移动通信原理复习要点.doc

1、移动通信概述v 移动通信的概念 指在运动中完成用户之间的实时通信，通信双方或至少有一方是在移动中进行信息交换的。 分别可构成陆地移动通信、海上移动通信和空中移动通信。 通常包括无线电寻呼系统、陆地蜂窝移动通信、无绳电话系统、集群移动通信系统和卫星移动通信系统等。v 移动通信的特点 移动通信必须利用无线电波进行信息传输。 移动通信在复杂的干扰环境中进行。 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与日俱增。 移动台的移动性强。 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使用。 (2)第二代2G（数字移动通信系统） 早在20 世纪70 年代末，一些发达国家已开始研制数字系统。 (3)第三代3G（未来移动通信系统）3、移动通信系统的频段使用。由国际电信联盟ITU召开的世界无线电管理大会制定的国际频率分配表划分。1979年，ITU首次给陆地移动通信划分出主要频段。 1980 年我国制定出陆地移动通信使用的频段： 集群移动通信：806821MHz（上行） 851866MHz（下行） 军队：825845MHz（上行） 870890MHz（下行） 公用陆地移动通信：890915MHz（上行） 935960MHz（下行）1986 年，国际无线电咨询委员会CCIR 成立了一个预测未来公用陆地移动电话系统的专门组织FPLMTS ，提出对未来移动通信发展的具体设想，经2.5G 产品GPRS 系统的过渡，3G 走上了通信舞台的前沿。 3G 与2G根本的不同 ： 3G采用CDMA技术和分组交换技术； 2G采用TDMA技术和电路交换技术。 3G 的主要特征 ：可提供丰富多彩的移动多媒体业务。 3G的设计目标：提供比2G更大的系统容量、更好的通信质量；能在全球范围内更好地实现无缝漫游及为用户提供包括语音、数据及多媒体等在内的多种业务。 目前，国际电联接受的3G无线接口标准主要有：WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA。 3G的技术基础：CDMA(Code Division Multiple Access)。 G网 “全球通”数字移动电话网。 通信质量好；安全保密；支持多种新的业务功能；漫游范围最广泛。 D网(数字蜂窝通信系统) DCS1800系统的网。基本体制与现有的GSM900完全一致，只是工作频段不同。 相对G网，通话时干扰小，接通率高，手机电池的待机时间较长。 C网 CDMA制式的移动电话网。 优点：接通率高，噪声小，发射功率小，能实现各种智能业务。 2、移动通信的工作方式从传输方式角度，分为单向传输和双向传输。 单向传输：只用于无线电寻呼系统。 双向传输：分单工、双工和半双工工作方式。 单工通信 指通信双方电台交替地进行收信和发信，采用“ 按- 讲” 方式，常用于点到点通信。 根据收发频率的异同，分为： 同频（单频）单工：通信双方使用相同的收发频率。 异频（双频）单工：通信双方使用两个频率分别进行发送和接收。 双工通信 指通信双方的收发信机可同时传输消息的工作方式。 双工器 在双工通信时，需一定的技术来区分双向的信道。 两种双工制式：频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。 FDD利用两个不同频率区分收、发信道。如GSM系统、IS-95 CDMA系统。 TDD利用同一频率但两个不同的时间段区分收、发信道。如我国研制的TD-SCDMA系统。 半双工通信 介于单工和双工之间，移动台的工作与单工相似，发射采用“按-讲”开关，接收机一直工作；基站与双工时相同，可采用双工器，收发信机共用天线。2.1移动信道的特点v 3个主要特点传播的开放性，接收环境的复杂性，通信用户的随机移动性v 移动通信信道中的电磁波传播 直射波 ：没有障碍物的情况下，电磁波在视距范围内直接由基站到移动用户。超短波、微波的主要传输方式。 反射波 ：指从不同建筑物或其他反射体反射后到达接收点。当障碍物的尺寸大于电磁波的波长时，电磁波在其前方反射。 3类不同层次的损耗路径传播损耗：慢衰落损耗：快衰落损耗1、移动信道的特点 4种主要效应阴影效应：远近效应 多径效应：。 多普勒效应： 3、移动通信中的几种主要噪声与干扰 加性高斯白噪声AWGN 最基本的噪声，并非移动信道所特有 主要来源： 无源约翰逊噪声：主要来源于无源器件（电阻、电容、电路板的分子布朗运动） 有源约翰逊噪声：主要来源通信设备中的有源器件（电子管、晶体管等） 3、移动通信中的几种主要噪声与干扰 多径干扰 由于电波传播的开放性与地理环境的复杂性而引起的多条传播路径之间相互自干扰而引起的噪声干扰。 多径干扰的强度取决于受干扰的相对值。 对CDMA 系统尤为严重。原因：CDMA 采用直接扩频技术，大大提高了待传送的码元速率，降低了码元长度，增大了多径时延引起的相对比例。 3.1移动通信中的典型多址接入方式 FDMA 以TACS体制为例 可用频段：890915MHz（上行） 935960MHz（下行） 采用频率双向双工FDD方式，收/发频段间距45MHz 每个语音信道占用25kHz频带 采用窄带跳频方式 TACS系统可支持的信道数 TDMA 以GSM体制为例 最多可以8个用户共享一载波，用户之间采用不同时隙传送信号。 CDMA 以IS-95为例 一个基站有64个信道，采用正交的Walsh函数划分信道。 OFDMA 第四代移动通信的核心技术 典型代表：LTE、WiMax等 4、码分多址CDMA中的地址码 信道地址码 采用Walsh函数 IS-95采用的地址码 选用码长64的正交Walsh函数 最常用的等价构造方法：Hadamard编号方法 WCDMA中的地址码 OVSF码（Orthogonal Variable Spreading Factor，正交可变扩频因子） 是一组长短不一的码，低速率的扩频比大，码组长；高速率的扩频比小，码组短。WCDMA中最短码组4位，最长256位。各长短码组间保持正交性，以免相互干扰。 7.1、信道编码的基本概念 信道编码的分类 检错码：仅能检测错码。常用：奇偶校验；循环冗余校验CRC等 纠错码：不仅能检测错码，还能自动纠正错误。常用：BCH码、卷积码、RS码、级联码、Turbo码 纠删码：不仅具有检错纠错的能力，而且当错码超过纠正范围时，可把无法纠错的信息删除 2、线性分组码 线性分组码 以最简单的（7，3）线性分组码为例 输入信息位长k=3，输出码组长n=7，监督位长4 （7，3）线性分组码的编码方程 输入码组 输出码组 信息位 监督位 矩阵形式 6、交织编码 8.1分集接收的基本原理 一、基本概念与分类 分集接收的基本概念 “ 分” ：分别接收 。实质上是利用接收信号在结构上和统计特性上的不同特点将其加以区分 “ 集” ：集中处理 。实质上是按一定规律和原则进行合并处理 9.1概述 多用户检测的基本思想：把所有用户的信号都当做有用信号而不是干扰信号来处理，可充分利用各用户信号的用户码、幅度、定时和延迟信息，从而大幅度降低多径多址干扰。 多用户检测技术通过取消小区间干扰来改善性能，增加系统容量，还可有效地缓解远近效应 多用户检测技术MUD MUD的主要优缺点 优点抑制MAI 消除或减轻远近效应 降低对功控高度精度的要求，可简化功控 弥补扩频码互相关性不理想造成的影响 改善系统性能，提供系统容量，增大小区覆盖范围 缺点大大增加设备的复杂度 增加CDMA系统的处理时延，特别是采用自适应算法时更严重 多用户检测一般需要知道用户的一些信息，需要通过不断地信道估计实现，而估计的精度会直接影响检测器的性能 12.1自适应传输的必要性 传播环境和信道特性两个主要特点：慢时变性与传播环境的差异性。 一、慢时变性。慢阴影衰落 指电波在传播过程中受到大型建筑物和相应障碍物阻挡造成的“阴影”效应而引起的衰落现象。 慢阴影衰落的统计特性服从对数正态分布模型。 慢平坦衰落 11.2 功率控制原理 11.2.1 引入功率控制的必要性 克服“阴影”效应带来的慢衰落； 克服由于多径传播、空间选择性衰落而引入的慢平坦衰落(窄带多径干扰)； 克服上行链路中“远近”效应； 克服下行链路中“角”效应； 11.2.2 功率控制准则 指在移动通信系统中根据信道变化情况以及接收到的信号电平通过反馈信道，按照一定准则控制，调节发射信号电平。 从原理上看，可以大致分为：功率平衡准则、信噪比平衡准则、混合平衡准则以及误码率平衡准则。 15.1引言 现代通信网主要由四个主要部分组成： 终端机：将待传送的信息转换成电信号并送入网内，同时从网上提取所需的信息。 信道：载荷信息的信号所传送的通道， 变换设施：将简单的点对点的通信组成多点对多点的通信网。 信令与协议：协调网内、网间运行以达到互通互控的目的。 12.1.4 蜂窝式网络结构 上世纪七十年代美国贝尔实验室提出了蜂窝网概念，使移动通信正式走向商用化。 移动通信网利用蜂窝小区结构实现了频率的空间复用，从而大大提高了系统的容量。 真正解决了公用移动通信系统要求容量大与有限的无线频率资源之间的矛盾。 12.1.5 移动通信的服务质量(QOS) 在移动通信中，QOS的需求对网络规划设计以及网络成本均具有很大影响。 QOS主要取决于下列四个因素： 业务支撑。主要通过辅助性服务(信息、供应和收费等)反映出来； 使用便利性；传输的完整性； 适用性。它是指网络在需要时建立呼叫和维持通信的能力。 12.2.1 GSM网络结构 GSM是欧洲电信标准委员会ETSI为第二代移动通信制定的，可以国际漫游的泛欧数字式蜂窝移动通信系统的标准。 以表格形式给出GSM900第一、第二两阶段以及DCS1800第一、第二两阶段无线接口(空口接口)的主要性能: 12.2.2 GSM/GPRS网络GPRS(General Packet Radio Service)即通用分组无线业务，其标准是欧洲电信标准化协会ETSI从1993开始制订并于1998年完成的。 GPRS是从GSM系统基础上发展起来的，与GSM共用频段、共用基站并共享GSM系统与网络中的一些设备和设施。 GPRS在GSM原有电路交换的话音与数据业务的基础上提供了一个平行的分组交换的数据与话音业务的网络平台，拓广了GSM业务的服务范围 16.1移动性管理 移动通信是由动态(移动)的终端通过动态的连接点而构成一个动态的通信链路。 利用“动态”性满足“移动服务”是实现移动性网络的一项核心技术，即移动性管理。包含三个部分： 小区选择与位置登记。它是移动台开机后，首先需要进行的建立过程。 越区切换。它是移动台在联机通信状态下，保持不间断、无缝隙通信的一种有效手段。 小区重新