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1、无线通信技术重要知识点院校合作版无线通信技术基础知识点总结第1章 电磁场和电磁波1.电磁场的概念 静电场/静磁场：电场磁场不随时间变化，但在不同空间位置可以有不同的值。 时谐电磁场：电场随时间的变化的正弦函数，但在不同的空间位置可以有不同的幅度和相位。时变电磁场：在空间某点的电磁场随时间的变化时普通的时间函数，如果变换到频域，其频谱包涵各种频率分量。2电磁波的概念电磁波：磁场的变化要产生电场，而且电场的变化也要产生磁场。时变电磁场在这种相互作用下，产生电磁辐射，即为“电磁波”。电磁波的传输：电磁波不需要依靠介质传送，这一点非常重要！各种电磁波在真空中的传输速度是固定的（光速，3108米/秒）。

2、光波本身就是电磁波，无线电波也具有和光波同样的特性，比如当它通过不同介质时，也会发生折射、反射、绕射、散射和吸收等现象。电磁波为横波，电磁波的磁场、电场及其传输方向三者互相垂直。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空间波。波长越长的地面波，其衰减也越少。电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。中波或短波等空中电波则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播（电离层在距离地面50 400公里之间）。 趋肤效应：射频信号不是存在于导体中就是以波的形式存在于自由空间中。当射频信号存在于导体中时，它只是存在于导体的表面。如果将射频信号放在一个球形的实心导体上，那么它只出现在该导体的表

3、面，不会进入导体内部，如果可以将一个检测仪器放在球里面，它将检测不到射频信号的存在。射频信号所呈现的这种现象称为“趋肤效应”。发射机：把要传送的信号对载波进行调制，经功放放大，再送到天馈线。 接收机：把收下来的射频载波信号先进行低噪声放大，经变频、中放、解调出原始信号。自由空间传播损耗：电磁波在视距的空间传输的过程中，接收机接收的信号功率仅仅是发射机辐射功率的其中一部分，大部分能量都向其它方向扩散了，在自由空间中电波得扩散衰耗称之为自由空间传播损耗。其计算公式如下：其中：f 为频率，单位为MHz；d为距离，单位为米无线电磁波的传播形式：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

4、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。快衰落：大量传播路径的存在就产生了所谓的多径现象，合成波的幅度和相位随移动台的运动产生很大的起伏变化，通常把这种现象称为多径衰落或快衰落，多径衰落在性质上属于一种快速变化。 慢衰落：移动台接收的信号除瞬时值会出现快衰落外，其场强中值随着地区位置改变还会出现较慢的变化，这种变化称为慢衰落。 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

5、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（RAK

6、E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/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

7、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。所有器件可归为有源器件和无源器件。需要供电装置才能正常工作的叫有源器件，反之叫无源器件。一般情况下，信号能量经过无源器件都会产生相应的衰减，信号能量经过有源器件会产生相应的增益。分贝的使用： dBm + dB = dBm dBm - dB = dBm

8、 dBm - dBm = dBdBm + dBm 不能直接数值计算，需先进行单位换算第2章 无线通信系统1.移动通信的工作频段（1） GSM900 频段为：上行信道：890915MHz(移动台发，基站收)； 下行信道： 935960MHz(基站发，移动台收)。 总带宽（单向）：25 MHz 双工间隔：45 MHz（2） DCS 1800 频段为：上行信道：17101785MHz； 下行信道： 18051880MHz。 总带宽（单向）：75 MHz 双工间隔：95 MHz（3）IS-95(CDMA)工作频段：上行信道：825 MHz835MHz； 下行信道：870MHz880MHz。 总带宽（单

9、向）：10 MHz 双工间隔：45 MHz（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)。 总带宽（单向）：15 MHz 双工间隔：190 MHz（6） CDMA2000（中国电信）的频带是：1920MHz -1935MHz(上行信道) 2110MHz -2125MHz(下行信道)； 总带宽（单向）：15 MHz 双工间隔：190 MHz频点：频道序号，信道

10、（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）0.2 MHzf1（n）45 MHz基站收：f1（n）890.2（n-1）0.2 MHzn = 1124（2）DCS1800频点序号：512 885系统频点序号与频道标称中心频率的关系基站发：f2（n）1805.2（n512）0.2 MHz f1（n）95 MHz 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+0.03n下行：870+0.03n基站收：f

11、1（n）1710.2（n512）0.2 MHz2.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

12、。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。3.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：第3章 无线蜂窝技术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

13、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。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

14、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。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/I9dB；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。提高蜂窝系统容量的方法：小区分裂 裂向 微小区 中继理论的基本术语如下：建立时间：给正在请求的用户分配一个

15、中继无线信道所需的时间。阻塞呼叫：由于拥塞无法在请求时间完成的呼叫，又叫损失呼叫。保持时间：通话的平均保持时间，以秒为单位。话务量强度：表征信道的时间利用率，为信道的平均占用率以Erlang为单位，是一个无量纲的值，可用来表征单个或多个信道的时间利用率。负载：整个系统的话务量强度，以Erlang为单位。服务等级（GOS）：表征拥塞的量，定义为呼叫阻塞概率，或是延迟时间大于某一特定时间的概率。请求速率：单位时间内平均的呼叫请求次数。表示为次/秒。 第4章 无线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

16、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。频分双工（FDD）：系统为每一个用户提供两个去顶的频率波段，前向波段提供基站向移动台的服务，而反向波段提供移动台到基站的传输。时分双工（TDD）：数据的传输和接收在时间上是间歇性的，采用不同的时间来提供前反向链路，时间间隔小，用户察觉不到。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。第

17、5章 大尺度路径损耗在移动通信系统中，影响电磁波传播的三种最基本的机制是反射、散射和绕射大尺度传播模型：对于预测平均场强并用于估计无线覆盖的传播模型，由于它们描述的是发射机与接收机之间长距离的场强变化，所以被称为大尺度传播模型。反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时会发生反射。反射可能发生于 地球表面、建筑物表面和墙壁表面。散射：当电磁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，会发生散射。散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体。在实际的通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会引起散射。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会发生绕射，由阻挡表面产

18、生的二次波散布于空间，甚至于阻挡体的背面。当发射机和接收机之间不存在视距路径时，围绕阻挡体会产生波的弯曲。在高频波段，绕射与反射一样，依赖于物体的形状以及绕射点入射波的振幅、相位和极化等情况。 室外传播模型：Durkin（杜尔金）模型 Longley-Rice（朗利-赖斯）模型型 Okumura（奥村）模型 Hata（哈塔）模型第6章 小尺度多径衰落1.无线信道的多径传播特性导致了小尺度多径衰落，多径衰落的特点如下：1、无线信号经过短时间或短距离传播后，信号强度发生急速变化。2、在不同的多径信号上，存在着时交的多普勒频移引起的随机频率调制。3、多径传播时延引起的扩展（表现为回音）。 2.在无线

19、信道中，造成小尺度多径衰落的主要原因： 多径传播：发射机发射的电磁波到达接收机时形成了在时间、空间上相互不同的多个无线电波。不同多径成分具有的随机的幅度和相位特性引起合成信号强度的剧烈波动，导致了小尺度衰落。 移动台的运动速度：基站与移动台之间的相对运动会引起随机频率调制，这是由于多径分量存在的多普勒频移现象。多普勒频移的大小取决于基站与移动台之间的相对速度和无线信号的频率（波长）。 环境物体的运动速度：如果无线信道中的环境物体处于运动状态，也会引起时交的多普勒频移。 信号的传输带宽：小尺度信号的强度和短距传输后信号失真的可能性与多径信道的特定幅度、时延及传输信号的带宽有关。第7章 噪声与干扰

20、无线信道中加性噪声（简称噪声）的来源是多方面的，一般可分为：内部噪声、外部噪声。无线信道中，外部噪声的影响较大。内部噪声是系统设备本身产生的各种噪声。外部噪声包括自然噪声和人为噪声，也称环境噪声，它们也属于随机噪声。噪声对通信质量的影响主要表现在恶化接收信号的信噪比（S/N），在移动通信系统中，一般根据主观评定的方法开衡量它对通话质量的影响。 话音质量通常采用主观评定方法（MOS定级），它分为5级。一般城镇要求语音质量测试过程中MOS值在3.0以上。无线通信中的干扰主要包括同频干扰、邻频干扰、交调干扰和远-近效应干扰等。同频干扰：是指使用相同工作频率的发射台之间的干扰，是无线通信系统在组网中经

21、常出现的一种干扰，也称为同信道干扰或同载频干扰。凡是能进入接收机通带内的其它发射机的载频信号都能形成接收机的同频干扰，形成同频干扰的频率范围为：fo Bi /2，fo为接收机工作信道的载频中心频率，Bi为接收机中频滤波器的带宽。同频复用距离只与以下因素有关：1、无线信号的传播特性。2、调制方式。为保证规定的接收质量，使用的调制方式不同，所需的射频防卫比也不同。对于窄带调相或调频来说，射频防卫比大约为83dB，调幅为17dB。3、要求的通信可靠性。4、无线小区的半径。5、工作方式：同频单工、同频双工等。 邻频干扰：指干扰发射机的邻信道功率落入接收邻信道接收机的通带内造成的干扰。在蜂窝移动通信系统

22、中，由于频率规划造成邻近小区中存在与本小区工作信道相邻的信道或由于某种原因使基站小区的覆盖范围比设计的范围增大，均会引起邻频干扰。当邻频的载波干扰比C/I小于某个特定值时，就会直接影响到移动台的通话质量，严重时就会产生掉话或使手机用户无法正常建立呼叫。邻频干扰主要有两个方面：一是由于工作频带相邻的若干信道的寄生边带功率、宽带噪声、杂散辐射等产生的干扰；二是移动通信网内一组空间离散的邻近工作信道引入的干扰。远近效应：近端对远端比干扰是指传输距离之差而造成对移动通信的伤害。当基站同时接收两个不同距离的移动台的信号时，如果两个移动台发信机以相同的频率工作，具有相等的发射功率，则基站接收远端来的移动台

23、的有用信号有可能会被近端移动台的发射信号淹没。 噪声和干扰的程度直接影响到无线通信的质量和容量。第8章 抗衰落技术 在移动通信系统中，普遍采用均衡、分集和信道编码这三种技术，用来改善无线信道中接收信号的质量，它们既可单独使用，也可组合使用。均衡技术：是指对信道特性的均衡，接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，以此来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码间干扰。由于无线信道具有未知性和多变性，均衡器是自适应的。分集技术：是用来补偿衰落信道损耗的，它通常利用无线传播环境中同一信号的独立样本之间不相关的特点，使用一定的信号合并技术改善接收信号，来抵抗衰落引起的不良影响。它通常要通过两个或更多的

24、接收天线来实现。 信道编码技术：是通过在发送信息时加入冗余的数据位来改善通信链路的性能，信道编码就是在信源编码的基础上，按一定规律加入一些新的监督码元，以实现纠错的编码。交织编码技术：是一种时间隐分集技术。交织技术可以在不附加任何比特开销的情况下，使数字通信系统获得时间分集。在以往的模拟通信系统中，模拟信号必须连续传送，但数字通信系统则完全不同，数字信息本来就是离散发送的。信道编码技术：是通过在被传输的数据中加入冗余数据来避免数据信息在传送过程中出现误码。只用于检测错误的信道编码称作检错编码，通信系统中一般采用既可以检错又可以纠错的信道编码，称作纠错编码。香农的信道容量公式如下： C为信道容量

25、（bit/s），B为传输带宽（Hz），P为接收信号的功率（W），N0为单边带噪声功率谱密度（W/Hz）。由香农公式可以得出以下结论： 提高信噪比（S/N）可以增加信道容量。当噪声功率N00时，信道容量C趋于，这意味着理论上一个无干扰信道的容量为无穷大。增加信道带宽B并不能无限制地增加信道容量。当噪声为白色高斯噪声时，随着B的增大，噪声功率也会增大，即使信道带宽无限增大，信道容量仍然是有限的。信道容量一定时，带宽效率与功率效率之间可以彼此互换。第9章 调制解调技术 调制：就是对信源的编码信息进行处理，使其变成适合于信道传输的形式的过程。主要的模拟调制方式包括：幅度调制（AM）和频率调制（FM）相

26、位调制（PM）数字调制技术可以大致分为线性调制技术和非线性调制技术。线性调制技术中，传输信号的幅度S(t)随着数字调制信号m(t)的变化而线性变化。线性调制技术带宽效率高。非线性调制技术：这时不管调制信号如何改变，载波的幅度是恒定的，因此也称为“恒包络调制”。扩频调制：扩频技术使用的传输带宽比要求的最小信号带宽要大几个数量级。扩频波形由伪随机序列（PN）或所谓伪噪声码控制。PN序列是二进制序列，表现出某种随机特性，但可以在指定的接收机以确定的方式重新产生。正确的PN序列经互相关运算后扩频信号压缩，恢复为窄带的原始调制信号，而其它用户的信号只在接收机产生很小的宽带噪声。第10章 话音编码技术波形

27、编码：是直接将时域的模拟话音的电压波形信号经过取样、量化、编码而变成数字话音信号。参量编码：是根据人类语言的发声机理，找出表征话音特征的参量，只对特征参量进行编码的一种方法。混合编码：是近年来发展的一类新的高性能话音编码技术，具有参量编码的低速率又能提供波形编码的高质量。移动通信系统在选择各种不同的数字话音编码方案时，需要考虑以下基本要求： 编码速率低，话音质量高。 有较强的扰噪声干扰和抗误码性能。 编译码时延小，应在几十毫秒以内。 编译码器的复杂度要低，便于大规模集成化生产。 体积小、重量轻、功耗低，适应手持型的移动台。话音信号最基本的特性是语音波形是带限的，有限的带宽意味着它可以以一定的速

28、率抽样，当抽样频率大于2倍的低通信号频率时，就可以从抽样值中完全恢复话音波形。语音信号的带限特性使抽样成为可能，同时利用前面提及的各种特性也使量化操作能以很高的效率实现。 脉冲编码调制（PulseCodeModulation）：简称PCM。PCM数字信号是通过对连续变化的模拟话音信号进行抽样、量化和编码产生。PCM的优点就是话音质量好，缺点是编码速率高、体积大。PCM可以提供用户话音业务，也可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务、图像传送业务和远程教学等其他业务。参量编码：对反映话音信号特征的参量而不是对话音信号的时域波形本身进行编码和传输，可以得到更好的效果。参量编码领域中的一项突破

29、性技术是矢量编码技术。矢量编码所传送的不是话音参数本身，而是话音参数的码本号。MOS质量评估 质量指标 分数 听力指标 很好 5 不需要努力 好 4 不需要很大努力 一般 3 需要中等程度努力 差 2 需要相当大的努力 很差 1 需要以很大的努力，但不能理解意思 第11章 移动通信无线网络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）

30、、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。第12章 无线通信系统和标准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1.GSM的主要接口2.各接口承载的相关协议3.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。 IMS

31、I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。 HO number：切换号码，HON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。4.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）