移动通信概述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,移动通信概述,网络技术,9/22/2024,1,内容目录,第一章 移动通信的发展简史,第二章 几种移动通信制式概述,第三章 GSM网络结构和功能,第四章 无线传播特性的分析,第五章 天线系统概述,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,2,第一章,移动通信的发展简史,本章要求和目的：,要求：,了解蜂窝移动系统与传统移动通信系统的差异,了解蜂窝系统从模拟转化到数字系统所作的各项努力和发展阶段,着重了解GSM系统技术的发展历史、背景和主要技术指标,目的,：为理解第二章数字蜂窝系统打基础,9/22/2024,3,第一章,移动通信的发展简史,1897年，M.G.马克尼所完成的无线通信实验， 宣告了移动通信的诞生,9/22/2024,4,1900年,Reginald Fessenden第1次通过无线电来传送人的声音,1906年,第1次实现无线电广播,1948年,John pierce描述CDMA复用,1956年, “antimultipath”RAKE接收机获得专利,1970s,CDMA 用于多个军事通信和导航系统中,1993年,美国在第二代移动通信系统中采用了标准化的CDMA,1993年,ITU请各方为IMT2000无线接口推荐提名的无线传输技术,9/22/2024,5,1998年,3GPP成立,在已经发展的GSM核心网和UTRA空中接口基础上,协调共同开发第3代系统,2003年,WCDMA网络投入商用,9/22/2024,6,第一章,移动通信的发展简史,一、移动通信的发展轨迹,第一阶段从本世纪初到40年代，为早期发展阶段,第二阶段从40年代中期到60年代初期,第三阶段从60年代中期到70年代中期,第四阶段从70年代中期到80年代中期，这是移动通信蓬勃发展时期,-1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，大大提高了系统容量。1983年，首次在芝加哥投入商用.,第五阶段从80年代中期开始。这是数字移动通信系统发展和成熟时期,9/22/2024,7,第一章,移动通信的发展简史,二、,蜂窝（移动通信）系统产生的背景和历史,9/22/2024,8,移动通信的发展,由大区向蜂窝的发展：,* 容量大幅度提高,* 功率大大降低,* 连续覆盖面广,* 技术难度提高,9/22/2024,9,第一章,移动通信的发展简史,三、GSM数字蜂窝移动通信,1、,GSM产生的背景,自1981年以来，蜂窝系统用户量的增长速度与无线射频频谱之间的矛盾激化,世界发达国家的最具有代表性和比较成熟的制式：,泛欧的GSM,美国的ADC（常称D-AMPS）,日本的JDC（现称PDC）,9/22/2024,10,移动通信的发展,由模拟向数字的发展：,第一代蜂窝系统：,* AMPS （美国）,* TACS （英国）,* NMT （北欧）,* NAMTS （日本）,第二代蜂窝系统：,* GSM/DCS1800 （欧洲）,* IS-95 CDMA （美国）,第三代蜂窝系统：,* WCDMA （欧洲）,* cdma2000 （美国）,* TD-SCDMA （,中国）,9/22/2024,11,第一章,移动通信的发展简史,2、GSM发展的历程,1982年,成立了“移动通信特别小组”（GSM）,1985年,GSM提出了系统的基本要求,1986年,在巴黎对八大建设系统进行了现场实验,1987年,选定数字TDMA、RPE-LTP话音编码、GMSK,1988年,达成GSM谅解备忘录（MOU）,1989年,GSM标准生效,1991年,GSM系统正式在欧洲问世，网络开通运行,1992年,我国在嘉兴建立和开通第一个GSM系统,9/22/2024,12,第一章,移动通信的发展简史,3、GSM数字蜂窝系统的基本特点,特色,依据ETSI制定的GSM TS,主要特点,兼容性、抗干扰、灵活性与扩容、使用标准化开放式接口、增加了安全性和保密性、灵活的切换处理、兼容ISDN、具有广泛的业务,工作频段,GSM900：890915MHZ(上行）， 935960MHZ（下行）,DCS1800：17101785MHZ(上行），18051880MHZ（下行）,9/22/2024,13,GSM 规范,1982年欧洲电信标准化委员会（ETSI）开始研究GSM规范,1990年ETSI推出GSM规范Phase I,1991,年ETSI制定DCS1800技术规范,1994年ETSI推出GSM规范Phase II，将DCS1800归并,1996年ETSI推出GSM规范Phase II+,9/22/2024,14,GSM规范版本号（一）,GSM规范的版本编号方式：V x.y.z,V：表示版本（Version）,x：,0：标准的设想,1：标准的原始草案,2：标准的最终草案,3：GSM specification phase 1,4：GSM specification phase 2,5：GSM specification phase 2+,6：Phase 2+ Release 1997,y：从0开始编号，每次增加表示文本中有技术性的修改、完善或更正等,z：从0开始编号，每次增加表示文本中有文字或表达方式的修改,9/22/2024,15,常用缩写,ETSI: European Telecommunication Standard Institute,GSM: Global System for Mobile,SMG: Special Mobile Group,TC: Technical Committee,(E)TR: (ETSI) Technical Report,(G)TS: (GSM) Technical Specification,9/22/2024,16,GSM 规范系列（一）,0112（除10以外）共11个系列,01:,01.02 : General description of GSM system,01.04 : abbreviation,01.48 : Interworking between DECT and GSM,01.61 : GPRS加密算法的要求,02 : GSM service,03 : GSM network function & architecture,04 : Um interface (L2 & L3),05 : radio charateristics,9/22/2024,17,GSM 规范系列（二）,06 : transcoder and rate adapter,07 : Mobile station,08 : A & Abis interface,09 : Interworking网络互通,10 : 业务互通,11 : test specification,12:TelecommunicationNetwork Management,9/22/2024,18,第二章 几种移动通信制式概述,本章要求和目的：,要求：,了解三种移动通信制式的简单原因,了解三种移动通信系统的优缺点,着重了解GSM系统的工作频段,目的：,承接第一章的理论，对数字蜂窝系统展开更进一步介绍，着重介绍GSM的TDMA制式,9/22/2024,19,第二章 几种移动通信制式概述,一、数字移动通信主要技术概述,移动通信,-数字化、综合化、智能化、宽带化和个人化发展,引入了许多数字技术,-多址联接技术、话音编码、数字信号不失真传输、窄带数字调制、移动无线信道、信道编码、交织技术、分集接收等,9/22/2024,20,第二章 几种移动通信制式概述,二、多址技术,频分多址（FDMA）,时分多址（TDMA）,码分多址 (CDMA),9/22/2024,21,第二章 几种移动通信制式概述,系统特性,每载波单路,连续传输,带宽较窄,传输速率低,共用设备成本高,移动台不需要均衡和复杂的成帧与同步,多频道信号互调干扰严重,频率利用率低，容量小,9/22/2024,22,第二章 几种移动通信制式概述,9/22/2024,23,第二章 几种移动通信制式概述,系统特性,每载波多路,突发脉冲序列传输,传输速率和自适应均衡,传输开销大,对于不断进展的新技术是开放的,基站设备的成本降低,移动台较复杂,抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大,9/22/2024,24,第二章 几种移动通信制式概述,9/22/2024,25,第二章 几种移动通信制式概述,系统特性,话音激活持续期的利用,用扇形天线来提高容量,柔性容量,无需频率管理或分配,软越区切换,在,CDMA,中没有保护时间,更适合于衰落信道,不需要均衡器,与窄带用户共享频带,适合于微小区和建筑物内部的通信,设备简单,9/22/2024,26,第二章 几种移动通信制式概述,9/22/2024,27,第三章 GSM网络结构,本章要求和目的：,要求：,了解GSM系统组成及特点,了解PLMN业务网络组成和信令网络组成，以及GSM网络结构,了解无线蜂窝的概念和无线蜂窝结构,目的：,从移动通信发展史到整体技术情况介绍，这一章着重介绍GSM系统网络结构和无线蜂窝网概念提出,9/22/2024,28,第三章 数字网络结构,一、数字蜂窝移动网络组成及各部分功能,交换子系统（NSS）,系统,基站子系统,（,BSS,）,操作和维护子系统（OMS）,移动台(MS),9/22/2024,29,数字网络结构,移动台,移动台,基站,基站,移动业务交换中心,设备识别寄存器,本地用户位置寄存器,外来用户位置寄存器,鉴权中心,操作和维护中心,移动业务交换中心,公用电话交换网,公共数据网,无线接口,A接口,与固定网络的接口,第三章 数字网络结构,9/22/2024,30,GSM系统结构,MSC,BSC,BSC,BTS,BTS,MS,EIR,MSC,MS,BTS,BTS,OMC,HLR,VLR,PSTN,ISDN,PDN,Um,Abis,A,AUC,9/22/2024,31,PLMN接口配置,9/22/2024,32,典型GSM网络结构,MSC,VLR,HLR,AUC,EIR,EC,IWF,XC,OMC,R,BSS,OMC,S,MS,PSTN,BC,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,BTS,MS,第三章 数字网络结构,9/22/2024,33,GSM系统信令结构,Um,Abis,A,BTS,BSC,MSC,L1,L2,L3,MS,TDMA,LAPDm,RR,MM,CM,TDMA,PCM,LAPDm,LAPD,RR,BTSM,PCM,LAPD,RR,BTSM,PCM,BSSMAP,SCCP,MTP,PCM,BSSMAP,SCCP,MTP,MM,CM,MS,TDMA : Time Division Multiple Access,LAPDm: Link Access Protocol for Dm Channel,RR : Radio Resource,MM : Mobility Management,CM : Connection Management,PCM : Pulse Code Modulation,LAPD : Link Access Protocol for D channel,BTSM : Base Transceiver Station Management,MTP : Message Transfer Part,SCCP : Signalling Connection & Control Part,BSSMAP: Base Station System Mobile Application Part,L1 : Layer 1,L2 : Layer 2,L3 : Layer 3,9/22/2024,34,第三章 数字网络结构,移动业务交换中心(MSC),本地用户位置登记器(HLR),交换,子,系统,外来用户位置登记器（VLR）,鉴权中心（AUC）,设备身份登记器(EIR),9/22/2024,35,各模块功能（一）,MSC (Mobile service Switching center)：移动业务交换中心，实现移动业务交换功能,-完成移动用户的位置登记、越区切换、自动漫游、合法性检查、寻呼接入、呼叫接续、计费等功能；提供与PTSN、ISDN接口功能,HLR (Home Location Register)：归属位置登记处。实际上是一个数据库，主要储存二类数据：,用户数据，主要包括：,用户的身份IMSI (International Mobile Subscriber Identification),用户ISDN号码,用户的漫游权限、基本业务、补充业务,用户的位置信息,MSC/VLR地址,9/22/2024,36,各模块功能（一）,VLR (Visitor Location Register)：拜访位置登记处。实际上是一个数据库，储存用户信息，主要包括：,MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移动台漫游号码,TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) :,临时移动用户身份,移动台登记的位置区（LAC）,与补充业务有关的数据,AUC (Authenticate Center) : 鉴权中心，用于对用户身份的鉴别,-对每个用户产生710组的三参数组（Kc,RAND,SRES),EIR (mobile station Equipment Identity Register) : 移动台设备身份登记处，用于储存及鉴别移动台的设备身份。,9/22/2024,37,第三章 数字网络结构,基站控制器,(BSC),码型变换器（RXCDR）,基站子系统,基站（,BTS,）,9/22/2024,38,BSC (Base Station Controller)：基站控制器，实现无线系统到交换系统的集线功能、,无线资源管理,功能以及其它与无线相关的控制功能，如无线信道的分配、释放以及越区信道切换的管理，在BSS系统中起着交换设备的作用。,RXCDR(Remote Transcoder)：完成16kbit/s RPE-LTP编码和64kbit/s A率PCM之间的码型变换,BTS (Base Transceiver Station)：基站收发信台，实现移动通信系统与MS之间的无线传输、无线跟有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能,各模块功能（二）,9/22/2024,39,第三章 数字网络结构,典型的GSM频率复用模式,6,43复用模式,1,5,2,9,1,5,2,6,10,9,10,7,3,8,4,7,11,3,11,4,8,12,12,2,6,10,3,7,11,4,8,12,1,5,9,2,6,10,1,5,9,4,8,12,3,7,11,9/22/2024,40,安全管理,配置管理,统计管理,故障管理,事件/告警,管理,人机接口,操作,系统,通信管理,管理,第三章 数字网络结构,操作与维护中心,OMC (Operation and Maintenance Center),：操作维护中心，提供人机界面实现对系统设备的监测和控制功能,9/22/2024,41,第三章 数字网络结构,移动台设备,（,完成话音编码、信道编码、信息加 密、调制和解调，发射和接收）,移动台,用户识别卡（,SIM,）,9/22/2024,42,二、网络结构,、,移动业务本地网的网络结构,MSC/VLR,MSC/VLR,LS,TS3,TS1,LS,HLR,TS2,LS,第三章 数字网络结构,长途编号区2,长途编号区3,长途编号区1,9/22/2024,43,、省内数字公用陆地蜂窝移动通信网,省内二级汇接中心,HLR,TMSC/VLR,TMSC/VLR,MSC/VLR,MSC/VLR,MSC/VLR,第三章 数字网络结构,9/22/2024,44,、全国数字公用陆地蜂窝移动通信网的网络结构,一级汇接中心,二级汇接中心,移动端局,基站,第三章 数字网络结构,PSTN,PLMN,PSTN,9/22/2024,45,第三章 数字网络结构,通信网,LE,SP,SP,SP,No.7信令网,HLR,VLR,TE,TE,MSC,BS,MSC,BS,信令网结构（a）,三、信令网结构,信令网结构（,a,）,9/22/2024,46,第三章 数字网络结构,信令网结构（b）,通信网,LE,No.7信令网,TE,TE,SP,SP,SP,HLR,VLR,MSC,BS,VLR,MSC,BS,信令网结构（b）,9/22/2024,47,第三章 数字网络结构,信令网结构（c）,SP,SP,SP,SP,No.7,信令网,LE,通信网,HLR,VLR,MSC,BS,HLR,VLR,MSC,BS,HLR,VLR,MSC,BS,TE,TE,信令网结构（c）,9/22/2024,48,第三章 数字网络结构,大区、省市信令网的转接点结构,LSTP,LSTP,HSTP,HSTP,一级信号转换点,（大区）,二级信号转换点,（省、市）,四级电话网,大区、省市信令网的转接点结构,C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8,9/22/2024,49,第三章 数字网络结构,三、蜂窝网络结构,蜂窝结构的拟合,9/22/2024,50,第三章 数字网络结构,有12个小区组成的频率复用区簇,A2,C3,B1,A1,B2,D1,B2,A1,D2,A2,C1,B3,A1,C2,A3,D2,B1,C3,C2,B1,C3,C2,D2,D2,D3,D1,C3,C1,A1,D3,C1,A3,B3,D3,9/22/2024,51,第四章 无线传播特性的分析,本章目的：,了解无线传播的电波特性,了解无线传播的理论分析方法,9/22/2024,52,第四章 无线传播特性的分析,一、移动环境中的电波传播,1、概述,具有非常的复杂性：由于移动台的移动性、移动台天线仅离地面110m、收信信号强度或传播损耗是具有变动特性的随机量,了解移动环境中的电波传播的特性是蜂窝无线网络设计与优化的基础,9/22/2024,53,第四章 无线传播特性的分析,2、影响电波传播特性的因素,主要受到以下因素的影响：电波频率、传播距离、天线极化方式、天线高度、地形、地物、地面及各种散射与反射物体的电特性参数、随着时间、季节等多种因素的影响。,如果移动通信的具体环境一旦确定，则电波传播就主要取决于电波传播的距离和天线高度与特性,9/22/2024,54,频谱划分,不同的频段内的频率具有不同的传播特性,300-3000GHz（至高频）,EHF（10-1毫米）,Extremely High,Frequency,30-300GHz（极高频）,SHF（10-1厘米）,Super High Frequency,3-30GHz（超高频）,UHF（10-1分米）,Ultra High Frequency,300-3000MHz（特高频）,VHF （10-1米）,Very High Frequency,30-300MHz（甚高频）,HF,High Frequency,3-30MHz（高频）,MF,Medium Frequency,300-3000KHz（中频）,LF,Low Frequency,30-300KHz（低频）,VLF,Very-low Frequency,3-30KHz（甚低频）,VF,Voice Frequency,300-3000Hz（特低频）,ELF,Extremely Low,Frequency,30-300Hz（超低频）,3-30Hz（极低频）,Designation,Classification,Frequency,（10-1丝米）,9/22/2024,55,第四章 无线传播特性的分析,9/22/2024,56,直射波及地面反射波,（最一般的传播形式）,对流层反射波,（传播具有很大的随机性）,山体绕射波,（阴影区域信号来源）,电离层反射波,（超视距通讯途径）,传播途径,9/22/2024,57,建筑物反射波,绕射波,直达波,地面反射波,传播途径,9/22/2024,58,电波传播受地形结构和人为环境的影响，无线传播环境直接决定传播模型的选取。影响环境的主要因素：,自然地形（高山、丘陵、平原、水域）,人工建筑的数量、分布、材料特性,该区域植被特征,天气状况,自然和人为的电磁噪声状况,无线传播环境,9/22/2024,59,THANKS !,THE END,9/22/2024,60,第四章 无线传播特性的分析,二、为解决移动通信系统的规划设计问题，必须搞清三个问题,1.,无线电信号在移动通信中可能发生的变化以及发生这些变化的原因。,2.,对于特定的无线传输技术，这些变化对传输质量和系统性能有什么影响。,3.,有哪些方法和技术可供用来克服这些不利影响。,9/22/2024,61,第四章 无线传播特性的分析,三、对移动通信进行研究的基本方法,1.,理论分析,2.,现场电波传播测试,3.,计算机模拟,9/22/2024,62,第四章 无线传播特性的分析,四、给出移动环境中电波传播研究的结果的方式,第一：对移动环境中电波传播特性给出某种统计描述。,第二：建立电波传播模型。,9/22/2024,63,第四章 无线传播特性的分析,五、无线信号的理论分析,移动通信的传播：总体平均值随距离减弱，但信号电平经历快慢衰落的影响,distance,Variation due to shadowing,Global means,SS at Rx-antenna,Variations due,to Rayleigh fading,9/22/2024,64,Ploss=32.44+20lgf,MHz,+20lgd,km,设f=900MHz，该传播损耗可描述为：,Ploss=91.52+20lgd,=L0+10,lgd,L0=91.52, = 2路径损耗斜率,在实际通信环境中，,一般在3至5之间,自由空间传播损耗,9/22/2024,65,第四章 无线传播特性的分析,无线电波在自由空间的传播是电波传播研究中最基本、最简单的一种。,Txpwr,Txpwr,Distance,覆盖距离,Signal Strength,信号功率,DCS Signal Acceptance Level,DCS信号干扰水平,GSM Signal Acceptance Level,GSM信号干扰水平,GSM900,GSM1800 (DCS),6dB,9/22/2024,66,第四章 无线传播特性的分析,基站至移动台的直射波以及地面反射波的两径模型是最简单的传播模型,Mobile,hb,hm,Base,d,9/22/2024,67,平坦地形传播损耗,Ploss,= 10,lgd,-20lgh,b,- 20lgh,m, = 4 路径损耗斜率,h,b,：基站天线高度,h,m,：移动台高度,基站天线高度增加一倍，可补偿6dB的路径损耗,9/22/2024,68,准平滑地形及不规则地形传播损耗,准平滑地形,表面起伏平缓，起伏高度小于,等于20米的地形,不规则地形,除了准平滑地形之外的其余地形，可按状态分为：丘陵地形、孤立山岳、倾斜地形、水陆混合地形等,R,T,T,R,9/22/2024,69,其它传播损耗,T,R,T,R,绕射损耗,穿透损耗,地物损耗,9/22/2024,70,特点,电磁波在绕射点四处扩散,绕射波覆盖除障碍物外的所有方向,扩散损耗最为严重,计算公式复杂，随不同绕射常数变化,9/22/2024,71,XdBm,WdBm,穿透损耗=X-W=B dB,电磁波穿透墙体的反射和折射,室内信号取决于建筑物的穿透损耗,室内窗口处与室内中部信号差别较大,建筑物材质对穿透损耗影响较大,电磁波的入射角对穿透损耗影响较大,建筑物穿透损耗,9/22/2024,72,物体阻挡,/,穿透损耗为： 隔墙阻挡：,5,20dB,楼层阻挡：,20dB,，,室内损耗值是楼层高度的函数，,-1.9dB/,层 家具和其它障碍物的阻挡：,2,15dB,厚玻璃：,6,10dB,火车车厢的穿透损耗为：,15,30dB,电梯的穿透损耗：,30dB,左右 茂密树叶损耗：,10dB,建筑物穿透损耗,9/22/2024,73,地面性质,水面,稻田,田野,城市、山地、森林,等效地面反射系数,0.91,0.60.8,0.30.5,0.10.2,反射损耗（dB）,01,24,610,1420,反射损耗,9/22/2024,74,第四章 无线传播特性的分析,无线通信工程上的做法是，在大量场强测试的基础上，经过对数据的分析与统计处理，找出各种地形地物下的传播损耗（或接收信号场强）与距离、频率以及天线高度的关系，给出传播特性的各种图表和计算公式，建立传播预测模型,9/22/2024,75,Okumura(,奥村,)/,Hata,模型,适用于,900M,宏蜂窝预测,COST231-Hata,模型,适用于,1800M,宏蜂窝预测,COST231,Walfish,-Ikegami,模型,适用于,900M,和,1800M,的微蜂窝,常见传播模型,9/22/2024,76,第四章 无线传播特性的分析,Okumura-Hata,经验模式,L(,市区）,69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a),L(,郊区,=64.15+26.16lgf-2lg(f/28)-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),L(,乡村公路,),=46.38+35.33lgf-lg(f/28)-2.39(lgf)-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),L(,开阔区,),=28.61+44.49lgf-4.87(lgf)-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),L(,林区,),=69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2),9/22/2024,77,第四章 无线传播特性的分析,COST-231-Walfisch-Ikegami模式,该模式分视距（LOS和非视距（NLOS）两种情况,（1）视距情况,基本传输损耗采用下式计算,L42.6+26lgd+20lgf,（2）非视距情况,基本传输损耗由三项组成,LLo+Lmsd+Lrts,9/22/2024,78,第五章 天线系统概述,本章目的：,了解天线的基本组成,了解天线的特点,了解天线的基本性能和参数,了解天线的各种类型,9/22/2024,79,第五章 天线系统概述,概述,移动蜂窝通信系统的特殊性决定了对天线的特别要求、同时蜂窝系统的双工性要求天线在发射和接收两个方向提供同样的性能,天线可以控制：天线类型、增益、覆盖方向图、可用的驱动天线的功率、简单或复杂的天线配置和天线极化等,天线无法控制因素：小区基站天线间的地理状况、移动台运动速度和方向、天线在移动台上的位置,9/22/2024,80,第五章 天线系统概述,天线设计时考虑的因素,环境,传播,系统,天线,分集,集成结构,增益 带宽 方向图,邻近效应,人体效应,多路径,衰落,延迟,距离,区域,9/22/2024,81,第五章 天线系统概述,一、天线的基本性能和参数,水平方向图波瓣宽度、垂直方向图波瓣宽度,输入阻抗,驻波比,垂直极化和水平极化,功率容限,频带宽度,9/22/2024,82,天线主要电气指标,9/22/2024,83,增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。增益一般与天线方向图有关，方向图主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。,天线增益,9/22/2024,84,天线方向图,对称半波振子方向图,顶视,侧视,定向天线方向图,全向天线方向图,9/22/2024,85,天线其它电气指标,9/22/2024,86,波束宽度,方位即水平面方向图,120 (,eg),峰值,- 10dB,点,- 10dB,点,10,dB,波束宽度,60 (,eg),峰值,- 3dB,点,- 3dB,点,3,dB,波束宽度,15 (,eg),Peak,Peak - 3dB,Peak - 3dB,32 (,eg),Peak,Peak - 10dB,Peak - 10dB,俯仰面即垂直面方向图,在方向图中通常都有两个瓣或多个瓣，其中最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称 为副瓣。主瓣两半功率点间的夹角定义为天线方向图的波瓣宽度。称为半功率（角）瓣宽。主瓣瓣宽越窄，则方向性越好，抗干扰能力越强。,9/22/2024,87,天线的主要机械指标,天线输入接口,天线尺寸,天线重量,风载荷,工作温度,湿度要求,雷电防护,三防能力,9/22/2024,88,第五章 天线系统概述,二、,移动通信中使用的各种类型天线,全向天线,在水平方向图上为360度的均匀辐射、垂直方向图上表现为有一定宽度的波束,定向天线,在水平方向图上为一定角度范围辐射（即方向性）、垂直方向图上为有一定宽度的波束,泄漏天线,通过电缆或馈线开缝，发射少量的射频信号，达到覆盖的目的,微蜂窝天线,根据微蜂窝的特性（如覆盖区域小或室内覆盖），它的天线增益较小（一般小于10dB），也分全向和定向,9/22/2024,89,第五章 天线系统概述,全向天线,定向天线,移动通信中使用天线,各种类型天线,泄漏电缆,微蜂窝天线,9/22/2024,90,按辐射方向划分,图：定向天线,图：全向天线,9/22/2024,91,第五章 天线系统概述,三、移动天线产品技术走向,双极化技术节省空间、方便安装。,电调技术通过调节振子相位,自适应多波束天线属智能天线范畴,9/22/2024,92,按极化方式划分,9/22/2024,93,天线极化,天线辐射的电磁场的电场方向就是天线的极化方向,垂直极化,水平极化,+ 45度倾斜的极化,- 45度倾斜的极化,9/22/2024,94,双极化天线,V/H (,垂直/水平),倾斜,(+/- 45),两个天线为一个整体,传输两个独立的波,9/22/2024,95,天线下倾,机械下倾,电下倾,9/22/2024,96,动态多波束天线系统,9/22/2024,97,动态多波束天线系统,主要特点:,多波束形成,波束方向可控,波瓣宽度可控,波束距离可控,9/22/2024,98,动态多波束天线系统应用,负载平衡,9/22/2024,99,动态多波束天线系统应用,蜂窝优化-有效的调整覆盖,9/22/2024,100,第六章,移动通信发展趋势,本章目的,：,了解移动通信发展的前景,了解目前IMT-2000的状况和发展阶段,9/22/2024,101,第六章,移动通信发展趋势,一、概述,第二代蜂窝移动通信系统在世界范围获得巨大成功，截至,2005,年月底，中国电话用户总数已超过,.,亿，其中移动电话用户逾,.,亿户。全国固定电话普及率达到每百人,.,部，移动电话普及率达到每百人,.1,部。,话音仍是第二代移动通信的主流业务,GSM,的标准数据速率,9.6kbps,IMT-2000,在,ITU,中,正在完善中,WCDMA,在,实验阶段,9/22/2024,102,第二代移动通信系统：,话音业务（主流）,短消息业务（SMS）,低速率数据业务电子邮件（E-mail）,语音信箱,第三代移动通信系统：,话音业务,移动接入互联网电子商务,高速率数据业务移动计算业务,图象及多媒体业务,其它高速数据业务,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,103,二、IMT-2000:,所有网络系统及多种移动通信技术融为一体:,蜂窝系统,无绳系统,卫星通信系统,要求:,多速率,多环境,多业务,实现特点:,全球化能力,综合化能力,个人化能力,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,104,三、GSM系统应向第三代移动通信系统平滑过渡,“家族”概念：,尽可能利用第二代系统的基础网络设施和接口协议，能支持第二代系统业务，可实现两代系统的互通、漫游和软切换，并支持现有第二代系统向第三代系统演进发展。,优点：,投资少：充分利用前期对第二代系统的投入,见效快：迅速开展第三代系统业务,ETSI方案：,发展标准IMT-2000 RTT提案WCDMA，采用全新的空中接口技术和工作频段,采取分阶段演进，保留GSM空中接口的时隙结构和频段,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,105,平滑演进：,第一阶段,：,HSCSD高速电路交换数据,（High-Speed Circuit-Switched Data）,GPRS通用分组无线业务,（General Packet Radio Service）,第二阶段：,EDGE演进增强数据速率,（Enhanced Data Rate for GSM Evolution GSM）,包括：ECSD（Enhanced Circuit-Switched Data） 、EGPRS（Enhanced GPRS）,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,106,GSM系统向第三代系统的演进,第六章,移动通信发展趋势,GSM,9.6kbit/s,GSM,9.6kbit/s,GSM 2+,115kbit/s,EDGE,WCDMA,现有频段,新的频段,GSM系统向第三代系统的演进,9/22/2024,107,四、发展第三代移动通信系统IMT-2000的现状及前景,IMT-2000系统的技术特性:,全球高度通用性,固定网络业务的兼容性,业务的多样性,高质量的业务要求；,全球漫游功能,小型便携式终端,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,108,第六章,移动通信发展趋势,IMT-2000系统无线传输要求：,较高的频谱效率,适应多种无线运行环境,提供多种业务功能,较高业务质量,网络的灵活性,无缝覆盖能力,9/22/2024,109,第六章,移动通信发展趋势,IMT-2000现状,WCDMA,技术特点：,适应多传输速率，灵活提供多种业务,基站之间不需要同步，不用GPS系统,上/下行链路利用快速功率控制,反向相干调制技术,电磁干扰更小的连续发射技术,9/22/2024,110,第六章,移动通信发展趋势,cdma2000,技术特点：,基于,IS-95,标准,多数据速率,与,RF,信道带宽；,先进媒体接入控制方式；,广泛的无线接口信令选择；,先进的多媒体,QoS,控制功能。,9/22/2024,111,TD-SCDMA,技术特点：,基于,SCDMA,与,TDMA,技术,在固定,1.2MHz,带宽中,1.1136Mcps,的码片速率,每载频分为,8,个时隙，每时隙又分为,16,个码信道,不对称数据速率业务，智能天线，费用低,高频谱效率,先进的同步,CDMA,，,智能天线系统与软件无线电技术,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,112,IMT-2000前景,目前对第三代移动通信业务需求程度,多媒体等业务的发展程度和收费水平,便携式电脑、可视电话等移动终端的普及程度,固定网基本能满足用户对Internet、E-mail等业务的需求,系统和终端的价格可接受程度,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,113,第三代系统很难迅速取代第二代系统：,第二、第三代间设备成本差距较大,移动终端的性能（体积、重量、通话时间、品牌数量）有较大差距,第三代系统话音质量方面不比第二代有明显优势,容量方面，二三代处于大致相同的水平,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,114,无论如何，第三代移动通信系统,是移动通信发展的必然趋势！,第六章,移动通信发展趋势,9/22/2024,115,THE END,9/22/2024,116,