移动通信复习资料.doc

第一章 概 论1. 移动通信是指通信双方至少有一方在移动种（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换。它包括移动体之间、移动体和固定用户之间以及固定用户与移动体之间的通信。2.移动通信的主要特点：a. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输b. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 c. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增d. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效 e. 移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用 3. 移动通信系统的分类：a. 按多址方式可分为频分多址(FDMA)、 时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等；b. 按业务类型可分为电话网、 数据网和综合业务网；c. 按工作方式可分为同频单工、 异频单工、 异频双工和半双工；d. 按信号形式可分为模拟网和数字网。 4. 常用移动通信系统特点:a. 无线电寻呼系统：是一种单向通信系统。b. 蜂窝移动通信系统： 区群（把若干相邻的小区按一定的数目划分成区群）、频率再用（区群内各小区均使用不同的频率组，而任一小区所使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用）、小区分裂（当小区所支持的用户数达到饱和时，可以将这些小区进一步分裂，以适应持续增长的业务需求）、越区切换（当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区）c.无绳电话系统：以有线电话网为依托的通信方式，也可以说它是有线电话网的延伸，具有发射功率小、省电、设备简单、价格低廉、使用方便等优点，功能类似蜂窝移动通信系统，具有固定电话的功能，还可在低移动环境下具有越区切换的功能。d.集群移动通信系统用途和区别： 集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业(或几个行业合用)中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间通信， 一般不分优先等级。 集群通信系统根据调度业务的特征，通常具有一定的限时功能，一次通话的限定时间大约为1560秒(可根据业务情况调整)。 蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。 集群通信系统的主要服务业务是无线用户和无线用户之间的通信。蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务。在集群通信系统中也允许有一定的无线用户与有线用户之间的通话业务，但一般只允许这种话务量占总业务量的5%10%。 集群通信系统一般采用半双工(现在已有全双工产品)工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信， 必须占用两对频道。 在蜂窝通信系统中，可以采用频道再用技术来提高系统的频率利用率；而在集群系统中，主要是以改进频道共用技术来提高系统的频率利用率。5. 移动通信的基本技术 a. 调制技术对数字调制技术的要求：已调信号的频谱窄和带外衰减快；易于采用相干与非相干解调；抗噪声和抗干扰能力强；适宜在衰落信道中传输。数字信号调制基本类型有：振幅键控、频移键控、相移键控。在实际应用中，有两类用得最多的数字调制方式：(1) 线性调制技术(2) 恒定包络(连续相位)调制技术b.多址方式：频分多址(FDMA)、 时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)、随机多址。c.抗干扰措施：(1) 利用信道编码进行检错和纠错(包括前向纠错FEC和自动请求重传ARQ)是降低通信传输的差错率，保证通信质量和可靠性的有效手段；(2) 为克服由多径干扰所引起的多径衰落，广泛采用分集技术(包括空间分集、频率分集、时间分集以及RAKE接收技术等)、自适应均衡技术和选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术(如多电平调制、多载波调制等)； (3) 为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术；(4) 为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、 多波束天线和自适应天线阵列等；(5) 在CDMA通信系统中， 为了减少多址干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术。6. 组网技术第 2 章 调制解调1. 移频键控调制(FSK) FSK的输出信号形式：即当输入为传号“+1”时，输出频率为f1的正弦波；当输入为空号“-1”时，输出频率为f2的正弦波。带宽为：解调方法：包络检波法、相干解调法、非相干解调法误码率：互补误差函数：2. 最小移频键控(MSK)MSK是一种特殊形式的FSK，其频差是满足两个频率相互正交(即相关函数等于0)的最小频差，并要求FSK信号的相位连续，其频差f=f2-f1=1/2Tb, 即调制指数为 式中，Tb为输入数据流的比特宽度。MSK的信号表达式为：正交展开式：误码率为：MSK调制器框图：3. 高斯滤波的最小移频键控(GMSK) GMSK信号的产生原理：4.四相相移键控调制(QPSK)和交错四相相移键控调制(OQPSK) QPSK和OQPSK信号的产生：(a) QPSK的产生 (b) OQPSK的产生QPSK和OQPSK的星座图和相位转移图：QPSK和OQPSK的相同点和不同点：P435. /4-DQPSK调制 改进之一是将QPSK的最大相位跳变，降为3/4， 从而改善了/4-DQPSK的频谱特性。改进之二是解调方式。QPSK只能用相干解调，而/4-DQPSK既可以用相干解调也可以采用非相干解调。/4-DQPSK信号的产生：解调方式：相干检测、差分检测或鉴频器检测。6. 扩展频谱调制扩展频谱通信技术是一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息的必需的宽度，在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。扩频系统的处理增益：扩频通信可分为：直接序列（DS）扩频、跳频（FH）、跳时（TH）、线性调频（chirp）以及上述几种方式的组合。DS扩频，就是指直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。跳频， 是一定码序列进行选择的多频率频移键控。即用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变。跳时， 是指使发射信号在时间轴上跳变。第4章 抗衰落技术1. 分集接收所谓分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。分集方式：一类称为“宏分集”；另一类称为“微分集”。“宏分集”主要用于蜂窝通信系统中（一种减小慢衰落影响的分集技术） ；“微分集”是一种减小快衰落影响的分集技术，分为：空间分集、频率分集、极化分集、场分量分集、角度分集、时间分集。合并方式：(1) 选择式合并：检测所有分集支路的信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路的信号作为合并器的输出。(2) 最大比值合并：一种最佳合并方式。(3) 等增益合并：无需对信号加权，各支路的信号是等增益相加。2. 纠错编码技术纠错编码是以降低信息传输速率为代价来提高传输可靠性的。一般情况下，码的检、纠错能力与最小码距d0的关系可分为以下三种情况：（1）为检错e个错码，要求最小码距d0e1（2）为纠正t个错码，要求最小码距d02t1（3）为纠正t个错码，同时检错e个错码，要求最小码距d0et1（et）通常的检错方法如下：1. 奇偶校验码2.CRC校验纠错码：a.卷积码b.交织编码：主要用来纠正突发差错，通常和别的编码结合使用，从而使其具有较强的既能纠正随机差错又能纠正突发差错的能力。第5章 组网技术1. 多址技术a. 频分多址(FDMA) 频分多址是将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用。流入话务量式中：的单位是(次/小时)；S的单位是(小时/次)；两者相乘而得到A应是一个无量纲的量，专门命名它的单位为“爱尔兰”(Erlang)。完成话务量 呼损率呼损率的计算信道利用率忙时话务量每个信道的用户数b.时分多址(TDMA)c.码分多址(CDMA) d.混合码分多址e.空分多址(SDMA)f.随机多址 ：ALOHA协议、载波侦听多址(CSMA) 2. 区域覆盖和信道配置 a. 蜂窝网：正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也就最经济。正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为六边形的小区制移动通信网成为蜂窝网。b. 区群的组成两个条件：一是区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖；二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。区群内的小区数应满足下式：式中，i, j为正整数。同频(信道)小区的距离设小区的辐射半径(即正六边形外接圆的半径)为r，则同信道小区中心之间的距离为 可见群内小区数N越大，同信道小区的距离就越远，抗同频干扰的性能也就越好。中心激励与顶点激励小区分裂c.信道(频率)配置分区分组配置法：原则是：尽量减小占用的总频段，以提高频段的利用率；同一区群内不能使用相同的信道，以避免同频干扰；小区内采用无三阶互调的相容信道组，以避免互调干扰。 等频距配置法：根据群内的小区数N来确定同一信道组内各信道之间的频率间隔。3. 信令在移动通信网中，除了传输用户信息之外，为使全网有秩序的工作，还必须在正常通话的前后和过程中传输很多其他的控制信号，这些和通信有关的一系列控制信号统称为信令。4. 越区切换越区切换是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。该过程也称为自动链路转移。越区切换的准则： 相对信号强度准则 具有门限规定的相对信号强度准则 具有滞后余量的相对信号强度准则 具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则越区切换的控制策略：(1) 移动台控制的越区切换：移动台测量,移动台选择决定(2) 网络控制的越区切换：基站测量,结果报告给给网络,网络选择决定 (3) 移动台辅助的越区切换：移动台测量,结果报告给旧基站,网络选择决定。越区切换时的信道分配：常用的做法是在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。 这种做法的特点是：因新呼叫使可用信道数的减少，要增加呼损率，但减少了通话被中断的概率，从而符合人们的使用习惯。 第6章 频分多址(FDMA)模拟蜂窝网1. 监测音SAT：用于信道分配和对移动用户的通话质量进行监测。2. 信令音ST：用途如下：第一， 当MS收到BS发来的振铃信号时，MS在反向话音信道上向BS发送ST信号，表示振铃成功，一旦移动用户摘机通话，就停发ST信号；第二， 移动台在过境切换频道前，在MTSO控制下，BS在原来的前向话音信道上发送一个新分配的话音信道的指令，MS收到该指令后， 就发送ST信号以表示确认。 3. 根据上述SAT和ST信号的有无，可以用来判断MS处于摘机还是机等状态：当基站收到移动台环回的SAT信号，同时又收到ST，则表示移动台处于挂机状态；若只收到环回的SAT信号，而未收到ST，则表明此时移动台已摘机。 第7章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网 1. GSM网络接口：A接口定义为网络子系统(NSS)与基站子系统(BSS)之间的通信接口。是移动交换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间的互连接口， 其物理连接是通过采用标准的 2.048 Mb/s PCM数字传输链路来实现的。Abis接口定义为基站子系统的基站控制器(BSC)与基站收发信机两个功能实体之间的通信接口， 用于BTS(不与BSC放在一处与BSC之间的远端互连方式，它是通过采用标准的 2.048 Mb/s或 64 kb/s PCM数字传输链路来实现的。Um接口(空中接口)定义为移动台(MS)与基站收发信机(BTS)之间的无线通信接口，它是GSM系统中最重要、 最复杂的接口。 2. 区域定义3.GSM系统工作射频频段：上行(移动台发、 基站收) 890915 MHz下行(基站发、 移动台收) 935960 MHz，收、 发频率间隔为 45 MHz。4. GSM的调制方式是高斯型最小移频键控(GMSK)方式。5. 小区覆盖半径最大为 35 km， 最小为 500 m。6. 蜂窝通信系统要传输不同类型的信息， 按逻辑功能而言，可分为业务信息和控制信息。7. 信道分类8. 时隙的格式(1) 常规突发(NB, Normal Burst)脉冲序列。(2) 频率校正突发(FB, Frequency Correction Burst)脉冲序列。(3) 同步突发(SB， Synchronisation Burst)脉冲序列。(4) 接入突发(AB, Access Burst)脉冲序列。9. 位置登记所谓位置登记是通信网为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程。10. 鉴权与加密鉴权是为了确认移动台的合法性，而加密是了为防止第三者窃听。11. 过区切换(1) 同一个BSC控制区内不同小区之间的切换，也包括不同扇区之间的切换。 (2) 同一个MSC/VLR区，不同BSC间切换。(3) 不同MSC/VLR的区间切换。第8、 九章 码分多址(CDMA)移动通信系统1.码分多址的特征：CDMA蜂窝系统与模拟蜂窝系统或TDMA数字蜂窝系统相比具有更大的通信容量； CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道，用户信号的区分只靠所用码型的不同，因此当蜂窝系统的负荷满载时，另外增加少数用户，只会引起话音质量的轻微下降，而不会出现阻塞现象。 CDMA蜂窝系统具有“软切换”功能。 CDMA蜂窝系统可以充分利用人类对话的不连续特性来实现话音激活技术，以提高系统的通信容量。 CDMA蜂窝系统以扩频技术为基站，因而它具有扩频通信系统所固有的优点，如抗干扰、抗多径衰落和具有保密性等。2. 多址干扰（两种情况）P2803. 功率控制(1) 反向功率控制：也称上行链路功率控制。既可以有效地防止“远近效应”，又可以最大限度地减小多址干扰。(2) 正向功率控制：也称下行链路功率控制。可以避免基站向距离近的移动台辐射过大的信号功率，也可以防止或减少由于移动台进入传播条件恶劣或背景干扰过强的地区而发生误码率增大或通信质量下降的现象。 4. CDMA蜂窝系统的工作频率：移动台向基站的传输频段是 824849 MHz, 基站向移动台的传输频段是869894 MHz。 5. CDMA蜂窝通信系统的通信容量：载干比：通信容量（用户）：6. 话音激活期的影响：人类对话的特征是不连续的，对话的激活期(占空比d)通常只有35%左右。7. 扇区的作用：在CDMA蜂窝系统中采用有向天线进行分区能明显地提高系统容量。8. 邻近小区的干扰 9.信道组成第10章 移动通信的展望个人通信 1. 无线传输技术 以TDMA为基础的两种：DECT(Digital Enhance