移动通信

lujianzhao

第一章
@。移动通信的主要特点：
* 移动性* 电波传播条件复杂* 噪声和干扰严重
* 系统和网络结构复杂* 要求频带利用率高、设备性能好
@。移动通信的工作方式
* 单工制-----采用“按键”控制方式，通常双方接收机均处于守候状态。此工作方式设备简单，功耗小，但操作不便，通话时易产生断断续续的现象。它一般应用于用户少的专用调度系统。
半双工制-----基站双工工作，移动台单工工作，信息双向传输使用两个频率。这种方式设备简单，功耗小，克服了通话
断断续续的现象，但操作仍不大方便。半双工制主要用于专用移动通信系统。
双工制-----指收发双方采用一对频率，使基站，移动台同时工作。这种方式操作方便，但电能消耗大。模拟或数字式的
蜂窝电话系统都采用双工制。
第二章
@。影响电波传播的3种基本传播机制是：
* 反射波：当电波传播遇到比波长大得多的物体时发生反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面等。
* 绕射波：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。绕射使得无线信号能传播到阻挡物后面。
* 散射波：当电波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡的个数非常多时，发生散射波。散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。
@。电波衰落：
* 自由空间的传播损耗* 多径效应* 阴影效应
@。自由空间的传播损耗
* Lbs(dB)=32.45+20lgd(km)+20lgf(MHz)
* 结论：传播距离d越远，自由空间传播损耗Lbs越大，当传播距离d加大一倍，自由空间传播损耗Lbs增加6dB；工作频率f越高，自由空间传播损耗Lbs越大，当工作频率f提高一倍，自由空间传播损耗Lbs就增加6dB。
@。快衰落：场强特性曲线的瞬时值呈快速或起伏变化
* 衰落速率：（每秒钟信号包络经过中值电平次数的一半）可达每秒30次~40次。
* 衰落深度：（信号的变动范围）约为30dB。
* 产生原因：多径效应
* 最大衰落速率：A=2v/λ
@。时延扩展：由于多径效应引起的接收信号中脉冲宽度扩展的现象。
* 扩展时间=第一个时延信号与最后一个多径信号之间的时间差，郊区的时延扩展为0.5us，市区为3us。
* 后果：码间串扰
* 解决方法：码元周期大于多径效应引起的时间扩展。在没有采用分集接收或均衡措施等抗衰措施时，要求比特率小于1/Tm，即低于83kb/s。
@。衰落的分类：
* 频率选择性衰落：传输信道对信号中不同频率成分有不同的响应，因而衰落信号的波形失真。
* 非频率选择性衰落：信号经过传输后，各频率分量所发生的衰落具有一致性，因而衰落信号的波形不失真。
* 决定因素：
* 相关带宽：两衰落信号相关时（信号包络相关系数=0.5）的频率间隔。是对信道传输信号带宽能力的统计度量。B0=1/(2π△) （AM系统） B0=1/(4π△) （FM系统）
* 调制方案未知时： B0=1/(8△)
* 结论：时延扩展越大，相关带宽越窄，信道容许传输的不失真频带就越窄；反之，时延扩展越小，相关带宽越宽，信道容许传输的不失真频带就越宽。
@。慢衰落：指接收天线处的场强中值随移动台运动时周围地形、建筑物等的变化而出现的波动，其变化速率较为缓慢。
* 产生原因：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。它类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影，光波的波长较短，因此阴影可见，电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端(如手机)与专用仪表可以测试出来。
* 衰落速率取决于传播环境
* 衰落深度取决于信号频率与障碍物状况
第三章
@。噪声：* 自然噪声* 人为噪声*
干扰：* 邻道干扰* 同频干扰* 互调干扰* 远近效应
@。外部噪声包括自然噪声和人为噪声。
* 解决办法：
* 采取屏蔽和滤波措施，在接收机里采用噪声限制器和噪声熄火器
@。邻道干扰：指相邻的或邻近的频道的信号相互干扰。产生原因：调频信号含有无穷多个边频分量，而频道间隔
是有限的，当某些边频分量落入邻道接收机的通带内，就会造成邻道干扰。
* 移动台距基站越近，路径传播衰减越小，则邻道干扰越大；
* 基站的收发信机之间，移动台相互靠近时，因收发双工频距足够大，所以邻道干扰不是很大。
* 解决办法：
* 严格限制调制信号的带宽
* 在发射机的电路里加入瞬时频偏控制电路和邻道干扰滤波器
@。同频干扰：相同载频之间的干扰。
* 产生原因：同频复用，即移动通信系统中，为提高频率利用率，在相隔一定距离之后再重复使用相
同的频率。若频率管理或系统设计不当，就会造成
同频干扰。
* 解决办法：通过基站站址的布局，使同频复用的小区之间保持足够的距离以及进行合理的设计和频
道配置，以满足同频干扰保护比指标。
* 射频防护比
* 同频道复用距离
@。互调干扰：是由收发设备的非线性产生的干扰。
* 当两个或多个不同频率的信号同时输入到非线性电路时，由于非线性的作用，会产生许多谐波和
组合频率分量，其中与所需信号频率相接近的组合频率分量会顺利地通过接收机而形成干扰，即为互调干扰。
* 解决办法：在实际组网时，合理分配频率，合理布局，从频率分配和干扰信号强度上设法构成互
调干扰得条件。
@。远近效应
* 近处无用信号压制远处有用信号
* 解决办法：
* 一般要求移动台的发射功率进行自动调整，同时因通信距离迅速改变，则移动台的收信机应有良好的
自动增益控制。
第四章
@。多址接入技术
* 多址接入：在一个信息传输网中不同地址的各用户通过一个共用的信道进行信息传输。
* 多址接入的理论基础是信号分割理论：利用信号参量的正交性来区分无线信号的地址。
* 多址接入方式：
* FDMA：以传输信号的载波频率不同来区分信道建立多址连接。
* TDMA：以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多址连接。
* CDMA：以传输信号的码型不同来区分信道建立多址连接。
@。频分多址（FDMA）
* 将给定的频谱划分为若干等间隔的频道供不同用户使用。
* 实现方式：FDD（接收频率和发送频率不同）
* 用户频道之间设有保护频隙，以避免系统频率漂移造成频道间重叠。
* 频分多址以频率来区分信道，多个频道在频率轴上严格分开，但在时间和空间上是重叠的。
* “信道”一词的含义为“频道”。
* 适用于模拟信号和数字信号。
频分多址（FDMA）
* 特点：* 单路单载频* 连续传输
* 是频道受限和干扰受限的系统
* 需周密的频率计划，频率分配工作复杂
* 频率利用率低、系统容量小
* 移动台之间不能直接通信，须经过基站中转。
@。时分多址（TDMA）
* 以时隙来区分信道。
* 时间轴上按时隙严格分割，时隙间设有保护时间，而在频率轴是重叠的。* “信道”一词的含义为“时隙”。
* 只能传输数字信号。
时分多址（TDMA）
* 特点：
* 以每一时隙为一个话路的数字信号传输。
* 各移动台发送的是周期信号，基站发送的是TDM信号，发射信号的速率随时隙数的增大而提高。
* 抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大。
* 移动台只在指定的时隙中接收基站发给的信息，因而在一帧的其他时隙中，可以测量其他基站发送的信号强
度，或检测网络系统发送的广播信息和控制信息，加强通信网络的控制功能和保证移动台的越区切换。
* 对时隙动态管理和分配，提高系统容量。
* 有精确的定时和同步。
@。码分多址（CDMA）
* 基于码型来分割信道。
* 不同的用户传输信息所用的信号依靠各不相同的编码序列来
区分。
* “信道”的含义是“码型”
* 多址干扰：接收机用相关器在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号，其他使用不同码型的信号不被解调，它们的存在类似于在信道中引入了噪声和干扰，各码型之间的互相关性越小，多址干扰就越小。
CDMA系统的特点
* 抗干扰和抗多径衰落的能力强，保密性好；
* 系统容量大，话音作用周期的利用；
* 不需要复杂的频率分配和管理；
* 软容量/软切换；
* 设备简单；
* 存在多址干扰和远近效应。
@。语音编码技术的分类
* 波形编码* 参量编码* 混合编码
@。交织编码
* 原理：把一个较长的突发差错离散成随机差错，再用纠正随机差错的编码（FEC）技术消除随机差
错。
交织编码
* 交织深度M越大，离散度越大，抗突发差错能力越强。若FEC纠错能力为t时，交织编码可纠正一次突
发差错的长度为L≤tM
* 即可纠正t次突发差错长度为M位的差错。
* 交织深度M越大，交织编码处理时间也越长，纠正差错能力的提高是以更长的时间为代价。
* 交织编码在GSM系统中的应用
@。抗衰落抗干扰技术
* 分集技术* 跳频技术* 自适应均衡技术及其应用
@。分集技术：利用多条传输相同信息且衰落特性相互独立的信号路径，在接收端对这些信号进行适当的
合并，以便降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。
* 作用：补偿衰落信道损耗
* 实现方法：两个或多个接收支路信号的合并
* 应用：基站和移动台的接收机
@。分集技术的分类
* 显分集* 空间分集* 极化分集* 角度分集* 频率分集* 时间分集
* 隐分集：把分集作用隐蔽于传输信号中，在接收端利用信号处理技术实现分集。
隐性分集技术
* 交织编码
* 直接序列扩频技术
* 跳频技术
@。自适应均衡技术
在接收端设置均衡器，该均衡器能够产生与信道相反的特性，用来抵销信道的时变多径传播特性引起
的码间干扰。即通过均衡器消除信道的频率和时间的选择性。
* 由于信道是时变的，要求均衡器的特性能够自动适应信道的变化而均衡，故称自适应均衡。
* 时域均衡用来补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰。
第五章
@。移动通信网的特点：
* 采用无线电波传输，但也有有线传输；
* 移动通信一般业务量较低，传输的信息量不很大；
* 可利用的频率资源有限；
* 可用于许多不利于有线传输的场合；
* 由干用户可任意游动到其他地区，因此，需考虑公众移动通信网的编号、信令、使用频道、接口等必须与全国
或地区的统一性。
@.大区制移动通信网
* 采用单无线小区结构。即采用一个基站覆盖某一范围的用户服务区，由该基站负责区内移动通信的联络和控制。
* 特点：
* 基站天线高（几十米至几百米）
* 覆盖区域大（半径为30~50km）
* 发射功率大（50W~200W）
* 存在上、下行传输不平衡问题
* 所有频道（收发）的频率都不重复
* 结构简单、投资少、见效快
* 适用于用户密度不大或业务量较小的区域
@.小区制移动通信网
* 采用多无线小区结构，即将整个服务区划分为若干个无线小区，每个小区分别设置一个基站，由它负责区内移动通信的联络和控制。
* 同时在几个小区间设置移动业务交换中心，统一控制各小区之间用户的通信接续，及移动用户与市话用户的联系。
* 特点：
* 发射功率3~10W
* 覆盖半径为5~10km
* 采用同频复用技术（重复利用相同频率的技术）
* 设备构成复杂
@.信道分配的方式：
* 分区分组分配法：所需的频道应占有最小的频段；同一区群内不能使用相同的频道；频道组中各个频率
（或频率序号）两两之间的差值不能相等。
* 等频距分配法：按频道之间的频率间隔相等的原则进行频道分组。
@.越区(过区)切换(Handover或Handoff)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。
硬切换：指在新的连接建立以前，先中断旧的连接。
* 软切换：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