移动通信技术 重要知识点院校合作版Word下载.docx
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分为发射天线和接收天线：
发射天线：
天线把射频载波信号变成电磁波发射出去；
接收天线：
把接收到的电磁波变成射频载波信号。
4.通信网的概念及构成要素
通信网：
用于完成任意用户之间信息传递和交换的全部设备的总和，是通信系统的系统。
构成要素：
用户终端：
含传感器、信号处理设备、产生辨别信令和协议等；
传输线路：
信道，有线和无线的，包括复用设备；
交换设备：
电路交换、分组交换和多址接入等；
通信协议和标准：
信令、传输标准和质量标准等。
第2章移动通信概论
1.移动通信的概念
指通信的双方，至少有一方是在移动中进行信息传输与交换的。
2.移动通信的特点
（1）用户的移动性；
（2）电波传播条件复杂；
（3）噪声和干扰严重；
（4）系统和网络结构复杂；
（5）有限的频率资源
3.移动通信的工作频段
（1）GSM900频段为：
上行信道：
890～915MHz（移动台发，基站收）；
下行信道：
935～960MHz（基站发，移动台收）。
总带宽（单向）：
25MHz
双工间隔：
45MHz
（2）DCS1800频段为：
1710～1785MHz；
下行信道：
1805～1880MHz。
75MHz
95MHz
（3）IS-95（CDMA）工作频段：
825MHz～835MHz；
下行信道：
870MHz～880MHz。
10MHz
（4）TD-SCDMA（中国移动）的频带为：
1880MHz-1920MHz；
2010MHz-2025MHz；
2300MHz-2400MHz；
共155MHz。
（5）WCDMA（中国联通）的频带是：
1940MHz-1955MHz（上行信道）
2130MHz-2145MHz（下行信道）。
15MHz
190MHz
（6）CDMA2000（中国电信）的频带是：
1920MHz-1935MHz（上行信道）
2110MHz-2125MHz（下行信道）；
4.移动通信的工作方式
移动通信系统的工作方式可以分为单工方式、半双工方式和全双工方式。
单工方式是指通信双方在某一时刻只能处于一种工作状态：
或接收或发送，而不能同时进行收发，通信双方需要交替进行收信和发信。
半双工方式是指通信中有一方（常指基站）可以同时收发信息，而另一方（移动台）则以单工方式工作。
全双工方式是指通信双方均可同时进行接收和发送信息。
这种方式适用于公用移动通信系统，是广泛应用的一种方式。
有频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种模式。
频分双工（FDD）：
利用两个不同的频率来区分收发信道。
即对于发送和接收两种信号，采用不同的频率。
时分双工（TDD）：
利用同一频率但两个不同的时间段来区分收发信道。
即对于发送和接收两种信号，采用不同的时间。
5.移动通信系统的组成
移动通信系统由三个子系统构成：
交换子系统（SS）、基站子系统（BSS）、移动台子系统（MS）。
系统结构框图：
6.移动通信的调制技术
从第二代移动通信开始，移动通信便进入了数字通信的时代，因此现在的移动通信调制主要采用数字调制技术。
数字调制技术指的是用数字信号调制载波的某一参数的技术，根据调制参数的不同，可以分为振幅键控调制（ASK）、移频键控（FSK）与移相键控（PSK）。
目前的移动通信的调制技术应用最多的是两种调制技术：
高斯最小移频键控（GMSK）与四相移相键控（QPSK）。
其中GSMK主要应用在GSM系统中，QPSK主要应用在CDMA系统中。
第3章移动通信信道与天线
1.移动通信电波传播的主要方式
反射：
当电磁波遇到比波长大得多的物体时发生反射。
反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。
绕射：
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。
散射：
当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体的个数非常巨大时，发生散射。
2.描述移动通信衰落特征的物理量
场强中值：
具有50%概率的场强之值。
衰落深度：
衰落严重程度：
20lg（Ei/EO）（Ei：
接收电平值；
EO：
场强中值）。
衰落速率：
衰落频繁程度，单位时间内场强包络与场强中值相交次数的一半。
衰落持续时间：
场强低于某一给定电平值的持续时间。
3.移动通信信道的衰落特性
自由空间传播损耗:
自由空间中电波直线传播，不被吸收，不反射、折射和散射，电磁波能量没有损失，像在真空一样。
在自由空间中电波得扩散衰耗称之为自由空间传播损耗，仅与传播距离、频率有关。
多径效应：
电波在传播过程中，由移动台周围的局部散射体（地形，地物和移动体等）引起多径传播效应称为多径效应。
因为多径，信号到达接收端的时间不同，产生时延，相位不同，多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号的幅度有时同向加强，有时反向减弱快速起伏，即表现为快衰落。
阴影效应：
在移动通信中，由于建筑物和其他物体对电波的传播路径的阻挡儿在传播接收区域上形成半盲区，以致电波的折射传播随时间变化而变化，形成电磁场阴影。
这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应。
阴影效应表现为慢衰落。
多普勒频移：
当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差称为多普勒频移。
延时扩展：
由于多径传播的影响，在移动无线信道中，当电波从发送端向接收端传播时，电波经过一次或多次反射，使无线信号沿着不同的路径传播。
每条路径的长度不同，因而信号的到达时间是不同的。
当发送端发送一个极窄的脉冲信号至移动台时，由于存在多条路径且路径长度不同，则发射信号沿各路径到达接收天线的时间就不一样，并且传播路径随移动台的运动儿变化，因而移动台接收到的信号由许多不同延时的脉冲组成，称这种信号扩展为延时扩展。
延时扩展在移动电话中主要表现为回音。
码间串扰：
延时扩展引起的一个码元的波形扩展到其它码元周期中。
相关带宽：
表征多径信道特性的一个重要参数，它是指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性，通常，相关带宽近似等于最大多径延时Tm的倒数。
当信号的带宽小于相关带宽时，发生非频率选择性衰落（或平坦衰落）；
当信号带宽大于相关带宽时，发生频率选择性衰落。
4.天线的相关知识
（1）基本概念
是辐射和接收电磁波的金属导体系统。
把高频电流转换成电磁波辐射到空间，也把接收到的电磁波转换成高频电流。
振子：
产生显著辐射的直导线。
对称振子：
两臂长度相等的振子，也叫半波振子。
天线辐射图：
使用极坐标，用水平平面和垂直平面描述天线辐射能量的去向。
半功率（角）波束宽：
天线辐射图上主瓣辐射最大能量（0dB）处降低3dB的两个交点与圆心连线形成的夹角。
主瓣：
天线辐射图上包含所需最大辐射方向的辐射波瓣。
副瓣：
天线辐射图上主瓣旁边的波瓣，也叫旁瓣。
依次第一旁瓣、第二旁瓣。
前瓣：
天线辐射图上辐射能量最大方向上的波瓣。
后瓣：
天线辐射图上辐射能量最大反方向的波瓣。
零点（零陷）：
天线辐射图上主瓣与旁瓣、旁瓣与旁瓣之间的凹点。
（2）天线的特性参数
天线增益：
指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。
dBi：
一个天线与各向同性辐射器（点源天线）相比较的增益。
Gi=10lg（Eo2/Ei2）（dBi）=20lg（Eo/Ei）（dBi）
其中，Ei为点源天线在某点处的场强。
dBd：
一个天线与对称振子相比较的增益。
Gd=10lg（Eo2/Ed2）（dBd）
其中，Ed为对称振子天线在某点处的场强。
dBi=dBd+2.15
前后比：
前后瓣最大电平之比。
天线的方向性：
天线向一定方向辐射电磁波的能力。
天线下倾角：
调整天线俯仰角，使波束指向朝向地面。
有电下倾和机械下倾两种。
输入阻抗：
天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比。
输入阻抗有电阻分量和电抗分量。
输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。
因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
阻抗匹配：
指天线系统的输入阻抗与传输系统的特性阻抗相同，一般为50欧姆。
驻波比：
指射频端口的匹配性能，是表征反射电压与入射电压的大小关系。
极化方向：
电波的电场方向。
垂直极化波：
电波的电场方向垂直于地面；
水平极化波：
电波的电场方向与地面平行。
单极化天线：
采用一种极化方式的天线。
移动通信系统中一般采用垂直极化方式的单极化天线。
双极化天线：
两个不同极化方式的天线为一个整体，传输两个独立的波。
辐射效率：
是天线辐射功率与输入功率之比，它与天线的损耗电阻、辐射电阻、工作波长等有关。
要增大辐射电阻，减小损耗电阻。
（3）实际应用中的天线
全向天线：
水平方向功率均匀辐射，垂直方向辐射能量集中。
定向天线：
亦称扇区天线，水平和垂直方向图是非均匀的，辐射功率集中在一个方向上。
GPS天线：
CDMA系统中接收GPS信号，转换成GPS时钟。
GPS时钟为CDMA网络提供基本的时间同步，用以切换等。
智能天线：
原理是将无线电信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号的到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
5.抗衰落分集技术
分集技术：
是一种主要的抗衰落技术。
要解决的问题是如何利用多径信号来改善系统的性能，提高多径衰落信道下传输的可靠性。
通过两条或两条以上途径传输同一信息。
含义：
一是分散传输；
二是集中合并处理；
分为发送分集和接收分集，或者宏分集和微分集。
发送分集：
指在不同的天线上发射包含同样信息的信号（信号可能并不相同），从而达到空间分集的效果。
接收分集：
用于接收端，通过两个或多个接收天线来实现。
宏分集：
也称为多基站分集，这是一种减少慢衰落影响的分集技术，把多个基站设置在不同的地理位置上和不同方向上，同时和小区的一个移动台通信，移动台可以选用其中信号最好的一个基站进行通信。
在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效应或地形的影响而出现严重的慢衰落，这种方法就能保证通信不会中断。
微分集：
是一种减少快衰落影响的分集技术，在一个基站实现分集。
微分集有五种：
空间分集、极化分集、频率分集、时间分集、隐分集（RAKE接收）。
空间分集：
空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的信号，然后合成或选择其中一个强信号。
空间分集接收是利用多副接收天线来实现的。
接收端天线之间的距离d≥λ/2。
极化分集：
实际是空间分集的特殊情况，它是用同一频率携带两种不同极化方式的信号来获取增益。
目前移动使用的双极化天线就是极化分集天线，是把采用±
45°
正交极化阵子的两副天线合成一副天线。
优点：
节省安装空间。
频率分集：
采用两个或两个以上具有一定间隔的频率同时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，以减轻衰落影响的工作方式。
两信号的频率间隔△f=f2-f1越大，信号之间衰落的相关性越小。
时间分集：
将给定的信号在时间上相差一定的间隔重复传输N次，只要时间间隔满足要求，就可以得到N条独立的分集支路。
隐分集（RAKE接收）：
将幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，通过延时和相位校准，使它们在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合为代数求和，能够有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。
把原来是多径干扰的信号变成有用信号组合在一起，达到变害为利的目的。
第4章移动通信的噪声与干扰
互调干扰：
几个不同信号通过非线性电路时产生的与有用信号相同或相近的频率组合，而对通信系统构成的一种干扰。
邻道干扰：
相邻或相近的信道之间的干扰。
同频干扰：
相同载频电台之间的干扰，它是蜂窝式移动通信所特有的干扰，由频道重复利用所造成的。
同频复用距离：
在蜂窝式移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离后，要重复使用相同的频道。
同频道的小区距离越远，它们之间的同频干扰就越小，但频率复用次数随之降低，即频率利用率降低。
因此，在进行小区的频率分配时，应在满足一定通信质量要求的前提下，确定同频复用的最小距离，这个最小距离称作同频复用最小安全距离，简称同频复用距离。
同频干扰保护比（C/I）：
不同小区使用相同频率时，服务小区载频功率与另外的同频小区对服务小区产生的干扰功率之比。
GSM规范中一般要求C/I>
9dB；
工程中一般加3dB的余量，即要求大于12dB。
邻道干扰保护比（C/A）：
在同频复用时，服务小区载频功率与相邻频率对服务小区产生的干扰功率之比。
GSM规范中一般要求C/A>
-9dB；
工程中一般加3dB的余量，即要求大于-6dB。
远近效应：
距离基站距离不同的两个移动台向基站发送信号，如果两者频率相近，那么近处大功率信号对远处小功率信号产生很强的干扰，将导致强信号掩盖弱信号。
第5章移动通信组网技术
1.移动通信网覆盖方式
大区制：
一个基站覆盖整个服务区（如一个城市），并由它来负责本服务区移动通信的联络和控制。
大区制组网的优点是网络结构简单，投资少、见效快；
缺点是不能频率复用，频率利用率低，系统容量小。
小区制：
将整个服务区划分为若干个小无线区，每个小无线区设置一个基站，这个基站负责本区的移动通信的联络和控制，同时在MSC的统一控制下，实现小区间移动通信的转接及与公众电话网的联系。
小区制的优点是：
可进行频率复用，频率利用率提高；
小区范围可根据用户数灵活确定，容量增大。
缺点是：
移动台切换概率增加，控制交换功能复杂，要求提高；
基站数增加，建网成本提高。
蜂窝技术：
为了提高有限的频率资源的利用率，将整个服务区划分为若干个无线小区进行网络覆盖，这些无线小区可以间隔一定距离进行频率的重复利用。
这些无线小区采用正六边形的形状进行网络覆盖，因正六边形酷似蜂窝，故将这种小区称为蜂窝小区，称这种采用蜂窝小区组建移动通信网的技术为蜂窝技术。
2.多址技术
多址接入技术：
为了实现多用户无线通信，使众多用户高效共享给定频谱资源的技术。
多址接入技术要研究的问题是：
在移动通信环境的电波覆盖区内，如何建立用户之间的无线信道的连接；
以及如何从接收的信号中识别出送给指定通信对象的信号。
FDMA：
是指将给定的总频段划分成若干个小频道（或称信道），不重叠，不共享，供不同的用户使用。
TDMA：
以传输信号存在的时间不同来区分信道建立多址接入的方式。
CDMA：
以传输信号的码型不同来区分信道（用户），建立多址接入的方式。
SDMA：
通过空间的分割来区别不同用户。
3.频点
频点：
频道序号，信道（或载频）宽度的中心频率
（1）GSM900频点序号：
1～124
系统频点序号与频道标称中心频率的关系
基站发：
f2（n）＝935.2＋（n-1）×
0.2MHz＝f1（n）＋45MHz基站收：
f1（n）＝890.2＋（n-1）×
0.2MHz
n=1～124
（2）DCS1800频点序号：
512～885
基站收：
f1（n）＝1710.2＋（n－512）×
0.2MHz基站发：
f2（n）＝1805.2＋（n－512）×
0.2MHz＝f1（n）＋95MHz
n=512～885
（3）CDMA共有7个频点：
37、78、119、160、201、242、283
系统频点序号与频道标称中心频率的关系
上行：
825+0.03×
n
下行：
870+0.03×
n
4.频率复用技术
频率复用技术：
是指同一组频率用于覆盖不同的小区,这些小区彼此之间通过设定有效的距离来避免相互干扰。
频率复用技术是蜂窝移动通信的核心概念。
复用度：
共同使用全部可用频率的N个小区为一个基本复用簇。
复用度大小就是每个基本复用簇中小区的数量。
5.几个与组网相关的基本概念
小区：
小区是蜂窝系统最小的单位，每个小区由一个基站覆盖。
扇形小区：
采用定向天线，一般来说基站只有三个小区（扇区）。
每个扇区为120度，三个扇区，共360度。
也就达到了全方位覆盖。
全方向性小区：
基站发射的信号360°
方向上的强度都相同的小区称为全方向性小区。
一个全向小区内只有一个基站。
宏小区：
范围大，天线高度高，在铁塔上或大楼顶部。
微小区：
覆盖特定区域，如机场、隧道和地铁等场所。
微微小区：
更小的小区，如大楼的一个楼层。
位置区：
许多小区组成一个位置区。
在这个区域中，移动台可任意移动，不需要位置更新。
设置位置区的作用是使移动交换中心（MSC）能及时知道移动台的位置，当呼叫移动台时，移动交换中心就在该移动台的位置区中的所有小区进行搜索，能快速、准确地找到移动台。
MSC区：
一个MSC控制的所有位置区。
一个MSC能控制多个位置区。
PLMN区：
公用陆地移动通信网（PLMN）。
多个MSC区构成了PLMN区。
一个PLMN区实际上就是一家运营商经营的范围。
服务区：
全球所有的PLMN区构成了服务区。
漫游：
移动台从一个MSC区到另一个MSC区后，仍能入网使用的通信服务功能。
漫游的实现过程：
位置登记、转移呼叫和呼叫建立。
切换：
为了保证通信的连续性，正在通话的移动台从一个小区进入相邻的另一小区时，工作频道从一个无线频道上转换到另一个无线频道上，而通话不中断。
小区分裂：
是将拥塞小区分成更小小区，或将全向覆盖小区改为定向覆盖小区，每个小区都有自己的基站，并相应地降低天线高度和发射机的功率，使每个小区多分配的频道数增多，满足话务量增大的需要。
裂向：
使用定向天线来减小同频干扰，从而提高系统容量的技术。
话务量：
是衡量电话系统业务量大小的度量。
话务量定义为在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间（小时）的乘积，即：
A=λ×
S，单位为爱尔兰Erl。
呼损率：
呼叫失败的次数占总呼叫次数的百分比。
也称为服务等级（GOS）
B=（总话务量-完成话务量）/总话务量×
100%
=呼叫失败的次数/总呼叫次数×
6.移动通信的信令
信令：
是通信网中各种设备之间交流的一种规定语言。
随路信令：
信令信号随话音信号一起传送。
传送速度较慢，信息容量有限。
公共信道信令：
信令信号与话音信号分开传送，通过专用的公共通道传送，来适应数字程控交换机的发展。
7号信令：
是局间公共信道信令，应用于数字通信网络。
由信令点（SP）、信令转接点（STP）、信令链路组成。
信令点（SP）:
处理控制信息的节点。
起源点、目的地节点。
信令转接点（STP）：
将信令消息从一条信令链路转送到另一条信令链路的信令节点。
信令链路：
信令网各信令间传递信令消息的物理信道。
7.移动性管理
移动性管理：
一是位置管理；
二是越区切换。
位置管理：
对移动用户进行位置登记，更新VLR、HLR。
越区切换：
硬切换：
在不同频率的小区之间的切换，移动台先暂时断开与原基站联系的信道，自动向新的频率调谐，与新的基站建立联系，建立新的信道，从而完成切换的过程。
软切换：
移动台移动到一个新的基站区域时，原基站与新基站的载波频率相同，移动台开始与新基站联系时，并不立即中断与原基站之间的通信，直到移动台与新基站通信稳定后，才由通信系统将手机与原基站之间的通信中断。
第6章GSM移动通信系统
1.GSM的系统结构
移动台子系统、基站子系统、网络子系统、操作子系统
2.GSM的主要接口
3.各接口承载的相关协议
4.GSM系统的主要号码
ISDN：
移动用户号码（移动台号码），是指主叫用户为呼叫数字公用陆地蜂窝移动通信网中的用户所需拨的号码，是移动用户对外公开的电话号码
IMSI：
国际移动用户识别码是数字PLMN网中唯一地识别一个移动用户的号码，为一个15位数字的号码。
IMSI永久地属于一个注册用户，在包括漫游区域在内的所有位置都是有效的。
MSRN：
移动用户漫游号码，用于选路由的临时号码。
TMSI：
临时移动用户识别号码。
为了对IMSI保密，当移动用户每次位置登记（包括位置更新）后或者呼叫（主叫或被叫）时，VLR将为其分配一个唯一的TMSI号码，为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码。
仅在本MSC业务区内才有效。
IMEI：
国际移动台识别号码
LAI：
位置区识别码
CGI：
小区识别码（全球小区识别码）
BSIC：
基站识别码
MSC/VLR识别号码：
MSC/VLR号码在NO.7信令信息中使用，是用来识别和寻址MSC/VLR的。
HLR/AUC识别号码：
HLR号码在NO.7信令信息中使用，是用来识别和寻址HLR的。
HOnumber：
切换号码，HO－N是当进行移动交换局间越局切换时，为选择路由，由目标MSC（即切换要转移到的MSC）临时分配给移动用户的一个号码。
5.GSM的信道
在GSM中，无线信道分为物理信道和逻辑信道，逻辑信道又可以分为业务信道（TCH）和控制信道（CCH）两种。
物理信道：
一个载频上的TDMA帧的一个时隙
逻辑信道：
根据传递于BTS与MS间信息的种类定义，是一种人为的定义，要被映射到某个物理信道上才能实现信息的传输。
TCH：
业务信道，用于传送编码后的话音或数据信息
CCH：
控制信道，用于传递信令或同步数据，分为三类：
BCH、CCCH、DCCH
BCH：
广播信道，全为下行信道，FCCH、SCH、BCCH
CCCH：
公共控制信道，基站与移动台间
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