蜂窝无线通信系统概述

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1、通信学科导论蜂窝无线通信系统概述之1内容安排1.无线网络概述1.1无线网络的发展史1.2无线网络的分类1.3无线信道1.4无线网络的技术难点2.蜂窝无线系统2.1蜂窝的基本概念2.2蜂窝无线系统的发展阶段2.3GSM系统介绍21.无线网络概述通信网络：由多个通信点和通信链路，按照一定的组织形式所构成的通信系统的统一体。广义地讲，它包括一切用于传递信息的网络，它是实现信息传递的物质技术基础。通信点和通信链路是通信网络的两个基本要素。如果通信链路是有线的(例如双绞线、光纤等)，则对应的通信网络为有线网络；如果通信链路是无线的(依靠电磁波进行传输)，则对应的通信网络为无线网络。31.1无线网络的发展

2、史1895年，马可尼在怀特岛与相距18英里的一艘拖船间实现了世界上第一次无线电传输，无线电通信由此诞生。1915年，无线电与电话结合，第一次建立了纽约与旧金山之间的无线音频传输。1946年，公用移动电话服务在横跨美国的25个城市率先使用。20世纪60年代，蜂窝系统设计完成，并在80年代初期推广。1971年，夏威夷大学建成了第一个分组无线网：AlohaNet。1985年，联邦通信委员会(FCC)规定了用于工业、科学和医药等公共用途的无线局域网络产品的频段(ISM)，促进了无线局域网在商业上的发展。80年代中期，分组无线网络通过DARPA的促进达到巅峰。并于90年代初，服务商利用分组无线网提供广域

3、范围内的无线数据服务。41.2无线网络的分类卫星通信网络(SatelliteNetwork)：例如LEO(低地轨道系统)和GEO(地球同步轨道系统)。这类网络能够提供全球覆盖，但是其资费水平很高，传输时延也很大(LEO的传输时延约为20-25ms，GEO的传输时延约为250-280ms)。现有的各种无线网络都是针对某些特定的业务类型和用户群体而专门设计的，因此在覆盖范围、可用带宽、计费水平等方面都有差别。无线网络根据数据传输的距离和网络覆盖范围大致可以分为以下5种类型：51.2无线网络的分类无线广域网(WWAN)：例如GSM(全球移动通信系统)、GPRS(通用分组无线业务)以及cdma2000

4、等蜂窝无线通信系统。这类系统的覆盖范围可达省际甚至洲际，支持静止、步行或者车载的移动用户，当用户处于静止状态时最多能够获得2Mb/s的数据传输速率。无线城域网(WMAN)：例如与IEEE802.16e协议兼容的WiBro(无线因特网接入系统)。这类网络能够提供城域覆盖，峰值传输速率可达70Mb/s，能够支持的最高移动速率约为120km/h。61.2无线网络的分类无线局域网(WLAN)：例如IEEE802.11bWLAN，能够在较低的资费水平下提供最高可达11Mb/s的数据传输速率，但是只能支持低速移动的用户，而且传输距离只有几十米到几百米。无线个域网(WPAN)：例如Bluetooth。该系统

5、的最高数据传输速率可达3Mb/s，传输距离通常不超过10米。71.3无线信道无线系统使用大气层作为它们的传输媒体，这种传输媒体被称为无线信道。无线信号通过尺度与信号波长大致相同的天线产生一系列足够的振幅来穿过传输媒体。大多数的陆地移动系统都使用UHF频段(特高频段)，卫星系统主要使用SHF频段(超高频段)。81.3无线信道在VLF,LF,和MF频段,无线电波沿地面传播。在HF频段,无线电波通过电离层反射。91.3无线信道无线信道是一种较弱的媒体，易受噪声、干涉、屏蔽、多路等的影响，而且这些信道的障碍会因为用户的移动而随时间改变。传送信号在传送器和接收器之间有一个被削弱或阻塞的直路成分。传输信号

6、的其它成分称为多路成分，它们被周围的物体反射、散射、衍射，到达接收器时，相对于直路信号，振幅、相位和时间都会发生变化。10时间接收信号强度发射信号多径环境11高斯噪声信道模拟当前径权重接收信号发射信号信道模拟当前径权重信道模拟当前径权重信道模拟当前径权重无线信道模型12美国的ISM频段ISM(工业、科学、医疗)频段的使用不需要经过FCC(联邦通信委员会)授权。不同的国家ISM频段的位置也有所不同。131.3信道访问由于无线频谱资源的不足，在不同的应用中共享带宽的有效技术显的很必要。对于持续的传输(如视频和语音)，一般分配专用信道。在专用信道中共享带宽为多路访问。对于突发性的数据传输，使用随机信

7、道分配，使用随机信道分配来共享带宽，称为随机访问。141.3.1多路访问多路访问技术通过带宽分割将专用信道划分给多个用户。划分频谱的方法包括频分(FDMA)、时分(TDMA)和码分(CDMA)以及这些方法的结合。在FDMA中，系统总带宽被划分为频率不重叠的正交信道，并将其分配给不同的用户。TDMA将时间划分为不重叠的时隙，并将其分配给不同的用户。在CDMA中时间和带宽同时被不同的用户使用，通过正交