数字蜂窝移动通信原理
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* 用查图表求不同传播环境的中值路径损耗 * 使用传播损耗的经验公式求中值路径损耗
Lm = 69.55+26.16log(f)-13.82log(hb)-a(hm)+[44.96.55log(hb)]
根据Lm可得到移动台接收的信号功率:
Pr(dbm ) = Pt+Gb+Gm-Lb-Lm-Ld-Lm
(2)Egli模型
本世纪40中 _ 60 年代初 公用移动通信业
务问世
本世纪60中 _ 70 年代中 移动通信系统改
进完善
本世纪70中 _ 80 年代中 第一代 模拟蜂窝移 动通信系统迅速发展
本世纪80中 _ 至今 第二代数字蜂窝移动通信 系统发展和成熟
邮电部第一研究所
2
一.移动通信的发展简史与现状
2.现状
数字制式的蜂窝移动通信系统正逐步的替代模拟制 式的蜂窝系统
(3)随机调相 由多径效应产生的多普勒频展,频率的这种随机变化称随机 调相
(4)抗多径衰落的技术 分集/自适应均衡技术/差错控制编码/跳频/扩频
邮电部第一研究所
7
四.语音编码技术
1.语音编码的基本慨念
(1)波形编码
(2)参量编码
(3)混合编码
2.数字移动通信系统对语音编码的要求
速率较低,纯编码速率应低于16Kbit/s 语音质量应尽可能高(MOS大于3.5) 编解码延时较短,控制在几十毫秒内
通过语音块内和语音块之间的交织,将衰落引起的错误分散到各个 语音块
(2)GSM的慢跳频
提供了传输链路上的分集,将干扰的影响分散到所有话路上
(3)自适应均衡技术
在发端插入训练比特序列，收端进行动态均衡提高传输质量
邮电部第一研究所
10
七.多址方式和系统容量
多址技术的关键是利用信号特征上的差异
1.频分多址(FDMA)
邮电部第一研究所
11
八.第三代移动通信展望
第三代移动通信系统是指国际电信联盟(ITU)正在组织进行研究的,未 来公用陆地移动通信系统(FPLMTS),1996年更名为IMT-2000
1.第三代移动通信系统的主要目标
提供全球无缝覆盖和漫游
提供多媒体业务(速率可高达2Mb/s)
适应多种业务环境:蜂窝、无绳、卫星移动、PSTN 、数据、IP
3
二.蜂窝移动通信的基本慨念
1.频率复用
在不同的小区使用相同的频率,解决系统容量 与频率有限的矛盾
2.越区切换
在通话过程中将移动台的工作频率和接续控 制从其离开的小区交换给正在进入的小区
3.小区分裂
宏蜂窝 微蜂窝 微微蜂窝
邮电部第一研究所
4
三.移动信道
1.移动信道的特点
移动信道传播条件的复杂性和恶劣性
把系统的总频段分成若干个等间隔的频道分配给不同用户使 用
2.时分多址(TDMA)
把时间分成帧、时隙。用户在每帧的指定时隙通信
3.码分多址(CDMA)
用户传输信息通过不同的编码序列来区分
低功率谱密度传输、抗干扰，抗多径干扰能力强、具有“软 容量”的过载特性
4.系统容量的比较
理论上CDMA的容量是FDMA的20倍，最TDMA的4 _ 6倍
式
• 同一交换机能支持移动用户和固定用户的接入
• 交换机都应采用ATM技术
• 宽带无线接入网能和固定网、分组网、IP网连通
• 建立统一的用户数据库
• 建立统一的智能网平台
* 陆地网与卫星网的综合
IMT-2000的无线接口综合了卫星移动通信系统
铱系统/全球星/ICO
* 多种终端集成
GSM900/DCS1800 GSM/DECT 兼容多种制式多频/多模手机
目前全球蜂窝移动电话超过1.5亿，其中GSM用户已超过1个 亿
到2000年底全球蜂窝移动电话将达到3亿，其中GSM用户将 达到2.35亿
数字蜂窝移动通信系统在快速发展的同时,不断的提 高技术性能和发展新的业务
对实现个人通信为目标的第三代移动通信已从评估 和制定标准阶段提高到具体设计、规划和实施阶段
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
邮电部第一研究所
数字蜂窝移动通信基本原理
一.移动通信的发展简史与现状 二.蜂窝移动通信的基本慨念 三.移动信道 四.语音编码技术 五.数字调制解调技术 六.抗衰落技术 七.多址方式和系统容量 八.第三代蜂窝移动通信展望
邮电部第一研究所
1
一.移动通信的发展简史与现状
1.现代移动通信的发展
本世纪20 _ 40 年代 专用网开发
具有单一的通信号码
保证高的服务质量,按需分配带宽
有多频/多模通用的手机
频谱利用率高,容量大
网络结构能适用无线,有线多种业务要求
系统起始配置能充分利用第二代设备和设施(互联和兼容),随
后可平滑升级
邮电部第一研究所
12
八.第三代移动通信展望
2.第三代移动通信系统的综合功能
* 无线网与无线网的综合,首先是与第二代系统的互联和兼容 * 移动网和固定网,数据网的融合.为用户提供统一的业务使用方
算法应有较好抗误码性能 算法复杂程度适中,易于大规模电路集成
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8
五.数字调制解调技术
性能优越的高效调制方式是数字移动通信的重 要研究课题 几种主要调制方式: 1. MSK
频移指数为0.5的最小频移键控调制
2. GMSK(高斯滤波最小频移键控调制)
优点是减小调制带宽，改善信道有效性
3. ∏/4 DQPSK
较好抑制带外幅射，频谱利用率高
邮电部第一研究所
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六.抗衰落技术
1.分集技术的基本慨念
利用多条传输相同信息,但相互独立衰落特性的信号路径,在接 收端对这些信号进行适当使合并,以降低多径衰落的影响
空间分集/极化分集/频率分集/其它 分集信号的合并技术
2. 编码,交织及跳频相结合的抗衰落
(1)GSM交织编码
Lm = 117+20logf-20log(h1h2)+40logd
邮电部第一研究所
6
三.移动信道
5.多径传播对数字传输的影响
(1)接收信号产生的时延扩展⊿引起码间串扰 为避免码间串扰应使码元周期大于时延扩展
Rb < 1/⊿
(2)相关带宽(Bc) 当信号带宽小于(Bc)时,发生非频率选择性衰落 当信号带宽大于(Bc)时,发生频率选择性衰落
2. 对移动信道的研究方法
3. 陆地移动无线电波传播
移动信道是一种时变信道
无线信号通过移动信道遭遇不同途径的衰减
P(d)=|d|-n* S(d) * R(d)
|d| -n 自由空间的传播损耗与弥散
S(d) 阴影衰落
R(d) 多径衰落
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三.移动信道
4.电波传播的路径损耗预测 (1)Okumura(奥村)模型
Lm = 69.55+26.16log(f)-13.82log(hb)-a(hm)+[44.96.55log(hb)]
根据Lm可得到移动台接收的信号功率:
Pr(dbm ) = Pt+Gb+Gm-Lb-Lm-Ld-Lm
(2)Egli模型
本世纪40中 _ 60 年代初 公用移动通信业
务问世
本世纪60中 _ 70 年代中 移动通信系统改
进完善
本世纪70中 _ 80 年代中 第一代 模拟蜂窝移 动通信系统迅速发展
本世纪80中 _ 至今 第二代数字蜂窝移动通信 系统发展和成熟
邮电部第一研究所
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一.移动通信的发展简史与现状
2.现状
数字制式的蜂窝移动通信系统正逐步的替代模拟制 式的蜂窝系统
(3)随机调相 由多径效应产生的多普勒频展,频率的这种随机变化称随机 调相
(4)抗多径衰落的技术 分集/自适应均衡技术/差错控制编码/跳频/扩频
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四.语音编码技术
1.语音编码的基本慨念
(1)波形编码
(2)参量编码
(3)混合编码
2.数字移动通信系统对语音编码的要求
速率较低,纯编码速率应低于16Kbit/s 语音质量应尽可能高(MOS大于3.5) 编解码延时较短,控制在几十毫秒内
通过语音块内和语音块之间的交织,将衰落引起的错误分散到各个 语音块
(2)GSM的慢跳频
提供了传输链路上的分集,将干扰的影响分散到所有话路上
(3)自适应均衡技术
在发端插入训练比特序列，收端进行动态均衡提高传输质量
邮电部第一研究所
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七.多址方式和系统容量
多址技术的关键是利用信号特征上的差异
1.频分多址(FDMA)
邮电部第一研究所
11
八.第三代移动通信展望
第三代移动通信系统是指国际电信联盟(ITU)正在组织进行研究的,未 来公用陆地移动通信系统(FPLMTS),1996年更名为IMT-2000
1.第三代移动通信系统的主要目标
提供全球无缝覆盖和漫游
提供多媒体业务(速率可高达2Mb/s)
适应多种业务环境:蜂窝、无绳、卫星移动、PSTN 、数据、IP
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二.蜂窝移动通信的基本慨念
1.频率复用
在不同的小区使用相同的频率,解决系统容量 与频率有限的矛盾
2.越区切换
在通话过程中将移动台的工作频率和接续控 制从其离开的小区交换给正在进入的小区
3.小区分裂
宏蜂窝 微蜂窝 微微蜂窝
邮电部第一研究所
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三.移动信道
1.移动信道的特点
移动信道传播条件的复杂性和恶劣性
把系统的总频段分成若干个等间隔的频道分配给不同用户使 用
2.时分多址(TDMA)
把时间分成帧、时隙。用户在每帧的指定时隙通信
3.码分多址(CDMA)
用户传输信息通过不同的编码序列来区分
低功率谱密度传输、抗干扰，抗多径干扰能力强、具有“软 容量”的过载特性
4.系统容量的比较
理论上CDMA的容量是FDMA的20倍，最TDMA的4 _ 6倍
式
• 同一交换机能支持移动用户和固定用户的接入
• 交换机都应采用ATM技术
• 宽带无线接入网能和固定网、分组网、IP网连通
• 建立统一的用户数据库
• 建立统一的智能网平台
* 陆地网与卫星网的综合
IMT-2000的无线接口综合了卫星移动通信系统
铱系统/全球星/ICO
* 多种终端集成
GSM900/DCS1800 GSM/DECT 兼容多种制式多频/多模手机
目前全球蜂窝移动电话超过1.5亿，其中GSM用户已超过1个 亿
到2000年底全球蜂窝移动电话将达到3亿，其中GSM用户将 达到2.35亿
数字蜂窝移动通信系统在快速发展的同时,不断的提 高技术性能和发展新的业务
对实现个人通信为目标的第三代移动通信已从评估 和制定标准阶段提高到具体设计、规划和实施阶段
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
邮电部第一研究所
数字蜂窝移动通信基本原理
一.移动通信的发展简史与现状 二.蜂窝移动通信的基本慨念 三.移动信道 四.语音编码技术 五.数字调制解调技术 六.抗衰落技术 七.多址方式和系统容量 八.第三代蜂窝移动通信展望
邮电部第一研究所
1
一.移动通信的发展简史与现状
1.现代移动通信的发展
本世纪20 _ 40 年代 专用网开发
具有单一的通信号码
保证高的服务质量,按需分配带宽
有多频/多模通用的手机
频谱利用率高,容量大
网络结构能适用无线,有线多种业务要求
系统起始配置能充分利用第二代设备和设施(互联和兼容),随
后可平滑升级
邮电部第一研究所
12
八.第三代移动通信展望
2.第三代移动通信系统的综合功能
* 无线网与无线网的综合,首先是与第二代系统的互联和兼容 * 移动网和固定网,数据网的融合.为用户提供统一的业务使用方
算法应有较好抗误码性能 算法复杂程度适中,易于大规模电路集成
邮电部第一研究所
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五.数字调制解调技术
性能优越的高效调制方式是数字移动通信的重 要研究课题 几种主要调制方式: 1. MSK
频移指数为0.5的最小频移键控调制
2. GMSK(高斯滤波最小频移键控调制)
优点是减小调制带宽，改善信道有效性
3. ∏/4 DQPSK
较好抑制带外幅射，频谱利用率高
邮电部第一研究所
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六.抗衰落技术
1.分集技术的基本慨念
利用多条传输相同信息,但相互独立衰落特性的信号路径,在接 收端对这些信号进行适当使合并,以降低多径衰落的影响
空间分集/极化分集/频率分集/其它 分集信号的合并技术
2. 编码,交织及跳频相结合的抗衰落
(1)GSM交织编码
Lm = 117+20logf-20log(h1h2)+40logd
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三.移动信道
5.多径传播对数字传输的影响
(1)接收信号产生的时延扩展⊿引起码间串扰 为避免码间串扰应使码元周期大于时延扩展
Rb < 1/⊿
(2)相关带宽(Bc) 当信号带宽小于(Bc)时,发生非频率选择性衰落 当信号带宽大于(Bc)时,发生频率选择性衰落
2. 对移动信道的研究方法
3. 陆地移动无线电波传播
移动信道是一种时变信道
无线信号通过移动信道遭遇不同途径的衰减
P(d)=|d|-n* S(d) * R(d)
|d| -n 自由空间的传播损耗与弥散
S(d) 阴影衰落
R(d) 多径衰落
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三.移动信道
4.电波传播的路径损耗预测 (1)Okumura(奥村)模型