蜂窩移動通信技術第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四基礎知識和基本概念標準化組織多址方式通信工作方式蜂窩通信概念第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四標準化組織國際標準化組織地區性標準化組織第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四國際標準化組織ISO（InternationalOrganizationforStandardization）國際標準化組織ITU（InternationalTelecommunicationsUnion）國際電信聯盟第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四地區性標準化組織ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute）美國國家標準學會ARIB（AssociationofRadioIndustriesandBusinesses）日本無線工業及商貿聯合會CCSA（ChinaCommunicationsStandardsAssociation）中國通信標準化協會CWTS（ChinaWirelessTelecommunicationsStandardsgroup）中國無線電訊標準組第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四地區性標準化組織EIA（ElectronicIndustriesAlliance）美國電子工業協會ETSI（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute）歐洲電信標準化協會/歐洲電信標準化組織FCC（FederalCommunicationsCommission）美國聯邦通信委員會。TTA（TelecommunicationsTechnologyAssociation）韓國電信技術協會第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四多址方式電信資源是有限的！FDMA（頻分多址）TDMA（時分多址）CDMA（碼分多址）SDMA（空分多址）第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四FDMA（頻分多址）FrequencyDivisionMultipleAccess不同用戶使用不同的頻段發送信號FDMA系統為每位用戶在可用頻段內分配一小部分頻率或頻道，且在相鄰的一對頻道之間留出一小部分頻譜作為保護帶，以減少來自相鄰頻道的干擾無爭用協議第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四TDMA（時分多址）TimeDivisionMultipleAccess不同用戶使用整個頻段的不同時間段發送信號每個時間周期分為多個時間段，稱為時隙。每對相鄰的時隙都被一小段時間段（作為保護時間）分隔開，以減少來自相鄰信道的干擾基于奈奎斯特抽樣定理無爭用協議第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四CDMA（碼分多址）CodeDivisionMultipleAccess不同用戶使用整個頻段的不同特定碼字發送信號在CDMA系統中，每個用戶信號在整個傳輸過程中都使用一個寬帶信道，使用相同的載頻，占用相同的帶寬根據分配給每個用戶的特定碼字來區分不同用戶的信號第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四CDMA（碼分多址）根據信道情況，CDMA可被認為是無爭用協議或爭用協議如果信道中同時傳輸的用戶數或者多址干擾值低于某一給定的閾值，系統可成功處理所有的傳輸，那么CDMA就是無爭用協議如果干擾值大于該閾值，將會在傳輸中丟失所有同時傳輸的分組，那么CDMA就是爭用協議因此，我們將CDMA視為一個功率受限系統，受限于來自其他用戶的全部干擾功率第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四SDMA（空分多址）SpatialDivisionMultipleAccess利用空間分割構成不同的信道是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現組合的多址方式，例如空分--碼分多址（SD-CDMA）實現的關鍵是智能天線技術第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四通信工作方式單工通信——只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互半雙工通信——通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送(當然也就不能同時接收)全雙工通信——通信的雙方可以同時發送和接收信息。TDD：TimeDivisionDuplex時分雙工FDD：FrequencyDivisionDuplex頻分雙工第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四蜂窩通信概念

蜂窩移動通信宏蜂窩小區微蜂窩小區分級蜂窩結構微微蜂窩小區三層分級蜂窩結構智能蜂窩第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四蜂窩移動通信 FCC的定義: 一個高容量的陸上移動通信系統，分配給系統中的頻譜被劃分為獨立的信道，這些信道按組分配給各個地理小區，這些小區覆蓋了一個蜂窩地理服務區。獨立的信道能夠被服務區內的不同小區復用。第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四一個蜂窩組ACDEFGB一個字母代表一組頻率，不同的字母代表不同組的頻率。第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四“蜂窩式”名稱的來源 在無線電通信時，一對通話要占用一條信道，即一段特殊的頻率。為了頻率復用，按地理范圍分成狀如蜂窩的若干小區，每個小區使用一組頻率，相同的頻率組之間至少間隔了兩個小區的地理距離，所以不會相互干擾。第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四蜂窩式無線電話網ACDEFGBACDEFGBACDEFGBACDEFGBACDEFGB第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四蜂窩移動通信蜂窩概念可用于FDMA系統，使同樣的子頻段可在距離足夠遠的蜂窩群中多次使用也可用于CDMA系統，降低干擾，提高系統容量同樣可用于TDMA系統，通過TDMA與FDMA技術的結合提供較高的系統容量，容納更多用戶第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四宏蜂窩小區(macrocell)每小區的覆蓋半徑較大，大多為1km～25km。宏蜂窩小區基站的發射功率較強，一般在10W以上，天線也做得較高。第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四宏蜂窩小區每個小區中有一個基站，與處于其服務區內的移動臺建立無線通信鏈路。各個小區的基站可通過電纜、光纜或微波鏈路與移動交換中心(MSC)相連。移動交換中心通過PCM電路與市話交換局相連接。第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四宏蜂窩小區存在的問題“盲點”：由于網絡漏覆蓋或電波在傳播過程中遇到障礙物而造成陰影區域等原因，使得該區域的信號強度極弱，通信質量低劣“熱點”：由于客觀存在商業中心或交通要道等業務繁忙區域，造成空間業務負荷的不均勻分布第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四微蜂窩小區(microcell)微蜂窩小區是在宏蜂窩小區的基礎上發展起來的一門技術。覆蓋半徑大約為30m～300m；發射功率較小，一般在1W以下；基站天線置于相對低的地方，如屋頂下方，高于地面5m～10m；傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂的泄露小。第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四微蜂窩小區最初被用來加大無線電覆蓋，消除宏蜂窩中的“盲點”。由于低發射功率的微蜂窩基站允許較小的頻率復用距離，每個單元區域的信道數量較多，因此業務密度得到了巨大的增長，且RF干擾很低，將它安置在宏蜂窩的“熱點”上，可滿足該微小區域質量與容量兩方面的要求。第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四分級蜂窩結構相鄰微蜂窩的切換都回到所在的宏蜂窩上，宏蜂窩的廣域大功率覆蓋可看成是宏蜂窩上層網絡，并作為移動用戶在兩個微蜂窩區間移動時的“安全網”大量的微蜂窩構成微蜂窩下層網絡。第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四微微蜂窩小區(picocell)隨著容量需求進一步增長，運營者可按同一規則安裝第三或第四層網絡，即微微蜂窩小區覆蓋半徑更小，一般只有10m～30m；基站發射功率更小，大約在幾十毫瓦左右；天線一般裝于建筑物內，業務集中地點第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四微微蜂窩小區微微蜂窩實質就是微蜂窩的一種，作為網絡覆蓋的一種補充形式而存在主要用來解決商業中心、會議中心等室內“熱點”的通信問題。第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四三層分級蜂窩結構宏蜂窩用于處理快速移動車輛的業務；微蜂窩處理慢速移動，集中于步行或交通阻塞車輛的業務；微微蜂窩用于覆蓋商場和辦公區等室內區域。用戶接入時，系統根據所測得的信號強度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇最恰當的蜂窩。第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四智能蜂窩是相對于智能天線而言的，指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應天線系統，智能地監測移動臺所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞給移動臺的蜂窩小區。

第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四智能蜂窩智能天線利用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。

智能蜂窩既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩和微微蜂窩。這項技術正在研制過程中。第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四智能蜂窩提高未來移動通信系統性能的幾個方面：

擴大系統覆蓋區域；提高頻譜利用率，增加系統容量；降低基站發射功率，減少信號間干擾；減少電磁環境污染；節省系統成本。

第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的的發展移動通信技術的的發展史移動通信技術的歷史發展趨勢移動通信技術的分代移動通信技術在我國的發展第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的的發展史移動通信可以說從無線電通信發明之日就產生了。標志：1897年，M.G.馬可尼完成在固定站與一艘拖船之間進行的的無線通信試驗，距離為18海里?，F代移動通信技術的發展始于20世紀20年代，大致經歷了五個發展階段第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的發展史

1.時間：20世紀20年代至40年代 特點：專用系統開發工作頻率較低。工作頻率從最初2MHz，到40年代提高到30～40MHz。 代表：美國底特律市警察使用的車載無線電系統。第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的發展史2.時間：20世紀40年代中期至60年代初期特點：從專用移動網向公用移動網過渡接續方式為人工網的容量較小。代表：20世紀40年代，美國建立了世界上首個公用移動通信系統——公用汽車電話網

第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的發展史3.時間：20世紀60年代中期至70年代中期特點：采用大區制、中小容量開拓了150MHz和450MHz頻段實現了自動選頻與自動撥號接續形成了移動通信的無線傳輸、信道管理及移動交換的基本技術第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的發展史4.時間：20世紀70年代中期至80年代中期特點：建成了蜂窩狀移動通信網代表：1978年底，美國貝爾試驗室研制成功先進移動電話系統(AMPS)第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的發展史5.時間：20世紀80年代中期開始特點：開發了新一代數字蜂窩移動通信系統。數字無線傳輸的頻譜利用率高，可大大提高系統容量。數字網能提供語音、數據多種業務服務，并與ISDN等兼容。第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的發展史代表： 1988年，歐洲提出主要建議和投標方案GSM900，頻段900MHz； 1989年，英國發放個人通信網PCN的許可證，工作在1800MHz的150MHz帶寬，并采用GSM標準，將GSM推廣到新的頻段。稱為DCS1800（數字蜂窩系統1800）。

第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術的歷史發展趨勢從軍用、專用到民用從低頻段到高頻段從單基站的大區制到多基站小區制的蜂窩結構從模擬系統到數字系統第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四第一代模擬系統，20世紀80年代開始第二代數字系統，20世紀90年代開始，主要制式有：GSM、IS-95CDMA、IS136、TDMA/CDMA數字無繩電話、WLL等第三代多媒體系統，即3G，21世紀開始，主要制式有：WCDMA，cdma2000，TD-SCDMA，WiMAX第四代？SystemBeyondIMT-2000，B3G，超3G移動通信技術的分代第41頁，共44頁，2023年，2月20日，星期四移動通信技術在我國的發展1987年，決定以900MHz頻段TACS體制為我