移动通信原理-整理(第一章)
移动通信原理PPT第1章 概论
第1章 概论
1.3 移动通信系统的分类
移动通信有以下多种分类方法: ① 按使用对象可分为民用设备和军用设备; ② 按使用环境可分为陆地通信、 海上通信和空中 通信; ③ 按多址方式可分为频分多址(FDMA)、 时分多
址(TDMA)和码分多址(CDMA)等;
第1章 概论
④ 按覆盖范围可分为广域网和局域网; ⑤ 按业务类型可分为电话网、 数据网和多媒体网; ⑥ 按工作方式可分为同频单工、 异频单工、 异频 双工和半双工;
f.话音激活技术
g.频率再用及扇区化 h.低的信噪比或载干比 软容量
第1章 概论
3G的目标主要有:
(1)全球漫游,以低成本的多模手机来实现。
(2)适应多种环境,采用多层小区结构;与不同网络 互通;提供无缝漫游和业务一致性,网络终端具有多
样性;与第二代系统共存和互通,开放结构,易于引
入新技术。 (3)能提供高质量的多媒体业务。 (4)足够的系统容量,强大的多种用户管理能力,高 保密性能和服务质量。
802.16d (WiMAX)
802.16e (WiMAX)
802.16m
移动通信的进一步演进方向是IMT-Advangced或称
第四代移动通信系统4G. 具备宽带接入和具有分布式特
征的网络,采用全IP的网络结构。
第1章 概论 network)
INTERNET
第1章 概论
2 基站 1 4 3 MSC 7 5
6
至公用电话网
图
蜂窝移动通信系统的示意图
第1章 概论
当移动用户在蜂窝服务区中快速运动时, 用户之
第1章 概论
七小区群 F
G B A 小区1 D G F 离 E B B A 小区8 D
移动通信原理-整理(第一章)
移动通信原理-整理(第⼀章)第⼀章移动通信原理概述1、移动通信(Mobile Communication )系指通信双⽅或⾄少⼀⽅是处于移动中进⾏信息交换的通信⽅式。
2、按多址⽅式,分为频分多址(FDMA )、时分多址(TDMA )、码分多址(CDMA )和空分多址(SDMA )3、按⼯作⽅式,分为同频单⼯、双频单⼯、双频双⼯和半双⼯;4、蜂窝移动通信系统的基本结构基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR⽹络管理公共电话⽹PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS⼿持机HSMS 移动台MS 移动台MSC :(Mobile Switching Center )移动交换中⼼ BSC :(Base Station Controller )基站控制器 BTS :(Base Station Transceiver )基站收发信机 MS :(Mobile Station )移动台5、⼀个基站的构成:不是单纯的由BTS 组成,还要包括:铁塔天馈系统,电源设备,电池组,空调设备,传输设备,环境监控等。
6、蜂窝移动通信发展历程 1G FDMA AMPS 、TACS 模拟调频 2G TDMA CDMA GSM 系统数字调制 3G CDMA Wcdma cdma2000 td-scdma带宽数字4GOFDM MIMOLTE7、蜂窝技术,同频复⽤提⾼系统容量模拟调频,仅限语⾳业务频谱利⽤率低,容量有限;制式太多,互不兼容,不利于⽤户漫游,限制了⽤户覆盖⾯;提供的业务种类受限制,不能传送数据信息;容易被窃听;不能与ISDN 兼容等。
主要特征:窄带数字传输,时分多址(TDMA) 或码分多址(CDMA)接⼊技术。
除了传送语⾳外,还可传送低速率数据业务,如传真和分组的数据业务等。
更加完善的呼叫处理和⽹络管理功能。
8、TDMA 蜂窝系统较FDMA 蜂窝系统有许多优势,如:频谱效率提⾼,系统容量增⼤保密性能好,标准化程度提⾼等。
移动通信原理 PPT课件
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是: (1) 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。 (2) 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的 联系, 控制不同蜂窝小区的运营。 (3) 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的, 而是用不同的编码序列来区分的, 或者说, 靠信号的 不同波形来区分。 如果从频率域或时间域来观察, 多 个CDMA信号是互相重叠的。
第1章 移动通信基本原理
在FDMA和TDMA系统中, 为了扩大通信用户容 量, 都尽力压缩信道带宽, 但这种压缩是有限度的, 因为信道带宽的变窄将导致通话质量的下降。 而 CDMA却相反, 可大幅度地增加信道宽度, 这是因为 它采用了扩频通信技术。
第1章 移动通信基本原理
2.2.2 CDMA数字移动通信系统的基本组成 各种CDMA系统的主要技术、 具体构成不完全相
同, 我国主要是联通的800 MHz CDMA数字系统。 一 种CDMA数字移动通信系统的基本组成如图1-2所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-2 CDMA数字移动通信系统基本组成
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异, 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中, PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力, 满足 用户对高速分组数据的传输要求, 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理1. 引言移动通信是指通过无线电波或其他无线传输技术将信息传递给移动设备的通信方式。
它的核心原理是通过将信息转化为无线信号并传输到目标设备,实现移动设备之间的通信和互联网接入。
移动通信的原理涉及多个方面的知识和技术,本文将重点介绍移动通信的基本原理和相关技术。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理包括信号传输、调制解调、多路复用和频谱分配等内容。
2.1 信号传输信号在移动通信中是以无线电波的形式传输的。
信号可以是声音、数据或图像等信息的载体。
在移动通信中,信号首先要经过调制的过程将其转化为适合在无线传输中传播的信号。
2.2 调制解调调制是将信号转化为适合传输的波形的过程,而解调则是将接收到的波形信号转化为原始信号的过程。
在移动通信中,调制解调的方式有多种,包括频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和正交振幅调制(QAM)等。
2.3 多路复用在移动通信中,多路复用是一种将多个信号用不同的方式叠加在一起进行传输的技术。
常见的多路复用技术包括时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)等。
2.4 频谱分配频谱分配是一种将可用的无线频谱资源划分给不同的通信系统或服务的方法。
频谱分配可以通过分时复用或分频复用的方式实现,以确保不同系统或服务之间的互不干扰。
3. 移动通信的技术体系移动通信的技术体系包括多个重要的技术和标准,例如第一代(1G)移动通信技术、第二代(2G)移动通信技术、第三代(3G)移动通信技术和第四代(4G)移动通信技术等。
3.1 第一代(1G)移动通信技术第一代移动通信技术是指使用模拟信号传输的移动通信系统。
早期的第一代移动通信技术主要包括NMT(Nordic Mobile Telephone)和AMPS(Advanced Mobile Phone System)等。
3.2 第二代(2G)移动通信技术第二代移动通信技术是指使用数字信号传输的移动通信系统。
移动通信原理与系统.(优选)
移动通信原理与系统第1章概论1.(了解)4G网络应该是一个无缝连接的网络,也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。
当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联,所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。
2.所谓移动通信,是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。
移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
无线通信是移动通信的基础。
3.移动通信主要的干扰有:互调干扰、邻道干扰、同频干扰。
(以下为了解)1)互调干扰。
指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生与有用信号频率相近的组合频率,从而对通信系统构成干扰。
2)邻道干扰。
指相邻或邻近的信道(或频道)之间的干扰,是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
3)同频干扰。
指相同载频电台之间的干扰。
4.按照通话的状态和频率的使用方法,可以将移动通信的工作方式分成:单工通信、双工通信、半双工通信。
第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性是衰落特性。
2.阴影衰落:由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
多径衰落:无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射,使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加,这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。
无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。
大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离(几百或几千米)上信号强度的变化。
小尺度衰落模型用于描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内信号强度的快速变化。
3.在自由空间中,设发射点处地发射功率为P t,以球面波辐射;设接收的功率为P r,则P r=(A r/4πd2)P t G t式中,A r=λ2G r/4π,λ为工作波长,G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益,d为发射天线和接收天线间的距离。
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理是指在无线通信领域中,传输数据和信息的原理和技术。
移动通信是现代社会中不可或缺的通信方式之一,它利用无线电波进行信号传输,实现了人与人、人与物、物与物之间的无线连接。
本文将详细介绍移动通信原理的各个方面。
第一章移动通信概述1.1 什么是移动通信1.2 移动通信的应用领域1.3 移动通信的发展历程1.4 移动通信的基本要素第二章无线信号传播2.1 电磁波的基本概念2.2 无线信号传播路径损耗2.3 多径效应与多普勒效应2.4 反射、折射和散射信号的影响第三章移动通信网络结构3.1 移动通信系统的层次结构3.2 移动通信网络中的各个组成部分3.3 移动通信中的基站和无线电接入技术第四章移动通信标准与协议4.1 移动通信标准的分类和作用4.2 移动通信标准的发展历程4.3 GSM、CDMA、LTE等移动通信标准的比较4.4 移动通信协议与接口第五章移动通信的调制解调技术5.1 数字调制技术5.2 调制解调器的工作原理5.3 AM、FM、PM调制方式的比较5.4 OFDM技术在移动通信中的应用第六章移动通信中的信道编码与解码6.1 信道编码与纠错码6.2 信道编码的原理和分类6.3 移动通信中的信道编码技术第七章移动通信中的多址技术7.1 多址技术的基本概念7.2 分时复用技术7.3 频分复用技术7.4 码分复用技术7.5 OFDMA技术第八章无线接入技术8.1 蜂窝网络的组网方式8.2 频率复用与功率控制8.3 移动通信系统中的接入技术8.4 TDMA、CDMA、OFDMA等接入技术的比较第九章移动通信中的信号处理技术9.1 数字信号处理的基本概念9.2 信号处理在移动通信中的应用9.3 信号处理算法与技术的发展附件:________本文档涉及的相关案例分析、数据图表、实验结果等内容,请参阅附件。
法律名词及注释:________1.频率复用:________一种将频谱资源划分为多个频段,使不同用户可以同时使用而不互相干扰的技术。
移动通信复习资料
移动通信复习资料移动通信原理与系统复习资料第⼀章:1.在4G系统中,⽹元间的协议是基于IP的,每⼀个MT(移动终端)都有各⾃的IP地址。
2.IP核⼼⽹:它不是专门⽤作移动通信,⽽是作为⼀种统⼀的⽹络,⽀持有线和⽆线接⼊。
主要功能是:完成位置管理和控制、呼叫控制和业务控制。
3.4G⽹络应该是⼀个⽆缝连接的⽹络,也就是说各种有线和⽆线⽹都能以IP协议为基础连接到IP核⼼⽹。
当然为了与传统的⽹络互联则需要⽤⽹关建⽴⽹络的互联,所以将来的4G⽹络将是⼀个复杂的多协议的⽹络。
4.移动通信的定义:指通信双⽅或⾄少有⼀⽅处于运动中进⾏信息交换的通信⽅式。
5.移动通信系统包括:⽆绳电话、⽆线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
6.⽆线通信是移动通信的基础。
7.移动通信所受⼲扰种类:(1):互调⼲扰:指两个或多个信号作⽤在通信设备的⾮线性器件上,产⽣与有⽤信号频率相近的组合频率。
从⽽对通信系统构成⼲扰的现象。
(2):邻道⼲扰:指相邻或邻近的信道之间的⼲扰,是由于⼀个强信号串扰弱信号⽽造成的⼲扰。
(3):同频⼲扰:指相同频率电台之间的⼲扰。
8.移动通信的⼯作⽅式:(1):单⼯通信:指通信双⽅电台交替地进⾏收信和发信。
它常⽤于点到点通信。
(2)双⼯通信:指通信双⽅。
收发信机均同时⼯作。
即任⼀⽅讲话时都可以听到对⽅的话⾳,没有“按-讲”开关。
(3)半双⼯通信第⼆章:1. 移动通信的信道:指基站天线、移动⽤户天线和两幅天线之间的传播路径。
2. 从某种意义上来说,对移动⽆线电波传播特性的研究就是对移动信道的研究。
(判断)3. 移动信道的基本特性就是衰落特性。
4. ⽆线电波的传播⽅式:直射、反射、绕射和散射以及它们的合成。
5. 移动信道是⼀种时变信道。
在这种信道中传播表现出来的衰落⼀般为:随信号传播距离变化⽽导致的传播损耗和弥散。
6. (1)阴影衰落:由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
(完整word)移动通信原理电子讲义
第一讲第1章移动通信概述1.1移动通信的基本概念1。
2移动通信的发展教学目的和目标1.了解移动通信的定义,特点及系统的组成2。
了解移动通信的发展趋势教学重点1。
移动通信的定义、特点及系统的组成2。
移动通信的发展趋势教学难点1. 移动通信的定义、特点及系统的组成教学方法和手段1.以课堂问答法和案例讨论法为主,以讲授法和指导法为辅2.使用先锋电子教室多媒体手段进行教学教学过程及详细内容移动通信是通信领域中最具有活力,最具有发展前途的一种通信方式.它是当今信息社会中最具有个性化特征的通信手段.它的发展与普及改变了社会也改变了人类的生活方式,它让人们领悟到现代化与信息化的气息。
移动通信,顾名思义其最本质的特色是“移动”二字,就是说这类通信不是传统静态的固定式通信,而是动态的移动式通信。
1。
1移动通信的基本概念移动通信的定义:通信双方至少有一方是处于移动状态,并且其中的一部分传输介质是无线的通信方式。
不仅指双方的通信,还包括数据、传真、图像等通信业务。
换句话说,移动通信解决因为人的移动产生的动中通信问题例如:手机与手机之间,手机与固定电话之间,手机与小灵通之间,小灵通之间,小灵通与固定电话之间。
手机与固定电话之间进行通信时,除依靠无线通信技术外,还须依赖有线网络技术(公众电话网PSTN、公众数据网PDN、综合业务数字网ISDN)。
◆终端的移动性:手机/车载体◆个人的移动性:SIM/UIM卡方式支持的业务1。
2移动通信系统的组成移动通信系统由移动业务交换中心(MSC)、基站(BS)、移动台(MS)和中继线等部分组成。
移动通信系统的示意图:MSC:对位于其服务区内的MS进行交换和控制,同时提供移动网和固定公众电信网之间的接口,作为交换设备,具有呼叫接续与控制的功能,作为移动交换中心,MSC又具有无线资源管理和移动性管理(越区切换、漫游)等功能。
简单地讲,主要包括4个方面:呼叫处理、操作维护、网间互通和计费。
MS:移动台(MS)即便携台(手机)或车载台。
移动通信原理与系统(总结)
第一、二章1、900 MHz 频段: 890~915 MHz (移动台发、基站收)—上行935~960 MHz (基站发、移动台收)—下行2、移动通信的工作方式:单工通信、双工通信、半双工通信3、单工通信:(1)定义:通信双方电台交替地进行收信和发信。
(2)方式:根据通信双方是否使用相同的频率,单工制又分为同频单工和双频单工。
4、双工通信定义:通信双方均同时进行收发工作。
即任一方讲话时,可以听到对方的话音。
有时也叫全双工通信。
5、半双工通信:通信双方中,一方使用双频双工方式,即收发信机同时工作;另一方使用双频单工方式,即收发信机交替工作。
6、移动通信的分类方法:(1)按多址方式:频分多址(FDMA )、时分多址(TDMA )和码分多址(CDMA ) (2)按业务类型:电话网、数据网和综合业务网。
(3)按工作方式:同频单工、双频单工、双频双工和半双工。
7、三种基本电波的传播机制:反射、绕射和散射。
8、阴影衰落定义:移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。
阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的,又称为慢衰落。
9、多普勒频移公式:fd=v *cos α/λ v :移动速度 λ:波长α:入射波与移动台移动方向之间的夹角。
v/λ=fm :最大多普勒频移移动台朝向入射波方向运动,则多普勒频移为正(接收信号频率上升),反之若移动台背向入射波方向运动,则多普勒频移为负(接收信号频率下降)。
10、多径衰落信道的分类:(1)由于时间色散导致发送信号产生的平坦衰落和频率选择性衰落。
(2)根据发送信号与信道变化快慢程度的比较,也就是频率色散引起的信号失真,可将信道分为快衰落信道和慢衰落信道。
11、平坦衰落信道的条件可概括为:Bs<<Bc ; Ts>> 12、产生频率选择性衰落的条件:Bs>Bc ; Ts< 13、信号经历快衰落的条件:Ts>Tc ; Bs<B D 14、信号经历慢衰落的条件:Ts<<Tc; Bs>>B D15、衰落率定义:信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数,即包络衰落的速率与发射频率,移台行进速度和方向以及多径传播的路径数有关。
移动通信原理
第1章移动通信概述 (1)1.1移动通信系统的构成 (1)1.2 移动通信的主要特点 (1)1.3 移动通信系统的分类 (3)1.4 移动通信系统的运行状态 (3)1.5 蜂窝移动通信系统 (3)1.6移动通信中采用的技术 (4)1.7我国移动通信系统的频率 (7)1.8 移动通信的标准化 (7)第2章实验系统介绍 (8)2.1 各单元原理简介 (9)2.2 工作模式的设置 (12)2.3 指示及测试观测点 (12)2.4.实验要求及注意事项 (13)实验一移动通信的工作方式 (15)实验二信令系统(1)空中接口信令 (18)实验三信令系统(2)有线接口信令 (21)实验四多信道共用 (27)实验五多址方式(1)频分多址(FDMA) (30)实验六多址方式(2)时分多址(TDMA) (33)实验七多址方式(3)直扩码分多址(DS-CDMA) (35)实验八多址方式(4)跳频码分多址(FH-CDMA) (39)实验九多址方式(5)混合多址 (44)实验十移动通信系统组成 (46)实验十一锁相频率合成器 (50)实验十二接收机 (62)实验十三发射机 (68)实验十四双工器 (70)实验十五移动通信系统组网 (75)第1章 移动通信概述移动通信是指通信双方至少有一方在移动中(或者临时停留在某一非预定的位置上)进行信息传输和交换。
移动通信的“移动”蕴涵三个方面的内容:★ 终端的移动性:如手机、车载台;★ 个人的移动性:如SIM/UIM 卡方式支持的业务;★ 业务的移动性:通信交换网的智能化和无线化使这三个方面的内容统一起来。
移动通信的“通信”包括移动体(车辆、船舶、飞机或行人)和移动体之间的通信,移动体和固定点(固定有线电台或有线用户)之间的通信。
1.1移动通信系统的构成一般而言,移动通信系统由三大部分组成,如图1.1:★ 移动台(如手机);★ 基站(天线、无线电信号的接收、发射设备及基站控制器等);★ 交换网络(移动交换机、跨地区间的中继传送设备等)。
《 移动通信原理》复习提纲
《移动通信原理》复习提纲第一章概论1.移动通信的定义和特点定义:移动通信是指通信双方至少有一方在移动中进行信息传输和交换。
特点:●必须用无线电波进行信息传输●在复杂的干扰环境中运行●可以利用的频谱资源有限,但是业务量却增加很快●网络结构多种多样,网络管理和控制必须有效●移动通信设备必须适于在移动环境中使用。
2.工作方式●单工通信:交替接收和发送●半双工通信:必须按下讲话按钮才能发送●全双工通信:可以同时进行消息传输3.数字通信系统的优点●频谱利用率高,有利于提高系统容量●能提供多种业务服务(电话通信和数据业务),提高通信系统的通用性●抗噪声,抗干扰,抗多径衰落能力强●能实现很好的网络管理●容易加密,保密●可降低设备成本以及减小用户手机的体积和质量4.移动通信网的分类第二章调制解调1.MSK(最小移频键控调制)定义:是一种特殊形式的FSK,其频差是满足两个频率相互正交的最小频差,并要求FSK信号的相位连续。
其h恒等于0.5会求频差以及相位轨迹,详见作业.●了解GMSK的产生原理(框图)●清楚为什么不采用MSK而采用GMSK:MSK的主瓣宽,旁瓣高(这是跳变,也就是高频分量造成的),采用高斯低通后,相位轨迹平滑了,于是方便无线通信使用。
●会画相位轨迹图(可在MSK的相位轨迹基础上画)3. /4-DQPSK●了解PSK不能采用的原因(与MSK不能采用的理由类似)而DQPSK如何改进。
●DQPSK的已调信号表达式Sk(t)=cos(Wc*t+θ)●需要知道其信号完全包含在载波的相位跳变中,便于差分检测。
●DQPSK与QPSK相比,频谱的主瓣变窄,旁瓣变小。
4.扩展频谱调制●定义:一种信息传输方式,在发端采用扩频码调制,使信号所占的频带宽度远大于所传信息所必需的带宽,在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。
●种类:直接序列扩频:直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。
跳频:用一定码序列进行选择的多频率频移键控。
移动通信原理第一章
19
移动通信信号的衰落
移动通信原理第一章
20
移动通信环境的时变性
衰落(Fading) 分为慢衰落和快衰落。 慢衰落:由阴影效应产生,一般服从正
态分布。 快衰落:由多径效应产生,一般服从瑞
利分布。 因而要求移动通信系统必须具有抗衰落
性能。
移动通信原理第一章
21
移动通信的特点
移动通信系统原理与应用
移动通信原理第一章
1
2
课程特点
讲授现代移动通信系统的基本概念、基 本技术和基本原理。
非理论基础,内容新、范围广。
移动通信原理第一章
3
教学重点和学习难点
教学重点:现代移动通信的基本概念、 移动信道的电波传播和信道分析、现代 移动通信系统的基本技术和网络构成、 GSM系统、窄带CDMA移动通信系统、 宽带CDMA(第三代)移动通信系统。
除依靠无线通信技术之外,还依赖有线通信网 络的支持,如公众电话网PSTN,公众数据网 PDN, 综合业务数字网ISDN。
移动通信原理第一章
14
移动通信的特点
1、无线电波传播特性复杂
通信频段:甚高频VHF和特高频UHF
地表面波、电离层反射波、直射波和散射波
衰落现象 阴影效应和多径传播
移动通信原理第一章
通信容量有限. 增加用户容量是移动通信的重要研究课
题。
移动通信原理第一章
25
移动通信网络管理复杂
6、通信系统复杂
移动性使得系统需要对无线信道进行频率和 功率的控制。
提供相邻基站之间的越区切换 网络提供归属位置寄存器(HLR)和访问位
置寄存器(VLR)纪录用户的行踪 提供不同地区和不同运营者之间的漫游 用户安全与网络安全鉴权
(完整版)移动通信原理课件第一章.
简史回顾
第二阶段是从20世纪40年代中期至60年代初期。 在 此期间, 各种公用移动通信系统相继建立。首先是 1946年, 美国贝尔系统在圣路易斯城建立的称为“城 市系统”的公用汽车电话网, 这是世界上第一个公用 移动通信系统。继而, 西德、法国、英国等国也陆续 研制出了公用移动电话系统。 这一阶段的特点是开 始从专用移动网向公用移动网过渡, 自动化程度有所 提高。
移动通信的重要地位 通信的理想目标是5个W:
任何人(Whoever)在任何时间(Whenever)、 任何地点(Wherever)与任何他人(Whomever) 、 进行任何类型的(Whatever)的信息交换。
2.移动通信系统的组成:
移动通信系统一般由移动台(MS)、基站(BS)、 移动业务交换中心(MSC)及与市话网(PSTN) 相连的中继线等组成。
第一代移动通信(1G)
模拟移动电话系统主要采用模拟和频分多址 (FDMA)技术,属于第一代移动通信技术。
模拟方式:通过电波所传输的信号模拟人讲话声 音的高低起伏变化的通信方式。
模拟移动电话系统的质量完全可以与固定电话媲美, 使通话双方能够清晰地听出对方的声音。
传输速率:1.2kb/s~10kb/s.
S0
S
v
θ
BS
MS
移动产生的多普勒频偏为:
fd
v
cos
v为移动速度, 为工作波长, 为电波入射角。
移动通信原理Chp01-概述
第一章移动通信概述目录1.1移动通信发展简述1.2移动通信的特点1.3移动通信的工作方式1.4移动通信的分类及应用系统普通用户对移动通信的认识设备:普通手机、智能手机、苹果iphone、三星(Android)手机应用:飞信、QQ、微信、易信早期应用:电话、短信、彩信、彩铃、呼叫转移2G、3G、4GGSM\GPRS\CDMA\TD-SCDMA\WCDMA\TD-LTE\FDD LTE蓝牙、WiFi、红外SIM卡、UIM卡、三模、双卡双待、三频、5模10频漫游、信号弱、无信号、掉线、打不通(嘟……嘟……、你拨打的电话已关机、你呼叫的用户不在服务区)、听不清楚、上网速度慢社会对通信的需求不断发展20世纪的概念:五个W,“任何人(Whoever)在任何地方(Wherever)任何时间(Whenever)可以同任何人(Whomever)进行任何形式(Whatever)的通信”。
现在和未来IoT (Internet of Things)通信技术高速发展带来的代价数字芯片的处理能力每个18月就增加1倍(摩尔定律)用户数据速率以指数形式增长无线通信技术的速率发展速度无线通信的速率每5年增加10倍通信高速发展带来●频谱资源紧张●能量资源浪费●运营商利润降低1.1 移动通信发展简述A/D接入方式典型代表第一代(1G)模拟蜂窝系统FDMA美国AMPS系统,欧洲TACS系统第二代(2G)数字蜂窝系统TDMA GSM系统CDMA N-CDMA系统目标典型代表过渡代(2.5G)高速传输GPRS, CDMA20001X系统第三代(3G)IMT-2000全球漫游,高质量多媒体业务,系统容量、管理能力、保密性和服务质量均有很大改善欧洲WCDMA系统,北美CDMA2000系统,中国TD-SCDMA系统第四代(4G)IMT-Advanced 高速率,各种数据话音业务,全IP,多协议,新技术4G网络标准(FDD-LTE\TD-LTE)移动通信是指通信双方或至少有一方在运动状态下进行信息交换的通信体制先驱者:1946年第一个推出移动电话AT&T1.利用无线电波进行信息传输复杂的无线传播环境导致信号衰落需要确保信号传输的质量2.在强干扰环境下工作•外部干扰•自身干扰•互调干扰(intermodulation interference)•邻道干扰(Adjacent channel interference)•同频干扰(Cochannel Interfere)自身干扰互调干扰两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生同有用信号频率相近的组合频率,从而构成干扰邻道干扰相邻或邻近的信道(或频道)之间,由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰同频干扰(蜂窝系统特有)相同载频电台之间的干扰3.通信容量有限▪无线频谱资源有限▪有效利用频率的措施4.通信系统复杂•涉及位置区的变化•涉及安全问题5.终端要求高▪要求稳定可靠▪要求携带方便▪要求低功耗▪要求能耐高低温资源受限▪无线电频谱是一种资源▪无线电资源可以正交分割(时间\频率\空间)▪相同时间\频率\空间上不能同时应用▪用于通信的无线频谱资源奇缺性能评价▪传输性能:误码率、传输速率、时延、QoS、QoE▪网络性能:频谱效率、用户数、系统吞吐率、切换成功率、掉线率…..GSM▪890~915 MHz(移动台发、基站收)935~960 MHz(基站发、移动台收)▪1710~1755 MHz(移动台发、基站收)1805~1850 MHz(基站发、移动台收) CDMA▪824~849 MHz(移动台发、基站收)869~894 MHz(基站发、移动台收)WCDMA▪1920-1935MHz(移动台发、基站收)▪2110-2125MHz(基站发、移动台收)4G移动通信频谱归属TDD频谱FDD频谱合计1.3 移动通信的工作方式单工通信双工通信半双工通信移动中继方式单工通信通信双方电台交替地进行收信和发信。
WCDMA移动通信原理
第一部分
• 移动通信系统简介 • 第一/二代蜂窝通信系统 • 第三代移动通信系统
– 3G主流技术标准 – 国内外3G频段 – 国内外3G研发现状 – 3G主流技术的商用情况
第一/第二代蜂窝系统发展历程
• • • • • • • • • 1981,NMT 450 1983, AMPS 1985, TACS 1986, NMT900 1991, GSM 1991, D-AMPS 1992, GSM1800 1994, PDC 1995, PCS1900 Analogue Europe,Middle East Analogue North and South America Analogue Europe,China Analogue Europe,Middle East Digital World-wide Digital North and South America Digital Europe Digital Japan Digital North America
第一部分
• 移动通信系统简介 • 第一/二代蜂窝通信系统 • 第三代移动通信系统
– 3G主流技术标准 – 国内外3G频段 – 国内外3G研发现状 – 3G主流技术的商用情况
IMT-2000的核心频段
1850 1900 1950 2000
2010
2050
2100
2150
2200
225
ITU
TDD
1885 1920
FDD
1980
MSS
TDD
2025 2110
FDD
2170
MSS
2010
欧洲
1880
DECT
1920
FDD
移动通信原理经典讲解
第一章 GSM系统及网络结构:CME20是按GSM建议实现的爱立信系统。
用于GSM的CME20系统是在AXE10数据交换机基础上开发设计的,主要用来实现全双工的移动电话业务和各种数据业务。
爱立信的CME20系统是蜂窝移动通信市场的主导产品之一。
AXE10数据交换机是一种全数字的集中控制的程控交换机,可在移动网及公网上使用。
AXE 采用了模块化的结构、面向未来的实用化系统。
这种模块化的结构使系统更容易操作,成本降低,同时为适应电信业务发展的需要,更增强了其灵活性。
AXE控制系统的结构具有集中和分布在两个控制层。
改善了可靠性和呼叫的处理效率。
AXE10由APZ和APT两大部分组成。
一.系统结构MSC:移动业务交换中心 Mobile services Switching CenterVLR: 拜访位置寄存器 Visitor Location RegisterHLR: 归属位置寄存器 Home Location RegisterAUC: 鉴权中心 Authentication CenterEIR: 设备识别寄存器 Equipment Identity RegisterBSC: 基站控制器 Base Station ControllerBTS: 基站收发信站 Base Transceiver StationOMC: 操作维护中心 Operation and Maintenance CenterNMC: 网络管理中心 Network Management CenterMS: 移动台 Mobile StationSS:交换分系统,包括MSC/VLR,HLR,AUC,EIR,GMSC,HSTP,LSTP,SP,(A局,B局,C局);BSS:基站分系统,包括BSC,BTS;OSS:IOG/APG,I/O设备.一个MSC控制多个基站控制器,它控制移动用户自、至PSTN、ISDN、PLMN、公用数据网的呼叫。
移动汇接和网络入口功能都由MSC来实现。
移动通信原理课件第一章
相位调制(PM)
通过改变载波的相位来传 递信息,如角度调制等。
数字调制与解调技术
振幅键控(ASK)
相移键控(PSK)
利用载波的振幅变化来表示二进制数 字信号“1”和“0”。
利用载波的相位变化来表示二进制数 字信号,如BPSK、QPSK等。
频移键控(FSK)
利用载波的频率变化来表示二进制数 字信号,如2FSK、4FSK等。
电磁波在自由空间中的传播损 耗与频率的平方和传播距离的 平方成正比。
为了减小传播损耗,可以采用 高增益的天线和高效的调制技 术。
电磁波在移动信道中的传播特性
移动信道具有多径效应,即电磁波经过多条路径到达接收端,导致信号的时延和幅 度发生变化。
移动信道存在多普勒效应,即由于移动台和基站的相对运动,导致接收信号的频率 发生变化。
04 移动通信中的多址技术
频分多址(FDMA)
原理
01
将通信系统的总频段划分成若干等间隔的频道(或称信道)分
配给不同的用户使用。
优点
02
技术成熟,实现简单。
缺点
03
频谱利用率低,且易产生互调干扰。
时分多址(TDMA)
原理
优点
把时间分割成周期性的帧,每一帧再 分割成若干个时隙(无论帧或时隙都 是互不重叠的),再根据一定的时隙 分配原则,使各个移动台在每帧内只 能按指定的时隙向基站发送信号,在 满足定时和同步的条件下,基站可以 分别在各时隙中接收到各移动台的信 号而不混扰。
为了克服移动信道的传播特性对通信质量的影响,可以采用分集接收、信道编码和 均衡等技术。
03 移动通信中的调制与解调技术
模拟调制与解调技术
01
பைடு நூலகம்
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第一章 移动通信原理概述1、移动通信(Mobile Communication )系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交换的通信方式。
2、按多址方式,分为频分多址(FDMA )、时分多址(TDMA ) 、码分多址(CDMA )和空分多址(SDMA )3、按工作方式,分为同频单工、双频单工、双频双工和半双工;4、蜂窝移动通信系统的基本结构基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR网络管理公共电话网PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持机HSMS 移动台MS 移动台MSC : (Mobile Switching Center ) 移动交换中心 BSC : (Base Station Controller )基站控制器 BTS : (Base Station Transceiver ) 基站收发信机 MS : (Mobile Station )移动台5、一个基站的构成:不是单纯的由BTS 组成,还要包括:铁塔天馈系统,电源设备,电池组,空调设备,传输设备,环境监控等。
6、蜂窝移动通信发展历程 1G FDMA AMPS 、TACS 模拟调频 2G TDMA CDMA GSM 系统数字调制 3G CDMA Wcdma cdma2000 td-scdma带宽数字4GOFDM MIMOLTE7、蜂窝技术,同频复用提高系统容量 模拟调频,仅限语音业务频谱利用率低,容量有限;制式太多,互不兼容,不利于用户漫游,限制了用户覆盖面;提供的业务种类受限制,不能传送数据信息;容易被窃听;不能与ISDN 兼容等。
主要特征:窄带数字传输,时分多址(TDMA) 或码分多址(CDMA)接入技术。
除了传送语音外,还可传送低速率数据业务,如传真和分组的数据业务等。
更加完善的呼叫处理和网络管理功能。
8、TDMA 蜂窝系统较FDMA 蜂窝系统有许多优势,如:频谱效率提高,系统容量增大保密性能好,标准化程度提高等。
难以满足更大的系统容量和灵活的高速率、多速率数据的传输要求。
9、更大的系统容量,更灵活的高速率、多速率数据的传输。
除了语音和数据传输外,还能传送高达2Mbit/s的高质量活动图像。
真正实现“任何人(whoever)在任何地点(wherever)、任何时间(whenever)可以同任何对方(whomever)进行任何形式(whatever)的通信”这样一个目标。
主要采用CDMA技术10、蜂窝技术:美国贝尔(Bell)实验室提出11、蜂窝小区(cell):将一个移动通信服务区划分成许多正六边形为基本几何图形的覆盖区域,采用一个叫基站的设备来提供无线服务。
我们把基站的覆盖范围称之为蜂窝小区。
12、超小区(supercell):小区半径r>20km宏小区(macrocell):小区半径r=1~20km微小区(microcell):小区半径r=0.1~1km微微小区(picocell):小区半径r<0.1km,适于办公室、家庭等移动应用环境。
13、频率复用:蜂窝系统的基站工作频率,由于传播损耗提供足够的隔离度,在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组频率。
使用同一组频率的这些小区叫做同频小区。
好处:大大缓解频率资源紧缺的矛盾,增加了用户数目或系统容量。
问题:带来同频干扰.14、所谓同频干扰:即指无用信号的载频与有用信号的载频相同,并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。
15、越区切换:在通话期间,当移动台从一个小区移动到另一个小区时,网络能进行实时控制,把移动台从原小区所用的信道切换到新小区的某一信道,并保证通话不间断(用户无感觉)。
16、小区分裂:将拥塞的小区分成更小的小区的方法。
小区分裂能提高信道的复用次数,因而能提高系统容量。
17、GSM网络结构18、BSS:基站系统;NSS:网络子系统;OSS:操作维护子系统19、GSM蜂窝系统根据所用频段可以分为GSM900MHz和DCS1800MHz系列。
20、900MHz工作频段:890~915MHz 移动台发射、基站接收上行935~960MHz移动台接收、基站发射下行双工间隔45MHz,频带带宽25MHz,相邻频道间隔200KHz。
21、1800MHz工作频段:1710~1785MHz移动台发射、基站接收1805~1880MHz移动台接收、基站发射双工间隔95MHz,频带带宽75MHz,相邻频道间隔200KHz。
22、CDMA系统的优点通信容量大;软容量;软切换;低信号功率谱密度;话音激活技术;通话质量好;抗干扰、抗衰落、保密性23、CDMA网络结构VRL:拜访位置寄存器24、IS-95 CDMA 蜂窝系统工作频段:上行(移动台发,基站收)824-849MHz下行(基站发,移动台收)869-894MHz双工间隔为45MHzIS-95 CDMA PCS系统工作频段:上行(移动台发,基站收)1850-1910MHz下行(基站发,移动台收)1930-1990MHz双工间隔为80MHzIS-95系统采用CDMA接入技术,扩频带宽1.25MHz,码片速率1.2288Mcps. 一般将IS-95CDMA系统又称N-CDMA(窄带码分多址)移动通信系统25、第2.5代移动通信系统----GPRSGPRS系统的主要组成包括下述功能单元:(1)分组控制单元(PCU):主要用于完成RLC/MAC功能和与Gb接口的转换;(2)服务GPRS支持节点(SGSN):执行移动性管理、安全功能和接入控制和路由选择等功能;(3)网关GPRS支持节点(GGSN):负责提供GPRS PLMN与外部分组数据网的接口,并提供必要的网间安全机制(如防火墙)。
GGSN与HLR之间的Gc接口可选接口,用于GGSN向HLR查询MS的路由信息;(4)边界网关(BG):边界网关用于PLMN间GPRS骨干网的互连,它应具有基本的安全功能,此外还可以根据运营商之间的漫游协定增加相关功能;(5)计费网关(CG):计费网关通过Ga接口与GPRS网络中的计费实体如GSN等通信,用于收集各GSN发送的计费数据记录并进行计费;(6)域名服务器(DNS):负责提供GPRS网内部SGSN、GGSN 等网络节点的域名解析以及APN的解析。
26、GPRS的优点:覆盖范围大利用GSM的小区覆盖瞬间上网GPRS的用户一开机,就始终附着在GPRS网络上“永远在线”,只要用户的GPRS手机处于开机状态,就随时与移动GPRS网络保持联系快速传输GPRS采用分组交换的技术,提供的最高数据速率达172 kbps.按量计费用户总是在线且按流量计费,迅速降低了服务成本。
自由切换用户在用移动电话上网冲浪的同时,可以接收语音电话27、第三代(3G)系统:IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)是第三代移动通信系统(3G)的统称。
国际电信联盟(ITU)该系统将于2000年左右进入商用市场,工作的频段在2000MHz,最高业务速率为2000Kbit/s28、3G实现的目标:能实现全球漫游:用户可以在整个系统甚至全球范围内漫游,且可以在不同的速率、不同的运动状态下获得有服务质量的保证;能提供多种业务:提供话音、可变速率的数据、活动视频,特别是多媒体业务;能适应多种环境:可以综合现有的公众电话交换网(PSTN)、综合业务数字网、无绳系统、地面移动通信系统、卫星通信系统、提供无缝隙的覆盖;足够的系统容量,强大的多种用户管理能力,高保密性能和服务质量。
29、3G的无线传输技术(RTT)要求:高速传输以支持多媒体业务:室内环境至少2Mbit/s;室外步行环境至少384kbit/s;室外车辆运动中至少144kbit/s;卫星移动环境至少9.6kbit/s。
传输速率能够按需分配。
上下行链路能适应不对称需求。
简单的小区结构和易于管理的信道结构。
灵活的频率和无线资源的管理、系统配置和服务设施。
30、最终形成最具代表性的IMT-2000的三种主流标准:WCDMA,cdma2000 和TD-SCDMA。
这三种标准均采用CDMA技术。
31、IMT-2000系统由移动终端、无线接入网(RAN)、核心网(CN)三部分组成。
32、移动终端UNI接口无线接入网无线接入网(RAN)A接口核心网(CN)网络NNI接口网络33、W-CDMA TD-SCDMA:GSM MAPCdma2000:ANSI-4134、35、3GPP 长期演进(LTE)项目是近年来3GPP 启动的最大的新技术研发项目。
以OFDM 和MIMO 为无线网络演进标准,被看作“准4G ”技术。
36、目标:低传输时延、提高用户数据速率、增大系统容量和覆盖范围、降低运营成本。
性能:灵活支持1.4MHz-20MHz 可变带宽;峰值数据率达到上行50Mbps ,下行100Mbps ,频谱效率达到3GPP R6的2-4倍; 提高小区边缘用户的数据传输速率;用户面延迟(单向)小于5ms ,控制面延迟小于100ms ;支持与现有3GPP 和非3GPP 系统的互操作;支持增强型的多媒体广播和组播业务(MBMS ); 降低建网成本,实现低成本演进; 实现合理的终端复杂度、成本和耗电;支持增强的IMS 和核心网;追求后向兼容,并考虑性能改进和后向兼容之间的平衡; 取消CS (电路交换)域,CS 域业务在PS (分组交换)域实现,如采用VoIP ;优化低速移动用户性能,同时支持高速移动;以尽可能相似的技术支持成对和非成对频段; 尽可能支持简单的邻频共存。
37、LTE 系统的网络结构:舍弃了UTRAN 的无线网络控制器-基站(RNC-NodeB )结构,完全由演进型Node (eNodeB )组成 MME —移动性管理实体制式 W -CDMA cdma2000 TD -SCDMA 双工方式 FDD/TDD FDDTDD 带宽 (MHz )5/10/20N*1.25N=1,3,6,9,121.6码片速率 (Mc/s ) 3.84N*1.2288N=1,3,6,9,121.28扩谱方式前向:WALSH (信道化)+GOLD 序列218 (区分小区) 反向:WALSH (信道化)+GOLD 序列241 (区分用户) 前向:WALSH (信道化) +M 序列215 (区分小区) 反向:WALSH (信道化) +M 序列242-1 (区分用户) 前向:WALSH (信道化) +PN 序列(区分小区) 反向:WALSH (信道化) +PN 序列 (区分用户) 基站间 同步异步,同步(可选)同步(GPS 、GLONSS )同步(GPS 或其它方式)eNBMME / S-GW MME / S-GWeNBeNBS1S1S 1S 1X2X 2X 2E-UTRAN39、移动运营商的无线网络架构40、LTE 无线关键技术 aLTE 无线接入 下行链路: OFDM 上行链路: SC-FDMA b 灵活的频谱利用 灵活的带宽可部署在新的频谱或已有频谱 灵活的双工方式: FDD 和 TDD c 先进的多天线系统 分集发射和接收 波束赋形 MIMO41、4G:可称为宽带接入和分布式网络,目前处于研发阶段;车速环境下提供传输速率大于2Mbit/s;室内或静止状态下提供传输速率大于20Mbit/s,甚至100-150Mbit/s的下载速率;提供各种数据业务和语音业务,包括高质量的影像多媒体业务。