绪 论
1.3.3 无线电寻呼系统 无线电寻呼系统是一种单向通信系统。一个简单的寻呼系
统由三部分构成：寻呼控制中心、发射台和寻呼接收机，如图 1-9所示。
29
第1章 绪 论
图1-9 无线寻呼系统网络结构
30
第1章 绪 论
1.3.4 卫星移动通信系统 卫星移动通信系统利用卫星中继，可在海上、空中和地形
31
第1章 绪 论 32
第1章 绪 论
1.3.5 蜂窝移动通信系统 蜂窝移动通信系统的通信网络结构呈蜂窝状，即采用蜂窝
结构实现网络覆盖的移动通信系统。在蜂窝系统中，整个覆盖 区被划分为许多小区，小区定义为一个基站的有效覆盖面积， 其理论形状为正六边形。移动通信网利用蜂窝小区结构实现了 频率的空间复用，从而大大提高了系统的容量。蜂窝的概念也 真正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。
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蜂窝移动通信
• 蜂窝概念可用于FDMA系统，使同样的
子频段可在距离足够远的蜂窝群中多次 使用
• 也可用于CDMA系统，降低干扰，提高
系统容量
• 同样可用于TDMA系统，通过TDMA与
FDMA技术的结合提供较高的系统容量， 容纳更多用户
宏蜂窝小区(macrocell)
• 每小区的覆盖半径较大，大多为1km～
发送信号
• 在CDMA系统中，每个用户信号在整个传
输过程中都使用一个宽带信道，使用相 同的载频，占用相同的带宽
• 根据分配给每个用户的特定码字来区分
不同用户的信号
CDMA（码分多址）
• 根据信道情况，CDMA可被认为是无争用协议或
争用协议
• 如果信道中同时传输的用户数或者多址干扰值低于
某一给定的阈值，系统可成功处理所有的传输，那 么CDMA就是无争用协议
FDMA（频分多址）
• Frequency Division Multiple Access • 不同用户使用不同的频段发送信号 • FDMA系统为每位用户在可用频段内分
配一小部分频率或频道，且在相邻的一 对频道之间留出一小部分频谱作为保护 带，以减少来自相邻频道的干扰
• 无争用协议
TDMA（时分多址）
• “盲点”：由于网络漏覆盖或电波在传
播过程中遇到障碍物而造成阴影区域等 原因，使得该区域的信号强度极弱，通 信质量低劣
完全兼容，从而可实现组合的多址方式， 例如空分--码分多址（SD-CDMA）
• 实现的关键是智能天线技术
通信工作方式
• 单工通信——只能有一个方向的通信而没有反
方向的交互
• 半双工通信——通信的双方都可以发送信息，
但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)
• 全双工通信——通信的双方可以同时发送和接
• 如果干扰值大于该阈值，将会在传输中丢失所有同
时传输的分组，那么CDMA就是争用协议
• 因此，我们将CDMA视为一个功率受限系统，受
限于来自其他用户的全部干扰功率
SDMA（空分多址）
• Spatial Division Multiple Access • 利用空间分割构成不同的信道 • 是一种信道增容方式，与其他多址方式
专利费合计：20美元/台左右
• CDMA
• 90%的3G无线通信技术专利都与Qualcomm
（高通）相关
• 入门费约一亿元，必须购买高通芯片，销售
额5%~8%提成，安全无保障
标准的重要性
• 一流企业卖标准 • 二流企业卖服务 • 三流企业卖技术 • 四流企业卖产品 • 五流企业卖力气
国际标准化组织
蜂窝移动通信技术
• 基础知识和基本概念 • 移动通信技术的发展 • 2G蜂窝移动通信技术 • 课后复习题
基础知识和基本概念
• 标准化组织 • 多址方式 • 通信工作方式 • 蜂窝通信概念
标准化组织
• 标准的重要性 • 国际标准化组织 • 地区性标准化组织
标准的重要性
• DVD专利风波
• 6C联盟：13.8美元/台；3C联盟：5美元/台
25km。
• 宏蜂窝小区基站的发射功率较强，一般
在10W以上，天线也做得较高。
宏蜂窝小区
• 每个小区中有一个基站，与处于其服务
区内的移动台建立无线通信链路。
• 各个小区的基站可通过电缆、光缆或微
波链路与移动交换中心(MSC)相连。
• 移动交换中心通过PCM电路与市话交换
局相连接。
宏蜂窝小区存在的问题
• ISO（International Organization
for Standardization）国际标准化 组织
• ITU（International Telecommunications Union）国际
电信联盟
地区性标准化组织
• ANSI （American National Standards Institute）
E
一个字母代表 一组频率，不 同的字母代表 不同组的频率。
蜂窝式无线电话网
B
GC B
AGC B
F DAGC
E
F
D
A
B
E
F
D
GC B E
AGC
F
D
A
E
F
D
E
蜂窝移动通信
FCC的定义: 一个高容量的陆上移动通信系统，
分配给系统中的频谱被划分为独立的信 道，这些信道按组分配给各个地理小区， 这些小区覆盖了一个蜂窝地理服务区。 独立的信道能够被服务区内的不同小区 复用。
Standards group）中国无线电讯标准组
地区性标准化组织
• EIA（Electronic Industries Alliance）美国电子
工业协会
• ETSI（ European Telecommunications
Standards Institute）欧洲电信标准化协会/欧洲 电信标准化组织
• FCC（Federal Communications Commission）
美国联邦通信委员会。
• TTA（Telecommunications Technology
Association）韩国电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术协会
多址方式
电信资源是有限的！
• FDMA（频分多址） • TDMA（时分多址） • CDMA（码分多址） • SDMA（空分多址）
收信息。
• TDD：Time Division Duplex 时分双工 • FDD：Frequency Division Duplex频分双工
蜂窝通信概念
• 蜂窝移动通信 • 宏蜂窝小区 • 微蜂窝小区 • 分级蜂窝结构 • 微微蜂窝小区 • 三层分级蜂窝结构 • 智能蜂窝
一个蜂窝组
B
G
C
A
F
D
美国国家标准学会
• ARIB（Association of Radio Industries and
Businesses）日本无线工业及商贸联合会
• CCSA（ China Communications Standards
Association）中国通信标准化协会
• CWTS（China Wireless Telecommunications
• Time Division Multiple Access • 不同用户使用整个频段的不同时间段发送信号 • 每个时间周期分为多个时间段，称为时隙。每
对相邻的时隙都被一小段时间段（作为保护时 间）分隔开，以减少来自相邻信道的干扰
• 基于奈奎斯特抽样定理 • 无争用协议
CDMA（码分多址）
• Code Division Multiple Access • 不同用户使用整个频段的不同特定码字