概论03：移动通信系统PPT课件
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★ 元 件： 采用晶体管，体积 减小
★ 接续方式： 自动交换，自动切换 频率
★ 消耗功率： 消耗功率成倍减小
16
发展时期（20世纪70-80年代）
★ 个人无线寻呼系统问世
基于集成电路和计算机技术
★ 第一代模拟移动电话问世
贝尔实验室推出蜂窝系统 概念之后
17
6、现在与未来
★ 第二代数字移动电话系统 已推广普及成为公众必备通信工具
波波夫（1859-1906）
1894年实验中发现了天线的作用 1895年制作了完整的无线电收报机 1896年传送了第一份无线电报 5月7日被定为“无线电发明日”
13
4、最初的应用（20世纪20年代）
★ 船舶上用于海上救援、天气预报 ★ 完成飞机之间、飞机与地面联系 ★ 警方车载无线电保持与总部联系 ★ 消防车替代火灾损坏的通信设备
2Fra Baidu bibliotek
1、什么是移动通信
通信双方或至少有一 方具备或实际在移动中 进行信息交换的通信。
3
2、移动无线通信的主要特点
• 通信的移动性
– 无线方式或无线与有线通信的结合
• 电波传输条件复杂
– 电磁波的反射、绕射、折射等
• 受到干扰相对严重
– 火花噪声、工业噪声等
4
2、移动无线通信的主要特点
• 系统和网络结构复杂
22
3、蜂窝系统—技术难点
• 定位与跟踪
– 移动中用户通话、待机，如何更新位置。从关 机到开机，系统怎样才能很快获得移动用户的 位置？
• 保持最佳接入
– 系统必须对目前的连接作连续的质量评估，同 时必须不断的测量相邻接入点的质量。
23
通常用户处于多个基 站包围之中，那么最 基本的问题：如何找
到最佳接入点。
– 产生于多个信源用户要求同时通信，而系统 不能完全将它们隔离而引起的。
• 其他干扰
– 邻频干扰、工业干扰和太阳黑子干扰。
10
二、移动通信发展简史
1、麦克斯韦(1831-1879) 预言了电磁波的存在 电磁场内周期性振动是能够发
生的。这样的振动产生电磁波，它 可以向宇宙空间延伸、传播。传播 速度为30万公里/秒。
14
★ 频 段： 采用短波频段，话音 质量差
★ 元 件： 采用电子管，体积大、 设备笨
★ 接续方式： 人工交换，人工切换 频率
★ 消耗功率： 耗电量大
20世纪70年代我军师团级使用的短波电 台
（仿美国产品）世纪
15
5、发展时期（20世纪40-60年代）
★ 频段： 采用150-400MHz， 话音质量较好
★ 第三代数字移动电话（3G） 相应的方案、标准已公布，通信系 统已在运营中
★ 第四代移动电话 标准制定、方案论证的试验阶段
18
三、蜂窝移动通信思想
★ 什么是蜂窝系统 ★ 蜂窝系统的意义 ★ 蜂窝系统带来的技术难点
19
1、蜂窝移动通信思想
贝尔实验 室提出， 蜂窝原理
把移动通信的区域按 照蜂窝形状划分成若 干小区，而两个小区 之间只要相隔一定距 离，无线载频就可以 重复使用。
11
2、赫兹(1857-1894) 证实了电磁波的存在
赫兹利用自己设计的实验装置成 功的证实了电磁波的存在，为无线电 通信成为现实奠定了基础。物理学中 频率的单位 Hz 就是以他的名字命名 的。
12
3、无线电通信的问世
马可尼（1874-1937）
1895年实现了2英里的无线电收发 1897年5月跨越海峡通信获得成功 1901年实现了跨越大西洋的通信 获得了1909年的诺贝尔物理学奖
FDFMDAM系A统系工统作工原作理原示理意图图
MMSS11 MMSS2 2 MSn
27
老式收音机电视机
28
时分多址技术定义
当以传输信号存在的时间 不同来区分信道建立多址 接入时称为时分多址。
29
MS1
MSC
帧
BS
时钟的重要性：只有 严格同步才能完成分 路的作用
时隙
TDMA系统工作原理示意图
MSN
• 远近效应
– 发射机附近接收效果好，远就差；
• 多普勒效应
– 高速运动引起，对快速数据传输影响较大。
8
2、远处小山、高大建筑 物反射，电信号到达基站 的路径较长。
1、移动用户高速运 动和附近建筑物可 产生多普勒频移。
基站
3、基站附近 建筑物反射， 影响天线入 射角。
6、多址干扰和其他干扰
• 多址干扰
30
码分多址技术定义
当以传输信号的码型不同 来区分建立信道建立多址 接入时，称为码分多址。
31
MSC BS
移动终端同时处于多个基站的监控之中 24
四、多址复用技术
• 频分多址技（FDMA） • 时分多址技（TDMA） • 码分多址技（CDMA）
25
频分多址技术定义
当以传输信号的载波频率 不同来区分信道建立多址 接入时，称为频分多址。
26
MMSSCC
Fn
f2f
BS
BS
f3
频频段段概概念念：：收音机
和收电音视机机和电视机
– 本身是多用户系统，还要与其他通信系统 连接
• 要求频带复用率高
– 无线电频率资源紧张，要尽量使资源得到 充分使用
5
3、电磁波的传播方式
• 直射波
– 在视距覆盖区无遮挡传播；
• 反射波
– 从不同物体反射后到达接收点；
• 绕射波
– 从较大的建筑物绕射后到达接收点；
6
4、电磁波的传输损耗
• 路径传播的损耗
– 电波在自由空间传播所产生的损耗；
• 快衰落损耗
– 由多径传播产生，电磁波到达接收天线的路径 不同，造成电信号的减弱，变化率相对较快。
• 慢衰落损耗
– 主要由绕射产生，变化率较慢，衰落的深度取 决于信号的频率和障碍物的材料、结构;
7
5、无线传输的三种效应
• 阴影效应
– 由大型建筑物的遮挡而形成在传播接收区域 上的半盲区。
背景：频率资源紧 缺，无法满足众多
用户的需要！
20
蜂窝移动通信思想
f3
f2
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f1
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21
2、蜂窝思想的重大意义
• 频率重复使用
– 一定程度上解决了频率资源紧张问题，可以 满足大容量的要求。
• 容量可以通过配置调整
– 用户密集的地方采用更小的蜂窝。
• 可以缩短传输距离
– 效果更有保证，发射功率可以减小；
一、移动通信系统概述 二、移动通信发展简史 三、蜂窝移动通信思想 四、多址复用技术简介 五、模拟移动通信系统 六、数字移动通信系统 七、3 G 移动通信系统 八、WAP 和 GPRS简介
1
一、移动通信技术概述
1、什么是移动通信 2、无线信道的主要特点 3、电磁波传播方式 4、三类不同的损耗 5、无线通信三种效应 6、多址干扰和其他干扰
★ 接续方式： 自动交换，自动切换 频率
★ 消耗功率： 消耗功率成倍减小
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发展时期（20世纪70-80年代）
★ 个人无线寻呼系统问世
基于集成电路和计算机技术
★ 第一代模拟移动电话问世
贝尔实验室推出蜂窝系统 概念之后
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6、现在与未来
★ 第二代数字移动电话系统 已推广普及成为公众必备通信工具
波波夫（1859-1906）
1894年实验中发现了天线的作用 1895年制作了完整的无线电收报机 1896年传送了第一份无线电报 5月7日被定为“无线电发明日”
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4、最初的应用（20世纪20年代）
★ 船舶上用于海上救援、天气预报 ★ 完成飞机之间、飞机与地面联系 ★ 警方车载无线电保持与总部联系 ★ 消防车替代火灾损坏的通信设备
2Fra Baidu bibliotek
1、什么是移动通信
通信双方或至少有一 方具备或实际在移动中 进行信息交换的通信。
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2、移动无线通信的主要特点
• 通信的移动性
– 无线方式或无线与有线通信的结合
• 电波传输条件复杂
– 电磁波的反射、绕射、折射等
• 受到干扰相对严重
– 火花噪声、工业噪声等
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2、移动无线通信的主要特点
• 系统和网络结构复杂
22
3、蜂窝系统—技术难点
• 定位与跟踪
– 移动中用户通话、待机，如何更新位置。从关 机到开机，系统怎样才能很快获得移动用户的 位置？
• 保持最佳接入
– 系统必须对目前的连接作连续的质量评估，同 时必须不断的测量相邻接入点的质量。
23
通常用户处于多个基 站包围之中，那么最 基本的问题：如何找
到最佳接入点。
– 产生于多个信源用户要求同时通信，而系统 不能完全将它们隔离而引起的。
• 其他干扰
– 邻频干扰、工业干扰和太阳黑子干扰。
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二、移动通信发展简史
1、麦克斯韦(1831-1879) 预言了电磁波的存在 电磁场内周期性振动是能够发
生的。这样的振动产生电磁波，它 可以向宇宙空间延伸、传播。传播 速度为30万公里/秒。
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★ 频 段： 采用短波频段，话音 质量差
★ 元 件： 采用电子管，体积大、 设备笨
★ 接续方式： 人工交换，人工切换 频率
★ 消耗功率： 耗电量大
20世纪70年代我军师团级使用的短波电 台
（仿美国产品）世纪
15
5、发展时期（20世纪40-60年代）
★ 频段： 采用150-400MHz， 话音质量较好
★ 第三代数字移动电话（3G） 相应的方案、标准已公布，通信系 统已在运营中
★ 第四代移动电话 标准制定、方案论证的试验阶段
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三、蜂窝移动通信思想
★ 什么是蜂窝系统 ★ 蜂窝系统的意义 ★ 蜂窝系统带来的技术难点
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1、蜂窝移动通信思想
贝尔实验 室提出， 蜂窝原理
把移动通信的区域按 照蜂窝形状划分成若 干小区，而两个小区 之间只要相隔一定距 离，无线载频就可以 重复使用。
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2、赫兹(1857-1894) 证实了电磁波的存在
赫兹利用自己设计的实验装置成 功的证实了电磁波的存在，为无线电 通信成为现实奠定了基础。物理学中 频率的单位 Hz 就是以他的名字命名 的。
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3、无线电通信的问世
马可尼（1874-1937）
1895年实现了2英里的无线电收发 1897年5月跨越海峡通信获得成功 1901年实现了跨越大西洋的通信 获得了1909年的诺贝尔物理学奖
FDFMDAM系A统系工统作工原作理原示理意图图
MMSS11 MMSS2 2 MSn
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老式收音机电视机
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时分多址技术定义
当以传输信号存在的时间 不同来区分信道建立多址 接入时称为时分多址。
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MS1
MSC
帧
BS
时钟的重要性：只有 严格同步才能完成分 路的作用
时隙
TDMA系统工作原理示意图
MSN
• 远近效应
– 发射机附近接收效果好，远就差；
• 多普勒效应
– 高速运动引起，对快速数据传输影响较大。
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2、远处小山、高大建筑 物反射，电信号到达基站 的路径较长。
1、移动用户高速运 动和附近建筑物可 产生多普勒频移。
基站
3、基站附近 建筑物反射， 影响天线入 射角。
6、多址干扰和其他干扰
• 多址干扰
30
码分多址技术定义
当以传输信号的码型不同 来区分建立信道建立多址 接入时，称为码分多址。
31
MSC BS
移动终端同时处于多个基站的监控之中 24
四、多址复用技术
• 频分多址技（FDMA） • 时分多址技（TDMA） • 码分多址技（CDMA）
25
频分多址技术定义
当以传输信号的载波频率 不同来区分信道建立多址 接入时，称为频分多址。
26
MMSSCC
Fn
f2f
BS
BS
f3
频频段段概概念念：：收音机
和收电音视机机和电视机
– 本身是多用户系统，还要与其他通信系统 连接
• 要求频带复用率高
– 无线电频率资源紧张，要尽量使资源得到 充分使用
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3、电磁波的传播方式
• 直射波
– 在视距覆盖区无遮挡传播；
• 反射波
– 从不同物体反射后到达接收点；
• 绕射波
– 从较大的建筑物绕射后到达接收点；
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4、电磁波的传输损耗
• 路径传播的损耗
– 电波在自由空间传播所产生的损耗；
• 快衰落损耗
– 由多径传播产生，电磁波到达接收天线的路径 不同，造成电信号的减弱，变化率相对较快。
• 慢衰落损耗
– 主要由绕射产生，变化率较慢，衰落的深度取 决于信号的频率和障碍物的材料、结构;
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5、无线传输的三种效应
• 阴影效应
– 由大型建筑物的遮挡而形成在传播接收区域 上的半盲区。
背景：频率资源紧 缺，无法满足众多
用户的需要！
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蜂窝移动通信思想
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f1
f3
f3
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2、蜂窝思想的重大意义
• 频率重复使用
– 一定程度上解决了频率资源紧张问题，可以 满足大容量的要求。
• 容量可以通过配置调整
– 用户密集的地方采用更小的蜂窝。
• 可以缩短传输距离
– 效果更有保证，发射功率可以减小；
一、移动通信系统概述 二、移动通信发展简史 三、蜂窝移动通信思想 四、多址复用技术简介 五、模拟移动通信系统 六、数字移动通信系统 七、3 G 移动通信系统 八、WAP 和 GPRS简介
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一、移动通信技术概述
1、什么是移动通信 2、无线信道的主要特点 3、电磁波传播方式 4、三类不同的损耗 5、无线通信三种效应 6、多址干扰和其他干扰