【正文】 5 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 c)移動綜合業(yè)務(wù)網(wǎng) 將話音、圖象數(shù)據(jù)融于一體，進行綜合傳輸。 GPRS網(wǎng)在 GSM網(wǎng)的基礎(chǔ)上疊加了新的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸率比 GSM高得多；可以支持突發(fā)性、頻繁的、小流量數(shù)據(jù)傳輸。只提供語音服務(wù) ) b)數(shù)字移動通信網(wǎng)：第二代以后的移動通信系統(tǒng)主要 采用大規(guī)模集成電路與數(shù)字通信 第二代 ,提供語音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (例如 ‖短信 ” ) 二代半 ,例如 GPRS,cdma2020,提供中速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) (例如手機上網(wǎng) ) 第三代 ,提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù) (例如 :手機電視 ) 22 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 (4)按業(yè)務(wù)類型可以分為： a)電話網(wǎng)：話音通信是移動通信的傳統(tǒng)業(yè)務(wù) 例如 :GSM網(wǎng) (Global System for Mobile munication) GSM也可以傳輸數(shù)據(jù) (例如：短信 ),數(shù)據(jù)傳輸采 用與語音相同的電路交換方式實現(xiàn) ,需要建立發(fā)送 端到接收端的連接 ,在通信過程中始終獨占信道。 湖南大學教學課件：移動通信 概述 為什么要？ 14 2020/10/5 舉例 多徑效應(yīng)及碼間干擾消除： 信道均衡 有限的頻譜資源及海量用戶： 組網(wǎng)、頻率復用 (frequency reuse)或信道復用、多址技術(shù) 干擾環(huán)境更加復雜 壓縮編碼及信道編碼 湖南大學教學課件：移動通信 概述 15 2020/10/5 移動通信的發(fā)展 (1)1897年 意大利 M G 馬可尼 地面固定站與海上拖船之間的移動通信 (2)20世紀 20年代至 40年代 單工、半雙工的專用移動通信網(wǎng)絡(luò) (3)20世紀 40年代至 60年代 人工接續(xù)方式的小容量公用移動通信網(wǎng)絡(luò) (4)20世紀 60年代至 70年代中 大區(qū)制的、自動接續(xù)的小容量移動通信 湖南大學教學課件：移動通信 概述 16 2020/10/5 移動通信的發(fā)展 (5)20世紀 79年代末至今 蜂窩制、大容量移動通信 1G： FDMA模擬移動通信 2G： TDMA、 CDMA電路交換數(shù)字移動通信 :話音 /數(shù)據(jù) 電路 /分組交換數(shù)字移動通信 3G：寬帶高速 \多媒體數(shù)字移動通信 湖南大學教學課件：移動通信 概述 17 2020/10/5 移動通信系統(tǒng)的分類 湖南大學教學課件：移動通信 概述 (1)按服務(wù)對象可以分為： 公用移動通信網(wǎng)：面向社會各階層人士 例如， 中國移動 GSM網(wǎng)、 GPRS網(wǎng)、 TDSCDMA網(wǎng) 專用移動通信網(wǎng)：為保證某些特殊部門的通信而建 立的通信系統(tǒng) 例如， 專用調(diào)度電話 (鐵路、機場 ) 集團調(diào)度電話 (政府、公安 ) 軍用移動通信網(wǎng) :面向軍事應(yīng)用 18 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 (2)按通信傳輸工作方式可以分為： a)單向傳輸通信：通信雙方的一方只能接收、另一方 只進行發(fā)送的通信方式 例如， 無線尋呼系統(tǒng) (BB機 ) Bell Boy (帶鈴的找人的 “ 男孩” ) b)雙向通信：通信雙方都可以發(fā)送和接收信息 b1)雙工通信：同一時刻信息可以雙向傳輸 例如， 現(xiàn)代手機移動通信 (可以邊聽邊說，移動臺與基站的通信 可以 使用兩個頻道，移動臺的發(fā)射、基站的接收頻率 f1。例如：移動臺位置的定位管理、越區(qū)移動、漫游等。 1976，國際無線電行政大會 (WARC)批準了 800900Mhz頻段的蜂窩電話頻率分配方案； 1992年，批準 18852200Mhz頻段的頻譜劃分方案。 移動臺與基站之間的通信是以無線方式進行的 基站收發(fā)信機 包括 ：發(fā)射機、接收機等 BTS： Base Transceiver Station 湖南大學教學課件：移動通信 概述 廣義上的 ―接入 ‖概念： 注冊、登記、鑒權(quán)、信道分配 9 2020/10/5 基站控制器 一個基站控制器控制一個或多個基站收發(fā)信機在分配的信道 (頻道、時隙、信道碼 )上與移動臺進行通信，并對移動臺 在本控制器控制區(qū)內(nèi)的越區(qū)切換 進行控制，保持控制區(qū)內(nèi)移動臺與移動交換中心間的通信連接 BSC： Base Station Controller 湖南大學教學課件：移動通信 概述 10 2020/10/5 移動交換中心 MSC： Mobile service Switching Center 管理同網(wǎng)用戶之間的通信以及網(wǎng)內(nèi)用戶到其他通信網(wǎng)用戶 (例如固網(wǎng)用戶、其他地區(qū)移動網(wǎng)的用戶 )之間的通信，完成移動臺位置信息的管理，建立 呼叫路由 (通話前，信令 )，完成 話路接續(xù) 與 通話計錄 。 其他：車載、船載或機載移動通信設(shè)備 使用移動無線網(wǎng)卡進行通信的計算機等 MS： Mobile Station 固定臺 例如普通市話座機，是指不移動的、位置固定的通信服務(wù)平臺。 教材與參考資料 3 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 本課程的考試 \考核方法 : (1)平時成績占有相當高的比重 。1 2020/10/5 主講教師：何松華 教授 聯(lián)系電話： (0731） 82687718 13973132618 電子信箱： 移 動 通 信 Ｍ obile Communication 2 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 移動通信系統(tǒng) 陳威兵，何松華，彭曙光著 清華大學出版社 ,2020 移動通信 (第三版 ) 郭梯云等編著 西安電子科技大學出版社 ,2020。到課率是考核的重要指標 . (2)考核方式 1:實驗課時的考核，課程設(shè)計 (必須 ) MATLAB 編程 (3)考核方式 2:教學課時的考核，開卷考試 (可選 ) 4 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 1. 概述 移動通信及其發(fā)展 移動通信系統(tǒng)的分類 移動通信的主要技術(shù) 蜂窩移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 移動通信網(wǎng)中的信令 越區(qū)切換與位置管理 信道劃分與信道配置 5 2020/10/5 移動通信及其發(fā)展 接口局 移動交 換中心 A 固定通信網(wǎng)絡(luò) Ａ C B D 移動臺與移動臺或移動臺與固定臺之間實時的、直接的通信。 Immobile Station 湖南大學教學課件：移動通信 概述 7 2020/10/5 基站 位置固定、為一定范圍內(nèi)的移動臺提供通信接入服務(wù)的設(shè)備。 湖南大學教學課件：移動通信 概述 蜂窩、小區(qū)的概念 (降低干擾 ) 控制區(qū) /A1， A2， A3間的越區(qū)切換概念 頂點激勵 /120度有向天線 /扇區(qū) 11 2020/10/5 問題 1： 在公用移動通信中，同一基站小區(qū) (BS) 內(nèi)的用戶通信 (例如 A與 B)是否經(jīng)過移動交換中心？ 問題 2： 在移動通信網(wǎng)絡(luò)中，基站至移動交換中心、移動交換中心與主干通信網(wǎng)絡(luò)的連接是有線還是無線的？ 問題 3： 長沙地區(qū)的手機用戶甲與北京地區(qū)手機用戶乙之間的通信，是如何結(jié)合無線通信與有線通信的？ 問題 4：移動通信與無線通信的區(qū)別與聯(lián)系 ? 湖南大學教學課件：移動通信 概述 12 2020/10/5 移動通信的特點 (1)移動通信必定是無線通信或無線通信與有線通信的結(jié)合 ,需要使用無線電波進行信息的傳輸。 湖南大學教學課件：移動通信 概述 13 2020/10/5 移動通信的特點 (4)移動通信設(shè)備、尤其是用戶終端的要求比較苛刻。 (6)干擾環(huán)境更加復雜。移動臺的接收、基站的發(fā)射頻率 f2。 b)數(shù)據(jù)網(wǎng) 數(shù)據(jù)傳輸與語音傳輸?shù)囊蟛灰粯?(傳輸量大，速率更高、差錯率更低、但允許時延上的差異性 )，因此出現(xiàn)了專用的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)。 通過 GPRS可以進行手機上網(wǎng)、收發(fā)電子郵件、下載數(shù)據(jù)信息等。 例如：中國聯(lián)通的 寬帶 CDMA 移動通信網(wǎng) 支持多速率服務(wù) 支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 部分頻譜用于電路交換應(yīng)用，部分頻譜用于分組 交換應(yīng)用 可以通過移動終端召開視頻會議； 26 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 (5)按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可以分為： a)無線局域網(wǎng) b)無線寬域網(wǎng) (WWAN) Wireless Wide Area Network 例如： GSM蜂窩移動通信系統(tǒng) ，語音寬域網(wǎng) GPRS，數(shù)據(jù)寬域網(wǎng) (6)按使用環(huán)境可以分為： a)陸地移動通信 (車、行人 ) b)海上移動通信 (船舶 ) c)空中移動通信 (飛機 ) d)特殊環(huán)境移動通信 (礦井 ) 27 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 (7)按多址方式可以分為： a)頻分多址 (FDMA) b)時分多址 (TDMA) [只有數(shù)字移動通信才能做到 ] c)碼分多址 (CDMA) d)空分多址 e)隨機多址 … … (其他 ) 多址技術(shù)：在移動通信中，需要實現(xiàn)同一區(qū)域中多個移動臺與基站通信而不互相干擾，必須將不同的用戶分配在不同的信道 (地址 )上，這種技術(shù)稱為多址技術(shù) Multiple Access 多用戶接入 “ 接入 ” 與 “ 地址碼 ” 的聯(lián)系 ―信道 ” 區(qū)分收發(fā) “ 地址 ” 28 2020/10/5 頻分多址 FDMA： Frequency Division Multiple Access 湖南大學教學課件：移動通信 概述 將通信系統(tǒng)的總頻段劃分為若干個等間隔的載波頻道，分配給正在通話的不同用戶使用，采用 動態(tài) 分配技術(shù)，載波頻率之間的間隔 遠 大于信號的頻帶寬度 ,保證相鄰載波頻道之間 基本上 互不干擾。(t)=s1(t)*C1(t)+ s2(t)*C2(t)+ … + sN(t)*CN(t) 用戶 j信號采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)字基帶信號： sj(t) 用戶 j所采用的偽隨機碼 (擴頻碼 )數(shù)字基帶信號： Cj(t) 發(fā)射端擴頻以后的數(shù)字基帶信號： sj(t)*Cj(t) 36 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 舉例：直接序列擴頻 (相位調(diào)制 ) 用戶 1： s1(t)*C1(t)cos(?0t) 用戶 2： s2(t)*C2(t)cos(?0t) …… 用戶 N： sN(t)*CN(t)cos(?0t) 合成信號為 s(t)為 [s1(t)*C1(t)+ s2(t)*C2(t)+ … + sN(t)*CN(t)]cos(?0t) 解調(diào)后的基帶信號 : s(t)*[2*cos(?0t)] 再經(jīng)低通濾波處理得到 s39。 實驗要求、方法及有關(guān)參數(shù)說明： a) 擴頻碼階數(shù)為 8 分配給 8個用戶的擴頻碼分別為 [1:正電平 ,0:負電平 ]: 10111111,11101010,10001100,11011001, 10110000,11100101,10000011,11010110 碼片 (子碼 )寬度 [1/(*106)]秒 計算機仿真處理的采樣間隔 :[1/(16**106)]秒 39 2020/10/5 湖南大學教學課件：移動通信 概述 舉例 :第 1個用戶的地址碼所對應(yīng)的基帶信號采樣序列