移动通信技术.ppt

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1、第二讲移动通信的分类1任务描述： 任务描述：分组讨论一个完整的移动通信系统应由哪些组件组成？并上台展示收集到的与移动通信系统相关的设备。2移动通信的分类移动通信的分类按使用要求和工作场合按使用要求和工作场合集群移动通信集群移动通信蜂窝移动通信蜂窝移动通信移动卫星通信移动卫星通信无绳电话无绳电话移动通信的分类移动通信的分类按工作方式按工作方式单工单工半双工半双工双工双工移动通信的分类移动通信的分类蜂窝移动系统区域定义蜂窝移动系统区域定义小区基站区位置区MSC区PLMN业务区小区基站区位置区MSC区PLMN业务区系统区移动通信系统的组成移动通信系统的组成移动通信系统的组成移动通信系统的组成市 话

2、局移 动 业 务交 换 中 心有 线BSBS基 地 站(BS)有 线 或 无 线无 线 小 区中 继 线移 动 台(MS)公 用 市 话 网(PSTN)公 用 移 动 网(PLMN)(MSC)移动通信包括无线传输、有线传输、信息的收集、处理和存储等，使移动通信包括无线传输、有线传输、信息的收集、处理和存储等，使用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备。用的主要设备有无线收发信机、移动交换控制设备和移动终端设备。通常意义上，移动通信系统由移动业务交换中心（通常意义上，移动通信系统由移动业务交换中心（MSC）、基站）、基站（BS）、移动台（）、移动台（MS）及中继线等部分组成。图

3、）及中继线等部分组成。图1-1就是移动通信系就是移动通信系统的示意图。统的示意图。移动通信系统的组成移动通信系统的组成基站（基站（BS）是以多信道共用方式在移动通信中提供通信）是以多信道共用方式在移动通信中提供通信服务的关键设备，其中主要由收发信道盘等组成。服务的关键设备，其中主要由收发信道盘等组成。 移动业务交换中心（移动业务交换中心（MSC）除具有一般市话交换机的功）除具有一般市话交换机的功能之外，还有移动业务所需处理的越区切换、漫游等功能。能之外，还有移动业务所需处理的越区切换、漫游等功能。 传输线部分主要是指连接各设备之间的中继线，目前传输线部分主要是指连接各设备之间的中继线，目前MS

4、C到到BS之间的传输主要采用小微波及光缆等方式。之间的传输主要采用小微波及光缆等方式。移动通信系统的组成移动通信系统的组成移动台（移动台（MS）是一个子系统。它实际上是由移动终端设）是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备，备和用户数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备，用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模块称为用户识别卡（数据模块称为用户识别卡（SIM）。移动台有便携式、手）。移动台有便携式、手提式、车载式三种，所以说移动台不单指手机，手机只是提式、车载式三种，所以说移动台

5、不单指手机，手机只是一种便携式的移动台。一种便携式的移动台。移动通信系统的组成移动通信系统的组成移动通信的特点移动通信的特点必须利用无线电波进行信息传输必须利用无线电波进行信息传输,衰落现象严重；衰落现象严重；运行环境复杂，用户高速移动；运行环境复杂，用户高速移动；工作于复杂的干扰环境工作于复杂的干扰环境可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增网络结构多种多样，网络管理复杂网络结构多种多样，网络管理复杂用户终端成为个人消费品用户终端成为个人消费品移动通信的特点移动通信的特点移动通信网络的主要性能指标移动通信网络的主要性能指标移动电话话音质

6、量和信噪比要求移动电话话音质量和信噪比要求服务等级（呼损率服务等级（呼损率B表示）表示）通信概率通信概率移动通信的特点移动通信的特点移动电话话音质量和信噪比要求移动电话话音质量和信噪比要求移动通信的特点移动通信的特点移动电话话音质量和信噪比要求移动电话话音质量和信噪比要求移动通信的特点移动通信的特点服务等级（呼损率服务等级（呼损率B表示）表示）服务等级用呼损率服务等级用呼损率B表示表示B：在一个正常运行的系统中，忙时呼叫被阻塞的概率，单位为：在一个正常运行的系统中，忙时呼叫被阻塞的概率，单位为Erlang（在程控交换原理学过，我们就不再多说了）（在程控交换原理学过，我们就不再多说了）服务等级决

7、定于系统中同时发出的呼叫总数（用户数是多少），总话务服务等级决定于系统中同时发出的呼叫总数（用户数是多少），总话务量、信道数量（能提供的信道数量）、系统设计等量、信道数量（能提供的信道数量）、系统设计等呼损率包括无线信道呼损（频谱资源有限，因此比较高）和中继电路呼呼损率包括无线信道呼损（频谱资源有限，因此比较高）和中继电路呼损（低）。（分为两部分）损（低）。（分为两部分）我国规定：无线信道我国规定：无线信道B0.05,在话务密度高的地区在话务密度高的地区 B0.02，中继电路，中继电路B应应更低更低移动通信的特点移动通信的特点呼叫的中断概率呼叫的中断概率在一个小时内建立的在一个小时内建立的Q次

8、呼叫中，若次呼叫中，若N次丢失，则呼叫中断次丢失，则呼叫中断概念为概念为N/Q,呼叫中断概率路系统设计（设计的信道数）、严呼叫中断概率路系统设计（设计的信道数）、严重干扰、越区切换（一个到另一个小区，如果另一个小区忙重干扰、越区切换（一个到另一个小区，如果另一个小区忙没有空闲信道分配给你就可能中断）等有关。打一千个电话没有空闲信道分配给你就可能中断）等有关。打一千个电话有五个没通我们认为其中断概率为千分之五。有五个没通我们认为其中断概率为千分之五。移动通信的特点移动通信的特点通信概率通信概率移动通信的特点移动通信的特点移动通信的工作方式移动通信的工作方式 单工制是通信双方利用按键控制收信和发信

9、的一种方式，任一时刻用单工制是通信双方利用按键控制收信和发信的一种方式，任一时刻用户只能处于发信或收信状态。当户只能处于发信或收信状态。当A方发话时，先按下方发话时，先按下“收发控制按钮收发控制按钮”（简称（简称PTT），这时），这时A方发信机处于发射状态，方发信机处于发射状态，B方则应松开方则应松开PTT处于接收处于接收状态才能收信。状态才能收信。B方回答时，则应方回答时，则应B方按下方按下PTT、A方松开方松开PTT，B方才能发方才能发话，话，A方才能收听。方才能收听。单工通信单工通信 单工制又分同频单工和异频单工两种。通信双方收发使用同一频率的单工制又分同频单工和异频单工两种。通信双方收

10、发使用同一频率的称为同频单工；收发使用不同频率的称为异频单工。单工制通信方式如图称为同频单工；收发使用不同频率的称为异频单工。单工制通信方式如图1.1所示。所示。单工通信单工通信发射机接收机PTTf1(f1)f1(f2)PTTf1(f2)f1(f1)发射机接收机送受话机电台甲送受话机电台乙（括号中为异频单工）图图1.1 单工制通信方式单工制通信方式 双工通信双工通信发 射 机接 收 机f1基 站送 话 器受 话 器f2发 射 机接 收 机f1移 动 台送 话 器受 话 器f2双 工 器f1f2 双工制是通信双方均可同时收发的工作方式，即任一方在发话的同时仍能双工制是通信双方均可同时收发的工作方

11、式，即任一方在发话的同时仍能收听对方的方式，它不必按键发话，象普通电话一样使用方便。大多数双工制收听对方的方式，它不必按键发话，象普通电话一样使用方便。大多数双工制系统收发使用相隔足够距离的不同频率工作，称为频分双工（系统收发使用相隔足够距离的不同频率工作，称为频分双工（FDD），如图），如图1.2所示。模拟蜂窝移动通信系统、所示。模拟蜂窝移动通信系统、GSM及及CDMA数字蜂窝移动通信系统等都数字蜂窝移动通信系统等都采用了频分双工体制。采用了频分双工体制。图图1.2 双工制通信方式双工制通信方式双工制的最大优点是使用方便，很适合用于公用移动电话系统中，当然也能用于专用移动通信。双工制除了可采

12、用上述的异频双工（FDD）方式外，还可用同频双工方式，即时分双工方式（TDD）。时分双工方式（TDD）：此时收发虽同频工作但是收信和发信在不同的时隙内进行，避免了收发之间的干扰，这样，不必采用天线共用器就可实现收发天线的共用。同时因上下行链路使用相同的频率，其衰落特性完全相同，因而容易通过接收信号的强度调整发射信号功率，实现较精确的开环功率控制。但时分双工的技术较复杂。这种时分双工方式已广泛使用于数字蜂窝系统（如TD-SCDMA）和新一代无绳电话（DECT）中。TDD和FDD的对比（1）使用TDD技术的移动通信系统功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势。但也是因为这一点，TDD系统的覆

13、盖范围半径要小，由于上下行时间间隔的缘故，基站覆盖半径明显小于FDD基站。否则，小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步。 （2）TDD技术可以灵活的设置上行和下行转换时刻，用于实现不对称的上行和下行业务带宽，有利于实现明显上下行不对称的互联网业务。但是，这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。 TDD和FDD的对比 （3）与FDD相比，TDD可以使用零碎的频段，因为上下行由时间区别，不必要求带宽对称的频段。 （4）TDD技术不需要收发隔离器，只需要一个开关即可。 （5）发射功率受限。如果TDD要发送和FDD同样多的数据，但是发射时间只有FDD的大约一半，这要求TDD的发送功率要大。当然同时也

14、需要更加复杂的网络规划和优化技术。 （6）移动台移动速度受限制。在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深，因此必须要求移动速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系统中，在目前芯片处理速度和算法的基础上，当数据率为144kb/s时，TDD的最大移动速度可达250km/h，与FDD系统相比，还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。半双工制是指基地台采用双工方式即收发信机同时工作，半双工制是指基地台采用双工方式即收发信机同时工作，而移动台仍采用按键发话的异频单工制工作，如图而移动台仍采用按键发话的异频单工制工作，如

15、图1.3所示。所示。半双工通信半双工通信PTTf2f1发射机接收机送受话机移动台发射机接收机f1f2f1f2基站双工器 半双工制的优点是： 移动台采用单工制，耗电省、设备简单、成本低廉； 收发异频，受邻近电台干扰较少； 采用半双工制的有无线通信网由于基地台是收发同时工作的，有无线转接时不需要声控开关控制基地台的收发，转接效果较好； 移动用户之间可以通过基地台转信进行互相通信，通信距离较远。 缺点是： 移动台仍需通过按键控制电台的收发，使用仍不是很方便； 在该方式下，由于基地台收信和发信同时进行，故必须有良好的隔离措施，以防止发射机对接收机的干扰，通常要求f1和f2之间应有足够大的频距，收发天线共用时则天线共用器应具有足够的隔离度。目前集群移动通信系统大多采用这种工作方式。