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第二代蜂窝系统上的数据业务: 第二代蜂窝系统上的数据业务: WAP
WAP(Wireless Application Protocol)无线应用协议 ( )无线应用协议. 采用全球统一标准,支持GSM,GPRS和WCDMA等移动 通信系统. 简化,优化和扩展了因特网Web技术,消除了移动终端在 屏幕显示,内存,处理能力和无线传输带宽等方面的限制. 主要特点: (1)WAP协议栈采用层次化的设计,每层均定义有接口, 可被上一层协议使用,也可被其它的服务或应用程序 直接使用. (2)WAP应用结构类似于因特网结构.
无线通信工程
姚彦教授 清华大学微波与数字通信国家重点实验室 2001年12月15日 2001年12月15日
第十二讲 无线通信系统及网络
内容提要
概述 无线固定接入 无线移动接入 无线数据接入 无线分组网原理
概述
无线系统的分类
按照频段范围分:短波,超短波,微波,毫米波等. 按照传播方式分:地面视距,地面超视距,对流层 散射,电离层反射,卫星等. 按照多址方式分:点对点,点对多点等. 按照应用背景分:固定接入,移动接入,数据接入 等. 按照连接方式分:电路连接,分组连接等.
ISM频段SS系统 ISM频段SS系统 频段SS
美国FCC划分了三个频段(800M,2.4G,5.7G)给工业,科 学和医学使用,无需许可证,简称ISM频段. 我们国家目前也参照美国的标准,开放了二个频段,即 2.4G和5.7G,但还要求执行许可证制度. 技术规范: -频率规划为2400-2483.5MHz, 5725~5850MHz. -采用扩频技术(直接序列扩频或跳频),扩频比大于10, 或跳速大于2.5跳/秒. -传输速率为2Mbps. -发送功率小于100mW. -EIRP小于-10dBW/100KHz(跳频),-20dBW/MHz(直扩)
无线移动接入
频率规划
模拟蜂窝TACS: 890-915/935-960MHz 模拟蜂窝AMPS: 824-849/869-894MHz 数字蜂窝GSM: 890-915/935-960MHz 数字蜂窝DCS-1800:1710-1785/1805-1880MHz 数字蜂窝IS-95: 824-849/869-894MHz 模拟集群 350MHz 数字集群: 806-821/851-866MHz
CDPD(CELLULAR DIGITAL PACKET DATA):蜂窝 数字分组数据,美国一些公司联合开发的一种标准. 承载在美国模拟蜂窝AMPS上,采用TCP/IP. 调制方式为GMSK,数据率为19.2 kbps. 利用跳频技术在蜂窝频道的空闲时隙传送突发数据. 是一种无连接协议. 采用RS码纠错,可以采用加密. 收费合理,是一种过渡方案.
第三代蜂窝系统:IMT-2000 代蜂窝系统:IMT概况
IMT2000是第三代移动通信系统标准,以支持移动多媒体通 信为目标,多个标准并存(出现所谓IMT2000家族的概念), 频段为2000MHz,使用日期为2000年. 使用频率:1890~2030MHz,2110~2250MHz. 最高传输速率:144kb/s(高速运动),384kb/s(步行速 度),2Mb/s(室内环境). 三种代表性的RTT技术方案:欧洲和日本的WCDMA方案,北 美的CDMA2000方案,中国CATT提出的TD-SCDMA方案.
第二代蜂窝系统上的数据业务: 第二代蜂窝系统上的数据业务: GPRS
GPRS(General Packet Radio Service)通用分组无线业 ( ) 务. 以分组技术为基础的传输系统,能为用户提供高达 160kbits/s的数据速率. 基于现有GSM系统,可根据需要对一个载频的8个时隙进 行捆绑.在初始阶段,4个时隙作为一组进行捆绑,速率 可以提高4倍. 是由ETSI定义的一种分组数据无线传输技术,其目的是 在GSM等移动通信网络上实现移动互联网的中低速业务, 使移动台和终端设备可以通过GPRS访问全球任何一个网 络.
第二代蜂窝系统上的数据业务: 第二代蜂窝系统上的数据业务: EDGE
EDGE( Evolution) EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution) 在GPRS基础上提高速率的一种标准. 主要技术措施:将GSM的四相调制改为八相调制,使每 个信道的传输速率由14.4kbps提高到48kbps;再通过 多时隙捆绑,最高传输速率可以达到384kbps. 优点:只要在GSM原有系统的基础上,对基站进行简单 的升级,就可以在兼容原有业务的情况下开通EDGE业 务.
蜂窝系统概念
引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破,其主要目 的是为了在有限的频谱资源上提供更多的移动电话用 户服务. 蜂窝的主要特点: -通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区的不同 小区间重复利用, -通过将小区划分成更小的小区的方法(小区分裂) 来增大系统的容量.
蜂窝系统的频率再用
蜂窝系统在几何上可以 看出由六边形组成.形 同蜂窝. 频率再用距离:D 小区半径:R 频率再用因子: Q=D/R 不同多址体制的Q值: FDMA,Q=7 TDMA,Q=3或ห้องสมุดไป่ตู้ CDMA,Q=1
标准: 标准:HIPERLAN
高性能无线局域网的简称.这是欧洲各国制定的标准 系列. 使用频率:5.15-5.3GHz和17.1-17.3GHz. 传输范围:50m. 支持异步和同步通信. 支持32kbps音频,2Mbps视频,10Mbps数据. 标准规定网络结构中的网络层和数据链路层. 和IEEE802.11不兼容.
无线用户环(WLL) 无线用户环(WLL)
用户环是在电话网中解决交换机到用户终端传输问题的一 种手段.可以有有线及无线等方式. 无线用户环的特点: -依托有线网,主要解决用户接入问题,简单说就是将用 户线用无线代替有线. -无线用户环有近距离(1公里以内)和远距离(几公里 到十几公里以上)二类. -无线用户环以固定为主,但也能支持慢速行走的用户. 无线用户环产品类别: -近距离,如:CT-2,DECT,PHS等无绳电话. -远距离,如:TD-SCDMA,3.5GHz等.
第一代蜂窝系统: 第一代蜂窝系统:模拟
模拟蜂窝系统:欧洲的TACS和北美的AMPS 多址方式:FDMA/FDD 信道带宽:30KHz(AMPS),25KHz(TACS) 使用频率:8-900MHz 语音调制:FM 信道数:832(AMPS),1000(TACS)
第一代蜂窝系统上的数据业务: 第一代蜂窝系统上的数据业务: CDPD
地面无线系统的应用分类
无线固定接入 -WLL,ISM,LMDS 无线移动接入 -第二代蜂窝及在第二代上增加的业务:i-mode,WAP, GPRS,EDGE等 -第三代蜂窝 无线数据接入 -WLAN,WWAN,WMAN,WHAN,WPAN,WVAN -802.11,HIPERLAN,Bluetooth
特点 –强调宽带技术,最小带宽5MHz –BTS间不需要同步和GPS –正反向信道相干解调 基本参数 –码片速率:4.096/8.192/16.3843Mc/s, –波道间隔:5/10/20 MHz –功率控制速率:1600b/s –编码方式:卷积码 R=1/3, 1/2, k=9和Turbo Code
第三代蜂窝系统:IMT-2000 代蜂窝系统:IMT过渡情况
北美 欧洲
IS-95A
IS-95B
IS-95C
CDMA2000
GSM TDMA
GSM+ GPRS,HSCSD
GSM++ EDGE
WCDMA GSM增强数据率 增强数据率
普通分组数据业务
高速电路交换数据
第三代蜂窝系统: 代蜂窝系统: WCDMA
第二代蜂窝系统: 第二代蜂窝系统:数字
基本上是两大标准:欧洲的GSM和北美的IS-95. 使用频率:8-900MHz. 多址方式:TDMA/FDMA/FDD(GSM),CDMA/FDMA/FDD(IS-95). 传输速率:270.833kbps(GSM),1.2288Mbps(IS-95). 调制方式:GMSK(GSM),QPSK/OQPSK(IS-95). 语音编码:13kbps RPE-LTP(GSM), 1200/2400/4800/9600bps变速率CELP(IS-95). 信道编码:1/2卷积码(GSM), 1/2卷积码/维特比译码(IS-95).
宽带LMDS系统 宽带LMDS系统 LMDS
LMDS-Local Multipoint Distribution Service,本地多 点分配业务.这是一种微波宽带业务,在厘米波及毫米波频 段,在较近的距离上以点对多点方式实现话音 ,视频和图 像信号双向传输. 通信距离:2-10公里. 使用频率:24/26,38GHz. 调制方式:多状态正交调幅(16QAM,64QAM等). 无线频谱资源大于1GHz,每基站总容量达4.8G,每扇区容 量达200M,每远端站容量达Nx2M(2-155Mbps). 可以支持现存的任何业务,包括:话音,数据和图像.
标准: 标准:IEEE 802.11
IEEE802是美国制定的局域网标准系列,其中802.11是 无线访问方法和物理层规范,包括跳频,直扩等无线 传输以及数据率高达2Mbps的红外传输. 媒质访问控制(MAC)方法:载波检测多址访问及避 免碰撞技术(CSMA-CA).首先,每个要发送的无线 节点和数据必需检测到网络静默才能发送,但如果网 络静默时二个以上节点同时发送,就会产生碰撞.为 此,专门设计了避免碰撞的协议. 物理层采用:红外传输,跳频传输,直扩传输.最高 传输速率2Mbps.无线传输采用2.4GHz ISM频段.
f1 D f2 f3 f1
R
蜂窝系统的容量
小区容量:每个小区在给定工作频段上所能支持的最大 用户数. 系统容量:整个系统在给定频段上单位面积所能支持的 用户数. 影响容量的因素: 可用带宽;要求的载波-干扰比;频率再用因子;小区大 小;提高容量的其它措施,如:话音激活,扇区化等. TDMA(GSM)比FDMA(AMPS)的系统容量可提高3-6倍. CDMA(IS-95)比TDMA(GSM)的系统容量可提高3-4倍.