1、无线通信系统,授课教师：赵力 Email：,下一页,开 场 白,教学目标 参考书目 教学计划 考试问题,下一页,上一页,【教学目标】讲授现代无线通信系统的基本概念、基本原理、基本分析设计方法和关键技术 【教学重点】移动信道的特性和无线信道的建模、信道的处理技术、系统组成和组网技术、频率分配与抗干扰技术，以及无线通信系统的最新技术和发展趋势。 【教学要求】掌握现代无线通信的基本概念、初步了解其发展史和发展现状、掌握移动信道的一些基本概念和初步定量分析方法、理解现代无线通信的关键技术、了解重要的无线通信系统。,教学目标,下一页,上一页,教材无线通信原理与应用综述当前无线网络的主要问题，给出了面向语
2、音和数据的无线网络的基本原则。 重点在较高层技术，强调了各种无线网络中隐含的相似之处。 需补充的内容：无线通信系统的新技术 。,教材特点,下一页,上一页,移动通信，郭梯云、邬国扬、李建东著，西安电子科技大学出版社，2002年（修订版） 蜂窝通信，邬国扬、孙献璞著，西安电子科技大学出版社，2002年（第一版） 扩展频谱通信及其多址技术，曾兴雯、刘乃安、孙献璞著，西安电子科技大学出版社，2004年 第三代移动通信系统，Ramjee Prasad等著，杜栓义等译，电子工业出版社，2001年,参考书目,下一页,上一页,第一章 概述,无线通信系统,下一页,上一页,移动通信的基础知识 移动通信的工作频段
3、移动通信的主要特点 移动通信系统的分类 典型的移动通信系统 移动通信的关键技术物理层关键技术多址接入方式数据链路层关键技术网络层关键技术,内 容,移动通信的发展史、现状和趋势 发展历程 用户增长和业务需求及预期及应用市场 现状和趋势第一代移动通信系统第二代移动通信系统第三代移动通信系统Beyond 3G 移动通信系统个人移动通信 移动通信的标准化,下一页,上一页,无线通信：以“无线电波”做为媒体，进行信息交换的通信称为无线通信。引申：通过“无形”的媒体进行信息交换的通信称为无线通信。例如：无线电波、红外线、紫外线、激光等。,定 义,下一页,上一页,移动通信：至少有一方处于移动状态下进行信息交换
4、的通信就叫做移动通信。换句话说，移动通信要解决因为通信双方的相对移动而产生的问题。 终端的移动性：手机、车载台。 个人的移动性：SIM/UIM 卡方式支持的业务。 可见，其基础为无线通信，但环境更复杂，对设备的要求更苛刻。,定 义,下一页,上一页,UIM（User Identity Model），是第三代手机卡 ，除能够支持多应用之外，还在安全性方面对算法进行了升级，并增加了卡对网络的认证功能，这种双向认证可以有效防止黑客对卡片的攻击。,SIM（Subscriber Identity Module），用户识别卡，是GSM电话的一张个人资料卡。它存储着用户的数据、鉴权方法及密钥，供GSM通信系统
5、对手机用户进行身份的鉴别并读取并进行有关信息的读取与交换。,双工的概念,频分双工(FDD),时分双工（TDD）,下一页,上一页,上、下行链路的概念,由于移动性的要求，移动台的天线高度和发射功率都要受到限制。为了保证用户之间能够有足够的通信距离，同时也为了便于系统的管理和交换，通常采用基站(中心站)转发的工作方式。,下一页,上一页,信道的特性,1. 信号的衰落,大尺度衰落小尺度衰落,下一页,上一页,信道的特性,2. 时变性,时延扩展频率扩展,下一页,上一页,大区制与小区制的概念,大区制：采用一个基站覆盖整个服务范围 基站：高架天线(数十米数百米)大功率发射机(几十几百瓦) 移动台：几十几百部、天
6、线低、发射功率小 覆盖半径：几十公里 问题：上行信号差 解决办法：分集接收 特点：系统简单、容量小,下一页,上一页,大区制与小区制的概念,小区制：多个基站增大覆盖范围，多采用频率再用 形式：带状、面状、立体状 问题：小区半径 r单位面积用户数过区切换频繁通常， 模拟网：r2km；数字网： r0.5km 区群的概念：共同使用全部可用频率的n个相邻小区组成区群 。 n小区频道数每个小区的容量但n共道再用距离共道干扰 特点：系统复杂、容量大,下一页,上一页,蜂窝网的概念,小区的形状,网络覆盖的形状,由于网络覆盖的形状类似于蜂窝，故称为蜂窝网,下一页,上一页,1.3r2 2r2 2.6r2,对通信质量
7、影响的主要因素,噪声与干扰噪声 邻道干扰与同频道干扰 CDMA中的多址干扰（MAI）,下一页,上一页,内部噪声 人为噪声 环境噪声,噪声的分类与特性,下一页,上一页,各种噪声功率与频率的关系,下一页,上一页,图 各种噪声功率与频率的关系,式中，Fa为等效噪声系数，以超过基准噪声N0(=kT0BN)的分贝数来表示；Ta为噪声温度；k为波兹曼常数(1.3810-23J/K)，T0参考绝对温度(290K)；BN为接收机有效噪声带宽。,移动信道的人为噪声主要是车辆的点火噪声。统计测试表面，噪声强度随地点的分布近似服从对数正态分布。,人为噪声,下一页,上一页,典型环境人为噪声系数平均值,下一页,上一页,
8、人为噪声的标准偏差,下一页,上一页,邻道干扰：相邻频道或邻近频道信号之间的相互干扰。 共道干扰：频率再用引起的相互干扰,邻道干扰与同频道干扰,目录,上一页,频段划分,下一页,上一页,电离层波导 电报 导航系统 潜艇通信大气分层： 1）对流层 2）平流层 3）中间层 4）热成层（电离层主要区域） 5）逸散层,330kHz甚低频（VLF）,下一页,上一页,LF：表面波 长距离通信 导航MF：地面波和空中波 干扰&衰落 商业AM无线电,30kHz3MHz 低频（LF）和中频（MF）,下一页,上一页,存在地面波 以空中波为主 通过电离层反射 全球通信 没有用于民用移动通信,330MHz高频（HF）,下
9、一页,上一页,视线（LOS）传播为主 具有一定的散射和绕射能力 广播 电视 雷达 陆地通信,30MHz300MHz甚高频,下一页,上一页,视线（LOS）传播 高增益天线 卫星通信 点对点陆地链路 雷达 超短距通信,300MHz30GHz 极高频 （ 其中1530GHz属微波）,下一页,上一页,无线电波的频（波）段划分表,下一页,上一页,ITU陆地移动通信工作频段（MHz）,下一页,上一页,WARC92新的频谱分配方案 (World Administrative Radio Conference ),未来陆地移动通信频段（MHz）,卫星移动通信频段（MHz）,目录,上一页,移动通信的主要特点,必
10、须利用无线电波传输信息，传播特性差传播特性复杂：多径效应和阴影效应造成电波传播的幅度衰落和时延扩展； 用户的高速移动：多普勒频移造成电波传播的快速随机变化和频率扩展；只有充分研究移动信道的特性，才能设计出合理的系统。,下一页,上一页,移动通信的主要特点,工作于复杂的干扰环境除了与其它无线系统一样，会受到天电干扰、工业干扰和各种噪声的干扰外，还会有以下干扰： 远近效应：近处“无用”信号对远处“有用”信号的干扰； 共道干扰：相同频率信号之间的相互干扰（频率再用引起）； 邻道干扰：相邻或邻近频道的相互干扰； 互调干扰：非线性特性引起（特别是三阶互调干扰）。此外，对于CDMA系统还存在MAI(多址干扰
11、)。,下一页,上一页,移动通信的主要特点,网络结构多样，网络管理复杂大区制和小区制 用户注册和登记 鉴权和计费； 安全与保密,下一页,上一页,移动通信的主要特点,用户量、业务量大，而频率资源有限用户容量问题； 业务容量问题。,下一页,上一页,移动通信的主要特点,设备要求高，但终端成为个人消费品体积小、重量轻、耗电少、抗震、防潮等。 成本低。,目录,上一页,移动通信的分类,按工作方式：单工、双工（FDD、TDD）、半双工（同频、异频） 按多址方式：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA等 按信号形式：模拟网、数字网 按组网形式：大区制、小区制 按覆盖范围：城域网（MAN）、局域网（LAN）、个域
12、网（PAN）、车域网（VAN） 按业务类型：电话网、数据网、综合业务网、多媒体 按服务特性：专用网、公共网 按使用环境：陆地、海上、空中 按使用对象：民用、军用 按系统应用：无线寻呼、无绳电话、公用电话/数字、调度（集群）,目录,上一页,典型的移动通信系统,无线寻呼系统 无绳电话 公用移动电话系统 卫星移动通信铱、全球星等 集群系统 无线局域网(WLAN)802.11、HyperLAN(高性能无线局域网) 游牧无线接入系统(WPAN/WVAN)蓝牙 固定无线接入系统(WMAN)WLL(无线本地环路)、LDMS(本地多点分配业务) 无线广播系统DBA、DVB,下一页,上一页,1948年，Bell
13、 Lab. 试制“Bell Boy”无线寻呼的开端； 60，70年代，随着微电子技术的发展，欧、美、日等研制各种寻呼系统；Packet Bell-BP机 我国80年代初引进，由于PSTN较落后，未受重视 寻呼一般用于通知用户回应某个电话，简短留言或股票，标题新闻等；融入移动网中，SMS消息 按照用户类别： 专用寻呼中心一般不与市话相连，仅于本单位交换机连，发射功率小，独立，用于医院、港口等 公用与PSTN相连,无线寻呼系统,无线寻呼系统,典型的单向通信系统 组成：,下一页,上一页,无线寻呼系统,特点： 单向通信 小巧、便于携带 价格低廉 较小的频率资源和较大的用户容量,下一页,上一页,无线寻呼
14、系统,发展简史： 第一代：“主叫用户识别寻呼系统” ，代表：1968年，东京，100万户只能发出呼叫音，需到服务台查询、转接。 第二代：“语音型寻呼系统”调频语音选呼信号；一般重复两遍，总时间约10s（每遍5s）系统容量小，约14千户。 第三代：“数字型寻呼机”，POCSAG码（无线寻呼国际1号码，512kbps和1200kbps，BCH(31,21)+奇偶校验）、格雷码。 第四代：“字符型寻呼机” 汉字型：数字代码型、全汉字型,下一页,上一页,集群移动通信系统,产生背景：调度通信对野外或流动作业部门重要，广泛用于公车、出租车、大型企业、车站、机场等； 集群的概念 将各部门分散建立的专用网集中
15、起来，统一建网和管理，各部门只建各自的调度台和配置相应的车台及手机 动态分配空闲信道， 用户数 改进的频道共用， 利用率,下一页,上一页,无绳电话系统,基本组成： 家用型：座机、手机 网络型：电信点（基站）、手机 特点： 必须以有线网络为依托 覆盖半径小（100300m） 低速移动（20km/h),下一页,上一页,无绳电话系统,早期无绳电话单机分成座机和手机，用无线电连接，FM，模拟话音，通信几十米，主要用于室内，手机仅与某个座机通信，且座机连PSTN 随后向数字化、网络化方向发展，室内室外，专用公用，形成以PSTN为依托的多种结构； 数字无绳电话泛欧标准DECT（微小区） 32kbps的AD
16、PCM语音编码 TDMA/FDMA，多址，每载波112路话音 GFSK或Pi/4-QPSK调制 手机功率=525mw，工作频率900M或1800MHz,下一页,上一页,公用移动电话系统,大区制： 组成：基站：高架天线（数十数百米）、大功率发射机（几十几百瓦）、覆盖半径：几十公里移动台：几百几千部，天线低发射功率小分集接收：为了解决覆盖区边缘处上行信号弱，可设外围接收机 特点：系统简单、容量小。,下一页,上一页,公用移动电话系统,小区制：为了提高系统容量，采用频率再用技术 典型系统：蜂窝网 组成：如右图 特点：系统复杂(漫游、过区切换、频率分配)容量大,下一页,上一页,卫星移动通信系统,分类：
17、按用途：海事移动卫星系统(MMSS)航空移动卫星系统(AMSS)陆地移动卫星系统(LMSS) 按卫星运行轨道同步（高）轨道（GEO）长椭圆轨道（HEO）中轨道（MEO）低轨道（LEO）,下一页,上一页,卫星移动通信系统,轨道划分准则： 高能辐射带（范艾伦带）：由高能电子和质子组成（地球磁场从太阳风中俘获并禁锢而形成）。这些高能粒子撞击卫星回产生x射线和附加的高能电子，且穿透力强，对星上电子设备损害较大。内带：粒子密度高、辐射强度大且稳定。 1500km6000km（或800km）外带：辐射较弱，且界限比较模糊。 15000km20000km 高轨道（GEO）：h36000km（赤道上），周期：
18、24h（三颗星） 长椭圆轨道（HEO）：h40000km（远地点），周期:1224h解决两极及高纬度地区的通信（23颗星） 中轨道（MEO）：h800012000km。在10000km处，周期56h，1516颗星。 低轨道（LEO）：h5002000km（多在1500km以下）。在1000km处，周期1小时45分，2030颗星。,下一页,上一页,卫星移动通信系统,特点： 电波传播路径大部分在大气层以外的空间，传播损耗近似为自由空间的条件； 传播距离远：损耗大，延迟也较大； 地球站仰角大(2056)：波束不易受地面发射影响，多径效应小；但高大建筑物仍会造成“阴影效应”； f1GHz时，因雨、雪等
19、气候原因，将产生附加的传输损耗。,综上所述：卫星中继信道具有传输距离远、覆盖地域宽和传输特性比较稳定等优越性。因此，它对于建立覆盖全球的移动通信网络极具吸引力，特别是中、低轨道的卫星通信系统，近年来备受关注。,下一页,上一页,卫星移动通信系统,典型系统： 星状星座：“铱”系统h780km原规划：77星、7轨道，每星37个点波束改进：66星、6轨道、每星48个点波束 网状星座：“Global Star”h1410km，周期：113分48颗星、8轨道（6星/轨，一颗备用）轨道倾角：52,下一页,上一页,移动通信系统的多层次覆盖,目录,上一页,分组无线网,最早的分组无线网是1968年，夏威夷大学的A
20、LOHA系统：主要是为在4个岛上的7个分校的人员访问计算机中心。在一节点欲发送，不论信道状态，立即占用，规定时间未收到确认，则碰撞而失败，重发。 802.11X 无线局域网。 802.16 无线城域网。 802.15.1蓝牙技术。 移动自组织网ad-hoc。,下一页,上一页,802.11的协议栈,802.11物理层 红外技术，使用0.85或0.95微米波段上的漫射传输，允许速率为1Mbps和2Mbps 跳频扩频FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）跳频技术，使用79个信道，每个信道1MHz带宽，从2.4GHz 频段向上，使用一个伪随机数发生器产生跳频序列
21、。 直接序列扩频DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)， 1MBps或2Mbps。原理和 CDMA类似每个比特被编码为11个时间片。使用1M波特的相移调制。,常见的几种802.11无线局域网,802.16 无线城域网服务范围示意图,802.16工作频段特性 范围1066GHz，毫米波 按直线传播 基站可以有多个天线，指向周边不同的扇形区域 每个扇区有它自己的用户，与相邻扇区保持相对独立,蓝牙技术,1994，Ericsson和IBM，Intel，Nokia，Toshiba：将计算和通信设备或附加部件通过短距离、低功耗、低成本的无线电波相互连接起来，这个项目被称
22、为蓝牙（bluetooth）IEEE的802.15：以蓝牙为基础，只规定了物理层和数据链路层。2002年IEEE批准了第一个802.15.1蓝牙系统的基本单元是微微网。,移动自组织网ad-hoc,自组网络是没有固定基础设施（即没有AP）的无线局域网。这种网络由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。,自组网络,A,E,D,C,B,F,源结点,目的结点,转发结点,转发结点,转发结点,Ad-hoc的应用,在军事领域中，携带了移动站的战士可利用临时建立的移动自组网络进行通信。 这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机群。 当出现自然灾害时，在抢险救灾时
23、利用移动自组网络进行及时的通信往往很有效的,覆盖范围,几种无线网络的比较,1 Gb/s100 Mb/s10 Mb/s1 Mb/s100 kb/s10 kb/s,PAN LAN MAN WAN,802.15.4 ZigBee,802.15.1 蓝牙,802.15.3 超宽带,802.11g, a,802.11b,802.16,2G 移动通信,3G 移动通信,4G 移动通信,Wi-Fi,WiMAX,关键技术（物理层）,调制解调： 基本要求：频谱利用率高，带外衰减快；易于实现；低能耗；抗噪声和抗干扰能力强；适合于衰落信道。,考虑问题：线性与非线性；恒包络与非恒包络；相干检测与非相干检测；高频谱效率与
24、高能量效率。 常见调制方式： GMSK、MFSK、/4-QPSK、 OFDM、OTDM等,下一页,上一页,关键技术（物理层）,电波传播特性与信道建模： 电波传播的基本特性：阴影效应；多径效应；多普勒频移； 信道建模：一直是个难点方法理论分析与统计测试相结合,下一页,上一页,关键技术（物理层）,平坦衰落的对策： 功率储备：增加发送功率、提高天线增益、减少通信距离、降低噪声系数 分集技术：宏分集、微分集 编码技术：分组码、卷积码、Turbo码等 自适应技术：功率控制、自适应调制等,下一页,上一页,关键技术（物理层）,选择性衰落的对策： 均衡技术：时域均衡和频域均衡线性均衡和非线性均衡 扩频技术：直
25、扩、跳频 多载波传输技术：OFDM、OTDM、MC-CDMA等 天线解决方案：智能天线、天线分集、MIMO等,下一页,上一页,关键技术（物理层）,多用户检测技术：主要在CDMA技术中降低MAI，提高系统容量。 超宽带（UWB）技术：使用类似于噪声的非常窄的脉冲，在几个GHz上进行扩频通信 功率谱非常宽，处理增益较高，现有系统对其影响可忽略不计； 多径分量可分离，使得接收机的接收功率比较稳定，受衰落的影响小； 发射机无需调制器，实现简单 功率谱密度非常低，与环境噪声相近，可与现有系统共存,下一页,上一页,关键技术（链路层）,多址技术： 面向语言业务的多址方式： FDMA、TDMA、CDMA、SD
26、MA 面向数据业务的多址方式：基于ALOHA： ALOHA时隙等基于CSMA： 1-坚持CSMA、非坚持CSMA、p-坚持CSMA等 面向多媒体的多址方式：GPRS等,下一页,上一页,关键技术（链路层）,链路控制： 向网络层提供连接非连接业务的方法； 帧处理：拆帧、组帧，帧的识别与同步； 寻址：点对点链路和多址网络； 差错控制：对通信链路可能产生的差错进行控制； 流控：帧流调节。,下一页,上一页,关键技术（更高层）,移动性管理（MM）：位置管理、过区切换 无线资源管理（RRM），包括功率控制 授权、鉴权与计费（AAA） 网络组织和优化：实现网络自组织和自适应网络优化 网络安全：安全机制、加密算
27、法 网络互通 网络管理,目录,上一页,萌芽阶段： 1880年，最初的无线传输设备“光话机”将反射光耦合到光电硒接收器，通话距离700 英尺，比无线电方式早25年。后经过改进，通话距离长达15km 。缺点：光线易受雨、雾、建筑物等障碍物的阻挡。 19 世纪末，赫兹发现电磁波辐射，时称“以太”。 1897年，马可尼在陆地和一艘拖船上完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线通信的开始，开创了海上通信业。1912年泰坦尼克号的沉没，凸现了无线电通信在航海中的重要性，使海上无线通信得到广泛应用。 1905年，费森堡首次进行无线电传输话音及音乐的实验。,移动通信的发展历程,下一页,上一页,第一阶段：起步阶段（
28、2040年代）：主要使用短波频段，电子管设备，人工交换和人工切换频率的控制和接续方式，受军事或半军事（警察）应用限制。 1928 年，美国底特律警察局率先使用装备贝茨发明的能适应移动车辆震动影响的无线电收发信机超外差 AM 接收机的警用车辆无线电移动系统（单向），标志移动通信开始。 30 年代初，第一个双向移动通信系统在新泽西的贝尼尔警察局投入运行（半双工）。 1935 年，阿姆斯特朗发明了FM方式无线电，是移动通信中地第一个大分水岭。特点：大大提高灵敏度或动态范围（3 倍）；具有“捕获效应”能更有效地对抗“快衰落”或波动性。因此它很快便取代了AM方式，获得广泛应用。,移动通信的发展历程,下一
29、页,上一页,第二阶段：公用网初级阶段（40中60初）：在此阶段，移动电话需求强烈，专用移动无线电话系统广泛应用于警察、出租车、新闻、调度等方面，并开始出现公用汽车移动无线电话系统。 1946年，Bell 实验室在圣路易斯建立第一个公用汽车话网，不久就出现长期的频谱资源短缺问题。因此技术研究主要集中在：(1) 减小传输带宽频道分割。一开始，FM采用120kHz传输带宽仅3kHz 的话音（AM 只需3kHz 带宽），到60年代FM带宽减为30kHz/25kHZ。(2) 将自动中继引入移动通信集群应用，以增加系统容量，提高频谱利用率。(3) 60 年代晶体管的出现，使移动台向小型化方向前进了一大步。
30、 单工、3频道、3540MHz、50km55年：150Mhz、11频道，56年：45MHz、12频道特点：公用网、大区制、人工接续、容量小,移动通信的发展历程,下一页,上一页,移动通信的发展历程,第三阶段：公用网改善与完善阶段（60中70中）在此阶段的显著特点是由人工接续改为自动接续，从而形成了真正意义上的公用汽车移动无线电话系统。 60年代中期，开发出了“IMTS改进的移动电话服务系统”（模拟FM，大区制，使用150 / 450MHz 频段，实现无线频道自动选择，并与公用电话网自动拨号连接），使模拟FM技术达到了30年发展的顶峰。 特点：大区制、中小容量、自动选频、自动接续,下一页,上一页,
31、第四阶段：公用网蓬勃发展阶段（70中80中）此阶段的显著标志是小区制网络的出现。其特点是低功率发射机和小覆盖区域或蜂窝、频率集用、蜂窝裂变提高容量、越区切换和中央控制（自动化、私控化、智能化）。 早在40年代末，美国 Bell 实验室就提出了蜂窝构想；60 年代出台研究计划；1974年正式提出了蜂窝移动通信的概念。 1978 年底，贝尔实验室研制成功模拟蜂窝移动通信系统 “先进移动电话系统(AMPS)，比预期晚了整整10年，导致（模拟FM蜂窝系统）技术落后了，几乎丧失了市场。原因是频段争夺（与广播）和工业政策（反垄断1982年AT& T分裂成7块）。 同时期开通的第一代移动通信系统有：1983
32、美国芝加哥的AMPS，1980北欧的NMT，1979 日本东京、神户、大阪的HAMTS、1985英国伦敦的TACS等。使用频段为800 / 900MHz 。 这段时期，集成电路、微型计算机和微处理器等微电子技术的长足发展，使移动通信设备的小型化、微型化、便携化成为可能，移动设备的耗电量、重量、体积大大缩小，也是促进移动通信的发展一个重要原因。 特点：蜂窝网、大容量,移动通信的发展历程,下一页,上一页,第五阶段：数字化阶段（80中至今）上个世纪80年代以后，随着数字化技术的不断发展，移动通信也进入了数字化阶段。此阶段的显著特点是传输的所有业务信息均采用数字的形式，并且还发展出了一些新的多址方式，
33、如TDMA、CDMA等。这些技术的应用进一步提高了系统的容量。,移动通信的发展历程,目录,上一页,移动通信的增长及预期,下一页,上一页,我国移动通信的发展（1）,下一页,上一页,1987年中国电信开始开办移动电话业务 19871993年，用户每年的增长速度均在200%以上 1994年移动用户规模超过百万大关。 1997年7月17日，我国移动电话达1000万（江苏南京） 2001年8月，中国的移动通信用户数超过了1.2亿，已超过美国跃居为世界第一位。 2003年6月底移动电话用户总数已达2.3447亿户。 2006年，中国移动通信以392亿美元的品牌价值高居英国金融时报“全球最强势100品牌”排
34、名第四、世界品牌实验室“亚洲品牌500强”排名第三、美国商业周刊“中国最佳20品牌”排名第一。,我国移动通信的发展（2）,下一页,上一页,几个重要数字： 我国移动电话用户增长到1000万户用了10年时间 从1000万户到1亿户用了不到4年时间 从1亿户到2亿户仅用了1年左右的时间 2003年10月，移动电话用户数首次超过固定电话用户数（固定电话用户数2.55亿，移动电话用户2.56亿） 据信息产业部分布的最新数据，截至2007年一月份，我国电话用户数有8.36亿户，其中： 固定电话用户3.69亿户，所占比例分别为44.14% 移动电话用户数4.67亿户，所占比例分别为55.86%， 一月份移动
35、电话用户新增632.7万户，为固定电话新增用户的1.6倍 移动用户的强劲增长势头必将在很长一段时间内保持,移动业务也正从话音业务向以IP接入和多媒体业务为主的方向发展，预计到2009年，手持移动终端将逐步成为上网的主要设备之一。,业务需求的变化和发展,下一页,上一页,面向语音的市场：连接PSTN的无线网络 局域网市场：语音质量高的低功率、低移动性设备，包括无绳电话、PCS（个人通信业务） 、无线PBX (专用分组交换)和无线电话直放站等。 广域网市场：语音质量较低的低功率、大范围覆盖的蜂窝移动通信系统设备。 面向数据的市场：围绕着 Internet 和计算机通信网络。 局域网与ad hoc市场
36、：为用户提供高速无线接入Internet的WLAN和WPAN设备。 广域网：为移动用户提供 Internet 接入的设备。,无线通信应用的市场,目录,上一页,移动通信发展的现状和趋势,下一页,上一页,第一代移动通信系统,下一页,上一页,第一代移动通信系统的特点,蜂窝小区系统设计频率复用 解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾。 模拟系统语音信号 FM 传输 FDMA,下一页,上一页,移动通信的发展数字化,模拟移动通信系统频谱利用率低、设备复杂、价格昂贵、业务种类受限、保密性差、防伪能力低，系统标准多且互不兼容。 80 年代中期 90 年代末，欧洲、美国、日本等发达国家和地区先后推出了数字移动通信系
37、统第二代移动通信系统，目标是大容量、低功耗、全球漫游和切换： 1992 欧洲推出商用的GSM 1991 美国提出的 IS54 1993 日本提出的 PDC 1993 美国提出的 IS95 (N-CDMA),下一页,上一页,第二代移动通信系统,下一页,上一页,第二代移动通信系统的特点,蜂窝小区结构：更优的空间复用，提高用户容量。 数字化技术：语音信号数字化。 新的调制方式：GMSK、QPSK等。 TDMA 、 CDMA 。 频谱利用率高、系统容量大。 能提供多种业务，提高通信系统的通用性。 采用均衡技术和 RAKE 接收技术，抗噪声、抗干扰和抗多径衰落能力强。 能实现更有效、灵活的网络管理和控制
38、。 便于实现通信安全保密。 可降低设备成本和减小用户手机体积和重量。,下一页,上一页,移动通信的发展宽带、多媒体,90 年代初今：宽带（ Wideband ，最大数据传输速率2Mbps）、多媒体业务、频谱利用率高。 1G2G：模拟数字，单一业务(话音)多种业务(话音、数据) 2G3G ：单媒体业务多媒体业务，人与人通信人与机器之间和机器与机器之间通信，容量提高 2 5倍ITU 通过的第三代移动通信系统主流标准 WCDMA (宽带CDMA) CDMA2000(IS95的发展) TDSCDMA (时分同步的CDMA) UWC136 (IS136的发展） DECT（Digital Enhanced
39、Cordless Telecommunications ）,下一页,上一页,第三代移动通信系统,下一页,上一页,TD-SCDMA,Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access：时分同步的码分多址接入 。 SCDMA中S的三个含义： 智能天线(Smart Antenna) 同步CDMA(Synchronous CDMA) 软件无线电(Software Radio) 我国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一，这标志着我国在移动通信领域已经进入世界领先之列。,第三代移动通信系统的特点,微蜂窝结构。 宽带 CDMA 技术。
40、调制方式 QPSK 自适应调制。 FDMA/TDMA/CDMA 。 电路交换 分组交换。 从媒体（ Media ） 多媒体 ( Multimedia ）。,下一页,上一页,第三代移动通信的局限性,采用 DSCDMA 技术难以向更高速业务领域扩展： 难以寻找更高速业务所需的正交扩频码集； 难以提供具有不同 QoS 和性能需求的全范围多媒体业务。因而造成业务之间的干扰大。 难以提供具有不同 QoS 和性能需求的全范围多媒体业务。 这是 IMT2000 空中接口标准强加给核心网的。 在2GHz频段分配给IMT2000 的带宽很快就会饱和，而标准中制定的频分与时分双工相结合的模式也约束了其在不同环境有
41、效地服务。,下一页,上一页,ITU提出的B3G定义和研究基本框架,B3G 是指广泛用于各种电信环境的无线系统的总和，包括蜂窝、固定无线接入、游牧 ( Nomadic ）接入系统等。 B3G 的能力将涵盖并远远超出 3G 系统及与其进行互连的无线系统的能力，涵盖了目前的 3G 、无线接入、数字广播等系统的能力，并将新增两个部分： 能为高速移动的用户提供广带（ Broadband ）多媒体业务的 B3G 蜂窝移动通信系统，支持约 100Mbps ，是未来研究的核心所在。 支持高达几百 Mbps 以上速率的游牧本地无线接入系统。,下一页,上一页,移动通信的发展目标个人通信,目标是实现个人通信系统。无
42、论任何人（ Whoever） 在任何时间（ Whenever） 在任何地方（ Wherever） 与另一个人（ Whomever） 进行任何形式（ Whatever）的通信,下一页,上一页,个人通信是新的挑战,“任何人”要求支持巨大用户量：频谱资源有限； “任何时间”要求支持动中通：无线通信是前提； “任何地方”要求无缝覆盖：传输能力有限； “任何形式”要求多媒体：处理能力有限。,下一页,上一页,个人通信的发展基础,下一页,上一页,信息社会的PC时代,第一个 PC 时代1980 2000年：Persona1 Computer 第二个PC时代20012020年：Persona1 Communic
43、ation 第三个PC时代20202040年：Power Chip ( ? ),目录,上一页,移动通信的标准化,标准化工作的重要性： 通信技术的多样性：看似繁荣，实际阻碍技术发展 网络缺乏互联； 设备缺乏互通； 无法大规模生产； 价格昂贵。 移动通信的标准化内容： 技术体制标准化； 网络设备标准化； 测试方法标准化。,下一页,上一页,国际标准化组织（ ITU ),国际无线电标准化工作由国际电信联盟（ITU）负责。 ITU 原由综合秘书处、国际频率登记局（IFRB）、国际无线电咨询委员会（CCIR）和国际电话电报咨询委员会（CCITT）四个常设机构组成。 1993年3月，ITU组织调整为： 无线
44、通信组（CCIR+IFRB），ITUR工作组； 电信标准化组（CCITT)，ITUT工作组； 电信开发组（BOT）。,下一页,上一页,其它标准化组织,欧洲的标准化组织： 欧洲邮电管理协会（CEPT），曾是欧洲通信设施的主要标准化组织，现逐渐被其它组织替代； 欧洲电信标准协会（ETSI），成立于1988年，GSM、DECT、HiperLAN（高性能无线局域网）、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)等 北美地区的标准化组织： 电子电信工业协会（EIA/TIA） 蜂窝电信工业协会（CTIA） 美国联邦通信委员会（FCC） 美国国家标准协会（ANSI）,下一页,上一页,其它标准化组织,亚洲地区的标准化组织 日本电信技术委员会（ TTC） 我国的标准化组织 CWTS IEEE ( LAN)、ATM论坛、 Internet 工程任务组( IETF )等。,结束,上一页,现代无线通信的发展,现代无线通信的确切特征是：移动宽带化、宽带移动化、系统标准化、产品芯片化、（信息安全化）。 引领这一发展方向的技术动力是以Shannon信息论为核心的一系列基础理论和技术的重大研究突破。 大容量、高效、抗衰落无线传输、宽带无线组网、无线网络信息安全、专用无线通信系统、高效无线异构网络融合是本领域普遍关注的主要问题。,
