无线通信工程-清华大学-第十二讲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无线通信工程,姚彦教授,清华大学微波与数字通信国家重点实验室,2001年12月15日,第十二讲,无线通信系统及网络,内容提要,概述,无线固定接入,无线移动接入,无线数据接入,无线分组网原理,概述,无线系统的分类,按照频段范围分：短波、超短波、微波、毫米波等按照传播方式分：地面视距、地面超视距、对流层散射、电离层反射、卫星等按照多址方式分：点对点、点对多点等按照应用背景分：固定接入、移动接入、数据接入等按照连接方式分：电路连接、分组连接等地面无线系统的应用分类,无线固定接入,WLL，ISM，LMDS,无线移动接入,第二代蜂窝及在第二代上增加的业务：i-mode、WAP、GPRS、EDGE等,第三代蜂窝,无线数据接入,WLAN、WWAN、WMAN、WHAN、WPAN、WVAN,802.11、HIPERLAN，Bluetooth,无线系统及网络的主要性能,频率规划,传输范围,传输质量,业务种类,用户容量,标准及协议,无线固定接入,频率规划,450.5452.5MHz/460.5462.5MHz，FDD,模式，窄带无线接入。

18001805MHz，S-CDMA TDD模式，公众网或专用网无线接入19001920MHz，TDD模式，用于PHS、DECT、TDMA/CDMA TDD、Cordless DECT24002483.5MHz及57255850MHz，ISM频段扩频SS系统接入及Bluetooth/Pico-cell无线接入34003430MHz/35003530MHz，FDD模式，中高速无线接入24/26GHz及38GHz，FDD模式，LMDS宽带无线接入无线用户环（WLL）,用户环是在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，简单说就是将用户线用无线代替有线无线用户环有近距离（1公里以内）和远距离（几公里到十几公里以上）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产品类别：,近距离，如：CT-2，DECT，PHS等无绳远距离，如：TD-SCDMA，3.5GHz等ISM,频段SS系统,美国FCC,划分了三个频段（800M，2.4G，5.7G）给工业、科学和医学使用，无需许可证，简称ISM频段我们国家目前也参照美国的标准，开放了二个频段，即2.4G和5.7G，但还要求执行许可证制度。

技术规范：,频率规划为24002483.5MHz，57255850MHz采用扩频技术（直接序列扩频或跳频），扩频比大于10，或跳速大于2.5跳/秒传输速率为2Mbps发送功率小于100mWEIRP小于-10dBW/100KHz（跳频），-20dBW/MHz（直扩）,宽带LMDS系统,LMDS-Local Multipoint Distribution Service,，本地多点分配业务这是一种微波宽带业务,在厘米波及毫米波,频段，在较近的距离上以点对多点方式实现话音、视频和图像信号双向传输通信距离：2-10公里使用频率：24/26,38GHz调制方式：多状态正交调幅（16QAM、64QAM等）无线频谱资源大于1GHz，每基站总容量达4.8G，每扇区容量达200M，每远端站容量达Nx2M（2-155Mbps）可以支持现存的任何业务，包括：话音,数据和图像无线移动接入,频率规划,模拟蜂窝TACS：890-915/935-960MHz,模拟蜂窝AMPS：824-849/869-894MHz,数字蜂窝GSM：890-915/935-960MHz,数字蜂窝DCS-1800：1710-1785/1805-1880MHz,数字蜂窝IS-95：824-849/869-894MHz,模拟集群350MHz,数字集群：806-821/851-866MHz,蜂窝系统概念,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移动用户服务。

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，,通过将小区划分成更小的小区的方法（小区分裂）来增大系统的容量蜂窝系统的频率再用,蜂窝系统在几何上可以看出由六边形组成形同蜂窝频率再用距离：D,小区半径：R,频率再用因子：,QD/R,不同多址体制的Q,值：,FDMA，Q7,TDMA，Q3或4,CDMA，Q1,f,1,f,2,f,3,f,1,D,R,蜂窝系统的容量,小区容量：每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数系统容量：整个系统在给定频段上单位面积所能支持的用户数影响容量的因素：,可用带宽；要求的载波-干扰比；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TDMA（GSM）,比FDMA（AMPS）的系统容量可提高36倍CDMA（IS-95）比TDMA（GSM）的系统容量可提高34倍第一代蜂窝系统：模拟,模拟蜂窝系统：欧洲的TACS,和北美的AMPS,多址方式：FDMA/FDD,信道带宽：30KHz（AMPS）、25KHz（TACS）,使用频率：8900MHz,语音调制：FM,信道数：832（AMPS）、1000（TACS）,第一代蜂窝系统上的数据业务：CDPD,CDPD(CELLULAR DIGITAL PACKET DATA)：蜂窝数字分组数据，美国一些公司联合开发的一种标准。

承载在美国模拟蜂窝AMPS,上，采用TCP/IP调制方式为GMSK，数据率为19.2 kbps利用跳频技术在蜂窝频道的空闲时隙传送突发数据是一种无连接协议采用RS码纠错，可以采用加密收费合理，是一种过渡方案第二代蜂窝系统：数字,基本上是两大标准：欧洲的GSM,和北美的IS-95使用频率：8900MHz多址方式：TDMA/FDMA/FDD(GSM)，CDMA/FDMA/FDD(IS-95)传输速率：270.833kbps(GSM)，1.2288Mbps(IS-95)调制方式：GMSK(GSM)，QPSK/OQPSK(IS95)语音编码：13kbps RPE-LTP(GSM)，,1200/2400/4800/9600bps变速率CELP(IS-95)信道编码：1/2卷积码(GSM)，,1/2卷积码/维特比译码（IS-95)第二代蜂窝系统上的数据业务：WAP,WAP（Wireless Application Protocol）无线应用协议,采用全球统一标准，支持GSM、GPRS和WCDMA等移动通信系统简化、优化和扩展了因特网Web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。

主要特点：,1）,WAP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2）,WAP应用结构类似于因特网结构第二代蜂窝系统上的数据业务：GPRS,GPRS（General Packet Radio Service）通用分组无线业务,以分组技术为基础的传输系统，能为用户提供高达160kbits/s的数据速率基于现有GSM系统，可根据需要对一个载频的8个时隙进行捆绑在初始阶段，4个时隙作为一组进行捆绑，速率可以提高4倍是由ETSI定义的一种分组数据无线传输技术，其目的是在GSM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GPRS访问全球任何一个网络第二代蜂窝系统上的数据业务：EDGE,EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）,在GPRS基础上提高速率的一种标准主要技术措施：将GSM,的四相调制改为八相调制，使每个信道的传输速率由14.4kbps提高到48kbps；再通过多时隙捆绑，最高传输速率可以达到384kbps优点：只要在GSM原有系统的基础上，对基站进行简单的升级，就可以在兼容原有业务的情况下开通EDGE业务。

第三代蜂窝系统：IMT-2000概况,IMT2000是第三代移动通信系统标准,以支持移动多媒体通信为目标，多个标准并存（出现所谓IMT2000家族的概念），频段为2000MHz，,使用日期为2000年使用频率：18902030MHz，21102250MHz最高传输速率：144kb/s（高速运动），384kb/s（步行速度），2Mb/s（室内环境）三种代表性的RTT技术方案：欧洲和日本的WCDMA方案，北美的CDMA2000方案，中国CATT提出的TD-SCDMA方案第三代蜂窝系统：IMT-2000过渡情况,北美,欧洲,IS-95A,IS-95B,IS-95C,CDMA2000,GSM,TDMA,GSM+,GPRS,HSCSD,GSM+,EDGE,WCDMA,普通分组数据业务,高速电路交换数据,GSM,增强数据率,第三代蜂窝系统：WCDMA,特点,强调宽带技术，最小带宽5MHz,BTS间不需要同步和GPS,正反向信道相干解调,基本参数,码片速率：4.096/8.192/16.3843Mc/s,波道间隔：,5/10/20 MHz,功率控制速率：1600b/s,编码方式：卷积码 R=1/3,1/2,k=9和Turbo Code,第三代蜂窝系统：CDMA-2000,以IS-95为基础,相同的码片速率、软切换技术、功率控制技术,技术改进,反向信道连续导频和相干解调,多载波方式提高传输速率,基本参数,码片速率：1.2288/3.686Mc/s,波道间隔：N,1.25/5 MHz,功率控制速率：800b/s,编码方式：卷积码 R=1/4,1/3,1/2,k=9和Turbo Code,第三代蜂窝系统：TD-SCDMA,时分复用、时分双工，软件化、智能天线、同步CDMA,技术,8个时隙，正、反向信道各4个时隙,每个时隙16各地址码,可变的双工信道速率,采用16QAM和非对称传输支持2Mb/s速率,语音传输：8kb/s,扩频切普率：1.1136Mc/s,信道编码：语音为3/4卷积码,无线集群系统,专用网：主要用于公安和部队。

数字集群的性能：,信道带宽25KHz,多址方式6信道TDMA,信道速率64kbps,调制方式16QAM,语音编码4.2kbps，VSELP,信道编码TCM,无线数据接入,各种应用系统,WLAN：,无线局域网,WWAN：无线广域网,WMAN：无线城域网,WHAN；无线家域网,WPAN：无线个域网,WVAN：无线车域网,标准：IEEE 802.11,IEEE802,是美国制定的局域网标准系列，其中802.11是无线访问方法和物理层规范，包括跳频、直扩等无线传输以及数据率高达2Mbps的红外传输媒质访问控制（MAC）方法：载波检测多址访问及避免碰撞技术（CSMA-CA）首先，每个要发送的无线节点和数据必需检测到网络静默才能发送，但如果网络静默时二个以上节点同时发送，就会产生碰撞为此，专门设计了避免碰撞的协议物理层采用：红外传输、跳频传输、直扩传输最高传输速率2Mbps无线传输采用2.4GHz ISM频段标准：HIPERLAN,高性能无线局域网的简称这是欧洲各国制定的标准系列GHz和GHz传输范围：50m支持异步和同步通信支持32kbps音频、2Mbps视频、10Mbps数据标准规定网络结构中的网络层和数据链路层。

和IEEE802.11不兼容标准：Bluetooth,目标：通过将一种微小的短距的无线通信技术集成到各种不同的电子设备中来为移动和商业用户提供方便服务技术性能：,使用频率2.4GHz ISM频段,传输速率1Mbps,调制方式GFSK,双工方式TDD,通信距离10m（10mW），100m（100mW）,抗干扰方式快速跳频（1600跳/秒）、自适应发送。