課程名稱(chēng)《移動(dòng)通信技術(shù)》

一、課程名稱(chēng)：移動(dòng)通信技術(shù)二、授課題目： 未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)三、課型：講授四、授課時(shí)間： 個(gè)課時(shí)五、授課班級(jí)： 通信（）、（）、（）、電本班六、課前準(zhǔn)備：學(xué)生課前準(zhǔn)備：認(rèn)真預(yù)習(xí)，準(zhǔn)備老師的提問(wèn)。老師課前準(zhǔn)備：認(rèn)真做好備課，準(zhǔn)備好備課本以及電子課件及相關(guān)視頻資料。七、教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)本章的學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、關(guān)健技術(shù)。八、教學(xué)重點(diǎn)： 未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)九、教學(xué)難點(diǎn)： 未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)健技術(shù)。十、 教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程移動(dòng)通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介的定義第四代移動(dòng)通信技術(shù)的概念可稱(chēng)為廣帶() 接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱(chēng)超過(guò)的數(shù)據(jù)傳輸能力，對(duì)全速移動(dòng)用戶(hù)能提供的高質(zhì)量影像服務(wù)，將首次實(shí)現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸。它包括廣帶無(wú)線(xiàn)固定接入、廣帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)( 基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng) ) 。此外，廣帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng) () 與和兼容，實(shí)現(xiàn)了廣帶多媒體通信，并可形成綜合廣帶通信網(wǎng) () ，通過(guò)進(jìn)行通信第四代移動(dòng)通信可以在不固定的無(wú)線(xiàn)平臺(tái)和跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無(wú)線(xiàn)服務(wù)，可以在任何地方寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)( 包括衛(wèi)星通信) ，能夠提供信息通信之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能。的主要技術(shù)指標(biāo). 數(shù)據(jù)速率從的提高到，移動(dòng)速率從步行到車(chē)速，甚至更快。在覆蓋范圍， 通信質(zhì)量， 系統(tǒng)造價(jià)上滿(mǎn)足所不能達(dá)到支持高速率數(shù)據(jù)和高分辨率多媒體的服務(wù)的需要。廣帶局域網(wǎng)應(yīng)能與寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)() 和異步傳輸模式( ) 兼容，實(shí)現(xiàn)廣帶多媒體通信，形成綜合廣帶通信網(wǎng)。對(duì)全速移動(dòng)用戶(hù)能夠提供的高質(zhì)量的影像多媒體業(yè)務(wù)。較之于的優(yōu)點(diǎn)與移動(dòng)通信服務(wù)相比，將比更接近于個(gè)人通信。即在任何人， 任何時(shí)間和任何地點(diǎn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)任何形式的通信。無(wú)論在通信范圍、通信質(zhì)量以及其他任何方面，都應(yīng)該比有一個(gè)質(zhì)的提高。技術(shù)較移動(dòng)通信技術(shù)有許多超越之處，其特點(diǎn)主要有:移動(dòng)通信技術(shù)的信息傳輸速率要比高一個(gè)等級(jí)，要超過(guò) , 即從提高到，其最大的傳輸速度將是目前“”服務(wù)的倍。它將是一個(gè)全數(shù)字通信網(wǎng)，具有更高的帶寬和更高的比特率，下載速率最高可。而且其對(duì)無(wú)線(xiàn)頻率的使用效率將比第二代和第三代系統(tǒng)都高得多。雖然的速率已有很大的提高，但仍不能很好的動(dòng)態(tài)分配資源，大流量時(shí)系統(tǒng)利用率低。而系統(tǒng)采用智能技術(shù)使其能自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配，能夠調(diào)整系統(tǒng)對(duì)通信過(guò)程中變化的業(yè)務(wù)流量大小進(jìn)行相應(yīng)處理而滿(mǎn)足通信要求，采用智能信號(hào)處理技術(shù)對(duì)信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境都能進(jìn)行信號(hào)的正常發(fā)送與接收，有很強(qiáng)的智能性、適應(yīng)性和靈活性。的初衷是希望統(tǒng)一全球紛雜的移動(dòng)通信技術(shù)，但是，因?yàn)楦鱾€(gè)商家的利益得不到很1 / 4好的協(xié)調(diào)而分化成如今三大陣營(yíng)。目前承認(rèn)的、 在全球已有相當(dāng)規(guī)模的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)共有,和三大分支，每個(gè)分支都在搶占市場(chǎng)。這大分支，取消哪個(gè)也不可能，只有通過(guò)第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的制定來(lái)解決兼容問(wèn)題。在容量方面， 將可能在的基礎(chǔ)上引入空分多址() 。這里的空分多址將會(huì)采取自適應(yīng)波束，如同無(wú)線(xiàn)電波一樣連接到每一個(gè)用戶(hù)，從而使無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)容量比現(xiàn)在提高個(gè)數(shù)量級(jí)。在未來(lái)的全球通信中，人們所需的是多媒體通信。個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂(lè)等各行業(yè)將會(huì)結(jié)合成一個(gè)整體，提供給用戶(hù)比以往更廣泛的服務(wù)與應(yīng)用。將支持交互式多媒體業(yè)務(wù)，如視頻會(huì)議，無(wú)線(xiàn)因特網(wǎng)等，且具有極高的安全性。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)完全自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。蜂窩組網(wǎng)的概念將被突破，以達(dá)到更完美的覆蓋。核心網(wǎng)將全面采用分組交換( 信元交換 ) ，使得網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶(hù)的需要分配帶寬，以滿(mǎn)足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。. .的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)在第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)中，為了滿(mǎn)足不同用戶(hù)對(duì)不同業(yè)務(wù)的需求，將針對(duì)各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng)通過(guò)多媒體接入系統(tǒng)連接到基于的核心網(wǎng)中，形成一個(gè)公共的、 靈活的、 可擴(kuò)展的平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)的連接如圖所示。從圖中可看出基于技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得用戶(hù)在, , ,固定網(wǎng)之間無(wú)縫漫游可以實(shí)現(xiàn)。我們可將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為三層，如圖所示。從圖可看出，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)可以由下而上分為: 物理層、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層、 應(yīng)用層等層。 物理層提供接入和選路功能，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層作為橋接層提供映射、地址轉(zhuǎn)換、即插即用、安全管理、有源網(wǎng)絡(luò)。物理層與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層提供開(kāi)放式接口應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)執(zhí)行技術(shù)層之間也是開(kāi)放式接口，用于第三方開(kāi)發(fā)和提供新業(yè)務(wù)。結(jié)合移動(dòng)通信市場(chǎng)發(fā)展和用戶(hù)需求，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是能夠接收、獲取到終端的呼叫，在多個(gè)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò) ( 平臺(tái) ) 之間或者多個(gè)無(wú)線(xiàn)接口之間，建立起最有效的通信路徑，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位和跟蹤。在移動(dòng)通信過(guò)程中， 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)還要保持良好的無(wú)縫連接能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母哔|(zhì)量、 高速率。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將基于多層蜂窩結(jié)構(gòu)，通過(guò)多個(gè)無(wú)線(xiàn)接口， 由多個(gè)業(yè)務(wù)提供者和眾多網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者提供多媒體業(yè)務(wù)。同時(shí)， 隨著技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)的需求，將加快并實(shí)現(xiàn)目前的計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)融為一體，寬帶技術(shù)和光網(wǎng)絡(luò)將成為多網(wǎng)融合的支撐和結(jié)合點(diǎn)。數(shù)字化數(shù)據(jù)交易點(diǎn)是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要技術(shù)。它用于預(yù)處理各個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之間的呼叫。在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之間的特定協(xié)議條件下，幫助業(yè)務(wù)供應(yīng)者提供高質(zhì)量、 低費(fèi)用的業(yè)務(wù)應(yīng)用。 例如，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之間傳送電視數(shù)據(jù)信息，首先經(jīng)由數(shù)字化數(shù)據(jù)交易所處理。在數(shù)字化數(shù)據(jù)交易所里， 這個(gè)電視數(shù)據(jù)信息將被分離成視頻信號(hào)和音頻信號(hào)，經(jīng)由不同信道傳送。 音頻信號(hào)將由覆蓋廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳送，視頻信號(hào)將由只能處理、接收視頻信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)傳送，從而達(dá)到降低通信成本和有效利用傳輸信道的目的。未來(lái)的全球互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和骨干網(wǎng)系統(tǒng)，將以結(jié)合寬帶技術(shù)和光纖網(wǎng)技術(shù)為主。. .移動(dòng)通信的接入系統(tǒng)移動(dòng)通信接入系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是，智能化多模式終端基于公共平臺(tái)，通過(guò)各種接入技術(shù)，在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ( 平臺(tái) ) 之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接和協(xié)作。在移動(dòng)通信中， 各種專(zhuān)門(mén)的接入系統(tǒng)都基于一個(gè)公共平臺(tái)，相互協(xié)作，以最優(yōu)化的方式工作，來(lái)滿(mǎn)足不同用戶(hù)的通信需求。當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)會(huì)自適應(yīng)分配頻帶，給出最優(yōu)化路由，以達(dá)到最佳通信效果。目前，移動(dòng)通信的主要接入技術(shù)有: 無(wú)線(xiàn)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)( 例如 , )、無(wú)繩系統(tǒng) ( 如 ) 、短距離連接系統(tǒng) ( 如藍(lán)牙 ) 、系統(tǒng)、固定無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)、 衛(wèi)星系統(tǒng)、平流層通信 () 、廣播電視接入系統(tǒng)( 如 , )。隨著技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求變化，新的接入技術(shù)將不斷出現(xiàn)。2 / 4網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)在整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中處于十分重要的位置。未來(lái)的接入系統(tǒng)將主要在以下三個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)革新和突破:為最大限度開(kāi)發(fā)利用有限的頻率資源，在接入系統(tǒng)的物理層，優(yōu)化調(diào)制、信道編碼和信號(hào)傳輸技術(shù)， 提高信號(hào)處理算法、信號(hào)檢測(cè)和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，并在頻譜共享和新型大線(xiàn)方面做進(jìn)一步研究。為提高網(wǎng)絡(luò)性能，在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面，研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動(dòng)重構(gòu)技術(shù)，動(dòng)態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間協(xié)作。提高和擴(kuò)展技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用; 加強(qiáng)軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù); 優(yōu)化無(wú)線(xiàn)電傳輸技術(shù)，如支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、無(wú)縫連接和網(wǎng)絡(luò)安全。. .移動(dòng)通信的軟件系統(tǒng)移動(dòng)通信的軟件系統(tǒng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化、復(fù)雜化、智能化。軟件系統(tǒng)的首要任務(wù)是，創(chuàng)建一個(gè)公共的軟件平臺(tái)，使不同通信系統(tǒng)和終端的應(yīng)用軟件，通過(guò)此平臺(tái)“互聯(lián)互通”; 并且，通過(guò)此軟件平臺(tái)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)不同通信系統(tǒng)和終端的管理和監(jiān)控。因此，建立一個(gè)統(tǒng)一的軟件標(biāo)準(zhǔn)和互聯(lián)協(xié)議， 是移動(dòng)通信軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵。軟件系統(tǒng)將逐步采用服務(wù)模式，以代替現(xiàn)行的客戶(hù)服務(wù)器模式。新的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言如，將用于未來(lái)的這種基于的分布式服務(wù)。另一方面，軟件系統(tǒng)還將在網(wǎng)絡(luò)安全上做進(jìn)一步研究，以保障通信網(wǎng)絡(luò)的正常工作、數(shù)據(jù)完整和其他特殊需要。的關(guān)鍵技術(shù). .調(diào)制技術(shù)在高頻段高速移動(dòng)傳輸會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的頻率選擇性衰落， 實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)的魯棒性可以克服這種頻率選擇性衰落， 并且新的調(diào)制技術(shù)如多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)以及單載波帶自適應(yīng)均衡技術(shù)都將提供很高的頻譜效率。 若從技術(shù)層面來(lái)看， 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是以為核心技術(shù)，而第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)則以最受矚目。是一種多載波調(diào)制技術(shù)。 其核心是將信道分成若干個(gè)正交子信道， 在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸， 這樣減少了子信道之間的相互干擾。 每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的頻率選擇性衰落是平坦的，大大消除了符號(hào)間干擾。另外，由于在系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交， 于是它們的頻譜是相互重疊的， 這樣不但減小了子載波間的相互干擾， 同時(shí)又提高了頻譜利用率。 在各個(gè)子信道中的這種正交調(diào)制和解調(diào)可以采用一對(duì)傅立葉變換 ( 和 ) 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)如圖所示。 . . 軟件無(wú)線(xiàn)電在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)終端將會(huì)變得非常繁雜。為此， 專(zhuān)家們提議引入軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的多?；Ｋ^軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的各部分功能，包括前端接收、 中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等。即整個(gè)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 其核心技術(shù)就是盡可能接近天線(xiàn)的地方使用和轉(zhuǎn)換器， 盡早完成信號(hào)的數(shù)字化。因此， 應(yīng)用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，一個(gè)移動(dòng)終端，就可以實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺(tái)之間，暢通無(wú)阻的使用。目前比較成熟的軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)有參數(shù)控制軟件無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)。. .網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與協(xié)議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括了適用于分組傳輸?shù)目罩薪涌?、位置寄存?基站網(wǎng)絡(luò)配置、 無(wú)線(xiàn)控制、網(wǎng)絡(luò)配置和集成式無(wú)縫業(yè)務(wù)控制等功能模塊。為了解決城區(qū)密集業(yè)務(wù)，頻率復(fù)用是關(guān)鍵，而且用微蜂窩實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋要比熱點(diǎn)覆蓋策略好，因?yàn)榍罢呖梢员苊獾乩砦恢蒙系臉I(yè)務(wù)集中。在處理多媒體業(yè)務(wù)時(shí)，智能無(wú)線(xiàn)資源管理是關(guān)鍵技術(shù)，無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)資源 ( 頻率和發(fā)射功率 )是有限的且易受阻塞的困擾，因此，有必要采用無(wú)線(xiàn)資源控制，以保證業(yè)務(wù)質(zhì)量和支持各種3 / 4 的 用。 由系 支持的 用 將依據(jù) 的特點(diǎn) 行分 ( 如分 和非 ) ，無(wú) 源控制方式要既能支持 性 用，也能支持非 性 用。無(wú) 源管理者首先 可用 源、 前后向 路 量、 用 以及 用 ，然后再指配適當(dāng)?shù)那昂笙?路速率和 射功率。 系 中基于技 的網(wǎng) 構(gòu)可以 理包，方便提供全向功能，關(guān) 是 路切 和 策略。. .定位技 定位是指移 端位置的 量方法和 算方法。它主要分 基于移 端定位、基于移 網(wǎng) 定位以及混合定位三種方式。在移 通信系 中，移 端可能在不同系 ( 平臺(tái) ) 行移 通信。因此， 移 端的定位和跟蹤，是 移 端在不同系 ( 平臺(tái) ) 無(wú) 接和系 中高速率和高 量的移 通信的前提和保障。切 技 切 技 適用于移 端在不同移 小區(qū)之 、不同 率之 通信或者信號(hào)降低信道 等情況。 切 技 是未來(lái)移 端在眾多通信系 、 移 小區(qū)之 建立可靠移 通信的基 和重要技 。它主要有 切 和硬切 。在通信系 中，切 技 的適用范 更 廣泛，并朝著 切 和硬切 相 合的方向 展。. .技 ( )技 最早是由于年提出的，它充分開(kāi) 空 源利用，利用多個(gè)天 多 多收，在不需要增加 源和天 送功率的情況下， 可以成倍地提高信道容量。 如 所示。 信息流 () 空 形成個(gè)信息子流 () ，, ，。 個(gè)子流由個(gè)天 射出去， 經(jīng)空 信道后由個(gè)接收天 接收。 多天 接收機(jī)利用先 的空 理能 些數(shù)據(jù)流 行分離和解 ，從而 最佳的 理。特 是當(dāng) 個(gè)子流同 送到信道，各 射信號(hào)占用同一 ，因而并未增加 。若各 射接收天 構(gòu)筑多條相互獨(dú)立的通道， 系 可以 造多個(gè)并行空 信道。將多徑無(wú) 信道與 射、 接收 一個(gè)整體 行 化， 從而可 高的通信容量和 利用率， 是一種近于最 的空域 域 合的分集和干 消 理。十二、課后習(xí)題：、題。十三、教學(xué)后記很多同學(xué)對(duì)我過(guò)未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)都提出了大膽的想法， 但是無(wú)論是用哪種通信系統(tǒng)，都必須遵循在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，本課程學(xué)生的參與程度比較大。4 / 4