数字蜂窝移动通信原理(w)
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蜂窝网络服务功能介绍蜂窝网络蜂窝网络或移动网络(Cellular network)是一种移动通信硬件架构,把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小子区,每个小区设一个基站,形成了形状酷似蜂窝的结构,因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。
蜂窝网络又可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络,主要区别于传输信息的方式。
蜂窝网络组成部分蜂窝网络组成主要有以下三部分:移动站,基站子系统,网络子系统。
移动站就是网络终端设备,比如手机或者一些蜂窝工控设备。
基站子系统包括移动基站(大铁塔)、无线收发设备、专用网络(一般是光纤)、无线的数字设备等等的。
基站子系统可以看作是无线网络与有线网络之间的转换器。
蜂窝和频率重用蜂窝网络蜂窝:将一块大的区域划分为多个小的蜂窝,使用多个小功率发射器代替一个大功率发射机。
一般使用正六边形来描述蜂窝形状。
频率复用:每一个蜂窝使用一组频道。
如果两个蜂窝相隔足够远,则可以使用同一组频道。
簇(cluster):由N个蜂窝组成的蜂窝组,使用了全部的频率资源频率复用因子(reusefactor):1/N对于正六边形的蜂窝,N=i +i*j+j ,i》=1,j》=1,当i》1时,j0或当j》1时,i0.因此,N=3,4,7,9,12.。
蜂窝的几何表示蜂窝通常使用正六边形来表示。
为什么是正六边形而不是圆?顶点到几何中心等距的多边形中,能够完整(无重叠)地覆盖某一区域可能的几何形状有:正方形、等边三角形和正六边形三种形状。
在正方形、等边三角形和正六边形中,正六边形的面积最大。
蜂窝坐标系使用(i,j)表示某一蜂窝的坐标。
例如:蜂窝A的坐标为(2,1)。
蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。
其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。
蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。
目录1概念▪概念的提出▪蜂窝移动系统的改进▪分类2历史▪第一代蜂窝移动通信系统▪第二代蜂窝移动通信系统▪ 900/1800MHz GSM移动通信▪ 800MHz CDMA移动通信▪第三代蜂窝移动通信系统3市场▪ GSM:全球应用最广▪ UMTS:市场发展的核心趋动力▪ CDMA:成熟并极具潜力▪供应商比较4未来▪设备模块化和平台化:迈向SDR▪链接:蜂窝市场增长的驱动力1概念编辑概念的提出移动通信的发展历史可以追溯到19 世纪。
1864 年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在;1876 年赫兹用实验证实了电磁波的存在;1900 年马可尼等人利用电磁波进行远距离无线电通信取得了成功,从此世界进入了无线电通信的新时代。
现代意义上的移动通信开始于20 世纪20 年代初期。
1928 年,美国Purdue 大学学生发明了工作于2MHz 的超外差式无线电接收机,并很快在底特律的警察局投入使用,这是世界上第一种可以有效工作的移动通信系统;20 世纪30 年代初,第一部调幅制式的双向移动通信系统在美国新泽西的警察局投入使用;20 世纪30 年代末,第一部调频制式的移动通信系统诞生,试验表明调频制式的移动通信系统比调幅制式的移动通信系统更加有效。
在20 世纪40 年代,调频制式的移动通信系统逐渐占据主流地位,这个时期主要完成通信实验和电磁波传输的实验工作,在短波波段上实现了小容量专用移动通信系统。
这种移动通信系统的工作频率较低、话音质量差、自动化程度低,难以与公众网络互通。
在第二次世界大战期间,军事上的需求促使技术快速进步,同时导致移动通信的巨大发展。
蜂窝网络技术的工作原理蜂窝网络技术是我们日常生活中不可或缺的一部分。
它让我们能够在手机上进行语音通话、发送短信、上网冲浪和使用各种应用程序。
那么,蜂窝网络技术是如何工作的呢?为了理解蜂窝网络技术的工作原理,我们首先需要了解什么是基站。
基站是蜂窝网络的核心设备,它负责提供手机信号的覆盖。
基站通常由一根高高的天线和一间设备放置房间组成。
这些设备用于接收来自手机的信号并将其转发到其他手机或互联网。
蜂窝网络中的一个蜂窝是一个信号覆盖区域,就像蜜蜂蜂巢中的蜜脾一样。
每个蜂窝都由一个基站覆盖,并与周围的蜂窝相邻接。
当用户在蜂窝网络中移动时,手机会自动连接到最强的信号覆盖基站,以确保通信质量。
这种自动连接的过程是通过信令传输实现的。
当一个手机进入一个新的蜂窝区域时,它会发送一个信号寻求新的基站的连接。
接收信号的基站会回复并允许该手机连接。
这个过程被称为切换。
蜂窝网络技术使用的是频分多路复用(FDMA)、时分多路复用(TDMA)和码分多路复用(CDMA)等多路复用技术。
这些技术将频谱分为不同的频段,使多个用户可以同时使用同一频带进行通信,从而增加了网络的容量。
频分多路复用(FDMA)是将频谱划分为多个频段,每个频段分配给一个用户。
时分多路复用(TDMA)则将时间划分为连续的时隙,每个时隙分配给一个用户进行通信。
码分多路复用(CDMA)则使用独特的序列代码将数字数据转换成不同频段的信号,使多个用户在同一时间和频率上进行通信。
除了基站和多路复用技术,蜂窝网络还依赖于信道编码和解码技术来提高通信的可靠性和数据传输速度。
在信道编码过程中,数字数据会经过纠错编码,以便在传输过程中纠正部分错误。
而在解码过程中,接收方会根据接收到的数据和纠错编码的规则进行解码,以还原原始数据。
此外,蜂窝网络还使用了一些高级技术来增强通信效果。
其中之一是MIMO(多输入多输出)技术,它利用多个天线进行数据传输,以提高传输速度和数据容量。
另一个技术是LTE(长期演进)技术,它提供了更高的带宽和更低的延迟,以支持更高质量的音频和视频通信。
CDMA技术原理及主要特点CDMA是Code Division Multiple Access的英文缩写,中文翻译为码分多址。
CDMA是用于数字蜂窝移动通信的一种先进的无线扩频通信技术,它能满足近年来运营者对大容量、廉价、高质量的移动通信系统的需求。
CDMA中的多址可以被理解为一个滤波问题,多个用户同时使用同一频谱,然后采用不同的滤波器和处理技术,将不同用户的信号互不干扰地接收和解调出来。
移动通信一般采用三种多址方式:FDMA(频分多址)、TDMA(时分多址)和CDMA(码分多址)。
FDMA就是信号功率被集中在频域中一个相对的窄带中传输,不同信号被分配到不同频率的信道里,发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制,这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量,而任何其他频率的信号被排斥在外。
模拟的FM蜂窝系统采用的就是FDMA方式。
TDMA就是一个信道由一连串周期性的时隙构成,不同信号的能量被分配到不同的时隙里,利用定时选通来限制邻道的干扰,从而只让在规定时隙中有用的信号能量通过。
现在使用的TDMA蜂窝系统实际上都是FDMA和TDMA的组合。
CDMA 就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频,不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。
在接收机里,信号用相关器加以分离,相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱,将有用信号的信息识别和提取出来。
CDMA技术作为一种抗干扰的通信手段,很早就在军事通信中得到了应用,但是将CDMA技术应用于民用的数字蜂窝移动通信系统,还是80年代末才由美国Qualcomm公司实现的。
QCDMA系统中采用了许多先进的技术从而保证了系统性能的优势,其标准称为IS-95系列,包含多个标准。
多径衰落是移动通信系统需要克服的主要问题,CDMA系统采用了多种形式的分集,从而很好地解决了这一问题。
CDMA系统采用符合交织、检错和纠错编码等方法实现了时间分集;CDMA系统的信号带宽是1.25MHz,起到了频率分集的作用;基站使用多付接收天线,基站和移动台都使用了Rake 接收机技术,软切换时,移动台和基站同时联系,从中选取最好的信号送给交换机,从而起到了空间分集的作用。