《移动通信技术》电子教案全docWord下载.docx

1、 顾肇基。第三代移动通信系统原理与工程设计，IS-95cdma和CDMA2000, 美 vijay k.gargWCDMA蜂窝移动通信，北京邮电大学出版社，袁超伟等。CDMA2000 lx移动通信系统，机械工业出版社，扬大成等。7号信令系统（修订本）人民邮电出版社，纪红。5、 讲解内容引言（introduction）蜂窝概念（cellular）、蜂窝系统结构（cel lular system infrastructure）、信令技术 （signal ing tech no logy）、 移动管理技术（mobility management technology）、无线传输技术（wireless

2、 transmission technology）、其他无线组网技术（other wireless technologies such as adhoc）。6、 通信网的基本构成（construction of telecommunication）Telecommunication network=mux （multiplexer） + switch+ transmission+ user terminals通信网络由复用、交换、传输与用户终端构成。仃）复用：实现不同类型数据在同一通道内的复用、传输，复用能提 高网络资源利用率，有效节约通信网络建设成本。（realize multiplex a

3、nd transmission in a same channel for different types of data）（2）交换：在两个用户间建立临时电路，通信结束后撤除该电路。 （Temporary circuit is built for communication users, and will be cancelled after comm）（3）传输：传输完成信息的传递，一般有有线、无线传输。（Information is transmitted from one side to another side）（4）终端：完成人与通信系统接口的设备（referred to devi

4、ces which realize interface between users and communication system）7、 通信网分类 （communication network classification）（1）按传输的内容分类（classification on the basis oftransmission contents）: 电话网（telephone network）、计算机网 （computer network）、电视网（television network） ； （2）按复用方 式分类（multiplexing）:频分多址（frequency divisi

5、on multiplexing access FDMA）、时分多址（time divisionmultiplexing access TDMA）、码分多址（code divisionmultiplexing access CDMA） ； （3）按交换方式分类（switching）:电路（circuit）、分组（packet）、帧中继（frane）、IP （internet packet） 等;（4）按传输方式分类（transmission）:模拟/数字（analog / digital） 有线/无线（wired / wireless）等8、 通信网络的性能指标（performance mete

6、rs for communication）（1） 延迟 delay 1ransmission time from one point to anotherpoint； （2） 延迟抖动 jitter difference between delay； （3）容量（信道发送信息的能力）capacity- -maximum transmissionab订ity for a channel； （4）吞吐量（单位时间内成功地传送数据 的数量）throughput the number of successful transmissiondata； （5）可靠性（一定吋间一定条件下无故障完成指定功能的能

7、 力）reliability the ability of performing specificfunction in a certain t ime and con di tion； （6） 便携性（方便 用户使用的程度）convenience the ability for use ofconvenience。9、移动通信的基本概念（basic concepts of mobile communication）（1）通信一方或双方处于移动过程屮的信息交换（referred to information communi cation when one side or both si des

8、 are moving）； （2）the mobile communication is misunderstood as mobile phone due to its popularity； （3）终端移动性 mobilityof terminals； （4） 个人移动性 personalmobility subscriber identity module SIM support personalmobility； （5）无线接入支持移动业务 wireless accesssupport mob订e service； （6）通信网的智能化与无线化实现移动 业务 the intellige

9、nce and wireless characteristic realizemobile service. : （7）无线传输的基本原理，信源产生信息发送给变换器，变换器把信息转换成适合发射机发射的信息，发射机把信息 通过无线发射机向空中发射，接收机收到无线信号后，发送给变换器, 变换器把接收到的信息转换，发送给新宿。The principle: information source creates information and sends them to converter The converter transforms the information and convey to tr

10、ansceiver Transceiver receives the information and sends to converter, and the converter transform the information to destination.Source: supply information needed transmissionConverter: transforms the service information to electronic sig nal.Transceiver: transforms the electronic signal to high fr

11、equency signal or vice versaTransmission media: the transmission channel.Destination: receiver of information（8）移动通信的特点（the characteristics of mob订e communication）1） transmission channel is wireless spectrum； （2） the wireless environment experiences interference； （3） wireless spectrum is very crowde

12、d； （4） the transmission power of terminal is limited；（5）Terminals remdomly move； （6） the content is easy to be disclosed（9）移动通信的技术要求（technical requirements）（1）High spectrum efficiency； （2） High quality of service traffic； （3） High mobility and portability； （4） High flexibility of networking； （5） Ant

13、i-interferenee； （6） Information security 10移动通信技术的关键问题（the key issues of mobile communication technology）（1）Improve quality of service traffic； （2） improve spectrum efficiency； （3） increase capacity of mobile system； （4） provide many types of services； （5） provide intel 1igence to mobile system11移动通

14、信基本业务应用范围（application area of mob订e communicaiton）（1）蜂窝移动电话系统 cellular mobile phone system；集群通信系统 private mobile radio network PMRN；无线寻呼 wireless paging； 无绳电话 cordless phone； 卫星网 satellite networks long communication, big coverage, high capacity, high convenience, stable and reliable coinmunicatio n

15、.（2）无线移动数据网 wireless data networks such as wxan, adhoc, etcPacket is a kind of transmission unit which consists of bit flow. The packet includes header and data, and the head usually comprises source address, destination address and relative routing information. The data is service information12 公共陆

16、地移动网 PLMN public land mob订e networksPLMN includes network based on both voice and data The voice network comprises cordless phone, cellular digit phone The data network mainly consists of wimax and mobile data network13.蜂窝网络系统（cellular system） 包含接入网络（accessnetworks）和核心网络（core networks）.核心网络的关键部分（mai

17、n elements of the core networks） mobi 1 ity management, trafficswitching, charging, network control and management,transmission, signaling network.14.蜂窝移动通信系统的特点（characteristics）,整个服务区被 划分为若干个较小区域，俗称蜂窝小区” （the whole service area is divided into a number of smal 1 area, referred to as cellular cell）；

18、蜂窝小区乂被分为“扇区” （cellular cell also a sector）； 每个小区使用较小功率的发射机进行覆盖（each cell uses low power to cover）。Cellular communication can realize frequency reuse, access of the subscriber and handoff15.蜂窝结构 （cel lular arch it ecture） : macro-cell, micro-cell, pico-cell, hybrid architecture16.移动通信的发展形成了巨大的产业链（the

19、 development of mobile communication creates huge production chain）: 系统制 造（基站 base station 交换机 switcher 传输设备 transmission devices、 maintenanee devices, etc）终玄橋需ij造（terminal production）.各种芯片设计与制造（chip design and production）. 通信软件开发，应用软件开发（communication software development and application software de

20、velopment）。17.第一代 模拟蜂窝通信系统第一代移动电话系统采用了蜂窝组网技术，蜂窝概念由贝尔实验室提 出，70年代在世界许多地方得到研究。当笫一个试运行网络在芝加 哥开通时，美国第一个蜂窝系统AMPS （高级移动电话业务）在1979 年成为现实。现在存在于世界各地比较实用的、容量较大的系统主要有：（1）北美的 AMPS； （2）北欧的 NMT-450/900； （3）英国的 TACS；其工作频带都在450MHz和900MHz附近，载频间隔在30kHz以下。 鉴于移动通信用户的特点：一个移动通信系统不仅要满足区内，越区 及越局自动转接信道的功能，还应具有处理漫游用户呼叫（包括主被 叫

21、）的功能。因此移动通信系统不仅希望有一个与公众网之间开放的 标准接口，还需要一个开放的开发接口。由于移动通信是基于固定电 话网的，因此由于各个模拟通信移动网的构成方式有很大差异，所以 总的容量受着很大的限制。鉴于模拟移动通信的局限性，因此尽管模拟蜂窝移动通信系统还会以 一定的增长率在近几年内继续发展，但是它有着下列致命的弱点：A） 各系统间没有公共接口。B） 无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展。0频率利用率低，无法适应大容量的要求。D）安全利用率低，易于被窃听，易做假机。这些致命的弱点将妨碍其进一步发展，因此模拟蜂窝移动通信将逐步 被数字蜂窝移动通信所替代。然而，在模拟系

22、统屮的组网技术仍将在 数字系统中应用。第二代数字蜂窝移动通信系统由于TACS等模拟制式存在的各种缺点,90年代开发出了以数字传输、 时分多址和窄带码分多址为主体的移动电话系统，称之为第二代移动 电话系统。代表产品分为两类：TDMA系统TDMA系列中比较成熟和最有代表性的制式有：泛欧GSM、美国D-AMPS 和口本PDC。（1）D-AMPS是在1989年由美国电子工业协会ETA完成技术标准制 定工作，1993年正式投入商用。它是在AMPS的基础商改造成的，数 模兼容，基站和移动台比较复杂。（2）日本的JDC （现已更名为PDC）技术标准在1990年制定，93年 使用，只限于本国使用。（3）欧洲邮

23、电联合会CEPT的移动通信特别小组（SMG）在88年制定 了 GSM第一阶段标准phasel,工作频带为900MIIz左右，90年投入商 用；同年，应英国耍求，工作频带为1800MHz的GSM规范产生。 上述三种产品的共同点是数字化，时分多址、话音质量比第一代好, 保密性好、可传送数据、能自动漫游等。三种不同制式各有其优点，PDC系统频谱利用率很高，而D-AMPS系 统容量最大，但GSM技术最成熟，而且它以0SI为基础，技术标准公 开，发展规模最大。N-CDMA系统N-CDMA （码分多址）系列主要是以高通公司为首研制的基于1S-95的 N-CDMA （窄带CDMA）。北美数字蜂窝系统的规范是

24、由美国电信工业 协会制定的，1987年开始系统研究，1990年被美国电子工业协会接 受，由于北美地区已经有统一的AMPS模拟系统，该系统按双模式设 计。随后频带扩展到1900MHz,即基于N-CDMA的PCS 1900。第三代一一IMT-2000随着用户的不断增长和数字通信的发展，第二代移动电话系统逐渐显 示出它的不足之处。首先是频带太窄，不能提供如高速数据、慢速图 像与电视图像等的各种宽带信息业务;其次是GSM虽然号称“全球通”, 实际耒能实现真正的全球漫游，尤其是在移动电话用户较多的国家如 美国，日本均未得到大规模的应用。而随着科学技术和通信业务的发 展，需要的将是一个综合现有移动电话系统

25、功能和提供多种服务的综 合业务系统，所以国际电联要求在2000年实现商用化的第三代移动 通信系统，即TMT-2000,它的关键特性有：（1） 包含多种系统；（2） 世界范围设计的高度一致性；（3） IMT-2000内业务与固定网络的兼容；（4） 高质量；（5） 世界范围内使用小型便携式终端。具有代表性的第三代移动通信系统技术：主要有三个标准：（1）以Qualcomm公司为代表提岀的与IS-95系统反向兼容的宽带 cdmaOnc 建议。建议采用多级DS-CDMA,射频信道带宽1.25/10/20MIIz, PN码片率为1.288/3. 6864/7. 3728/14. 7456Mbps。采用多级

26、的目的在于将 5MHz 分 为3个1.25MHz带宽的信道，以便于IS-95后向兼容，可以共享或重 叠。美国考虑在IMT-2000网络发展目标上，支持宽带分组交换网为核心， 将当前的从功能上分层的网络模式演变成端到端的客户-服务器模式。（2）专门开发与GSM系统反向兼容的UMTS标准，包括两个子方案： 日本的W-CDMA日本最大的移动电话运营商NTT DoCoMo提出的建议为相干多码率宽 带CDMA （W-CDMA） o由于日本的第二代移动电话系统并没有成为全 球化标准，而在第三代IMT-2000网络技术方案上，日本决心走全球 化合作的道路。在支持ITU的IMT-2000家族及接口概念基础上，

27、有 意参照无线传输技术的合作方式，支持欧洲的GSM UMTS的网络概念。 现在爱立信等公司以与NTT DoCoMo公司合作，共同提出无线传输技 术采用W-CDMA,而核心网路则沿用GSM网络平台，其目的在于能从 GSM演进到第三代IMT-2000o 欧洲的TD-CDMA欧洲西门子和阿尔卡特等公司提出了一种TD-CDMAo该方案将 FDMA/TDMA/CDMA组合在一起。其特点它的帧结构和吋隙结构与GSM 相同，可支持每时隙8个用户。移动台采用双模手机，以便在网络、 信令层与GSM兼容。此方案便于由GSM平滑过渡到第三代，故受到很 多GSM供应商支持。（3） TD-SCDMA该标准是屮国制定的3

28、G标准。原标准研究方为西门子。为了独立出 WCDMA,西门子将其核心专利卖给了大唐电信。之后在加入3G标准时, 信息产业部（现工业信息部）官员以爱立信，诺基亚等电信设备制造 厂商在中国的市场为条件，要求他们给予支持。1998年6月29日， 原中国邮电部电信科学技术研究院（现大唐电信科技产业集团）向 ITU提出了该标准。该标准将智能天线、同步CDMA和软件无线电（SDR） 等技术融于其中。另外，由于中国庞大的通信市场，该标准受到各大 主要电信设备制造厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以 生产支持TD-SCDMA标准的电信设备。TD-SCDMA在频谱利用率、频率灵活性、对业务支持具有多样性

29、 及成本等方面有独特优势。TD-SCDMA由于采用时分双工，上行和下行信道特性基本一致, 因此，基站根据接收信号估计上行和下行信道特性比较容易。此外, TD-SCDMA使用智能天线技术有先天的优势，而智能天线技术的使用 又引入了 SDMA的优点，可以减少用户间干扰，从而提高频谱利用率。 软件无线电：通过软件编程来实现无线电台的各种功能，在公共硬件 平台上利用可编程的软件方法实现所需要的无线电系统一一灵活、低 成本。（realizes wireless functions through software programming） 认知无线电（cognitive radio）,具有学习能力，能与周围环境交互 信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，能降低冲突的发生。产 生CR的背景：传统无线频谱的使用方式是由管理部门颁发无线频谱 使用牌照，但其利用率较低，由此当授权频谱利用率较低时，非授权 用户暂时借用授权频谱。认知无线电网络（cognitive radio networks）,无线网络具有认知能 力，根据