第五课物联网通信.ppt

5.1.1 移动通信基本概念 移动通信就是移动物体之间的通信，或是移动物体与固定物体之间的通信，它是动态的移动式通信。 移动通信与有线通信比较起来，主要有以下的差别： 移动性。 电波传播条件复杂。 噪声和干扰严重。 系统和网络结构复杂。 要求频带利用率高，设备性能好。 5.1.1 移动通信基本概念 无线电传播环境 携带信息的电磁波的传输是扩散的； 地理环境复杂多变，用户移动随机不可预测，所有这些都造成了无线电波传输的损耗。 基站天线、移动用户天线和这两端天线之间的传播路径称之为无线移动信道。 多径信号经过不同的路径到达接收端时，具有不同的时延和入射角，这将导致接收信号的时延扩展和角度扩展。 移动用户在传播路径上运动，将使接收信号产生多普勒效应。 5.1.1 移动通信基本概念 多径传播 5.1.1 移动通信基本概念 三类损耗 路径传播损耗，电磁波在大范围环境造成的损耗。 大尺度衰落损耗，因建筑物或山丘造成的阴影效应。 小尺度衰落损耗，主要是因多径传播产生的衰落。 四种效应 阴影效应，大型建筑物或其他物体阻挡造成的影响。 远近效应，移动用户与基站距离产生的远近影响。 多径效应，地理环境复杂，产生多径矢量和的影响。 多普勒效应，移动用户高速运动，频率扩散的影响。 5.1.2 移动通信的发展 移动通信发展 路径蜂窝系统的概念和理论在20世纪60年代就由美国贝尔实验室等单位提了出来，但其复杂的控制系统直到20世纪70年代才大规模实现。 小区制蜂窝通信具有小覆盖、小发射功率和资源重用等优点，决定了它在现代移动通信中的重要作用。 现代移动通信发展经历了四个阶段。 第一代移动通信系统；第二代移动通信系统；第三代移动通信系统；第四代移动通信系统。 5.1.2 移动通信的发展 移动通信发展趋势 5.1.2 移动通信的发展 第四代移动通信系统 日本NTT公司的4G通信服务已于2010年推出，网络下载速度可达100Mbps，上载速度为20Mbps。 4G基本特性： 集中服务：通信、信息、娱乐游戏等业务结合一体。 泛在移动接入：移动接入将提供话音、高速信息、广播以及娱乐等业务的主要接入方式。 多样的用户设备：设备与人之间的交流不再仅仅是简单的听、说、看，还可通过其他途径与用户进行交流。 自主网络结构：4G系统是一个自治、自适应网络，可自动管理、动态改变结构以满足系统变化和发展要求。 5.1.2 移动通信的发展 第一代移动通信系统 第一阶段是模拟蜂窝移动通信网，时间是20世纪70年代中期至80年代中期。模拟系统有以下缺点：频谱利用率低；业务种类有限；无高速数据业务；必威体育官网网址性差，易被窃听和盗号；设备成本高；体积大，重量大。 模拟系统，FM调制、模拟电路交换、模拟语音信号 业务功能：单一通话，但解决了用户移动性的问题。 多址方式：FDMA（频分多址复用） 使用频率复用技术，多个用户可共享一个物理信道，解决大容量需求与有限频谱资源的矛盾。 5.1.2 移动通信的发展 第二代移动通信系统 以GSM和IS-95为代表的第二代移动通信系统，时间从20世纪80年代中期开始。1996年开始，为解决中速数据传输问题，出现了2.5G移动通信系统，如GPRS和IS-95B。 数字化通信：数字化的语音信号、电路交换和调制。 多址方式：TDMA（时分多址），CDMA（码分多址） 微蜂窝小区结构：提高用户数量。 采用了一系列数字处理技术来有效提高通信质量，纠错编码、交织、自适应均衡、分集等 业务类型：以通话为主，还有低速数据业务 5.1.2 移动通信的发展 CDMA应用于数字移动通信的优点 系统容量大，比模拟网大10倍，比GSM大4.5倍 系统通信质量更佳，软切换技术，抗衰落能力强。 采用宽带传输，在信道中传输有用信号的功率比干扰信号的功率低得多，因此信号好像隐蔽在噪声中。即功率话密度比较低，有利于信号隐蔽。 抗干扰能力强，利用扩频码的相关性来获取用户的信息，抗截获的能力强。 适用于多媒体通信系统：多CDMA信道方式、多CDMA帧方式，频率规划灵活。 5.1.2 移动通信的发展 第三代移动通信系统 以多媒体(Multi-media)综合服务业务为主要特征：会话型、数据流型、互动型、后台类型 主要以宽带CDMA技术为基础：WCDMA、CDMA2000、TD－SCDMA、WiMax等。 多址方式：TDMA/CDMA/OFDMA 电路交换?分组交换 引入多种新技术 智能天线、发端分集、空时码、OVSF多