武汉理工移动通信复习资料

移动通信复习课移动通信1移动通信第1讲概述第2讲移动通信电波传播第3讲信源编码与调制技术第4讲抗衰落分集技术第5讲蜂窝组网技术第6讲GSM系统与GSM增强移动通信系统第7讲第三代移动通信系统与增强技术第8讲无线移动通信未来发展复习内容2移动通信

基本概念—“动中通”通信双方至少有一方处在移动情况下（或临时静止）的相互信息传输和交换。

终端的移动性（手持机、车载台）

个人的移动性（SIM卡方式支持的业务）

业务的移动性（200业务等）

现在“移动通信”这个概念主要是指个人的终端移动通信。第1讲概述3移动通信蜂窝移动通信的发展历程4移动通信第一代移动通信移动通信蜂窝结构是由贝尔实验室提出的，其根本原理是采用频率再用。AMPS是第一代移动通信系统，是由美国提出的。5移动通信

以数字通信为特征的移动通信为第二代移动通信第二代移动通信主要制式有欧洲的GSM，TDMA制式：法国和德国北美的cdmaOne(IS-95CDMA)，CDMA制式北美的DAMPS(IS-54)，TDMA制式日本的PDC，TDMA制式联通的CDMA基本上是使用IS-95的标准。第二代移动通信6移动通信

第三代移动通信的总目标

IMT-2000的名称为第三代移动通信系统制定了总目标：

——工作在2000MHz频段

——在2000年左右商用

1.全球化，要求多种技术在多种环境下统一标准、统一频率，以实现全球无缝覆盖。

2.综合化，要求系统能传输话音、宽带数据、视频图像等多种业务，满足信息化社会的需要。

3.个人化，系统具有足够的容量潜力和多种用户管理能力，支持个人的移动性，满足巨大的个人通信的需求。第三代移动通信7移动通信第三代移动通信(1)实现全球无缝覆盖；（2）提高通信速率，即：室内至少2Mbps，室外步行至少384kbps，室外车辆至少144kbps；（3）实现多媒体通信。

8第三代移动通信移动通信第三代移动通信的标准：

IMT-DS------UTRAFDD(WCDMA)(欧洲、日本)

IMT-MC------cdma2000(北美)

IMT-TC------

TD-SCDMA(中国)

IMT-SC-------UWC-136(北美)

IMT-FT---------DECT(欧洲)9移动通信四代移动通信的比较10移动通信3GPP移动通信的演进11移动通信3GPP2移动通信的演进WiMAX的演进12移动通信

话音质量和信噪比要求服务等级（GOS）呼叫中断概率通信概率

QOS保证移动通信网性能指标13移动通信

国际标准化组织14移动通信其他标准化组织(是EIA的分支机构)15移动通信

主要内容：

1移动信道中的电波传播

2衰落

3信号场强的估算

4特殊的移动信道

5分集接收技术第2讲移动通信电波传播16多径信号包络一般满足瑞利分布和莱斯分布。多径传播的结果会产生时延扩散和频率扩散。当信号带宽大于信道相干带宽时，会产生频率选择性衰落，从而在接收信号中产生码间干扰。符号间的干扰主要靠采用设计合适的基带成形滤波器和均衡器来消除。多普勒频移：当无线通信系统的双方相对运动时，接收信号中心频率偏移发射频率的现象。频谱利用率：单位频带（Hz）内传输的信息速率。

移动通信17移动通信移动通信信道建模的三级模型指什么，各满足什么分布？移动通信中的三级模型是指路径损耗模型，阴影效应慢衰落模型和多径传播快衰落模型。路径损耗模型一般满足单边指数分布，阴影衰落一般服从对数正态分布，快衰落一般服从瑞利衰落或莱斯分布。18移动通信在移动信道中接收点的信号将产生如下的特点：

1.具有三类不同层次的损耗路径传播损耗慢衰落损耗。快衰落。快衰落又可分为：空间选择性快衰落、频率选择性快衰落与时间选择性快衰落。19移动通信2.四种主要效应阴影效应：由大型建筑物和其它物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播半盲区。远近效应：移动用户与基站之间的距离是在随机变化，到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者信号弱,出现了以强压弱的现象，并使弱者，即离基站较远的用户产生掉话(通信中断)现象，通常称这一现象为远近效应。多径效应：接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号。所接收到的信号是各路径信号的矢量和，也就是说各径之间可能产生自干扰，称这类自干扰为多径干扰或多径效应。多普勒效应：它是由于接收用户处于高速移动中比如车载通信时传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户运动速度成正比。20衰落储备为防止因衰落而引起通信的中断，在信道设计时，必须使信号电平保留足够的余量，以使中断率小于规定值。这个电平余量称为衰落储备衰落储备=中值－最小必需电平移动通信21多径时散和相关带宽因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散。移动通信22

两相邻场强为最小值的频率间隔

Bc=1／Δ(t)是与多径时延Δ(t)成反比的，称Bc为多径时散的相关带宽。若所传输的信号带宽较宽，以至与Bc可比拟时，则所传输的信号将产生明显的畸变。当信号的带宽小于和大于信道的相干带宽时，会分别产生什么样的信号衰落，可分别采用什么技术克服信道的影响？当信号带宽大于和小于信道相干带宽时，分别会产生频率选择性衰落和平坦衰落，可分别采用RAKE接收机和均衡器来克服信道影响。

相关带宽移动通信23相干带宽、相干时间：相干带宽是指信道特性基本不变的最小信道带宽。当信号带宽大于信道相干带宽后，会产生频率选择性衰落。相干时间是指信道特性基本不变的最小时间间隔。当信号周期大于信道相干时间时，会产生快衰落，否则称为慢衰落。快衰落:当信号的符号间隔大于信道的相干时间时，信道的衰落称为快衰落，具体表现在一个符号间隔内信道幅度产生多次起伏。

移动通信24移动信道的场强估算奥村模型:是以实测数据为基础的经验模型，用以估算移动信道的场强中值。它是先以自由空间传播为基础，再分别考虑各种地形、地物对电波传播的实际影响，并逐一予以必要的修正。场强中值——具有50%概率的场强值称为场强中值Okumura模型中准平坦地形大城市地区的中值路径损耗（dB）由下式给出自由空间传播:移动通信25我们可得到移动通信的系统方程：[发射功率]=[接收机最小必需电平]+[衰落储备]+[传播损耗]+[馈线损耗]-[天线增益]26信源编码概念、方式；调制技术：ThefullspellingofOFDMisOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing.ThefullspellingofOFDMAis_OrthogonalFrequencyDivision_MultipleAccess.OFDMsystemsshowhighspectrumefficiencycomparedtocorrespondingsinglecarriersystems.移动通信第3讲信源编码与调制技术27PleaseexplaintheprinciplethattheOFDMtechniquecanbeusedtocombatagainst(抑制)frequencyselectivefading.答：由于在OFDM系统中，基带调制映射后的复数数据流经过串并转换，经过OFDM调制，被加载在多个（假设为N个）互相正交的子载波上并行传输，对每路子载波，信号的带宽降低到了串并转换前的1/N，从而可以使得每个子载波的带宽小于信道的相干带宽，避免频率选择性衰落。OFDMefficientlyimplementedusingIFFTs/FFTs移动通信第3讲信源编码与调制技术28Pleasepointout3advantagesoftheOFDMtechnique.（1）高的频谱效率；（2）能有效抵抗频率选择性衰落；（3）适合于自适应资源分配。移动通信第3讲信源编码与调制技术29分集接收技术分集接收概念：是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。它有两重含义：一是分散传输，使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号；二是集中处理，即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并（包括选择与组合）以降低衰落的影响。移动通信第4讲抗衰落分集技术30分集接收方式：宏分集和微分集。微分集：空间分集、频率分集、极化分集、场分量分集、角度分集和时间分集。宏分集：“多基站”分集。（蜂窝通信中）移动通信合并方式：选择式（开关式）合并、最大比值合并（信噪比）和等增益合并。31移动通信

主要内容：

1移动通信中的干扰

2大区制移动通信网

3小区制移动通信网构成方式

4提高系统容量的方法

5多信道共用技术

6多址技术

7越区切换第5讲蜂窝组网技术32移动通信移动通信中的干扰：邻道干扰、同频干扰、互调干扰、CDMA的多址干扰MAI射频(RF)防卫度：达到主观上规定的接收质量时，所需的有用射频信号电平与同频干扰信号电平的比值。接收端的信号/同频干扰比必须大于射频防卫度。一般定为话音4级时为17dB、3级时为12dB。Q：Q=D/R定义为同频复用比。SINR：信干噪比，是指信号功率与干扰加噪声功率总和的比。33移动通信多址技术：实现不同地点、不同用户接入网络的技术分类频分多址(FDMA):频率划分，频带独享，时间共享时分多址(TDMA):时隙划分，时隙独享，频率共享码分多址(CDMA):码型划分，时隙、频带共享空分多址(SDMA):区域划分，时隙/频带/码型共享34移动通信码分多址采用扩频通信技术每个用户具有特定的地址码（PN码），利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。CDMA在频率、时间、空间上重叠。优点：系统容量大，抗干扰、抗多径能力强。扩频通信除能实现码分多址外，其它两个主要的优点为提高保密性和提高抗干扰能力。35移动通信码分多址扩频通信具有很强的干扰抑制的能力，常用扩频增益表示系统的抗干扰能力：

Bw为扩频信号带宽；Bs为信息带宽；——扩频后信号的带宽和未扩频信号带宽(C/N)o和(C/N)i为扩频解调器输出和输入载波噪声功率比。36移动通信基本小区有：（r：小区半径）超小区：r＞20km（农村）宏小区：r＝1～20km（人口稠密地区微小区：r＝0.1～1km（城市繁华区）微微小区：r＜0.1km（办公室、家庭）优点：提高频率利用率，组网灵活缺点：网络复杂按照覆盖区域，可分为带状网和面状网大区制、小区制移动网构成方式37移动通信区群（簇）：邻接的、使用不同信道的全部小区叫做一个区群。系统中区群复制得越多，则系统容量越大，频率的利用率越高。

构成区群的基本条件：

1.区群能彼此邻接且无空隙地覆盖整个面积。

2.相邻区群中，同频道的小区间距离相等，且为最大。面状服务区——区群38移动通信分类：固定频道分配

1.分区分组分配法

2.等频距分配法动态频道分配小区信道配置方法根据同频干扰的计算，我们可以得到需要的频率复用因子（即频道分组），但如何分配一个小区内的频道？39移动通信信道的自动选择方式问题：如何实现多信道共用技术？传统方法（人工选择→老式电话机）自动选择方法：四种方式

1.专用呼叫信道方式

2.循环定位方式

3.循环不定位方式

4.循环分散定位方式40移动通信越区切换定义：

当前正在通信的移动台与服务基站之间的链路转移到另一个新基站的过程。分类：按实现技术分为：

1.

硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例如GSM系统。

2.

软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连接。例如CDMA系统，移动台进入切换区域后，由于相邻基站可以频率相同，移动台可以同时和相邻的多个基站进行数据通信，直到最后选择一个指定的基站，才放弃与其它基站的通信，这种切换称为软切换。41移动通信切换策略目标、性能指标越区切换的三个关键技术

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，也就是系统完成切换的实施过程越区切换时的信道分配。42移动通信

主要内容：

1概述

2GSM移动通信系统组成原理

3GSM移动通信网网络结构

4编号方式和频率配置

5GSM网络接口和信令

6安全管理和接续流程

7移动性管理

8GSM的新技术第6讲GSM系统与增强移动通信系统434.2GSM系统组成原理接口组成及功能、接口44移动通信基站子系统——组成框图BSC45移动通信网络子系统——移动交换中心（MSC）

MSC移动交换机,是网络子系统NSS的核心

常规交换机的功能

(在接口上的信道与通向其它MSC或PSTN的信道之间建立交换连接、呼叫控制和计费)

移动性管理(移动用户呼叫建立和控制、位置更新、切换、漫游)和无线资源管理(数据查询、移动应用、信令连接、用户保护和话音加密等移动功能）。46移动通信越区切换功能越区切换是移动交换特有的功能。它完成移动台的越区切换功能，它包括信号监视、信号测量、切换控制和切换接续几个子功能。前两个子功能由BTS和MS完成，用来触发频道切换和选择切换目标小区，后两个子功能则由MSC或BSC完成。47移动通信GSM物理层主要性能指标调制方式：高斯滤波最小移频键控（GMSK）。语音编码：13kb/sRPE-LP编码时隙和TDMA帧：时隙周期为576.9μs，8个时隙构成一个TDMA帧，若干帧构成复帧。基站输出功率：最大320W，最小2.5W。移动台输出功率：最大20W，最小0.8W。同频复用：N=7、4，C/I=9dB。48移动通信GSM的信道GSM中的信道有两种定义方式—物理信道和逻辑信道。一个物理信道就为一个时隙(TS)；而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定义的。逻辑信道又分为两大类，业务信道和控制信道。49信道的映射就是把各种逻辑信道装载到物理信道上去。信道的映射50移动通信跳频采用跳频技术是为了确保通信的秘密性和抗干扰性。

跳频功能主要是：

(1)改善衰落条件下性能；

(2)抗窄带干扰；

(3)防窃听。

GSM系统中的跳频分为基带跳频和射频跳频两种。51移动通信控制和管理位置管理一个BSC管辖区域就是一个位置区。位置登记分为两种情况：位置更新和周期性位置登记。位置更新有不同情况：在某一地区的初始登记；在同一MSC区中的过区登记；在不同MSC区间的过区登记等。52移动通信

主要内容：

1概述

2扩频通信基础

3地址码的选择

4直接序列扩频系统的同步

5IS-95数字移动通信系统（美高通公司）

WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA第7讲3G移动通信系统与增强技术53移动通信主要特点54移动通信系统容量——软容量

CDMA技术多址能力决定于地址码间的多址干扰的大小。在实际的CDMA系统中，各地址码之间不是完全正交，它们之间存在一定的互相关性，此互相关性导致的多址干扰是影响CDMA多址能力的决定性因素。

CDMA通信中主要的两种干扰分别为MAI和ISI。

扩频技术能抑制多径干扰主要靠利用其自相关特性，抑制MAI主要靠利用其互相关。55移动通信远近效应

CDMA采用多种手段使得多址干扰足够小。包括选择有良好的自相关性、互相关性的地址码；采用信号处理的方法消除多址干扰；使用功率控制克服远－近效应。在CDMA移动通信系统中，当多个用户与基站进行同时通信时，较远用户到达基站后功率衰减比近的用户大，这样有可能导致对远距离用户进行解扩后，信号的功率远小于由近距离干扰用户造成的干扰功率，从而严重远距离用户与基站的通信质量，这种现象称为远近效应。解决的办法是采用功率控制，使距离远的用户功率相对较大。开环功率控制、闭环功率控制：开环功率控制是指移动台根据自己测量的信号强度，调整自己发生功率。闭环功率控制是指移动台或基站测量接收信号的强度后，反馈给对方，对方判决后发出功率调整指令，自己再根据指令调整功率。56移动通信软切换

在CDMA系统中，其相邻小区工作频率可以采用同一频率，只是扩频地址码不一样。这样用户越区切换不需改变频率，而只改变地址码，这使切换方便容易，这种切换称为软切换。当移动台越区时，能够同时连接到两个或多个小区；先建立新的连接，再切断老的连接，这就减少了呼叫中断的概率，改善了切换时的话音质量。“硬切换”呼叫常在切换过程中断。

57移动通信正向信道

正向链路中的逻辑信道包括：正向业务信道（TCH）和正向信令信道（SCH）。58移动通信3G移动通信系统

WCDMA简介

cdma2000简介

TD-SCDMA简介59移动通信WCDMA的业务特点

WCDMA系统支持宽带业务，可有效支持电路交换业务（如PSTN、ISDN网）、分组交换业务(如IP网)。灵活的无线协议可在一个载波内对同一用户同时支持话音、数据和多媒体业务。通过透明或非透明传输块来支持实时、非实时业务。WCDMA采用DS-CDMA多址方式，码片速率是3.84Mps，载波带宽为5MHz。系统不采用GPS精确定时，不同基站可选择同步和不同步两种方式，可以不受GPS系统的限制。在反向信道上，采用导频符号相干RAKE接收的方式，解决了CDMA中反向信道容量受限的问题。

6061626364对一个3径信道的BPSK通信系统，接收信号表示为：

写出采用导频序列信道估计，采用最大比合并实现基带RAKE接收的实现过程（包括实现多径分离），画RAKE接收原理框图。

65解.1）第1步：采用扩频码进行滑动相关，实现三路多径信号的同步。第2步：采用导频序列进行各径信道估计。第3步：实现最大比合并：

其中

为第i路解扩输出信号。

66移动通信延迟相关延迟相关延迟相关信道估计信道估计信道估计扩频码扩频码扩频码2）RAKE接收框图：67移动通信假设一个有3条多径的扩频移动通信系统，总的发射功率为P，每条传播路径发射信号为等功率分配，多径时延分别为每条路径的衰落满足Rayleigh分布，衰落系数分别为1、画出该信道的模型方框图。2、假设采用信道估计获得了3条路径的单位脉冲响应分别为

，画出一个采用MRC合并的RAKE接收机3、假设发射的扩频信号为X(k),写出接收信号的表示式。68移动通信1：该信道的模型框图下图。69移动通信2、RAKE接收机如下图。

3、接收信号的表示：

70同步CDMA系统、同步CDMA网络：同步CDMA系统是指在直序扩频CDMA系统中，不同用户符号的扩频码起止时间相同，从而可以采用多用户检测技术。同步CDMA网络是指在直序扩频CDMA系统中，不同小区的基站采用GPS定时或其它定时方式实现基站同步。71移动通信WCDMA的技术特点

WCDMA采用精确的功率控制，包括基于SIR的快速闭环、开环和外环三种方式。功率控制速率为1500次/秒，控制步长0.25～4dB可变，可有效满足抗衰落的要求。

WCDMA还可采用一些先进的技术，如自适应天线(Adaptiveantennas)、多用户检测(Multi-userdetection)、分集接收（正交分集、时间分集）、分层式小区结构等，来提高整个系统的性能。

72移动通信TD-SCDMA的特点(1)采用TDD模式，不需要成对频带，便宜提高频谱利用率。(2)采用TDD模式，便于采用智能天线技术提高系统容量。（3）采用同步CDMA技术，可以采用联合检测技术抗多用户干扰。（4）可根据要求灵活分配上、下行时隙数，便于上下行不对称业务。

FDD、TDD：频分双工，指用上行和下行链路采用不同频率同时传输。时分双工，指上行和下行链路采用相同频率，但不同时隙来传输数据。我国提出的标准！

73移动通信TD-SCDMA的特点

TDD系统的主要缺陷在于终端的移动速度和覆盖距离。（1）采用多时隙不连续传输方式，抗快衰落和多普勒效应能力比连续传输的FDD方式差，因此ITU要求TDD系统达到150km/h；FDD系统则要求达到500km/h；（2）TDD系统平均功率与峰值功率之比随时隙数增加而增加，考虑到耗电和成本因素，用户终端的发射功率不可能很大，故通信距离（小区半径）较小，一般不超过10km，而FDD系统的小区半径可达到数10km。74移动通信TD-SCDMA的技术特点

1、智能天线，它可以极大的降低多址干扰、提高系统容量、提高接受灵敏度、降低发射功率和降低无线基站成本。

2、上行同步，它可以简化基站硬件，降低无线基站成本。

3、软件无线电，实现智能天线和多用户检测等基带数字信号处理，是此系统可以灵活地使用新技术的关键，也可以降低产品开发周期和成本。75移动通信TD-SCDMA的技术特点与WCDMA系统相比，TD-SCDMA系统中为什么更适合采用智能天线技术。TD-SCDMA系统中，上行和下行链路采用相同的频率，信道特性一致，因此基站可以利用上行估计的信道进行下行波束赋形，但WCDMA是FDD方式，上行和下行信道特性区别很大，下行波束赋形需要移动台估计并反馈下行信道信息，这在系统中很难实现。

76移动通信ISM频段77移动通信与二进制调制相比，多进制调制主要优点是提高频谱利用率，主要欠缺点是加大误码率。对BPSK调制信号，当时域基带脉冲分别采用方波脉冲和SINC脉冲时，系统的频谱利用率分别为0.5bit/S/Hz和1bit/S/Hz。编码增益：编码增益是指假设采用编码后数据的误率与未编码数据的误码率相同，所需要功率降低的值。HARQ：HARQ系统就是在自动重传请求（ARQ）系统中引入了前向纠错码FEC，如果错误在FEC的纠错范围内，那么FEC就进行纠错，如果超出了其纠错范围，那么就要请求重传。78移动通信第8讲无线移动通信未来发展

8.1IMT-2000增强系统

8.1.1概述

8.1.2LTE系统

8.1.3WiMAX系统

8.2IMT-Advanced系统

8.2.1概述

8.2.2标准化现状

8.2.3热点技术79移动通信第三代移动通信系统IMT-2000的后续演进路线：80移动通信LTE系统目标：低传输时延、提高用户数据速率、增大系统容量和覆盖范围、降低运