上海大学通信考研相关复习参考通信原理.docx
《上海大学通信考研相关复习参考通信原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上海大学通信考研相关复习参考通信原理.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
上海大学通信考研相关复习参考通信原理
硬切换
硬切换是在不同频率的基站或覆盖小区之间的切换。
这种切换的过程是移动台（手机）先暂时断开通话,在与原基站联系的信道上，传送切换的信令,移动台自动向新的频率调谐，与新的基站接上联系,建立新的信道，从而完成切换的过程。
简单来说就是“先断开、后切换”,切换的过程中约有1/5秒时间的短暂中断。
这是硬切换的特点。
在FDMA和TDMA系统中，所有的切换都是硬切换。
当切换发生时，手机总是先释放原基站的信道，然后才能获得新基站分配的信道，是一个"释放-建立"的过程，切换过程发生在两个基站过度区域或扇区之间，两个基站或扇区是一种竞争的关系。
如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化，手机就会在两个基站间来回切换，产生所谓的"乒乓效应"。
这样一方面给交换系统增加了负担，另一方面也增加了掉话的可能性。
现在我们广泛使用的“全球通（GSM）”系统就是采用这种硬切换的方式。
因为原基站和移动到的新基站的电波频率不同，移动台在与原基站的联系信道切断后,往往不能马上建立新基站的新信道，这时就出现一个短暂的通话中断时间。
在“全球通”系统,这个时间大约是200毫秒。
它对通话质量有点影响。
软切换
软切换是发生在同一频率的两个不同基站之间的切换。
在码分多址（CDMA）移动通信系统中，采用的就是这种软切换方式。
当一部手机处于切换状态下同时将会有两个甚至更多的基站对它进行监测，系统中的基站控制器将逐帧比较来自各个基站的有关这部手机的信号质量报告，并选用最好的一帧。
可见CDMA的切换是一个"建立-比较-释放"的过程，我们称这种切换为软切换，以区别与FDMA、TDMA中的切换。
软切换可以是同一基站控制器下的不同基站或不同基站控制器下不同基站之间发生的切换。
所谓软切换,就是在移动台进入切换过程时，与原基站和新基站都有信道保持着联系,一直到移动台进入新基站覆盖区并测出与新基站之间的传输质量已经达到指标要求时，才把与原基站之间的联系信道切断。
简单地说,软切换的特点是“先切换、后断开”。
这种切换方式是在与新基站建立联系信道后，才断开与原基站的联系信道,因此在切换过程中没有中断的问题，对通信质量没有影响。
由于软切换是在频率相同的基站之间进行的,因此当移动台移动到多个基站覆盖区交界处时，移动台将同时和多个基站保持联系,起了业务信道分集的作用，加强了抗衰落的能力,因而不可能产生“掉话”。
即使当移动台进入了切换区而一时不能得到新基站的链路，也进入了等待切换的队列,从而减少了系统的阻塞率。
因此也可以说，软切换是实现了“无缝”的切换。
CDMA通信系统中的跨频切换、跨BSC（跨区切换）切换也是硬切换。
（不同的系统、不同的设备商、不同的频率配置或不同的帧偏置）[1]
TD-SCDMA：
TD-SCDMA（Time-DivisionSynchronousCodeDivisionMultipleAccess时分同步码分多址）:
是由我国信息产业部电信科学技术研究院提出，与德国西门子公司联合开发。
主要技术特点:
时分同步码分多址技术，智能天线技术和软件无线技术。
它采用tdd双工模式，载波带宽为1.6mhz。
tdd是一种优越的双工模式，因为在第三代移动通信中，需要大约400mhz的频谱资源，在3Ghz以下是很难实现的。
而tdd则能使用各种频率资源，不需要成对的频率，能节省未来紧张的频率资源，而且设备成本相对比较低，比fdd系统低20%--50%，特别对上下行不对称，不同传输速率的数据业务来说tdd更能显示出其优越性。
也许这也是它能成为三种标准之一的重要原因。
另外，td-scdma独特的智能天线技术，能大大提高系统的容量，特别对cdma系统的容量能增加50%，而且降低了基站的发射功率，减少了干扰。
td-scdma软件无线技术能利用软件修改硬件，在设计、测试方面非常方便，不同系统间的兼容性也易于实现。
当然td-scdma也存在一些缺陷，它在技术的成熟性方面比另外两种技术要欠缺一等。
因此，信息产业部也广纳合作伙伴一起完善它。
另外它在抗快衰落和终端用户的移动速度方面也有一定缺陷。
[1]
特点：
全称TimeDivision-SynchronousCDMA（时分同步CDMA），在频谱利用率、对业务支持具有灵活性等独特优势。
优势：
中国自有3G技术，获政府支持
WCDMA：
WCDMA（WidebandCodeDivisionMultipleAccess宽带码分多址）是一种3G蜂窝网络。
WCDMA使用的部分协议与2GGSM标准一致。
具体一点来说，WCDMA是一种利用码分多址复用（或者CDMA通用复用技术，不是指CDMA标准）方法的宽带扩频3G移动通信空中接口。
wcdma（widebandcodedivisionmultipleaccess）:
wcdma源于欧洲和日本几种技术的融合。
wcdma采用直扩（ds）模式，载波带宽为5mhz，数据传送可达到每秒2mbit（室内）及384kbps（移动空间）。
它采用mcfdd双工模式，与gsm网络有良好的兼容性和互操作性。
作为一项新技术，它在技术成熟性方面不及cdma2000，但其优势在于gsm的广泛采用能为其升级带来方便。
因此，近段时间也倍受各大厂商的青睐。
wcdma采用最新的异步传输模式（atm）微信元传输协议，能够允许在一条线路上传送更多的语音呼叫，呼叫数由现在的30个提高到300个，在人口密集的地区线路将不再容易堵塞。
另外，wcdma还采用了自适应天线和微小区技术，大大地提高了系统的容量。
[1]
特点：
全称为WidebandCDMA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，WCDMA是当前世界上采用的国家及地区最广泛的，终端种类最丰富的一种3G标准。
已有538个WCDMA运营商在246个国家和地区开通了WCDMA网络，3G商用市场份额超过80%，而WCDMA向下兼容的GSM网络已覆盖184个国家，遍布全球。
WCDMA用户数已超过6亿。
优势：
有较高的扩频增益，发展空间较大，全球漫游能力最强，技术成熟性最佳。
CDMA2000：
特点：
CDMA2000是由窄带CDMA（CDMAIS95）技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通公司为主导提出。
优势：
可以从原有的CDMA1X直接升级到3G，建设成本低廉。
说联通的WCDMA比移动的TD好，也不完全对，各有各的特点。
TD-SCDMA是中国自主3G标准，2000年5月，ITU（国际电信联盟）公布TD-SCDMA正式成为ITU第三代移动通信标准3G国际标准的一个组成部分，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000并列为三大主流3G国际标准。
TD-SCDMA于20XX年4月1日试商用。
WCDMA也使用CDMA的复用技术而且它跟Qualcomm的标准也很相似。
但是W-CDMA不仅仅是复用标准。
它是一个详细的定义行动电话怎样跟基站通讯，信号怎样调制，数据帧怎么构建等的完整的规范集
数字基带传输系统相关概念
信源编码：
有两个基本功能1，提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率。
码元速率决定传输所占的带宽，而传输带宽反映了通信的有效性。
2，完成模数（A/D）转换。
即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。
信道编码：
目的是增强数字信号的抗干扰能力，数字信号在信道传输时受到噪声等影响后将会产生差错。
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓的“抗干扰编码”。
同步：
是使收发两端的信号在时间上保持步调一致，是保证数字通信系统有序，准确，可靠工作的前提条件。
按照同步的功用不同可以分为：
载波同步，位同步，群（帧）同步，网同步
码间串扰（ISI）：
由于系统传输特性（包括收发滤波器和信道特性）不理想，导致前后码元的波形畸变，展宽。
并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前的码元抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。
解决码间串扰的措施：
部分响应系统，均衡技术
部分响应系统：
人为地，有规律的在码元的抽样时刻引入马建串扰，并在接收端判决前加以消除，从而可以达到改善频谱特性，压缩传输频带，使频带利用率达到理论上的最大值，并加速传输波形尾巴的衰减和降低对定时精度要求的目的。
（预编码器——相关编码器——发送滤波器——信道——接收滤波器共同组成）
均衡器：
为了减小码间串扰的影响，通常需要在系统中插入一种可调滤波器来校正或者补偿系统特性。
这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。
时域均衡器：
直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足无码间串扰条件。
频域均衡器：
是从频率响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的总传输函数满足无失真传输条件。
频域均衡在信道特性不变，且传输低速率数据时是适用的，而时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在高速数据传输中得以广泛应用。
无码间串扰的时域条件和频域条件:
无码间串扰的传输特性的设计（1，理想低通特性。
2，余弦滚将特性）
眼图：
指通过滤波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。
具体做法：
用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端，然后调整示波器的水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。
可以观察：
码间干扰，信道噪声等
数字带通（频带，载波）传输系统相关概念
数字调制技术
1，当做模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理
2，利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。
成为键控法（ASK,FSK,PSK,DPSK）
3，PSK与DPSK的区别
DPSK可以解决相位模糊的问题。
QAM信号存在相位模糊的问题。
QAM本质上也是相移键控（PSK）
4，MSK最小频移键控。
6个特点:
相位连续，包络稳定，占用频带最小且严格正交，最小频率间隔等于1/2Ts，每个码元持续时间Ts内包含的载波周期数为1/4周期的整数倍。
5，GMSK：
高斯最小频移键控，优点是功率谱密度集中，占用带宽减小，缺点是有码间串扰（ISI）
6，OFDM正交频分复用：
是一类多载波并行调制机制，采用多个载波，将信道分成许多子信道，各路子载波的已调信号频谱有部分重叠；各路已调信号是严格正交的；主要优点：
能够提高信息传输速率；各个载波所处的频段的信道特性可采用不同的调制制度，并且可以随信道特性的变化而改变，具有很大的灵活性。
7，扩频：
将信号的频谱扩展到占用很宽的频带。
（简称扩普）
8，扩谱技术一般分为三类：
1，直接序列扩普（DSSS）2，调频（FH）3，线性调频
9，扩频的目的：
1，提高抗窄带干扰的能力，2，防止窃听；3，提高抗多径传输效应的能力，4，使多个用户可以共用同一频带；（方法是不同用户采用互相正交的不同扩谱码，就可以区分各个用户的信号，从而按照码分多址的原理进行工作）5，提供测距能力
香农公式：
如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C，那么，在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。
该定理还指出：
如果R>C，则没有任何办法传递这样的信息，或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。
可以严格地证明；在被高斯白噪声干扰的信道中，传送的最大信息速率C由下述公式确定：
C=B*log₂（1+S/N）（bit/s）
该式通常称为香农公式。
B是码元速率的极限值（由奈奎斯特指出B=2*H,H为信道带宽，单位Baud），S是信号功率（瓦），N是噪声功率（瓦）。
由香农公式引出扩频通信
香农公式中还可以推论出：
在信道带宽C不变的情况下，带宽B和信噪
扩频通信
比S/N是可以互换的，也就是说，从理论上完全有可能在恶劣环境（噪声和干扰导致极低的信噪比）时，采用提高信号带宽（B）的方法来维持或提高通信的性能，甚至于可以使信号的功率低于噪声基底。
简言之，就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
扩频通信的基本特征就是扩展频谱，具体做法是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来通信。
伪随码：
不仅具有一般噪声的性质，而且可重复实现的性质
扩频技术具有抗干扰抗阻塞和抗交叉抑制等特性，保密性，抗多径衰落性质等。
调制方式
直接序列扩频
（DSSS）
如果在数据上直接注入扩频码，则可得到直序扩频（DSSS），在实际应用中，扩频码与通信信号相乘，产生完全被伪随机码“打乱”了的数据。
在这种技术中，伪随机码直接加入载波调制器的数据上。
调制器具有更大的比特率。
用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为（（sinx）/x）2的直序调制扩展频谱。
跳频扩频技术
（FHSS）
如果扩频码作用在载波频率上，我们就得到跳频扩频（FHSS）。
FHSS伪随机码使载波按照伪随机序列改变或跳变。
顾名思义，FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。
TD没有采用跳频技术，原因是TD－SCDMA采用的是CDMA技术，采用相同的频点，用拢码进行区分。
一个频点理论上是24的信道。
GSM采用的是FDMA和TDMA技术，为了规避同频干扰，在业务信道上采取跳频技术。
时跳变扩频技术
（THSS）
如果用扩频码控制发射信号的开或关，则可得到时间跳变的扩频技术（THSS）。
时跳变扩频技术利用伪随机序列控制功放的通/断，该项技术目前应用不多。
这几种扩频技术并不互相排斥，可以综合在一起形成混合扩频技术，如DSSS+FHSS。
白噪声：
功率谱密度在范围内平均分布，所有频率具有相同的能量的噪声，成为白噪声。
高斯白噪声：
除具有白噪声的性质外，它的概率分布呈高斯分布。
白光包含各个频率成分的光。
随意成为白噪声。
dBm意即分贝毫X，可以表示分贝毫伏，或者分贝毫瓦。
电压或电场E（mV）与U'（dBm）的换算公式为：
U'dBm=20lgE；功率与P（瓦特）换算公式：
P'dBm=30+10lgP（P:
瓦；P':
单位为dbm）。
有辅助导频时的载频处理
某些信号中不包含载频分量（如先验概率相等的2PSK信号）
锁相环：
无辅助导频时的载波提取
平方环：
科斯塔斯环：
又称同相正交环法或者边环法。
他仍然利用锁相环提取载频，但是不需要对接收信号作平方运算就能得到载频输出。
优点：
利用相乘器和较简单的低通滤波器取代平方器
通信网链路拓扑结构：
网形，星形，环形，总线型，复合型
OSI模型：
第7层：
应用层，确定进程之间通信的性质以满足用户的需要，其功能决定于用户的需要和网络服务的目的。
第6层：
表示层，将上一层提高的数据作必要的编码或者语法变换，以通信通用的格式送给网络，使不同类型的设备能够互相通信。
第5层：
会话层，会话层在两个实体之间建立起进行一次“会话“的逻辑连接关系，负责网络的登录，注销，身份鉴别等
第4层：
运输层：
传输数据
第3层：
网络层：
任务是选择适当的路由和交换节点间的链路上，以贞为单位无差错的传输数据。
第2层：
数据链路层：
负责在两个相邻节点间的链路上，以贞为单位无差错传输到目的地。
第1层：
物理层：
任务是为上一层送来的数据提供一个透明的传输比特流的物理连接。
TCP/IP协议结构只有四层
1，应用层（相当于osi的最高的三层：
应用层，表示层，会话层）
2，运输层（运输层）
3，网际层（网络层）
4，网络接口层（数据链路层，物理层）
蜂窝网体制：
蜂窝网的体制就是企图在不同的地区重复使用相同的频率来解决频率资源的问题。
GSM（全球通信系统）的工作频段有两个（900M和1800M）DCS１８００系统）。
每个信道占用200MHZ频段宽度。
在900MHz的频段，共有174个双向信道。
上行（自移动台向基站发送）信道占用880—915Mhz频段，下行（自基站向移动台发送）信道占用925——960Mhz频段。
在1800Mhz的频段，共有374个双向信道。
上行信道占用1710——1785MHZ频段。
下行信道占用1805——1880MHZ。
GSM采用TDMA/FDM的多址接入方式，频分双工（FDD）工作方式，GMSK调制（BT=0.3），每个信道的比特率270.833KB/S,其中可以容纳8个时分用户。
卫星移动通信：
卫星基站间链路采用的频段在23.18Ghz——23.38Ghz。
链路采用QPSK和FDMA/TDMA调制。
瑞利分布与高斯分布的区别及联系：
瑞利分布（RayleighDistribution）:
一个均值为（0.5*π*σ^2）^（0.5），方差为（2-0.5*π）*σ^2的平稳窄带高斯过程，其包络的一维分布是瑞利分布。
当一个随机二维向量的两个分量呈独立的、有着相同的方差的正态分布时，这个向量的模呈瑞利分布
瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信号接收包络或独立多径分量接受包络统计时变特性的一种分布类型。
两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。
正弦波加窄带高斯过程的包络概率密度函数分布称为莱斯（Rice）密度函数，也称广义瑞利分布。
多普勒效应：
物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。
多普勒频移：
由于接收的移动用户高速运动而引起传播频率的扩散而引起的其扩散程度与用户的运动速度成正比。
多普勒效应产生快衰落
频分复用（FDM）和时分复用（TDM）
频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道），每一个子信道传输1路信号。
频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰（条件之一）。
频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。
频分复用技术除传统意义上的频分复用（FDM）外，还有一种是正交频分复用（OFDM）。
OFDM系统比FDM系统要求的带宽要小得多。
由于OFDM使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外，OFDM技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
为了提高移动通信系统的性能，可以采用分集，均衡和信道编码这3种技术来改进接收信号质量，它们既可以单独使用，也可以组合使用。
信道编码是用来纠错或检错以提高传输可靠性的技术。
信道编码分两大类，一类是分组码，一类是卷积码。
分组码是指在原信息后面加冗余进行检错或纠错的编码，卷积吗是指信息之间互相交错互相提供冗余的编码。
分组码的性能要逊于卷积码，但是复杂度也要远低于卷积码。
升级会员 