移动通信原理课件
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✓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.
1.1 GSM概述与发展简史
为实现上述目标，对3G无线传输技术 提出了以下要求：
✓高速传输以支持多媒体业务； ✓室内环境至少2Mbit/s； ✓室内外步行环境至少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.
波段名称
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 光波
波长范围
100~10Mm 10~1Mm 1000~100Km 100~10Km 10~1Km 1000~100m 100~10m 10~1m 1~0.1m 10~1cm 10~1mm 1~0.1mm 310-6~310-8m
率 ✓GPRS是移动网和IP网的结合：可提供固定IP网支持的
所有业务
1.1 GSM概述与发展简史
EDGE（Enhanced Data Rates for Global Evolution） ：EDGE令网络容量及数据传送比GPRS更快，足有 283Kbps.网络商只需在软硬件上作出少许相应改动 ，便可继续沿用现有GSM系统，去支持移动多媒体 服务，完全符合低成本高效益的理念，能够与日后 WCDMA制式共存.
MA000001 GSM移动通信原理
课程内容 ✓GSM移动通信概述
课程目标
了解移动通信的多址技术，蜂窝技术
课程重点
移动通信的发展历程，多址技术，蜂窝技术
1.GSM移动通信概述
1.1 GSM概述与发展简史 1.2 多址技术 1.3 功率控制 1.4 蜂窝技术 1.5 GSM主要参数
1.1 GSM概述与发展简史
总结
1.1 GSM概述与发展简史
在我国...... ✓1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网 ✓目前有中国移动与中国联通两家运营商 ✓中国电信也在积极酝酿进入移动领域 ✓截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过
400万，年增长率99%以上 ✓神州行与如意通移动用户快速增长 ✓截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和
1.4 蜂窝技术 1.4.2 频率复用基础
✓频率复用方案：在系统的作用区域内重 复使用相同的频率——这种频率复用方 案使整个频谱分配被划分为K个频率复用 的模式.如K可取3、4、7等值. ✓公式：(D/R)2=3K
D：频率复用距离 R：小区半径 K：频率复用模式
1.4 蜂窝技术 1.4.2 频率复用基础
✓采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围 ，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限 的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种 方式称之为小区制或微小区制.
1.4 蜂窝技术 1.4.1 大区制与小区制
按无委会规定，我国目前可用频道号为 76-124，共49个频点.76-95给移动，95124给联通. 一般采用12组频率复用方案. 对于有向天线，可采用120度的定向天线 ，如采用4/12方式复用，4个基站，12个 小区.每个小区可用5个频点，一般也可用 到4个频点.
A1
A1
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C1
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C2
C1
C3 C2
K=3
4
1.1 GSM概述与发展简史
电磁波频段与波段(C=L*F)
频段名称
频率范围
极低频（ELF） 3~30Hz 超低频（SLF） 30~300Hz 特低频（ULF） 300~3000Hz 甚低频（VLF） 3~30KHz 低频（LF） 30~300KHz 中频（MF） 300~3000kHz 高频（HF） 3~30MHz 甚高频（VHF） 30~300MHz 特高频（UHF） 300~3000MHz 超高频（SHF） 3~30GHz 极高频（EHF） 30~30GHz 至高频（THF） 30~3000GHz
12 10
8 6 4 2 0
1999
2004
全球移动用户 （亿）
1.1 GSM概述与发展简史
无线通信在今天的发展
无线
通信
系统
GSM
AMPS TACS NMT NTT
PDC
D-AMPS
IS-95A
2.5G
GPRS
2G
IS-95B
3G
W-CDMA CDMA2000 TD-SCDMA
1G
80s初
80s末
96年
2002年
时间
1.1 GSM概述与发展简史
第三代移动通信技术： GSM系列：
GPRS（General Packet Radio Service）：是 GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一 步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐 步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正 的第三代移动通信系统.
890～915
(带宽25M)
双工间隔
45MHZ
射频带宽
200KHZ
射频双工信道总数 124
小区半径（Km）
最小
0.5
最大
35
多址方式
TDMA
调制
GMSK
传输 速率（kbps） 270.833
编码算法
RPE-LTP
信道编码
具有交织脉冲检错
和1/2编码率卷积码
每载频信道数
全速率
8
半速率
16
DCS1800
✓TDMA是以不同的时隙实现 通信
✓时分多址是指在一个宽带 的无线载波上，将某一信 道按时间加以分割，各信 号按一定顺序占用某一时 间间隙（时隙）.即多路信 号利用同一个信道在不同 时间各自独立地传送.
1.2 多址技术 1.2.3 码分多址CDMA
✓CDMA是以不同的代码序列实现 通信的
✓码分多址是一种利用扩频技术所 形成的不同的码序列实现的多址 方式.它不像FDMA、TDMA那样把 用户的信息从频率和时间上进行 分离，它可在一个信道上同时传 输多个用户的信息.其关键是信息 在传输以前要进行特殊的编码， 编码后的信息混合后不会丢失原 来的信息.
✓移动通信的定义 ✓GSM的发展历程及现状 ✓移动通信发展展望 ✓第三代移动通信系统介绍
1.1 GSM概述与发展简史
✓移动通信是指通信双方或至少一方是处于 移动中进行信息交流的通信. ✓移动体之间的通信只能依靠无线电传输. ✓那什么是无线通信呢？无线通信指利用电 磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的 通信方式.电磁波是它的载体.
1805～1880 1710～1785
(带宽75M) 95MHZ 200KHZ 374
0.5 35
TDMA GMSK 270.833 RPE-LTP 具有交织脉冲检错
和1/2编码率卷积码
8 16
1.5 GSM主要参数
移动通信1.8GHz频段的分配情况
在1800MHz频段，移动通信只用了低部45MHz， 45MHz中已占用10MHz，尚余35MHz带宽.另有30MHz 带宽可供发展！
1.4 蜂窝技术 1.4.1 大区制与小区制
✓移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服 务范围的.基站BTS的覆盖范围有大有小，我们把基站 BTS的覆盖范围称之为蜂窝，即小区CELL.
✓采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围 ，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户 的通信通道比较少，我们也称之为大区制.
1
3
1
2
4
1
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3
1
2 K=4
小区复用模式图
1
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2
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5
6
7
1
Fra Baidu bibliotek
1
K=7
注意：从理论 上来说，K应该 大些，但分配
的信道总数是 固定的.如果K 太大，则K个小 区中分配给每
个小区的信道
数将减少，中 继效率就会降 低.
1.5 GSM主要参数
特性
GSM900
发射频带(MHz)
基站
935～960
移动台
1856个县市，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为 91%，县市覆盖率为86% ✓专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到 2005年达2亿.
1.1 GSM概述与发展简史
我国移动用户增长：
1.1 GSM概述与发展简史
全球移动用户增长(1999年全球无线通信市场比 1998年增长了21.6%，达到281亿美圆)
✓上下行链路能适应不对称需求.
1.1 GSM概述与发展简史
目前3G的标准主要有： cdma2000 朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星等 W-CDMA 爱立信、诺基亚、西门子等 TD-SCDMA 中国提出 UMTS 欧洲标准
1.2 多址技术
✓多址技术使众多的用户共用公共的通信 线路. ✓常用的使信号多路化的方法基本上有三 种，它们分别采用频率、时间或代码分 隔的多址连接方式，即人们通常所称的 频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分 多址CDMA三种接入方式. ✓GSM系统采用了FDMA、TDMA方式.
1.3 功率控制
✓当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行 变化.当它离基站较近时，需要降低发射功率，减 少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应 该增加功率，克服增加了的路径衰耗. ✓所有的GSM手机都可以以2dB 为一等级来调整它 们的发送功率，GSM900 移动台的最大输出功率 是8W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没 有20W的移动台存在）.DCS1800移动台的最大输 出功率是1W.相应地，它的小区也要小一些.
1.1 GSM概述与发展简史
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；
1.2 多址技术 1.2.1 频分多址FDMA
✓FDMA是以不同的频率信道实 现通信的.
✓频分就是把整个可分配的频谱 划分成许多单个无线电信道（ 发射和接收载频），每个信道 可以传输一路话音或控制信息. 模拟蜂窝系统是FDMA结构的一 个典型例子，但GSM系统也采 用了FDMA.
1.2 多址技术 1.2.2 时分多址TDMA
对于采用全向天线，一般建议采用其中的 7组频率.
1.4 蜂窝技术 1.4.2 频率复用基础
✓频率复用指处在不同地理位置（不同的小区） 上的用户可以同时使用相同频率的信道.频率复 用系统可以极大地提高频谱效率.
✓ 但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰. ✓同频干扰（C/I）： 因频率复用造成的相邻小区 相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I>=9DB. ✓邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干 扰.GSM要求C/A>=-9DB.
WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access） ：由GSM网络核心繁衍而来的WCDMA，数据传送 可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间） 的速率，采用5MHz（区别于窄带200KHz)的宽频网 络.
1.1 GSM概述与发展简史
CDMA系列： cdmaOne（Code Division Multiple AccessOne）：属于 CDMA第二代，能达到1.25MHz，目前全球用户接近三 千五百万. cdma2000（Code Division Multiple Access2000）： cdma2000是从cdmaOne蜕变进化出来支援3G的一种制 式.确保投资发展CDMA的网络商，能够简单及有效率地 由cdmaOne过渡到3G进程.cdma2000第一阶段将提供每 秒144Kbps的数据传送率，第二阶段支持每秒2Mbps的 数据传送速率，是cdma发展3G的最终目标.
1.1 GSM概述与发展简史
GPRS的特点有：
✓GPRS向用户提供从9.6kbps到多于150kbps的接入速率. ✓GPRS支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最
多8个用户共享) ✓提高了无线信道的利用率 ✓在技术上提供了按数据量计费的可能 ✓GPRS支持一个用户占用多个信道：提供较高的接入速
1.1 GSM概述与发展简史
为实现上述目标，对3G无线传输技术 提出了以下要求：
✓高速传输以支持多媒体业务； ✓室内环境至少2Mbit/s； ✓室内外步行环境至少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.
波段名称
极长波 超长波 特长波 甚长波 长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波 光波
波长范围
100~10Mm 10~1Mm 1000~100Km 100~10Km 10~1Km 1000~100m 100~10m 10~1m 1~0.1m 10~1cm 10~1mm 1~0.1mm 310-6~310-8m
率 ✓GPRS是移动网和IP网的结合：可提供固定IP网支持的
所有业务
1.1 GSM概述与发展简史
EDGE（Enhanced Data Rates for Global Evolution） ：EDGE令网络容量及数据传送比GPRS更快，足有 283Kbps.网络商只需在软硬件上作出少许相应改动 ，便可继续沿用现有GSM系统，去支持移动多媒体 服务，完全符合低成本高效益的理念，能够与日后 WCDMA制式共存.
MA000001 GSM移动通信原理
课程内容 ✓GSM移动通信概述
课程目标
了解移动通信的多址技术，蜂窝技术
课程重点
移动通信的发展历程，多址技术，蜂窝技术
1.GSM移动通信概述
1.1 GSM概述与发展简史 1.2 多址技术 1.3 功率控制 1.4 蜂窝技术 1.5 GSM主要参数
1.1 GSM概述与发展简史
总结
1.1 GSM概述与发展简史
在我国...... ✓1993年我国首先在浙江嘉兴建立了GSM实验网 ✓目前有中国移动与中国联通两家运营商 ✓中国电信也在积极酝酿进入移动领域 ✓截止99年底中国移动用户数已达5000万，中国联通超过
400万，年增长率99%以上 ✓神州行与如意通移动用户快速增长 ✓截止99年8月中国移动已覆盖全国31个省区的308个地市和
1.4 蜂窝技术 1.4.2 频率复用基础
✓频率复用方案：在系统的作用区域内重 复使用相同的频率——这种频率复用方 案使整个频谱分配被划分为K个频率复用 的模式.如K可取3、4、7等值. ✓公式：(D/R)2=3K
D：频率复用距离 R：小区半径 K：频率复用模式
1.4 蜂窝技术 1.4.2 频率复用基础
✓采用小功率的基站主要是为了提供大容量的服务范围 ，同时它采用频率复用技术来提高频率利用率，有限 的频率得到多次使用，所以系统的容量比较大，这种 方式称之为小区制或微小区制.
1.4 蜂窝技术 1.4.1 大区制与小区制
按无委会规定，我国目前可用频道号为 76-124，共49个频点.76-95给移动，95124给联通. 一般采用12组频率复用方案. 对于有向天线，可采用120度的定向天线 ，如采用4/12方式复用，4个基站，12个 小区.每个小区可用5个频点，一般也可用 到4个频点.
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C3 C2
K=3
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1.1 GSM概述与发展简史
电磁波频段与波段(C=L*F)
频段名称
频率范围
极低频（ELF） 3~30Hz 超低频（SLF） 30~300Hz 特低频（ULF） 300~3000Hz 甚低频（VLF） 3~30KHz 低频（LF） 30~300KHz 中频（MF） 300~3000kHz 高频（HF） 3~30MHz 甚高频（VHF） 30~300MHz 特高频（UHF） 300~3000MHz 超高频（SHF） 3~30GHz 极高频（EHF） 30~30GHz 至高频（THF） 30~3000GHz
12 10
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1999
2004
全球移动用户 （亿）
1.1 GSM概述与发展简史
无线通信在今天的发展
无线
通信
系统
GSM
AMPS TACS NMT NTT
PDC
D-AMPS
IS-95A
2.5G
GPRS
2G
IS-95B
3G
W-CDMA CDMA2000 TD-SCDMA
1G
80s初
80s末
96年
2002年
时间
1.1 GSM概述与发展简史
第三代移动通信技术： GSM系列：
GPRS（General Packet Radio Service）：是 GSM网络过渡3G（第三代移动通讯）的第一 步，能够将数据传送由今天9.6Kbps的速率逐 步提升到每秒115Kbps的速度.它还不是真正 的第三代移动通信系统.
890～915
(带宽25M)
双工间隔
45MHZ
射频带宽
200KHZ
射频双工信道总数 124
小区半径（Km）
最小
0.5
最大
35
多址方式
TDMA
调制
GMSK
传输 速率（kbps） 270.833
编码算法
RPE-LTP
信道编码
具有交织脉冲检错
和1/2编码率卷积码
每载频信道数
全速率
8
半速率
16
DCS1800
✓TDMA是以不同的时隙实现 通信
✓时分多址是指在一个宽带 的无线载波上，将某一信 道按时间加以分割，各信 号按一定顺序占用某一时 间间隙（时隙）.即多路信 号利用同一个信道在不同 时间各自独立地传送.
1.2 多址技术 1.2.3 码分多址CDMA
✓CDMA是以不同的代码序列实现 通信的
✓码分多址是一种利用扩频技术所 形成的不同的码序列实现的多址 方式.它不像FDMA、TDMA那样把 用户的信息从频率和时间上进行 分离，它可在一个信道上同时传 输多个用户的信息.其关键是信息 在传输以前要进行特殊的编码， 编码后的信息混合后不会丢失原 来的信息.
✓移动通信的定义 ✓GSM的发展历程及现状 ✓移动通信发展展望 ✓第三代移动通信系统介绍
1.1 GSM概述与发展简史
✓移动通信是指通信双方或至少一方是处于 移动中进行信息交流的通信. ✓移动体之间的通信只能依靠无线电传输. ✓那什么是无线通信呢？无线通信指利用电 磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的 通信方式.电磁波是它的载体.
1805～1880 1710～1785
(带宽75M) 95MHZ 200KHZ 374
0.5 35
TDMA GMSK 270.833 RPE-LTP 具有交织脉冲检错
和1/2编码率卷积码
8 16
1.5 GSM主要参数
移动通信1.8GHz频段的分配情况
在1800MHz频段，移动通信只用了低部45MHz， 45MHz中已占用10MHz，尚余35MHz带宽.另有30MHz 带宽可供发展！
1.4 蜂窝技术 1.4.1 大区制与小区制
✓移动通信系统是采用一个叫基站的设备来提供无线服 务范围的.基站BTS的覆盖范围有大有小，我们把基站 BTS的覆盖范围称之为蜂窝，即小区CELL.
✓采用大功率的基站主要是为了提供比较大的服务范围 ，但它的频率利用率较低，也就是说基站提供给用户 的通信通道比较少，我们也称之为大区制.
1
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2 K=4
小区复用模式图
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Fra Baidu bibliotek
1
K=7
注意：从理论 上来说，K应该 大些，但分配
的信道总数是 固定的.如果K 太大，则K个小 区中分配给每
个小区的信道
数将减少，中 继效率就会降 低.
1.5 GSM主要参数
特性
GSM900
发射频带(MHz)
基站
935～960
移动台
1856个县市，全国交通干线实现无缝覆盖.地市覆盖率为 91%，县市覆盖率为86% ✓专家预测，到2000年底，全国移动用户超过7500万，到 2005年达2亿.
1.1 GSM概述与发展简史
我国移动用户增长：
1.1 GSM概述与发展简史
全球移动用户增长(1999年全球无线通信市场比 1998年增长了21.6%，达到281亿美圆)
✓上下行链路能适应不对称需求.
1.1 GSM概述与发展简史
目前3G的标准主要有： cdma2000 朗讯、摩托罗拉、北电、高通、三星等 W-CDMA 爱立信、诺基亚、西门子等 TD-SCDMA 中国提出 UMTS 欧洲标准
1.2 多址技术
✓多址技术使众多的用户共用公共的通信 线路. ✓常用的使信号多路化的方法基本上有三 种，它们分别采用频率、时间或代码分 隔的多址连接方式，即人们通常所称的 频分多址FDMA、时分多址TDMA和码分 多址CDMA三种接入方式. ✓GSM系统采用了FDMA、TDMA方式.
1.3 功率控制
✓当手机在小区内移动时，它的发射功率需要进行 变化.当它离基站较近时，需要降低发射功率，减 少对其它用户的干扰，当它离基站较远时，就应 该增加功率，克服增加了的路径衰耗. ✓所有的GSM手机都可以以2dB 为一等级来调整它 们的发送功率，GSM900 移动台的最大输出功率 是8W（规范中最大允许功率是20W，但现在还没 有20W的移动台存在）.DCS1800移动台的最大输 出功率是1W.相应地，它的小区也要小一些.
1.1 GSM概述与发展简史
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；
1.2 多址技术 1.2.1 频分多址FDMA
✓FDMA是以不同的频率信道实 现通信的.
✓频分就是把整个可分配的频谱 划分成许多单个无线电信道（ 发射和接收载频），每个信道 可以传输一路话音或控制信息. 模拟蜂窝系统是FDMA结构的一 个典型例子，但GSM系统也采 用了FDMA.
1.2 多址技术 1.2.2 时分多址TDMA
对于采用全向天线，一般建议采用其中的 7组频率.
1.4 蜂窝技术 1.4.2 频率复用基础
✓频率复用指处在不同地理位置（不同的小区） 上的用户可以同时使用相同频率的信道.频率复 用系统可以极大地提高频谱效率.
✓ 但如果系统设计得不好，将产生严重的干扰. ✓同频干扰（C/I）： 因频率复用造成的相邻小区 相同频率对信道的干扰.GSM要求C/I>=9DB. ✓邻频干扰（C/A）：小区内外相邻频率产生的干 扰.GSM要求C/A>=-9DB.
WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access） ：由GSM网络核心繁衍而来的WCDMA，数据传送 可达到每秒2Mbit（室内）及384Kbps（移动空间） 的速率，采用5MHz（区别于窄带200KHz)的宽频网 络.
1.1 GSM概述与发展简史
CDMA系列： cdmaOne（Code Division Multiple AccessOne）：属于 CDMA第二代，能达到1.25MHz，目前全球用户接近三 千五百万. cdma2000（Code Division Multiple Access2000）： cdma2000是从cdmaOne蜕变进化出来支援3G的一种制 式.确保投资发展CDMA的网络商，能够简单及有效率地 由cdmaOne过渡到3G进程.cdma2000第一阶段将提供每 秒144Kbps的数据传送率，第二阶段支持每秒2Mbps的 数据传送速率，是cdma发展3G的最终目标.
1.1 GSM概述与发展简史
GPRS的特点有：
✓GPRS向用户提供从9.6kbps到多于150kbps的接入速率. ✓GPRS支持多用户共享一个信道的机制(每个时隙允许最
多8个用户共享) ✓提高了无线信道的利用率 ✓在技术上提供了按数据量计费的可能 ✓GPRS支持一个用户占用多个信道：提供较高的接入速