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1、2023/2/231内容移动通信概述移动通信系统分类移动通信系统演进课程内容及考察方式第1页/共36页2023/2/232无线通信早期的“无线通信”:在 400-900 Hz频段:光公元前150年间用于通信的狼烟信号(中国,希腊)旗语1794,光电报,Claude Chappe什么是 无线通信:在物理上不需要相接触的传输机和接收机的任何通信形式电磁波 在自由空间传播雷达,射频,微波,红外线,光Chappe兄弟在巴黎附近的两点之间建立了第一个商业旗语系统。拿破仑认为这是一个伟大的主意。不久，旗语信令系统覆盖了法国主要城市。旗语信令迅速传 播到意大利、德国和俄国。数千人受雇于工作站。旗语的传递速度
2、是大约每分钟15个字符。编码手册开始出现，使整个句子可以由一些字符代替。旗语在英格兰却 没有取得成功，因为工业革命，导致英格兰烟雾太浓。Claude Chappe旗语系统引领法国旗语系统达30年之久。在一种新的管理方法出现后，才退出历史舞台。在美国，尤其是从玛撒的葡萄园（鳕鱼角附近的一个岛屿）到波士顿，正是旗语系统向波士顿海关大楼汇报航行船只的活动情况。在纽约市和旧金山市之间也是这样的。电报的发明者，塞缪尔.F.B.摩尔斯，据说到欧洲 参观了旗语系统的运转。最后一个旗语系统，位于阿尔及利亚，于1860年停止运转。第2页/共36页2023/2/233移动通信移动性的两个方面:使用者的可移动性:使
3、用者可以通过无线“随时随地同任何人”进行通信 设备的可移动性:设备可以随时随地连接到网络无线 vs.移动 举例 固定的计算机 旅店内使用笔记本 建筑物内的无线局域网 个人数据处理机(PDA)第3页/共36页2023/2/234移动通信的要求使得人们产生了对接入到现有的固定网络的无线网络的要求在局域网:IEEE 802.11标准,ETSI HIPERLAN在 广域网:e.g.GSM,3G and ISDN在因特网:对于“普通”IP有所增强的移动 IP移动通信第4页/共36页2023/2/235发展历史发展历史先驱者1831 法拉第 证明了电磁感应麦克斯韦(1831-79):电磁理论,麦克斯韦方程
4、组(1864)赫兹(1857-94):通过实验证明了波在空间传播具有电传播的特性1888，德国的卡尔斯鲁厄城市，也就是现在的卡尔斯鲁厄大学所在地,第5页/共36页2023/2/236发展历史发展历史1896 Guglielmo Marconi首次证明了无线电信技术(数字的!)长波传输,高功率传输的前提(200kw)1915 纽约到旧金山的无线话音传输1920 马可尼发现短波更小的发送机和接收机,得益于电子管的发明（电子管,1906,Lee DeForest and Robert von Lieben）第6页/共36页2023/2/237发展历史发展历史1928 许多的电视广播试验(横过大西洋,
5、彩色电视,电视新闻)1933 频率调制(E.H.Armstrong（阿姆斯特朗）)1958 A-Netz（德国）模拟的,160MHz,仅来自移动局的连接设置,无转交,80%的覆盖率,在 1971年有 11000用户1979 NMT，450MHz(北欧的一些国家)第7页/共36页2023/2/238发展历史发展历史1982 GSM标准的开始目标:带有漫游的欧洲内的数字移动电话体系1983 美国的 AMPS的开始(Advanced Mobile Phone System,analog)1984 CT-1 标准(欧洲)用于无绳电话1986 C-Netz（德国）模拟话音传输,450MHz,可切换,数字
6、信号,自动定位移动设备直到 2000投入使用,业务:FAX,调制解调器,X.25,e-mail,98%的覆盖率第8页/共36页2023/2/239发展历史发展历史1991 DECT标准数字欧洲无绳电话(现今:增强的无绳数字通信)1880-1900MHz,100-500m 范围,120 双通道,1.2Mbit/s 数据传输,话音编码,鉴定,每平方公里数以万计的用户,在超过50个国家被使用1992 GSM的开始在德国的 D1 和D2,全数字,900MHz,124 条通道自动定位,可切换,蜂窝状欧洲内的漫游 现今可以在全世界170多个国家业务:9.6kbit/s的数据率,传真,话音,.第9页/共36
7、页2023/2/2310发展历史发展历史1994 E-Netz（德国）GSM，1800MHz,更小的单元在德国作为 E-plus(1997 98%的人口覆盖率)1996 HiperLAN(High Performance Radio Local Area Network)ETSI,标准化类型 1:5.15-5.30GHz,23.5Mbit/s推进了类型 2 和 3(均为 5GHz)和 4(17GHz)作为无线ATM网络(达到 155Mbit/s)1997 无线局域网 IEEE 802.11IEEE 标准,2.4-2.5GHz 红外,2Mbit/s已经开始有许多可用产品第10页/共36页2023
8、/2/2311发展历史发展历史1998 GSM 后继者的规范UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)被欧洲提议为 IMT-2000Iridium（铱星）:66颗人造卫星(+6个 备用的),1.6GHz 通向移动电话1999 附加无线局域网的规范IEEE 标准 802.11b,2.4-2.5GHz,11Mbit/s蓝牙,2.4Ghz,1Mbit/s 关于 IMT-2000的决策“家族”的一些“成员”:UMTS,cdma2000,DECT,WAP(Wireless Application Protocol)和i-mode的开端通过移动电话可连接
9、到许多（因特网）设备第11页/共36页2023/2/2312发展历史发展历史2000 拥有更高数据速率的GSMHSCSD 提供速率高达 57,6kbit/s首次 达到 50 kbit/s的 GPRS试验 UMTS 拍卖/前景的 竞争在德国为了得到6 UMTS的许可证大约花费了 500亿$!2001 3G 系统的开始在韩国的Cdma2000,在欧洲的UMTS,在日本的Foma(类似于 UMTS)2002 大容量的无线网络标准化IEEE 802.16 也称 Wireless MAN第12页/共36页2023/2/2313移动设备移动设备性能性能寻呼机寻呼机 只能接收只能接收 微小的显示器微小的显示
10、器 简单的文字信息简单的文字信息移动电话移动电话 话音话音,数据数据简单的图画显示简单的图画显示个人数字助理个人数字助理 较简单的图画显示较简单的图画显示 字符识别字符识别 简单化的万维网简单化的万维网掌上电脑掌上电脑 很小的键盘很小的键盘 标准应用软件的简单化版标准应用软件的简单化版本本内含控制器的传感器内含控制器的传感器笔记本电脑笔记本电脑功能齐全功能齐全标准的应用软件标准的应用软件第13页/共36页2023/2/2314用户的活动性在无线电接收范围内空间上的可移动性当发送和接收信号时仅仅使用资源机动性能够轻松地建立局域网遇难情境下办公室迁移时广告广播网没有先前的计划配线无难度(例如 历史
11、建筑物,火险保护,美观)为什么要移动通信?第14页/共36页2023/2/2315为什么要移动通信?减少花销(便宜的基础构造)可以紧急铺设光缆发展中国家使用手机而不是 挨家挨户的铺设同轴线较灵敏地发现地震，火灾,而忽略移动了连接器的用户的操作!第15页/共36页2023/2/2316移动对比于固定的特点移动对比于固定的特点由于噪声，干扰，时变信道产生较快的损耗速率BER 按大小顺序变化环境条件 e.g.发动机,光的散发 影响传输容量有限导致的低传输率本地大约几 Mbit/s,地域之间 384 Kbit/s 使用 GPRS/UMTS/更多的用户数量，尤其在CDMA系统中较高的延迟和抖动连接设置与
12、 GSM 在第二个范围内同步,对于其他无线系统是几百毫秒。第16页/共36页2023/2/2317移动对比于固定的特点移动对比于固定的特点安全性低每个人都可以使用无线电,基站可以被模仿,因此可以吸引来自无线电话的呼叫总是要共享媒介必须找到方法共享信道必须有可靠的装置频率上有限制的标准和规范需要根据标准和规范来调整频率以避免受到其他用户的干扰考虑到各国的标准国际性的标准也在慢慢的演进第17页/共36页2023/2/2318交通通过DAB(Digital Audio Broadcasting)传送新闻，路况，天气，音乐 通过 GSM,3G进行私人通信通过GPS进行定位跟踪 当地的广告网络可以接入到
13、附近的车辆来避免事故，制导系统，冗余可以预先传达车辆（例如公交车，快速火车）的资料以便于维护应用第18页/共36页2023/2/2319各种应用各种应用第19页/共36页2023/2/2320各种应用各种应用紧急情况及早的向医院传送病人当前的状况和最初的诊断替代固定设施以防地震，台风，火灾危机,战争,.旅行推销直接接触到处存在中心地点的顾客资料对所有的代理数据看都是一致的移动办公室第20页/共36页2023/2/2321各种应用各种应用替代固定网络远程传感器,e.g.,天气,地球活动商业展览的灵活性历史建筑屋内的局域网娱乐,教育,.室外接入因特网智能旅行向导提供最新的及时的位置信息Ad-hoc
14、 网络用于多用户游戏第21页/共36页2023/2/2322内容移动通信概述移动通信系统分类移动通信系统演进课程内容及考察方式第22页/共36页2023/2/2323第一代移动通信系统第一代移动通信系统第一代:二十世纪八十年代不同国家的几个相互竞争的标准TACS(Total Access Communication Systems),始于 1985英国标准;欧洲的一些国家,亚洲,日本在中国首次使用蜂窝系统(1987年后)AMPS(Advanced Mobile Phone Service),贝尔实验室.世界上第一个“真正”的蜂窝系统美国标准,在中国也使用NMT(Nordic Mobile Te
15、lephone)北欧标准;在欧洲的大部分国家被采用第一个欧洲的体系(瑞典,1981)C-Netz(仅在德国)Radiocom 2000(仅在法国)第23页/共36页2023/2/2324第一代移动通信系统第一代移动通信系统模拟传输频率调制,FDMA仅话音各种带宽:NMT:450 MHz first900 MHz laterTACS900 MHzAMPS800 MHz现今在技术落后的国家仍在使用第24页/共36页2023/2/2325第二代移动通信系统第二代移动通信系统4 个体系Global System for Mobile(GSM)Digital AMPS(D-AMPS),USCode Di
16、vision Multiple Access(IS-95)Qualcomm,USPersonal Digital Cellular(PDC),JapanGSM 是至今占统治的地位的一个最初的 pan-european在全世界的发展1993年后,至今在中国快速发展仅在美国发展较慢第25页/共36页2023/2/2326第二代移动通信系统第二代移动通信系统1982:欧洲GSM规范的开始(1982-1990)1983:美国 AMPS 的广泛发展1984:CT-1无绳电话 标准(欧洲)1991:DECT 规范欧洲数字无绳电话(现今:增强数字无绳通信)100-500m范围,120 双方通信,1.2Mbi
17、t/s 数据传输,话音编码,鉴别1992:GSM 在全欧内实施的开始1994:DCS-1800第26页/共36页2023/2/2327第二代移动通信系统第二代移动通信系统GSM数字式传输Mircocell(vs.Marcocell)Digital modulation,TDMA基带:900 MHz1800 MHz(Digital Cellular System:DCS-1800)1900 MHz(Personal Communication System:PCS-1900,US only)规格GSM-400(大区域)GSM-800(北美)第27页/共36页2023/2/2328第二代移动通信系
18、统第二代移动通信系统CDMAQualcomm提议专利发行主要在 US,Asia使用(包括中国)Code Division Multiple Access软件容量软件转交(vs.hard HO)对抗多路径衰退,RAKE规格IS-95第28页/共36页2023/2/23292代移动通信系统代移动通信系统GSM 的扩充High Speed Circuit Switched Data(HSCSD)电路交换数据通信使用 4 slots(1 slot=9.6 or 14.4 Kbps)General Packet Radio Service(GPRS)分组交换(仅当需要时使用频谱!)拨号上网的速度Enha
19、nced Data-rates for Global Evolution(EDGE)在无线电分界处可进行高速率数据传输(3x)高达 384 Kbps(8 slots)得益于新的调制方式(8PSK)可兼容旧的 GMSK第29页/共36页2023/2/2330第第3代移动体系代移动体系UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)ITU标准:IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)UMTS 论坛成立于 1996之后 3GPP 论坛成立(包含大部分的标准化讨论)Wideband CDMA
20、 radio interface但是其他的几项提议也被认为是“一致的”,包括 TD-SCDMA无线电频谱:1885-2025&2110-2200 MHz第30页/共36页2023/2/2331通往通往3G以及未来的路以及未来的路GPRScdma2000 1XCDPDTDMA(IS-136)GSMPDCcdmaOneEDGEWCDMATD-SCDMAcdma2000 3X?2G推向推向 3G的第一步的第一步3G超越超越 3G/4GUMBTD-LTELTE-FDD第31页/共36页产业化中投入商用我近年来从事的工作当前TD-SCDMA产业正处于向增强型演进的过程中：32TD-SCDMA基本型TD-
21、HSDPATD-HSUPATD-MBMSTD-HSPA+标准化 产品 开发测试与 规模实验 规模 商用设备厂家研发与生产认证部门认证认证部门认证运营商测试、运营运营商测试、运营一致性测试仪器/系统 规模 生产 测试 仪器保保 障障作用重大需求急迫第32页/共36页终端一致性测试的内容及作用USIMSafetyEMCSAROTA外场测试IOT测试耗电PCTRRM终端校准终端综合测试HSDPAHSUPAAPP.RF音频33终端产业（研发、生产、认证、运营）的发展对仪器仪表有迫切需求TTCN测试仪表终端无线资源管理（RRM）一致性测试系统 终端协议一致性测试系统 终端综合测试仪第33页/共36页SP
22、6010 TD-SCDMA终端综合测试仪北京市科委：“国内仪表厂家在高端测试仪表领域的重大突破，填补了TD-SCDMA终端产业链中的一项空白，属于国际首创”广泛应用于认证部门：广泛应用于认证部门：MTNETMTNET泰尔试验室泰尔试验室无委会无委会EMCEMC中心等中心等34第34页/共36页基础条件与优势-星河亮点SP6200 TD-SCDMA终端RRM一致性测试系统工信部科技司：“发现并协助解决了TD终端商用化过程中出现的重大工程技术问题，促进了TD-SCDMA终端产业化过程，是我国在无线通信高端测试技术与仪器仪表领域的重大突破，填补了TD-SCDMA产业链中的空白”35第35页/共36页2023/2/2336感谢您的观看！第36页/共36页