通信工程专业导论第二讲

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,通信工程专业导论,1,提纲,关于通信,：,从认知开始,通信发展历史及趋势（续）：,历史照亮未来,科研机构和学术团体：,成就与责任同在,2,卫星通信,概念的产生,时间,1945,年,10,月；,人物,英国物理学家、,空军雷达军官克拉克；,克拉克设想,把中继站用火箭发射到赤道上空的静止轨道上，每隔,120,度设一个静止卫星，这样不仅能够实现远距离通信，而且还能够实现全球通信。,3,卫星通信,4,卫星通信,卫星通信原理示意图,5,卫星通信,诞生：,1957,年人类第一颗人造卫星上天。,第一代：,1965,年第一颗地球同步卫星“蓝鸟,1,号”发射成功，开创了卫星通信的新纪元。,第二代：,国际海事卫星（七十年代）,第三代：,VSAT,（八十年代）,第四代：,移动卫星通信（九十年代）,6,卫星通信,1982,年,国际海事通信组织开通由四颗地球同步,卫星组成的,INMARSAT,系统，实现全球移,动通信。,1998,年,中、低轨道的卫星系统得以研究成功并,陆续开通，其中有,美国,Motorala,公司的铱星,(Iridium),系统,美国,LORAL,公司的全球星,(Global Star),系统,国际海事通信组织的,ICO,系统,1999,年,国际卫星组织发射电视直播卫星、应用,于高速信息公路。,7,铱星系统是美国摩托罗拉公司设计的全球移动通信系统。它的天上部分是运行在,7,条轨道上的卫星，每条轨道上均匀分布着,11,颗卫星，组成一个完整的星座。它们就像化学元素铱,(Ir),原子核外的,77,个电子围绕其运转一样，因此被称为铱星。后来经过计算证实，,6,条轨道就够了，于是，卫星总数减少到,66,颗，但仍习惯称为铱星。,铱星计划,8,铱星系统的两大优势：,轨道低，传输速度快，信息损耗小，通信质量大 大提高；,不需要专门的地面接收站，每部卫星移动手持电话都可以与卫星连接，这就使地球上人迹罕至的不毛之地、通信落后的边远地区、自然灾害现场的通信都变得畅通无阻。,铱星计划,所以说，铱星移动通信系统计划开始了,个人卫星通信的新时代,！,9,铱星陨落,铱星计划,1998,年,11,月,1,日正式将铱星系统投入使用；,然而，由于由于无法形成稳定的客户群，使铱星公司,亏损巨大，连借款利息都偿还不起，摩托罗拉公司不,得不将曾一度辉煌的铱星公司申请破产保护；,1999,年,3,月,18,日，铱星公司正式宣布破产。从正式宣,布投入使用到终止使用不足半年时间。昨夜星光灿烂，,而今化做一道美丽的流星；,铱星在,2001,年接受新注资后起死回生，美国军方是他,主要客户。,10,我国卫星通信的发展,初次应用：,1972,年，尼克松,访华时租用国际,通信卫星向全球,转播。,初次发射：,1970,年,4,月,24,日（,DFH1,）,第一颗实验静止卫星：,1984,年，我国第一颗实验静止卫星发,射成功（,DFH2,）,11,移动通信就是通信双方至少有一方在运动状态中进行信,息交换。它包括移动用户之间的通信，固定用户与移动,用户的通信。,卫星,宏蜂窝,微蜂窝,微微蜂窝,移动通信,12,现代移动通信技术的发展始于本,世纪,20,年代，大致经历了五个发展阶段。,移动通信,13,移动通信,第一阶段从上世纪,20,年代至,40,年代，为早期发展阶段。,美国底特律市警察使用的车载无线电系统。该系统,工作频率为,2MHz,，到,40,年代提高到,30,40MHz,。,特点是专用系统开发，工作频率较低。,第二阶段从,40,年代中期至,60,年代初期公用移动通信业,务开始问世。,根据美国联邦通信委员会,(FCC),的计划，贝尔系统在,圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称,为“城市系统”。,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，网络容量较小。,14,第三阶段从,60,年代中期至,70,年代中期。,美国推出了改进型移动电话系统,(1MTS),，使用,150MHz,和,450MHz,频段，采用大区制、中小容量，实现了无线,频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。,移动通信,第四阶段从,70,年代中期至,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。,1983,年，首次在芝加哥投入商用。,日本，英国，瑞典等国也各自开发了自己的系统。,这一阶段的特点是蜂窝状移动通信网成为实用系统，,并在世界各地迅速发展。,15,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。,模拟蜂窝网虽然取得了很大成功，但也暴露了一些问,题。例如，频谱利用率低，业务种类受限制等，最主,要的问题是其容量已不能满足日益增长的用户需求。,数字无线传输的频谱利用率高，可大大提高系统容量。,另外，数字网能提供语音、数据多种业务服务，并与,ISDN,等兼容。,80,年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网,(GSM),的体系。随后，美国和日本也制定了各自的数字,移动通信体制。泛欧网,GSM,已于,1991,年,7,月开始投入商,用，数字蜂窝移动通信已经成为陆地公用移动通信的,主要系统。,移动通信,16,含义,：每个用户占用一个频率,用户识别,：频道号,特点,：,简单，容易实现，适用于模拟和数字信号,以频率复用为基础，以频带划分各种小区,需要严格的频率规划，是频率受限和干扰受限系统,以频道区分用户地址，一个频道传输一路模拟,/,数字话路,对功控的要求不严，硬件设备取决于频率规划和频道设置,基站由多部不同载波频率的发射机同时工作,不适宜大容量系统使用,应用：,模拟,/,数字蜂窝移动通信系统,17,频分多址（,FDMA,）技术,Power,Frequency,Time,FDMA,历史回顾,：,1992,年，第一个数字蜂窝移动通信系统,欧洲的,GSM,（,Global System for Mobile Communication,）网络在欧洲开始铺设，由于其优越的性能，在全球范围内以惊人的速度得以扩张，目前已是全球最大的蜂窝通信系统。,1993,年，中国的第一个全数字移动电话,GSM,系统建成开通，之后中国电信和中国联通都采用了,GSM,。,主要特点,：,微蜂窝小区结构,数字化技术,-,语音信号数字化,新的调制方式,-GMSK,、,QPSK,等,FDMA/TDMA,频谱利用率高，系统容量大,便于实现通信安全保密,18,第二代数字蜂窝移动通信系统,-GSM,19,时分多址（,TDMA,）技术,含义,：每个用户占用一个时隙,用户识别,：时隙,特点,：,以频率复用为基础，小区内以时隙区分用户,每个时隙传输一路数字信号，软件对时隙动态配置,系统要求严格的系统定时同步,对功控的要求不严,是时隙受限和干扰受限系统,TDD,模式下，上下型信道信息可以共享,应用：,GSM,系统,Frequency,Power,Time,FDMA/TDMA,20,码分多址（,CDMA,）技术,Frequency,CDMA,Power,Time,含义,：每个用户使用一个码型，频率,/,时间共享,用户识别,：码型,特点,：,每个基站只需一个射频系统,每个码传输一路数字信号,每个用户共享时间和频率,是一个多址干扰受限系统,需要严格的功率控制,需要定时同步,软容量、软切换，系统容量大,抗衰落、抗多径能力强,应用：,IS-95 CDMA,系统、,cdma2000,系统、,WCDMA,系统,移动通信,21,移动通信,22,A/D,接入方式,典型代表,第一代（,1G,）,模拟蜂窝系统,FDMA,美国,AMPS,系统，欧洲,TACS,系统,第二代（,2G,）,数字蜂窝系统,TDMA,GSM,系统,CDMA,N-CDMA,系统,目标,典型代表,过渡代（,2.5G,）,高速传输,GPRS,CDMA20001X,系统,第三代（,3G,）,全球漫游，高质量多媒体业务，,系统容量、管理能力、保密性,和服务质量均有很大改善,欧洲,WCDMA,系统，北美,CDMA2000,系统，中国,TD-SCDMA,系统,第四代（,4G,）,高速率，各种数据话音业务，全,IP,，多协议，新技术,LTE-A,第一代移动通信系统,系统诞生：,1978,年以后，美国、日本、瑞典等国利用这一技术先后开通了大容量小区蜂窝移动电话试验系统。,复用技术：,它们的工作频段各不相同，最早的蜂窝移动通信是频分复用多址技术,FDMA,。,主要缺点：,保密性差，频率资源有些浪费，标准不统一而无法实现不同地区的漫游。,23,GSM,系统：,Global System of Mobile,，,1990,年,复用方式：,时分多址复用,TDMA,；,开放性标准：,没有设立专利障碍；,100,多个国家采用、能够国际漫游。,我国概况：,第一个,GSM,系统建于,1993,年,第二代移动通信系统,24,窄带,CDMA,：,美国高通公司是将,CDMA,技术民用化的创始者。,由高通公司制订的,IS,95,窄带,CDMA,被认定为国际上,第一个,CDMA,的使用标准。,CDMA,的优点：,频谱效率高（,GSM,的,3,4,倍）；,话音质量好；,掉话率低；,基站覆盖面广等优点；,保密性好；,第三代移动通信系统,25,第三代移动通信,3G,：,数字信令，结合移动卫星通信系统；,业务具有全球性，可以实现全球无缝漫游；,支持高质量的多媒体业务，支持服务等级；,以数据通信为主，兼容第二代；,传输速率：,144Kb/s,、,384Kb/s,、,2Mb/s,。,第三代移动通信系统,26,我国的,3G,发展概况,TD-SCDMA,中国移动 用户,4.5,亿,WCDMA,中国联通 用户,1.3,亿,CDMA2000,中国电信,收购联通,C,网 用户,2797,万,固网用户,2.1,亿,27,28,Enhanced 3G,E3G,Short Term Evolution,：可以保持,2,4,年的竞争力,3GPP,R5,：,HSDPA,、,IP RAN,R6,：,HSUPA,、,MBMS,、,IMS,、,WiFi,（,UMA,）,R7,：,HSPA+,、研究,MIMO,和,OFDM,3GPP2,EV-DO Release A,EV-DO Release B 3X,、,6X,、,9X,（多载波）,Long Term Evolution,：可以保持,4,年以上的竞争力,3GPP,LTE,：革命！,3GPP2,UMB,：革命！,29,TD-SCDMA,后续发展与标准化,29,3G,IMT-Advanced,4G,1G,2G,低,中,高,AMPS,TACS,GSM,cdmaOne,WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA,E3G,LTE,AIE,WLAN,数据速率,200kbps,300kbps-10Mbps,10kbps,100Mbps,100M-1Gbps,802.11/WiFi,BWA,802.16/WiMAX,3G+,HSDPA,HSUPA,1xEV-DO,1xEV-DV,移动性,2015,2010,2005,2000,1995,1985,时间,MBWA,802.20,因特网的发展,1958,年：,艾森豪威尔总统意识到成立“,美国国防部高级,研究计划署”,(ARPA),的必要性，以保持美国在,技术前沿位置,1962,年：,克列因若克,(Leonard Kleinrock),发明,束交换,技术,1963,年：,先进研究工程局计算机研究组组长利克莱德尔,(JCR,Licklider),提出,全球网络,设想,1967,年：,罗伯特,(Larry Roberts),发表论文，提出建立,ARPA,网的建议,1968,年：,美国国防部开始开发,ARPANET,1969,年：,A