移动通信重点总结

一、填空一、填空 1】第一代、第二代、第三代通信系统的主要特性、双工方式、多址方式、语音信号的速率等。第一代、第二代、第三代通信系统的主要特性、双工方式、多址方式、语音信号的速率等。 答案：答案：第一代移动通信系统 - 1G：模拟系统 基本特征：模拟技术、模拟电路， FDMA/FDD； 蜂窝结构、漫游、切换； 第二代移动通信系统 - 2G：数字系统 基本特征：数字技术、数字处理电路 SIM 卡，手机体积小质量轻、 大容量，TDMA/FDD, CDMA/FDD； 主流标准：GSM，NADC(IS-136)，PDC(TDMA)； IS-95(CDMA) ； 第三代移动通信系统 - 3G：微系统 基本特征：智能处理技术、微处理单元、多媒体、大容量、智能网； 主流标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA 2】 干扰干扰 答：干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素。小区干扰的 2 个主要类型： 同频干扰；临频干扰 3】 信道建模及分类信道建模及分类 原则：有效利用无线频谱，能够增加系统容量和最小化干扰。 分配策略：固定分配和动态分配。 4】 小尺度衰落小尺度衰落 答：衰落的原因：发射的信号在不同的时间和不同的方向到达接收端 小尺度衰落的原因：多径。 主要表现在以下三个方面： 1、在比较小的传输距离或者传输时间内，信号强度发生了快速的变化； 2、由于不同的多径信号的多普勒频移不同，因此频域上的信号调制是随机变化的; 3、由于多径时延扩展引起，信号的时域弥散； 小尺度衰落的要素： 多径传播：由于可能存在 ISI，可以引起信号畸变； 移动速度：多径信号中不同径的多普勒频移不同，这导致随机的频率调制； 周围物体的运动速度：导致多径信号的时变多普勒频移；（多普勒频移直接决定相干时间)信号的传输带 宽：如果信号的带宽远大于多径信号爱的带宽，那么接收信号将会畸变，但是在一个局部区域内，接收 信号强度将不会发生剧烈的衰减。相干带宽与信道多径结构相关 5】 平坦衰落、频率选择性衰落平坦衰落、频率选择性衰落 平坦衰落： A、接收机可以保存发射信号的频谱特性； B、接收信号的强度随时间改变，幅度服从瑞利分 布 频率选择性衰落： A、由信道中发送信号的时间弥散引起； B、 信道会引起符号间干扰（ISI）； 6】 快衰落、慢衰落快衰落、慢衰落 7】 均衡器的分类均衡器的分类 均衡器总的来说可以分为两类：线性和非线性的。 这两类的差别主要在于自适应均衡器的输出被用于反馈控制的方法。 8】 商用系统语音编码器的输出速率商用系统语音编码器的输出速率 语音编码的比特率为 9 .6kbps 到 20kbps 之 间。 9】 路径损耗因子路径损耗因子 10】ATC ATC 是是另一种成功地用于语音编码的频域技术。 自适应变换编码（自适应变换编码（ATC） 11】功率衰减的作用功率衰减的作用 目的：保证每个用户所发射的功率都是所需的最 小功率，以保持反向信道中链路的良好质量。 作用：a、延长用户的电池寿命 B、减小系统中反向信道的信噪比 二、名词解释二、名词解释 频分双工（频分双工（FDD）：为一个用户提供两个确定的频段。前向频段提供从基站到移动台的传输，而反向频段 提供从移动台到基站的传输。 时分双工（时分双工（TDD）：用时间而不是频率来提供前向链路和反向链路。前向时隙和反向时隙之间的时间分隔 很小时，用户听起来就是同时的。 簇：簇：N 个小区完全使用了全部可以使用的频率，那么这 N 个小区被称为一个“簇” 。 N 的计算等式：的计算等式：N = i2 + ij + j2 驻留时间驻留时间(Dwell time）：）：一个呼叫可以在小区中维持而不 切换的时间。 切换算法需要考虑的参数：切换算法需要考虑的参数：信号强度、切换门限、切换时 间、驻留时间。 切换：切换：一个移动台移动到了另一个小区，同时会话持续进 行。 由 MSC 传输该呼叫到新基站的一个新的信道上。 是蜂窝系统的重要功能。 信令的切换门限：-90dbm-100dbm (-110dbm-120dbm) 绝对带宽：绝对带宽：非零值功率镨在频率上占的范围。 业务信道：业务信道： 半功率带宽（半功率带宽（3dB 带宽）：带宽）：PSD 下降到一半时的带 宽。 业务信道：业务信道：GSM 业务信道（业务信道（TCH） 包括：前向信道和反向信道 三、画图三、画图 交织：交织： 交织可以在不附加任何开销的情况下，获得 时间分集 ； 交织器的作用就是将信源比特分散到不同的 时间段中，以便出现深衰落或突发干扰时，来自 信源比特中某一块的最重要的码位不会被同时干 扰。 信源比特被分开后，还可以利用信道编码来减弱信道干扰对信源比特的影响，而交织器是在信道编 码之前打乱了信源比特的时间顺序。 交织器有两种结构类型：分组结构和卷积结构。 四、问答题：四、问答题： 1】分集技术分集技术是以相对低的代价提高无线链路质量的有 力通信接收技术 分集技术是分集技术是补偿衰落信道损耗的，通常是通过两个或更 多的接收天线来实现 分集技术分集技术通过利用无线传播的随机特性，寻找独立或相 关性很小的无线传播路径； 2】邻频干扰（邻频干扰（adjacent channel interference，ACI） ： 来自所使用信号频率的相邻频率的信号干扰。 来源：来源：接收滤波器不理想，相邻频率的信号泄露到了传 输带宽内。 减小的方法：减小的方法：精确的滤波、信道分配。 如果频率复用比例 N 较小，邻频信道间的间隔就可能不足以将邻频干扰强度保持在可容忍的极限内。 实际上，为了抵制邻频干扰，每个基站都用高 Q 值的空腔滤波器。 3】分组无线电技术分组无线电技术 分组无线电协议分组无线电协议 纯纯ALOHA ALOHA 协议是用于数据发射的随机接入协议; 消息易损阶段是分组的两倍,则其吞吐量：T=Re-R 时隙时隙ALOHA 时间被分成相同长度的时隙,它比分组时间长； 每个用户仅在时隙开始处发送，避免部分碰撞； 时延增大，吞吐量为：T=Re-2R 载波检测多址载波检测多址CSMA协议协议 CSMA/CD：用户监测它的发射是否发生碰撞，如果两个或多个终端同时开始发射，那么就会检测到碰撞， 立即中断发射。对单工信道，中断传输来检测信道，对于双工系统，可以使用完全双工收发信机。 4】多址方式多址方式 频分双工（频分双工（FDD）：）：为一个用户提供两个确定的频段。前向频段提供从基站到移动台的传输，而反向频段 提供从移动台到基站的传输。 在 FDD 中，前向和反向频段的频率分配在整个系统中是固定的。 时分双工（时分双工（TDD）：）：用时间而不是频率来提供前向链路和反向链路。前向时隙和反向时隙之间的时间分隔 很小时，用户听起来就是同时的。 CDMA FDMA TDMA FDMA/FDD：可用的无线带宽被分成许多窄带信道，这些信道工作在 FDD 方式，每个用户分配一个信道， 不共享。 TDMA/FDD 和和 TDMA/TDD：大量的无线信道用 FDD/TDD 方式分配，而每个信道用 TDMA 方式共享 CDMA 所有用户使用同一载频，并且可以同时发射。 发送端伪随机编码调制和接收端相关处理。 存在“远近效应”问题，一般采用功率控制来克服。 五、计算题五、计算题 举例：确定一个合适的空间采样间隔，来完成一个小尺度传播的测量，假设连续采样在时域上具有高度举例：确定一个合适的空间采样间隔，来完成一个小尺度传播的测量，假设连续采样在时域上具有高度 的相关性。如果的相关性。如果 fc=1900MHz，v=50m/s，在，在 10m 的传输距离内，要完成多少次采样的传输距离内，要完成多少次采样?完成这些采样，需要完成这些采样，需要 多少时间？假设移动台可以实时完成测量。该信道的多普勒频移多少时间？假设移动台可以实时完成测量。该信道的多普勒频移 BD是多少？是多少？ 举例：举例：计算平均时延扩展，RMS 时延扩展和最大时延扩 展 (10dB)。估计信道的 50%相干带宽。如果不使用均衡 器，该信道是否适合 AMPS 或者 GSM？ 举例：举例：总带宽为 33MHz， ，单向信道带宽为：25kHz，双向信道带宽为：50kHz，可以使用的信道总数为 33000/50= 660，服务区域内小区的综述为 49。 1. N = 4, four cells 33MHz bandwidth, total number of channel available per cell =660/4= 165, duplex channel C=(49/4)660=8084 2. N = 7,seven cells 33MHz bandwidth, total number of channel available per cell = 660/7=95, duplex channel C=(49/7)660=4620 3. N = 12, twelve cells 33MHz bandwidth, total number of channel available per cell = 660/12=55, duplex channel C=(49/12)660=2694 举例：举例： 1、考虑使用 FM 和 30kHz 信道的美国 AMPS 蜂窝系统，当 SIR=18dB 时就可以提供足够好的话音质量。 2、假设路径损耗 n=4，那么簇的大小 N 最小必须为 6.49。所以要满足 SIR=18dB，簇的最小值 N 为 7。 3、如果 N=7, Q=4.6，则可以计算出最坏情况 SIR=48.56(17dB)。 考虑：如果 SIR=18dB， n=4，N 为什么数值最合适？ 举例：举例：为保证蜂窝系统前向信道的性能，要求 SIR=15dB，那么当(a) n=4 和 (b) n=3 时， N=?,Q=? (a) n=4, 考虑一个 7 小区复用模型。 同频复用比例 D/R=(3N)1/2=4.583, SIR=(1/6)(4.583)4=75.3=18.66dB。大于要求，N=7 可用。 (b) n=3 , 考虑一个 7 小区复用模型。 SIR=(1/6)(4.583)3=16.04=12.05dB。不满足最小 S/I 的要求，要用一个更大的 N。下一个可 用的 N 值为 12。 N=12(I=2, j=2), D/R=6, SIR=(1/6)(6)3=36=15.56dB15dB. 举例：举例：如果有一个移动台接近基站的程度是另一个的 20 倍，而且有信号能量溢出它自己的传输频带，弱 信号移动台的信噪比（接收滤波器之前）可以近似表示为 SIR=(20)-n 当 n=4 时，SIR=-52dB； 如果基站接收机的中频滤波器的斜率为 20dB/倍频程，则为了获得 52dB 的衰减，邻频干扰源至少要转移 到距接收机频谱中心 6 倍于传输带宽的地方 在在 200 万人口的市区，在一个区域内有三个相互竞争的系统（系统万人口的市区，在一个区域内有三个相互竞争的系统（系统 A,B,C）提供蜂窝服务。系统）提供蜂窝服务。系统 A 中有中有 19 个信道的小区个信道的小区 394 个，系统个，系统 B 中有中有 57 个信道的小区个信道的小区 98 个，系统个，系统 C 中有中有 100 个信道的小区个信道的小区 49 个。阻塞概个。阻塞概 率为率为 2%，每个用户每小时平均打，每个用户每小时平均打 2 个电话，每个电话的平均持续时间为个电话，每个电话的平均持续时间为 3 分钟，求系统多能支持的用户分钟，求系统多能支持的用户 数。假设所有数。假设所有 3 个系统都已最大容量工作，计算每个系统的市场占有百分比个系统都已最大容量工作，计算每个系统的市场占有百分比 已知： 阻塞概率 = 2% = 0.02 系统中每个小区所用的信道数，C = 19 每个用户的话务量强度，Au = H = 2 (3/60) = 0.1 Erlang 对于 GOS = 0.02，C = 19，从 Erlang B 图中可得所承载的总话务量为 12 Erlang。 因此，每个小区所能支持的用户数为 U = A/Au = 12/0.1 = 120 因为共有 394 个小区，所以系统 A 所能支 持的总用户数 A = 120 394 = 47 280 个。 系统 B 已知： 阻塞概率 = 2% = 0.02 系统中每个小区所用 的信道数，C = 57 每个用户的话务量强度，Au = H = 2 (3/60) = 0.1 Erlang 对于 GOS = 0.02，C = 57，从 Erlang B 图中可得所承载的总话务量为 45 Erlang。 因此，每个小区所能支持的用户数为 U = A/Au = 45/0.1 = 450 因为共有 98 个小区，所以系统 B 所能支持的总用户数 B = 450 98 = 44 100 个。 系统 C 已知： 阻塞概率 = 2% = 0.02 系统中每个小区所用的信道数，C = 100 每个用户的话务量强度，Au = H = 2 (3/60) = 0.1 Erlang 对于 GOS = 0.02，C = 100，从 Erlang B 图中可得，所承载的总话务量为 88 Erlang。 因此，每个小区所能支持的用户数为 U = A/Au = 88/0.1 = 880 因为共有 49 个小区，所以系统 C 所能支持的总用户数 C = 49 880 = 43 120 个。 因此，这三个系统所能支持的蜂窝用户总数为 47 280 + 44 100 + 43 120 = 134 500 个。 因为在这个市区内共有 200 万住户，系统 A 的蜂窝用户总数为 47 280 个，市场占用百分 比为 47 280/2 000 000 = 2.36% 类似地，系统 B 的市场占有百分比为 44 100/2 000 000 = 2.205% 系统 C 的市场占有百分比为 43 120/2 000 000 = 2.156% 这三个系统综合的市场百分比为 134 500/2 000 000 = 6.725% 举例：假设不管小区大小，每个基站都使用举例：假设不管小区大小，每个基站都使用 60 个信道。如果原有的小区每个半径为个信道。如果原有的小区每个半径为 1km，每个微小区，每个微小区 的半径为的半径为 0.5km，计算以，计算以 A 为中心的为中心的 3km3km 的正方形区域所含有的信道数。的正方形