第1章 无线通信概述

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）
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
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
移动无线通信基础
无线通信
授课教师：刘劲
乔布斯传奇人生
开场白
教学目标 参考书目 教学计划
考试问题
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。
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）
移动无线通信的分类
第一章 概述
按承载业务类型：电话网、数据网、综合业务网、
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
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
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 概述
• 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。
接收机 送受话器
电台乙
双工通信
发射机
f1
f2 双工器
发射机
接收机
送受话器 基站
f2
f1
接收机 送受话器 移动台
双工通信
发送
收发保护频段
接收
f
频分双工（FDD）
… 发送
接收
发送
接收
t
…
时分双工（TDD）
保护时间间隔
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。
- 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
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。
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）
返回
单工通信
同频单工和异频单工
f1( f1 ) f1( f2 )
发射机
发射机
接收机 送受话器 电台甲
f1( f2 )
f1( f1 )
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
研究对象
无线蜂窝网络： 局域网、个域网
返回
定义
第一章 概述
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
BS
•
• •
•
大区制与小区制的概念
• 基站：高架天线（数十米~数百米）
•
第一章 概述
大区制：采用一个基站覆盖整个服务范围
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 R 解决办法：分集接收 特点：系统简单、容量小
BS•• •R•R•
第一章 概述
主要特点
3. 噪声与干扰
第一章 概述
噪声：内部噪声、人为噪声、环境噪声
同频干扰与邻频干扰
主要特点
4. 频谱资源紧缺
• 频谱管理
第一章 概述
• 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
R
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（5~10W） • 形式：带状、面状、立体状 • 特点：系统复杂、容量大
返回
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
市话局
IS-95——IS-95B • 3G移动通信网络 与2G根本的不同：CDMA与分组交换技术
发展概况——发展史
6.第六阶段：3G（2000年至今）
• 4G or Beyond 3G
第一章 概述
- 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
赫兹 （1857-1894） 德国物理学家
1887年，赫兹建立了第一 个无线电实验室。
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”。
谱利用率低 ；安全保密性差
发展概况——发展史
第一章 概述
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
发展概况——发展史
第一章 概述
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。
发展概况——发展史
6.第六阶段：3G（2000年至今）
• 2.5G移动通信网络
第一章 概述
- 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、 PDC——GPRS、 EDGE
返回
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
原因： • 高层建筑的绕射损耗 • 多径衰落 • 距离影响 两种衰落模型： • 大尺度衰落 • 小尺度衰落
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：
主要特点
5. 建网技术复杂
第一章 概述
• 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
返回
移动通信的分类
第一章 概述
按通信工作方式：单工、双工（FDD、TDD）、半
马可尼正在调试无线电装置
发展概况——发端
电发射器，它仅适用于无线电报。
第一章 概述
早期的无线系统使用的是原始但功率很强的间歇放 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。