移动通信与移动互联.ppt

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1、移动通信与移动互联赵明清华大学主要内容移动通信的历史移动通信的原理移动通信的技术移动通信的前景移动互联的兴起移动通信发展历史移动通信最早采用单基站大区的覆盖体制。每个工作频率只能提供给一个用户，只有军队、国家权力部门才可能使用。移动通信是蜂窝技术提出以后才得以推广的，蜂窝技术将有限的无线频谱资源在空间上重复使用，以提高通信容量。移动通信因此又称为蜂窝通信系统几个重要的历史时刻1947年BellLab发明蜂窝移动通信技术。1967年AT&T推出汽车蜂窝电话系统。1974年Motorola制成世界上第一部蜂窝移动电话手机，当时重量为1公斤左右。蜂窝系统概念引入蜂窝概念是无线移动通

2、信的重大突破，其主要目的是为了在有限的频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。蜂窝的主要特点：－通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区的不同小区间重复利用。－通过将小区划分成扇区或更小的小区的方法（小区分裂）来增大系统的容量。移动通信蓬勃发展至今，容量提升了近1,000,000倍，其中有1,600倍是由于小区不断的分裂，剩下提高是由于技术的进步和更多的频谱资源蜂窝的原理频率复用复用因子载波干扰比传播的损耗提高蜂窝系统容量的方法频率复用在蜂窝系统中，每个小区需要使用一个频率（对TDD），或一对频率（对FDD），在对基站发射功率严格控制的情况下，相隔距离足够远的两个小区，可以重复使

3、用这个频率，以提高频谱资源的利用率。这种方法称为蜂窝系统的频率复用（Frequencyreuse)。复用因子由不同频率的最少小区集合，组成一个簇。整个区域的覆盖就通过簇的平移复制而成。如右图所示。簇中小区的个数K称为簇尺寸，也称为复用因子。不同簇之间使用相同频率的小区的最小距离D称为再用距离。K＝4f3f4f2f1f3f4f2f1f3f4f2f1f3f2f1f3f2f1f3f4f1f3f4f1D反向链路的同频干扰D干扰B1B2M1M2f0f0f0f0前向链路的同频干扰D干扰B0BiM0f0f0第0号小区第i号小区再用距离和载波干扰比的关系DRcRcAB在A基站的

4、边界处的用户如果要正常通信需要满足反向和前向两个约束从前向来看，A基站发出的信号/B基站带来的干扰要大于下行系统的抗载波干扰比能力从反向来看，A基站接收到的信号/B基站下用户发出信号到达A基站的功率要大于上行系统的抗载波干扰比能力如果发射功率相同，载波干扰比主要取决于传输损耗和再用距离电磁波在自由空间的损耗L代表路径损耗，d代表收发端的距离，f代表无线电波频率，c代表光速L=92.4+20log10(f)+20log10(d)f单位GHzd单位Km频率越高衰减越大距离越远衰减越大，二次方关系存在地面反射时电磁波的损耗天线越高衰减越小，二次方关系和距离四次方关系实测的一些结果复

5、用因子的选择复用因子大约随再用距离平方增加系统的容量及干扰对复用因子的要求是互相矛盾的。提高复用因子K，可以增加接收的C/I值，但同时也降低了系统的容量。根据载干比的最低要求选定复用因子例如：AMPS系统要求C/I＝18dB以4次方传输损耗估算，再用距离为3求复用因子K7提高蜂窝系统容量的方法蜂窝系统是干扰受限的系统减少干扰扇区化（方向性天线）智能天线降低安装高度通常和有效覆盖相矛盾增加对干扰的容忍程度扩频（CDMA）逼近shannon极限的信号处理方法四代移动通信系统第一代蜂窝（模拟）：AMPS，TACS第二代蜂窝（数字）：GSM，IS-95第三代蜂窝（宽带）：WCDMA

6、，cdma2000，TDS-CDMA第四代蜂窝（100M/分组）：LTE移动通信的演进路线移动通信的技术发展代表技术特征2GGSM/GPRS/EDGEIS95数字语音编码卷积编码射频带宽为非宽带TDMA/CDMA3GWCDMA-TDD/FDDHSPA/HSPA+CDMA2000/EVDOCDMATurbo编码/HARQ发送分集射频带宽为宽带4GLTE/LTE-AOFDM/SC-FDE（OFDMA）MIMO灵活的带宽/频谱聚合面向分组传输优化话音压缩编码非线性量化PCM（A率/μ率）波形编码ADPCMΔM参数编码G.7xxQCLEPIS95/CDMA2000AMRGSM/WCD

7、MA/TDS-CDMA移动通信话音压缩编码的特殊要求话音激活变速率分层语音从模拟到数字占用带宽减少了2～3倍多址方式码时间频率信道1信道2信道3信道n码时隙时间频率信道N信道1信道2信道3频率时间码C1C2CNFDMACDMATDMA理论上正交的信道分割方式下频谱效率相同，实现上复杂度会有所不同。TDMA系统实现多信道会比较简单CDMA系统可以实现同频组网信道编码分组码BCHRS卷积码可以进行软译码Turbo码1996年发现逼近shannon极限LDPC码1963年提出，未被重视2000年前后被重新发现