移动通信课件第1章第四版

• • • • • • • 第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 概述 移动通信网 移动信道的电波传播 数字调制技术 GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS CDMA数字蜂窝移动通信系统 第三代移动通信系统及LTE
第1章 概述
第1章 概述
1.1 移动通信及其特点
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
R 受话 器 接收 机
f1 (f2 )
f1
R
图1-2 单工通信
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单工通信
第1章 概述
3. 分类 根据收、发频率的异同，又可分为： 同频单工 同频是指通信的双方， 使用相同工作频率（f1）；操作 采用“按—讲”（push to talk，PTT）方式。平时,双 方的接收机均处于守听状态。 异频单工 需要用到转发器
（ Home Location Register ） 和 访 问 者 位 置 寄 存 器 VLR
（Visitor Location Register)（有时几个MSC合用一个VLR）、 设备识别寄存器EIR（Equipment Identity Register）、鉴权 中心 AuC （ Authentication Centre ）、操作 维护中心 OMC （ Operation and Maintenance Centre ） 、 基 站 BS （ Base Station ）和移动台 MS （ Mobile Station ）等功能实体组成。
于建立至移动台的呼叫路由。
第1章 概述 VLR是存储用户位置信息的动态数据库。 当漫游用户进入某个MSC区域时，必须向该MSC相关的VLR登 记，并被分配一个移动用户漫游号（MSRN），在VLR中建立 该用户的有关信息，其中包括移动用户识别码（MSI）、移 动用户漫游号（ MSRN），所在位置区的标志以及向用户提 供的服务等参数，这些信息是从相应的HLR中传递过来的。 MSC在处理入网、出网呼叫时需要查询 VLR中的有关信息。 一个VLR可以负责一个或若干个MSC区域。 EIR是存储有关移动台设备参数的数据库。 EIR实现对移动 设备的识别、监视、闭锁等功能。
第1章 概述
．集群通信系统概念
集群通信系统可以定义为系统所具有的可用信道可为 系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，是一种 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。 主要面向各专业部门如公安、铁道、水利、军队等， 以各专业部门用户为服务对象。在抢险救灾、处理各种 突发事件等场景可以及时准确的调度指挥通信。 可以提供单呼、组呼、广播呼叫、短信息等业务。用 户之间存在一定的关系和不同的呼叫级别。
第1章 概述
1.1 移动通信及其特点
移动通信的基本概念：至少有一方处于移动状态下进 行信息交换的通信。包括：移动用户（车辆、船舶、
飞机、行人等）和移动用户，或移动用户和固定用户
（固定电台或有线用户）之间的通信。 就正式商业运营而言，至今也不过只有30余年的历史， 就其发展历程看，大约每十年更新一代。目前正处于 第四代(4G)初期。
是指通信的双方使用两个不同频率为f1和f2 ，而操作仍 采用“按—讲”方式。由于收发使用不同的频率，同一 部电台的收发信机可以交替工作，也可以收常开，只控 制发，即按下PTT发射。 2016/3/9 15
单工通信
第1章 概述
4.特点 同频单工的优点是： ① 设备简单； ② 移动台之间可直接通话，不需基站转接；
第1章 概述
三. 半双工通信
全双工+PTT
1.定义 移动台采用类似单工的“按讲”方式，即按下按讲开关， 发射机才工作，而接收机总是工作的。基站工作情况与双 工方式完全相同。 2.原理图
A 送话器 T 发射机 f1 f2 B T
天线共用器 R 受话器 接收机 f2 f1 R
图1-4 半双工通信 2016/3/9
第1章 概述
图1 - 4 蜂窝移动通信系统的基本结构
第1章 概述 MSC 对位于其服务区内的 MS 进行交换和控制，同时提供移 动网与固定公众电信网的接口。MSC是移动网的核心。 作为交换设备， MSC 具有完成呼叫接续与控制的功能，这 点与固定网交换中心相同。作为移动交换中心， MSC 又具
有无线资源管理和移动性管理等功能，例如移动台位置登
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半双工通信
第1章 概述
3.特点 优点是： ① 移动台设备简单，价格低， 耗电少； ② 收发采用不同频率，提高了频谱利用率； ③ 移动台受邻近电台干扰小。 缺点是： 移动台仍需按键发话， 松键受话， 使用不方便。
由于收发使用不同的频率，同一部电台的收发信机可以交
替工作，也可以收常开，只控制发，即按下PTT发射。在 中心台转发的系统中， 移动台必须使用该方式。
③ 不按键时发射机不工作，因此功耗小。
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。
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1.2.4 移动通信的工作方式
第1章 概述
二. 双工通信
1.定义 是指通信的双方，收发信机均同时工作，即任一方在发
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第1章 概述
图 1-3 双工通信方式
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。 集群 （ Trunking ）移动通信是传统的 专用无线调度系统的高级发展阶段，是专用移动通信的发 展方向。专用移动通信的网络结构与公共移动通信系统越 来越相像。数字集群移动通信系统，其本身就是在数字蜂 窝移动通信系统上加上了调度功能。
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第1章 概述
．集群系统的组成
集群系统一般由终端设备、基站、调度台和控制中 心等组成。
总调度台
移动台 公共电话网 PSTN
中央控制器 基站 分调度台
图1-7 集群移动通信系统示意图 2016/3/9
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第1章 概述 蜂窝移动通信系统的基本系统结构如图1-4所示。 一 个 交 换 区 由 一 个 移 动 交 换 中 心 MSC （ Mobile Service Switching Centre ）、一个或若干个归属位置寄存器 HLR
第1章 概述
移动通信
第1章 概述
目的与考核
• 掌握移动通信的基本概念、基本原理、 主要技术、网络组成及典型系统，了解 移动通信的发展历史和移动通信未来的 发展趋势。 • 课堂听课为主，并积极主动自学。 • 考核方式：平时（作业、出勤、听课情 况等）成绩占30％，考试成绩占70％。
第1章 概述
课程安排
第1章 概述
• 移动通信则是在无线通信的基础上又进一步 引入了用户的移动性 , 在无线通信的第一重 信道动态的基础上又加入了第二重用户的动 态性，这实质是两重动态性。 • 在第三代(3G)移动通信技术中进一步引入第 三重动态性——业务类型动态选择特性。 • 在移动通信中，终端是移动的，传输线路是 随终端移动而分配的动态无线链路，网络则 是适应动态用户终端、动态线路的动态型交 换网络
记与更新、越区切换等。 为了建立从固定网至某个移动台的呼叫路由，固定网就近 进入关口MSC（GMSC），由该GMSC查询有关的HLR，并建立 至移动台当前所属的MSC的呼叫路由。
第1章 概述 HLR 是用于移动用户管理的数据库。每个移动用户必须在 某个HLR中登记注册。 HLR 所存储的用户信息分为两类：一类是有关用户参数的 信息，例如用户类别，向用户所提供的服务，用户的各种 号码、识别码以及用户的保密参数等；另一类是有关用户 当前位置的信息，例如移动台漫游号码、VLR地址等，用
图1-3 频分双工通信
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第1章 概述 双工制：通信的双方，收发信机均同时工作，即任一方在发话 的同时，也能收听到对方的话音，无需按PTT开关，类同于平时 打市话，使用自然，操作方便。分为同频双工和异频双工。 异频双工制的优点：①收发频率分开可大大减小干扰；②用户
使用方便。
异频双工制的缺点：①移动台在通话过程中总是处于发射状态，
第1章 概述 移动通信具有以下基本特点：
(1) 电波传播条件恶劣。多径传播---多径衰落？
(2) 具有多普勒效应。多普勒频移？
(3) 干扰严重。
(4) 接收设备应具有很大的动态范围。
(5) 需要采用位置登记、过境切换等移动性管理技术。
(6) 综合了各种技术。交换、计算机、传输
(7) 对设备要求苛刻。
第1章 概述
多径传播： 1.电波在移动通信系统中的传播基本机制有：直射、反 射、绕射、散射、以及它们的合成。 反射---发生于地球表面、建筑物、墙壁表面。反射式产 生多径衰落的主要因素。 绕射----当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘 阻挡时会发生反射。房屋尖顶 散射----产生于粗糙表面，小物体或者不规则物体。树叶、 灯柱等 多径衰落（瑞利衰落）： 电波发生反射、绕射、散射后，产生许多路径的信号，因 为电波通过各个路径的距离不同，所以各个路径电波到达 接收机的时间不同，则相位不同。不同相位的多个信号在 接收机进行叠加，有时同相叠加而加强，有时反相叠加而 减弱。使得接收信号的幅度急剧变化，发生多径衰落。
第1章 概述
多普勒频移
由于移动台在运动中，所以产生多普勒频 移效应，频移值fd与移动台运动速度v、工 作频率f（或波长λ）及电波到达角θ有关， 即
fd cos
第1章 概述 移动通信系统的分类： 按使用对象可分为：民用设备和军用设备；
按用途区域可分为：陆地通信、 海上通信和空中通信； 按多址方式可分为：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、 码分多址(CDMA)、空分多址（SDMA)等； 按覆盖范围可分为：宽域网和局域网； 按业务类型可分为：电话网、数据网和综合业务网； 按工作方式可分为：同频单工、异频单工、异频双工和 半双工； 按经营方式或用户性质可分为：专用网和公用网； 按信号形式可分为：模拟网和数字网。