移动通信复习与总结

1、考试题型考试题型n选择题选择题10（5*2）n填空题填空题10（5*2）n判断题判断题10（5*2）n简答题简答题30（5*6）n计算与综述题计算与综述题40（4*10）1、移动通信概论、移动通信概论2、移动通信基本技术、移动通信基本技术3、GSM及其增强移动通信系统及其增强移动通信系统n移动通信的主要特点移动通信的主要特点n移动通信的工作方式移动通信的工作方式n移动通信系统的组成移动通信系统的组成n移动通信的发展历程移动通信的发展历程n噪声噪声n多径多径n衰落衰落n多址干扰多址干扰n频谱资源紧缺频谱资源紧缺1. 单工制单工制 单工制分为同频单工和异频单工两种。单工制分为同频单工和异频单工两种

2、。2. 半双工制半双工制3. 全双工制全双工制 全双工制有频分双工全双工制有频分双工(FDD)和时分双工和时分双工(TDD)两种形式。两种形式。移动通信的发展历程移动通信的发展历程技术技术驱动驱动AMPSTACSNMT其它其它第一代（第一代（1G) )上世纪上世纪 80年代年代模拟模拟模拟技术模拟技术(l) GSMCDMA IS95TDMAIS-136PDC第二代（第二代（2G) )上世纪上世纪 90年代年代数字数字数字技术数字技术话音业务话音业务 业务业务驱动驱动第三代（第三代（3G) )本世纪初期本世纪初期IMT-2000UMTSWCDMAcdma2000TD-SCDMA宽带业务宽带业务

3、E3G本世纪初期本世纪初期IMT-Advanced3GPPLTE-TDDLTE-FDD宽带业务宽带业务 用户用户驱动驱动1. 什么是移动通信？其主要特点是什么？什么是移动通信？其主要特点是什么？2. 数字移动通信的特点是什么？目前应用的有哪几种体制？数字移动通信的特点是什么？目前应用的有哪几种体制？它们之间的主要差别是什么？它们之间的主要差别是什么？3. 简述移动通信的工作方式与分类。简述移动通信的工作方式与分类。4. 什么是多普勒效应？有何影响？什么是多普勒效应？有何影响？无线通信系统的基本组成框图无线通信系统的基本组成框图模拟源模拟源离散源离散源模拟波形模拟波形信息序列信息序列信源近似信源

4、近似还原还原信息序列信息序列重构重构n信源编码的目的：信源编码的目的：u压缩信源产生的冗余信息压缩信源产生的冗余信息u降低开销，提高传输链路的有效性降低开销，提高传输链路的有效性12n 波形编码波形编码 语音编码技术基本原理语音编码技术基本原理 典型的编码方式：典型的编码方式：PCM、ADPCM等；等；典型的传输速率：典型的传输速率：64Kbps、32Kbps信源编码技术信源编码技术 n 参量编码参量编码 典型的编码方式：线性预测编码（典型的编码方式：线性预测编码（LPC）等）等 典型的传输速率：典型的传输速率：0.89.6Kbps信源编码技术信源编码技术 语音编码技术基本原理语音编码技术基本

5、原理 n 混合编码混合编码 在保留参数模型技术精华的基础上，应用波形编码准则优化在保留参数模型技术精华的基础上，应用波形编码准则优化激励信号在激励信号在4.89.6Knit/s的数码率上获得较高质量的合成语音的数码率上获得较高质量的合成语音典型的编码方式：规则脉冲激励长期预测编码（典型的编码方式：规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LTP）、码激励线性预测编码（、码激励线性预测编码（CELP）以及矢量和激励线性预测编）以及矢量和激励线性预测编码（码（VSELP）等）等 典型的传输速率：典型的传输速率：2.49.6Kbps信源编码技术信源编码技术 语音编码技术基本原理语音编码技术基本原理 16标准

6、信源编码技术英文全称信源编码技术中文名称GSMRPE-LTP (Regular-Pulse Excitation with Long-Term Prediction)规则脉冲激励长时预测编码（话音混合编码）IS-95CELP(Code-Excited linear predictive cod )码激励线性预测编码（话音混合编码）WCDMAAMR(Adaptive Multi Rate )自适应多速率编码（话音混合编码）CDMA2000SMV (Selected Mode Vocoder）可选模式语音声码器（话音混合编码）3GH.264视频信源编码n调制的目的：调制的目的：u 使信号更符合信道

7、传输特征使信号更符合信道传输特征n移动通信对调制技术的要求移动通信对调制技术的要求u频带利用率高，功率效率高频带利用率高，功率效率高,，易于处理，易于处理n各种移动通信系统所采取的调制方法各种移动通信系统所采取的调制方法调制解调技术调制解调技术n电波传播特性电波传播特性n抗衰落的措施抗衰落的措施n分集接收分集接收(Diversity)n信道编码信道编码(Channel Coding)n均衡技术均衡技术(Equalization)n扩频通信扩频通信n接收机运动接收机运动多普勒频移多普勒频移n信号多条路径传播信号多条路径传播多径效应多径效应u多径信号相位相反多径信号相位相反合成信号的幅度快速变化合

8、成信号的幅度快速变化u多径信号传播路径不同多径信号传播路径不同时延散布时延散布n无线电波散射无线电波散射路径损耗路径损耗n建筑物阻挡建筑物阻挡阴影效应阴影效应n强信号抑制弱信号强信号抑制弱信号远近效应远近效应n移动台的运动速度太快了，所引起的频率扩移动台的运动速度太快了，所引起的频率扩散的效应就是多普勒频移散的效应就是多普勒频移。n通过不同的路径到达接收端的信号，无论是通过不同的路径到达接收端的信号，无论是在信号的幅度，还是在到达接收端的时间以在信号的幅度，还是在到达接收端的时间以及载波相位上都不尽相同及载波相位上都不尽相同。n移动通信中建筑物等的阻挡所引起的阴影效移动通信中建筑物等的阻挡所引

9、起的阴影效应应 。nCDMA中中离基站距离较近的小区中心离基站距离较近的小区中心，用户用户接收到的基站信号就比较强接收到的基站信号就比较强。移动信道中噪声移动信道中噪声(简称噪声简称噪声)的来源一般可分为：的来源一般可分为：n 内部噪声；内部噪声；n 自然噪声；自然噪声；n 人为噪声。人为噪声。n邻道干扰邻道干扰 ，是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。，是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。n同道干扰同道干扰，也称同频干扰，是指相同载频电台之间的，也称同频干扰，是指相同载频电台之间的干扰，是移动通信在组网中出现的一种干扰。干扰，是移动通信在组网中出现的一种干扰。n互调干扰互调干扰，是指两个或多个信号

10、作用在通信设备的非，是指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生有用信号频率相近的组合频率，从线性器件上，产生有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。而对通信系统构成干扰的现象。n分集接收分集接收(Diversity)n信道编码信道编码(Channel Coding)n均衡技术均衡技术(Equalization)n扩频通信扩频通信n分集分集兼听则明兼听则明n宏分集与微分集宏分集与微分集n微分集：微分集： 时间分集时间分集 频率分集频率分集 空间分集空间分集 角度分集角度分集 极化分集极化分集n Rake接收机接收机时间分集时间分集n 智能天线智能天线空间角度分集空间角

11、度分集n 多天线阵多天线阵空间位置分集空间位置分集n ARQ重传重传时间分集时间分集n 跳频扩频跳频扩频频率分集频率分集+时间时间(隐分集隐分集)n 直接序列扩频直接序列扩频频率分集频率分集(隐分集隐分集)n 交织交织时间分集时间分集(隐分集隐分集)n选择性合并选择性合并n最大比值合并最大比值合并n等增益合并等增益合并n线性分组码线性分组码、交织编码交织编码、自动请求重传（自动请求重传（ARQ）。n应用应用 （检错基本都用（检错基本都用CRC）uGSM 和和IS-95l主要采用卷积码主要采用卷积码u3Gl话音话音: 卷积码卷积码l数据数据: 卷积码卷积码, TURBO 码码u B3Gl话音话音

12、: 卷积码卷积码l数据数据: 卷积码卷积码, TURBO 码码, LDPC码码n扩频通信的理论基础扩频通信的理论基础u香农公式：香农公式：u展宽信号带宽展宽信号带宽W ，以带宽的增加来换取传输性能的改善。，以带宽的增加来换取传输性能的改善。n扩频的定义扩频的定义u扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的扩频码序列来完成，与所传信息数据无关；在一个独立的扩频码序列来完成，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的扩频码进行相关解扩及

13、恢复所传信息数接收端则用同样的扩频码进行相关解扩及恢复所传信息数据。据。2log1+SCWN 扩频系统模型扩频系统模型收发双收发双方已知方已知窄带窄带宽带宽带窄带窄带宽带宽带1.试述移动信电波传播的主要特点。试述移动信电波传播的主要特点。2.多径衰落产生的原因是什么？对数字移动通信会造成什多径衰落产生的原因是什么？对数字移动通信会造成什么影响？阴影衰落指什么？么影响？阴影衰落指什么？3.噪声如何分类？人为噪声有哪些特点？噪声如何分类？人为噪声有哪些特点？4.何谓同频干扰？它是如何产生的？又如何减少其影何谓同频干扰？它是如何产生的？又如何减少其影 响？响？n移动通信网的区域覆盖方式分为两类移动通

14、信网的区域覆盖方式分为两类u小容量的大区制小容量的大区制u大容量的小区制大容量的小区制 n蜂窝蜂窝:u将服务区划分成许多小面积覆盖区域，用将服务区划分成许多小面积覆盖区域，用一个小功率的发射机来服务一个小面积覆一个小功率的发射机来服务一个小面积覆盖区。盖区。n蜂窝系统蜂窝系统-“小区制小区制”系统系统u小区制小区制用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），即将所要覆盖的地单个的大功率发射机（大覆盖区），即将所要覆盖的地区划分为区划分为若干个小区，若干个小区，在每个小区设立一个基站为本小在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服

15、务。区范围内的用户服务。AACCCBBCABu频率复用频率复用-在相邻的小区使用不在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区采同的频率，在相距较远的小区采用相同的频率用相同的频率（同频小区）。（同频小区）。n共有共有S 个可用信道，分给一个可用信道，分给一个簇（簇的大小为个簇（簇的大小为N），簇），簇中的每个小区分配中的每个小区分配K个信道，个信道，各个小区分配不相同，则可各个小区分配不相同，则可用用无线信道的总数无线信道的总数S为：为：n一个簇对应一定的覆盖区域，一个簇对应一定的覆盖区域，若达到单位面积的覆盖需复若达到单位面积的覆盖需复制制M 个簇，则个簇，则信道总数信道总数C为：为：SK

16、N CMKNMS BCAN=3, K=S/NM=3, C=MSAAABCCCBBn若若N越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容量越大，频率利用率越高。量越大，频率利用率越高。n簇内小区数簇内小区数N是应该满足下式：是应该满足下式： i 和和j分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区数），都为正整数，不能同时为零数），都为正整数，不能同时为零22Niijj 28272521191613129743N435434323221j230120120101in 簇间同频小区位置的确簇间同频小区位置的确定定 沿着任意

17、一条六边沿着任意一条六边形边的形边的垂线垂线方向方向移移动动i个个小区，并逆小区，并逆时针时针方向旋转方向旋转60，再再移动移动j个个小区。小区。确定同频小区的方法确定同频小区的方法AiAAAAAADjn思考：画一个思考：画一个N = 4的蜂窝系统结构，要求至少包括的蜂窝系统结构，要求至少包括3个区个区群，将簇中小区所用频率组用群，将簇中小区所用频率组用A,B,C,D标识标识。1. N=4对应的对应的2维坐标：维坐标： i=0, j=2DACBDACBDACB3. 确定相邻区群的位置确定相邻区群的位置2. N=4的基本区群形状：的基本区群形状：DACBN=4, i=0, j=2n同频小区之间的

18、距离同频小区之间的距离D120n同频复用比同频复用比 Q :lQ的值越小则容量越大；的值越小则容量越大；lQ值大可以提高传播质量，因为同频干扰小值大可以提高传播质量，因为同频干扰小3DQNR3DN RBSMS1MS2f1f1f2f2t帧帧1帧帧2ft1 t2t5t8 t1 t2t5t8 t1 t2t5帧帧Frame 4.615ms时隙时隙Time slotBSMS1MS2MS3f1tt1t1t1f1tt2t2t2tf1t5t5t5f1下行（同一小区）下行（同一小区）BSMS1MS2MS3t1t2t5t帧帧1帧帧2f2t1 t2t5t1t2t5t1 t2t5f2f2f2上行（同一小区）上行（同一

19、小区）MS1BSMS2MS3f2f1C1f1(f2)tf1(f2)C2f1(f2)C3tt1. 简述蜂窝小区相对于大区制的优缺点简述蜂窝小区相对于大区制的优缺点2. 试说明多址接入方式的概念、基本原理，以及什么是试说明多址接入方式的概念、基本原理，以及什么是FDMA、TDMA、CDMA。3. 简述多址接入与双工方式的概念及异同点。简述多址接入与双工方式的概念及异同点。4. 已知蜂窝系统中，簇的大小为已知蜂窝系统中，簇的大小为4，以图的形式画出至，以图的形式画出至少少2个相邻的区群。并用个相邻的区群。并用A、B、C等标注出区群等标注出区群中的每一个小区，设小区半径为中的每一个小区，设小区半径为2

20、.0m,试计算其同频试计算其同频复用距离复用距离D及同频复用比及同频复用比 Q 。nGSM系统概述系统概述nGSM的空中接口的空中接口nGSM系统控制与管理系统控制与管理nCDMA系统概述系统概述nGPRS系统系统移动台移动台基站子系统基站子系统网络子系统网络子系统操作子系统操作子系统w移动用户的ISDN号码（MSISDN）w 国际移动用户识别码（IMSI） w 临时移动用户识别码（TMSI）w国际移动设备识别码（IMEI）w移动用户漫游号码（MSRN）w切换号码(HON)w 位置区域识别码（LAI）w 小区全球识别码（CGI）w 基站识别码（BSIC） 900MHz频段频段1800MHz频段

21、频段频道间隔频道间隔相邻频道间隔为相邻频道间隔为200KHz每个频道采用时分多址接入每个频道采用时分多址接入(TDMA)方式分为方式分为8个时隙，即个时隙，即8个信道个信道 双工收发双工收发间隔间隔45MHz95MHz等等间间隔隔频频道道配配置置频道序号频道序号1 124512 885频道数频道数124374频道序号频道序号和频道标和频道标称中心频称中心频率的关系率的关系 上行上行 下行下行其中，其中， 上行上行 下行下行其中，其中， 1890.20010.200f nMHznMHz 11710.2005120.200f nMHznMHz1124n 145hfnfnMHz 195hfnfnMH

22、z512,513,.,885n GSM系统逻辑信道的分类系统逻辑信道的分类n位置的登记和更新位置的登记和更新n越区切换越区切换n鉴权与加密鉴权与加密搜寻频率校正脉冲搜寻频率校正脉冲搜寻同步脉冲搜寻同步脉冲解读系统消息解读系统消息侦听寻呼消息侦听寻呼消息发送接入脉冲发送接入脉冲信令信道分配信令信道分配呼叫建立呼叫建立话音信道分配话音信道分配通话通话呼叫释放呼叫释放FCCHSCHBCCHPCHRACHAGCHSDCCHSDCCHTCHFACCH关机状态关机状态空闲状态空闲状态专用模式专用模式空闲状态空闲状态接收广播消息接收广播消息(LAI)位置更新请求位置更新请求位置更新请求位置更新请求位置更新请

23、求位置更新请求位置更新接受位置更新接受记录记录MSC号码号码在在VLR中对该中对该客户的客户的IMSI上作上作“附着附着”标记标记位置更新证实位置更新证实位置更新证实位置更新证实记录记录LAI位置登记位置登记广州广州LSMSC/VLRTSHLR上海上海LSMSC/VLRHLRTS北京北京LSGMSC/VLRHLRTS拨号拨号MSISDN分析分析MSISDN询问位置询问位置请求请求MSRNMSRN MSRN建立连接建立连接 寻呼寻呼 分配信道分配信道63MSC/VLR交换局交换局HLRBSSBSSBSS呼叫呼叫 分配分配SDCCH 分配分配TCH建立呼叫建立呼叫摘机应答摘机应答PSTN/ISDN

24、鉴权鉴权,加密加密LA1LA2接收接收LAI2位置更新请求位置更新请求位置更新请求位置更新请求位置更新请求位置更新请求位置更新接受位置更新接受记录记录MSC号码号码更新用户位置更新用户位置 “附着附着”标记标记IMSI位置更新证实位置更新证实位置更新证实位置更新证实更新更新LAI通知删除用户通知删除用户数据数据nSIM卡卡u静态数据静态数据lIMSI（国际移动用户识别码）（国际移动用户识别码）lMSISDN（移动用户的（移动用户的ISDN号码）号码）lPIN（个人身份号）（个人身份号）l鉴权键鉴权键Ki、鉴权算法、鉴权算法A3、加密算法、加密算法A8u动态数据动态数据 lTMSI（临时移动用户

25、识别码）（临时移动用户识别码）lLAI（位置区识别（位置区识别LAI ）lRAND/SRES/KcnHLRu存储在本区域内注册的用户数据存储在本区域内注册的用户数据u静态数据静态数据l IMSI（国际移动用户识别码）（国际移动用户识别码）l MSISDN（移动用户的（移动用户的ISDN号码）号码） MSISDN包含本地包含本地HLR地址信息地址信息 u动态数据动态数据l 用户当前用户当前VLR的地址的地址l RAND/SRES/KcnVLR：u存储当前本区域内激活用户的数据存储当前本区域内激活用户的数据u静态数据静态数据l IMSI（国际移动用户识别码）（国际移动用户识别码）l MSISDN（

26、移动用户的（移动用户的ISDN号码）号码）u动态数据动态数据l TMSI（临时移动用户识别码）（临时移动用户识别码）l LAI（位置区识别（位置区识别LAI ）l HON（切换号码）（切换号码）l RAND/SRES/Kcl MSRN（移动用户漫游号码）（移动用户漫游号码）MSRN包含当前包含当前VLR地址信息地址信息nAUCu静态数据静态数据lIMSI（国际移动用户识别码）（国际移动用户识别码）/鉴权键鉴权键Kil鉴权算法鉴权算法A3、加密算法、加密算法A8u动态数据动态数据lRAND/SRES/KcnEIRuIMEI（国际移动设备识别码）（国际移动设备识别码） n切换的基本概念切换的基本概

27、念n切换过程三阶段切换过程三阶段nGSM系统的切换策略系统的切换策略nGSM系统的切换类型系统的切换类型切换示意图切换示意图服务小区服务小区目标小区目标小区MSCMSCVLRVLRBSCBSC(1) 测量和目标小区确定测量和目标小区确定u测量通信质量和信号强度测量通信质量和信号强度(2) 切换触发切换触发u按照一定的准则触发切换按照一定的准则触发切换(3) 切换执行切换执行u硬切换、软切换硬切换、软切换Th1h(滞后余量滞后余量)移动台移动台 基 站基 站 1 的的信号强度信号强度基站基站1基站基站2基站基站2的信的信号强度号强度Th2Th3BACD74接入请求接入请求RANDKi ,IMSI，A3,A8,A5Ki ,IMSI，A3,A8,A5反向链路反向链路前向链路前向链路BTSBTS基站控制器（基站控制器（CBSC）移动电话移动电话移动交换中心（移动交换中心（MSC）PSTN声码器声码器HLR, VLRnIS 95 CDMA工作频段工作频段u 前向（移动台收前向（移动台收/基站发）：基站发）： 870894MHzu 反向（移动台发反向（移动台发/基站收）：基站收）： 825849MHzl双工间隔：双工间隔：45MHznIS 95 CDMA PCS工作频段工作频