移動通信概述

1、移動通信概述網(wǎng)絡技術10/3/20221內(nèi)容目錄第一章 移動通信的發(fā)展簡史 第二章 幾種移動通信制式概述第三章 GSM網(wǎng)絡結構和功能第四章 無線傳播特性的分析第五章 天線系統(tǒng)概述 第六章 移動通信發(fā)展趨勢 10/3/20222第一章 移動通信的發(fā)展簡史本章要求和目的：要求：了解蜂窩移動系統(tǒng)與傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)的差異了解蜂窩系統(tǒng)從模擬轉化到數(shù)字系統(tǒng)所作的各項努力和發(fā)展階段著重了解GSM系統(tǒng)技術的發(fā)展歷史、背景和主要技術指標目的：為理解第二章數(shù)字蜂窩系統(tǒng)打基礎10/3/20223第一章 移動通信的發(fā)展簡史1897年，M.G.馬克尼所完成的無線通信實驗， 宣告了移動通信的誕生10/3/20224190

2、0年,Reginald Fessenden第1次通過無線電來傳送人的聲音1906年,第1次實現(xiàn)無線電廣播1948年,John pierce描述CDMA復用1956年, “antimultipath”RAKE接收機獲得專利1970s,CDMA 用于多個軍事通信和導航系統(tǒng)中1993年,美國在第二代移動通信系統(tǒng)中采用了標準化的CDMA1993年,ITU請各方為IMT2000無線接口推薦提名的無線傳輸技術10/3/202251998年,3GPP成立,在已經(jīng)發(fā)展的GSM核心網(wǎng)和UTRA空中接口基礎上,協(xié)調(diào)共同開發(fā)第3代系統(tǒng)2003年,WCDMA網(wǎng)絡投入商用10/3/20226第一章 移動通信的發(fā)展簡史一

3、、移動通信的發(fā)展軌跡第一階段從本世紀初到40年代，為早期發(fā)展階段第二階段從40年代中期到60年代初期第三階段從60年代中期到70年代中期第四階段從70年代中期到80年代中期，這是移動通信蓬勃發(fā)展時期-1978年底，美國貝爾實驗室研制成功先進移動電話系統(tǒng)（AMPS），建成了蜂窩狀移動通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。1983年，首次在芝加哥投入商用. 第五階段從80年代中期開始。這是數(shù)字移動通信系統(tǒng)發(fā)展和成熟時期10/3/20227第一章 移動通信的發(fā)展簡史二、蜂窩（移動通信）系統(tǒng)產(chǎn)生的背景和歷史10/3/20228移動通信的發(fā)展由大區(qū)向蜂窩的發(fā)展：* 容量大幅度提高* 功率大大降低* 連續(xù)覆蓋面廣*

4、 技術難度提高10/3/20229第一章 移動通信的發(fā)展簡史三、GSM數(shù)字蜂窩移動通信1、GSM產(chǎn)生的背景自1981年以來，蜂窩系統(tǒng)用戶量的增長速度與無線射頻頻譜之間的矛盾激化世界發(fā)達國家的最具有代表性和比較成熟的制式：泛歐的GSM美國的ADC（常稱D-AMPS）日本的JDC（現(xiàn)稱PDC）10/3/202210移動通信的發(fā)展由模擬向數(shù)字的發(fā)展：第一代蜂窩系統(tǒng)：* AMPS （美國）* TACS （英國）* NMT （北歐）* NAMTS （日本）第二代蜂窩系統(tǒng)：* GSM/DCS1800 （歐洲）* IS-95 CDMA （美國）第三代蜂窩系統(tǒng)：* WCDMA （歐洲）* cdma2000 （

5、美國）* TD-SCDMA （中國）10/3/202211第一章 移動通信的發(fā)展簡史2、GSM發(fā)展的歷程1982年成立了“移動通信特別小組”（GSM）1985年GSM提出了系統(tǒng)的基本要求1986年在巴黎對八大建設系統(tǒng)進行了現(xiàn)場實驗1987年選定數(shù)字TDMA、RPE-LTP話音編碼、GMSK1988年達成GSM諒解備忘錄（MOU）1989年GSM標準生效1991年GSM系統(tǒng)正式在歐洲問世，網(wǎng)絡開通運行1992年我國在嘉興建立和開通第一個GSM系統(tǒng)10/3/202212第一章 移動通信的發(fā)展簡史3、GSM數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的基本特點特色依據(jù)ETSI制定的GSM TS主要特點兼容性、抗干擾、靈活性與擴容、

6、使用標準化開放式接口、增加了安全性和保密性、靈活的切換處理、兼容ISDN、具有廣泛的業(yè)務工作頻段GSM900：890915MHZ(上行）， 935960MHZ（下行）DCS1800：17101785MHZ(上行），18051880MHZ（下行）10/3/202213GSM 規(guī)范1982年歐洲電信標準化委員會（ETSI）開始研究GSM規(guī)范1990年ETSI推出GSM規(guī)范Phase I1991年ETSI制定DCS1800技術規(guī)范1994年ETSI推出GSM規(guī)范Phase II，將DCS1800歸并1996年ETSI推出GSM規(guī)范Phase II+10/3/202214GSM規(guī)范版本號（一）GSM規(guī)

7、范的版本編號方式：V x.y.zV：表示版本（Version）x：0：標準的設想1：標準的原始草案2：標準的最終草案3：GSM specification phase 14：GSM specification phase 25：GSM specification phase 2+6：Phase 2+ Release 1997y：從0開始編號，每次增加表示文本中有技術性的修改、完善或更正等z：從0開始編號，每次增加表示文本中有文字或表達方式的修改10/3/202215常用縮寫ETSI: European Telecommunication Standard InstituteGSM: Globa

8、l System for MobileSMG: Special Mobile GroupTC: Technical Committee(E)TR: (ETSI) Technical Report(G)TS: (GSM) Technical Specification10/3/202216GSM 規(guī)范系列（一）0112（除10以外）共11個系列01: 01.02 : General description of GSM system01.04 : abbreviation01.48 : Interworking between DECT and GSM01.61 : GPRS加密算法的要求02

9、: GSM service03 : GSM network function & architecture04 : Um interface (L2 & L3)05 : radio charateristics10/3/202217GSM 規(guī)范系列（二）06 : transcoder and rate adapter 07 : Mobile station08 : A & Abis interface09 : Interworking網(wǎng)絡互通10 : 業(yè)務互通11 : test specification12:TelecommunicationNetwork Management10/3/20

10、2218第二章 幾種移動通信制式概述本章要求和目的：要求：了解三種移動通信制式的簡單原因了解三種移動通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點著重了解GSM系統(tǒng)的工作頻段目的：承接第一章的理論，對數(shù)字蜂窩系統(tǒng)展開更進一步介紹，著重介紹GSM的TDMA制式10/3/202219第二章 幾種移動通信制式概述一、數(shù)字移動通信主要技術概述移動通信-數(shù)字化、綜合化、智能化、寬帶化和個人化發(fā)展引入了許多數(shù)字技術-多址聯(lián)接技術、話音編碼、數(shù)字信號不失真?zhèn)鬏?、窄帶?shù)字調(diào)制、移動無線信道、信道編碼、交織技術、分集接收等10/3/202220第二章 幾種移動通信制式概述二、多址技術 頻分多址（FDMA） 時分多址（TDMA） 碼分多址 (

11、CDMA)10/3/202221第二章 幾種移動通信制式概述系統(tǒng)特性每載波單路連續(xù)傳輸帶寬較窄傳輸速率低共用設備成本高移動臺不需要均衡和復雜的成幀與同步多頻道信號互調(diào)干擾嚴重頻率利用率低，容量小10/3/202222第二章 幾種移動通信制式概述10/3/202223第二章 幾種移動通信制式概述系統(tǒng)特性每載波多路突發(fā)脈沖序列傳輸傳輸速率和自適應均衡傳輸開銷大對于不斷進展的新技術是開放的基站設備的成本降低移動臺較復雜抗干擾能力強，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大10/3/202224第二章 幾種移動通信制式概述10/3/202225第二章 幾種移動通信制式概述系統(tǒng)特性話音激活持續(xù)期的利用用扇形天線來提高容

12、量柔性容量無需頻率管理或分配軟越區(qū)切換在CDMA中沒有保護時間更適合于衰落信道不需要均衡器與窄帶用戶共享頻帶適合于微小區(qū)和建筑物內(nèi)部的通信設備簡單10/3/202226第二章 幾種移動通信制式概述10/3/202227第三章 GSM網(wǎng)絡結構本章要求和目的：要求：了解GSM系統(tǒng)組成及特點了解PLMN業(yè)務網(wǎng)絡組成和信令網(wǎng)絡組成，以及GSM網(wǎng)絡結構了解無線蜂窩的概念和無線蜂窩結構目的：從移動通信發(fā)展史到整體技術情況介紹，這一章著重介紹GSM系統(tǒng)網(wǎng)絡結構和無線蜂窩網(wǎng)概念提出10/3/202228第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構一、數(shù)字蜂窩移動網(wǎng)絡組成及各部分功能交換子系統(tǒng)（NSS）系統(tǒng) 基站子系統(tǒng)（BSS）操作和

13、維護子系統(tǒng)（OMS）移動臺(MS)10/3/202229數(shù)字網(wǎng)絡結構移動臺移動臺基站基站移動業(yè)務交換中心設備識別寄存器本地用戶位置寄存器外來用戶位置寄存器鑒權中心操作和維護中心移動業(yè)務交換中心公用電話交換網(wǎng)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)無線接口A接口與固定網(wǎng)絡的接口第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構10/3/202230GSM系統(tǒng)結構MSCBSCBSCBTSBTSMSEIRMSCMSBTSBTSOMCHLRVLRPSTNISDNPDNUmAbisAAUC10/3/202231PLMN接口配置10/3/202232典型GSM網(wǎng)絡結構MSCVLRHLRAUCEIRECIWFXCOMCRBSSOMCS MSPSTNBCBTSBTSB

14、TSBTSBTSBTSBTSMS第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構10/3/202233GSM系統(tǒng)信令結構UmAbisABTSBSCMSCL1L2L3MSTDMALAPDmRRMMCMTDMAPCMLAPDmLAPDRRBTSMPCMLAPDRRBTSMPCMBSSMAPSCCPMTPPCMBSSMAPSCCPMTPMMCMMSTDMA : Time Division Multiple AccessLAPDm: Link Access Protocol for Dm ChannelRR : Radio ResourceMM : Mobility ManagementCM : Connection Manag

15、ementPCM : Pulse Code ModulationLAPD : Link Access Protocol for D channelBTSM : Base Transceiver Station ManagementMTP : Message Transfer PartSCCP : Signalling Connection & Control PartBSSMAP: Base Station System Mobile Application PartL1 : Layer 1L2 : Layer 2L3 : Layer 310/3/202234第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構 移動業(yè)務交換

16、中心(MSC) 本地用戶位置登記器(HLR)交換子系統(tǒng) 外來用戶位置登記器（VLR） 鑒權中心（AUC） 設備身份登記器(EIR)10/3/202235各模塊功能（一）MSC (Mobile service Switching center)：移動業(yè)務交換中心，實現(xiàn)移動業(yè)務交換功能-完成移動用戶的位置登記、越區(qū)切換、自動漫游、合法性檢查、尋呼接入、呼叫接續(xù)、計費等功能；提供與PTSN、ISDN接口功能HLR (Home Location Register)：歸屬位置登記處。實際上是一個數(shù)據(jù)庫，主要儲存二類數(shù)據(jù)：用戶數(shù)據(jù)，主要包括：用戶的身份IMSI (International Mobile

17、Subscriber Identification)用戶ISDN號碼用戶的漫游權限、基本業(yè)務、補充業(yè)務用戶的位置信息MSC/VLR地址10/3/202236各模塊功能（一）VLR (Visitor Location Register)：拜訪位置登記處。實際上是一個數(shù)據(jù)庫，儲存用戶信息，主要包括：MSRN (Mobile Station Roaming Number) : 移動臺漫游號碼TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identification) : 臨時移動用戶身份移動臺登記的位置區(qū)（LAC）與補充業(yè)務有關的數(shù)據(jù)AUC (Authenticate Cent

18、er) : 鑒權中心，用于對用戶身份的鑒別-對每個用戶產(chǎn)生710組的三參數(shù)組（Kc,RAND,SRES)EIR (mobile station Equipment Identity Register) : 移動臺設備身份登記處，用于儲存及鑒別移動臺的設備身份。10/3/202237第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構 基站控制器(BSC)碼型變換器（RXCDR）基站子系統(tǒng) 基站（BTS）10/3/202238BSC (Base Station Controller)：基站控制器，實現(xiàn)無線系統(tǒng)到交換系統(tǒng)的集線功能、無線資源管理功能以及其它與無線相關的控制功能，如無線信道的分配、釋放以及越區(qū)信道切換的管理，在BS

19、S系統(tǒng)中起著交換設備的作用。RXCDR(Remote Transcoder)：完成16kbit/s RPE-LTP編碼和64kbit/s A率PCM之間的碼型變換BTS (Base Transceiver Station)：基站收發(fā)信臺，實現(xiàn)移動通信系統(tǒng)與MS之間的無線傳輸、無線跟有線的轉換、無線分集、無線信道加密、跳頻等功能各模塊功能（二）10/3/202239第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構典型的GSM頻率復用模式643復用模式1529152610910738471131148121226103711481215926101594812371110/3/202240安全管理配置管理統(tǒng)計管理故障管理事件

20、/告警管理人機接口操作系統(tǒng)通信管理管理第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構操作與維護中心OMC (Operation and Maintenance Center)：操作維護中心，提供人機界面實現(xiàn)對系統(tǒng)設備的監(jiān)測和控制功能10/3/202241第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構 移動臺設備（完成話音編碼、信道編碼、信息加 密、調(diào)制和解調(diào)，發(fā)射和接收） 移動臺 用戶識別卡（SIM）10/3/202242二、網(wǎng)絡結構、移動業(yè)務本地網(wǎng)的網(wǎng)絡結構MSC/VLRMSC/VLRLSTS3TS1LSHLRTS2LS第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構長途編號區(qū)2長途編號區(qū)3長途編號區(qū)110/3/202243、省內(nèi)數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)省內(nèi)二級匯接中

21、心HLRTMSC/VLRTMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLRMSC/VLR第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構10/3/202244、全國數(shù)字公用陸地蜂窩移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡結構 一級匯接中心二級匯接中心移動端局基站第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構PSTNPLMNPSTN10/3/202245第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構通信網(wǎng)LE SP SP SP No.7信令網(wǎng)HLRVLRTETEMSCBSMSCBS信令網(wǎng)結構（a）三、信令網(wǎng)結構信令網(wǎng)結構（a）10/3/202246第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構信令網(wǎng)結構（b）通信網(wǎng) LE No.7信令網(wǎng)TETE SP SP SPHLRVLRMSCBSVLRMSCBS信令網(wǎng)結構（b）10/3/20

22、2247第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構信令網(wǎng)結構（c） SP SP SP SPNo.7信令網(wǎng)LE通信網(wǎng)HLRVLRMSCBSHLRVLRMSCBSHLRVLRMSCBSTETE信令網(wǎng)結構（c）10/3/202248第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構大區(qū)、省市信令網(wǎng)的轉接點結構LSTPLSTPHSTPHSTP一級信號轉換點 （大區(qū)）二級信號轉換點 （省、市）四級電話網(wǎng)大區(qū)、省市信令網(wǎng)的轉接點結構C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C810/3/202249第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構三、蜂窩網(wǎng)絡結構蜂窩結構的擬合10/3/202250第三章 數(shù)字網(wǎng)絡結構有12個小區(qū)組成的頻率復用區(qū)簇A2C3B1A1B2D1B2A1D2A

23、2C1B3A1C2A3D2B1C3C2B1C3C2D2D2D3D1C3C1A1D3C1A3B3D310/3/202251第四章 無線傳播特性的分析本章目的：了解無線傳播的電波特性了解無線傳播的理論分析方法10/3/202252第四章 無線傳播特性的分析一、移動環(huán)境中的電波傳播1、概述具有非常的復雜性：由于移動臺的移動性、移動臺天線僅離地面110m、收信信號強度或傳播損耗是具有變動特性的隨機量了解移動環(huán)境中的電波傳播的特性是蜂窩無線網(wǎng)絡設計與優(yōu)化的基礎10/3/202253第四章 無線傳播特性的分析2、影響電波傳播特性的因素主要受到以下因素的影響：電波頻率、傳播距離、天線極化方式、天線高度、地形

24、、地物、地面及各種散射與反射物體的電特性參數(shù)、隨著時間、季節(jié)等多種因素的影響。如果移動通信的具體環(huán)境一旦確定，則電波傳播就主要取決于電波傳播的距離和天線高度與特性10/3/202254頻譜劃分不同的頻段內(nèi)的頻率具有不同的傳播特性300-3000GHz（至高頻）EHF（10-1毫米）Extremely HighFrequency30-300GHz（極高頻）SHF（10-1厘米）Super High Frequency3-30GHz（超高頻）UHF（10-1分米）Ultra High Frequency300-3000MHz（特高頻）VHF （10-1米）Very High Frequency30

25、-300MHz（甚高頻）HFHigh Frequency3-30MHz（高頻）MFMedium Frequency300-3000KHz（中頻）LFLow Frequency30-300KHz（低頻）VLFVery-low Frequency3-30KHz（甚低頻）VFVoice Frequency300-3000Hz（特低頻）ELFExtremely LowFrequency30-300Hz（超低頻）3-30Hz（極低頻）DesignationClassificationFrequency（10-1絲米）10/3/202255第四章 無線傳播特性的分析10/3/202256直射波及地面反射波

26、（最一般的傳播形式）對流層反射波（傳播具有很大的隨機性）山體繞射波（陰影區(qū)域信號來源）電離層反射波（超視距通訊途徑）傳播途徑10/3/202257建筑物反射波繞射波直達波地面反射波傳播途徑10/3/202258電波傳播受地形結構和人為環(huán)境的影響，無線傳播環(huán)境直接決定傳播模型的選取。影響環(huán)境的主要因素： 自然地形（高山、丘陵、平原、水域） 人工建筑的數(shù)量、分布、材料特性 該區(qū)域植被特征 天氣狀況 自然和人為的電磁噪聲狀況 無線傳播環(huán)境10/3/202259 THANKS !THE END10/3/202260第四章 無線傳播特性的分析二、為解決移動通信系統(tǒng)的規(guī)劃設計問題，必須搞清三個問題1.無線

27、電信號在移動通信中可能發(fā)生的變化以及發(fā)生這些變化的原因。2. 對于特定的無線傳輸技術，這些變化對傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)性能有什么影響。3. 有哪些方法和技術可供用來克服這些不利影響。10/3/202261第四章 無線傳播特性的分析三、對移動通信進行研究的基本方法1. 理論分析2. 現(xiàn)場電波傳播測試3. 計算機模擬10/3/202262第四章 無線傳播特性的分析四、給出移動環(huán)境中電波傳播研究的結果的方式第一：對移動環(huán)境中電波傳播特性給出某種統(tǒng)計描述。第二：建立電波傳播模型。10/3/202263第四章 無線傳播特性的分析五、無線信號的理論分析移動通信的傳播：總體平均值隨距離減弱，但信號電平經(jīng)歷快慢衰落的

28、影響distanceVariation due to shadowingGlobal meansSS at Rx-antennaVariations due to Rayleigh fading10/3/202264Ploss=32.44+20lgfMHz+20lgdkm設f=900MHz，該傳播損耗可描述為：Ploss=91.52+20lgd =L0+10lgdL0=91.52 = 2路徑損耗斜率在實際通信環(huán)境中，一般在3至5之間 自由空間傳播損耗10/3/202265第四章 無線傳播特性的分析無線電波在自由空間的傳播是電波傳播研究中最基本、最簡單的一種。TxpwrTxpwrDistance

29、覆蓋距離Signal Strength信號功率DCS Signal Acceptance LevelDCS信號干擾水平GSM Signal Acceptance Level GSM信號干擾水平GSM900GSM1800 (DCS) 6dB10/3/202266第四章 無線傳播特性的分析基站至移動臺的直射波以及地面反射波的兩徑模型是最簡單的傳播模型MobilehbhmBased10/3/202267平坦地形傳播損耗Ploss = 10lgd -20lghb - 20lghm = 4 路徑損耗斜率hb：基站天線高度hm：移動臺高度基站天線高度增加一倍，可補償6dB的路徑損耗10/3/202268準

30、平滑地形及不規(guī)則地形傳播損耗準平滑地形表面起伏平緩，起伏高度小于等于20米的地形不規(guī)則地形除了準平滑地形之外的其余地形，可按狀態(tài)分為：丘陵地形、孤立山岳、傾斜地形、水陸混合地形等RTTR10/3/202269其它傳播損耗TRTR 繞射損耗 穿透損耗 地物損耗10/3/202270特點電磁波在繞射點四處擴散繞射波覆蓋除障礙物外的所有方向擴散損耗最為嚴重計算公式復雜，隨不同繞射常數(shù)變化10/3/202271XdBmWdBm穿透損耗=X-W=B dB電磁波穿透墻體的反射和折射 室內(nèi)信號取決于建筑物的穿透損耗 室內(nèi)窗口處與室內(nèi)中部信號差別較大 建筑物材質(zhì)對穿透損耗影響較大 電磁波的入射角對穿透損耗影響

31、較大建筑物穿透損耗10/3/202272 物體阻擋/穿透損耗為： 隔墻阻擋：520dB 樓層阻擋：20dB， 室內(nèi)損耗值是樓層高度的函數(shù)，-1.9dB/層 家具和其它障礙物的阻擋： 215dB 厚玻璃： 610dB 火車車廂的穿透損耗為：1530dB 電梯的穿透損耗： 30dB左右 茂密樹葉損耗：10dB建筑物穿透損耗10/3/202273地面性質(zhì)水面稻田田野城市、山地、森林等效地面反射系數(shù)0.910.60.80.30.50.10.2反射損耗（dB）01246101420反射損耗10/3/202274第四章 無線傳播特性的分析無線通信工程上的做法是，在大量場強測試的基礎上，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)

32、計處理，找出各種地形地物下的傳播損耗（或接收信號場強）與距離、頻率以及天線高度的關系，給出傳播特性的各種圖表和計算公式，建立傳播預測模型10/3/202275 Okumura(奧村)/Hata模型 適用于900M宏蜂窩預測 COST231-Hata模型 適用于1800M宏蜂窩預測 COST231 Walfish-Ikegami模型 適用于900M和1800M的微蜂窩常見傳播模型10/3/202276第四章 無線傳播特性的分析Okumura-Hata經(jīng)驗模式L(市區(qū)）69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)-s(a)L(郊區(qū)=64.15+

33、26.16lgf-2lg(f/28)-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)L(鄉(xiāng)村公路)=46.38+35.33lgf-lg(f/28)-2.39(lgf)-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)L(開闊區(qū))=28.61+44.49lgf-4.87(lgf)-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)L(林區(qū))=69.55+26.16lgf-13.82lgh1+(44.9-6.55lgh1)lgd-a(h2)10/3/202277第四章 無線傳播特性的分析COST-231-Walfisch-Ikegami模

34、式該模式分視距（LOS和非視距（NLOS）兩種情況（1）視距情況基本傳輸損耗采用下式計算L42.6+26lgd+20lgf（2）非視距情況基本傳輸損耗由三項組成LLo+Lmsd+Lrts10/3/202278第五章 天線系統(tǒng)概述本章目的：了解天線的基本組成了解天線的特點了解天線的基本性能和參數(shù)了解天線的各種類型10/3/202279第五章 天線系統(tǒng)概述概述移動蜂窩通信系統(tǒng)的特殊性決定了對天線的特別要求、同時蜂窩系統(tǒng)的雙工性要求天線在發(fā)射和接收兩個方向提供同樣的性能天線可以控制：天線類型、增益、覆蓋方向圖、可用的驅動天線的功率、簡單或復雜的天線配置和天線極化等天線無法控制因素：小區(qū)基站天線間的地

35、理狀況、移動臺運動速度和方向、天線在移動臺上的位置10/3/202280第五章 天線系統(tǒng)概述天線設計時考慮的因素環(huán)境傳播系統(tǒng)天線分集集成結構增益 帶寬 方向圖鄰近效應人體效應多路徑衰落延遲距離區(qū)域10/3/202281第五章 天線系統(tǒng)概述一、天線的基本性能和參數(shù)水平方向圖波瓣寬度、垂直方向圖波瓣寬度輸入阻抗駐波比垂直極化和水平極化功率容限頻帶寬度10/3/202282天線主要電氣指標10/3/202283增益是指在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產(chǎn)生的場強的平方之比，即功率之比。增益一般與天線方向圖有關，方向圖主瓣越窄，后瓣、副瓣越小，增益越高。天線增益10/3/

36、202284天線方向圖對稱半波振子方向圖頂視側視定向天線方向圖全向天線方向圖10/3/202285天線其它電氣指標10/3/202286波束寬度方位即水平面方向圖120 (eg)峰值 - 10dB點 - 10dB點10dB 波束寬度60 (eg)峰值 - 3dB點 - 3dB點3dB 波束寬度15 (eg)PeakPeak - 3dBPeak - 3dB32 (eg)PeakPeak - 10dBPeak - 10dB俯仰面即垂直面方向圖在方向圖中通常都有兩個瓣或多個瓣，其中最大的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱 為副瓣。主瓣兩半功率點間的夾角定義為天線方向圖的波瓣寬度。稱為半功率（角）瓣寬。主瓣瓣寬越

37、窄，則方向性越好，抗干擾能力越強。10/3/202287天線的主要機械指標天線輸入接口天線尺寸天線重量風載荷工作溫度濕度要求雷電防護三防能力10/3/202288第五章 天線系統(tǒng)概述二、移動通信中使用的各種類型天線全向天線在水平方向圖上為360度的均勻輻射、垂直方向圖上表現(xiàn)為有一定寬度的波束定向天線在水平方向圖上為一定角度范圍輻射（即方向性）、垂直方向圖上為有一定寬度的波束泄漏天線通過電纜或饋線開縫，發(fā)射少量的射頻信號，達到覆蓋的目的微蜂窩天線根據(jù)微蜂窩的特性（如覆蓋區(qū)域小或室內(nèi)覆蓋），它的天線增益較?。ㄒ话阈∮?0dB），也分全向和定向10/3/202289第五章 天線系統(tǒng)概述 全向天線 定

38、向天線移動通信中使用天線 各種類型天線 泄漏電纜 微蜂窩天線10/3/202290按輻射方向劃分圖：定向天線圖：全向天線10/3/202291第五章 天線系統(tǒng)概述三、移動天線產(chǎn)品技術走向 雙極化技術節(jié)省空間、方便安裝。電調(diào)技術通過調(diào)節(jié)振子相位自適應多波束天線屬智能天線范疇10/3/202292按極化方式劃分10/3/202293天線極化天線輻射的電磁場的電場方向就是天線的極化方向垂直極化水平極化+ 45度傾斜的極化- 45度傾斜的極化10/3/202294雙極化天線V/H (垂直/水平)傾斜 (+/- 45)兩個天線為一個整體傳輸兩個獨立的波10/3/202295天線下傾機械下傾電下傾10/3

39、/202296動態(tài)多波束天線系統(tǒng)10/3/202297動態(tài)多波束天線系統(tǒng)主要特點:多波束形成波束方向可控波瓣寬度可控波束距離可控10/3/202298動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應用負載平衡10/3/202299動態(tài)多波束天線系統(tǒng)應用蜂窩優(yōu)化-有效的調(diào)整覆蓋10/3/2022100第六章 移動通信發(fā)展趨勢本章目的：了解移動通信發(fā)展的前景了解目前IMT-2000的狀況和發(fā)展階段10/3/2022101第六章 移動通信發(fā)展趨勢一、概述第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)在世界范圍獲得巨大成功，截至2005年月底，中國電話用戶總數(shù)已超過.億，其中移動電話用戶逾.億戶。全國固定電話普及率達到每百人.部，移動電話普及率達到每百

40、人.1部。 話音仍是第二代移動通信的主流業(yè)務GSM的標準數(shù)據(jù)速率9.6kbpsIMT-2000在ITU中正在完善中WCDMA在實驗階段10/3/2022102第二代移動通信系統(tǒng)：話音業(yè)務（主流）短消息業(yè)務（SMS）低速率數(shù)據(jù)業(yè)務電子郵件（E-mail）語音信箱第三代移動通信系統(tǒng)：話音業(yè)務移動接入互聯(lián)網(wǎng)電子商務高速率數(shù)據(jù)業(yè)務移動計算業(yè)務 圖象及多媒體業(yè)務其它高速數(shù)據(jù)業(yè)務第六章 移動通信發(fā)展趨勢10/3/2022103二、IMT-2000:所有網(wǎng)絡系統(tǒng)及多種移動通信技術融為一體: 蜂窩系統(tǒng) 無繩系統(tǒng) 衛(wèi)星通信系統(tǒng)要求:多速率多環(huán)境多業(yè)務實現(xiàn)特點:全球化能力綜合化能力個人化能力第六章 移動通信發(fā)展趨勢10/3/2022104三、GSM系統(tǒng)應向第三代移動通信系統(tǒng)平滑過渡“家族”概念：盡可能利用第二代系統(tǒng)的基礎網(wǎng)絡設施和接口協(xié)議，能支持第二代系統(tǒng)業(yè)務，可實現(xiàn)兩代系統(tǒng)的互通、漫游和軟切換，并支持現(xiàn)有第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)演進發(fā)展。優(yōu)點：投資少：充分利用前期對第二代系統(tǒng)的