移動(dòng)通信原理與系統(tǒng)

1、移動(dòng)通信原理與系統(tǒng)第1章 概論1.（了解）4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是一個(gè)無(wú)縫連接的網(wǎng)絡(luò)，也就是說(shuō)各種無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)都能以IP協(xié)議為基礎(chǔ)連接到IP核心網(wǎng)。當(dāng)然為了與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連則需要用網(wǎng)關(guān)建立網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，所以將來(lái)的4G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)復(fù)雜的多協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。2.所謂移動(dòng)通信，是指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。 移動(dòng)通信系統(tǒng)包括無(wú)繩電話、無(wú)線尋呼、陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信等。無(wú)線通信是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)。3.移動(dòng)通信主要的干擾有：互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾。（以下為了解） 1）互調(diào)干擾。指兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)作用在通信設(shè)備的非線性器件上，產(chǎn)生與有用信號(hào)頻率相近的組合頻率，從而對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成干擾

2、。 2）鄰道干擾。指相鄰或鄰近的信道（或頻道）之間的干擾，是由于一個(gè)強(qiáng)信號(hào)串?dāng)_弱信號(hào)而造成的干擾。 3）同頻干擾。指相同載頻電臺(tái)之間的干擾。4.按照通話的狀態(tài)和頻率的使用方法，可以將移動(dòng)通信的工作方式分成：?jiǎn)喂ねㄐ拧㈦p工通信、半雙工通信。第2章 移動(dòng)通信電波傳播與傳播預(yù)測(cè)模型1.移動(dòng)通信的信道是基站天線、移動(dòng)用戶天線和兩副天線之間的傳播路徑。 對(duì)移動(dòng)無(wú)線電波傳播特性的研究就是對(duì)移動(dòng)信道特性的研究。 移動(dòng)信道的基本特性是衰落特性。2.陰影衰落：由于傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其他障礙物對(duì)電磁波的遮蔽所引起的衰落。 多徑衰落：無(wú)線電波呢在傳播路徑上受到周圍環(huán)境中地形地物的作用而產(chǎn)生的反射、繞射和

3、散射，使其到達(dá)接收機(jī)時(shí)是從多條路徑傳來(lái)的多個(gè)信號(hào)的疊加，這種多徑傳播多引起的信號(hào)在接收端幅度、相位和到達(dá)時(shí)間的隨機(jī)變化將導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落。 無(wú)線信道分為大尺度傳播模型和小尺度傳播模型。大尺度模型主要是用于描述發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的長(zhǎng)距離（幾百或幾千米）上信號(hào)強(qiáng)度的變化。小尺度衰落模型用于描述短距離（幾個(gè)波長(zhǎng)）或短時(shí)間（秒級(jí)）內(nèi)信號(hào)強(qiáng)度的快速變化。3.在自由空間中，設(shè)發(fā)射點(diǎn)處地發(fā)射功率為Pt，以球面波輻射；設(shè)接收的功率為Pr，則Pr=（Ar/4d2）PtGt式中，Ar=2Gr/4，為工作波長(zhǎng)，Gt、Gr分別表示發(fā)射天線和接收天線增益，d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。4.極化是指電磁波在傳播的過(guò)程中，

4、其電場(chǎng)矢量的方向和幅度隨時(shí)間變化的狀態(tài)。電磁波的極化可分為線極化、圓極化和橢圓極化。線極化存在兩種特殊的情況：電場(chǎng)方向平行于地面的水平極化和垂直于地面的垂直極化。在移動(dòng)通信中常用垂直極化天線。5.極化失配：接收天線的極化方式只有同被接收的電磁波的極化形式一致時(shí)，才能有效地接收到信號(hào)，否則將使接收信號(hào)質(zhì)量變壞，甚至完全收不到信號(hào)。6.陰影衰落又稱慢衰落，其特點(diǎn)是衰落與無(wú)線電傳播地形和地理的分布、高度有關(guān)。7.多徑衰落屬于小尺度衰落，其基本特性表現(xiàn)在信號(hào)的幅度衰落和時(shí)延擴(kuò)展。8.多普勒頻移：fd=（v/）cos，式中v為移動(dòng)速度；為波長(zhǎng)；為入射波與移動(dòng)臺(tái)方向之間的夾角；v/=fm為最大多普勒頻移。

5、9.瑞利分布 P3510.在接收信號(hào)中沒(méi)有主導(dǎo)分量時(shí)，萊斯分布就轉(zhuǎn)變?yōu)槿鹄植肌?注意：萊斯分布適用于一條路徑明顯強(qiáng)于其他多徑的情況，但并不意味著這條路徑就是直射徑。在非直射系統(tǒng)中，如果源自某一個(gè)散射體路徑的信號(hào)功率特別強(qiáng)，信號(hào)的衰落也會(huì)服從萊斯分布。11.（了解）平坦衰落和頻率選擇性衰落 P39 （了解）快衰信道和慢衰信道 P39 12.移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)速度（或信道路徑中物體的移動(dòng)速度）及基帶信號(hào)發(fā)送數(shù)率，決定信號(hào)是經(jīng)歷了快衰落還是慢衰落。13.頻率越高，速度越快，則平均衰落率的值越大。14.（了解）室外傳播模型 P45 （Okumura-Hata模型主要用于900MHz（GSM）15.4種傳播

6、模型的適用范圍 P5116（了解）室內(nèi)傳播模型 P5317.傳播模型校正分3步進(jìn)行：（1）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；（2）路測(cè)數(shù)據(jù)后處理；（3）模型校正。 車載測(cè)試的類型有兩種：CW測(cè)試和現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試。第3章 移動(dòng)通信中的信源編碼和調(diào)制解調(diào)技術(shù)1.帶寬效率b表示它對(duì)頻譜資源的利用效率，b=Rb/B，其中Rb為比特速率，B為已調(diào)無(wú)線信號(hào)的帶寬。 GSM通信系統(tǒng)采用GMSK調(diào)制方式，b=1.3bits-1Hz-1。2.（了解）信源編碼 P65 基本目的是壓縮信源產(chǎn)生的冗余信息，降低傳遞這些不必要的信息的開銷，從而提高整個(gè)傳輸鏈路的有效性。第4章 抗衰落和鏈路性能增強(qiáng)技術(shù)1.分集接收的基本思想就是把接收到的多個(gè)衰落獨(dú)立

7、的信號(hào)加以處理，合理地利用這些信號(hào)的能量來(lái)改善接收信號(hào)的質(zhì)量。 信道編碼的目的是為了盡量減小信道噪聲或干擾的影響，是用來(lái)改善通信鏈路性能的技術(shù)。 所謂信道均衡就是在接收端設(shè)計(jì)一個(gè)稱之為均衡器的網(wǎng)絡(luò)，以補(bǔ)償信道引起的失真。 MIMO是在收發(fā)兩端都采用多天線配置，充分利用空間信息，大幅度提高信道容量的一種技術(shù)。2.移動(dòng)無(wú)線信號(hào)的衰落包括兩個(gè)方面：宏觀衰落和微觀衰落。 常用的分集技術(shù)可分為宏觀分集和微觀分集。宏觀分集也稱作多基站分集。3.目前移動(dòng)通信中常見(jiàn)的集中分集方式：1）時(shí)間分集；2）頻率分集；3）空間分集。4.天線的高度。實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明，h/d越大，相關(guān)系數(shù)就越大；h/d為一定時(shí)，=0相關(guān)性

8、最小，=90相關(guān)性最大。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，比值約為10，天線一般高幾十米，天線的距離約有幾米，相當(dāng)于十多個(gè)波長(zhǎng)或更多。5.傳統(tǒng)的信道編碼通常分成兩大類：分組碼和卷積碼。6.擴(kuò)展信號(hào)頻譜的方式有：直接序列（DS）擴(kuò)展、跳頻（FH）、跳時(shí)（TH）、線性調(diào)頻和它們的混合方式。在通信中最常用的是直接序列擴(kuò)頻和跳頻以及它們的混合方式（DS/FH）擴(kuò)頻。7.偽噪聲序列（PN）具有類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，但和真正的隨機(jī)信號(hào)不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理。8.跳頻擴(kuò)頻就是使窄寬數(shù)字已調(diào)信號(hào)的載波頻率在一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)隨時(shí)間跳變，跳變的規(guī)律稱作跳頻圖案。在跳頻系統(tǒng)中，系統(tǒng)的跳頻處理增益定義為GH=W/B。

9、（P161）9.兩種基本的跳頻技術(shù)：滿跳頻和快跳頻。 當(dāng)Rs=KRb（K為正整數(shù)）時(shí)，稱作慢跳頻，此時(shí)在每個(gè)載波頻率點(diǎn)上發(fā)送多個(gè)符號(hào)； 當(dāng)Rh=KRs時(shí)，稱作快跳頻，即在發(fā)送一個(gè)符號(hào)的時(shí)間內(nèi)，載波頻率發(fā)生多次跳變。 GSM系統(tǒng)采用慢跳頻技術(shù)。10.（了解）多天線和時(shí)空編碼 P163第5章 蜂窩組網(wǎng)技術(shù)1.移動(dòng)通信網(wǎng)由兩部分組成：空中網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)部分。2.空中網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)通信網(wǎng)的主要部分，主要包括：多址接入、頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)、切換和位置更新。 （了解）蜂窩式組網(wǎng)理論 P1803.（了解）小容量的大區(qū)制和大容量的小區(qū)制 P1814.當(dāng)用六邊形來(lái)模擬覆蓋范圍時(shí)，基站發(fā)射機(jī)或者安置在小區(qū)中的中心（中

10、心激勵(lì)小區(qū)）或者安置在六邊形的頂點(diǎn)之中的3個(gè)（頂點(diǎn)激勵(lì)小區(qū)）。5.D=R 其中N=i2+ij+j2 D-頻率復(fù)用距離（最近兩個(gè)同頻小區(qū)之間的距離），N-頻率復(fù)用因子（小區(qū)的個(gè)數(shù)）同頻干擾因子Q=D/R=6.在FDMA系統(tǒng)中的主要干擾有：互調(diào)干擾、鄰道干擾和同頻道干擾7.FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) P185TDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) P187CDMA系統(tǒng)的特點(diǎn) P1878.“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)：許多移動(dòng)用戶共享同一信道就會(huì)發(fā)生“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)問(wèn)題。由于移動(dòng)用戶所在的位置處于動(dòng)態(tài)的變化中，基站接收到的個(gè)用戶信號(hào)功率可能相差很大，即使個(gè)用戶到基站距離相等，深衰落的存在也會(huì)使到達(dá)基站的信號(hào)各不相同，強(qiáng)信號(hào)對(duì)弱信號(hào)有著明顯的抑

11、制作用，會(huì)使弱信號(hào)的接收性能很差甚至無(wú)法通信。9.（了解）SDMA方式 P189 （SDMA方式通過(guò)空間的分割來(lái)區(qū)別不同的用戶。在移動(dòng)通信中，能實(shí)現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列天線，在不同的用戶方向上形成不同的波束。）10.擴(kuò)展頻譜通信的定義為：擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，用來(lái)傳輸信息的信號(hào)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。11.香農(nóng)定理：C=WT2（1+S/N） 其中，C為信道容量；W為信道帶寬；T為信號(hào)持續(xù)時(shí)間；S/N為信噪比。12.擴(kuò)展頻譜的方法有：直接序列擴(kuò)頻，簡(jiǎn)稱直接擴(kuò)頻或直擴(kuò)（DS）；跳變頻率擴(kuò)頻，簡(jiǎn)稱跳頻（FH）；跳變時(shí)間擴(kuò)頻，簡(jiǎn)稱跳時(shí)（TH）；寬帶線性調(diào)頻，簡(jiǎn)稱Chirp

12、。 最基本的展寬頻譜的方法有：1）直接序列擴(kuò)展；2）跳變頻率擴(kuò)展；3）跳變時(shí)間擴(kuò)展。13.擴(kuò)展系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：1）能實(shí)現(xiàn)碼分多址復(fù)用（CDMA）；2）信號(hào)的功率頻譜密度低，因此信號(hào)具有隱藏性且功率污染??；3）有利于數(shù)字加密、防止竊聽；4）抗干擾性強(qiáng)，可在較低的信噪比條件下保證系統(tǒng)傳輸質(zhì)量；5）抗衰落能力強(qiáng)。14.由頻譜擴(kuò)展對(duì)抗干擾性帶來(lái)的好處，稱為擴(kuò)頻增益Gp，表示為：Gp=Bw/Bs 式中Bw為發(fā)射擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬；Bs為信碼的速率。15.（了解）擴(kuò)頻系統(tǒng)利用擴(kuò)頻-解擴(kuò)處理過(guò)程為什么能獲得信噪比的好處 P19416.跳頻系統(tǒng)處理增益的定義與直擴(kuò)系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益相同，即Gp=Bw/Bs ，更直觀的

13、表達(dá)式為：Gp=N（可供選用的頻率數(shù)目），例如，某跳頻系統(tǒng)具有1000個(gè)可供跳頻的頻率，則處理增益為30dB。17.跳頻系統(tǒng)的抗干擾原理與直擴(kuò)系統(tǒng)的不同：直擴(kuò)是靠頻譜的擴(kuò)展和解擴(kuò)處理來(lái)提高信噪比的，跳頻是靠躲避干擾來(lái)提高信噪比的。 由于跳頻系統(tǒng)對(duì)載波的調(diào)制方式并無(wú)限制，且能與現(xiàn)有的模擬調(diào)制兼容，故在軍用短波和超短波電臺(tái)中得到應(yīng)用。 移動(dòng)通信中采用跳頻調(diào)制系統(tǒng)雖然不能完全避免“遠(yuǎn)-近”效應(yīng)帶來(lái)的干擾，但是能大大減少它的影響。18.（了解）地址碼技術(shù) P197 對(duì)地址碼有如下3個(gè)要求：偽碼的比特率應(yīng)能滿足擴(kuò)展帶寬的需要；偽碼應(yīng)具有尖銳的自相關(guān)特性，正交編碼應(yīng)具有尖銳的互相關(guān)特性；偽碼應(yīng)具有近似噪聲

14、的頻譜性質(zhì)，即近似連續(xù)譜，且均勻分布。通常采用的偽碼有m序列、Gold序列等多種偽隨機(jī)序列。正交編碼通常采用Walsh碼。目前CDMA2000系統(tǒng)中用偽隨機(jī)序列（PN碼）中的m序列區(qū)分用戶，WCDMA系統(tǒng)中用Gold嗎來(lái)區(qū)分用戶，并且都采用正交Wslsh函數(shù)來(lái)區(qū)分信道。19.3種方式的系統(tǒng)容量比較結(jié)果為：mWCDMA16mTACS9mGSM 在總頻寬度為1.25MHz時(shí)，CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量是模擬FDMA（TACS）系統(tǒng)容量的約16倍，是數(shù)字時(shí)分GSM系統(tǒng)容量的約9倍。 當(dāng)前比較普遍的看法是CDMA數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量是模擬FDMA系統(tǒng)的810倍。20.CDMA系統(tǒng)中的功率

15、控制：1）反向功率控制；2)前向功率控制；3）開環(huán)功率控制；4）閉環(huán)功率控制。21.將正在處于通話狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上（新的小區(qū)）的過(guò)程稱為“切換”。 由以下兩個(gè)原因引起一個(gè)切換：1）信號(hào)的強(qiáng)度或質(zhì)量下降到有系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時(shí)移動(dòng)臺(tái)被切換到信號(hào)強(qiáng)度較強(qiáng)的相鄰小區(qū)；2）由于某小區(qū)業(yè)務(wù)信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時(shí)移動(dòng)臺(tái)被切換到業(yè)務(wù)信道容量較閑的相鄰小區(qū)。由 由第一種原因引起的切換一般由移動(dòng)臺(tái)發(fā)起，由第二種原因引起的切換一般由上級(jí)實(shí)體發(fā)起。22.切換分為硬切換和軟切換。 硬切換 是指在新的通信鏈路建立之前，先中斷舊的通信鏈路的切換方式，即先斷后通。 軟切換 是指需要切換時(shí)

16、，移動(dòng)臺(tái)先與目標(biāo)基站建立通信鏈路，再切斷與原基站之間的通信鏈路的切換方式，即先通后斷。 乒乓效應(yīng)：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)處于兩個(gè)小區(qū)的交界處，需要進(jìn)行切換時(shí)，由于兩個(gè)基站在該處的信號(hào)都較弱并且會(huì)起伏變化，這就容易導(dǎo)致移動(dòng)臺(tái)在兩個(gè)基站之間反復(fù)要求切換，即出現(xiàn)“乒乓效應(yīng)”，使系統(tǒng)控制器的負(fù)載加重，并增加通信中斷的可能性。 更軟切換 包含在軟切換中，指在同一小區(qū)的不同扇區(qū)之間進(jìn)行的軟切換。與此對(duì)應(yīng)，軟切換通常指不同小區(qū)之間進(jìn)行的軟切換。 軟切換是CDMA系統(tǒng)特有的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點(diǎn)，軟切換算法和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置對(duì)系統(tǒng)容量和服務(wù)質(zhì)量有重要影響。第6章 GSM及其增強(qiáng)移動(dòng)通信系統(tǒng)1.（了解）GSM系統(tǒng)的結(jié)

17、構(gòu) P2412.物理信道：TDMA幀的每個(gè)時(shí)隙看作時(shí)物理信道，GSM的一個(gè)載頻上可提供8個(gè)物理信道（時(shí)隙） 邏輯信道：在物理信道中所傳輸?shù)膬?nèi)容就是邏輯信道。分為專用信道和公共信道兩大類。 頻率復(fù)用方式（N和M的含義）P245（了解）GSM網(wǎng)絡(luò)的頻段分配 P2443.干擾保護(hù)比：無(wú)論采用無(wú)方向性天線還說(shuō)是方向性天線，基本原則是考慮不同的傳播條件、不同的復(fù)用方式及多個(gè)干擾等因素后還必須滿足如表6.4所示的干擾保護(hù)比要求。P2464.業(yè)務(wù)信道（TCH）是用于傳送用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道。根據(jù)交換方式的不同，業(yè)務(wù)信道可分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道；依據(jù)傳輸速率的不同可分為全速率信道和半速率信道。G

18、SM系統(tǒng)全速率信道的速率為13kbit/s；半速率信道的速率為6.5kbit/s。5.一個(gè)普通突發(fā)脈沖所占用的時(shí)間為0.577ms。6.當(dāng)保護(hù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)252s時(shí)，允許小區(qū)半徑為35km，在此范圍內(nèi)可保證移動(dòng)臺(tái)隨機(jī)接入移動(dòng)網(wǎng)。7.GSM系統(tǒng)引入跳頻有兩個(gè)主要原因：一是頻率分集；二是干擾分集。 頻率分集是為了抗拒移動(dòng)通信系統(tǒng)中銳利衰落的影響而采用的抗干擾分集技術(shù)。 干擾分集源于碼分多址（CDMA）的應(yīng)用。8.越區(qū)切換的定義和原因（同第5章 第21條）9越區(qū)切換的種類：1）同一BSC內(nèi)不同小區(qū)間的切換；2）同一MSC/VLR內(nèi)不同BSC控制的小區(qū)間的切換；3）不同MSC/VLR控制的小區(qū)間的切換。第7章 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)及其增強(qiáng)技術(shù)1.3G概念 ITU提出IMT-2000的概念，意指工作在2000MHz頻段并在2000年左右投入商用的國(guó)際移動(dòng)通信系統(tǒng)，它既包括地面通信系統(tǒng)，又包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)?；贗MT-2000的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)稱為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為3G，它將支持速率高達(dá)2Mbit/s的業(yè)務(wù)，而且業(yè)務(wù)種類將涉及話音、數(shù)據(jù)、圖像以及多媒體業(yè)務(wù)。2.（了解）我國(guó)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃 P3163.CDMA2000 1x的增強(qiáng)型技術(shù)1xEV系統(tǒng)（EV是Evolution的縮寫），實(shí)在CDMA2000 1x基礎(chǔ)上的演進(jìn)系統(tǒng)。1xEV系統(tǒng)分為兩個(gè)階段，即CD