第6章现代无线通信原理系统与网络课件.ppt
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- 现代 无线通信 原理 系统 网络 课件
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1、1(42)第六章 无线通信系统及网络6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 无线固定接入无线固定接入6.3 6.3 无线移动接入无线移动接入6.4 6.4 无线数据接入无线数据接入6.5 6.5 无线分组网原理无线分组网原理2(42)6.1 概述6.1.1 无线系统的分类频段范围:频段范围:短波、超短波、微波、毫米波等。短波、超短波、微波、毫米波等。传播方式:传播方式:地面视距、地面超视距、对流层散射、地面视距、地面超视距、对流层散射、 电离层反射、卫星等。电离层反射、卫星等。多址方式:多址方式:点对点、点对多点等。点对点、点对多点等。应用背景:应用背景:固定接入、移动接入、数据接入等。固定接
2、入、移动接入、数据接入等。连接方式:连接方式:电路连接、分组连接等。电路连接、分组连接等。3(42)6.1.2 地面无线系统的应用分类无线固定接入:无线固定接入:WLL,ISM,LMDS无线移动接入:无线移动接入: 第二代蜂窝及在第二代上增加的业务:第二代蜂窝及在第二代上增加的业务:i-mode、WAP、GPRS、EDGE等等 第三代蜂窝第三代蜂窝无线数据接入:无线数据接入: WLAN、WWAN、WMAN、WHAN、WPAN、WVAN、802.11、HIPERLAN,Bluetooth4(42)6.1.3 无线系统及网络的主要性能n频率规划频率规划n传输范围传输范围n传输质量传输质量n业务种类
3、业务种类n用户容量用户容量n标准及协议标准及协议5(42)6.2 无线固定接入6.2.1 频率规划n450.5452.5MHz/460.5462.5MHz,FDD模式,窄带无线接入模式,窄带无线接入。n18001805MHz,S-CDMA TDD模式模式, ,公众网或专用网无线接入。公众网或专用网无线接入。n19001920MHz,TDD模式模式,用于用于PHS、DECT、TDMA/CDMA TDD、Cordless DECT。n24002483.5MHz及及57255850MHz,ISM频段扩频频段扩频SS系统接入系统接入及及Bluetooth/Pico-cell无线接入。无线接入。n340
4、03430MHz/35003530MHz,FDD模式,中高速无线接入。模式,中高速无线接入。n24/26GHz及及38GHz,FDD模式,模式,LMDSLMDS宽带无线接入。宽带无线接入。6(42)6.2.2 无线用户环(WLL)n用户环是在电话网中解决交换机到用户终端传输问题的用户环是在电话网中解决交换机到用户终端传输问题的一种手段。可以有有线及无线等方式。一种手段。可以有有线及无线等方式。n无线用户环的特点:无线用户环的特点: 依托有线网,主要解决用户接入问题,简单说就是将用依托有线网,主要解决用户接入问题,简单说就是将用户线用无线代替有线。户线用无线代替有线。 无线用户环有近距离(无线用
5、户环有近距离(1 1公里以内)和远距离(几公里公里以内)和远距离(几公里到十几公里以上)二类。到十几公里以上)二类。 无线用户环以固定为主,但也能支持慢速行走的用户。无线用户环以固定为主,但也能支持慢速行走的用户。n无线用户环产品类别:无线用户环产品类别:近距离,如:近距离,如:CT-2CT-2,DECTDECT,PHSPHS等无绳电话。等无绳电话。远距离,如:远距离,如:TD-SCDMATD-SCDMA,3.5GHz3.5GHz等等。7(42)6.2.3 ISM频段SS系统n美国美国FCCFCC划分了三个频段(划分了三个频段(800800M M,2.4G2.4G,5.7G5.7G)给工给工业
6、、科学和医学使用,无需许可证,简称业、科学和医学使用,无需许可证,简称ISMISM频段。频段。n我国目前也参照美国的标准,开放了二个频段,即我国目前也参照美国的标准,开放了二个频段,即2 2.4.4G G和和5.75.7G G,但还要求执行许可证制度。但还要求执行许可证制度。n技术规范:技术规范:频率规划为频率规划为24002483.5MHz,57255850MHz。采用扩频技术(直接序列扩频或跳频),扩频比大采用扩频技术(直接序列扩频或跳频),扩频比大于于1010,或跳速大于,或跳速大于2.52.5跳跳/ /秒。秒。传输速率为传输速率为2 2MbpsMbps。发送功率小于发送功率小于1001
7、00mWmW。8(42)6.2.4 宽带LMDS系统nLMDS(Local Multipoint Distribution Service),本地多点本地多点分配业务。这是一种微波宽带业务分配业务。这是一种微波宽带业务, ,在厘米波及毫米波在厘米波及毫米波频段,频段,在较近的距离上以点对多点方式实现话音在较近的距离上以点对多点方式实现话音 、视频和图像信、视频和图像信号双向传输。号双向传输。n通信距离:通信距离:2-102-10公里。公里。n使用频率:使用频率:24/26,3824/26,38GHzGHz。n调制方式:多状态正交调幅(调制方式:多状态正交调幅(1616QAMQAM、64QAM6
8、4QAM等)。等)。n无线频谱资源大于无线频谱资源大于1 1GHzGHz,每基站总容量达每基站总容量达4.84.8G G,每扇区每扇区容量达容量达200200M M,每远端站容量达每远端站容量达Nx2MNx2M(2-155Mbps2-155Mbps)。)。n可以支持现存的任何业务,包括:话音可以支持现存的任何业务,包括:话音, ,数据和图像数据和图像9(42)6.3 无线移动接入6.3.1 频率规划n模拟蜂窝模拟蜂窝TACS:890-915/935-960MHzn模拟蜂窝模拟蜂窝AMPS:824-849/869-894MHzn数字蜂窝数字蜂窝GSM:890-915/935-960MHzn数字蜂
9、窝数字蜂窝DCS-1800: 1710-1785/1805-1880MHzn数字蜂窝数字蜂窝IS-95:824-849/869-894MHzn模拟集群模拟集群350MHzn数字集群:数字集群:806-821/851-866MHz10(42)6.3.2 蜂窝系统概念n引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破,其引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破,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。移动电话用户服务。n蜂窝的主要特点: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,
10、不同小区间重复利用,通过将小区划分成更小的小区的方法(小区分通过将小区划分成更小的小区的方法(小区分裂)来增大系统的容量。裂)来增大系统的容量。11(42)6.3.3 蜂窝系统的频率再用n蜂窝系统在几何上可以看出由蜂窝系统在几何上可以看出由六边形组成。形同蜂窝。六边形组成。形同蜂窝。n频率再用距离:频率再用距离:D Dn小区半径:小区半径:R Rn频率再用因子:频率再用因子:Q QD/RD/Rn不同多址体制的不同多址体制的Q Q值:值:FDMA,Q7TDMA,Q3或或4CDMA,Q1f1f2f3f1DR12(42)6.3.4 蜂窝系统的容量n小区容量:小区容量:每个小区在给定工作频段上所能支持
11、每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数。的最大用户数。n系统容量:系统容量:整个系统在给定频段上单位面积所能整个系统在给定频段上单位面积所能支持的用户数。支持的用户数。n影响容量的因素:影响容量的因素:可用带宽;要求的载波可用带宽;要求的载波- -干扰比;干扰比;频率再用因子;小区大小;提高容量的其它措施,频率再用因子;小区大小;提高容量的其它措施,如:话音激活、扇区化等。如:话音激活、扇区化等。nTDMATDMA(GSMGSM)比比FDMAFDMA(AMPSAMPS)的系统容量可提高)的系统容量可提高3 3- -6 6倍。倍。nCDMACDMA(IS-95IS-95)比比TDMATDM
12、A(GSMGSM)的系统容量可提高)的系统容量可提高3 3- -4 4倍。倍。13(42)6.3.5 第一代蜂窝系统:模拟n模拟蜂窝系统:模拟蜂窝系统:欧洲的欧洲的TACSTACS和北美的和北美的AMPSAMPSn多址方式:多址方式:FDMA/FDDFDMA/FDDn信道带宽:信道带宽:3030KHzKHz(AMPSAMPS)、)、25KHz25KHz(TACSTACS)n使用频率:使用频率:8 8900900MHzMHzn语音调制:语音调制:FMFMn信道数:信道数:832832(AMPSAMPS)、)、10001000(TACSTACS)14(42)6.3.6 第一代蜂窝系统上的数据业务:
13、CDPDnCDPD(CELLULAR DIGITAL PACKET DATA):蜂蜂窝数字分组数据,美国窝数字分组数据,美国一些公司联合开发的一些公司联合开发的一种标准。一种标准。n承载在美国模拟蜂窝承载在美国模拟蜂窝AMPSAMPS上,采用上,采用TCP/IPTCP/IP。n调制方式为调制方式为GMSKGMSK,数据率为数据率为1919.2 .2 kbpskbps。n利用跳频技术在蜂窝频道的空闲时隙传送突发数据。利用跳频技术在蜂窝频道的空闲时隙传送突发数据。n是一种无连接协议。是一种无连接协议。n采用采用RSRS码纠错,可以采用加密。码纠错,可以采用加密。n收费合理,是一种过渡方案。收费合理
14、,是一种过渡方案。15(42)6.3.7 第二代蜂窝系统:数字n基本上是两大标准:欧洲的基本上是两大标准:欧洲的GSMGSM和北美的和北美的IS-95IS-95。n使用频率:使用频率:8 8900900MHzMHz。n多址方式:多址方式:TDMA/FDMA/FDD(GSM)TDMA/FDMA/FDD(GSM),CDMA/FDMA/FDD(IS-95)CDMA/FDMA/FDD(IS-95)。n传输速率:传输速率:270.833270.833kbps(GSM)kbps(GSM),1.2288Mbps(IS-95)1.2288Mbps(IS-95)。n调制方式:调制方式:GMSK(GSM)GMSK
15、(GSM),QPSK/OQPSK(ISQPSK/OQPSK(IS95)95)。n语音编码:语音编码:1313kbps RPE-LTP(GSM)kbps RPE-LTP(GSM), 1200/2400/4800/9600bps 1200/2400/4800/9600bps变速率变速率CELP(IS-95)CELP(IS-95)。n信道编码:信道编码:1/21/2卷积码卷积码( (GSM)GSM), 1/2 1/2卷积码卷积码/ /维特比译码(维特比译码(IS-95)IS-95)。16(42)6.3.8 第二代蜂窝系统上的数据业务:WAPnWAP(Wireless Application Prot
16、ocol)无线应用协议。无线应用协议。n采用全球统一标准,支持采用全球统一标准,支持GSMGSM、GPRSGPRS和和WCDMAWCDMA等移动通信系统。等移动通信系统。n简化、优化和扩展了因特网简化、优化和扩展了因特网WebWeb技术,消除了移动终端在屏幕技术,消除了移动终端在屏幕显示、内存、处理能力和无线传输带宽等方面的限制。显示、内存、处理能力和无线传输带宽等方面的限制。n主要特点:主要特点:1 1)WAPWAP协议栈采用层次化的设计,每层均定义有接口,可被协议栈采用层次化的设计,每层均定义有接口,可被上一层协议使用,也可被其它的服务或应用程序直接使用。上一层协议使用,也可被其它的服务或
17、应用程序直接使用。2 2)WAPWAP应用结构类似于因特网结构。应用结构类似于因特网结构。17(42)6.3.9 第二代蜂窝系统上的数据业务:GPRSGPRS(General Packet Radio Service)通用分组无通用分组无线业务。线业务。n以分组技术为基础的传输系统,能为用户提供高以分组技术为基础的传输系统,能为用户提供高达达160160kbits/skbits/s的数据速率。的数据速率。n基于现有基于现有GSMGSM系统,可根据需要对一个载频的系统,可根据需要对一个载频的8 8个个时隙进行捆绑。在初始阶段,时隙进行捆绑。在初始阶段,4 4个时隙作为一组进个时隙作为一组进行捆绑
18、,速率可以提高行捆绑,速率可以提高4 4倍。倍。18(42)6.3.9 第二代蜂窝系统上的数据业务:GPRSGPRS(General Packet Radio Service)通用分组无通用分组无线业务。线业务。n. .n. .n是由是由ETSIETSI定义的一种分组数据无线传输技术,其定义的一种分组数据无线传输技术,其目的是在目的是在GSMGSM等移动通信网络上实现移动互联网的等移动通信网络上实现移动互联网的中低速业务,使移动台和终端设备可以通过中低速业务,使移动台和终端设备可以通过GPRSGPRS访访问全球任何一个网络。问全球任何一个网络。19(42)6.3.10 第二代蜂窝系统上的数据业
19、务:EDGEEDGEEDGE(Enhanced Data Rates for GSM Enhanced Data Rates for GSM EvolutionEvolution)n在在GPRSGPRS基础上提高速率的一种标准。基础上提高速率的一种标准。n主要技术措施:将主要技术措施:将GSMGSM的四相调制改为八相调制,使每的四相调制改为八相调制,使每个信道的传输速率由个信道的传输速率由1414.4.4kbpskbps提高到提高到4848kbpskbps;再通过多再通过多时隙捆绑,最高传输速率可以达到时隙捆绑,最高传输速率可以达到384384kbpskbps。n优点:只要在优点:只要在GSM
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