移動通信復(fù)習(xí)資料

移動通信原理與系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料第一章：在4G系統(tǒng)中，網(wǎng)元間的協(xié)議是基于IP的，每一個MT(移動終端)都有各自的IP地址。IP核心網(wǎng)：它不是專門用作移動通信，而是作為一種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，支持有線和無線接入。主要功能是：完成位置管理和控制、呼叫控制和業(yè)務(wù)控制。4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是一個無縫連接的網(wǎng)絡(luò)，也就是說各種有線和無線網(wǎng)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)互聯(lián)則需要用網(wǎng)關(guān)建立網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，所以將來的4G網(wǎng)絡(luò)將是一個復(fù)雜的多協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。移動通信的定義*扌指通信雙方或至少有一方處于運(yùn)動中進(jìn)行信息交換的通信方式。移動誦信系統(tǒng)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(chǔ)。移動通信所受干擾種類：(1)：互調(diào)干擾：指兩個或多個信號作用在通信設(shè)備的非線性器件上，產(chǎn)生與有用信號頻率相近的組合頻率。從而對通信系統(tǒng)構(gòu)成干擾的現(xiàn)象。(2)：鄰道干擾：指相鄰或鄰近的信道之間的干擾，是由于一個強(qiáng)信號串?dāng)_弱信號而造成的干擾。(3)：同頻干擾：指相同頻率電臺之間的干擾。移動通信的工作方式：(1)：單工通信：指通信雙方電臺交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。它常用于點到點通信。(2)雙工通信：指通信雙方。收發(fā)信機(jī)均同時工作。即任一方講話時都可以聽到對方的話音，沒有“按-講”開關(guān)。(3)半雙工通信第二章：移動通信的信道：指基站天線、移動用戶天線和兩幅天線之間的傳播路徑。從某種意義上來說，對移動無線電波傳播特性的研究就是對移動信道的研究。(判斷)移動信道的基本特性就是衰落特性。無線電波的傳播方式：直射、反射、繞射和散射以及它們的合成。移動信道是一種時變信道。在這種信道中傳播表現(xiàn)出來的衰落一般為：隨信號傳播距離變化而導(dǎo)致的傳播損耗和彌散。(1)陰影衰落：由于傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電磁波的遮蔽所引起的衰落。(2)多徑衰落：在通信系統(tǒng)中，由于通信地面站天線波束較寬，受地物、地貌和海況等諸多因素的影響而產(chǎn)生的反射、散射和繞射，使到達(dá)接收機(jī)時是從幾條路徑傳來的多個信號的疊加。(多徑衰落的基本特性表現(xiàn)在信號的幅度衰落和時延擴(kuò)展)大尺度衰落：由移動通信信道路徑上的固定障礙物的陰影引起的，衰減特性一般服從d-n律，平均信號衰落和關(guān)于平均衰落的變化具有對數(shù)正態(tài)分布的特性。小尺度衰落:由移動臺運(yùn)動和地點的變化而產(chǎn)生的，主要特征是多徑。根據(jù)發(fā)送信號與信道變化快慢程度的比較。無線信道的衰落可分為長期慢衰落和短期快衰落。電波的自由空間傳播損耗是與距離的平方成正比的。Pr(dBm)=10lgPr(mV),Pr(dBW)=10lgPr(W)(1)反射：當(dāng)電磁波遇到比其波長大得多的物體會發(fā)生反射。(2)繞射：擋接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發(fā)生繞射。極化：電磁波在傳播的過程中，其電場矢量的方向和幅度隨時間變化的狀態(tài)。在移動通信系統(tǒng)中常用垂直極化天線。12．接收天線的極化方式只有同被接收的電磁波的極化方式一致時，才能有效的接收到信號，否則將使接收信號質(zhì)量變差，甚至完全接受不到信號，這種現(xiàn)象稱之為極化失配。（判斷）13．陰影衰落也稱為慢衰落。其特點是：衰落與無線電傳播地形和地物的分布、高度有關(guān)。多普勒頻移：當(dāng)移動體在X軸上以速度v移動時會引起多普勒頻率漂移。fd=vcosa/入。最大多普勒頻移為：f=v/入。m瑞利分布:假設(shè)（1）:發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒有直射波路徑。（2）有大量的反射波存在，且到達(dá)接收機(jī)天線的方向是隨機(jī)的（0?2n均勻分布）。（3）各個反射波的幅度和相位都是統(tǒng)計獨立的。萊斯分布：當(dāng)接收信號中有視距傳播的直達(dá)波信號時，視距信號成為主接收信號分量，同時還有不同角度隨機(jī)到達(dá)的多徑分量疊加在這個主信號分量上，這時的接收信號就呈現(xiàn)為萊斯分布甚至高斯分布。（在接收信號中沒有主導(dǎo)分量時，萊斯分布就轉(zhuǎn)變?yōu)槿鹄植迹┳⒁?萊斯分布適用于一條路徑明顯強(qiáng)于其他路徑的情況2但并不意味著這條路徑就是直射徑。在非直射系統(tǒng)中，如果源于某一個散射體路徑的信號功率特別強(qiáng)，言號的衰減也會服從萊斯.分^布?！教顾ヂ湫诺赖臈l件為：B<B,T三OT。其中T為信號周期（B」勺倒數(shù)），OT為SCSSS時延擴(kuò)展，B為相關(guān)帶寬。（相反就是頻率選擇性衰落）快衰信道：當(dāng)信道的相關(guān)時間比發(fā)送信號的周期短，且基帶信號的帶寬Bs小于多普勒擴(kuò)展BD時產(chǎn)生的衰落。顯然：移動臺的移動速度（或信道路徑中物體的運(yùn)動速度）及基帶信號發(fā)送速率，決定信號是經(jīng)歷了快衰落還是慢衰落。頻率越高，速度越快，平均衰落率值越大。室外傳播模型：Okumura-Hata模型，使用頻率為150?1500MHz，主要用干900MHz車載測試的兩種類型：CW測試和現(xiàn)網(wǎng)測試。第三章：1?在數(shù)字調(diào)制中，常用帶寬效率nb來表示它對頻譜資源的利用效率，它定義為nb=Rb/B，其中Rb為比特速率，B為已調(diào)無線信號的帶寬。GSM通信系統(tǒng)中采用GMSK調(diào)制方式，bn_=1.3bit?S-1?Hz-1。.信源編碼的基本目的：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，從而提高整個傳輸鏈路的有效性。h=0.5的CPFSK就稱作最小移頻鍵控MSK。它是在兩個信號正交的條件下，對給定的Rbb有最小的頻差。第四章：分集接收：把接收到的多個衰落獨立的信號加以處理，合理利用這些信號的能量來改善接收信號的質(zhì)量。信道編碼的目的：為了盡量減少信道噪聲或干擾的影響，是用來改善通信鏈路性能的技術(shù)。其基本思想是：通過引入可控制的冗余比特，使信息序列的各碼元和添加的冗余碼元之間存在相關(guān)性。信道均衡：在接收端設(shè)計一個稱之為均衡器的網(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)。移動無線信號的衰落包括了兩個方面：一個來自因地形地物造成的陰影衰落，它使接收到的信號平均功率在一個比較長的空間區(qū)間內(nèi)發(fā)生波動，這是一種宏觀的信號衰落；而多徑傳播使得信號在一個短距離上信號強(qiáng)度發(fā)生急劇的變化，這是一種微觀衰落。宏觀分集：為了消除陰影衰落，在兩個不同地點設(shè)置兩個基站，由于兩個基站接收天線距離較遠(yuǎn)，所接收到的信號的衰落是相互獨立、互不相關(guān)的。5．微觀分集類型：（1）時間分集：在不同的時間段發(fā)送同一段消息，接收端則在不同的時間段接收這些衰落獨立的信號。（2）頻率分集（3）空間分集（也叫天線分集）?；咎炀€：在實際測量表明，h/d越大，相關(guān)系數(shù)p就越大；h/d為一定時，6=0。相關(guān)性最小，90°相關(guān)性最大。實際工程設(shè)計中比值為10,天線距離為3^4米。信道編碼分為：分組碼和卷積碼。&擴(kuò)頻信號頻譜的方式：①直接序列（DS）擴(kuò)頻、②跳變頻率擴(kuò)頻（FH）、③跳變時間擴(kuò)頻（TH）、④寬帶線性調(diào)頻和⑤它們的混合方式。通信中最常用的是直接序列（DS）擴(kuò)頻和跳頻以及它們的混合方式在直接序列擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻技術(shù)中都要用到偽噪聲序列（PN序列）的擴(kuò)頻碼序列。這類序列具有類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計特性，但和真正的隨機(jī)信號不同，它可以重復(fù)產(chǎn)生和處理。跳頻擴(kuò)頻：使窄帶數(shù)字已調(diào)信號的載波頻率在一個很寬的頻率范圍內(nèi)隨時間跳變，跳變的規(guī)律稱作跳頻圖案。調(diào)頻信號在每一個瞬間都是窄帶的已調(diào)信號信號帶寬B,信號所覆蓋的整個頻譜范圍（調(diào)頻信號的總帶寬）為W,貝I」調(diào)頻點為：N=W/BR=l/T稱作跳頻諫率。跳頻分為：慢跳頻和快跳頻。當(dāng)R=KR時成為慢跳頻，此時bb Sh在每個載波頻率點上發(fā)送多個符號；當(dāng)RhRS=KRs時稱作快跳頻，即在發(fā)送一個符號時間內(nèi)，載波頻率發(fā)生多次調(diào)變。GSM蜂窩移動通信采用慢跳頻。第五章：移動通信網(wǎng)絡(luò)分為兩部分：空中網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)?？罩芯W(wǎng)絡(luò)包I括:（1）多址接入（2）頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)（蜂窩式組網(wǎng)：無線蜂窩小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射、頻率復(fù)用、多信道共用和越區(qū)切換）（3）切換和位置更新。小容量大區(qū)制：大區(qū)制是指一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)。為了增大單基站的服務(wù)區(qū)域，天線架設(shè)要高，發(fā)射功率要大。大容量的小區(qū)制：指蜂窩小區(qū)。它有兩種方式：帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)和面狀服務(wù)覆蓋區(qū)?；景l(fā)射機(jī)安裝在：小區(qū)的中心（中心激勵小區(qū)）或者六邊形頂點之中的三個上（頂點激勵小區(qū)））共使用全部可用頻率的N個小區(qū)叫做一簇。頻率復(fù)用距離D=RV3N（R為小區(qū)半徑，N為簇的大?。?。同頻干擾因子：Q=D/R=V3N。C/I=7?10dBFDMA中干擾有：互調(diào)干擾、鄰道干擾和同頻道干擾。鄰道干擾：指相鄰波道信號中存在的寄生輻射散落在本頻道接收機(jī)帶內(nèi)造成對有用信號的干擾?？头彽栏蓴_的方法：要嚴(yán)格規(guī)定的收信機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，主要采用加大頻道間的隔離度。減少同頻干擾的方法：需要合理的選定蜂窩結(jié)構(gòu)和頻率規(guī)劃，合適選擇同頻道干擾因子Q。TDMA系統(tǒng)的特點：（1）突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?，遠(yuǎn)大于語音編碼速率，同步技術(shù)是TDMA系統(tǒng)正常工作的重要保證。（2）發(fā)射信號速率隨N的增大而提高，必須采用自適應(yīng)均衡，用以補(bǔ)償傳輸失真。（3）TDMA用不同的時隙來發(fā)射和接收，不需要雙工器。（4）基站復(fù)雜性小，互調(diào)干擾小。（5）抗干擾能力強(qiáng)，頻率復(fù)用高，系統(tǒng)容量大。（6）越區(qū)切換簡單CDMA系統(tǒng)特點：（1）共享同一頻率（2）通信容量大（3）容量的軟特性，多增加一個用戶只會使通信質(zhì)量有所下降不會出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。（4）信號被擴(kuò)展在一較寬頻譜上而可以減小多徑衰落（5）信道數(shù)據(jù)速率很高，需要用到復(fù)雜的自適應(yīng)均衡。（6）平滑的軟切換和有效的宏分集（6）低信號功率譜密度擴(kuò)展頻譜通信的定義：擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方式，用來傳輸信息的信號帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬；頻帶的擴(kuò)展由獨立于信息的擴(kuò)頻碼來實現(xiàn)，并與所傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)無關(guān)；在接收端貝采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，實現(xiàn)解擴(kuò)和恢復(fù)所傳的信息數(shù)據(jù)。擴(kuò)頻通信技術(shù)的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)定理。擴(kuò)頻系統(tǒng)的特點：能實現(xiàn)碼分多址復(fù)用；信號功率譜密度小，因此信號具有隱蔽性且功率污染?。挥欣跀?shù)字加密、防止竊聽；抗干擾能力強(qiáng)，可在較低的信噪比條件下保證系統(tǒng)傳輸質(zhì)量；抗衰落能力強(qiáng)9．?dāng)U頻系統(tǒng)利用擴(kuò)頻-解擴(kuò)處理過程獲得信噪比好處的原因？在發(fā)送端，有用信號經(jīng)擴(kuò)頻處理后，頻譜被展寬，在接收端，利用偽碼的相關(guān)性坐解擴(kuò)處理后，有用信號頻譜被恢復(fù)成窄帶譜，寬帶無用信號與本地偽碼不相關(guān)，因此不能解擴(kuò)，仍為寬帶譜。由于無用的干擾信號為寬帶譜而有用信號為窄帶譜，用一個窄帶濾波器排除帶外的干擾電平，這樣窄帶內(nèi)的信噪比就大大提高了。跳頻系統(tǒng)：跳頻系統(tǒng)處理增益的定義和直擴(kuò)系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益是相同的，即GP=BW/BSO但是他們原理是不同的：直擴(kuò)靠擴(kuò)展和解擴(kuò)處理來提高信號的信噪比，跳頻是靠躲避干擾來提高信噪比。跳頻系統(tǒng)在軍用短波和超短波電臺中得到廣泛的應(yīng)用直接擴(kuò)頻對地址碼的要求：（1）偽碼比特率應(yīng)能滿足擴(kuò)展帶寬的需求（2）偽碼應(yīng)具有尖銳的自相關(guān)性，正交編碼應(yīng)具有尖銳的互相關(guān)性（3）偽碼應(yīng)具有近似噪聲的頻譜性質(zhì)，即近似連續(xù)譜，且均勻分布三種方式的系統(tǒng)容量比較：Mcdma"16Mtacs°9Mgsm。CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量是模擬FDMA系統(tǒng)的8?10倍cAMA系統(tǒng)中的功率控制（1）反向功率控制反向功率控制就是在反向鏈路進(jìn)行的功率控制，用于調(diào)整移動臺的反射功率，使信號到達(dá)基站接收機(jī)時，信號電平剛剛達(dá)到保證通信質(zhì)量的最小信噪比門限，從而克服遠(yuǎn)近效應(yīng)。降低干擾，保證通信質(zhì)量。（2）前向功率控制前向功率控制用來調(diào)整基站對每一個移動臺的反射功率，對信道的衰落小和解調(diào)信噪比較高的移動臺的分配相對較小的前向發(fā)射功率，而對那些發(fā)射功率較大和解調(diào)信噪比較低的移動臺分配較大的前向發(fā)射功率，使信號到達(dá)移動臺接收機(jī)時。信號電平剛剛到達(dá)保證通信信號的質(zhì)量的最小信噪比門限。前向功率控制可以降低基站的平均發(fā)射功率，減小相鄰小區(qū)之間的干擾。（3）開環(huán)功率控制開環(huán)功率控制指移動臺（或基站）根據(jù)接收到的前向（或反向）鏈路信號功率大小來調(diào)整自己的發(fā)射功率。開環(huán)功率控制用于補(bǔ)償信道中的平均路徑損耗及慢衰落，所以它有一個很大的動態(tài)范圍。前提條件是：假設(shè)前向和反向鏈路的衰落情況一樣。優(yōu)點是：簡單易行，不需要在基站和移動臺之間交互信息，可調(diào)范圍大，控制速度塊。（4）閉環(huán)功率控制閉環(huán)功率控制建在開環(huán)功率控制的基礎(chǔ)上，對開環(huán)功率控制進(jìn)行校正。優(yōu)點是控制精度高。切換的倆個原因：（1）信號的強(qiáng)度或質(zhì)量的下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號強(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被占用，這時移動臺被切換到業(yè)務(wù)信道容量較空閑的相鄰小區(qū)。第一種原因引起的切換一般由移動臺引起，第二種一般由上級實體發(fā)起。硬切換：是指在新的通信鏈路建立之前，先中斷舊的的通信鏈路的切換方式。即先斷后通。采用不同的頻率的小區(qū)只能用硬切換，所以模擬系統(tǒng)和tdma系統(tǒng)都是采用硬切換。當(dāng)移動臺處于倆個小區(qū)的交界處，需要進(jìn)行切換時，由于倆個基站在該處的信號都較弱并且會引起起伏變化，這就容易導(dǎo)致移動臺在倆個基站之間反復(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。軟切換：是指需要切換時，移動臺先與目標(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。軟切換只能使用在頻率相同的小區(qū)之間，它是CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)所特有的切換方式。17．更軟切換：是指在同一個小區(qū)的不同扇區(qū)之間進(jìn)行的軟切換。軟切換是CDMA系統(tǒng)所特有的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重點，軟切換算法和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置對系統(tǒng)的容量和服務(wù)質(zhì)量有重要的影響。第六章：GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成（P241）。物理信道：GSM系統(tǒng)采用頻分多址接入（FDMA）和時分多址接入（TDMA）混合接入。FDMA在GSM900頻段上行890-915MHz或下行935-960MHz。各個載頻之間的間隔為200kHz。頻率復(fù)用M*N的含義。？4?干擾保