移动通信发展历程及重要技术

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,移动通信发展历程及重要技术,1,内容提要,移动通信的发展历程,移动通信的重要技术,移动通信的发展趋势,2,移动通信的发展历程,移动通信的发展历史可以追溯到19世纪。1864年，Maxwell从理论上证明了电磁波的存在,这一理论于1876年被赫兹用电磁波辐射的实验证实，使人们认识到电磁波和电磁能量是可以控制发射的。接着1900年马可尼和波波夫等人利用电磁波作了远距离通信的实验获得了成功，从此通信进入了无线电通信的新时代。,3,移动通信的发展历程,AMPS,TACS,NMTS,其它,第一代 80年代,模拟,模,拟,技,术,GSM,CDMA,IS-95,TDMA,IS-136,JDC,第二代 90年代,数字,需求驱动,数,字,技,术,语,音,业,务,第三代,IMT-2000,WCDMA,cdma,2000,需求驱动,宽,带,业,务,TD-,SCDMA,FDMA,语音,TDMA,和,CDMA,话言和低速数据,CDMA,宽带多媒体,4,移动通信的发展历程,1G第一代模拟移动通信系统（1971）,美国的先进移动电话服务,(AMPS),，英国的全接入通信系统,(TACS),、日本的电报和电话系统(NAMTS)、北欧移动电话系统(NMTS)和原联邦德国的NETZC等，其中AMPS与TACS非常接近。这些系统均采用了频分多址(FDMA)接入技术，在移动通信信道中传输调制模拟电话信号，所以它们具有很多相似的特征，但是并没有发展出一个全球的共同标准。各个国家和地区都选择了与其国情相适应的系统进行研究和无线网络配置，包括各个国家采用不同的通信频段。缺点：,1.只有语音业务；,2.频谱复用率低；,3.标准不统一，不能漫游(工作频段不同)；,4.安全保密性差；,5.系统设备价格高，笨重(“大哥大”)。,5,移动通信的发展历程,2G第二代数字移动通信系统（1982）,1982年，欧洲邮电管理委员会(CEPT)成立了移动通信特别小组(GSM)，开发数字蜂窝式移动通信技术，即全球通移动通信系统(GSM)。1987年，GSM就泛欧数字蜂窝系统的GSM协议达成一致意见。1991年，GSM数字蜂窝式移动通信系统在欧洲问世，紧接着以TDMA标准为基础的其他第二代数字蜂窝移动通信系统如D-AMPS、JDC等也相继投入使用。同时以IS-95技术标准为基础的CDMA商用系统已分别在香港、韩国等地区和国家投入使用，取得了良好的用户反映。,6,移动通信的发展历程,2.5G,主要解决数字移动通信系统传输速率低和直接上因特网的问题。GSM增加了分组无线业务GPRS和EDGE技术，速率从9.6kbit/s提高到120kbit/s；CDMA发展成CDMA1X，速率从9.6kbit/s提高到150kbit/s左右。,2G,TDMA,CDMA（美国）,GSM（欧洲）,D-AMPS（美国）,JDC（日本）,7,移动通信的发展历程,3G第三代移动通信系统（1985）,全球多媒体移动通信的梦想,人类对21世纪移动通信发展的理想，即实现任何人(Whoever)在任何时间(Whenever)、任何地点(Wherever)，能够向任何其他人(Whomever)传送任何信息(Whatever)。在这个网络中，每个人有一个个人识别号码(PIN)，跨越多个网络建立自己所需业务的通信连接，把“服务到终端”推向“服务到个人”，在任何位置、网络和终端上均能发起和接受呼叫。,为了解决正在运行的第二代数字移动通信系统所面临的问题，并且满足人们不断增长的对于数据传输能力和更好的频谱利用率的迫切要求，国际电信联盟(ITU)早在1985年提出3G，称为未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS)，1996年 ITU将FPLMTS正式更名为,IMT-2000标准,(International Mobile Telecommunication 2000)，统称为3G系统，即国际移动通信系统。,中国提出的TD-SCDMA技术已正式写入第三代无线接口规范建议的ITM-2000 CDMA TDD部分中，这标志着我国提出的移动通信技术建议在百年电信史上第一次成为国际电信联盟的,技术标准,。,8,移动通信的发展历程,目的,措施,为取代第一代和第二代移动通信系统,名称含义,ITU提出了FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统）,全球具有统一的频段和全球的无缝漫游,该系统主频段位于2GHZ附近，命名为IMT-2000，即第三代移动通信系统,9,移动通信的发展历程,IMT-2000,无线接口标准,3G技术方案已基本上统一到CDMA技术上。通过融合，目前形成三种主流技术标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。,GSM,WCDMA,引入GPRS,CDMA,Cdma2000,TD-SCDMA,GSM,CDMA1X,10,移动通信的发展历程,以欧洲为主的3GPP发展WCDMA、CDMA、TDD和EDGE,以美国为主的3GPP2发展cdma2000的技术规范,3GPP2,3GPP,WCDMA,核心网络：基于MAP和GPRS,无线传输技术：WCDMAFDD/TDD,cdma2000,核心网络：基于ANSI 41和MIP,无线传输技术：cdma2000,EDGE,TD-SCDMA,11,移动通信的发展历程,3G传输声音和数据的速度提升，能够在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有第二代系统的良好兼容性。,为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说静止用户可达2Mbps，慢速移动用户（如步行）达到384kbps，高速移动用户（如汽车）达到144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化）。,12,移动通信的重要技术,1971年12月，Bell公司向美国联邦通信委员会提交了,蜂窝移动通信系统的建议。目的是解决常规移动通信系统频,谱匮乏、容量小、服务质量差及频谱利用率低等问题。蜂窝,组网理论为移动通信技术的发展和新一代多功能设备的产生,奠定了基础。,蜂窝移动通信技术,的概念：,将一个移动通信服务区分割为许多以正六边形为基本几,何图形的小区域，在每个蜂窝中建设一个基站，由该基站负,责为蜂窝中的移动台提供无线通信服务。,13,移动通信的重要技术,蜂窝移动通信技术,的,特征：,1.低功率发射，覆盖范围小,2.频率复用,3.蜂窝的再分裂再组合,4.越区切换和中心控制,蜂窝移动通信技术,的,组成：,1.移动台,2.基站子系统,3.网络子系统,14,移动通信的重要技术,3G关键技术,1.双工技术,2.多址技术,3.信源编码技术,采用速率可变信源编码,进一步提高编码效率,4.信道编码-可靠性,采用高性能的信道编码和二次交织，提高系统性能,5.RAKE接收机,6.智能天线,7.SDR技术,软件无线电技术,15,移动通信的重要技术,1.双工技术,FDD:上下行频率配对,WCDMA的基本带宽为5MHz2，如果运营者建设多层网，即用宏蜂窝完成大面积覆盖，用微蜂窝覆盖热点地区，用微微蜂窝提供高速接入，则至少需要3个频点，即15MHz2的频率。,TDD：上下行频率相同,TD-SCDMA的单载波带宽为1.6MHz，而且不需要对称频段，在考虑三级网络结构时，分配5MHz就可组建一个基本的,全国网,。,在TDD的工作模式中，上下行数据的传输通过控制上、下行的发送时间长短来决定，这尤其适合今后的移动因特网、多媒体视频点播等非对称业务的高效传输。,16,移动通信的重要技术,2.多址技术,3G技术方案已基本上统一到CDMA（码分多址）技术上。在CDMA系统中,移动台与基站之间采用码分多址方式进行连接,这种多址方式完全区别于传统的信号调制方式,信号在频率,时间和空间上互相重叠；,采用码分多址接入技术和扩频技术，加上丰富的码字资源，使得3G系统具有,极高的频率利用率,，而且同一频率还可以在相邻小区中复用，这使,频率规划简单，容量大,。在相同的频段内提供的系统容量比模拟TDMA系统大1020倍，比TDMA数字系统大46倍。,3G用码字区分信道，码字长度不同，信道提供的速率就不同，所需要的功率也不同，这为3G系统有效支持多种业务、提供不同等级的服务质量奠定了基础。,17,移动通信的重要技术,窄带系统,大衰落,发射信号,接收到的衰落信号,频率,频率,强度,强度,大衰落,发射信号,接收到的衰落信号,频率,频率,强度,强度,宽带系统,最大优点：抗衰落性能强,WCDMA,18,移动通信的重要技术,5.RAKE接收机,专为CDMA系统设计的,分集相干扩频接收器,可对多个携有相同信息且衰落特性相互独立的单径信号进行,相位校正,并进行,最大比合并,处理，从而达到克服多径衰落，提高接收信号与干扰比的目的。,实际的CDMA系统中的,信道估计是根据发射信号中携带的导频符号完成的,。通过接收带有确知信息的导频信号，可以对多径信号的幅度和相位信息进行估计，从而使得多径分集和相干接收成为可能。,19,移动通信的重要技术,接收机,单径接收电路,单径接收电路,单径接收电路,搜索器,计算信号强度与时延,合 并,合并后的信号,t,t,s(t),s(t),RAKE接收机,20,移动通信的重要技术,6.智能天线,采用空分多址（SDMA）技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源。,全向小区,三扇区小区,智能天线小区,智能天线利用数字信号处理技术，采用了先进的波束转换技术和自适应空间数字处理技术产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的,21,移动通信的重要技术,数据,编码交织,扩频,调制,射频发送,射频接收,解调,解扩,解码解交织,数据,加扰,解扰,交织技术,WCDMA数据简要发送过程,22,移动通信的重要技术,床前明月光,春眠不觉晓,白发三千丈,红豆生南国,床床前前明明月月光光,春春眠眠不不觉觉晓晓,白白发发三三千千丈丈,红红豆豆生生南南国国,床春白红床春白红,前眠发豆前眠发豆,明不三生明不三生,月觉千南月觉千南,光晓丈国光晓丈国,床春白红？,？前眠发豆,明不三生明不三生,月觉千南月觉千南,光晓丈国光晓丈国,床？前明明月月光光,春？眠不不觉觉晓晓,白？发三三千千丈丈,红？豆生生南南国国,编码,交织,去交织,解码,突发错误,交织技术,（举例）：,23,移动通信的发展趋势,4G特征：,宽带化（2Mb/s到150Mb/s）、综合化（以数据为重心、分组为基本的IP网，统一传输话音、图像和多媒体通信，与固定通信网相似）、个人化（移动IP，信息个人化）等。,24,