移动通信系统复习

1、移动通信复习要点选择（3*10分）；填空（2*10分）；判断（2*5分）；简答（4*4分）；计算（3*8分）。第5章1、 区域覆盖方式：(1)卫星：覆盖一个或多个国家/地区。 (2)广播/移动电视：覆盖一个城市，10-100km。 (3)无线局域网: 覆盖一个热点区域, 1km小区制特点：(1).可空分复用解决频道数少与用户数多的矛盾。空分复用：间隔一定的空间距离，可设置完全相同的小区。(2).网络结构灵活，可小区分裂成更小的小区。(3).由于空分复用，需考虑同频干扰的影响。(4).移动台要有过境切换功能。小区制根据服务对象和地形的不同对服务区域划分为：带状服务区、面状服务区大区制特点：由一个

2、基台覆盖整个服务区。 主要特点：基站天线很高，几十米至几百米；基站发射功率大，50200W；覆盖半径3050公里。优点：网络结构简单、成本低。缺点：容量小，一般用户几十至几百个，目前用于专用网。区群的组成条件：一是区群之间可以邻接， 且无空隙无重叠地进行覆盖； 二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。N=i+ij+j式中i, j为正整数（ ）,i和j为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区数）。 由此可算出N的可能取值见下表： N=3， j=1，i=1 N=4， j=2，i=0 N=7， j=2，i=1N=9， j=3，i=0 N=12，j=2，i=2 N=13， j=3，i=

3、1 N=16，j=4，i=0 N=19，j=3，i=2 N=21， j=4，i=13、同频(信道)小区的距离及N的计算：D=3N r 其中N越大，同信道小区的距离越远，抗同道干扰的性能越强。N=i+ij+j P1964、 小区形状：天线放置方式:5、系统容量及计算：系统容量C是指系统中能同时工作的用户数（即总频道数），若系统有M个区群，每个区群由N个小区构成，每个小区有k个频率，则一个区群的频道数S = k N系统容量C = M S = M k N通过小区分裂增加系统容量的原理:（NK,MC）。小区分裂：保持N不变，减小小区半径，区群数M增加，L不变,所以C增大。小区分裂后，新小区半径减小Ri

4、，则基台发射功率减小，系统干扰也减小，同频复用距离D也减小；同频复用比Q = Di / Ri = ( 3N )1/2不变，总频点数 L = k N不变；小区分裂后，新小区面积减小，覆盖范围的小区数增加，同频复用次数M也增加。系统容量C = M L 增加。6、蜂窝系统干扰的分类:系统内干扰邻道干扰互调干扰7、信干比的计算:假定各基站与各移动台的设备参数相同，覆盖区路径衰耗指数n相同，路径损耗为：则移动台接收机输入端的有用信号与同频道干扰的比值（信干比）：i。为同频干扰小区数，r为小区半径，Di为同频干扰的路径长度（即同频小区间距）仅考虑第一层干扰小区（中心激励时i。=6）， 假设Di均相等为D。

5、（最坏的情况是取D-r）据同信道小区中心之间的距离结果，同频复用比：n取4，若N=7，中心激励(全向天线)时i。=6，则有： 同频干扰I小，同频小区间距D小，同频复用比Q小，则区群的小区数N小，系统的区群数M增加，系统容量C亦增加。(I,D,Q,N,M,C) 不同裂向时由信干比求区群内小区数N:120裂向，同频干扰i。的数目减少2个60裂向， 同频干扰i。的数目减少1个6、 用户占用信道方式：专用波道方式： k个信道提供给k个用户使用，每个用户均各占用一个信道。可保证用户随时呼叫;信道利用率很低。独立波道方式：x个用户分成k组，每组用户共用一个信道，谁先呼叫谁先占用。信道利用率得到提高;但同组

6、用户同时呼叫会产生碰撞，各组间信道不能共用。多波道共用方式x个用户共用k个信道（k小于x），只有k个信道均被占用，第k+1个用户呼叫才被拒绝，信道利用率得到很大提高。为提高系统的频道利用率，小区制移动系统用户占用信道的方式为多波道共用方式，即一个小区的x个用户共同使用k个信道。9、多波道共用技术的原理：话务量A与呼损率B：流入话务量大小取决于单位时间(1小时)内平均发生的呼叫次数和每次呼叫平均占用信道时间(含通话时间)S。定义流入话务量A为：A=S的单位：次/小时；S的单位：小时/次；A是一个无量纲的量，专门定义其单位为“爱尔兰”(Erlang)。A是平均1小时内所有呼叫需占用信道的总小时数。

7、 1爱尔兰就表示平均每小时内用户要求通话的时间为1小时。例：一小时内一个信道所能完成的最大话务量是1Erl 损失话务量占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率称为“呼损率” B：呼损率B越小，成功呼叫的概率就越大，用户就越满意。呼损率B也称为通信网的服务等级(或业务等级)。完成话务量的性质与计算:设在观察时间T小时内， 全网共完成C1次通话， 则每小时完成的呼叫次数为 完成话务量即为:呼损率的计算:对于多信道共用的移动通信网,根据话务理论,呼损率B、共用信道数n和流入话务量A的定量关系可用爱尔兰呼损公式表示。爱尔兰呼损公式为n为信道数，A为系统可承受的流入话务量。用户忙时的话务量a与用户数m10、

8、话务量A、呼损B、信道利用率用户忙时的话务量a及用户数m的计算： 信道利用率：损率B一定时，信道数n增加，系统可承受的流入话务量A增加（即用户数增加），信道利用率也增加。信道数n小于3时，A指数增加，信道数n大于6时，A线性增加；信道数n大于8时，信道利用率增加缓慢。小区用户增加依靠信道数n增加来解决是有限的。用户忙时的话务量a：通信网中每一用户每天平均呼叫次数为C(次/天)，每次呼叫的平均占用信道时间为T(秒/次)，集中系数为k。国外资料表明：公用移动通信网可按a=0.01设计， 专业移动通信网可按a=0.05设计。每频道容纳的用户数m：小区的用户数为：x = mn第7章1、 GSM的含义和

9、组成部分：（欧洲）移动通信特别小组（Group Special Mobile），简称GSM。GSM蜂窝系统的主要组成部分可分为：移动台MS、基站子系统BSS、网络子系统NSS。网络结构图如下：基站子系统(BSS) 基站子系统(BSS)通过无线接口与移动台相接，进行无线发送、接收及无线资源管理。另一方面，基站子系统与网络子系统(NSS)中的移动交换中心(MSC)相连，实现移动用户与固定网络用户之间或移动用户之间的通信连接。 基站子系统主要由基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)构成。 BTS可以直接与BSC相连接，也可以通过基站接口设备(BIE)采用远端控制的连接方式与BSC相连接。 基站

10、子系统为了适应无线与有线系统使用不同传输速率进行传输，在BSC与MSC之间增加了码变换器及相应的复用设备。2、 系统空中接口参数:Um接口（空中接口）GSM系统的主要接口是指： A接口：定义为交换网络子系统（NSS）与无线基站子系统（BSS）之间的通信接口。它通过2Mbit/s PCM数字链路实现MSC与BSC之间的接口。此接口主要用于传递移动台管理、基站管理、移动性管理和接续管理等信息。 Abis接口：无线基站子系统内部BSC和BTS功能实体之间的通信接口，通过标准的2Mbit/s或64kbit/s PCM链路实现物理链接。此接口主要支持所有向用户提供的服务和对BTS无线设备的控制与频率分配

11、。 Um接口：MS与BTS之间的通信接口，是移动通信网的主要接口。它包含信令接口和物理接口两方面的含义。此接口主要用于传送无线资源管理、移动性管理和接续管理等信息。还有人机接口（Sm接口），是用户与移动网之间的接口，在移动设备中包括键盘、液晶显示以及实现用户身份卡识别功能的部件。其他接口：网络子系统内部接口包括B、C、D、E、F、G接口双工方式：频分双工多址方式：TDMA/FDMA 时分多址/频分多址频段划分及信道数计算：P2383、 GSM系统结构、各功能实体功能及作用P229-230 网络子系统：（1）移动交换中心 （2）原籍位置寄存器 （3）访问位置寄存器4、 越区切换方式：硬切换、软切

12、换移动台发出切换成功的确认消息传送给MSCA，以释放原来的信息等资源。5、网络编号：IMSI、MSISDN等各字段的作用：IMSI（移动用户识别码）唯一地标识一个GSM移动网的用户，并且能指出用户所属的国家号，公共陆地移动网PLMN网号和归属位置HLR号码。 IMSI在所有的用户漫游位置都有效，移动网用它来识别用户和对用户进行安全鉴别，以判定其是否有权建立呼叫或作位置更新。 IMSl分别储存在用户的身份识别卡SIM卡和HLR以及用户目前访问位置VLR内。MSI是15位长，组成如下： IMSI=MCC+MNC+MSIN MCC：移动用户的国家号，中国是460， MNC：移动用户的所属PLMN网号

13、，中国移动为00，联通为01。 MSIN：移动用户标识，在某一PLMN内MS唯一的识别码编码。移动用户的国际身份号码ISDN（MSISDN） 是在公用交换电话网编号计划中唯一地识别移动电话用户的签约号码。呼叫需要拨打的号码 结构为： MSISDN=CC+NDC+SNCC：国家码，即在国际长途电话通信网中的号码，中国为 86。NDC：移动服务访问码，移动为135-139，联通为130。SN：用户号码，其中H0H1H2H3是HLR标识码，表明用户所属的归属位置HLR。归属位置HLR。MSISDN的前面部分CC+NDC+H0 H1H2H3其实就是用户所属HLR的地址，在入口移动交换中心（GMSC）查

14、询HLR时可直接利用其进行信令连接与控制部分的寻址。如一个GSM移动手机号码为8613981080001， 86是国家码CC；139便是NDC，用于识别网号； 8108000l是用户号码SN，8108用于识别归属区。MSRN必须是和MSISDN一样符合国家通信网统一编号方式，并且带有VLR地址信息。MSRN的组成如下： MSRN=CC+NDC+SN CC：国家号，中国为86。 NDC：移动服务访问码，中国移动为135-139，联通为130。 SN：用户号，对应于移动用户标识 MSIN。 MSIN：移动用户标识，在某一PLMN内MS唯一的识别码编码。 MSIN = CC + M0M1M2M3 +

15、 ABCD, CC由不同运营商分配，其中的M0M1M2M3和MDN号码中的H0H1H2H3可存在对应关系，ABCD四位为自由分配。 6、 业务信道:业务信道TCH主要传输数字话音或数据，其次还有少量的随路控制信令。业务信道有全速率业务信道(TCH/F)和半速率业务信道(TCH/H)之分。半速率业务信道所用时隙是全速率业务信道所用时隙的一半。话音业务信道：载有编码话音的业务信道分为全速率话音业务信道(TCH/FS)和半速率话音业务信道(TCH/HS)，两者的总速率分别为22.8 kb/s和11.4 kb/s。 对于全速率话音编码，话音帧长 20ms，每帧含 260 bit 话音信息，提供的净速率

16、为 13 kb/s。 数据业务信道：在全速率或半速率信道上， 通过不同的速率适配和信道编码，用户可使用下列各种不同的数据业务： 9.6 kb/s, 全速率数据业务信道 (TCH/F9.6) 4.8 kb/s, 全速率数据业务信道 (TCH/F4.8) 2.4 kb/s, 全速率数据业务信道 (TCH/F2.4) 4.8 kb/s, 半速率数据业务信道 (TCH/H4.8) 2.4 kb/s, 半速率数据业务信道 (TCH/H2.4) 控制信道：控制信道(CCH)用于传送信令和同步信号。 广播信道(BCH)：广播信道是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息。传输的内容

17、主要是移动台入网和呼叫建立所需要的有关信息。其中又分为：频率校正信道(FCCH)：传输供移动台校正其工作频率的信息；同步信道(SCH)：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息，即基站识别码是在同步信道上传输的；广播控制信道(BCCH)：传输系统公用控制信息，例如公共控制信道(CCCH)号码以及是否与独立专用控制信道(SDCCH)相组合等信息。 公用控制信道(CCCH)：CCCH是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。其中又分为：寻呼信道(PCH)： 传输基站寻呼移动台的信息；随机接入信道(RACH)： 这是一个上行信道， 用于移动台随机提出的入网申请，即请求分配一

18、个独立专用控制信道(SDCCH)；准许接入信道(AGCH)： 这是一个下行信道， 用于基站对移动台的入网申请作出应答，即分配一个独立专用控制信道。 专用控制信道(DCCH)：DCCH是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。专用控制信道(DCCH)又分为：独立专用控制信道(SDCCH)： 用于在分配业务信道之前传送有关信令。 例如登记、鉴权等信令， 经鉴权确认后， 再分配业务信道(TCH)； 慢速辅助控制信道(SACCH)：在移动台和基站之间，需要周期性地传输一些信息。因此SACCH是双向的点对点控制信道，可与一个业务信道或

19、一个独立专用控制信道联用。SACCH安排在业务信道时，以SACCH/T表示；安排在控制信道时，以SACCH/C表示。快速辅助控制信道(FACCH)： 传送与SDCCH相同的信息，只有在没有分配SDCCH的情况下，才使用这种控制信道。使用时要中断业务信息，把FACCH插入业务信道，每次占用的时间很短，约18.5 ms。 帧结构： GSM系统一个载频上连续的8个时隙组成一个称之为“TDMA Frame” 的TDMA帧，也就是说GSM的一个载频上可提供8个物理信道。 每一个TDMA帧分0-7共8个时隙，帧长度约为4.615 ms。每个时 隙含156.25个码元，约占 0.577 ms。 信道速率：1

20、56.25bit/0.577ms=270.83kbps。由若干个TDMA帧构成复帧，其结构有两种： 一种是由26帧组成的复帧，这种复帧长120 ms，主要用于业务信息的传输，也称作业务复帧； 另一种是由51帧组成的复帧，这种复帧长 235.385 ms，专用于传输控制信息，也称作控制复帧。7、 GSM系统中常规突脉冲序列中各字段（如尾比特、保护期）的作用：尾比特TB总是000，置于起始时间和结束时间，也称功率上升时间和拖尾时间，各占3 bit（约11s）。作用是：允许载波功率在此时间内上升和下降到规定的数值。保护时间GP，占用825 bit（约30s）。是用来防止不同移动台按时隙突发的信号因传

21、播时延不同而在基站发生前后交叠的。8、GPRS系统结构、新增功能实体：GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务，支持的用户数据速率可达到171kb/s 。GPRS通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换的功能实体，以完成用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统的基础上进行的业务扩充，以支持移动用户利用分组数据移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。对于GPRS业务来说，用户只有需要发送信息时才申请无线资源，其他时间MS保持激活状态，而不

22、需要任何无线资源。在上行链路上网络需要对MS进行争抢判决，多个MS可共享一个时隙的无线资源；在下行信道上采用排队的机制，多个MS可共享多时隙的下行资源。GPRS数据速率：CS-2最大速率为107.2kb/sCS-4最大速率为171kb/s第8章1、 IS-95是一种支持蜂窝组网的多用户扩频通信码分多址（CDMA）技术。系统空中接口参数: 接入方式：FDMA/CDMA 运营频段： 824 849MHz (反向) ；869 894MHz (前向) 双工方式： FDD，收、发间隔45MHz 多址方式: CDMA码分多址 载频间隔： 1.25 MHz ， 20对载频， 扩频地址码64个， 总共有206

23、4=1280 个物理信道。 扩频地址码速率： 1.2288Mb/s 已调信号带宽： 1.2288MHz 调制方式： 前向QPSK,反向 OQPSK 分集: RAKE(移动台2-3路，基站4路接收，天线分集 信道编码: 卷积码，K=9,R=1/3(反向)；K=9,R=1/2(前向) 话音编码: 8k或13k变速率 QCELP码 数据速率: 9.6，4.8，2.4，1.2kbps 数据帧长: 20ms 正交扩频: 64进制WALSH码 PN序列周期: 242-1 chips and 215 -1chips 扩频解调门限: 7dB(Pe=10-4) 多址干扰概念：指在CDMA通信系统中，共用频带用户

24、的DS信号在时域和频域上互相 重叠，这些非理想正交的信号互相之间的干扰。多址干扰产生的原因：PN码不是理想正交的、同步不理想、多径影响解决办法： 选择良好的自相关性、互相关性的地址码； 采用信号处理的方法消除多址干扰； 用功率控制克服远近效应。远近效应： 概念：近地强信号压制远地弱信号的现象。即近地强信号的功率电平会远远 大于远地弱信号的功率电平。 帧结构:2、 越区切换方式：硬切换、软切换。 硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接,如GSM系统。 软切换是指既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧链路的分集合 并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路,如CDMA系

25、统。n 软切换 CDMA系统独特的切换功能。 FDMA、TDMA系统均采用硬切换n 硬切换的缺点：如果切换不成功，例如找不到空闲信道，切换就失败。此外，在两个小区交界边缘，信号电平都很弱且起伏变化，可能导致移动台在两个基站之间反复切换，增加系统负荷。（先断后连，易产生切换掉话）n 软切换的优点：不改变频率，减小通信中断的概率。“先转换后中断”，而硬切换是“先中断后转换”。为分集接收提供了条件。（先连后断）3、自动功率控制作用、分类（开环、闭环）及各分类的原理：概念：根据通信距离的不同，实时调整发射机所需功率，使得接收电平刚刚达到信干比门限。 GSM系统的功控减少同频干扰、邻干扰频 CDMA系统

26、功率控制的目的n 克服远近效应n 减少多址干扰n 手机的低功耗分类：n 反向功率控制n 正向功率控制结构： 开环：通过测量接收的信号强度，调节自己的发射功率。 缺点：当前向和反向信道的衰落特性不一致时，基于前向信道的信号测量是不 能反映反向信道传播特性的，调节精度不高。因此，开环功率控制发生在移动 台初始接入阶段，只能粗略估计发射功率，仅是一种对移动台平均发射功率的 调节。 优点：直接、简单，不需要在移动台和基站之间交换控制信息，控制速度快而 且节省开销。 闭环：收方依据接收信号强度，形成功率调整指令，通知发方调节发射功率。 优点：闭环功率控制发生在移动台接入过程中，能够较精确地估计发射功率，

27、 调节精度高。 缺点：但是复杂，需要在移动台和基站之间交换控制信息，功率控制速度比较 慢，开销较大。 4、 种码字类型在前向链路中的作用（长PN码、短PN码、walsh码）码字类型前向信道反向信道Walah序列（64阶）地址码标志不同信道扩频码长码（242-1）扰码对业务信道进行加扰地址码标志不同用户短码（215-1）地址码标志不同小区/扇区地址码标志不同小区/扇区5、 前向业务信道的信号处理过程（话音编码器输出不同速率时的不同处理） 前向链路业务信道用于基站向移动台传送业务信息及必要的随路信令。业务信息主要是变速率语音编码数据，共有四种速率：8.6，4.0，2.0，0.8 kb/s。（加帧质

28、量指示CRC检验比特编码器尾比特，数据变为9.6 /4.8 /2.4 /1.2 kb/s。） 经过1/2卷积编码，速率提高一倍。 要数据率低于 19 200 b/s, 在分组交织之前都要重复。9600 b/s时，各码元要重复一次(每码元连续出现 2 次)，4800 b/s时，各码元要重复 3 次(每码元连续出现 4 次)，2400 b/s时，各码元要重复 7 次(每码元连续出现 8 次)。 信息速率均变换为相同的调制码元速率，即19.2kb/s。 交织深度为20ms，19.2Kbps时384个符号，阵列24行16列。 和控制信道相同，为了安全和保密，也采用242 1 的长PN码序列经过64次分频后，对数据进行加扰。此外，还加入了800b/s的功率控制比特。 采用码片速率是1.2288Mc/s 沃尔什函数进行扩频，最后进行QP