移动通信期末复习Word格式文档下载.docx
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而接收机的均衡器可对信道中的幅度和延迟进行补偿。
由于无线信道的未知性和时变性，因此均衡器需要是自适应的。
七、分集技术是另外一种用来补偿信道衰落的技术，它通常使用两个或多个接收天线来实现。
演进中的3G通用空中接口也利用了发射分集技术，基站通过空间分开的天线或频率发送多份信号的副本。
同均衡器一样，分集技术改善了无线通信链路的质量，而且不用改变通用空中接口或者增加发射功率或者带宽。
八、信道编码技术通过在发送的消息中添加冗余数据位的方式来在一定程度上提高链路性能。
九、均衡技术
1、在带宽受限（频率选择性的）且时间扩散的信道中，由于多径影响而导致的符号间干扰会使被传输的信号产生失真，因而在接收机中产生误码。
符号间干扰被认为是在无线信道中传输高速率数据时的主要障碍，而均衡正是克服符号间干扰的一种技术。
2、从广义上讲，均衡可以指任何用来削弱符号间干扰的信号处理操作。
在无线信道中，可以使用各种各样的均衡器来消除干扰，并同时提供分集。
由于移动衰落信道具有随机性和时变性，这就要求均衡器必须能够实时地跟踪移动通信信道的时变特性，因此这种均衡器又称为自适应均衡器
3、自适应均衡器一般包括两种工作模式，即训练模式和跟踪模式。
其工作过程如下：
发射机发射一个已知的、定长的训练序列，以便接收机中的均衡器可以调整到恰当的设计，使BER最小。
典型的训练序列是一个二进制的伪随机信号或是一串预先指定的数据比特，而紧跟在训练序列之后被传送的是用户数据。
接收机中的自适应均衡器将通过递归算法来评估信道特性，并且修正滤波器系数，以对多径造成的失真做出补偿。
十、分集技术
1、分集技术是通信中的一种用相对低廉的投资就可以大幅度改进无线链路性能的接收技术。
与均衡技术不同，分集技术不需要训练序列，因此发射机不需要发送训练序列，从而节省了开销。
分集技术的使用范围很广。
2、分集的概念是：
如果一条无线传播路径中的信号经历了深度衰落，那么另一条相对独立的路径中可能包含着较强的信号。
因此，接收机可以在多径信号中选择两个或两个以上的信号进行合并，这样做的好处是它在接收机中的瞬时信噪比和平均信噪比都有所提高，并且通常可以提高20～30dB。
分集技术是通过寻找无线传播环境中的独立（或至少是高度不相关的）多径信号来实现的。
3、分集方案分为两种：
一种称为“宏观分集方案”；
另一种称为“微观分集方案”。
宏观分集方案用于合并两个或多个长时限对数正态信号，这些信号是经独立的衰落路径接收来自不同基站站址上的两个或多个不同天线发射的信号，显然，只要在各方向上的信号传播不是同时受到阴影效应或地形地貌的影响，这种方法能有效保持通信不会中断。
微观分集方案用于合并两个或多个短时限瑞利信号，这些信号都是在同一个接收基站上经独立的衰落路径接收来自两个或多个不同天线发射的信号。
4、常用的分集包括：
空间分集、频率分集、时间分集、极化分集。
空间分集，也称为天线分集，是无线通信中使用最多的分集形式之一。
要想从不同的天线上获得非相关的接收信号，就要求天线间的间隔距离等于或大于半个波长。
在基站的设计中，为了进行分集接收，在每个小区的中心，都装备了多个基站接收天线。
但是由于移动台接近地面，容易产生严重的信号散射现象，因此基站处的分集天线之间必须相隔很远（通常是波长的几十倍），才能实现信号的非相关。
空间分集既可用于基站，也可用于移动台，还可同时用于两者。
目前，已有双天线手机面世。
5、频率分集在多于一个的载频上传送信号。
其工作原理是，在信道相干带宽之外的频率是不相关的，并且不会出现同样的衰落。
在理论上，不相关信道产生同样衰落的概率是各自产生衰落概率的乘积。
6、时间分集是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次收到的信号具有独立的衰落环境，从而产生分集效果。
目前，时间分集技术已经大量地用于扩频CDMA的RAKE接收机中，由多径信道提供传输冗余信息
7、极化分集利用了空中的水平极化和垂直极化路径不相关的这一特性。
由于在传输中进行了多次反射，使得信号在不同的极化方向上是不相关的。
将极化天线用于多径环境中，当传输路径中有障碍物时，极化分集可以惊人地减少多径时延扩展，而不会明显地降低功率。
8、在移动无线通信中，分集合并的方案是在几个信道上同时传输或者选择分集合并传输，以降低在接收端上过量的深衰落概率。
在宏观分集中，选用选择分集合并是有效的。
这样，可以减少长时限衰落。
选择性分集合并是在两个或者多个信号中进行选择，而不是对信号进行合并。
对于短时限衰落的微观分集，原则是通过分集方案获得相等平均功率的大量信号，其相应的分集合并方法包括选择性合并，最大比值合并和等增益合并。
这些线性分集合并方法包含了多个接收信号简单的加权线性和。
十一、信道编码技术
1、信道编码通过在传输数据中引入冗余来避免数字数据在传输过程中出现差错。
用于检测差错的信道编码称为检错编码，而既可检错又可纠错的信道编码称为纠错编码。
2、纠错和检错技术的基本目的是通过在无线链路的数据传输中引入冗余来改进信道的质量。
冗余比特的引入增加了原始信号的传输速率。
因此，在源数据速率固定的情况下，这增加了带宽要求，结果降低了高SNR情况下的带宽效率，却大大降低了低SNR情况下的BER。
根据香农定理可知，只要SNR足够大，就可以用很宽的带宽来实现无差错通信。
这就是3G应用宽带CDMA的部分原因。
另一方面，差错控制编码的宽度是随编码长度的增加而增加的。
信道编码器把源信息变成编码序列，使其可用于信道传输，这就是它处理数字信息源的方法。
3、检错码和纠错码有三种基本类型：
分组码、卷积码和Turbo码。
（1）分组码是一种前向纠错（FEC）编码。
它是一种不需要重复发送就可以检出并纠正有限个错误的编码。
在分组码中，校验位被加到信息位之后，以形成新的码字（或码组）。
在一个分组编码器中，k个信息位被编为n个比特，而n-k个校验位的作用就是检错和纠错。
分组码以（n，k）表示，其编码速率定义为Rc=k/n，这也是原始信息速率与信道信息速率的比值。
（2）卷积码与分组码有根本的区别，它不是把信息序列分组后再进行单独编码，而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。
已经证明，在同样的复杂度下，卷积码可以比分组码获得更大的编码增益。
（3）卷积码是在信息序列通过有限状态移位寄存器的过程中产生的。
通常，移位寄存器包含N级（每级k比特），并对应有基于生成多项式的m个线性代数方程。
输入数据每次以k位移入移位寄存器，同时有n位数据作为已编码序列输出，编码速率为Rc=k/n。
参数N称为约束长度，它指明了当前的输出数据与多少的输入数据有关。
N决定了编码的复杂度和能力大小。
十二、移动通信的工作方式：
单工通信；
双工通信；
半双工通信；
移动中继方式；
1、单工通信：
通信双方电台交替地进行收信和发信。
方式：
同频单工；
双频单工
2、双工通信
通信双方均同时进行收发工作。
即任一方讲话时，可以听到对方的话音
3、半双工通信
通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时
工作；
另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作
移动中继方式
目的
增加通信距离
基本方式
单工中继；
双工中继
4、移动中继方式
目的：
基本方式：
十三、电波传播的基本特性
电波传播的基本特性即移动信道的基本特性——衰落特性
移动通信信道：
基站天线、移动用户天线和两付天线之间的传播路径
衰落的原因：
复杂的无线电波传播环境
无线电波传播方式：
直射、反射、绕射和散射以及它们的合成
衰落的表现：
传播损耗和弥散；
阴影衰落；
多径衰落；
多普勒频移
十四、信道的分类
1、根据不同距离内信号强度变化的快慢分为：
大尺度衰落；
小尺度衰落
2、根据信号与信道变化快慢程度的比较分为：
长期慢衰落；
短期快衰落
十五、自由空间的电波传播
1、自由空间的传播损耗：
在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗
接收功率
式中，Pt为发射功率，以球面波辐射,,λ为工作波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。
自由空间的传播损耗
当Gt=Gr=1时
分贝式
接收换算
十六、基本电波的传播机制
阻挡体
反射（引起多径衰落）
比传输波长，大的多的物体
绕射
尖利边缘
散射
粗糙表面
1、反射
理想介质表面的反射：
如果电磁波传输到理想介质表面，则能量都将反射回来
极化特性：
电磁波在传播过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态
电磁波的极化形式：
线极化、圆极化和椭圆极化
线极化的两种特殊情况：
水平极化（电场方向平行于地面）；
垂直极化（电场方向垂直于地面）
应用：
接收天线的极化方式同被接收的电磁波的极化形式一致时，才能有效地接收到信号，否则将产生极化失配不同极化形式的天线也可以互相配合使用
多径信号：
两径传播模型；
多径传播模型
2、绕射
惠更斯－菲涅尔原理→菲涅尔区→基尔霍夫公式
惠更斯－菲涅尔原理
波在传播过程中，行进中的波前（面）上的每一点，都可作为产生次级波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前（面）。
绕射由次级波的传播进入阴影区而形成。
阴影区绕射波场强为围绕阻挡物所有次级波的矢量和。
菲涅尔区：
从发射点到接收点次级波路径长度比直接路径长度大的连续区域
基尔霍夫公式从波前点到空间任何一点的场强式中，ER是波面场强，是与波面正交的场强导数。
3、散射
起因：
无线电波遇到粗糙表面时，反射能量散布于所有方向
表面光滑度的判定：
表面平整度的参数高度，平面上最大的突起高度h：
4、时间色散
时间色散参数：
平均附加延时；
rms时延扩展；
最大附加延时扩展（XdB）；
相关带宽：
多径衰落下，频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同时延，可使两个信号变得相关。
这一频率间隔称为“相干”或“相关”带宽（Bc）
从时延扩展角度说明；
从包络相关性角度说明；
多径衰落的分类及判定
5、频率色散
频率色散参数是用多普勒扩展来描述的，而相关时间是与多普勒扩展相对应的参数
时变特性
原因：
移动台运动或信道路径中的物体运动；
用多普勒扩展和相关时间来描述
6、多普勒扩展（功率谱）
相关时间：
相关时间是信道冲激响应应维持不变的时间间隔的统计平均值，即在此间隔内信道特性没有明显的变化。
表征了时变信道对信号的衰落节拍推导相关时间
时间选择性衰落
十七、解决电波在隧道中传播问题的两种措施：
1、在较高频段（数百兆赫），使用强方向性天线，把电磁波集中射入隧道内，但传播距离也不能很长，且受到的影响。
2、在隧道中，纵向隧道壁铺设导波线（通常为泄漏电缆），使电磁波沿着导波线在隧道中传播，从而减小传播的衰耗。
在导波线附近的移动台天线可以通过与导波线开放式泄露场发生耦合，实现与基站的通信。
十八、室外传播模型的使用
适用范围；
应用方法；
使用及评价
适用范围
传播模型
宏蜂窝（>
1km）
微蜂窝（<
频率（MHz）
天线高度
（m）
城区/郊区/乡村
Okumura
宏蜂窝
150-1920
基站：
20-1000
移动台：
1－10
城区、郊区、乡村
Hata
Okumura-Hata
150－1500
30－200
COST-231Hata
1500－2000
30－200移动台：
CCIR
150－2000
城区、郊区
LEE
450－2000
微蜂窝
分LOS和NLOS
WIM
0.02－5km
800－2000
4－50
1－3
十九、移动通信网的基本组成
移动通信系统包括：
移动交换子系统（SS）；
操作维护管理子系统（OMS）；
基站子系统（BSS）移动台（MS）是一个完整的信息传输实体；
基站子系统（BSS）和移动交换子系统（SS）共同建立呼叫；
BSS提供并管理移动台和SS之间的无线传输通道；
SS负责呼叫控制功能，所有呼叫都经由SS建立连接；
操作维护管理子系统（OMS）负责管理控制整个移动网；
移动台（MS）由移动终端设备和用户数据两部分组成；
用户识别卡（SIM）与移动终端设备分离，用于存放用户数据
二十、移动通信的信道结构
（一）话音信道（VC）：
1.检测音（SAT）在模拟蜂窝系统（AMPS和TACS）中，检测音（SAT）是指在话音传输期间连续发送的带外单音。
MSC通过对SAT的检测，可以了解话音信道的传输质量。
当话音信道单元发射机启动后，就会不断在带外（话音频带为300~3400Hz）发出检测音（5970Hz或6000Hz或6030Hz）。
SAT由BS的话音信道单元发出，经移动台MS环回。
2.数据在一定情况下，在话音信道上还可传递数据。
例如，在越区切换时，通话将暂时中断（模拟蜂窝系统中一般要求限定在800ms之内），可利用这段时间在话音信道中，以数据形式传递必要的指令或交换数据。
3.信号音（ST）信号音为线路信号。
它是由移动台发出的单向信号。
例如，在BS寻呼MS过程中，如果BS收到MS发来的ST，就表示振铃成功。
在切换过程中，原BS收到MS发来的ST信号，则表示MS对切换认可。
ST是带内信号，一般在0~300Hz之间。
（二）控制信道（CC）：
1.寻呼：
当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道（PC）。
2.接入：
当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号，所以将该信道称为接入信道（AC）。
在控制信道中，不仅传递寻呼和接入信号，还传递大量的其他数据，如系统的常用报文、指定通话信道、重试（重新试呼）等信号。
移动通信环境下的干扰
（三）同频道干扰
1.同频道干扰保护比指标
接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，称为同频道干扰保护比。
对于模拟蜂窝移动通信网，其同频道干扰保护比指标规定如下：
（1）静态同频道干扰保护比。
（2）同频道干扰概率。
（3）考虑衰落影响、干扰概率和静态射频保护比后的同频道干扰保护比。
2.同频道复用保护距离系数D/r
（四）邻频道干扰：
工作在k频道的接收机受到工作于k±
1频道的信号的干扰，即邻道（k±
1频道）信号功率落入k频道的接收机通带内造成的干扰称为邻频道干扰。
解决邻频道干扰的措施包括
（1）降低发射机落入相邻频道的干扰功率，即减小发射机带外辐射；
（2）提高接收机的邻频道选择性；
（3）在网络设计中，避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用，以增加同频道防护比。
（五）互调干扰
1、产生互调干扰的基本条件是
（1）几个干扰信号（ωA、ωB、ωC）与受干扰信号的频率（ωS）之间满足2ωA-ωB=ωS或ωA+ωB-ωC=ωS的条件；
（2）干扰信号的幅度足够大；
（3）干扰（信号）站和受干扰的接收机都同时工作。
2、互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类
（1）发射机互调干扰：
一部发射机发射的信号进入了另一部发射机，并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相互调制，产生不需要的组合干扰频率，对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰，称为发射机互调干扰。
减少发射机互调干扰的措施有：
加大发射机天线之间的距离；
采用单向隔离器件和采用高Q谐振腔；
提高发射机的互调转换衰耗。
（2）接收机互调干扰：
当多个强干扰信号进入接收机前端电路时，在器件的非线性作用下，干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰。
减少接收机互调干扰的措施有：
提高接收机前端电路的线性度；
在接收机前端插入滤波器，提高其选择性；
选用无三阶互调的频道组工作。
3.在设台组网中对抗互调干扰的措施
（1）蜂窝移动通信网。
（2）专用的小容量移动通信网。
（六）阻塞干扰
当外界存在一个离接收机工作频率较远,但能进入接收机并作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。
这种干扰与干扰信号的幅度有关，幅度越大，干扰越严重。
当干扰电压幅度非常强时，可导致接收机收不到有用信号而使通信中断。
（七）近端对远端的干扰
当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B（距离d2）到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台A（距离ｄ１，ｄ２<
<
ｄ1）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B就会造成对接收距离距基站远的移动台A的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台A的有用信号淹没。
这种现象称为近端对远端干扰。
克服此类干扰的措施有两个：
一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔；
二是移动台端加自动（发射）功率控制（APC），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。
由于频率资源紧张，几乎所有的移动通信系统对基站和移动终端都采用APC工作方式
二十一、小区簇的意义
1、一个共有S个双向信道的蜂窝系统，如果每簇含N个小区，每个小区分配K个信道（k<
S）
那么
如果簇在系统中共同复制了M次，则信道的总数C可作为容量的一个度量
N叫做簇的大小，典型值为4、7或12。
N的值表现了移动台或基站在保证通信质量的同时，可以承受的干扰（主要是同频干扰）
二十二、频率复用距离与小区簇的关系
频率复用距离（即同频距离）D是指最近的两个频点小区中心之间的距离在小区中心作两条与小区的边界垂直的直线，其夹角为120º
。
此两条直线分别连接到最近的两个同频点小区中心，其长度分别为I和J，于是
令：
I=2iH，J=2jH
式中H为小区中心到边的距离
其中，R是小区的半径。
这样
其中N又称为频率复用因子
可见频率利用率与同频干扰是一对矛盾
二十二、同频相邻小区的找法
沿着任何一条六边形链移动i个小区
逆时针旋转60度再移动j个小区
二十三、切换和位置管理
（一）信道切换原理
1、切换：
将处于通话状态的MS转移到新的业务信道上（新的小区）的过程
2目的：
实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖，即当移动台从一个小区进入另一个小区时，3、保证通信的连续性
操作：
识别新的小区；
分配给移动台在新小区的话音信道和控制信道
信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区。
由移动台发起；
由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。
由上级实体发起。
要求：
切换必须顺利完成，并且尽可能少地出现，同时要使用户觉察不到；
切换门限要恰当；
切换前对信号的监视：
保证信号电平的下降确实由于移动台正离开当前基站
检测
第一代模拟蜂窝系统
由基站完成，由MSC管理
数字TDMA第二代系统
移动台辅助切换（MAHO）
方法
信道监视方法
1、目的：
使切换请求优先于初始呼叫请求
2、原理：
保留小区中所有可用信道的一小部分，专门为那些可能要切换到该小区的通话所发出的切换请求服务
对切换请求进行排队
减小中断的发生概率
原理：
信号强度下降到切换门限以下和因信号太弱而通话中断之间的时间间隔是有限的
（二）位置管理
把一个呼叫传送到随机移动的用户
主要任务
位置登记：
已知移动台的实时位置信息时，更新位置数据库和认证移动台
呼叫传递：
在有呼叫给移动台的情况下，根据HLR（HomeLocationRegister归属寄存器）和VLR（VisitorLocationRegister访问寄存器）中可用的位置信息来定位移动台
涉及问题
位置更新（LocationUpdate）：
解决移动台如何发现位置变化以及何时报告当前位置的问题位置寻呼（LocationPaging）：
解决如何有效地确定移动台当前处于哪一个小区的问题
二十四、多址接入方式：
频分多址方式（FDMA）时分多址方式（TDMA）码分多址方式（CDMA）空分多址方式（SDMA）
（一）频分多址（FDMA）方式
FDMA频谱分割原理
1、每个用户分配一个信道，即一对频谱
（1）较高的频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道
（2）较低的频谱用作反向信道即移动台向基站方向的信道
2、必须同时占用2个信道（2对频谱）才能实现双工通信
（1）基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号
（2）任意两个移动用户之间进行通信都必须经过基站的中转
3、设置频道间隔，以免因系统的频率漂移造成频道间重叠
（1）前向信道与反向信道之间设有保护频带
（2）用户频道之间，设有保护频隙
FDMA系统的特点
（1）每信道占用一个载频，信道的相对带宽较窄，即通常在窄带系统中实现
（2）符号时间>
>
平均延迟扩展（Ts>
），所以码间干扰较少，无需自适应均衡
（3）基站复杂庞大，易产生信道间的互调干扰
（4）必须使用带通滤波器来限制邻道干扰
（5）越区切换复杂，必须瞬时中断传输，对于数据传输将带来数据的丢失
（二）时分多址（TDMA）方式
1工作原理
（1）在一个
升级会员 