第六章 移动通信(32张)

6.1 移动通信概述
③ 可供使用的频率资源有限 移动通信的可用频率范围有限，而移动通信的用户数却
在猛增，故有效地利用频率资源是移动通信系统的一个重要研
究课题。 ④ 建网技术复杂 由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线 通道，同时需支持位置登记、越区切换及漫游存取的跟踪技术，
这使其信令种类比固定网要复杂得多。此外，在入网和计费方
6.1 移动通信概述
无绳电话系统 普通的电话单机分成座机 和手机两部分
普通话机 座机
座机与有线电话网连接， 手机与座机间用无线电连接。
用户线
市话局
因手机与座机间不用电线 相连，故称为“无绳”电话。
以有线电话网为依托的通信方式，是有线电话网的无线延伸
6.1 移动通信概述
集群移动通信系统
• 用于集团调度指挥；
6.2 移动通信的基本技术
6.2.1
移动信道特征及抗衰落方法
6.2.2
移动通信的组网技术
6.2.1
移动信道特征及抗衰落方法
移动信道电波传播特性
移动信道衰落中，电磁波传播机理多种多样，但 总体上可归结为：反射、绕射和散射。
在城区，发射机和接收机之间一般无直射路径，而高层
宏蜂窝 (Macro-cell) 2-20km 微蜂窝 (Micro-cell) 0.4－2 km
微微蜂窝 (Pico-cell) <400m
区域覆盖技术
小区 小区形状的确定
小区的实际覆盖
想象的
覆盖 理想的
实际的
覆盖
覆盖
区域覆盖技术
频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时 使用相同频率的信道；
移动信道衰落特性

•
多径效应
产生原因：由于接收端周围多个散射体反射电磁波，在 接收端口形成驻波变化的情况。由此产生的衰落称为多 径衰落。
• •
统计特性：多径衰落为快衰落，服从瑞利分布。 特点： 时域存在“时延扩展”；

•
频域存在“频率选择性衰落”------相关带宽；
解决方案：采用分集接收技术。
• 场强变化的平均值随距
离增加而衰减 • 场强特性曲线的中值呈 慢速变化（慢衰落） • 场强特性曲线的瞬时值 呈快速变化（快衰落）
接收信道统计分析曲线
移动信道衰落特性
• 空间传播损耗------路径损耗 • 阴影效应------由地形结构引起，表现为慢衰落 • 多径效应------由移动体周围的局部散射体引起的多 径传播，表现为快衰落 • 多普勒效应------由于移动体的运动速度和方向引起， 多径条件下将引起多普勒频谱展宽
6.1 移动通信概述
无线寻呼系统
公用 电话网
通信塔 通信塔
无线电寻呼控制 用户回路 中心及主发射台
通信塔
市话中心要呼叫某一“袖珍玲”用户，可拨寻呼中心的专 用号码，寻呼中心的话务员记录所要寻找的用户号码及要 代传的号码及要代传的消息，并自动在无线信道上发出呼 叫. 被呼用户的袖珍接收机发出呼叫声，并在液晶屏上显示主 呼用户的电话号码及简单消息。 袖珍玲用户利用邻近市话电话机与主呼用户通话。
可以极大地提高频谱利用率；
如果系统设计得不好，将产生严重的同频干扰；
C1 f1 P0 R D C1 f1 P0 R
D：同频复用距离
R：小区半径
区域覆盖技术
区群？ 通常由若干个邻接小区构成区群，再由区群披此邻 接构成整个服务区；
为防止同频干扰，同一区群中的小区，不得使用相
同的频率；且邻接区群中的同频小区中心间距相等；
主要的干扰有互调干扰、邻道干扰及同频干扰。
互调干扰：由于部件的非线性引起；非线性部件的输出信号
中，会包含输入信号所没有的新的频率成分，如果这些新的 频率成分落入其他信号的频率范围之内，就会对该信道造成
干扰，称为互调干扰；
邻道干扰：相邻或邻近信道之间，由于信道隔离度不够造成
的干扰；

同频干扰：相同频率的无用信号造成的干扰。
核心网络综合化，接入网络多样化；
移动智能网技术与IP技术的组合将进一步推动全球 个人通信的发展； 网络将从以技术为中心转向以应用为中心； IP技术将成为未来网络的核心技术。
第六章 移动通信
6.1 移动通信概述
6.2 移动通信的基本技术
6.3 数字蜂窝移动通信系统 6.4 第三代移动通信系统
25
现代移动通信网络技术
两径传播模型如图5.2所示。
•当存在建筑物和起伏地形时，接收信号中将包含建筑物等 反射的电波，此时，可用三径、四径等多径传播模型来描述 移动信道。
h1

d
d0
d1

h2
图5.2 两径传播模型
6.2.1
移动信道特征及抗衰落方法
移动信道电波传播特性
移动信道衰落特性
抗衰落技术
移动信道衰落特性
移动环境的场强特性 • 移动通信环境下场强变 化剧烈
• 可用信道为系统的全 体用户共用，具有自动 选择信道功能，是共享 资源、分担费用、共用
信道设备及服务的多用
途、高效能的无线调度 通信系统。
6.1 移动通信概述
移动通信的发展趋势
宽带化、分组化、智能化、综合化、个人化 宽带化是通信信息技术发展的重要方向之一； IP协议将成为电信网的主导通信协议；
6.1 移动通信概述 第一代移动通信系统特点
系统间没有公共接口。
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。 频率利用率低，无法适应大容量的要求。 安全性差，易于被窃听，易做“假机”。
6.1 移动通信概述 第二代移动通信系统优点
频谱利用率，系统容量大。 用户能获得多种服务（以话音业务为主，并提供低速率 以电路型为主的数据业务）。 能自动漫游。 话音质量比第一代好。
建筑产生强烈的绕射损耗。 另外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径 的电磁波相互作用引起多径损耗。 同时，随着发射机和接收机之间距离的不断增加，引起 电磁波强度的衰减。
移动信道电波传播特性
电磁波的自由空间传输 • 自由空间传播是指在理想的、均匀的、各向同性的介质中
传播，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波
式也有其特殊的要求。所以移动通信系统相当的复杂。
6.1 移动通信概述
移动通信的工作方式 移动通信工作方式
单向通信方式
双向通信方式
单工通信方式
双工通信 方式
半双工通信方式
6.1 移动通信概述
移动通信的工作方式
所谓单向通信：通信双方中的一方只能接收信号，而另
一方只能发送信号，不能互逆。收信号方不能对发信号 方直接进行信息反馈。
陆地移动通信中的无线寻呼系统就采用这种工作方式。
BP机只能收信而不能发信，反馈信息只能通过“打电话
”间接地来完成。
6.1 移动通信概述
移动通信的工作方式
所谓双向通信方式就是通信双方都可以接收信号和发
送信号。
日常生活中的电话机、手机、对讲机等都是双向通信
方式。
6.1 移动通信概述
1、单工通信方式
6.2 移动通信的基本技术
6.2.1
移动信道特征及抗衰落方法
6.2.2
移动通信的组网技术
6.2.2
移动通信的组网技术
区域覆盖技术
多址技术
区域覆盖技术
蜂窝系统---“小区制”系统 将所要覆盖的地区划分为若干个小区，每个小区的半径 可视用户的分布密度在1-10km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。 - 蜂窝分类
6.1 移动通信概述
2、双工通信方式
通信双方在通话时收发信机同时工作，即任意一方在 发话的同时，也能收听到对方的信息，与普通有线电 话的使用情况类似； 通信双方通过双工器来完成双工通信； 分为频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。
6.1 移动通信概述
3、半双工通信方式
指通信双方的一方使用频分双工方式，收发信机同 时工作，另一方则采用异频单工方式，收发信机交替工
作，也称为双向异频半双工工方式。
主要用于专用移动通信中，如汽车调度。 基地台是双工方式，即收发信机同时工 作，而移动
台是按键讲话的异频单工方式。
6.1 移动通信概述
常见的移动通信系统
蜂窝移动通信系统 无线寻呼系统 无绳电话系统 集群移动通信系统
6.1 移动通信概述
蜂窝移动通信系统 把 整个 服 务 区 划 分成若干个较小的区 域（小区），各小区 均用小功率的基站发 射机覆盖，许多小区 像蜂窝一样覆盖任意 形状的服务地区。
具有全球标准 使用全球公共频带 具有全球使用的小型终端 具有全球漫游能力 从媒体（Media）→多媒体（Multi-media） 微蜂窝结构 提高改良的频率使用效率 具有易于向下一代系统发展的灵活性 具有高速的分级数据速率 在固定位置环境下能达到2Mbps 对步行用户能达到384kbps 对车载用户能达到144kbps
移动通信的双方只能交替地进行发信和收信，而
不能同时进行发信和收信。
常用的对讲机就是采用的这通信方式。平时天线 与接收机相连接，发信机不工作。当一方用户需
要讲话时，按下“按-讲”开关（PTT），天线与 发
信机相连（发信机开始工作）。另一方的天线接 至接收机，因而可收到对方发来的信号。 根据收、发频率的异同，又可以分为同频单工和 异频单工。
区域覆盖技术
区群中小区数应满足的关系式：
N=i2+ij+j2，i、j为不同时为零的正整数。
N可能的取值见下表所示。
区域覆盖技术
N=3
N=4
N=7
区域覆盖技术
激励方式 中心激励
基站位于小区中央，采用全
向天线实现无线区覆盖； 顶点激励 在每个六边型的三个顶角上 设置基站，采用120度扇形辐射