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1、第六届全国信息技术应用水平大赛第六届全国信息技术应用水平大赛教育部教育管理信息中心教育部教育管理信息中心v移动通信概述移动通信概述v移动通信电波传播与传播预测模型移动通信电波传播与传播预测模型v移动通信中的信源编码与调制解调移动通信中的信源编码与调制解调v抗抗衰落和链路性能增强技术衰落和链路性能增强技术v蜂窝组网技术蜂窝组网技术vGSMGSM及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统v第第三代移动通系统及其增强技术三代移动通系统及其增强技术v移动通信网络优化移动通信网络优化1.1.1 1.1.1 移动通信的定义移动通信的定义所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于所谓移动通信，是指通信双方或至
2、少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式运动中进行信息交换的通信方式。移动通信移动通信是个人通信的初级阶段，最终将实现用是个人通信的初级阶段，最终将实现用各种可能的网络技术实现任何人在任何时间、任何地各种可能的网络技术实现任何人在任何时间、任何地点与任何人进行任何种类的信息交换。点与任何人进行任何种类的信息交换。移动通信的特点移动通信的特点v1.1.移动通信利用无线电波进行信息传输；移动通信利用无线电波进行信息传输；v2.2.移动通信在强干扰环境下工作；移动通信在强干扰环境下工作；v3.3.通信容量有限通信容量有限v4.4.通信系统复杂；通信系统复杂；v5.5.对移动台要求高。对移动台要求高。
3、移动通信的发展移动通信的发展v第一代（第一代（1G1G）模拟蜂窝移动通信系统模拟蜂窝移动通信系统v第二代（第二代（2G2G）数字蜂窝移动通信系统数字蜂窝移动通信系统v第三代（第三代（3G3G）IMT2000IMT2000v第四代（第四代（4G4G）IMT-AdvancedIMT-Advanced第一代（第一代（1G1G）模拟蜂窝模拟蜂窝移动通信系统移动通信系统第一代蜂窝移动通信采用的空中接入方式为频第一代蜂窝移动通信采用的空中接入方式为频分多址接入方式，即所谓的分多址接入方式，即所谓的FDMAFDMA方式。其传输的无线方式。其传输的无线信号是模拟量，因为人们称此时的移动通信系统为模信号是模拟量
4、，因为人们称此时的移动通信系统为模拟通信系统，也称为第一代移动通信系统（拟通信系统，也称为第一代移动通信系统（1G1G）。）。第一代（第一代（1G1G）模拟蜂窝模拟蜂窝移动通信系统移动通信系统v现存的比较实用，且容量较大的系统主要有现存的比较实用，且容量较大的系统主要有：1）北美的AMPS；2）北欧的NMT；3）英国的TACS；其工作频带都在450MHz和900MHz附近，载频间隔在30kHz以下。第一代（第一代（1G1G）模拟蜂窝模拟蜂窝移动通信系统移动通信系统我国在我国在19861986年投资建设模拟蜂窝公用移动通信网，年投资建设模拟蜂窝公用移动通信网，引进了美国引进了美国MOTOROLA
5、MOTOROLA公司的公司的900MHz900MHz的的TACSTACS标准的模拟标准的模拟蜂窝移动通信系统（蜂窝移动通信系统（A A网）和瑞典网）和瑞典ERICSSONERICSSON公司的公司的900MHzTACS900MHzTACS标准的模拟蜂窝移动通信系统（标准的模拟蜂窝移动通信系统（B B网）。网）。20012001年，我国的模拟网关闭。年，我国的模拟网关闭。第二代（第二代（2G2G）数字蜂窝数字蜂窝移动通信系统移动通信系统v由于由于TACSTACS等模拟制式存在各种缺点，等模拟制式存在各种缺点，9090年代开发出年代开发出了以数字传输、时分多址和窄带码分多址为主体的了以数字传输、时
6、分多址和窄带码分多址为主体的移动通信系统，称之为第二代移动通信系统（移动通信系统，称之为第二代移动通信系统（2G2G），），其代表产品分为两类：其代表产品分为两类：GSMN_CDMA第二代（第二代（2G2G）数字蜂窝数字蜂窝移动通信系统移动通信系统vGSMGSM空中接口采用时分多址的接入方式，到目前为止是全世界最大的移动网，已经遍及全世界，即所谓的“全球通”。GSM使用的主要频段为900MHz和1800MHz，分别称作GSM900和DCS1800。第二代（第二代（2G2G）数字蜂窝数字蜂窝移动通信系统移动通信系统vN-CDMAN-CDMA空中接口采用码分多址的接入方式，主要是美国高通公司为首研
7、制的IS-95的N-CDMA。第三代（第三代（3G3G）IMT2000IMT2000随着科学技术和和通信业务的发展，需要一个综随着科学技术和和通信业务的发展，需要一个综合现有移动通信电话系统功能和提供多种服务的综合合现有移动通信电话系统功能和提供多种服务的综合业务系统。国际电联提出了第三代移动通信系统，即业务系统。国际电联提出了第三代移动通信系统，即IMT-2000IMT-2000。当前当前3G3G技术标准主要有技术标准主要有3 3个：个：欧洲的欧洲的WCDMAWCDMA、北美的、北美的CDMA2000CDMA2000和中国的和中国的TD-TD-SCDMASCDMA。第四代（第四代（4G4G）
8、IMT-AdvancedIMT-Advanced移动通信进一步演进方向是移动通信进一步演进方向是IMT-AdvancedIMT-Advanced或称或称4G4G，无论是，无论是LTELTE、UMBUMB还是还是802.16m802.16m，向后再演进都是向向后再演进都是向IMT-AdvancedIMT-Advanced演进。演进。严格地说，目前对严格地说，目前对4G4G还没有一个权威的定义，它还没有一个权威的定义，它还处于研发阶段。还处于研发阶段。第四代（第四代（4G4G）IMT-AdvancedIMT-Advanced归纳起来，归纳起来，4G4G是一个可称为宽带接入和分布式的是一个可称为宽带
9、接入和分布式的网络，在网络，在4G4G的网络结构将是一个采用全的网络结构将是一个采用全IPIP的网络结构。的网络结构。移动通信的工作方式移动通信的工作方式v按照通话的状态和频率的使用方法，可将移动通信按照通话的状态和频率的使用方法，可将移动通信的工作方式分成不同种类，有单向和双向、单工和的工作方式分成不同种类，有单向和双向、单工和双工。双工。v下面下面介绍几种介绍几种常用的工作方式。常用的工作方式。移动通信的工作方式移动通信的工作方式v1.1.单工通信单工通信所谓单工通信是指通信双方电台交替地进行授信和发信。根据通信双方是否使用相同的频率，单工制又分为同频单工和双频单工。单工通信通常用于点到点
10、的通信。单工制一般适用于专业性强的通信系统。移动通信的工作方式移动通信的工作方式v2.2.双工通信双工通信双工通信是指通信双方，收发信机均同时工作，即任一方讲话时，都可以听到对方的话音。双工通信一班使用一对频道，以实施频分双工工作方式，在移动通信系统中得到了广泛的应用。移动通信的工作方式移动通信的工作方式v3.3.半双工通信半双工通信半双工制是指通信双方，有一方使用双工方式，而另一方采用双频单工方式。这种方式在移动通信中一般移动台采用单工方式，而基站采用双工方式。其主要用于专业移动通信系统中。移动通信的工作方式移动通信的工作方式v4.4.移动中继方式移动中继方式为了增加通信距离，可加设中继站。
11、两个移动台之间一般采用一次中继转接。中继通道又分单工中继和双工中继两种基本方式。单工方式的中继只需一套收发信机，采用全向天线。双工方式的中继站需要两套收发信机，并往往采用两幅定向天线，对准中继方向。v移动通信概述移动通信概述v移动通信电波传播与传播预测模型移动通信电波传播与传播预测模型v移动通信中的信源编码与调制解调移动通信中的信源编码与调制解调v抗抗衰落和链路性能增强技术衰落和链路性能增强技术v蜂窝组网技术蜂窝组网技术vGSMGSM及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统v第第三代移动通系统及其增强技术三代移动通系统及其增强技术v移动通信网络优化移动通信网络优化 电波传播的基本特性电波传播的
12、基本特性移动通信的首要问题就是研究电波的传播特性，掌握移动通信电波传播特性对移动通信技术的研究具有十分重要的意义。移动通信的信道是指基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。电波传播的基本特性电波传播的基本特性移动信道的基本特性就是衰落特性。这种衰落特性取决于无线电波的传播环境，不同的传播环境，其传播特性也不尽相同。总体来说，无线电波在移动通信中传播的主要传播方式有：直射、反射、绕射和散射以及他们的合成。电波传播的基本特性电波传播的基本特性v移动信道是一种时变信道。衰落一般表现为：随移动信道是一种时变信道。衰落一般表现为：随信信号号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散。传播距离变化而导致的
13、传播损耗和弥散。阴影衰落多径衰落多普勒频移电波传播的基本特性电波传播的基本特性阴影衰落：由于传播环境中地形起伏等对电磁波的遮蔽引起的衰落。多径衰落：无线电波在传播路径上受地形地物的作用产生反射、绕射和散射，使到达接收的信号是从多条路径来的多个信号的叠加所引起的衰落。多普勒频移：移动台在传播径向方向的运动导致接收信号在频域的扩展。电波传播的基本特性电波传播的基本特性v在分析研究无线信道时，尝尝将无线信道分为大尺在分析研究无线信道时，尝尝将无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型两种。度传播模型和小尺度传播模型两种。v这两种衰落并不是独立的，在同一个无线信道中既这两种衰落并不是独立的，在同一个无
14、线信道中既存在大尺度衰落，也存在小尺度衰落。存在大尺度衰落，也存在小尺度衰落。电波传播的基本特性电波传播的基本特性v大尺度模型用于描述发射机与接收机之间的长距离大尺度模型用于描述发射机与接收机之间的长距离上的信号强度的变化。上的信号强度的变化。v大尺度衰落是由阴影效应引起的，其衰落变化具有大尺度衰落是由阴影效应引起的，其衰落变化具有对数对数正态正态分布的特征，衰落主要影响无线区的覆盖。分布的特征，衰落主要影响无线区的覆盖。电波传播的基本特性电波传播的基本特性v小尺度模型用于描述短距离或短时间内信号强度的小尺度模型用于描述短距离或短时间内信号强度的快速变化。快速变化。v小尺度衰落主要小尺度衰落主
15、要由由多径产生，严重影响信号传输质多径产生，严重影响信号传输质量，且不可避免，只能采用抗衰落技术来减少其影量，且不可避免，只能采用抗衰落技术来减少其影响。响。电波传播特性的研究电波传播特性的研究v研究无线移动传播环境的基本方法有：研究无线移动传播环境的基本方法有：1）理论分析；2）现场电波传播实测方法。v根据研究的结果，可以根据研究的结果，可以1）建立传播预测模型；2）为实现信道仿真提供基础。自由空间的电波传播自由空间的电波传播自由空间是理想的传播环境，它是不吸收电磁能量的介质。自由空间的传播损耗是球面波在传播过程中，随着传播距离的增大，电磁能量在扩散过程中引起的球面波扩散损耗。电波的自由空间
16、传播损耗是与距离的平方成正比的。三三种基本电波传播机制种基本电波传播机制v1.1.反射反射反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面，当电磁波遇到比起波长大得多的物体时就会发生反射。反射是产生多径衰落的主要因素。三三种基本电波传播机制种基本电波传播机制v2.2.绕射绕射当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时会发生绕射。v3.3.散射散射散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。阴影衰落的基本特性阴影衰落的基本特性阴影衰落是移动无线通信信道传播环境中的地形阴影衰落是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其障碍物对电波传播路径的阻挡而形起伏、建筑物及其障碍物对电波传播路径的阻挡而形
17、成的电磁场阴影效应。成的电磁场阴影效应。阴影衰落又称为慢衰落。阴影衰落又称为慢衰落。多径衰落的基本特性多径衰落的基本特性移动无线信道的主要特征是多径传播。多径传播引起的多径衰落属于小尺度衰落。多径衰落的基本特性表现在信号幅度的衰落和时延扩展。多径衰落的基本特性多径衰落的基本特性从空间角度，接收信号的幅度将随着移动台移动距离的变动而衰落，表现为较快的幅度变化。从时间角度考虑，多个路径的信号到达接收机的时间不同。接收的信号不仅包括发送的信号，还包括其各个时延信号，导致接收信号脉冲宽度扩展。多径衰落的基本特性多径衰落的基本特性模拟模拟移动通信系统主要考虑多径效应引起的接收移动通信系统主要考虑多径效应
18、引起的接收信号的幅度信号的幅度变化变化。数字数字移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲信号信号的的时延时延扩展扩展。多普勒频移多普勒频移当移动体在当移动体在x x轴以速度轴以速度v v移动时就会引起多普勒频移动时就会引起多普勒频率漂移。率漂移。多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波入射方向之间的夹角有关。电波入射方向之间的夹角有关。多径信道模型多径信道模型通常信道可以看成作用于信号上的一个滤波器，通常信道可以看成作用于信号上的一个滤波器，因此可通过分析滤波器的冲激响应和传递函数得到多因此可通过分析滤波器的冲
19、激响应和传递函数得到多径信道的特性。径信道的特性。描述多径信道的主要参数描述多径信道的主要参数由于多径环境和移动台运动等因素的影响，移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散。通常用功率在时间、频率以及角度上的分步来描述这种色散，即：用功率延迟分布描述信道在时间上的色散；用多普勒功率谱密度描述信道在频率上的色散；用角度谱描述信道在角度上的色散。时间色散参数和相关带宽时间色散参数和相关带宽时间色散参数是用平均附加时延和时延扩展以及最大附加时延扩展来描述的，这些参数是由功率延迟分布来定义的。在市区环境中常将功率延迟分布近似为指数分布。时间色散参数和相关带宽时间色散参数和相关带宽与时延扩展有关
20、的另一个重要的概念是相关带宽。相关带宽内的两个信号是相关的。根据衰落与频率的关系，将衰落分为两种：频率选择性衰落和非频率选择性衰落 （平坦衰落）。时间色散参数和相关带宽时间色散参数和相关带宽v频率选择性衰落是指传输信道对信号的不同频率成频率选择性衰落是指传输信道对信号的不同频率成分有不同的随机响应，信号中不同频率分量不一致，分有不同的随机响应，信号中不同频率分量不一致，引起信号波形失真。引起信号波形失真。v非频率选择性衰落是指信号经过传输信道后，各频非频率选择性衰落是指信号经过传输信道后，各频率分量的衰落是相关的具有一致性，衰落波形不失率分量的衰落是相关的具有一致性，衰落波形不失真。真。时间色
21、散参数和相关带宽时间色散参数和相关带宽v当信号的带宽小于相关带宽时，发生非频率选择性当信号的带宽小于相关带宽时，发生非频率选择性衰落衰落。v当信号带宽大于相关带宽时，发生频率选择性衰落。当信号带宽大于相关带宽时，发生频率选择性衰落。频率色散参数和相关时间频率色散参数和相关时间频率色散参数是用多普勒扩展来描述的，而相关频率色散参数是用多普勒扩展来描述的，而相关时间是与多普勒扩展相对应的参数。时间是与多普勒扩展相对应的参数。多普勒扩展是由移动台与基站间相对运动引起的，多普勒扩展是由移动台与基站间相对运动引起的，或是由信道路径中的物体运动引起的。或是由信道路径中的物体运动引起的。相关时间使信道冲激响
22、应维持不变时间间隔的统相关时间使信道冲激响应维持不变时间间隔的统计平均值。计平均值。频率色散参数和相关时间频率色散参数和相关时间在相关时间内的两个到达信号具有很强的相关性。在相关时间内的两个到达信号具有很强的相关性。一般称由于多普勒效应引起的在时域产生的选择一般称由于多普勒效应引起的在时域产生的选择性衰落为时间选择性衰落。性衰落为时间选择性衰落。时间选择性衰落对数字信号误码影响明显，因此时间选择性衰落对数字信号误码影响明显，因此要求基带信号的码元速率远大于信道相关时间的倒数。要求基带信号的码元速率远大于信道相关时间的倒数。角度色散和相关距离角度色散和相关距离无线通信中移动台和基站周围的色散环境
23、不同，无线通信中移动台和基站周围的色散环境不同，使得多天线系统各种不同位置的天线经历的衰落不同，使得多天线系统各种不同位置的天线经历的衰落不同，从而产生了角度色散，即空间选择性衰落。从而产生了角度色散，即空间选择性衰落。角度扩展和相关距离是描述空间选择性衰落的角度扩展和相关距离是描述空间选择性衰落的两个主要参数。两个主要参数。多径信道的统计分析多径信道的统计分析多径信道的统计分析主要讨论多径信道的包络统多径信道的统计分析主要讨论多径信道的包络统计特性计特性。一般而言一般而言，接收信号的包络根据不同的无线环境，接收信号的包络根据不同的无线环境服从瑞利分布和莱斯分布。另外，还有一个具有服从瑞利分布
24、和莱斯分布。另外，还有一个具有参数参数m m的的Nakagami-mNakagami-m分布，参数分布，参数m m取不同的值时对应的分布取不同的值时对应的分布也不同。也不同。莱斯分布莱斯分布莱斯分布适用于一条路径明显强于其他多径的情莱斯分布适用于一条路径明显强于其他多径的情况，但并不意味着这条径就是直射径。况，但并不意味着这条径就是直射径。在非直射系统中，如果源自某一个散射体路径的在非直射系统中，如果源自某一个散射体路径的信号功率特别强，信号的衰落也会服从莱斯分布。信号功率特别强，信号的衰落也会服从莱斯分布。瑞利分布瑞利分布瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信号接收瑞利分布是最常见的用于描述平
25、坦衰落信号接收包络或独立多径分量接受包络统计时变特性的一种分包络或独立多径分量接受包络统计时变特性的一种分布类型布类型。当主信号减弱到与其他多径信号分量的功率一样，当主信号减弱到与其他多径信号分量的功率一样，即没有视距信号时，混合信号的包络服从瑞利分布。即没有视距信号时，混合信号的包络服从瑞利分布。当接收信号中没有主导分量时，莱斯分布就转变为瑞当接收信号中没有主导分量时，莱斯分布就转变为瑞利分布。利分布。Nakagami-mNakagami-m分布分布Nakagami-mNakagami-m分布分布是是通过通过基于场测试的试验方法，基于场测试的试验方法，用曲线拟合达到近似分布用曲线拟合达到近似
26、分布。当当m=1m=1时，时，Nakagami-mNakagami-m分布称为瑞利分布分布称为瑞利分布；当当m m较大时，较大时，Nakagami-mNakagami-m分布接近高斯分布。分布接近高斯分布。多径衰落信道的分类多径衰落信道的分类v移动无线信道中的时间色散和频率色散可能产生移动无线信道中的时间色散和频率色散可能产生4 4中中衰落效应衰落效应:由时间色散导致发送信号产生的平坦衰落和频率选择性衰落；根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，也就是频率色散引起的信号失真，可将信道分为快衰落和慢衰落。多径衰落信道的分类多径衰落信道的分类如果信道带宽大于发送信号的带宽，且在带宽范如果信道带宽大于
27、发送信号的带宽，且在带宽范围内有恒定增益和线性相关，则接受信号会经历平坦围内有恒定增益和线性相关，则接受信号会经历平坦衰落。衰落。在平坦衰落情况下，信道的多径结构使发送信号在平坦衰落情况下，信道的多径结构使发送信号的频谱特性在接收机内仍能保持不变。的频谱特性在接收机内仍能保持不变。多径衰落信道的分类多径衰落信道的分类对于对于频率选择性衰落，发送信号的带宽大于信频率选择性衰落，发送信号的带宽大于信道的相关带宽，不同频率获得不同的增益。道的相关带宽，不同频率获得不同的增益。多径衰落信道的分类多径衰落信道的分类当信道的相关时间比发送信号的周期短，且基带信号的带宽小于多普勒扩展时，信道冲激响应在符号周
28、期内变化很快，产生快衰落。当信道的相关时间远远大于发送信号的周期，且基带信号的带宽远远大于多普勒扩展时，信道冲激响应变化比要传送的信号码元周期低很多，可认为信道时慢衰落信道。多径衰落信道的分类多径衰落信道的分类移动台的移动速度及基带信号的发送速率决定了移动台的移动速度及基带信号的发送速率决定了信号是经历快衰落还是慢衰落。信号是经历快衰落还是慢衰落。多径衰落信道的分类多径衰落信道的分类当考虑角度扩展时，会有角度色散，即空间选择当考虑角度扩展时，会有角度色散，即空间选择衰落。根据信道是否考虑了空间选择性，把信道分为衰落。根据信道是否考虑了空间选择性，把信道分为标量信道和矢量信道。标量信道和矢量信道
29、。标量信道只考虑时间和变频的二维信息信道；而标量信道只考虑时间和变频的二维信息信道；而矢量信道考虑了时间、频率和空间的三维信息信道。矢量信道考虑了时间、频率和空间的三维信息信道。衰落特征的特征量衰落特征的特征量v通常用衰落率、电平交叉率、平均衰落周期及衰落通常用衰落率、电平交叉率、平均衰落周期及衰落持续时间等特征量表示信道的衰落特性。持续时间等特征量表示信道的衰落特性。1 1.衰落速率和衰落深度衰落速率和衰落深度2 2.电平通过率和平均衰落持续时间电平通过率和平均衰落持续时间衰落速率和衰落深度衰落速率和衰落深度衰落率，定义为信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数。简单地说，衰落率就是信
30、号包络衰落的速率。衰落率与发射频率、移动台行进速度和方向以及多径传播的路径数有关。当移动台行进方向朝着或背着电波传播方向时，衰落最快。频率越高，速度越快，平均衰落速率越大。衰落深度是信号的有效值与该次衰落的信号最小值的差值。电平通过率和平均衰落持续时间电平通过率和平均衰落持续时间电平通过率，定义为信号包络单位时间内以正斜电平通过率，定义为信号包络单位时间内以正斜率通过某一规定电平值率通过某一规定电平值R R的平均次数，描述衰落次数的平均次数，描述衰落次数的统计规律。衰落率是与衰落深度有关的。深度衰落的统计规律。衰落率是与衰落深度有关的。深度衰落发生的次数较少，而浅度衰落发生的相当频繁。电平发生
31、的次数较少，而浅度衰落发生的相当频繁。电平通过率定量描述这一特征。衰落率只是电平通过率的通过率定量描述这一特征。衰落率只是电平通过率的一个特例。一个特例。电平通过率是随机变量，通常用平均电平通过率电平通过率是随机变量，通常用平均电平通过率来描述。来描述。电平通过率和平均衰落持续时间电平通过率和平均衰落持续时间平均衰落持续时间，定义为信号包络低于某个给平均衰落持续时间，定义为信号包络低于某个给定电平值的概率与该电平所对应的电平通过率之比。定电平值的概率与该电平所对应的电平通过率之比。由于衰落是随机发生的，所以只能给出平均衰落由于衰落是随机发生的，所以只能给出平均衰落持续时间。持续时间。电波传播损
32、耗预测模型电波传播损耗预测模型v研究目的：研究目的：设计无线通信网络时，可以很好地掌握基站周围所有地点接收信号的平均强度及其变化特点，以便为网络覆盖的研究以及整个网络设计提供基础。v分类分类室外传播模型、室内传播模型室外传播模型室外传播模型v常用的几种电波传播损耗预测模型有常用的几种电波传播损耗预测模型有：Okumura-Hata模型COST-231模型CCIR模型LEE模型COST-231 WI模型Okumura-HataOkumura-Hata模型模型Okumura-HataOkumura-Hata模型时根据测试数据统计分析得出模型时根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在的经验公式
33、，应用频率在1501500MHz1501500MHz之间，之间，适用于适用于小区半径大于小区半径大于1km1km的宏蜂窝系统，基站有效天线高度的宏蜂窝系统，基站有效天线高度在在30m30m到到200m200m之间，移动台有效天线高度在之间，移动台有效天线高度在1m1m到到10m10m之之间。间。COST-231 Hata COST-231 Hata模型模型COST-231 HataCOST-231 Hata模型模型是是COSTCOST工作委员会开发的工作委员会开发的HataHata模型的扩展版本，应用频率在模型的扩展版本，应用频率在15002000MHz15002000MHz，适，适用于小区半
34、径大于用于小区半径大于1km1km的宏蜂窝系统，发射有效天线的宏蜂窝系统，发射有效天线在在30m30m到到200m200m之间，接收有效天线高度在之间，接收有效天线高度在1m1m到到10m10m之间。之间。COST-231 HataCOST-231 Hata模型和模型和Okumura-HataOkumura-Hata模型主要的模型主要的区别是频率衰减的系数不同。区别是频率衰减的系数不同。CCIRCCIR模型模型CCIRCCIR给出了反映自由空间路径损耗的地形引入给出了反映自由空间路径损耗的地形引入的路径损耗联合效果的经验公式。的路径损耗联合效果的经验公式。LEELEE模型模型LEELEE模型应
35、用广泛，主要原因是模型中的主要参模型应用广泛，主要原因是模型中的主要参数易于根据测量数易于根据测量值值调整调整，适合本地无线传播环境，模适合本地无线传播环境，模型准确性大大提高。另外，路径损耗预测算法简单，型准确性大大提高。另外，路径损耗预测算法简单，计算速度快。计算速度快。LEELEE模型不仅给出了宏蜂窝模型，还给出了微蜂模型不仅给出了宏蜂窝模型，还给出了微蜂窝模型；还窝模型；还考虑考虑视距视距传播传播和非视距传播两种情况。和非视距传播两种情况。COST-231 WICOST-231 WI模型模型COST-231 WICOST-231 WI模型广泛地用于建筑物高度模型广泛地用于建筑物高度近似
36、近似一一致致的的郊区和城区环境郊区和城区环境。COST-231 COST-231 WIWI模型考虑视距传播和非视距传播两模型考虑视距传播和非视距传播两种情况路径损耗的近似计算。种情况路径损耗的近似计算。室内传播模型室内传播模型室内的无线传播同样受到反射、绕射、散射室内的无线传播同样受到反射、绕射、散射3 3种种主要传播方式的影响，但与室外传播环境相比，条件主要传播方式的影响，但与室外传播环境相比，条件却大大不同。却大大不同。影响室内传播的因素主要是建筑物的布局、建筑影响室内传播的因素主要是建筑物的布局、建筑材料和建筑类型等。材料和建筑类型等。室内传播模型室内传播模型v室内传播模型主要有：室内传
37、播模型主要有：1）对数距离路径损耗模型；2）Ericsson多重断点模型；3）衰减因子模型。传播模型校正传播模型校正v一般传播模型校正分以下一般传播模型校正分以下3 3步进行：步进行：1）数据准备2）路测数据后处理3）模型校正传播模型校正传播模型校正v1 1）数据准备）数据准备设计测试方案，进行车载路测，并记录收集本地的测试信号的场强数据。v2 2）路测数据后处理）路测数据后处理对车在测试数据进行后处理，得到可用于传播模型中各个函数的系数，是模型的预测值和实测值的误差最小。传播模型校正传播模型校正v3 3）模型校正）模型校正根据后处理得到的路径损耗数据，校正原有的传播模型中各个函数的系数，使模
38、型的预测值和实测值的误差最小。v移动通信概述移动通信概述v移动通信电波传播与传播预测模型移动通信电波传播与传播预测模型v移动通信中的信源编码与调制解调移动通信中的信源编码与调制解调v抗抗衰落和链路性能增强技术衰落和链路性能增强技术v蜂窝组网技术蜂窝组网技术vGSMGSM及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统v第第三代移动通系统及其增强技术三代移动通系统及其增强技术v移动通信网络优化移动通信网络优化信源编码信源编码通常对于一个数字通信系统而言，信源编码位于通常对于一个数字通信系统而言，信源编码位于从信源到信宿的长个传输链路中的第一个环境，其基从信源到信宿的长个传输链路中的第一个环境，其基本目的
39、就是压缩信源产生的冗余信息，降低传递不必本目的就是压缩信源产生的冗余信息，降低传递不必要信息的开销，从而提高整个传输链路的有效性。要信息的开销，从而提高整个传输链路的有效性。移动通信中的信源编码，除了考虑保障有效性外，移动通信中的信源编码，除了考虑保障有效性外，还会涉及与系统覆盖和质量的相互平衡。还会涉及与系统覆盖和质量的相互平衡。2G/3G2G/3G系统中的话音信源编码系统中的话音信源编码v2G/3G2G/3G系统的话音心愿编码的基本原理是相同的，都系统的话音心愿编码的基本原理是相同的，都采用了矢量量化和参数编码的采用了矢量量化和参数编码的方法方法。IS-95中的变速率码激励线性预测编码（C
40、ELP）GPRS/WCDMA中的自适应多速率编码（AMR）CDMA2000演进系统中的可选择模式语声编码 （SMV）IS-95IS-95中的变速率码激励线性预测中的变速率码激励线性预测编码（编码（CELPCELP）IS-95IS-95中的中的CELPCELP技术通过技术通过4 4个等级的变速率编码个等级的变速率编码实现话音激活。这种变速率编码技术从总体上减少了实现话音激活。这种变速率编码技术从总体上减少了约一半系统中的干扰，增加了系统中同时通话的用户约一半系统中的干扰，增加了系统中同时通话的用户数，提高了系统整体容量。数，提高了系统整体容量。通常，这种变速率技术要求手段能够对当前的通常，这种变
41、速率技术要求手段能够对当前的速率进行盲检测，而发端不再额外发送指示速率等级速率进行盲检测，而发端不再额外发送指示速率等级的信息。的信息。GPRS/WCDMA中的自适应多速率编码（AMR）AMRAMR的核心原理和的核心原理和IS-95IS-95中的码激励线性预测基本中的码激励线性预测基本相同，其主要目标是满足基本的话音通信需要，以变相同，其主要目标是满足基本的话音通信需要，以变速率的费力提升方式传输。速率的费力提升方式传输。AMRAMR的基本原理是根据环境或应用需求的变化动的基本原理是根据环境或应用需求的变化动态调整编码速率。态调整编码速率。此外，在使用者不讲话的时候则降低编码速率以此外，在使用
42、者不讲话的时候则降低编码速率以节省带宽和功耗，同时降低对其他用户的干扰。节省带宽和功耗，同时降低对其他用户的干扰。CDMA2000CDMA2000演进系统中的可选择模演进系统中的可选择模式语声编码（式语声编码（SMVSMV）SMVSMV用于用于CDMA2000CDMA2000演进系统中，其基本原理与前演进系统中，其基本原理与前述两种原理基本相同，它也是可变速率的。述两种原理基本相同，它也是可变速率的。不同的是，不同的是，SMVSMV允许有允许有4 4种模式共系统侧选择，不种模式共系统侧选择，不同的模式实现不同程度的话音质量和平均速率的折中，同的模式实现不同程度的话音质量和平均速率的折中，通过调
43、整不同等级速率所占的比例实现不同的模式，通过调整不同等级速率所占的比例实现不同的模式，从而调整平均数据速率。从而调整平均数据速率。3G3G系统中的视频信源编码系统中的视频信源编码H.264H.264v3G3G中的视频通信业务可分为三中的视频通信业务可分为三类类分组交换会话业务（PCS）分组交换流媒体业务（PSS）多媒体信息业务（MMS）。视频通信业务采用H.264/AVC视频压缩标准，它从某种程度上可以看做是MPEGDE扩展。调制解调技术调制解调技术调制就是对消息源信息进行编码的过程，其目的调制就是对消息源信息进行编码的过程，其目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配以及有效地就是使携带信息的
44、信号与信道特性相匹配以及有效地利用信道。利用信道。调制解调技术调制解调技术v由于移动信道存在的多径衰落、多普勒频率扩展都由于移动信道存在的多径衰落、多普勒频率扩展都会对信号传输的可靠性产生影响。会对信号传输的可靠性产生影响。v另外，日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤，另外，日益增加的用户数目，无线信道频谱的拥挤，要求系统有比较高的频谱效率，即在有限的频率资要求系统有比较高的频谱效率，即在有限的频率资源情况下，应尽可能地多容纳用户源情况下，应尽可能地多容纳用户。调制解调技术调制解调技术v所有这些因素对调制方式的选择都有重大的影响，所有这些因素对调制方式的选择都有重大的影响，主要表现在以下几个
45、方面：主要表现在以下几个方面：1.频带利用率2.功率效率3.已调信号恒包络4.易于解调5.带外辐射相位连续的相位连续的FSKFSK在相同的调制指数在相同的调制指数h h情况下，相位连续的情况下，相位连续的2FSK2FSK信信号的带宽要比一般的号的带宽要比一般的2FSK2FSK带宽窄。这就意味着带宽窄。这就意味着CPFSKCPFSK的频带效率要高于的频带效率要高于2FSK2FSK，所以，在移动通信系统中的，所以，在移动通信系统中的2FSK2FSK调制常常采用相位连续的调制方式。调制常常采用相位连续的调制方式。相位连续的相位连续的FSKFSK另外，随着调制指数另外，随着调制指数h h的增加，信号的
46、带宽也在的增加，信号的带宽也在增加。从频带效率考虑，调制指数增加。从频带效率考虑，调制指数h h不宜太大，但过不宜太大，但过小又因两个信号频率过于接近而不利于信号的检测。小又因两个信号频率过于接近而不利于信号的检测。所以应当从他们的相关系数以及信号的带宽综合所以应当从他们的相关系数以及信号的带宽综合考虑。考虑。最小频移键控最小频移键控MSKMSKMSKMSK信号比一般的信号比一般的2FSK2FSK信号有更高的带宽效率，信号有更高的带宽效率，但旁瓣的辐射功率仍然很大但旁瓣的辐射功率仍然很大。在在移动通信中，可以用低通滤波器滤去其高频分移动通信中，可以用低通滤波器滤去其高频分量，以减少已调信号的带
47、外辐射。量，以减少已调信号的带外辐射。高斯最小频移键控高斯最小频移键控MSKMSK引入高斯滤波器后使已调信号的频谱变窄。引入高斯滤波器后使已调信号的频谱变窄。高斯低通滤波器的通带越窄，高斯低通滤波器的通带越窄，GMSKGMSK信号的频谱就越窄信号的频谱就越窄。GMSKGMSK信号具有恒定包络特性，功率效率高，可信号具有恒定包络特性，功率效率高，可用非线性功率放大器和非相干检测，但频谱效率还不用非线性功率放大器和非相干检测，但频谱效率还不够高。够高。二相调制二相调制BPSKBPSKBPSKBPSK信号是一种线性调制，频带效率只有信号是一种线性调制，频带效率只有1/21/2；具有较大的副瓣，副瓣的
48、总功率约占信号总功率的具有较大的副瓣，副瓣的总功率约占信号总功率的10%10%，带外辐射严重。，带外辐射严重。四相调制四相调制QPSKQPSKQPSKQPSK信号比信号比BPSKBPSK信号的频带效率高出一倍，但当信号的频带效率高出一倍，但当基带信号的波形是方波序列时，它含有较丰富的高频基带信号的波形是方波序列时，它含有较丰富的高频分量。所以已调信号功率谱的副瓣仍然很大。分量。所以已调信号功率谱的副瓣仍然很大。实际中可以通过具有升余弦特性的低通滤波器减实际中可以通过具有升余弦特性的低通滤波器减小已调信号的副瓣。小已调信号的副瓣。四相调制四相调制QPSKQPSK当基带信号为方波脉冲时，当基带信号
49、为方波脉冲时，QPSKQPSK信号具有恒定包信号具有恒定包络特性。当基带信号是经过升余弦滤波器形成的时，络特性。当基带信号是经过升余弦滤波器形成的时，QPSKQPSK信号的包络也不再恒定。信号的包络也不再恒定。偏移偏移QPSKQPSK（OQPSKOQPSK）vOQPSKOQPSK的包络变化幅度要比的包络变化幅度要比QPSKQPSK的小许多，且没有包的小许多，且没有包络零点。络零点。OQPSKOQPSK信号别的功率谱和信号别的功率谱和QPSKQPSK相同，因此具相同，因此具有相同的带宽效率。与有相同的带宽效率。与QPSKQPSK相比，相比，OQPSKOQPSK信号对放大信号对放大器的非线性不那么
50、敏感，信号的动态范围较小。因器的非线性不那么敏感，信号的动态范围较小。因此可以由较高的功率效率的同时不会引起副瓣功率此可以由较高的功率效率的同时不会引起副瓣功率显著的增加。显著的增加。v在在CDMA/IS-95CDMA/IS-95系统中，移动台就使用系统中，移动台就使用OQPSKOQPSK向基站发向基站发送信号。送信号。/4-QPSK(/4-DQPSK)/4-QPSK(/4-DQPSK)v/4-DQPSK/4-DQPSK为了抑制副瓣的带外辐射，在进行载波为了抑制副瓣的带外辐射，在进行载波之前用升余弦特性低通滤波器进行限带，结果信号之前用升余弦特性低通滤波器进行限带，结果信号失去恒包络特性而呈现