电磁波谱与无线电通信技术课件.pptVIP

*************************************蜂窝移动通信系统基本概念蜂窝移动通信系统是现代无线通信的核心，其基本思想是将服务区域划分为大小相近的六边形小区（蜂窝），每个小区配备一个基站提供无线覆盖。这种结构的主要优势是能够实现频率复用：不相邻的小区可以使用相同频率，大幅提高了频谱利用效率。蜂窝系统的关键技术包括：小区规划和频率分配、移动性管理（切换/越区）、功率控制和干扰管理。蜂窝网络支持全区域覆盖和用户移动性，是移动通信最重要的组织形式。系统架构现代蜂窝移动通信系统通常由三部分组成：无线接入网、核心网和终端设备。无线接入网负责实现空中接口通信功能，包括基站和基站控制器；核心网负责交换、路由、计费和服务提供；终端设备则是用户使用的手机、数据卡等设备。随着技术发展，蜂窝系统架构也在不断演进：从2G的集中式架构，到3G/4G的分层扁平化架构，再到5G的服务化网络架构。新一代移动通信系统越来越注重网络虚拟化、边缘计算和端到端切片等新技术，以支持更多样化的应用场景。1G移动通信模拟蜂窝系统第一代移动通信系统(1G)是在20世纪80年代开始商用的模拟蜂窝电话系统。全球主要的1G标准包括：美国的AMPS(AdvancedMobilePhoneSystem)系统，工作在800MHz频段；北欧的NMT(NordicMobileTelephone)系统，分450MHz和900MHz两个版本；日本的JTACS(JapaneseTotalAccessCommunicationSystem)系统，基于AMPS改进；英国的TACS(TotalAccessCommunicationSystem)系统，也是AMPS的变种。这些系统虽然采用了不同标准，但基本原理相似，均采用频分多址(FDMA)技术。主要特点1G系统的主要特点包括：使用模拟调频(FM)技术传输语音，质量受干扰影响大；采用频分多址(FDMA)技术，每个用户占用一个专用信道；系统容量有限，频谱利用率低；通信安全性差，易被窃听；只能提供语音服务，不支持数据通信；终端体积大，功耗高，电池寿命短（通常不足1小时）；不同国家和地区的系统不兼容，无法漫游。尽管有这些局限性，1G系统首次实现了大规模的移动电话服务，为后续移动通信技术的发展奠定了基础。特别是蜂窝网络架构的引入，成为了所有后续移动通信代的共同特征。2G移动通信GSM系统全球移动通信系统(GSM)是最成功的2G标准，由欧洲电信标准协会(ETSI)于1990年代初制定，后来扩展到全球。GSM最初工作在900MHz频段，后拓展到1800MHz(欧洲)和1900MHz(美国)。GSM系统有几个重要创新：采用时分多址(TDMA)技术，每个频道支持8个时隙；使用数字调制和语音编码，大幅提高语音质量和系统容量；引入SIM卡技术，实现用户身份与终端分离；建立完善的网络架构，包括BSS(基站子系统)、NSS(网络交换子系统)和OSS(运营支撑子系统)。GSM不仅支持语音服务，还首次引入了短信服务(SMS)和有限的数据服务(通过CSD和GPRS技术)，开启了移动数据通信时代。GPRS被称为2.5G，提供了分组交换数据服务，理论峰值速率达171.2kbps。CDMA系统码分多址(CDMA)系统是由美国高通公司开发的2G标准，商业名称为cdmaOne(IS-95)。CDMA系统于1995年在美国和韩国首次商用，工作在800MHz和1900MHz频段。CDMA系统的核心特点是采用直接序列扩频(DSSS)技术，所有用户共享同一频段，通过唯一的伪随机码区分。相比GSM，CDMA系统具有抗干扰能力强、系统容量大、通话质量好和软切换等优势。然而，其复杂性和专利壁垒限制了全球普及程度。CDMA标准后来演进为cdma2000系列，成为3G标准之一。IS-95B提供了高达64kbps的数据服务，被视为向3G过渡的2.5G技术。2G系统的成功商用实现了全球移动通信的快速普及，用户数量从千万级增长到十亿级，奠定了移动通信作为基本通信方式的地位。3G移动通信WCDMA宽带码分多址(WCDMA)是国际电信联盟IMT-2000标准中的主要3G技术，由欧洲主导开发，是GSM的自然演进。WCDMA采用5MHz带宽的直接序列CDMA技术，支持FDD双工模式。UMTS是基于WCDMA的完整系统名称，后续通过HSPA和HSPA+增强，数据速率从初始的384kbps提升至理论42Mbps。WCDMA在全球获得最广泛部署，覆盖超过140个国家，为全球主流3G技术。CDMA2000CDMA2000是由美国高通公司主导的3G标准，是IS-