移动通信课件(第四版)第1章

• 按照同步的功用不同，可分为
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
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CP 第一章 绪论
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2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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CP 第一章 绪论
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1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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2） 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错。为了减少差错， 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
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• 1938年美国贝尔实验室为美国军方制成了世 界上第一部“移动电话”手机
• 1942年，对讲机应用于二战
微波通信
• 1931年，英国多佛尔和法国加来之间在 建立世界上第一条超短波接力线路
• 20世纪50年代出现微波接力通信
光纤通信
• 1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆发表了关于传输介 质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性 和技术途径，奠定了现代光纤通信的基础。
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
– 数字系统：每秒所传输的位数来计量(bit/s)
• ADSL上网的速率: 上行：0.54Mbit/s 下载： 8Mbit/s
• 以太网上网的速率: 10Mbit/s 、100Mbit/s 到桌面
• 宽带：2Mbit/s 作为划分点
1.4.2 模拟通信系统
模拟通信利用模拟信号来传递消息。模拟通信系统框 图如图1-2所示:
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
（1）信息与信号
• 信息←→冗余
– 消息中不定的部分
• 信号
– 信息的物理载体： 电、光信号
• 模拟信号与数字信 号

1） 移动交换中心MSC MSC是计算机控制的全自动交换系统。 MSC与基 站以光缆相连进行通信， 一个MSC可以管理数十个基 站， 并组成局域网。
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。 （2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的 联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分的， 而是用不同的编码序列来区分的， 或者说， 靠信号的 不同波形来区分。 如果从频率域或时间域来观察， 多 个CDMA信号是互相重叠的。
第1章 移动通信基本原理
在FDMA和TDMA系统中， 为了扩大通信用户容 量， 都尽力压缩信道带宽， 但这种压缩是有限度的， 因为信道带宽的变窄将导致通话质量的下降。 而 CDMA却相反， 可大幅度地增加信道宽度， 这是因为 它采用了扩频通信技术。
第1章 移动通信基本原理
2.2.2 CDMA数字移动通信系统的基本组成 各种CDMA系统的主要技术、 具体构成不完全相
同， 我国主要是联通的800 MHz CDMA数字系统。 一 种CDMA数字移动通信系统的基本组成如图1-2所示。
第1章 移动通信基本原理
图1-2 CDMA数字移动通信系统基本组成
第1章 移动通信基本原理
CDMA的基本组成与GSM的大同小异， 交换网络 子系统NSS、 基站子系统BSS、 操作维护子系统OMS 和手机MS是必不可少的组成部分。
图1-2中， PCF部分主要实现对分组数据业务的处 理功能。 它能够提供强大的分组数据处理能力， 满足 用户对高速分组数据的传输要求， 能适应目前和将来 不断增长的业务需要。
第1章 移动通信基本原理

2.2 无线情况
We now turn to electromagnetic
现在讨论无线情况下的电磁
propagation in the wireless environment, 波传播，为简单起见，主要讨论下
we focus on the downlink, base station
行链路即从基站到移动终端的情
As a terminal（终端） moves，changing the conditions of reception（接收） at either end，signal amplitudes（幅度） will fluctuate randomly，resulting in SO-called fading（衰落） of the signal．
无线传播环境在无线移动通 信系统中起着重要的作用。
它决定了系统的性能，决定 了系统是否适合进行实时语音信 息传输，或者适合数据传输，或 者其他类型的通信。
所以，在介绍无线通信其他 方面之前，有必要对无线介质某 些方面的影响详细地讲解一下。
The radio or wireless path normally described in wireless systems corresponds to the radio link between a mobile user station and the base station with which it communicates．It is the base station that is，in turn， connected to the wired network over which communication signals will travel．

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第１章 概述 3GPP2的宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，以CMDA 2000为
无线接口的标准。ANSI(American National Standards Institute)是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字 蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。3GPP2已制定了 CDMA 2000标准，已发布了Release 0、Release A、Release B、 Release C、Release D标准，正在制定AIE有关标准。
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第１章 概述 3GPP和3GPP2的目标是实现由2G网络向3G网络的平滑过渡，
保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼 容性。
国际上，3G系统主流标准有WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA(Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access)三个，并都已经开始商用。
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第１章 概述
1) IMT-2000的频谱分配
1992年世界无线电管制大会规定IMT-2000频谱的分配如下：
上行频段：1885 MHz～2025 MHz；下行频段：2110 MHz～
2200 MHz；移动卫星业务频段：1980 MHz～2010 MHz；2170
MHz～2200 MHz。
从上面的分配可以看出，其上、下行频段是不对称的，因此有的
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第１章 概述 在发展第三代移动通信技术的过程中，中国在1998年提出了
自主知识产权的系统标准TD-SCDMA，并为国际电信联盟 ITU(International Telecommunications Union)接纳，成为国 际上三个主流的3G通信标准之一。TD-SCDMA是中国在通信领域第 一次系统性地提出国际标准，在移动通信技术上的这一重大进步， 标志着从第三代移动通信开始，中国的移动通信技术已经发展到 具备直接参与国际竞争的能力。2008年，TD-SCDMA系统产品在技 术上逐渐成熟，并在产业化方面取得了重大进展，开始在国内京 津沪等8个城市进行试商用。

进入19世纪后,人们开始试图用电信号进行通信。表1－1 中列出了一些与通信相关的历史事件,读者可从中清晰地掌握 通信发展的概貌。
第1章 绪 论
年代 1826~1897 1904~1940 1940~1960 1960~1970 1970~1980
1980~1990
1990~今
经历时间 71 年 36 年 20 年 10 年 10 年
激光、第一颗通信卫星、PCM 实验、激光通信、集成电路（IC）、数字信 号处理（DSP）、探月电视实况转播、高速数字计算机、
商用接力卫星通信（音频和数字）、Gbit 数字传输速率、大规模集成电路 （LSIC ）、通信集成电路、陆地间的计算机通信网络、低损耗光纤、光通信系 统、分组交换数字数据系统、星际间大型漫游发射、微处理器、计算机断层成 像、超级计算机
10 年
10 多年
表 1-1 与通信相关的历史事件 相关事件
欧姆定律、有线电报、电磁辐射方程、电话、麦克斯韦理论、无线电报等 二极管、空中辐射传输声音信号、信号放大器、有线电话传输、超外差无 线接收机、抽样定律、电传机、频率调制、调频无线电广播、脉冲编码调制（PCM）、 电视广播 雷达和微波系统、晶体三极管、香农“通信的数学理论”、通信统计理论、时分 多路通信、越洋电话电缆
第1章 绪 论
光传送网是通信网未来的发展方向,它可以处理高速率的 光信号,摆脱电子瓶颈,实现灵活、动态的光层联网,透明地支 持各种格式的信号以及实现快速网络恢复。因此,世界上许多 国家纷纷进行研究、试验,验证由波分复用、光交叉连接设备 及色散位移光纤组成的高容量通信网的可行性。光纤通信的 主要发展方向是单模长波长光纤通信、大容量数字传输技术 和相干光通信。
第1章 绪 论
1.1.2 通信技术的发展与展望 通信技术的发展主要体现在电缆通信、微波中继通信、光

1第1章时域离散信号和时域离散系统第第11章章时域离散信号和时域离散系统时域离散信号和时域离散系统11引言引言12时域离散信号13时域离散系统14时域离散系统的输入输出描述法线性常系数差分方程15模拟信号数字处理方法习题与上机题第1章时域离散信号和时域离散系统11引言引言信号通常是一个自变量或几个自变量的函数
本章作为全书的基础，主要学习时域离散信号的表示 方法和典型信号、时域离散线性时不变系统的时域分析方
第1章 时域离散信号和时域离散系统
1.2 时域离散信号
实际中遇到的信号一般是模拟信号，对它进行等间
假设模拟信号为xa (t)，以采样间隔T对它进行等间隔 采样，得到：
x(n) xa (t) tnT＝xa (nT ) - n （1.2.1）
x(n) x(m) (n m) m
（1.2.12）
这种任意序列的表示方法，在信号分析中是一个很有用的
第1章 时域离散信号和时域离散系统
例如， x(n)＝{－0.0000 ，－0.5878 ，－0.9511，
－0.9511，－0.5878，0.0000，0.5878， 0.9511，0.9511，
0.5878，0.0000}，相应的 n=－5, －4, －3,
序列x(n)的MATLAB表示如下:
in (π 8
n)
0
π 8
第1章 时域离散信号和时域离散系统
（2） 2π/ω0不是整数，是一个有理数时，设 2π/ω0=P/Q，式中P、Q是互为素数的整数，取k=Q，那么 N=P，则该正弦序列是以P为周期的周期序列。例如, sin(4πn/5), 2π/ω0=5/2, k=2, 该正弦序列是以5为周期的周
axis(［－5, 6, －1.2, 1.2］); xlabel('n'); ylabel('x(n)')

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数据脱敏与匿名化处理
对敏感数据进行脱敏或匿名化处理，降低数 据泄露风险。
法规遵循与合规性检查
遵守相关法律法规和行业标准，定期进行合 规性检查和评估。
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PART 07
未来发展趋势与挑战
REPORTING
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5G/6G愿景及技术特点
5G/6G愿景
实现超高速度、超低时延、超大 连接、超高可靠性等特性，满足
第五代移动通信（5G）
超高速、低时延、大连接数通信， 如NR等系统。
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移动通信统组成与分类
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组成
移动通信系统由移动终端、基站、 移动交换中心等组成。
分类
按照覆盖范围可分为广域网、城域 网、局域网等；按照业务类型可分 为语音通信、数据通信、多媒体通 信等。
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移动通信标准化组织
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移动通信发展历程
第二代移动通信（2G）
数字语音通信，如GSM、CDMA 等系统。
第三代移动通信（3G）
宽带数据通信，如WCDMA、 CDMA2000、TD-SCDMA等系 统。
第四代移动通信（4G）
高速数据通信，如LTE、LTEAdvanced等系统。
第一代移动通信（1G）
模拟语音通信，如AMPS、TACS 等系统。
PART 02
无线传输技术
REPORTING
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无线电波传播特性
无线电波的基本性质
阐述无线电波的定义、频率范围、传 播速度等基本概念。
无线电波的传播特性
深入剖析无线电波传播过程中的衰减、 多径效应、多普勒效应等特性。
无线电波的传播方式

1.3 移动通信发展历史
第二代――数字移动通信系统 ▪ 90 年代开发出了以数字传输、时分多址和窄带码 分多址为主体的移动电话系统，称之为第二代移 动电话系统。代表产品分为两类： – TDMA系统 – N-CDMA系统
1.3 移动通信发展历史
TDMA系统中比较成熟和最有代表性的制式有： 泛欧GSM（全球移动通信系统） 美国D-AMPS（数字AMPS） 日本PDC（个人数字蜂窝电话） N-CDMA系统主要的制式有： 高通公司为首研制的基于IS-95的N-CDMA （窄带CDMA）
MS
NSS
能说出图中英文缩略语的中文意思吗？
1.4 移动通信组成及特点
1.4.2 移动通信系统的工作频段
确定移动通信的频段需考虑以下几个方面： 电波传播特性，天线尺寸； 环境噪声及干扰的影响； 地形、障碍物尺寸及对建筑物的渗透能力； 设备小型化的要求； 与已开发的频段的协调和兼容性。 举例：GSM系统
蜂窝移动通信系统 无线寻呼系统 无绳电话系统 集群移动通信系统 移动卫星通信系统
讨论：联系实际，试对 每种系统举出实例。
1.3 移动通信发展历史
第一代 80年代 模拟 第二代 90年代 数字 第三代 IMT-2000
AMPS 数 模 拟 需求驱动 字 技 技 术 术
GSM CDMA IS95 TDMA IS-136 PDC
1.4 移动通信组成及特点
1.4.3 移动通信特点
与其他通信方式相比较，移动通信有如下特点： （1）移动通信的电波传播环境恶劣：多径效应、 多普勒效应等； （2）受干扰和噪声的影响。 （3）频带利用率要求高。 （4）移动台的移动性强。 （5）建网技术复杂。
相对 运动时，观察者接受到波的频率与 波源发出的频率并不相同的现象。

S I S
n
n
Ii
i 1
i0
S I
R
i0 i 1
n ( D ) i
S ( D / R) n ( 3N ) n .. I i0 i0
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第1章 移动通信概论
提高容量方法
在进行了频率规划的蜂窝系统中，随着无线服务 需求的提高，要求给单位覆盖区域提供更多的信 道，此时，通常采用①小区分裂、②裂向（扇区 化）和③覆盖区分区域（分区微小区化）的方法 来增大蜂窝系统的容量。
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第1章 移动通信概论
从公式1-1来看，N可能的值为1、3、4、7、9、 12……。再结合不同系统承受同频干扰的能力， 模拟系统的N典型值为7、12；数字系统的N典型 值为3、4。
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第1章 移动通信概论
问题：那么N值与S/I具体关系是什么呢？
pr p0 (d / d 0 )
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第1章 移动通信概论
1.2.4 蜂窝系统中的信道
在蜂窝系统中，由系统采用的多址技术所获得的无线信道 称为物理信道（PCH），通常，在具体的物理信道上安排 相应的逻辑信道。逻辑信道按其逻辑功能可分为业务信道 （TCH）和控制信道（CCH）。业务信道可分为话音业务 信道和数据业务信道；控制信道的种类很多，而且不同体 制的蜂窝系统设臵的控制信道不同，它们分配完成信令等 各种控制信息的传送。 蜂窝系统的信道还可以按信息的传送方向来分类，用于从 基站向移动台传送信息的信道称为前向信道（FCH），或 者叫下行信道、正向信道；用于从移动台向基站传送信息 的信道称为反向信道（RCH），或者叫上行信道。
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第1章 移动通信概论
第一阶段从20世纪20年代至40年代，为早期发展 阶段。特点是专用系统开发，工作频率较低，工 作方式为单工或半双工方式。 第二阶段从20世纪40年代中期至60年代初期。这 一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡， 接续方式为人工，网络的容量较小。 第三阶段从20世纪60年代中期至70年代中期。其 特点是采用大区制、中小容量，使用450MHz频 段，实现了自动选频与自动接续。 第四阶段从20世纪70年代中后期至今。其特点是 通信容量迅速增加，新业务不断出现，系统性能 不断完善，技术的发展呈加快趋势。