移动通信原理与系统.doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除移动通信原理与系统第1章 概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。无线通信是移动通信的基础。3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。（以下为了解） 1）互调干扰。指两个或多个信号作用在通信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，从而对通信系统构成干扰。 2）邻道干扰。指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。 3）同频干扰。指相同载频电台之间的干扰。4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。第2章 移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。 对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性是衰落特性。2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。 多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。 无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为Pt，以球面波辐射；设接收的功率为Pr，则Pr=（Ar/4d2）PtGt式中，Ar=2Gr/4，为工作波长，Gt、Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。4.极化是指电磁波在传播的过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。线极化存在两种特殊的情况：电场方向平行于地面的水平极化和垂直于地面的垂直极化。在移动通信中常用垂直极化天线。5.极化失配：接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波的极化形式一致时，才能有效地接收到信号，否则将使接收信号质量变坏，甚至完全收不到信号。6.阴影衰落又称慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地理的分布、高度有关。7.多径衰落属于小尺度衰落，其基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。8.多普勒频移：fd=（v/）cos，式中v为移动速度；为波长；为入射波与移动台方向之间的夹角；v/=fm为最大多普勒频移。9.瑞利分布 P3510.在接收信号中没有主导分量时，莱斯分布就转变为瑞利分布。 注意：莱斯分布适用于一条路径明显强于其他多径的情况，但并不意味着这条路径就是直射径。在非直射系统中，如果源自某一个散射体路径的信号功率特别强，信号的衰落也会服从莱斯分布。11.（了解）平坦衰落和频率选择性衰落 P39 （了解）快衰信道和慢衰信道 P39 12.移动台的移动速度（或信道路径中物体的移动速度）及基带信号发送数率，决定信号是经历了快衰落还是慢衰落。13.频率越高，速度越快，则平均衰落率的值越大。14.（了解）室外传播模型 P45 （Okumura-Hata模型主要用于900MHz（GSM）15.4种传播模型的适用范围 P5116（了解）室内传播模型 P5317.传播模型校正分3步进行：（1）数据准备；（2）路测数据后处理；（3）模型校正。 车载测试的类型有两种：CW测试和现网测试。第3章 移动通信中的信源编码和调制解调技术1.带宽效率b表示它对频谱资源的利用效率，b=Rb/B，其中Rb为比特速率，B为已调无线信号的带宽。 GSM通信系统采用GMSK调制方式，b=1.3bits-1Hz-1。2.（了解）信源编码 P65 基本目的是压缩信源产生的冗余信息，降低传递这些不必要的信息的开销，从而提高整个传输链路的有效性。第4章 抗衰落和链路性能增强技术1.分集接收的基本思想就是把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。 信道编码的目的是为了尽量减小信道噪声或干扰的影响，是用来改善通信链路性能的技术。 所谓信道均衡就是在接收端设计一个称之为均衡器的网络，以补偿信道引起的失真。 MIMO是在收发两端都采用多天线配置，充分利用空间信息，大幅度提高信道容量的一种技术。2.移动无线信号的衰落包括两个方面：宏观衰落和微观衰落。 常用的分集技术可分为宏观分集和微观分集。宏观分集也称作多基站分集。3.目前移动通信中常见的集中分集方式：1）时间分集；2）频率分集；3）空间分集。4.天线的高度。实际测量结果表明，h/d越大，相关系数就越大；h/d为一定时，=0°相关性最小，=90°相关性最大。在实际的工程设计中，比值约为10，天线一般高几十米，天线的距离约有几米，相当于十多个波长或更多。5.传统的信道编码通常分成两大类：分组码和卷积码。6.扩展信号频谱的方式有：直接序列（DS）扩展、跳频（FH）、跳时（TH）、线性调频和它们的混合方式。在通信中最常用的是直接序列扩频和跳频以及它们的混合方式（DS/FH）扩频。7.伪噪声序列（PN）具有类似随机噪声的一些统计特性，但和真正的随机信号不同，它可以重复产生和处理。8.跳频扩频就是使窄宽数字已调信号的载波频率在一个很宽的频率范围内随时间跳变，跳变的规律称作跳频图案。在跳频系统中，系统的跳频处理增益定义为GH=W/B。（P161）9.两种基本的跳频技术：满跳频和快跳频。 当Rs=KRb（K为正整数）时，称作慢跳频，此时在每个载波频率点上发送多个符号； 当Rh=KRs时，称作快跳频，即在发送一个符号的时间内，载波频率发生多次跳变。 GSM系统采用慢跳频技术。10.（了解）多天线和时空编码 P163第5章 蜂窝组网技术1.移动通信网由两部分组成：空中网络和地面网络部分。2.空中网络是移动通信网的主要部分，主要包括：多址接入、频率复用和蜂窝小区、切换和位置更新。 （了解）蜂窝式组网理论 P1803.（了解）小容量的大区制和大容量的小区制 P1814.当用六边形来模拟覆盖范围时，基站发射机或者安置在小区中的中心（中心激励小区）或者安置在六边形的顶点之中的3个（顶点激励小区）。5.D=R 其中N=i2+ij+j2 D-频率复用距离（最近两个同频小区之间的距离），N-频率复用因子（小区的个数）同频干扰因子Q=D/R=6.在FDMA系统中的主要干扰有：互调干扰、邻道干扰和同频道干扰7.FDMA系统的特点 P185TDMA系统的特点 P187CDMA系统的特点 P1878.“远-近”效应：许多移动用户共享同一信道就会发生“远-近”效应问题。由于移动用户所在的位置处于动态的变化中，基站接收到的个用户信号功率可能相差很大，即使个用户到基站距离相等，深衰落的存在也会使到达基站的信号各不相同，强信号对弱信号有着明显的抑制作用，会使弱信号的接收性能很差甚至无法通信。9.（了解）SDMA方式 P189 （SDMA方式通过空间的分割来区别不同的用户。在移动通信中，能实现空间分割的基本技术就是采用自适应阵列天线，在不同的用户方向上形成不同的波束。）10.扩展频谱通信的定义为：扩频通信技术是一种信息传输方式，用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身的带宽。11.香农定理：C=WT2（1+S/N） 其中，C为信道容量；W为信道带宽；T为信号持续时间；S/N为信噪比。12.扩展频谱的方法有：直接序列扩频，简称直接扩频或直扩（DS）；跳变频率扩频，简称跳频（FH）；跳变时间扩频，简称跳时（TH）；宽带线性调频，简称Chirp。 最基本的展宽频谱的方法有：1）直接序列扩展；2）跳变频率扩展；3）跳变时间扩展。13.扩展系统有以下特点：1）能实现码分多址复用（CDMA）；2）信号的功率频谱密度低，因此信号具有隐藏性且功率污染小；3）有利于数字加密、防止窃听；4）抗干扰性强，可在较低的信噪比条件下保证系统传输质量；5）抗衰落能力强。14.由频谱扩展对抗干扰性带来的好处，称为扩频增益Gp，表示为：Gp=Bw/Bs 式中Bw为发射扩频信号的带宽；Bs为信码的速率。15.（了解）扩频系统利用扩频-解扩处理过程为什么能获得信噪比的好处 P19416.跳频系统处理增益的定义与直扩系统的扩频增益相同，即Gp=Bw/Bs ，更直观的表达式为：Gp=N（可供选用的频率数目），例如，某跳频系统具有1000个可供跳频的频率，则处理增益为30dB。17.跳频系统的抗干扰原理与直扩系统的不同：直扩是靠频谱的扩展和解扩处理来提高信噪比的，跳频是靠躲避干扰来提高信噪比的。 由于跳频系统对载波的调制方式并无限制，且能与现有的模拟调制兼容，故在军用短波和超短波电台中得到应用。 移动通信中采用跳频调制系统虽然不能完全避免“远-近”效应带来的干扰，但是能大大减少它的影响。18.（了解）地址码技术 P197 对地址码有如下3个要求：伪码的比特率应能满足扩展带宽的需要；伪码应具有尖锐的自相关特性，正交编码应具有尖锐的互相关特性；伪码应具有近似噪声的频谱性质，即近似连续谱，且均匀分布。通常采用的伪码有m序列、Gold序列等多种伪随机序列。正交编码通常采用Walsh码。目前CDMA2000系统中用伪随机序列（PN码）中的m序列区分用户，WCDMA系统中用Gold吗来区分用户，并且都采用正交Wslsh函数来区分信道。19.3种方式的系统容量比较结果为：mWCDMA16mTACS9mGSM 在总频宽度为1.25MHz时，CDMA数字蜂窝移动通信系统的容量是模拟FDMA（TACS）系统容量的约16倍，是数字时分GSM系统容量的约9倍。 当前比较普遍的看法是CDMA数字蜂窝移动通信系统的容量是模拟FDMA系统的810倍。20.CDMA系统中的功率控制：1）反向功率控制；2)前向功率控制；3）开环功率控制；4）闭环功率控制。21.将正在处于通话状态的MS转移到新的业务信道上（新的小区）的过程称为“切换”。 由以下两个原因引起一个切换：1）信号的强度或质量下降到有系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区；2）由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较闲的相邻小区。由 由第一种原因引起的切换一般由移动台发起，由第二种原因引起的切换一般由上级实体发起。22.切换分为硬切换和软切换。 硬切换 是指在新的通信链路建立之前，先中断旧的通信链路的切换方式，即先断后通。 软切换 是指需要切换时，移动台先与目标基站建立通信链路，再切断与原基站之间的通信链路的切换方式，即先通后断。 乒乓效应：当移动台处于两个小区的交界处，需要进行切换时，由于两个基站在该处的信号都较弱并且会起伏变化，这就容易导致移动台在两个基站之间反复要求切换，即出现“乒乓效应”，使系统控制器的负载加重，并增加通信中断的可能性。 更软切换 包含在软切换中，指在同一小区的不同扇区之间进行的软切换。与此对应，软切换通常指不同小区之间进行的软切换。 软切换是CDMA系统特有的关键技术之一，也是网络优化的重点，软切换算法和相关参数的设置对系统容量和服务质量有重要影响。第6章 GSM及其增强移动通信系统1.（了解）GSM系统的结构 P2412.物理信道：TDMA帧的每个时隙看作时物理信道，GSM的一个载频上可提供8个物理信道（时隙） 逻辑信道：在物理信道中所传输的内容就是逻辑信道。分为专用信道和公共信道两大类。 频率复用方式（N和M的含义）P245（了解）GSM网络的频段分配 P2443.干扰保护比：无论采用无方向性天线还说是方向性天线，基本原则是考虑不同的传播条件、不同的复用方式及多个干扰等因素后还必须满足如表6.4所示的干扰保护比要求。P2464.业务信道（TCH）是用于传送用户的话音和数据业务的信道。根据交换方式的不同，业务信道可分为电路交换信道和数据交换信道；依据传输速率的不同可分为全速率信道和半速率信道。GSM系统全速率信道的速率为13kbit/s；半速率信道的速率为6.5kbit/s。5.一个普通突发脉冲所占用的时间为0.577ms。6.当保护时间长达252s时，允许小区半径为35km，在此范围内可保证移动台随机接入移动网。7.GSM系统引入跳频有两个主要原因：一是频率分集；二是干扰分集。 频率分集是为了抗拒移动通信系统中锐利衰落的影响而采用的抗干扰分集技术。 干扰分集源于码分多址（CDMA）的应用。8.越区切换的定义和原因（同第5章 第21条）9越区切换的种类：1）同一BSC内不同小区间的切换；2）同一MSC/VLR内不同BSC控制的小区间的切换；3）不同MSC/VLR控制的小区间的切换。第7章 第三代移动通信系统及其增强技术1.3G概念 ITU提出IMT-2000的概念，意指工作在2000MHz频段并在2000年左右投入商用的国际移动通信系统，它既包括地面通信系统，又包括卫星通信系统。基于IMT-2000的宽带移动通信系统称为第三代移动通信系统，简称为3G，它将支持速率高达2Mbit/s的业务，而且业务种类将涉及话音、数据、图像以及多媒体业务。2.（了解）我国第三代移动通信系统的频率规划 P3163.CDMA2000 1x的增强型技术1xEV系统（EV是Evolution的缩写），实在CDMA2000 1x基础上的演进系统。1xEV系统分为两个阶段，即CDMA2000 1x EV-DO和CDMA2000 1x EV-DV。DO是Data only或Data Optimized的缩写，1x EV-DO通过引入一些列新技术，提高了数据业务的性能。DV是Data and Voice 的缩写，1x EV-DV同时改善了数据业务和语音业务的性能。4.智能天线 也叫自适应天线，由多个天线单元组成，每一个天线后接一个复数加权器，最后用相加器进行合并输出。 智能天线的基本思想是：天线以多个高增益窄波束动态地跟踪多个期望用户，接收模式下，来自窄波束之外的信号被抑制，发射模式下，能使期望用户接收的信号功率最大，同时使窄波束照射范围以外的非期望用户受到的干扰最小。【精品文档】第 5 页