移动通信系统的分类.ppt

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1、第1章 概 论 第第1 1章章 概概 论论 1.1 1.1 移动通信的主要特点移动通信的主要特点1.2 1.2 移动通信系统的分类移动通信系统的分类 1.3 1.3 常用移动通信系统常用移动通信系统 1.4 1.4 移动通信的基本技术移动通信的基本技术 1.5 1.5 移动通信的发展历程和发展方向移动通信的发展历程和发展方向1.6 1.6 移动通信的标准化移动通信的标准化 第1章 概 论 1.1 移动通信的主要特点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 2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 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

2、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 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 第1章 概 论 1.2 移动通信系统的分类移动通信系统的分类 按使用对象可分为民用设备和军用设备； 按使用环境可分为陆地通信、 海上通信和空中通信； 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； 按覆盖范围可分为宽域网和局域网； 按业务类型可分为电话网、 数据网和综合业务网； 按工作方式可分为同频单工、 异频单工、 异频双工和半双工； 按服务范围可分为专用网和公用网； 按信号形式可分为模拟网和数字网。 第1章 概 论 1.2.1 工

3、作方式工作方式 1. 单工通信单工通信 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 。 第1章 概 论 发射机接收机f1( f2 )送受话器电台（甲）发射机接收机送受话器f1( f1 )f1( f2 )f1( f1 )PTT电台（乙）PTT图 1-1 单工通信 第1章 概 论 2. 双工通信双工通信 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。 发射机接收机f1f2送话器受话器基站双工器发射机接收机f2f1f1送话器受话器移动台图 1-2 双工

4、通信 第1章 概 论 3. 半双工通信半双工通信 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。 第1章 概 论 1.2.2 模拟网和数字网模拟网和数字网 人们把模拟通信系统(包括模拟蜂窝网、模拟无绳电话与模拟集群调度系统等)称作第一代通信产品，而把数字通信系统(包括数字蜂窝网、数字无绳电话、移动数据系统以及移动卫星通信系统等)称作第二代通信产品。 第1章 概 论 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。 (2) 能提供多种业务服务， 提高通信系统的通用

5、性。 (3) 抗噪声、 抗干扰和抗多径衰落的能力强。 (4) 能实现更有效、 灵活的网络管理和控制。 (5) 便于实现通信的安全保密。(6) 可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量。 第1章 概 论 1.2.3 话音通信和数据通信话音通信和数据通信 图 1-3 移动通信网络的分类 移动通信系统基于话音的网络基于数据的网络无 绳(低功率局域网)蜂 窝(高功率宽域网)宽带LAN(高速局域网)移动数据(低速宽域网)第1章 概 论 1.3 常用移动通信系统常用移动通信系统 1.3.1 无线电寻呼系统无线电寻呼系统 图图 1-4 无线电寻呼系统示意图无线电寻呼系统示意图 发射台无线电寻呼控制中心及主发

6、射台发射台公用电话网用户回路第1章 概 论 1.3.2 蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 图 1-5 大区覆盖与小区覆盖(a) 大区覆盖； (b) 小区覆盖 第1章 概 论 图 1-6 蜂窝系统的频率再用 FE小区1DGBDECAGBFAGB小区8七小区群再用距离相同字母小区使用相同频率组第1章 概 论 图 1-7 蜂窝移动通信系统的示意图 MTSO1243567基站至公用电话网第1章 概 论 图 1-8 越区切换示意图 移动交换中心蜂窝A时间3时间2时间1蜂窝B当移动单元从蜂窝B越区到蜂窝A时，切换在移动交换中心的控制下进行第1章 概 论 表表 1-1 几种模拟蜂窝移动通信系统几种模拟蜂窝移

7、动通信系统 第1章 概 论 1.3.3 无绳电话系统无绳电话系统 图 1-9 无绳电话系统示意图 第1章 概 论 表表 1-2 几种无绳电话系统的主要参数几种无绳电话系统的主要参数 第1章 概 论 1.3.4 集群移动通信系统集群移动通信系统 1. 集群的概念集群的概念 把一些由各部门分散建立的专用通信网集中起来，统一建网和管理，并动态地利用分配给它们的有限个频道，以容纳数目更多的用户； 改进频道共用的方式，即移动用户在通信的过程中，不是固定地占用某一个频道，而是在按下其“按讲开关”(PTT)时，才能占用一个频道；一旦松开PTT，频道将被释放， 变成空闲频道，并允许其它用户占用该频道。 第1章

8、 概 论 令基站共有5个频道，分别用A、 B、 C、D和E表示。假若各个频道的平均忙闲的时间都是各占50%，因而当某一用户要单独占用其中任一个频道时，发生阻塞的概率也是50%。倘若这个用户能利用这5个频道的空闲时间传输其信息，则只有当5个频道一起处于全忙状态时，才会出现呼叫阻塞。显然，这时的阻塞概率会显著减小。设单独占用各个频道的阻塞概率分别为P(A)=P(B)=P(C)=P(D)=P(E)=50%，则采用上述办法后的阻塞概率为=P(A)P(B)P(C)P(D)P(E)=3.125%。 第1章 概 论 2. 集群系统的用途和特点集群系统的用途和特点 集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个

9、行业(或几个行业合用)中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间通信， 一般不分优先等级。 集群通信系统根据调度业务的特征，通常具有一定的限时功能，一次通话的限定时间大约为1560秒(可根据业务情况调整)。 蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。 第1章 概 论 集群通信系统的主要服务业务是无线用户和无线用户之间的通信。蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务。在集群通信系统中也允许有一定的无线用户与有线用户之间的通话业务，但一般只允许这种话务量占总业务量的5%10%。 集群通信系统一般采用半双工(现

10、在已有全双工产品)工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信， 必须占用两对频道。 第1章 概 论 在蜂窝通信系统中，可以采用频道再用技术来提高系统的频率利用率；而在集群系统中，主要是以改进频道共用技术来提高系统的频率利用率。 第1章 概 论 3. 集群系统的组成集群系统的组成 集群系统均以基本系统为模块，并用这些模块扩展为区域网。根据覆盖的范围及地形条件，基本系统可由单基站或多基站组成。集群系统的控制方式有两种：即专用控制信道的集中控制方式和随路信令的分布控制方式，分别如图 1-10(a)和(b)所示。 第1章

11、概 论 系 统 管 理终 端系统控制中心（SCC）电话互联器转发器1转发器2转发器M调度台调度台天线共用设备移动台1移动台N手机调度台PSTNPABX基站（BS）（ a）系 统 管 理终 端无线网络终端RNT其它系统或RNT调度台PABX或PSTN逻辑控制单元(LCU)转发器1LCU转发器2LCU转发器M天线共用设备移动台1移动台N手机调度台（ b）基站（BS）图 1-10 集群网络的基本结构(a) 集中控制方式； (b) 分布控制方式 第1章 概 论 集群系统的基本设备如下：转发器。 天线共用设备。 系统控制中心(系统控制器)。 调度台。 操作台、 天线和电源等。移动台。 第1章 概 论 4

12、. 集群方式集群方式 (1) 消息集群(Message Trunking)。 图 1-11 消息集群的典型呼叫格式 暂停移动台1发射移动台2应答暂停移动台1发射移动台3应答脱离时间消息时间22 s总的传输时间28 s4 s2 s4 s2 s4 s暂停2 s4 s6 s信道1第1章 概 论 (2) 传输集群(Transmission Trunking)。 图 1-12 传输集群的典型呼叫格式 移动台1发射4 s4 s信道1信道可再分配移动台2应答信道可再分配总的传输时间16 s信道可再分配移动台2应答信道可再分配信道可再分配移动台1发射信道可再分配信道2信道34 s4 s第1章 概 论 (3)

13、准传输集群(Quasi Transmission Trunking)。 移动台1发射4 s4 s信道1信道可再分配移动台3应答信道可用总的传输时间18 s信道可用移动台2应答信道可再分配信道24 s0.5 s0.5 s移动台1发射4 s0.5s0.5s图 1-13 准传输集群的典型呼叫格式 第1章 概 论 表表 1-3 部分集群移动通信系统的主要参数部分集群移动通信系统的主要参数 第1章 概 论 1.3.5 移动卫星通信系统移动卫星通信系统 表表 1-4 低轨道移动卫星通信系统的部分参数低轨道移动卫星通信系统的部分参数 第1章 概 论 图 1-14 铱系统卫星轨道示意图 第1章 概 论 1.3

14、.6 分组无线网分组无线网 分组无线网是一种利用无线信道进行分组交换的通信网络， 即网络中传送的信息要以分组或称信包(有时简称“包”)为基本单元。分组是由若干比特组成的信息段，通常包含包头和正文两部分。 包头中含有该分组的源地址(起始地址)、 宿地址(目的地址)和有关的路由信息等；正文是真正需要传送的信息。 第1章 概 论 图 1-15 ALOHA系统简图 数据终端分组无线电台中继站集中器计算中心第1章 概 论 世界上各国都在致力于发展移动数据通信网络，其中大都以分组传输技术为基础。 例如： (1) ARDIS系统(先进的无线电数据信息设备)。 (2) Mobitex系统(全国性互连的集群无线

15、电网络)。 (3) CDPD系统(蜂窝数字分组数据)。 (4) TETRA系统(全欧集群无线电)。 (5) 第二代北美数字蜂窝IS-54和IS-95系统。 第1章 概 论 表 1-5 几种移动数据设备的特性和参数 第1章 概 论 1.4 移动通信的基本技术移动通信的基本技术 1.4.1 调制技术调制技术 在实际应用中， 有两类用得最多的数字调制方式：(1) 线性调制技术。 (2) 恒定包络(连续相位)调制技术。 数字调制技术是振幅和相位联合调制(QAM)技术。 码分多址(CDMA)是最具有竞争力的多址方式，第1章 概 论 1.4.2 移动信道中电波传播特性的研究移动信道中电波传播特性的研究 研

16、究移动信道的传播特性，首先要弄清移动信道的传播规律和各种物理现象的机理以及这些现象对信号传输所产生的不良影响，进而研究消除各种不良影响的对策。为了给通信系统的规划和设计提供依据，人们通常通过理论分析或根据实测数据进行统计分析(或二者结合)，来总结和建立有普遍性的数学模型，利用这些模型，可以估算一些传播环境中的传播损耗和其它有关的传播参数。 第1章 概 论 1.4.3 多址方式多址方式 多址方式的基本类型有频分多址(FDMA)、 时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。 实际中也常用到三种基本多址方式的混合多址方式，比如，频分多址/时分多址(FDMA/TDMA)、频分多址/码分多址(FDMA/CDMA)、 时分多址/码分多址(TDMA/CDMA)等等。此外，随着数据业务的需求日益增长，另一类称为随机多址方式的如ALOHA和载波检测多址(CSMA)等也日益得到广泛应用， 其中也包括固定多址和随机多址的综合应用。 第1章 概 论 1.4.4 抗干扰措施抗干扰措施 利用信道编码进行检错和纠错(包括前向纠错FEC和自动请求重传ARQ)是降低通信传输的差错率，保证通信质量和可靠性的有效手段；