移动通信基础知识

1、移动通信基础知识移动通信，是指通信的一方或双方在移动中实现通信，也就是说，通信的双方至少有一方 处在运动中或暂时停留在某一非预定的位置上。特点：移动通信的传输信道必须使用无线电波传播电波传播特性复杂干扰多而复杂组网方式灵活多样移动通信设备必须适于在移动环境中使用。常见的移动通信系统包括以下类型：无线电寻呼系统公用移动电话通信系统无绳电话系统集群移动通信系统“阴影”效应会使信号发生慢衰落；多径传播会使信号发生快衰落。移动台从一个小区驶入另一个小区时，需进行频道切换，亦称为过境切换。移动台从一个蜂窝网业务区驶入另一个蜂窝网业务区时，被访蜂窝网亦能为外来用户提供 服务，这种过程称为漫游。移动通信的工

2、作方式包括：单向的单工方式，双向信道的单工，半双工和双工方式。在无线通信系统中是利用载波开携带话音编码信号，即利用话音编码后的数字信号对载波 进行调制：当载波的频率按照数字信号“1”、“0”变化而对应地变化，这称为移频键控（FSK）； 当载波相位按照数字信号“1”、“0”变化而对应地变化，则称之为移相键控（PSK）； 当载波的振幅按照数字信号“1”、“0”变化而相应地变化，则称之为振幅键控（ASK）。电磁波从发射机发出，传播到接收天线。主要的传播方式有（1）地波；（2）天波；（3）直射波；（4）散射波电磁波在传播过程中主要有下列几点特性：（1）电波在均匀媒质中沿直线传播（2）能量的扩散与吸收。

3、所以离开天线的距离越远，空间的电磁场就越弱（3）反射与折射（4）电波的干涉。由同一波源产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点，则该就收点 的场强由不同路径来的电波合成。这种现象称为波的干涉，也称作多经效应。（5）电波的绕射。电波的绕射能力与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强；波长越 短，则绕射能力越弱。当移动台对于基站有相对运动时，收到的电波将发生频率的变化，此变化称为多普勒频移。常见的导波线有两种：平行双导线和泄漏同轴电缆。移动卫星系统可分为海事移动卫星系统（MMSS）、航空移动卫星系统（AMSS）和陆地 移动卫星系统（LMSS）卫星中继信道可视为无限电接力信道的一种特殊形式，它由通信

4、卫星、地球站、上行线 路及下行线路组成。主要特点：（1）卫星与地球站之间的电波传播路径大部分在大气层以外的空间，其传播损耗可近似按 自由空间的传播条件进行估算。（2）传播距离远，传播损耗大，时延也较大。（3）地球站至卫星的仰角较大（2056），天线波束不易遭受地面反射的影响，缓解了 多经效应引起的快衰落。但地球站附近的高大建筑物造成的“阴影”效应仍会引起慢衰落。（4）当使用的工作频率缠裹1GHz时，因雨、雪等原因将产生附加的传输损耗。移动信道中加性噪声（简称噪声）的来源是多方面的，一般分为：内部噪声；自然噪声；人为噪声。由相同频率的无用信号所造成的干扰，即为同频干扰，常称作共道干扰。互调干扰是

5、由传输信道中非线性部件产生的。几个不同频率的信号同时加入一非线性电 路，就会产生各种频率的组合成分，这些新的频率成分便可能成为互调干扰。造成互调干扰主要有三个方面：发射机互调；接收器互调；在天线、馈线、双工器等 处。判别某个移动通信系统无线区所选择的一组频道是否会产生三阶互调干扰，只要判别频 道序号差值有无相同即可。选用无三阶互调频道组工作的利弊：不落入本系统的工作频道之内的干扰，但是三阶互调频 道产物可能落入其他通信系统，造成有害的干扰。16分集技术类型：空间分集；极化分集；角度分集；频率分集；时间分集多址技术：当以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多址接入时，称为频分多址（FDMA）当以

6、传输信号存在的时间不同来区分信道建立多址接入时，称为时分多址（TDMA）当以传输信号的码型不同来区分信道建立多址接入时，称为码分多址（CDMA）SDMA （空分多址）方式就是通过空间的分割来区别不同的用户大区制实际上多用于专用网或小城市的公共网。大区制由于只有一个基地台，其信道数有限，因此容量较小，一般只能容纳数百至数千个用户。带状网主要用于覆盖公路、铁路、海岸等蜂窝网小区的形状区群的组成。为了保证信道小区之间有足够的距离，附近的若干小区不能用相同的信道。只有不同区群的小区才能进行信道再用。同频（信道）小区的距离。群内小区数N越大，同信道小区的距离就越远，抗同频干扰 的性能也就越好中心激励与顶

7、点激励小区的分裂为了进一步提高频率利用率，使信道的配置能随移动通信业务量地理分布的变化而变化，有两种方法：“动态配置法”一一随业务量的变化重新配置全部信道“柔性配置法”一一准备若干个信道，需要时提供给某一小区使用越区（过区）切换是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移 到另一个基站的过程。越区切换包括三个主要问题：越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换越区切换如何控制越区切换时信道分配越区切换分为两大类：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。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

8、连接之后再中断旧链路。在决定何时需要进入越区切换时，通常是根据移动台处接收的信号平均强度，也可以根 据移动台处的信噪比（或信号干扰比）、误比特率等参数来确定。信令是移动台与交换系统之间、交换系统与交换系统之间相互传送的地址信息、管理信 息（包括呼叫建立、信道分配与保持信息、拆线信息甚至计费信息等）以及其他叫唤信息。 信令也称为信号方式，是建立通话所必须的非话音信号。忙时话务量是指一天中最忙的那个小时（即“忙时”之意）的每个用户的平均话务量。呼损率的物理意义是损失话务量与呼叫话务量之比的百分数。呼损率在数值上等于呼叫 失败次数与总呼叫次数之比的百分数。信道特性对传输信号幅度的影响将明显反映到话音

9、通信的质量。在移动信道的传播条件 下，信道的多经衰落特性将对模拟信号的传输起主要影响。数字通信系统中，误码率是表征通信质量的重要参数。在移动信道的传播条件下，色散信道 特性对数字信号传输的影响不仅为幅度衰落，更重要地表现为时域上的多经延迟扩展和频域 上的多经频谱扩展。为了能在色散信道中可靠地进行数字信号的传输，需要采用以下技术措施： 分集技术；差错控制技术；交织技术；扩展频谱技术；信道均衡技术基站子系统是由基站收发信台（BTS）和基站控制器（BSC）这两部分的功能实体构成的。移动业务交换中心MSC可从三种数据库，即归属用户位置寄存器（HLR）、访问用户位 置寄存器（VLR）和鉴权中心（AUC）

10、获取处理用户位置登记和呼叫请求所需的全部数据。 鉴权中心。存储着鉴权信息和加密密钥，用来防止无权用户接入系统和保证通过无线接口 的移动用户通信的安全。AUC属于HLR的一个功能单元部分，专用于GSM系统的安全性 管理。GSM系统的主要接口是指A接口、Abis接口和Um接口GSM如采用120定向天线时，一个小区分为3个扇区；若采用60定向天线时，一个 小区分为6个扇区。双工收发间隔。在900MHz频段，双工收发间隔为45MHz，在1800MHz频段，双工收 发间隔为95MHz。GSM采用交织技术的原因：由于持续较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特，导致 陆地移动通信上比特差错经常成串发生，而信

11、道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差 错串时才有效，为了解决这问题，希望能找到把一条消息中的相继比特分散开的方法，即一 条消息中的相继比特以非相继方式发送，即交织技术。在GSM系统中，信道编码后进行交织，交织分为两次，第一次交织为内部交织，第二次交 织为块间交织。GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种GSM系统在安全性方面有了显著的改进，其主要是在下列部分加强了保护：接入网络方面采用了对客户鉴权无线路径上采用对通信信息加密对移动设备采用设备识别对客户识别码用临时识别码保护SIM卡用PIN码保护采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处。模2加法器运算规则可

12、用下式表示：c（t）=m（t） p（t）当m（t）与p（t）相同时，c（t）为0；而当m（t）与p（t）符号不同时，则为1无线信道用来传输无限信号，包括：基站发往移动台，称前向（或下行）无线信道，有时称作正向链路移动台发往基站，称反向（或上行）无线信道，或称作反向链路CDMA蜂窝系统在基站至移动台的传输方向（正向传输）上，设置了导频信道、同步信 道、寻呼信道和正向业务信道；在移动台至基站的传输方向（反向传输）上，设置了接入信 息和反向业务信道CDMA蜂窝系统采用码分多址方式，收发使用不同载频（收发频差45MHz），亦即通信方 式是频分双工。在CDMA蜂窝系统中，各基站配有GPS接收机，保证系统

13、中各基站有统一的时间基准， 即CDMA蜂窝系统的公共时间基准。小区内所有移动台均以基站的时间基准作为各移动台 的时间基准，从而保证全网的同步。CDMA蜂窝通信系统由三大部分组成：网络子系统、基站子系统、移动台所谓远近效应就是当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于两个移动 台频率相同，则距基站近的（设距离为山）移动台MS,将对另一移动台MS2 （它距基站距离 为d2, d2d,）信号产生严重干扰。上行链路开环功率控制就是控制各移动台的发射功率的大小。它可分为开环功率控制和 闭环功率控制。上行链路开环功率控制亦称反向链路开环功率控制。它的前提条件是假设上行与下行传输损 耗相同，移动台接收并测量基站发来的信号强度，并估计下行传输损耗，然后根据这种估计， 移动台自行调整其发射功率，即接收信号增强，就降低其发射功率；接收信号减弱，就增加 其发射功率。所谓闭环功率控制，即由基站检测来自移动台的信号强度或信噪比，根据测得结果与预定的 标准值比较，形成功率调整指令，通知移动台调整其发射功率，调整阶距为0.5dB。一般情 况下这种调整指令每1ms发送一次就可以了。通过网络规划可以使GSM在以下四个方面实现良好的平衡：覆盖；质量；容量；成本