移動通信原理與系統

1、移動通信原理與系統第1章 概論1.（了解）4G網絡應該是一個無縫連接的網絡，也就是說各種無線和有線網絡都能以IP協議為基礎連接到IP核心網。當然為了與傳統的網絡互連則需要用網關建立網絡的互聯，所以將來的4G網絡將是一個復雜的多協議的網絡。2.所謂移動通信，是指通信雙方或至少有一方處于運動中進行信息交換的通信方式。 移動通信系統包括無繩電話、無線尋呼、陸地蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信等。無線通信是移動通信的基礎。3.移動通信主要的干擾有：互調干擾、鄰道干擾、同頻干擾。（以下為了解） 1）互調干擾。指兩個或多個信號作用在通信設備的非線性器件上，產生與有用信號頻率相近的組合頻率，從而對通信系統構成干擾

2、。 2）鄰道干擾。指相鄰或鄰近的信道（或頻道）之間的干擾，是由于一個強信號串擾弱信號而造成的干擾。 3）同頻干擾。指相同載頻電臺之間的干擾。4.按照通話的狀態(tài)和頻率的使用方法，可以將移動通信的工作方式分成：單工通信、雙工通信、半雙工通信。第2章 移動通信電波傳播與傳播預測模型1.移動通信的信道是基站天線、移動用戶天線和兩副天線之間的傳播路徑。 對移動無線電波傳播特性的研究就是對移動信道特性的研究。 移動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電磁波的遮蔽所引起的衰落。 多徑衰落：無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生的反射、繞射和

3、散射，使其到達接收機時是從多條路徑傳來的多個信號的疊加，這種多徑傳播多引起的信號在接收端幅度、相位和到達時間的隨機變化將導致嚴重的衰落。 無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)射機與接收機之間的長距離（幾百或幾千米）上信號強度的變化。小尺度衰落模型用于描述短距離（幾個波長）或短時間（秒級）內信號強度的快速變化。3.在自由空間中，設發(fā)射點處地發(fā)射功率為Pt，以球面波輻射；設接收的功率為Pr，則Pr=（Ar/4d2）PtGt式中，Ar=2Gr/4，為工作波長，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程中，

4、其電場矢量的方向和幅度隨時間變化的狀態(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，才能有效地接收到信號，否則將使接收信號質量變壞，甚至完全收不到信號。6.陰影衰落又稱慢衰落，其特點是衰落與無線電傳播地形和地理的分布、高度有關。7.多徑衰落屬于小尺度衰落，其基本特性表現在信號的幅度衰落和時延擴展。8.多普勒頻移：fd=（v/）cos，式中v為移動速度；為波長；為入射波與移動臺方向之間的夾角；v/=fm為最大多普勒頻移。

5、9.瑞利分布 P3510.在接收信號中沒有主導分量時，萊斯分布就轉變?yōu)槿鹄植肌?注意：萊斯分布適用于一條路徑明顯強于其他多徑的情況，但并不意味著這條路徑就是直射徑。在非直射系統中，如果源自某一個散射體路徑的信號功率特別強，信號的衰落也會服從萊斯分布。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.移動臺的移動速度（或信道路徑中物體的移動速度）及基帶信號發(fā)送數率，決定信號是經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）室內傳播模型 P5317.傳播模型校正分3步進行：（1）數據準備；（2）路測數據后處理；（3）模型校正。 車載測試的類型有兩種：CW測試和現網測試。第3章 移動通信中的信源編碼和調制解調技術1.帶寬效率b表示它對頻譜資源的利用效率，b=Rb/B，其中Rb為比特速率，B為已調無線信號的帶寬。 GSM通信系統采用GMSK調制方式，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，從而提高整個傳輸鏈路的有效性。第4章 抗衰落和鏈路性能增強技術1.分集接收的基本思想就是把接收到的多個衰落獨立

7、的信號加以處理，合理地利用這些信號的能量來改善接收信號的質量。 信道編碼的目的是為了盡量減小信道噪聲或干擾的影響，是用來改善通信鏈路性能的技術。 所謂信道均衡就是在接收端設計一個稱之為均衡器的網絡，以補償信道引起的失真。 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。2.移動無線信號的衰落包括兩個方面：宏觀衰落和微觀衰落。 常用的分集技術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.目前移動通信中常見的集中分集方式：1）時間分集；2）頻率分集；3）空間分集。4.天線的高度。實際測量結果表明，h/d越大，相關系數就越大；h/d為一定時，=0相關性

8、最小，=90相關性最大。在實際的工程設計中，比值約為10，天線一般高幾十米，天線的距離約有幾米，相當于十多個波長或更多。5.傳統的信道編碼通常分成兩大類：分組碼和卷積碼。6.擴展信號頻譜的方式有：直接序列（DS）擴展、跳頻（FH）、跳時（TH）、線性調頻和它們的混合方式。在通信中最常用的是直接序列擴頻和跳頻以及它們的混合方式（DS/FH）擴頻。7.偽噪聲序列（PN）具有類似隨機噪聲的一些統計特性，但和真正的隨機信號不同，它可以重復產生和處理。8.跳頻擴頻就是使窄寬數字已調信號的載波頻率在一個很寬的頻率范圍內隨時間跳變，跳變的規(guī)律稱作跳頻圖案。在跳頻系統中，系統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：滿跳頻和快跳頻。 當Rs=KRb（K為正整數）時，稱作慢跳頻，此時在每個載波頻率點上發(fā)送多個符號； 當Rh=KRs時，稱作快跳頻，即在發(fā)送一個符號的時間內，載波頻率發(fā)生多次跳變。 GSM系統采用慢跳頻技術。10.（了解）多天線和時空編碼 P163第5章 蜂窩組網技術1.移動通信網由兩部分組成：空中網絡和地面網絡部分。2.空中網絡是移動通信網的主要部分，主要包括：多址接入、頻率復用和蜂窩小區(qū)、切換和位置更新。 （了解）蜂窩式組網理論 P1803.（了解）小容量的大區(qū)制和大容量的小區(qū)制 P1814.當用六邊形來模擬覆蓋范圍時，基站發(fā)射機或者安置在小區(qū)中的中心（中

10、心激勵小區(qū)）或者安置在六邊形的頂點之中的3個（頂點激勵小區(qū)）。5.D=R 其中N=i2+ij+j2 D-頻率復用距離（最近兩個同頻小區(qū)之間的距離），N-頻率復用因子（小區(qū)的個數）同頻干擾因子Q=D/R=6.在FDMA系統中的主要干擾有：互調干擾、鄰道干擾和同頻道干擾7.FDMA系統的特點 P185TDMA系統的特點 P187CDMA系統的特點 P1878.“遠-近”效應：許多移動用戶共享同一信道就會發(fā)生“遠-近”效應問題。由于移動用戶所在的位置處于動態(tài)的變化中，基站接收到的個用戶信號功率可能相差很大，即使個用戶到基站距離相等，深衰落的存在也會使到達基站的信號各不相同，強信號對弱信號有著明顯的抑

11、制作用，會使弱信號的接收性能很差甚至無法通信。9.（了解）SDMA方式 P189 （SDMA方式通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶。在移動通信中，能實現空間分割的基本技術就是采用自適應陣列天線，在不同的用戶方向上形成不同的波束。）10.擴展頻譜通信的定義為：擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，用來傳輸信息的信號帶寬遠遠大于信息本身的帶寬。11.香農定理：C=WT2（1+S/N） 其中，C為信道容量；W為信道帶寬；T為信號持續(xù)時間；S/N為信噪比。12.擴展頻譜的方法有：直接序列擴頻，簡稱直接擴頻或直擴（DS）；跳變頻率擴頻，簡稱跳頻（FH）；跳變時間擴頻，簡稱跳時（TH）；寬帶線性調頻，簡稱Chirp

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

13、表達式為：Gp=N（可供選用的頻率數目），例如，某跳頻系統具有1000個可供跳頻的頻率，則處理增益為30dB。17.跳頻系統的抗干擾原理與直擴系統的不同：直擴是靠頻譜的擴展和解擴處理來提高信噪比的，跳頻是靠躲避干擾來提高信噪比的。 由于跳頻系統對載波的調制方式并無限制，且能與現有的模擬調制兼容，故在軍用短波和超短波電臺中得到應用。 移動通信中采用跳頻調制系統雖然不能完全避免“遠-近”效應帶來的干擾，但是能大大減少它的影響。18.（了解）地址碼技術 P197 對地址碼有如下3個要求：偽碼的比特率應能滿足擴展帶寬的需要；偽碼應具有尖銳的自相關特性，正交編碼應具有尖銳的互相關特性；偽碼應具有近似噪聲

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

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轉移到新的業(yè)務信道上（新的小區(qū)）的過程稱為“切換”。 由以下兩個原因引起一個切換：1）信號的強度或質量下降到有系統規(guī)定的一定參數以下，此時移動臺被切換到信號強度較強的相鄰小區(qū)；2）由于某小區(qū)業(yè)務信道容量全被占用或幾乎全被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務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臺發(fā)起，由第二種原因引起的切換一般由上級實體發(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

16、，移動臺先與目標基站建立通信鏈路，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：當移動臺處于兩個小區(qū)的交界處，需要進行切換時，由于兩個基站在該處的信號都較弱并且會起伏變化，這就容易導致移動臺在兩個基站之間反復要求切換，即出現“乒乓效應”，使系統控制器的負載加重，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)之間進行的軟切換。與此對應，軟切換通常指不同小區(qū)之間進行的軟切換。 軟切換是CDMA系統特有的關鍵技術之一，也是網絡優(yōu)化的重點，軟切換算法和相關參數的設置對系統容量和服務質量有重要影響。第6章 GSM及其增強移動通信系統1.（了解）GSM系統的結

17、構 P2412.物理信道：TDMA幀的每個時隙看作時物理信道，GSM的一個載頻上可提供8個物理信道（時隙） 邏輯信道：在物理信道中所傳輸的內容就是邏輯信道。分為專用信道和公共信道兩大類。 頻率復用方式（N和M的含義）P245（了解）GSM網絡的頻段分配 P2443.干擾保護比：無論采用無方向性天線還說是方向性天線，基本原則是考慮不同的傳播條件、不同的復用方式及多個干擾等因素后還必須滿足如表6.4所示的干擾保護比要求。P2464.業(yè)務信道（TCH）是用于傳送用戶的話音和數據業(yè)務的信道。根據交換方式的不同，業(yè)務信道可分為電路交換信道和數據交換信道；依據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。5.一個普通突發(fā)脈沖所占用的時間為0.577ms。6.當保護時間長達252s時，允許小區(qū)半徑為35km，在此范圍內可保證移動臺隨機接入移動網。7.GSM系統引入跳頻有兩個主要原因：一是頻率分集；二是干擾分集。 頻率分集是為了抗拒移動通信系統中銳利衰落的影響而采用的抗干擾分集技術。 干擾分集源于碼分多址（CDMA）的應用。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內不同小區(qū)間的切換；2）同一MSC/VLR內不同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 第三代移動通信系統及其增強技術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際移動通信系統，它既包括地面通信系統，又包括衛(wèi)星通信系統?；贗MT-2000的寬帶移動通信系統稱為第三代移動通信系統，簡稱為3G，它將支持速率高達2Mbit/s的業(yè)務，而且業(yè)務種類將涉及話音、數據、圖像以及多媒體業(yè)務。2.（了解）我國第三代移動通信系統的頻率規(guī)劃 P3163.CDMA2000 1x的增強型技術1xEV系統（EV是Evolution的縮寫），實在CDMA2000 1x基礎上的演進系統。1xEV系統分為兩個階段，即CD