移动通信标准演进

摩托罗拉的车载无线电话 1946年10月2日，
多用户接入需要解决的问题 -用户间干扰
多用户接入方案 频分多址（FDMA）技术
每个用户占用一个频率 以频道区分用户地址，一个频道传输一路话音
Power
Time
超声波 声音 次声波
FDMA Frequency
频谱可以表示一个讯号是由哪些频率的弦波所组成，也可以看出各频率弦 波的大小及相位等信息。
• 对功控的要求不严
Power
Time
• 是时隙受限和干扰受限系统
其实、通信可以是不连续的
FDMA/TDMA Frequency
时分多址（TDMA）
更灵活的资源分配 可以采用跳频
TDMA帧－每个TDMA帧含8个时隙，整个帧时长约为4.615ms， 每个时隙含156.25个码元，时隙时长为0.577ms。
GSM-Global System for Mobile Communication
• 是第当一前代标应准用可最以说为是广移泛动标的准移的动战国电时话代标准。 • 欧漫洲游国带来家很联大合的困研难制泛欧洲的移动通信标准。 • 1992年，第一个数字蜂窝移动通信系统——欧洲的
GSM（Global System for Mobile Communication）网 络在欧洲开始铺设。 • 1993年，中国的第一个全数字移动电话GSM系统建 成开通，之后中国电信和中国联通都采用了GSM。 • 之后的移动通信标准竞争中一直占主导
速率bps 2M 1M
100 k 64 k
10 k 9.6
GSM的演进
2.5代
14.4
EDGE
GPRSHSCSD
3代
IMT-2000
WCDMA CDMA TDD
1 k SMS
话音
9
98
99
00
01
7
时间
2020/3/28
3G-1
02
03
16
通用分组无线服务(GPRS)
• 将信包交换模式引入到GSM网络中，从而提高了资源利用 率。
个基站。半径2至20km，小的1至3km、500m.
功率：5至20W.
空分复用+频分复用
1978年底，美国贝尔试验室研 制成功先进移动电话系统(AMPS) 日本： HAMTS-800MHz， 1979
英国：TACS，900MHz，1985
西德：C-450MHz，1984。 加拿大：MTS-450MHz。 瑞典等北欧四国：NMT—450， 1980年，
。。。。之前，通信靠吼 。。。不受束缚地自由通话 只是一个传说、梦想、神话
通信技术的发展历史就是：一系 列颠覆生活常识的创新过程
早期的点对点通信设备
1943年，加尔文制造公司
1940年，加尔文制造公司工程 师研发推出手提式调幅(AM)无 线对讲机“SCR536”，这款军
用对讲机在二战时成为前沿阵 地的标志。
• GPRS可以使多个用户共享某些固定的信道资源，并将每个 时隙的传输速率从9.6kb/s提高到21.4kb/s，使用8个时隙传 送数据，在全速移动和大范围覆盖时的数据率可以达 171.2kb/s，并能支持Internet的IP协议及X，25协议。
GPRS4种信道编码方案 （调制方式不变，帧结构和信道编码方案有改进） ➢ CS1，传输速率为9.05Kbps，净数据与总信息的比例大约是1:2 ➢ CS2，传输速率为13.4Kbps，净数据与总信息的比例大约是2:3 ➢ CS3，传输速率为15.6Kbps，净数据与总信息的比例大约是3:4 ➢ CS4，传输速率为21.4Kbps，净数据与总信息的比例大约是1:1
• 调制方式：FM • 业务的种类单一，主要是话音业务 • 系统的保密性较差 • 频谱效率较低，有限频谱资源和无限用户 • 容量之间的矛盾十分突出
第二代移动通信系统
• 特点：
– 使用数字传输技术，可提供的业务包括话音和低 速 率的数据业务。
– 更高的频谱效率、更好的数据业务以及更先进的漫游。
采用时分多址接入（TDMA）：
GSM， PDC（Personal Digital Cellular）, IS-136(D-AMPS)
码分多址接入 (CDMA)： IS-95
时分多址（TDMA）
• 以频率复用为基础，多用户共享一个载波，以时隙区分用户，每 个用户占用一个时隙
• 每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置
• 系统要求严格的系统定时同步
移动通信网络结构
需要解决的问题：无缝覆盖 小区间干扰协调
GSM /GPRS BSS BSC
BTS
PCU RNC NodeB
UTRAN
CS domain IP/ATM Backbone
MG
MG
PSTN/PLMN
VMWSC ServerGMSCWServer
Hபைடு நூலகம்R/AUC/HS
Iu-CS
SS
S SCE
大区制的容量
同时服务的用户数
• 可用频谱带宽：20MHz • 每个用户占用带宽25Khz • 可以同时服务的用户数：800 • 缺点扩容非常困难，随着移动用户数量的
急剧增加，这种覆盖方式显然无法满足实 际需要。
小区制蜂窝移动电话（1G）
小区：把整个服务区域划分为若干个无线小区（cell)，每个小区分别设置一
设计出全球首个背负式调
频步话机SCR300，这款对 讲机重35英镑(约16公斤)， 通话范围约10-20英里(1632公里)，供美国陆军通讯 兵使用。
大区制移动电话系统
大区制：在一个服务区域内只有一个或几个基站(BS)。 基站作用：负责移动通信的联络和控制
特点：天线架设得高；发射 机输出功率 大（200W)；服 务区内所有频道都不能重复； 覆盖半径大约为30km至 50km。 优点：组成简单，投资少， 见效快。 缺点：服务区内的所有频道 （一个频道包含收、发一对 频率）的频率都不能重复， 频率利用率和通信容量都受 到了限制。 移动台功耗
7
SCP SMS
Iu-PS
SGSN
GPRS backbone
GGSN
Internet, Intranet
PS
CG
domai
n
MGW
MGCF
BG
IP backbone
P-CSCF
S-CSCF
MRFC
MRFP
IMS domain
第一代移动通信系统的特点
• 用户的接入方式采用频分多址（FDMA），当 一个呼叫建立后，该用户在其呼叫结束以前一 直占用一个频段
移动通信标准演进
侯永宏
• 最早的无线通信
• 1895年，马可尼(G. M. Marconi) 成功地进行了约3公里的无 线电通信； 1901年，他在英格兰和纽芬兰之间进行了横跨 大西洋的莫尔斯电报码发射和接收试验，通信距离超过 3000公里；马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、 卫星通信等广泛领域。1909年获得诺贝尔物理学奖。