西南交大移動(dòng)通信復(fù)習(xí)2016

1、移動(dòng)通信課程復(fù)習(xí)考試安排n時(shí)間:2016年6月16日星期四 16:0018:00n地點(diǎn):X2516 (20122169-20131844)n X2522 (20131845-20139046)n考試方式:半開卷n大作業(yè)提交方式時(shí)間 學(xué)號_姓名.x (x 為 c 或 m、以及pdf) 文件. 通過教務(wù)網(wǎng)提交 截止時(shí)間：2016年6月24日0:00點(diǎn) 一.移動(dòng)信道中的電波傳播n無線電波在自由空間的傳播公式n會(huì)利用Okumura模型計(jì)算傳播損耗n掌握多徑衰落的時(shí)域和頻域特征多徑衰落的時(shí)域和頻域特征n時(shí)延擴(kuò)展和相干帶寬時(shí)延擴(kuò)展和相干帶寬n會(huì)計(jì)算多譜勒頻移會(huì)計(jì)算多譜勒頻移 n會(huì)區(qū)分平坦衰落和頻率選擇性衰

2、落會(huì)區(qū)分平坦衰落和頻率選擇性衰落n會(huì)區(qū)分快衰落和慢衰落會(huì)區(qū)分快衰落和慢衰落n碼間干擾碼間干擾 二、二、噪聲與干擾噪聲與干擾n在城市移動(dòng)通信中不必考慮宇宙噪聲,主要是受人為噪聲的影響n車輛點(diǎn)火噪聲n城市移動(dòng)信道中主要的噪聲源n鄰道干擾概念n同頻道干擾概念，會(huì)計(jì)算同頻道再用距離n近端對遠(yuǎn)端比干擾、多址干擾概念三、三、調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)n移動(dòng)通信對數(shù)字調(diào)制和解調(diào)的要求n最小頻移鍵控（MSK）n概念、MSK波形、相位軌跡圖n高斯濾波的最小頻移鍵控（GMSK）n概念,引入高斯濾波器的作用n交錯(cuò)四相相移鍵控（OQPSK）n概念,時(shí)域波形圖nDPSK調(diào)制原理、時(shí)域波形圖n高階調(diào)制(16QAM,64QAM),會(huì)

3、計(jì)算帶寬效率n自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)和OFDM的基本概念四、四、抗衰落技術(shù)抗衰落技術(shù)n掌握基本的抗衰落技術(shù)所起的作用掌握基本的抗衰落技術(shù)所起的作用n分集接收：分集接收：n用來補(bǔ)償衰落信道損耗用來補(bǔ)償衰落信道損耗n分集合并的概念、分集方式、合并方式分集合并的概念、分集方式、合并方式n 均衡：均衡：n補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾（ISI）。）。n 信道編碼：信道編碼：n通過發(fā)送信息時(shí)加入冗余的數(shù)據(jù)位來改善通信鏈通過發(fā)送信息時(shí)加入冗余的數(shù)據(jù)位來改善通信鏈路的性能。路的性能。n交織編碼技術(shù)交織編碼技術(shù)n把一個(gè)較長的突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò)把一個(gè)較長的突發(fā)差

4、錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò)五、五、組網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)技術(shù)n多址技術(shù)多址技術(shù): :種類,主要解決的問題n區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋: :蜂窩網(wǎng)區(qū)群的組成n信道（頻率）配置信道（頻率）配置n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 包括移動(dòng)臺包括移動(dòng)臺, ,基站子系統(tǒng)基站子系統(tǒng), ,網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) HLR,VLR,AUC HLR,VLR,AUC，EIREIR( (掌握所起的作用掌握所起的作用) )n越區(qū)切換越區(qū)切換: :概念概念, ,種類種類, ,切換的過程控制切換的過程控制, ,切換的信道分配切換的信道分配n位置管理位置管理: :位置登記與呼叫傳遞過程位置登記與呼叫傳遞過程 多址技術(shù)多址技術(shù)主要解決的問題是： 多用戶如何高效共享給定頻譜資

5、源。v頻分多址（FDMA: Frequency Division Multiple Access)v時(shí)分多址（TDMA: Time Division Multiple Access）v碼分多址（CDMA: Code Division Multiple Access）v空分多址（SDMA :Space Division Multiple Access）9頻分多址接入FDMA（Frequency Division Multiple Access)時(shí)分多址接入TDMA(Time Division Multiple Access)碼分多址接入CDMA(Code Division Multiple Ac

6、cess)空分多址接入SDMA(Space Division Multiple Access)f2f3tft1tt2 t3ff1tfc1c2c3FDMATDMACDMAcSDMABasic Multiple Access mode擴(kuò)頻的概念擴(kuò)頻的概念n直接序列擴(kuò)頻（DS）通信n所謂直接序列擴(kuò)頻，就是直接用具有高速率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號的頻譜，而接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號還原成原始信息。m序列n產(chǎn)生原理產(chǎn)生原理時(shí)鐘脈沖輸出+C0=1Cn=1c1c2c3Cn-1ci:反饋系數(shù). 為1 表示參與反饋,為0表示無反饋連接ci以八進(jìn)制表示,如n=5,ci=45 -二進(jìn)制為

7、 1 0 0 1 0 1 c0 c1 c2 c3 c4 c5m序列nm序列的自相關(guān)函數(shù)序列的自相關(guān)函數(shù)n0的個(gè)數(shù)因?yàn)槿サ粢莆患拇嫫鞯娜膫€(gè)數(shù)因?yàn)槿サ粢莆患拇嫫鞯娜?狀態(tài)狀態(tài),因此為因此為 A= 2n-1 -1n1的個(gè)數(shù)為的個(gè)數(shù)為: D= 2n-1n相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù):1010,1,2,.,1pP擴(kuò)頻的概念擴(kuò)頻的概念n擴(kuò)頻處理增益擴(kuò)頻處理增益 n其中其中n在在Tb一定的情況下，若偽碼速率越高，亦即一定的情況下，若偽碼速率越高，亦即偽碼寬度（碼片寬度）偽碼寬度（碼片寬度）Tp越窄，則擴(kuò)頻處理越窄，則擴(kuò)頻處理增益越大。增益越大。nGp越大，抗干擾能力就越強(qiáng)。越大，抗干擾能力就越強(qiáng)。10lgbppTGT

8、bpTT頻分雙工 FDD 上行鏈路和下行鏈路的幀分別在不同的頻率上。 時(shí)分雙工 TDD（Time Division Duplex) 上行鏈路和下行鏈路的幀分別在相同的頻率上。雙工復(fù)用模式(Duplex Methods of Radio Links)n頻分雙工FDD (Frequency Division Duplex)n按頻率劃分為上行鏈路和下行鏈路信道n時(shí)分雙工TDD (Time Division Duplex)n上行鏈路和下行鏈路使用相同的頻率,允許上行鏈路在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)使用該頻率,而下行鏈路在下一時(shí)隙內(nèi)使用該頻率.上行鏈路下行鏈路時(shí)間頻率FDD上行鏈路下行鏈路時(shí)間頻率TDD上行鏈路下行鏈路

9、f2f1n扇區(qū)：扇形天線所覆蓋的區(qū)域n基站區(qū)：由一個(gè)基站所覆蓋的區(qū)域n位置區(qū)：移動(dòng)臺可以任意移動(dòng)不需要進(jìn)行位置更新的區(qū)域數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu)數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu)nMSC區(qū)：一個(gè)MSC所管轄的所有小區(qū)共同覆蓋的區(qū)域n服務(wù)區(qū)：移動(dòng)臺可獲得服務(wù)的區(qū)域，即PLMN、PSTN或ISDN用戶無須知道移動(dòng)臺實(shí)際位置而可與之通信的區(qū)域。v 帶狀網(wǎng)v 適用區(qū)域：公路、鐵路、海岸等。v 蜂窩網(wǎng)v 適用區(qū)域：平面區(qū)域v 小區(qū)形狀：正六邊形區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋v帶狀網(wǎng)（Cont.）v同頻道干擾rads123nn+1dI=(2n-1)r-naa: 相鄰

10、小區(qū)的交疊寬度1區(qū)與n+1區(qū)為同頻道小區(qū)v同頻道干擾)()12(lg40)12(444dbnarnrrnarnddSIsI雙頻制：a=0, I/S=-19db三頻制：a=0, I/S=-28dbN 頻制：a=0, I/S=-40lg(2n-1) dbv 蜂窩網(wǎng)區(qū)群的組成v 不同信道的相鄰小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群，v 相鄰小區(qū)不能用相同的信道，v 不同區(qū)群的小區(qū)才能進(jìn)行信道再用。區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋22jijiNi,j為正整數(shù)v同信道小區(qū)的距離rND3v頻率復(fù)用模式頻分復(fù)用是一個(gè)核心概念。頻率復(fù)用模式的確定主要以同頻干擾防護(hù)門限為依據(jù)。如果N太大，則每個(gè)小區(qū)中分得的頻道數(shù)太少；如果N太小，每個(gè)小區(qū)頻道數(shù)增加

11、，但由于同頻小區(qū)距離近而使同頻干擾防護(hù)減少。區(qū)域覆蓋區(qū)域覆蓋信道（頻率）配置信道（頻率）配置頻率分配是頻率復(fù)用的前提。有兩個(gè)基本含義：v頻道分組：根據(jù)移動(dòng)網(wǎng)的需要將全部頻道分成若干組；v頻道指配：以固定或動(dòng)態(tài)分配方法指配給蜂窩網(wǎng)的用戶使用。一、固定信道分配方式 將某一組信道固定分配給某一基站，適用于移動(dòng)臺業(yè)務(wù)相對固定的情況。頻率利用率不高。 分區(qū)分組配置法1. 等頻距配置法信道（頻率）配置信道（頻率）配置二、動(dòng)態(tài)信道分配方式 為了提高頻率利用率，使信道的配置隨移動(dòng)通信業(yè)務(wù)量地理分布的變化而變化。有兩種方法： 動(dòng)態(tài)配置法： 隨業(yè)務(wù)量的變化重新配置全部信道；2. 柔性配置法： 準(zhǔn)備若干個(gè)信道，需要

12、時(shí)提供給某小區(qū)使用。信道（頻率）配置信道（頻率）配置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)rDD1D2共道小區(qū)以某一小區(qū)為中心可分成許多層：第一層6個(gè)半徑為D第二層6個(gè)半徑為D1第三層6個(gè)半徑為D2來自第一層共道小區(qū)的干擾最強(qiáng)可只考慮這6個(gè)共道小區(qū)所產(chǎn)生的干擾。小區(qū)半徑為r，兩個(gè)相鄰共道小區(qū)的距離D=共道干擾抑制因子rNr213NrD3蜂窩系統(tǒng)的通信容量蜂窩系統(tǒng)的通信容量_FDMA越區(qū)切換一、越區(qū)切換（Handover or Handoff) 是指將當(dāng)前正在進(jìn)行通信的移動(dòng)臺與基站之間的通信鏈路從當(dāng)前基站轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基站的過程。該過程也稱為自動(dòng)鏈路轉(zhuǎn)移ALT（Automatic Link Transfer)。GSMGSM系統(tǒng)

13、的控制與管理系統(tǒng)的控制與管理過區(qū)切換過區(qū)切換GSMGSM系統(tǒng)采用的是移動(dòng)臺輔助切換法。系統(tǒng)采用的是移動(dòng)臺輔助切換法。軟切換與硬切換概念與區(qū)別軟切換與硬切換概念與區(qū)別切換判斷的幾種準(zhǔn)則切換判斷的幾種準(zhǔn)則越區(qū)切換的過程控制 有三種： （1）移動(dòng)臺控制的越區(qū)切換 DECT系統(tǒng)采用 （2）網(wǎng)絡(luò)控制的越區(qū)切換 （3）移動(dòng)臺輔助的越區(qū)切換 IS-95和GSM采用越區(qū)切換時(shí)的信道分配 解決當(dāng)呼叫要轉(zhuǎn)換到新小區(qū)時(shí)，新小區(qū)如何分配信道，使得越區(qū)切換的概率盡量小。 常采用的做法是： 在每個(gè)小區(qū)預(yù)留部分信道專門用于越區(qū)切換。越區(qū)切換分為兩類：硬切換 在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。軟切換 既維持舊的連接，又同時(shí)

14、建立新的連接，并利用新舊鏈路的分集合并來改善通信質(zhì)量，當(dāng)與新基站建立可靠連接后再中斷舊鏈路。位置管理包括兩個(gè)主要任務(wù)：1、位置登記 在移動(dòng)臺的實(shí)時(shí)位置信息已知的情況下，更新位置數(shù)據(jù)庫（HLR和VLR）和認(rèn)證移動(dòng)臺。2、呼叫傳遞 在有呼叫給移動(dòng)臺的情況下，根據(jù)HLR和VLR中可用的位置信息來定位移動(dòng)臺，分集接收技術(shù)n分集有兩重含義:n分散傳輸: 使接收端能獲得多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立,攜帶同一信息的衰落信號.n集中處理: 接收端對收到的多個(gè)衰落特性互相互相獨(dú)立獨(dú)立（攜帶同一信息）的信號進(jìn)行特定處理，以降低信號電平起伏，降低衰落的影響，提高靈敏度的辦法。分集接收技術(shù)n分集按目的分可以為:n宏（macrosco

15、pic）分集n“多基站”分集, 以克服長期衰落為目的的。n微（microscopic）分集n減小短期衰落影響.n空間分集n頻率分集n時(shí)間分集n 場分量分集n 角度分集n 極化分集分集合并性能的分析與比較n選擇性合并：n設(shè)備簡單，n當(dāng)分集重?cái)?shù)3,信噪比改善緩慢n最大值合并:n設(shè)備較復(fù)雜n改善信噪比最多n等增益合并n在分集數(shù)M較小時(shí)，信噪比改善接近最大比合并n電路實(shí)現(xiàn)比最大比合并簡單移動(dòng)通信對數(shù)字調(diào)制和解調(diào)的要求n在瑞利衰落條件下，誤碼率要盡可能低；n發(fā)射頻譜窄，帶外輻射、鄰道功率與載波功率之比小于-70dB;n同頻復(fù)用的距離小；n高效率解調(diào)（如非相干解調(diào)），以降低移動(dòng)臺功耗，進(jìn)一步縮小體積和成本

16、；n能提供較高的傳輸速率；n易于集成。OFDM的基本含義subchannelfrequencymagnitudesub-carrierchannel系統(tǒng)帶寬B被分為N個(gè)正交的窄帶子信道利用離散傅里葉逆變換或快速傅里葉逆變換（IDFT/IFFT） 實(shí)現(xiàn)調(diào)制利用離散傅里葉變換或快速傅里葉變換（DFT/FFT） 實(shí)現(xiàn)解調(diào)把高數(shù)碼率信號變成低數(shù)碼率信號，分別調(diào)制在每個(gè)載波上子載波子信道n傳統(tǒng)的 FDM:nOFDM:fguard-bandff=1/TsfFrequency spectrum of the subcarriersnEfficient use of spectrumnOverlapping,

17、 yet orthogonal subcarriersOFDM的傳輸技術(shù) n一個(gè)OFDM信號由頻率間隔為f=1/Ts的N個(gè)子載波構(gòu)成。 n所有的子載波在一個(gè)間隔長度為Ts 的時(shí)間內(nèi)相互正交。 對一個(gè)給定的系統(tǒng)帶寬，子載波個(gè)數(shù)的選取要滿足OFDM碼元持續(xù)時(shí)間Ts大于信道的最大延遲。每個(gè)子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，每個(gè)子信道上是平坦的衰落，大大消除符號間干擾。自由空間電波傳播損耗nLfs是用在自由空間中增益GT=1的發(fā)射天線輸出功率PT與增益GR=1的接收天線輸入功率PR之比表示：24dPPLRTfskmdMHzfdPPLRTfslg20)(lg2045.324lg20lg10以分貝表示

18、：5,3 10/cfckm s 其中自由空間電波傳播損耗 自由空間中的電波傳播損耗(衰減)只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān).當(dāng)f或d增大一倍時(shí),衰減將分別增加6dB. 移動(dòng)信道的特征n移動(dòng)通信中，移動(dòng)臺工作在城市建筑群和其它地形地物較為復(fù)雜的環(huán)境中，其傳輸信道的特性是隨時(shí)隨地變化的.移動(dòng)信道是典型的隨參信道傳播路徑和信號衰落反射: 當(dāng)電波遇到比波長大得多的物體時(shí)發(fā)生反射,反射發(fā)生 于地球表面,建筑物和墻壁表面繞射: 當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋 時(shí)發(fā)生繞射散射: 當(dāng)波穿行的介質(zhì)中存在小于波長的物體且單位體積阻 擋體的個(gè)數(shù)非常巨大時(shí),發(fā)生散射. 散射產(chǎn)生于粗糙表面,小物體或其他不

19、規(guī)則物體 在實(shí)際移動(dòng)通信系統(tǒng)中,樹葉,街道標(biāo)志和燈柱等會(huì)引 起散射.傳播路徑和信號衰落在實(shí)際移動(dòng)信道中,散射體很多,接收信號是由多個(gè)電波合成的.直射波、反射波或散射波在接收地點(diǎn)形成干涉場，使信號產(chǎn)生深度且快速的衰落由于移動(dòng)臺不斷運(yùn)動(dòng)，其信號的局部中值也會(huì)造成衰落，但變化較慢。局部中值d/mt/s多徑效應(yīng)與瑞利衰落n基站發(fā)射的信號:0000exptjaSn移動(dòng)臺多普勒頻移:imiifvfcoscosvin接收天線的第i個(gè)信號:iiiitjaSexp多徑效應(yīng)與瑞利衰落n接收天線的第i個(gè)信號:2expcosexp( ()iiiiooSajvtj w t設(shè)N個(gè)信號的幅度和到達(dá)接收天線的方位角都是隨機(jī)且

20、統(tǒng)計(jì)獨(dú)立,則1( )( )NiiS tS t多徑效應(yīng)與瑞利衰落n多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布,多徑衰落稱為瑞利衰落nRayleigh分布是常見的用于描述平坦衰落信號或獨(dú)立多徑分量接收包絡(luò)統(tǒng)計(jì)時(shí)變特性的一種分布模型.多徑效應(yīng)與瑞利衰落nRicean衰落 當(dāng)存在一個(gè)主要的靜態(tài)(非衰落)信號分量時(shí),如視距傳播,則多徑衰落的信號包絡(luò)分布服從Ricean分布. 當(dāng)主要分量減弱后,混合信號包絡(luò)服從Rayleigh分布,即由Ricean分布變成Rayleigh分布.多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬n多徑時(shí)散: 多徑效應(yīng)在時(shí)域上將造成數(shù)字信號波形展寬n一般用時(shí)延擴(kuò)展表示多徑時(shí)延散布程度 開闊地0.2s, 郊區(qū)=0.5 s

21、,市區(qū)=3.0 sn在數(shù)字通信系統(tǒng)中,延遲擴(kuò)展將會(huì)引起碼間干擾(ISI). 因此在沒有抗多徑措施時(shí),要求信號的傳輸速率Rb必須比1/ 低得多.多徑時(shí)散與相關(guān)帶寬n相關(guān)帶寬Bc: 多徑效應(yīng)在頻域上將導(dǎo)致頻率選擇性衰落,即信道對不同頻率成分有不同的響應(yīng).n信號的傳輸帶寬應(yīng)小于相干帶寬 BsBc多徑時(shí)延擴(kuò)展產(chǎn)生的衰落效應(yīng)n平坦衰落非頻率選擇性衰落(幅度變化信道) 信號帶寬時(shí)延擴(kuò)展n頻率選擇性衰落:信道對不同頻率成分有不同響應(yīng) 信號帶寬相干帶寬 符號周期時(shí)延擴(kuò)展53交織編碼技術(shù) Interleavingn把一個(gè)較長的突發(fā)差錯(cuò)離散成隨機(jī)差錯(cuò),再用糾正隨機(jī)差錯(cuò)的編碼(FEC)技術(shù)消除隨機(jī)差錯(cuò).n交織編碼過程是將FEC碼子序列按行寫入而按列讀出.n交織深度越大,離散度越大,抗突發(fā)差錯(cuò)能力越強(qiáng).Information to be transmittedSource codingChannel codingModulationTr