无线通信复习大纲

题型：选择填空 名词解释 简答3-4 计算3-4（从二、四章出）

第一章

1.     无线电波传播方式（天波、地波....3种）？

依据不同的频率，无线电波在空间的传播有三种基本方式：地球表面波传播、天波传播和空间波传播。

1.地球表面波传播

地球表面波（Ground Wave）也叫地面波，是沿地球表面附近传播的无线电波，属于绕射传播

2. 电磁波在大气层中的空间波传播

    频率在30 MHz以上的调频广播、电视信号发射以及陆地移动通信波段的电磁波传播都属于这种传播方式。

3. 天波传播

天波是天线发射后射向太空的电磁波。

 

2.     什么叫全双工、半双工？

按工作方式不同，无线通信系统可以分为如下三种类型。
（1）单工系统（Simplex Systems）。单工无线通信系统是只提供单向通信的系统，如无线电广播系统为单工系统，20世纪末广泛使用的无线寻呼系统也是一种单工无线通信系统。　　
（2）半双工系统（Half Duplex Systems）。在半双工无线通信系统中，通信双方交替地进行收信和发信，收信和发信不能同时进行。按下通话、放开收听的对讲系统是典型的半双工无线通信系统。半双工系统在指挥调度等专业无线电中比较常用。
（3）全双工系统（Full Duplex Systems）。全双工系统是允许通信双方同时进行发信和收信的无线通信系统。蜂窝电话是当前典型的全双工无线通信系统。

 

3.     TDD、FTD方式区别？

两种全双工技术：时分双工（TDD，Time Division Duplex）和频分双工（FDD,  Frequency DivisionDuplex）。

FDD是将发射机和接收机设计在两个不同的无线频率上工作，从而实现收发隔离的双工技术。由于发射机和接收机的工作频率不同，因此在设计双工器（Duplexer）时，使用合适的滤波器就可以实现发射机与接收机之间的隔离。

目前应用的大多数无线通信系统都采用FDD，如GSM（Global System for Mobile communication）、CDMA、WCDMA（WidebandCDMA）、CDMA2000、FDD-LTE等

 

TDD是在同一个无线频率信道上使通信系统的发射机和接收机分时工作，发射时不接收，接收时不发射，通过分时控制来避免发射机和接收机之间可能产生的干扰。

优点1：采用TDD技术的通信系统不需要使用成对的频谱资源。在当前频率资源越来越紧张、为通信系统分配成对频谱越来越困难的情况下，TDD的这一特点给频谱资源的分配带来了很大方便。

优点2，采用TDD技术的通信系统特别适用于上下行链路不对称、上下行链路具有不同数据传输速率的业务。

 

4.     多址接入（CDMA、FDMA.....SDMA）各自定义、区别 各自是什么工作方式？

常用的多址接入方式有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）

FDMA：采用不同用户分配不同工作频率的办法避免多用户干扰。

TDMA ：让所有用户工作在同一个频率上，但在时间上分配不同的时间段（称为时隙），由于不同用户工作的时间段不同，因此也同样避免了相互间的干扰。

CDMA：系统也是让所有用户工作在同一个频率上，但对不同用户的信息使用不同的伪随机码序列进行扩频调制，在接收端采用与发射端相同的伪随机码序列进行相关解调，以达到区分不同用户的目的。

SDMA：空分多址(SDMA)，也称为多光束频率复用。它通过标记不同方位的相同频率的天线光束来进行频率的复用。这种技术是利用空间分割构成不同的信道。

第一代模拟无线通信系统采用了FDMA技术。目前中国使用的蜂窝电话系统有GSM和CDMA 两种标准。GSM系统采用TDMA方式，CDMA系统采用码分多址接入方式（CDMA）。

 

5.        典型的无线通信系统（1G、4G、蓝牙通信）？

家电遥控器、无绳电话、对讲机、蜂窝电话、无线电广播等都是熟知的无线通信系统的例子。

无线寻呼（paging）是给用户发送简短消息的一种单向无线通信系统。

1.5.2 蜂窝电话

蜂窝电话（Cellular Telephone）是目前全球应用最广的无线通信系统。

蜂窝电话的基本特点是能向用户提供随时随地的全双工通信。

蜂窝电话系统主要由基站（BS）、移动台（MS）和移动电话交换中心（MSC）几部分构成。

1.5.3 集群通信系统

集群通信（Trunking Telecommunication）也称为专业无线电，是一种专门用于指挥调度的移动通信系统。

1.5.4 无绳电话

无绳电话（Cordless Telephone）是一种使用无线链路来连接便携手机和专用基站的全双工系统，出现于20世纪70年代末。

1.5.5 无线局域网

无线局域网（WLAN，Wireless LAN）是采用无线链路实现通信的计算机局域网，该局域网（LAN，Local Area Network）通过一个称为接入点(AP, Access Point）的具有相同标准的基站连接到公共陆上有线系统。

目前大多数WLAN都工作在2.4GHz免许可频段，缺陷是只有80 MHz左右的频段可供使用，而且扩频通信占用了这一频段。

HiperLAN2使用了5GHz频段，可用频段也加大到300MHz，可以使大量用户实现宽带通信。

1.5.6 个人域网

个人域网（PAN，Personal Area Network）可以看做是一种覆盖范围比WLAN更小的无线局域网。主要的个人域网技术包括蓝牙（Bluetooth）和HomeRF。

蓝牙组成是微微网（Piconet），支持点到点和一点到多点的低功耗通信，距离为10米（增强功率的情况下可达到100米），工作频段2.4GHz

蓝牙技术可以应用于无线设备（如PDA、手机、智能电话、无绳电话）、图像处理设备（照相机、打印机、扫描仪）、安全产品（智能卡、身份识别、票据管理、安全检查）、汽车产品（GPS、ABS、动力系统、安全气囊）、家用电器（电视机、电冰箱、电烤箱、微波炉、音响、录像机）等领域。

HomeRF主要为家庭网络设计，是IEEE802.11与DECT的结合，旨在降低语音数据成本。HomeRF也采用了扩频技术，工作在2.4 GHz频段，能同步支持4条高质量语音信道。目前，HomeRF的传输速率可以达到11 Mb/s。

补充：

移动通信是无线通信的重要方面。此外，无线通信还包括许多其他系统，如无线遥控、无线检测、射频识别（RFID）、移动计算、无线定位等等。

发射天线的作用是将射频传导功率变换为在空间传播的电磁波功率，接收天线的作用是将在空间传播的电磁波功率转换为射频传导功率。

为了在有限的频谱资源条件下获得尽可能大的用户容量，蜂窝系统一般采用小区制，其覆盖半径一般为1～20 km，在城市高密度用户区域甚至可达到1 km以下。

无线通信有以下几种传输方式：点对点传输、点对多点传输、中继方式等。

滤波器和低噪声前端放大器是无线通信接收机的关键部件。

电磁波在传播过程中会受到许多地物的反射、绕射或散射的影响。反射和散射使得自发射机发出的信号可能经过多条路径到达接收机，这就是多径传播现象。多径传播还会产生信号的时延扩展和频谱扩展，时延扩展使得前一脉冲符号因时延与后一脉冲符号重叠，在接收端导致符号间相互干扰。频谱扩展则决定了信号的时域衰落波形。

认知无线电的核心思想就是使无线通信设备具有发现“频谱空洞”并合理利用这些频谱空洞的能力。

 

 

第二章

1.     天线极化的方向有哪些（电场、磁场、电磁波传播方向）？

电磁波有横电波、横磁波和横电磁波三种。

横电磁波：在空间传播的电磁波其电场矢量、磁场矢量和波的传播方向三者相互垂直，且电场矢量和磁场矢量均在垂直于传播方向的平面内，这样的电磁波称为横电磁波，即TEM波。

横电波：电场矢量只在垂直于传播方向的横截面内，即TE波。

横磁波：磁场矢量只在垂直于传播方向的横截面内，即TM波

电场矢量的取向称为电磁波的极化方向，电场和磁场的振幅沿传播方向的垂直方向作周期性交变。

 

2.     电磁波传播的极化方式（3种）

当电场矢量末端轨迹为直线时称为线极化；

当末端轨迹为圆时称为圆极化；（左旋圆极化和右旋圆极化波）

当末端轨迹为椭圆时称为椭圆极化。

平面电磁波在一般情况下为椭圆极化。

两个线极化波可以合成任意其他的极化方式。
任意极化的电磁波也可以分解为两个线极化的电磁波。
一个线极化波也可以分解为两个旋转方向相反的圆极化波。

 

3.     无线信道的衰落——阴影衰落（定义）

--------多径传播or多径衰落（小尺度衰落中的一种）（定义）

多径传播：由于在无线电波的传播路径上会存在各种不同的地形、地物，电磁波会受到各种不同地形、地物的阻挡而发生反射、散射等，因此接收机收到的无线信号可能来自不同的传播方向，经过不同的传播路径。

多径传播是影响无线通信系统性能和通信效果的主要因素

多径传播会使接收信号产生多径衰落（也称为小尺度衰落）

在距发射机一定的距离处，无线通信接收机可以接收到来自发射机的平均信号强度——大尺度路径损耗（大尺度衰落）

电磁波传播路径上遇到高大建筑物、树林、地形起伏等障碍物时会形成电磁场的阴影，产生阴影衰落

在距发射源一定距离处，接收机不移动，或者只在很短的距离上或很短的时间内移动时，接收信号电平表现出在平均接收信号电平附近的瞬时快速起伏变化特性，这就是多径传播造成的小尺度衰落现象。（多径衰落）

经多条路径传播的电磁波，在接收天线上合成的接收信号强度会出现比较大的起伏，往往达到几十个dB，即便是接收机位置不动，信号强度的快速起伏有时也会非常大，这就是多径衰落（或称为小尺度衰落）产生的原因。

         多径衰落现象对通信效果的影响非常大，当接收机天线处在深衰落位置点上时，甚至会造成通信中断

 

4.        计算：dBW、dbm的定义及计算

db《》非db单位（转换）

db优势：可用加减代替乘除

时延扩展、平均附加时延（作业题）（2.2.5无线信道传输损耗模型）

2.2.2自由空间传播模型（计算公式 接收功率=。。。。。）？

卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间传播。

 

衰减指数（path loss exponent）：2～6之间。

①当移动台天线有效高度hm>5 m时，传播损耗随天线增高明显减小；
② 当移动台天线有效高度hm<5m时，修正因子不仅与天线高度及频率有关，还与传播环境的其他因素有关，大城市的高层建筑较多，传播损耗较大，中小城市的高层建筑较少，传播损耗较小。

 

C的定义为：对于中小城市环境C=0，大城市环境C=3。

 

5.        小尺度衰落类型、定义、会判断法   由什么原因造成（时间变化运动、多径时延扩展相关）

无线电信号幅度、相位或时延快速变化，以至于大尺度路径损耗的影响可以忽略的现象，称为多径衰落或小尺度衰落。

根源：多径效应和多普勒效应

信号强度的快速变化
时变引起的多普勒频移
多径引起的延时扩展
当发射机、接收机和空间反射体之间存在相对运动时，接收信号将产生多普勒频移。

相长干涉和相消干涉的相位差为π

多普勒频移使接收信号频谱展宽了，并且接收信号会出现衰落深陷。使发射信号频谱展宽的最大值称为多普勒扩展Bd

相干时间度量了信道的时变特性。信道相干时间越大，信道变化越慢；信道相干时间越小，信道变化越快。
接收机运动越快，多普勒扩展就越大，相干时间就越小，衰落深陷出现的就越频繁。

 

1. 时间色散特性参数
附加时延：一个多径分量同LOS路径分量之间的时延差。
最大附加时延：多径信号的电平从最大值衰落到指定值（一般是最小可检测多径信号电平）处的附加时延τx
多径时延扩展Td：设第一个到达多径分量的附加时延为τ0，最大附加时延与第一个到达多径分量时延之差为多径时延扩展Td ：                 　

Td=τx－τ0                          （2-3-38）
无线信道的多径时延扩展是造成符号间干扰（ISI）的原因（采用均衡技术或分集技术克服）

在城市市区环境下，平均附加时延(tao)为1.5~2.5 μs，rms时延扩展为1~3 μs，最大附加时延为5~12 μs，平均时延扩展为1.3 μs。这些参数在城市郊区或农村要小得多。

相干带宽的引入：功率延迟分布与其幅度频率响应（谱响应）之间，可以通过傅立叶变换联系起来；信道在时域的功率延迟分布与信道在频域的频率响应特性等价。多径传播使宽带无线信道对传输信号的不同频率成分有不同的衰落特性，即存在频率选择性衰落。

频率选择性衰落指信道对传输信号的不同频率分量有不同的响应，会引起传输信号波形的严重失真。
非频率选择性衰落或平坦衰落指信道对信号的衰落与频率无关，无线信道输出信号与输入信号的频谱相同，因而衰落信号的波形不会失真。
克服频率选择性衰落的技术：频率分集、扩频调制以及适当的交织和卷积编码（实际上这种处理等效于时间分集）等信号处理技术。

 

多普勒扩展是谱展宽（频域）的度量。

相干时间是多普勒扩展在时域的表示，是信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值，是指一段时间间隔，在该间隔内，两个到达的信号有很强的幅度相关性。

相干时间与多普勒扩展成反比

相干时间Tc用来划分时间非选择性衰落信道和时间选择性衰落信道，也叫慢衰落信道和快衰落信道。

若发射信号的符号周期大于相干时间，那么认为接收信号经历的是快衰落；

若发射信号的符号周期小于相干时间，那么认为接收信号经历的是慢衰落。

例：设载波信号频率900MHz，传输速率为300 bps，一辆时速50km的汽车经历慢衰落还是快衰落？

解：fd,max=(v/c)*fc=41.67Hz

相干时间 Tc=0.423/fd,max=0.01015s

符号周期Ts=1/300=0.00333s

Ts<

 

2.3.5 小尺度衰落信道类型
小尺度衰落类型取决于信号参数和信道参数之间的关系。
信号参数：如带宽、符号间隔等。

信道参数：如rms时延（描述多径引起的时间色散特性）、多普勒扩展（描述频率色散特性）等。

信道的频率选择性：平坦衰落、频率选择性衰落（基于多径时延扩散）
平坦衰落、频率选择性衰落取决于信号参数与信道时延扩展参数的关系；

信道的时间选择性：快衰落、慢衰落。（基于多普勒扩散）
快衰落、慢衰落取决于信号参数与信道多普勒扩展参数的关系。

接收端信号幅度的概率分布一般服从瑞利分布。

一个快衰落或慢衰落信道，同时又可能是频率选择性衰落信道或平衰落信道。
当慢衰落信道的相干带宽小于发送信号带宽时，慢衰落信道会同时呈现出频率选择性衰落，称为频率选择性慢衰落信道；
当慢衰落信道的相干带宽远大于发送信号带宽时，称为平坦慢衰落信道；
当快衰落信道的相干带宽小于发送信号带宽时，则称为频率选择性快衰落信道；
当快衰落信道的相干带宽大于发送信号带宽时，则称为平坦快衰落信道。

 

阴影衰落：
电波传播路径上存在像独立山丘、独立的高大建筑物等大型障碍物遮挡时，就会产生电磁波的阴影。移动中的无线通信接收机一旦进入这些阴影，由于绕射损耗很大，接收天线处的信号场强中值就会下降很多，从而引起接收信号深度衰落。

阴影衰落是一种在一个大的空间尺度内平均信号电平起伏的现象，因而属于大尺度衰落。阴影衰落引起的接收信号电平起伏相对缓慢，并且阴影衰落与地形地物的分布及大小有关。

 

 

第三章

1.        常用分集技术有哪些（了解名词即可）宏分集技术和微分集技术P82

分集技术利用多径信号来改善无线链路传播性能。由于无线信道是时变的随机多径传播信道，因此当一条无线传播路径中的信号经历深度衰落时，相对独立的其他路径中可能包含着较强的信号。分集技术把接收到的多个衰落独立的信号副本分别处理，并以适当的方式合并输出，从而达到改善接收信号质量的目的。

常用的微分集技术：空间分集、时间分集、频率分集、角度分集、极化分集

角度分集通常与空间分集结合使用，正交频分复用(OFDM)调制是频率分集其中的一项基本技术

 

2.        分集合并方式（3种）、各自名称定义、怎样进行信号合并操作、性能不同哪种好哪种    差？

3种：选择式合并、最大比值合并、等增益合并

1）选择式合并

选择式合并就是从多条分集支路中选择瞬时信噪比最强的信号输出，从而改善接收信号的瞬时信噪比和平均信噪比

选择式合并是最简单的合并方式，实现框图如图3-10所示，就是将图3-8中的“同相合并”单元换成“选择逻辑”。对于选择式合并，系统检测所有分支信号的SNR，并将SNR最高的分支选为输出，也就是只有SNR最大的那一路加权系数选为1，其余分集支路的加权系数均为0。实际中，由于实时检测信噪比具有一定难度，有时也直接使用幅度电平作为选取标准。

当各分集支路的平均SNR不相等时，分集性能会降低。

选择式合并总是选择最佳信号输出，输出信号的平均信噪比必然提高特点是实现简单，但性能并不是最优的

2）最大比值合并

当各分集支路的加权系数取ak=rk(t)/N0时，合并器输出信号的SNR最大，由此将这种合并方式称为最大比值合并（性能理论上最好）。将加权系数ak=rk(t)/N0代入到式(3-3-1)中，可得到最大比值合并输出信号电压为

3)  等增益合并
　　对不同的分集信号合并方法，理论上MRC能够获得最大瞬时SNR输出。然而在实际中，要将各分集支路加权系数调整到MRC的准确值，工程实现复杂，难度和成本都比较高。并且，工程实现上可能存在各种局限，MRC的信噪比改善实际上同理论分析结果往往存在较大差距。基于这些原因，提出了实现简单的等增益合并方法。（性能略低于MRC，但远优于选择势合并）

 

3.        MIMO信道容量与收发天线成正比递增、频谱使用率高

在无线链路的输出端也有多个无线信道输出，这样的无线通信系统称为多输入多输出(MIMO)系统。

在平坦衰落条件下，一个收发天线数目均为N的MIMO系统，其遍历容量近似地随N的增加而成比例地增加。这个结论说明MIMO系统的频谱使用效率将远远高于传统的无线通信系统。这就是MIMO技术成为新一代移动通信系统基本技术的原因所在。
　　另外还可以证明，当N很大时，MIMO系统的遍历容量同SNR成线性关系。

 

4.        MIMO-OFDM相结合（不一定非要相结合）

结合好处：频谱利用率高、有效对抗频率衰落（多径衰落）

OFDM：正交频分复用技术

（1）有效提高频谱利用率 （2）有效对抗多径衰落  P113

由于子信道数据速率降低了，从而能够有效地对抗多径传播带来的码间干扰

加入循环前缀编码CP：确保在接收端子载波间仍然是正交的

减小多径传播造成的符号干扰：每个OFDM符号之前都加入了保护间隔这一特殊结构

 

5.        习题：选择填空看下并理解

分集技术的好处：提高接收信号的信噪比、增大基站的覆盖范围、增大系统容量

 

 

均衡技术可以有效地解决码间干扰。克服多径衰落用分集技术

抗衰落技术：信道编码技术、均衡技术、扩频技术、分集技术

均衡技术分为线性均衡和非线性均衡，二者的差别在于自适应均衡的输出是否被用于反馈逻辑

 

 

 

 

第四章   4.4.1 和4.4.2（了解基本名称）

1. 什么是同频干扰

所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。

 同频干扰
1) 定义：两个相同频率的不同信号产生的干扰。原因：频率复用技术。

产生原因：一般采用频率复用的技术以增加频谱效率。当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。

 

2.  P129 区群定义（概念）、划分标准（小区满足条件）、区群内部数量满足条件（i、j）

2) 大容量的小区制

小区制移动通信系统的频率复用和覆盖有两种：带状服务覆盖区和面状服务覆盖区。

小区制就是把整个服务区域划分为若干个小区，每个小区设置一个基站，负责本小区内移动通信的联络和控制，同时还要在几个小区之间设置移动业务交换中心，做到统一控制各小区之间用户的通信接续，以及移动用户与市话用户的联系。

每个小区各设一个小功率基站，发射机一般为5～10W，有的系统为10～20 W，以满足无线小区内通信的需要。

(1)   带状网：双频制频率利用率最高，同频干扰问题最严重。n频制 n越大同频干扰越小

蜂窝网：根据蜂窝小区的覆盖半径，蜂窝可划分为三类：宏蜂窝(Macrocell)、微蜂窝(Microcell )和微微蜂窝(Picocell)。

1) 区群

区群(cluster)是指使用不同频率组的一组小区。在区群之间可进行频率复用。

条件：一是区群之间要邻接，且无缝隙、无重叠地进行覆盖；二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。

可以证明，区群内的小区数应满足：N=i^2+ij+j^2，式中，i、j为正整数(且不能同时为零)。由此可算出N的可能取值有1、3、4、7、9、12、13、16、19 …。

 

3. P133-135 计算 例题

射频防护比［S/N］：通信质量满足规定要求时移动台接收机处的载波功率与干扰功率的比值。例如在动态环境下，GSM系统要求射频防护比［S/N］大于9 dB。

4. P135  蜂窝系统扩容方式有哪些（了解）

2. 蜂窝系统的扩容
小区分裂、裂向和微小区等技术可增大蜂窝系统容量。
小区分裂允许蜂窝系统有计划地扩容。
裂向用有方向的天线进一步控制干扰和信道的频率复用。
微小区是将小区覆盖分散，将小区边界延伸到难以到达的地方。
小区分裂通过增加基站的数量来增加系统容量，而裂向和微小区依靠基站天线的定向来减小同频干扰以提高系统容量。

 

5. 移动性管理包括.....？（位置、切换）

蜂窝系统的移动性管理包括两个层面的问题：移动用户的位置管理和越区切换管理。

4.3.1 位置管理

位置管理：移动通信网络跟踪移动台的位置变化，对移动台位置信息进行登记、删除和更新的过程。

移动台的位置信息存储在归属位置寄存器HLR和访问位置寄存器VLR中。

位置管理：位置登记、位置更新

 

6. 位置管理包括哪些操作（了解基本名称）？

4.3.1 位置管理

位置管理：移动通信网络跟踪移动台的位置变化，对移动台位置信息进行登记、删除和更新的过程。

移动台的位置信息存储在归属位置寄存器HLR和访问位置寄存器VLR中。

位置管理：位置登记、位置更新

1. 位置登记：登记、修改、注销

2. 位置更新

当MS进入新的位置区LA时，系统对其位置信息进行更新。

在蜂窝网络中，位置更新可能采用下面三种方式。

1) 基于时间的位置更新方式：每隔ΔT的时间段，MS周期性地更新其位置信息。ΔT可由系统根据呼叫到达间隔的概率分布动态确定。

2) 基于运动的位置更新方式：在MS跨越一定数量的小区边界(这个跨越的边界数量称为运动门限)以后，MS就进行一次位置更新。

3) 基于距离的位置更新方式：若MS离开上次位置更新时所在小区的距离超过一定的值(称为距离门限)，则MS进行一次位置更新。

 

3.位置更新的不同情况
1) 两个小区同属一个位置区

2) 同一个MSC/VLR业务区内两个小区
3) 不同MSC/VLR业务区内两个小区

 

7. P141越区切换方式、分类（目的、通信电路、建立方式...）

4.3.2 切换控制
1.切换定义：移动台在通信过程中从一个BS覆盖区移动到另一个BS覆盖区，或者由于外界干扰造成通话质量下降时，将原有信道转接到一条新的空闲信道，以保持与网络持续连接的过程。
切换控制的目的：在MS与网络之间保持一个可以接受的通信质量，保证通信的连续性。
1）切换次数和中断次数最小
2）无明显干扰的快速通话转接
3）对新呼叫阻塞的影响最小
2. 切换的分类
1) 按照切换目的分类
救援切换：移动用户在通信过程中由于移动而离开正在服务的蜂窝小区所产生的切换。
边缘切换：系统为优化干扰电平，提高传输服务质量，改变为移动用户服务的蜂窝小区而引起的切换。
业务量切换：正在服务的蜂窝小区内发生拥塞，而邻近蜂窝小区较空闲时将部分业务转换到邻近小区所进行的切换。

2) 按照通信链路的建立方式分类

(1) 硬切换

不同频率的BS或扇区之间的切换。MS在同一时刻只占用一个无线信道。MS必须在指定时间内，先中断与原基站的联系，调谐到新的频率，再与新BS建立联系，在切换过程中可能会发生通信短时中断。

硬切换主要用于GSM系统，其主要优点是同一时刻MS只使用一个无线信道；缺点是通信过程会出现短时的传输中断。

当硬切换区域面积狭窄时，会出现新基站与原基站之间来回切换的“乒乓效应”，影响业务信道的传输。

(2) 软切换

软切换是指同一频率不同BS之间的切换。

在软切换过程中，两条链路及对应的两个通信数据流在一个相对较长的时间内同时被激活，直到MS进入新BS并测量到新BS的传输质量满足指标要求后，才断开与原BS的连接。两条链路传输的都是相同的通信数据流，保证了通信不会发生中断。“先建后断”的方式，不会影响通话质量。

(3) TD-SCDMA系统的接力切换

MS在向另一个基站覆盖区移动的过程中，系统可以估计用户的波束方向(DOA)（智能天线技术）和用户信号传输的时间偏移（上行同步），即通过信号的往返时延获知用户设备(UE，User Equipment)到Node B的距离信息。因此，网络可获得MS的准确位置信息，即可确定需要切换的目标小区。

基站控制器根据小区对MS的定位结果判断用户是否移动到另一基站的邻近区域，并将接近小区的Node B信息告知这个MS。一旦进入切换区域，基站控制器将通知另一基站作好切换准备，通过一个信令交换过程，MS就可以顺利切换到另一基站的通信信道上，完成接力切换过程。

3) 按照切换涉及的网元分类

(1)小区内切换。当移动台仍然处于同一BS的服务区内，但当前所使用的无线信道的干扰电平太高时，就会进行小区内切换。

(2)BSC内切换。MS从一个BS的服务区进入到另一个BS的服务区，但还是处于同一个BSC的管辖范围内。

(3)MSC内、BSC间切换。发生在BS进入到属于不同BSC控制的BS服务区时。

(4)MSC间切换。发生在MS进入到属于不同MSC中的BSC所管辖的基站的服务区时，这种切换也称为系统间切换。

(5)网络间切换。发生在MS从一个运营商的蜂窝移动通信网络进入到不同运营商的蜂窝移动通信网络时。

 

切换过程只能是移动终端在重叠区域内才进行的。

5. 切换控制方式

1) 移动台控制的越区切换(MCHO，MobileControlled Hand Over)

MCHO用于欧洲DECT和北美PACS空中接口协议。

MS持续监测来自所接入的BS和几个切换候选BS的信号强度及通信质量。当信号强度低于切换准则时，MS检测一个可用业务信道的“最佳”候选BS，并发出切换请求。

MS完成自动链路转换(ALT)和时隙转换(TST)的组合控制，达到：①减轻网络的切换控制负荷；②如果无线信道突然变差，则可以重新连接两个呼叫来保证无线连接的稳固性；③控制ALT和TST，防止两个过程的同时激发。

DECT系统所需切换时间是100～500ms，PCS系统低至20～50ms

2) 网络控制的越区切换(NCHO，NetworkControlled Hand Over)

第一代蜂窝系统一般采用NCHO，比如CT2 Plus和AMPS系统都采用了NCHO。

BS通过测量接收信号强度指示(RSSI，ReceivedSignal Strength Indication)监测来自MS的信号强度和通信质量。当这些参数低于切换阈值时，网络发起到另一个BS的切换。网络要求附近所有的BS监测来自该MS的信号，并将测量结果报告给网络，基于测量值，MSC决定执行切换过程的时间和地点。网络为切换选择一个新的BS，并把结果通过旧BS通知MS和新BS，随后执行切换过程。

相邻BS不必连续地将测量报告发送回MSC，在RSSI低于一个预先设定的阈值之前也不作比较。

NCHO需要的切换时间可能达到10 s或更高。

3) 移动台辅助的越区切换(MAHO，Mobile Assisted Hand Over)

第二代蜂窝系统采用了MAHO，如GSM和IS-95CDMA。

在MAHO中，MS和BS共同监测链路的通信质量。在GSM系统中，MS每秒向BS传送两次测量结果。

在MAHO中，仍由网络(即BS、BSC或MSC )决定切换执行的时间和地点。MSC不需要连续不断地监视信号强度，因此MAHO切换要比NCHO快得多。GSM系统切换执行的时间大约为1s。

在MAHO和NCHO系统中，网络需要用信令通知MS相关的切换决策，即由一个正在失效的链路传送切换决策信息。所以，在切换决策信息传送到MS之前，可能原通信链路已经失效，此时通信被迫中断

 

8. 蜂窝网络规划主要内容、规划流程（分那几步），知道名称，怎么回事（了解基本名称）

4.4.1 蜂窝网络规划的主要内容
1. 业务区域的基本特点分析

对需要提供服务区域的自然环境与人文特点进行分析，分析内容主要包括自然环境条件、所分配的无线频谱所处的频段、用户特点等。

自然环境条件包括地形地物特点、电波传播特性等。

用户特点包括用户类型、用户密度、用户移动性统计行为等。

2. 蜂窝网络综合设计

网络综合设计要考虑整个系统的覆盖范围、小区半径、基站站址设置、频率复用方案、网络拓扑结构以及网络数据库规划等。

网络设计的目标是在满足网络商业运营要求的前提下，充分考虑业务的发展和未来网络技术升级的可能，尽可能降低网络基础设施建设的费用，为提高投资回报率奠定基础。

网络设计需要考虑不同的业务区域具有不同的特点。在农村地区的设计要求一般是提供足够大的无线小区覆盖范围。城市中心和主要商业区的设计应主要考虑提供足够的业务容量和技术升级要求。

 

4.4.2 蜂窝无线网络规划流程P148
第一阶段是业务量与覆盖分析、第二阶段是仿真、第三阶段是勘测、第四阶段是系统设计、第五阶段是安装调测。第六阶段是优化

 

9.爱尔兰的概念、数值大小的意义（4.4.3）

蜂窝系统业务量定义为单位时间内的呼叫时长，单位是爱尔兰(Erlang，简写为Erl)。比如，一个在1小时内被占用30分钟的信道的业务量为0.5爱尔兰，一个在1小时内被通话占用60分钟的信道的业务量为1爱尔兰。

 

不同的人群提供的业务量也是不同的。一般城市居民提供的业务量是0.02Erl，城市流动人口提供的业务量是0.1Erl，过往汽车提供的业务量是0.2Erl。

 

 

(3)根据话音信道数和呼损率指标(一般高话务密度区取2%，其余地区取5%)，用爱尔兰B公式(或查爱尔兰B表)，得出一个基站能承载的最大话务量(爱尔兰数)。

(4)用该爱尔兰数除以平均用户忙时话务量，得到一个基站可满足的最大用户数。

(5)由用户密度数据可求得该基站的覆盖面积。

爱尔兰呼损表

小区的载频数越多，或者呼损率越大，每个业务信道(TCH)可承担的话务量越大，TCH信道的利用率越高。

由于受小区覆盖范围和可用频率带宽的限制，必须合理规划小区的容量，尽可能在保证良好话音质量的前提下提高信道的利用率。

一般以爱尔兰B表所给出的话务量的85%作为计算网络可承担的话务密度的依据。这些话务容量的预测数据需要在网络建设的过程中逐步统计并加以完善。

 

补充：

固定信道分配方式实现起来比较简单，但可能造成频率资源的浪费(在满足无三阶互调的情况下进行分区分组分配)。改进的方法是当某个小区中的所有频道已使用完，而又有新的呼叫请求时，从相邻的小区中借用空闲信道，这样在某种程度上可以提高频率利用率。

动态信道分配的优点是频率利用率高，可适应业务分布的动态变化；缺点是控制复杂，系统开销较大(要求MSC增加存储量和运算量)。

动态信道分配方式又可分为动态配置法和柔性配置法两种

 

第五章（均知道概念即可）（选择填空）

5.5 卫星通信

1. 卫星通信的基本概念

卫星通信：利用通信卫星转发器实现地面站之间、或者地面站与航天器之间的无线通信。地面站是指在地球表面(包括地面、海洋和大气中)的无线电通信站。

卫星通信是在地面微波中继通信和空间技术的基础上发展起来的。

通信卫星的作用相当于离地面很高的微波中继站。卫星可以连接地球上相距数千千米的地点，因而十分适合作为长途通信中继器的安装点。

3. 卫星通信的分类

(1)按卫星制式分类：同步卫星通信系统、随机轨道卫星通信系统和卫星移动通信系统。

(2)按通信覆盖区域的范围分类：国际卫星通信系统、国内卫星通信系统和区域卫星通信系统。

(3)按用户性质分类：公用(商用)卫星通信系统、专用卫星通信系统和军事卫星通信系统。

(4)按业务范围分类：固定业务卫星通信系统、广播电视卫星通信系统和科学实验卫星通信系统。

(5)按基带信号体制分类：模拟卫星通信系统和数字卫星通信系统。

(6)按多址方式分类：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、空分多址(SDMA) 和码分多址(CDMA)卫星通信系统。

4. 卫星通信的特点

优点：

(1)通信距离远，且建站成本几乎与通信距离无关：卫星距地面35000 km

(2)通信容量大，业务种类多，通信线路稳定可靠：卫星通信采用微波频段，可供使用的频带资源较宽

(3)覆盖面积大，便于实现多址连接。

(4) 可以自发自收进行监测。

不足：

(1)卫星的发射和控制技术比较复杂。

(2)有较大的传播时延和回波干扰。

(3)对于军用卫星通信，卫星公开曝露在空间轨道上，容易被敌方窃收、干扰甚至摧毁。

 

卫星通信系统由空间段和地面段两大部分组成。

空间段主要由通信卫星组成，通信卫星主要对发来的信号起中继放大和转发的作用，空间段还包括所有用于卫星控制和监测的地面设施，即监控系统、跟踪遥测系统以及能源装置等。

 

5.6 无线传感器网络

无线传感器网络WSN是一种全新的信息获取和处理技术，能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，它嵌入并感知客观世界，同时受使用者的控制而影响着客观世界，扩展了人类同自然界的交互方式。

包括传感器节点(Sensor)、汇聚节点(Sink node)和任务管理节点等几个部分

传感器节点一般由传感模块、处理模块、通信模块和电源模块组成

4. 传感器网络体系结构
　　1) 平面结构
         2) 分簇结构
5.6.2   无线传感器网络支撑技术
　　1.  定位技术
　　2.  时间同步机制
　　3.  数据融合
　　(1) 直接计算法。
　　(2) 经典数据融合算法。
　　(3) 现代数据融合算法。

 

5.7.1 蓝牙技术（微微网里包含（1个主单元、7次单元））、TDD双工方式

2. 蓝牙的组成
　　1) 天线单元
　　2) 链路控制(硬件)单元
　　3) 链路管理(软件)单元
　　4) 软件(协议栈)单元

4. 蓝牙中的关键技术
　　1) 跳频技术
　　2) 微微网和分散网：（微微网：单元数量（1主7从同一时刻只能激活8个单元））
　　3) 时分多址(TDMA)的调制技术
　　4) 编址技术
　　5) 安全性
　　6) 纠错技术

 

5.7.2短波通信

 短波通信的特点
　　短彼通信有着许多显著的优点，与卫星通信、地面微波、同轴电缆、光缆等通信手段相比，短波通信不需要建立中继站即可实现远距离通信，因而建设和维护费用低，

短波通信也存在着一些明显的缺点：
　　(1) 可供使用的频段窄，通信容量小。
　　(2) 短波的天波信道是变参信道，信号传输稳定性差。
　　(3) 大气和工业无线电噪声干扰严重。

短波自适应通信技术
　　短波通信也存在着信道的时变色散特性和高电平干扰等弱点。为了提高短波通信的质量，最根本的途径是“实时地避开干扰，找出具有良好传播条件的信道”。完成这一任务的关键是采用自适应技术。

短波自适应通信技术具有如下功能。
　　(1) 有效地改善衰落现象。
　　(2) 有效地克服“静区”效应。
　　(3) 有效地提高短波通信的抗干扰能力。
　　(4) 有效地拓展短波通信的业务范围。

5.7.3无线射频识别技术（哪三个部分组成）

2.  无线射频识别系统的组成及工作原理
　　RFID系统因应用不同其组成也有所不同，但基本都是由电子标签(Tag)、阅读器(Reader)和数据交换与管理系统(Processor)三大部分组成的。

无线射频识别技术的应用
　　现在射频技术广泛应用在以下领域。
　　1) 车辆的自动识别
　　2) 高速公路收费及智能交通系统(ITS)
　　3) 非接触识别卡
　　4) 生产线的自动化及过程控制
　　5) 动物的跟踪及管理
　　6) 货物的跟踪及物品监视