移动通信概论

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第1章 绪 论
1.1 通信发展的历史 1.2 移动通信的主要特点 1.3 移动通信系统的分类 1.4 常用移动通信系统 1.5 移动通信的基本技术 思考题与习题
第1章 概论
通信(Communication)是把消息(message)从 一地有效地传递到另一地,即信息(information) 传递的全过程。 移动通信:是指通信双方或至少有一方处于运动中进 行信息交换方式。
第1章 概论
消息、信息和信号(signal)
– 1.消息:语音、文字、图形、图像… – 2.信息:消息的有效内容
不同消息可有相同内容 – 3.信号:传输消息的手段(媒介)
通信系统中传输的是信号
第1章 概论
按照通信技术的不同,可以把人类历史划分 为5个阶段:
1.通信方式是语言 2.从发明文字以及邮政通信开始。
第1章 概论
九、辉煌的失败 ——全球“铱”星系统
代表公司:摩托罗拉
“铱”星系统是由美国摩托罗拉公司卫星通信部设计、 筹建,共计72颗通信卫星(66颗组网卫星和6颗在轨 的备用卫星)。
第1章 概论
十、山雨欲来风满楼——新一代手机的诞生
代表公司:爱立信 、摩托罗拉、诺基亚 、西门子
从1994年开始研究蓝牙技术:爱立信、IBM、英特 尔、诺基亚、东芝、微软、朗讯和摩托罗拉。 从2000年起,第三代移动通信标准CDMA、W-CDMA 、TD-SCDMA手机的开发 。它们的共同点 都是采用码分多址技术。
第1章 概论
三、无形的信使——电磁波的发现
代表人物:麦克斯韦 、鲁道夫·赫兹 麦克斯韦:在变化的磁场周围会产生变化的电场,在
变化的电场周围又将产生变化的磁场。
赫兹:得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结
论。他的发现是从“有线电通信”向“无线电通信” 的转
折点。
第1章 概论
四、“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个 世界”——无线电报的发明
第1章 概论
在第二代移动通信系统中, 尽管主要业务 是话音业务, 但也可以提供丰富的数据业务, 如短消息、 低速率的Internet接入等业务。
第1章 概论
2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 除去一些常见的外部干扰, 如天电干扰、 工业干 扰和信道噪声外, 系统本身和不同系统之间, 还会产 生这样或那样的干扰。 因为在移动通信系统中, 常常 有多部用户电台在同一地区工作, 基站还会有多部收 发信机在同一地点上工作,这些电台之间会产生干扰。
第1章 概论
3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限, 而移 动通信业务量的需求却与日俱增
如何提高通信系统的通信容量,始终是移动通信 发展中的焦点。为了解决这一矛盾,一方面要开辟和 启用新的频段;另一方面要研究各种新技术和新措施, 以压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率。
第1章 概论
4. 移动通信系统的网络结构多种多样, 网络管理 和控制必须有效
第1章 概论
(3) 抗噪声、 抗干扰和抗多径衰落的能力强。 这些优点有利于提高信息传输的可靠性,
或者说保证通信质量。采用纠错编码、交织编 码、自适应均衡、分集接收以及扩跳频技术等, 可以控制由任何干扰和不良环境产生的损害, 使传输差错率低于规定的阈值。
第1章 概论
(4) 能实现更有效、 灵活的网络管理和控制。 数字系统可以设置专门的控制信道用来传
第1章 概论
2. 双工通信
所谓双工通信, 是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式, 有 时亦称全双工通信, 如图1-2所示。 图中,基站的发射机和接收机分别使 用一副天线, 而移动台通过双工器共用一副天线。双工通信一般使用一对 频道, 以实施频分双工(FDD)工作方式。 这种工作方式使用方便,同普通 有线电话相似, 接收和发射可同时进行。
3.发明印刷术为标志 4.从电报、电话和广播的发明开始,此时代 也被称为电气通信时代。
5.信息时代。特征:对社会信息传递、存储和 处理的要求越来越高,包括语言、数据、图像 和文本等。
第1章 概论
通信Βιβλιοθήκη Baidu上的十件大事
一、“上帝创造了何等奇迹!”——电报 的发明。
代表人物:美国画家莫尔斯 (研究十年)
1843年 ,莫尔斯在华盛顿向巴尔的摩发了 人类历史上的第一份电报:“上帝创造了何 等奇迹!”
第1章 概论
移动通信概论
电子与信息学院
第1章 概论
参考书
1、李建东. 移动通信(第四版) 西安电子科技大学出版社
2、郭俊强. 移动通信
北京大学出版社
3、罗文兴. 移动通信技术
西南交通大学出版社
4、姚美菱. 移动通信原理与系统 北京邮电大学出版社
5、啜 钢. 移动通信原理
电子工业出版社
第1章 概论
输信令信息, 也可以把控制指令插入业务信道的 比特流中, 进行控制信息的传输, 因而便于实 现多种可靠的控制功能。
(5) 便于实现通信的安全保密。 (6)可降低设备成本以及减小用户手机的体积 和重量。
第1章 概论
1.2.3 通信业务 移动通信的传统业务是电话通信。 最近10
多年来, 随着计算机的迅速发展和人们信息交 往的日益频繁与多样化, 对数据传输的需求也 与日俱增。 据估计, 未来移动通信中的多媒 体业务数据量将占总业务量的70%~80%。
GPRS, CDMA20001X系统
欧洲WCDMA系统,北美CDMA2000系统,中 国TD-SCDMA系统
高速率,各种数据话音业务,全IP,多协议, 新技术
目前还没有一个4G网络的标准结构
第1章 概论
1.2 移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 这种传播媒质允许通信中的用户可以在一定范围 内自由活动,其位置不受束缚,不过无线电波的传播 特性一般都很差。首先,移动通信的运行环境十分复 杂,电波不仅会随着传播距离的增加而发生弥散损耗, 并且会受到地形、 地物的遮蔽而发生“阴影效应”。
第1章 概论
1.2.1 工作方式
1. 单工通信 所谓单工通信,是指通信双方电台交替地进行收信 和发信。根据收、发频率的异同, 又可分为同频单工和异 频单工。 单工通信常用于点到点通信, 参见图1-1。
发 射 机 f1(f1)
接收机 送受话器
PTT f1(f2)
电台甲
f1(f2) 发 射 机
PTT f1(f1)
第一代(1G) 第二代(2G)
A/D 模拟蜂窝系统
数字蜂窝系统
接入方式 FDMA TDMA CDMA
典型代表 美国AMPS系统,欧洲TACS系统
GSM系统 N-CDMA系统
过渡代(2.5G) 第三代(3G) 第四代(4G)
目标
典型代表
高速传输
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
第1章 概论
通信的发展目标---个人通信
目标是实现:个人通信系统 (PCN) – 无论任何人 (Whoever) – 在任何时候 (Whenever) – 在任何地方 (Wherever) – 与另一个人 (Whomever) – 进行任何类型 (Whatever)
第1章 概论
移动通信发展简述
先驱者:1946年第一个推出移动电话AT&T
送话器
f1
发 射 机 f1
f2
接收机
受话器
f2
基站
f2 双工器
f1
送话器 发射机
接收机 受话器
移动台
第1章 概论
3. 半双工通信
半双工通信的组成与图1-2相似, 移动台采用单工的“按讲”方式, 即按下按讲开关, 发射机才工作, 而接收机总是工作的。 基站工作情况 与双工方式完全相同。
送话器
f1
发 射 机 f1
f2
接收机
受话器
f2
基站
f2 双工器
f1
送话器 发射机
接收机 受话器
移动台
第1章 概论
1.2.2 模拟网和数字网 数字通信系统的主要优点可归纳如下:
(1) 频谱利用率高, 有利于提高系统容量。 采用高效的信源编码技术、高频谱效率的数
字调制解调技术、先进的信号处理技术和多址方 式以及高效动态资源分配技术等,可以在不增加 系统带宽的条件下增多系统同时通信的用户数。
1902年,史特波斐德在肯塔基州穆雷市进行了第一 次无线电广播 (距离较近)。但他被称为“无线电 广播之父 ”。 1906年 ,费森登通过4年的研究,进行人类历史上 真正的第一次无线电广播。
第1章 概论
六、个人通信的发源地——寻呼机的诞生
代表公司:摩托罗拉
1956年,第一个无线电寻呼机也在该公司问世了。 1983年,上海用150MHz频段开通了我国第一个模拟 寻呼系统, 1984年5月1日,广州用150MHz频段开通了我国第一 个数字寻呼系统。 1991年11月15日,上海首先用150MHz频段开通了汉 字寻呼系统。
第1章 概论
七、实现个人电话的梦想 ——蜂窝式移动电 话的诞生
代表公司:贝尔实验室
1983年12月AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国 投入商用。 1987年,我国开始在广州使用模拟式蜂窝电话通信系 统。
第1章 概论
八、让手机走近每一个人——GSM手机的出现
代表公司:诺基亚、爱立信
1982年,欧洲成立了GSM(移动通信特别组),任务 是制订泛欧移动通信漫游的标准。 随着GSM的迅猛发展,GSM自然而然成为全球移动通 信系统的代名词。 1994年10月,第一个省级数字移动通信网在广东省开 通。
第1章 概论
(2) 能提供多种业务服务, 提高通信系统的通 用性。
数字系统传输的是“1”、 “0”形式的数 字信号。 话音、 图像、 音乐或数据等数字信 息在传输和交换设备中的表现形式都是相同的, 信号的处理和控制方法也是相似的, 因而用同 一设备来传送任何类型的数字信息都是可能的。 利用单一通信网络来提供综合业务服务正是未 来通信系统的发展方向。
第1章 概论
二、“沃森特先生,快来帮我啊”——电话 的发明
代表人物:贝尔
1876年3月7日,贝尔获得发明电话专利,专利证号码
NO:174655 1877建立了贝尔电话公司,也是美国电报电话公司 (AT&T)前身。 1881年,英籍电气技师皮晓浦在上海架起一对露天电 话,付36文制钱可通话一次,这是中国的第一部电话。
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 按工作方式可分为单工、双工和半双工; ⑦ 按服务范围可分为专用网和公用网; ⑧ 按信号形式可分为模拟网和数字网。
接收机 送受话器
电台乙
第1章 概论
同频单工是指通信双方(如图1-1中的电台甲和 电台乙)使用相同的频率f1工作, 发送时不接收, 接收时不发送。 平常各接收机均处于守候状态, 即把天线接至接收机等候被呼。 当电台甲要发话 时, 它就按下其送受话器的按讲开关(PTT), 一 方面关掉接收机, 另一方面将天线接至发射机的 输出端, 接通发射机开始工作。 当确知电台乙接 收到载频为f1的信号时, 即可进行信息传输。
第1章 概论
会从多条路径到达接收地点,这种多径信号的幅度、 相位和到达时间都不一样, 它们相互叠加会产生电平 衰落和时延扩展; 其次, 移动通信常常在快速移动中 进行, 这不仅会引起多普勒(Doppler)频移, 产生 随机调频,而且会使得电波传播特性发生快速的随机 起伏, 严重影响通信质量。 因此, 移动通信系统必须 根据移动信道的特征,进行合理的设计。
代表人物:(俄国)波波夫 ,(英国)马可尼
1896年,波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传
送,距离为250米,电文内容为“海因里斯·赫兹”。
1897年,马可尼在布里斯托尔海峡进行无线电通信取
得成功,把信息传播了12公里 。
第1章 概论
五、载着声音飞翔的电波——无线电通信的 发明
代表人物:美国物理学家费森登 ,史特波斐德
根据通信地区的不同需要,移动通信网络可以组 成带状(如铁路公路沿线)、面状(如覆盖一城市或地区) 或立体状(如地面通信设施与中、低轨道卫星通信网络 的综合系统)等,可以单网运行,也可以多网并行并实 现互连互通。
第1章 概论
5. 移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动 环境中使用
对手机的主要要求是体积小、重量轻、省电、操 作简单和携带方便。车载台和机载台除要求操作简单 和维修方便外,还应保证在震动、冲击、高低温变化 等恶劣环境中正常工作。
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