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1、移动通信期末考试复习资料第一章 概述移动通信的基本概念：定义：至少有一方处于移动状态下进行信息交换的通信就叫做移动通信。换句话说，移动通信解决因为人的移动而产生的“动中通”问题。移动系统的组成基本至少包括：终端设备、交换设备、无线收发设备（基站）移动通信的主要特点：、利用无线电波传输信息，传播特性差传播环境复杂：多径效应和阴影效应造成电波传播的幅度衰落和时延扩展；用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化。物体随运动速率的不同， 产生不同的频移， 造成不同的频率扩展， 产生附加调频噪声，出现失真。上述特点是移动通信与普通通信系统之间最主要的区别。、工作于复杂的干扰环境外部干扰：天电
2、、机电和信道热噪声系统内部和不同系统之间的干扰邻道干扰：指相邻或邻近信道之间的干扰， 是由于强信号串扰弱信号而造成的干扰。同信道干扰：又叫同频干扰；这是蜂窝系统特有的干扰。互调干扰：是指二个或多个信号作用在设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率。、网络结构多种多样，网络管理复杂（用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密）、可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增（用户容量问题，业务容量问题）、用户终端成为个人消费品。第一代移动通信模拟系统(FDMA) 特点：单信道系统、 大区制（一个发射塔覆盖整个城市）、系统频谱利用率低、设备复杂、价格昂贵、业务种类受限、保密性差代表有美国
3、： AMPS(Advanced Mobile Phone Service). 824MHz - 894MHz(频道间隙 30kHz,666 个信道) 英国： TACS(Total Access Communications System)900MHz (频道间隙 30kHz，1000个) 北 欧 ： NMT(Nodic Mobile Telephone).450MHz(25kHz ， 180个 信 道 ) ，900MHz(12.5kHz，1200个信道 ) 日本： HCMTS(High Capacity Mobile Telephone System)800-900MHz(25kHz ，600
4、个信道 ) 德国：C网系统 C-450/900。450MHz(20kHz ，222 个信道 ) ，900MHz(12.5kHz ， 1200个信道 ) 移动通信的发展数字化（二代）特点：微蜂窝小区结构，更优的空分复用提高用户数量数字化技术：语音信号数字化新的调制方式 TDMA 、CDMA 频谱利用率高、系统容量大、能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性抗噪声、抗干扰和抗多径衰落能力强能实现更有效、灵活的网络管理和控制名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12
5、页 - - - - - - - - - 便于实现通信安全保密、可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量欧洲:GSM 900MHz,1800MHz(200kHz(-8) ，124个信道 ) 北美： ADC 800MHz(30kHz(-6) ，832个信道 ) 北美： CDMA 800MHz(1250kHz ，20个信道 ) 日本： PDC 800MHz(25kHz ，640个信道 ),1400MHz(50kHz，960 个信道 ) 移动通信的发展宽带、多媒体（三代）特点： 微蜂窝结构、宽带 CDMA 技术、 调制方式 QPSK/ 自适应调制、FDMA/TDMA/CDMA 应用、电路交换分组交换、
6、从媒体(media) 多媒体 (Multimedia) 第三代移动通信的局限性、采用 DS-CDMA 技术难以向更高速业务领域扩展，因而造成业务之间的干扰大。 难以寻找更高速业务所需的正交扩频码集、难以满足更高的传输带宽需求、难以提供具有不同QoS和性能需求的全范围多媒体业务。 （这是 IMT-2000 空中接口标准强加给核心网的）在 2GHz频段分配给 IMT-2000 的带宽很快就会饱和， 而标准中制定的频分与时分双工相结合的模式也约束了其在不同环境有效地服务。名词解释：个人通信 (PC)：任何人、在任何时间、与任何地点的任何人、以任何形式的通信“任何时间”要求支持动中通：无线通信是前提“
7、任何人”要求支持巨大用户量：频谱资源有限“任何地点”要求无缝覆盖：传输能力有限“任何形式”要求多媒体：处理能力有限第二章：无线信道大尺度传播模型：大尺度模型预测距离的电波传播行为：距离和主要环境特征的函数，粗略地认为与频率无关. 当距离减小到一定程度时，模型就不成立了 . 用于无线系统覆盖和粗略的容量规划建模. 小尺度传播模型：小尺度(衰落) 模型描述信号在 尺度内的变化多径效应 (相位抵消 ) 为主，路径损耗可认为是常数. 与载波频率和信号带宽有关. 着眼于“衰落”建模：在短距离或数个波长范围内信号快速变化。电波传播方式：当发射频率大于30MHz 时，典型的多种传播路径：直射波、地面反射波、
8、地表面波。除此以外，移动通信信道中，电波遇到各种障碍物时会发生反射和散射现象。信道的衰落特性衰落率 : 指单位时间内信号以正斜率通过中值电平的次数衰落深度 : 指信号的有效值 ( 均方根值 ) 与该次衰落的信号最小值之间的差值电平通过率：在单位时间内信号电平以正斜率通过某一给定电平A的次数多径传播多径信号相位相反合成信号的幅度快速变化多径信号传播路径不同时延扩展接收机或环境运动多普勒频移(多普勒调频 ) 时延扩展 (多径时延扩展 )-频率选择性衰落发送端发送一个窄脉冲信号，接收到的信号由许多不同时延的脉冲组成。时延扩展定义为最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后一个可分辨的时延信号与第一个时
9、延信号到达时间的差值，即脉冲展宽的时间。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 时延扩展使接收信号中的一个码元的波形会扩展到其他码元周期中，引起码元串扰。为避免码间串扰，应使码元周期大于多径引起的时延扩展相关带宽 Bc 与多径时延 Tm的关系。 Bc=1/Tm 从频域来看， 多径现象将导致频率选择性衰落，即信道对不同频率成分有不同的响应。在相关带宽内信号传输失真小；若信号带宽超过相关带宽， 将产生较大失真和符号间串扰。
10、若 Bs Bc ： “频率选择性衰落 (FSF)”若 Ts 1/Tm) ，不再发生 ISI . 信号传输速率受多径时延的限制。频率扩展 (多普勒扩展 )时间选择性衰落多普勒展宽： 多径传播下， 多径的多普勒频移形成信号频率的扩展。当多径电波与移动台的运动方向夹角在02 内服从均匀分布时，多普勒扩展的频谱为：若多普勒展宽为 Bd，则相关时间 Tc 为：Tc=1/Bd 一般情况下， TsTc，则会产生时间选择性衰落： “快衰落”需采用快速自适应技术对典型系统而言，信号速率比信道变化要快. 根据相关带宽 Bc、相关时间 Tc、信号带宽 Bs、信号持续时间Ts 的相对关系分类。电波传播损耗预测：要准确
11、地计算信号场强或传播损耗是很困难的。通过大量实验， 人们已找出各种地形地貌下的传播损耗与距离、频率、天线高度之间的关系。预测时，先以自由空间传播为基础， 再分别考虑各种地形地貌对电波传播的影响，并逐一进行修正。为了防止因衰落 (包括快衰落和慢衰落)引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号的电平留有足够的余量， 以使中断率小于规定的指标。这种电平余量称为衰落储备。衰落储备的大小决定于地名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - -
12、- 形、地貌、工作频率和要求的通信可靠性指标。传播损耗的基准中值：在计算各种地形地貌上的传播损耗时，均以中等起伏上市区的损耗中值或场强作为基准。电波传播损耗取决于传播距离d、工作频率f、基站天线高度hb、移动天线高度hm。市区的场强中值还与街道的走向和宽窄有关。纵向路线 （与电波传播方向平行）的损耗中值明显小于横向路线（与传播方向垂直）的损耗中值。沿建筑物形成的沟道有利于无线电波的传播（称沟道效应），使得在纵向路线上的场强中值高于基准场强中值，横向路线上的场强中值低于基准场强中值。电波传播损耗预测模型Okumura 模型预测城区传播损耗中值。城区中电波传播损耗取决于传播距离d、工作频率f、基站
13、天线高度hb、移动天线高度hm，以及街道的走向和宽窄。基本损耗中值Am 随着传播距离d 或工作频率f 的增大，传播损耗都会增大。郊区、开阔区、不规则地形的传播损耗中值要加修正因子。Okumura-Hata 模型应用频率在150MHz 1500MHz 之间，适用于小区半径大于1km 的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在30 200m 之间，移动台有效天线高度在110m 之间。Okumura-Hata 模型COST-231 Hata 模型COST-231Hata模型是由 EURO-COST组成的 COST 工作委员会开发的Hata 模型扩展模型，应用频率在1500MHz 2000MHz 之间，适用于小
14、区半径大于1km的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在30200m 之间，移动台有效天线高度在110m之间。69.5526.16lg13.82lg()(44.96.55lg)lgpcteretecellterrainLfhhhdCC:,:,:,:,() :ctererecellterrainfKHzhmhmdkmhCC工作频率单位基站天线有效高度单位移动台天线有效高度单位基站天线与移动台天线之间的水平距离单位有效天线修正因子小区类型修正因子地形修正因子名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - -
15、 - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 慢衰落产生原因；移动无线信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。特点：衰落速率与频率无关。快衰落产生的原因多径效应：由移动体周围的局部散射体引起的多径传播，表现为快衰落。多普勒效应：由于移动体的运动速度和方向引起多径条件下多普勒频谱展宽。多径衰落到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。各个路径的距离不同，反射波到达的时间不同，因而相位也不同。不同相位的多个信号在接收端叠加，有的同相叠加增强， 有的反相叠加减弱， 使接收信号的幅度急剧变化，产生了衰落
16、。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 第三章Nyquist 准则第一准则： 抽样值无失真条件第二准则： 转换点无失真条件第三准则： 脉冲波形面积保持不变所谓抽样无失真， 即信号经传输后虽整个波形可能发生了变化，但只要其抽样值保持不变 , 那么在再生判决时用再次抽样的办法即可准确无误地恢复原始信号。抽样值无失真的充要条件: 在自己的抽样时刻有最大值, 而在其他的码元的抽样时刻的信号值为零，即在抽样点上不存在码间干扰要
17、求传输系统总响应以码元宽度为间隔等间隔过零，即可消除码间干扰。对一个截止频率f=fH=fs/2的理想低通滤波器，频率为fs 的信号实现无码间干扰传输是可能的，而当fH2.86N=24(900MHz, 波长约 35cm) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 时间分集技术在不同时隙 (大于相关时间Tc)发射相同的信息，在接收端产生二个非相关的衰落信号。针对多径的每一径时延不同，进行多径分离合并RAKE 接收机。重发时间
18、大于信道的相关时间ARQ. 用信道相关时间设计交织编码的深度。均衡技术概念：对移动信道特性进行均衡，即接收端产生与信道相反的特性,用来抵消信道的时变多径传播特性引起的码间干扰,使其能够无失真传输。目标：抵消信道的时变多径传播特性引起的码间串扰, 消除信道的频率选择性和时间选择性。分类：频域均衡校正幅频特性和群延时，使系统的总的传输函数满足无失真条件。模拟通信多采用频域均衡。时域均衡使冲击响应满足无码间串扰的条件。数字通信多采用时域均衡。均衡原理： 利用信道均衡器使总的脉冲响应函数接近理想状态，消除非理想信道引起的码间串扰理想传输系统是按奈奎斯特第一准则建立的，其发送和接收滤波器的传递函数是以奈
19、奎斯特频率fN 是中心对称滚降的。第六章子系统：RSS (无线子系统 )：涵盖所有无线方面。包括移动台和基站子系统NSS (网络和交换子系统)：呼叫、越区切换、交换。OSS (操作子系统 )：网络管理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 详细情况参考课件GSM 的几个号码IMSI- 国际移动用户识别码GSM 系统中每个用户均分配一个唯一的IMSI 。在呼叫建立和位置更新时都要使用IMSI ，其组成为：MCC- 移动
20、国家码， 3 位数字。如中国的MCC 为 460。MNC- 移动网号，最多2 位数字，用于归属的PLMN 。中国移动GSM PLMN网为 00， “中国联通公司” GSMPLMN网为 0l，中国联通cdma 网为 03。MSIN- 移动用户识别码，采用等长10 位数字构成 ,用于移动通信网中的移动用户。IMEI- 国际移动设备识别码IMEI 是唯一的用于识别移动设备的号码，用于监控被窃或无效的这一类移动设备，IMEI=TAC+FAC+SNR+SP(6+2+6+1=15位数 )。TAC- 型号批准码，由欧洲型号批准中心分配，前2 位为国家码。FAC-最后装配码，表示生产厂或最后装配地，由厂家编码
21、。SNR-序列号码，独立地、唯一地识别每个TAC 和 FAC 移动设备，所以同一个牌子的、同一型号的SNR 是不可能一样的。SP-备用码，通常是0。一个典型的IMEI 号为： 356889/00/260748/5 TMSI- 临时移动用户识别码为了对 IMSI 保密， MSC VLR 可给来访移动客户分配一个唯一的TMSI 号码，即为一个由MSC 自行分配的4 字节的 BCD 编码，仅限在本MSC 业务区内使用。MSISDN- 移动台 PSTN/ISDN 号码MSISDN 用于 PSTN 或 ISDN 拨向 GSM 系统的号码。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
22、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - MSISDN=CC+NDC+SN，总长不超过15 位数字CC NDC SN |- 国际移动客户ISDN 号码-| |- 国内有效移动客户ISDN 号码-| CC国家码。我国为86。NDC 国内目的地码，即网路接入号，中国移动GSM 网为 139， “中国联通公司”GSM 网为 130。SN客户号码，采用等长8 位编号计划。H1H2H3H4ABCD ，其中 H1H2H3H4 为每个移动业务本地网的HLR 号码， ABCD 为移动客户码。GSM
23、的工作频段我国频段：上行890915 MHz ，下行 935960MHz 多址方式和双工方式：TDMA/FDMA/FDD，收发频率间隔：45MHz 。占有25MHz 带宽，包含124 对频道，频道间隔200kHz 。每个载频含8 个时隙，共992 个物理信道。区群由 3、4、7 个小区组成，区群内不使用相同频道，每个小区含多个载频。基站发射功率每载波500W，每时隙平均为500/8= 62.5W 。小区半径最大为35km、最小为500m。移动台每载波 (峰值 )0.5W、2W、5W、8W、20W 五种物理信道：一个物理信道就为一个时隙(TS) 逻辑信道是根据BTS 与 MS 之间传递的信息种类的不同而定义的不同逻辑信道。逻辑信道必须映射到物理信道上传送。从 BTS 到 MS 的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -