《移动通信原理》课件

移动通信原理移动通信技术，例如蜂窝移动网络，使我们能够随时随地进行通信移动通信发展概况第一代移动通信第二代移动通信主要使用模拟技术，以模拟信号采用数字技术，可提供更高容量传输语音，容量有限，通话质量和更可靠的连接，支持数据传输较差，例如短信和简单的互联网接入第三代移动通信第四代移动通信着重于高速数据传输，为视频通进一步提高数据速率，改善网络话、移动互联网等多媒体服务奠性能，支持各种智能设备和应用定了基础程序移动通信系统结构移动通信系统由多个子系统组成，协同完成移动通信功能这些子系统包括移动台、基站、交换中心、网络管理中心等移动台是用户使用的移动设备，负责信号的接收和发送基站是移动通信系统中的基础设施，负责与移动台进行无线通信交换中心负责连接不同的基站，并将移动台的呼叫连接到目标网络网络管理中心负责对整个移动通信系统进行监控和管理频谱资源分配频谱资源是移动通信系统的重要基础合理的频谱分配能够提高频谱利用率，保证通信质量分配方式特点固定分配简单易行，但灵活性较差动态分配灵活性强，但管理复杂信道分类及特点移动信道非移动信道移动信道是指移动台和基站之间无线信号非移动信道是指固定通信设备之间有线或传输的媒介，它具有时变性和随机性特点无线信号传输的媒介，通常具有稳定的传，这给移动通信系统设计带来了挑战输特性，相对简单信号调制技术调制技术1将数字信号转换为模拟信号的过程称为调制•幅度调制（AM）•频率调制（FM）•相位调制（PM）解调技术2将模拟信号转换为数字信号的过程称为解调•同步解调•非同步解调调制技术应用3调制技术广泛应用于移动通信、广播、卫星通信等领域•提高信号传输效率•克服信道干扰接入技术原理移动通信中，接入技术至关重要，它决定了终端如何连接到网络从最初的模拟技术，到如今的4G和5G，接入技术不断发展，以实现更高数据速率和更低延迟第五代移动通信5G1基于新一代无线技术，实现高速率、低延迟、大容量第四代移动通信4G2采用LTE技术，实现高速数据传输第三代移动通信3G3采用WCDMA、CDMA2000等技术，支持语音和数据服务第二代移动通信2G4采用GSM、CDMA等技术，以语音通信为主第一代移动通信1G5以模拟技术为主，支持语音通信这些接入技术推动了移动通信的不断发展，为人们带来了更便捷、高效的通信体验编码解码技术信道编码纠错编码在发送端增加冗余信息，提高抗干扰能力检测并纠正传输过程中的错误数据压缩加密编码减少数据量，提高传输效率确保信息安全，防止数据泄露电路交换技术建立连接占用资源

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22.电路交换建立连接后，双方通话期间电路保持连接，保证持电路交换占用线路资源，即使没有数据传输也占用，资源利续通话质量用率低延迟较低应用场景

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44.电路交换数据传输实时性强，延迟低，适合实时语音和视频传统电话、视频会议等需要实时、可靠的通信场景通话分组交换技术分组交换路由器异步传输优点数据被分成固定大小的数据包数据包通过网络中的路由器传数据包以异步的方式传输，无•资源利用率高，每个数据包包含目的地地址输，路由器根据数据包中的地需建立持续的连接，提高了网•网络灵活性强和数据址信息进行转发络利用率•对线路质量要求低蜂窝网络结构蜂窝网络是移动通信系统的基础结构，它将覆盖区域划分为多个六边形的小区每个小区都有一个基站，负责与该小区内的移动终端进行通信小区之间的边界区域称为“交叠区”，移动终端在交叠区内会切换到信号更强的基站蜂窝网络通过这种方式实现了移动终端的连续覆盖和无缝切换小区覆盖与重用覆盖1无线信号覆盖整个区域重用2在不同区域重复使用相同频率频率规划3避免频率冲突，提高频谱利用率小区覆盖是指每个基站的信号覆盖区域小区重用是指在不同区域使用相同的频率，以便最大限度地利用频率资源合理的频率规划可以避免频率冲突，提高频谱利用率信号传播特性自由空间传播多径传播信号在自由空间中传播时，信号信号在传播过程中遇到障碍物时强度会随着距离的增加而衰减，会产生反射、折射和衍射，导致信号路径多样化，形成多径传播衰落阴影衰落多径传播会导致信号相位和幅度当信号遇到大型障碍物时，例如发生变化，造成信号强度起伏，建筑物，会产生明显的信号强度这就是信号衰落衰减，这就是阴影衰落路径损耗模型路径损耗是指无线信号从发射机到接收机传播过程中，由于距离、障碍物和环境因素导致信号强度衰减的现象路径损耗模型用于预测不同距离和环境下信号强度衰减程度，是移动通信系统设计和优化中重要的工具204060dB dBdB每增加10倍距离，信号强度衰减约20dB当距离增加100倍时，信号强度衰减约40dB当距离增加1000倍时，信号强度衰减约60dB路径损耗模型根据信号传播环境和频率等因素进行建模，常用的模型包括自由空间模型、Okumura-Hata模型和COST-231模型阴影衰落特性地形影响建筑物遮挡植被遮挡地形起伏会遮挡信号，导致信号强度降低，高层建筑、山丘等障碍物会阻挡信号，形成茂密的树木、灌木等植被也会吸收和反射信形成阴影区域信号阴影区域号，造成信号衰落多径传播与衰落多径传播衰落移动通信中，信号通过不同路径传播，到达接多径传播导致信号叠加，造成信号强度波动收机影响解决方法影响信号质量，导致传输速率下降、误码率上使用分集技术、均衡技术、RAKE接收机等技术升克服衰落影响信道容量理论信道容量理论由香农提出，它定义了信道能够可靠地传输信息的极限速率信道容量取决于信道带宽、信号功率和噪声功率信号处理技术滤波编码

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22.滤波技术可消除噪声和干扰，编码技术可以提高信号抗干扰提高信号质量能力，确保信息传输可靠性解调扩频

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44.解调技术将接收到的信号还原扩频技术可以增强信号的抗干成原始数据，以便用户可以理扰能力，提高通信的安全性解和使用移动通信网络移动通信网络是指由移动通信系统组成，覆盖范围广，服务对象多，具有无线接入特点的通信网络包括移动基站、移动交换机、移动终端等，为用户提供语音、数据、多媒体等服务移动通信网络发展迅速，技术不断更新，已成为现代社会重要的信息基础设施移动通信标准2GCDMA码分多址，主要应用于北美地区CDMA采用码分多址技术（CDMA），可提供更高的语音质量和数据速率，同时支持语音和数据传输，并具有良好的抗干扰性GSM全球移动通信系统，是世界上应用最广泛的2G标准之一GSM采用时分多址技术（TDMA），支持语音和数据传输，并具有良好的漫游性能移动通信标准3G宽带码分多址时分同步码分多址

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22.WCDMA TD-SCDMA由欧洲主导，支持语音和数据中国自主研发的3G标准，具有服务，采用更高的数据传输速良好的性能和性价比，支持语率音和数据服务高通的

33.CDMA2000由美国主导的3G标准，支持语音和数据服务，拥有较高的数据传输速率移动通信标准4GLTE OFDMMIMO IPLTE是长期演进技术，是4G移正交频分复用技术，提高频谱多输入多输出技术，利用多天基于互联网协议，实现数据传动通信的代表性标准效率，支持高速数据传输线，提升数据传输速率输和网络互联移动通信标准5G超高速率超低时延大规模连接灵活应用5G网络提供高达20Gbps的峰5G网络的时延非常低，可以实5G网络支持大量设备同时连接5G网络应用广泛，涵盖了通信值数据速率，比4G快得多现实时数据传输和交互，为物，为智慧城市、智能工厂等应、娱乐、交通、医疗等各个领联网和云游戏等应用带来更多用提供可靠的网络基础域，促进数字经济发展可能移动通信系统组成移动通信系统是复杂的工程系统，包含多种类型的设备和网络主要由基站子系统、交换子系统、移动台子系统和核心网络组成基站负责信号的收发，交换系统负责呼叫的接续和控制，移动台是用户终端设备，核心网络提供数据业务和网络管理功能这些子系统协同工作，共同完成移动通信服务基站系统构成天线系统发射机接收机/基站天线负责发射和接收无线信号，确保信号覆盖范围和质量发射机将数字信号转换为无线信号，接收机则完成反向转换，确保信号传输的可靠性和稳定性控制单元电源系统基站控制单元负责管理整个基站系统，包括信号分配、功率控制以电源系统为基站提供稳定可靠的电源，保证其正常运行及与网络的连接交换系统构成交换机信号处理单元交换机负责连接用户终端和基站，实现用户之间的语音通话、数信号处理单元负责对用户信号进行处理，例如信号编码、解码、据传输等功能压缩和加密等主要类型包括数字交换机、程控交换机和智能交换机等它将模拟语音信号转换为数字信号，并将数字信号传输到其他网络数据业务系统数据业务系统介绍主要组成部分12数据业务系统为移动通信用户包括数据交换中心、数据路由提供各种数据服务，如短信、器、数据服务器等，负责数据彩信、互联网接入、移动支付传输、存储和处理等数据业务系统特点数据业务系统发展34能够处理大量的数据流量，提随着移动互联网的普及，数据供高速、可靠的数据服务，支业务系统不断发展，支持更高持多种数据业务类型速率、更低延迟的数据传输，满足用户日益增长的需求移动通信发展趋势移动通信技术不断发展，为社会发展带来巨大变革5G技术已经普及，为移动互联网和物联网应用带来更多可能性下一代移动通信技术6G正在研发中，将带来更高速度、更低延迟、更高可靠性等优势100G速度提升6G网络数据传输速度将比5G更快，可达100Gbps1ms延迟降低6G网络延迟将降低至1毫秒，支持实时交互应用100B连接数量6G网络连接数将突破百亿，满足万物互联需求移动通信技术的快速发展将推动人工智能、云计算、大数据等领域发展，推动社会数字化转型移动通信应用前景万物互联数字经济发展社会进步科技创新移动通信将连接各种设备，包移动通信为数字经济发展提供移动通信改善了人们的生活方移动通信推动了新技术的研发括智能家居、可穿戴设备和工了基础，推动了电子商务、移式，例如提升了交通安全、公和应用，例如人工智能、大数业设备，创造更加智能化的生动支付、在线教育和远程医疗共安全和医疗保健服务水平据和云计算等活和工作环境等领域的发展移动通信行业现状移动通信行业发展迅速，技术不断革新，应用场景不断拓展，市场规模不断扩大5G技术的应用为行业带来了新一轮发展机遇，未来将继续推动移动通信技术进步，促进产业链发展总结和展望移动通信技术飞速发展，未来将持续革新5G技术将推动更高速率、更低延迟、更大连接的移动通信服务人工智能、物联网、云计算等技术将与移动通信深度融合。