移动通信期末复习笔记

移动通信复习笔记

1.1移动通信的主要特点

一.必须使用无线电波进行传播

无线电波传播特性:信号衰落

原因：

能量扩散------>弥漫损耗

地形地物的影响------>阴影效应

直射反射绕射---->多径传播--->多径效应

收发两端的相对运动---->多普勒频移

二.在复杂的干扰环境中运行

干扰：邻道干扰，互调干扰，同道干扰，多址干扰，远近效应

小区制的同道干扰：使用相同频道的这些小区之间会存在同频干扰，由蜂窝间的距离与小区半径的比值来决定的。

解决方法：小区分裂（通过较小小区面积，进而减小区群覆盖的面积，让区群重复很多次，产生更多的通信信道来提高通信系统容量）

三.主要矛盾：频谱匮乏，用户量巨大

方法：1.开辟和启用新的频段

           2.压缩信号所占的频带宽度和提高频谱利用率

           3.有限频谱的合理分配和有效管理

四.网络结构多种多样，网络管理和控制必须高效

五.移动通信设备必须适用于在移动环境中使用

1.2移动通信系统的分类

频分多址（FDMA)，时分多址(TDMA）,码分多址(CDMA）

一.传输方向

单向传播：传统的无线寻呼

双向传播：1.单工： 双方仅能交替收发信

                   2.半双工：基站全双工，移动台单工

                  3.双工：同时进行传输，分为频分双工(FDD)和时分双工（TDD)

频分双工(FDD):在频域上来把沿双传输的信号给它分离开来（使用成对的频段）

时分双工（TDD)：把连续的时间首先分割为首尾相连的一系列的帧，而后把每帧分为若干个时隙

由于TDD的帧非常的短，我们认为TDD是全双工技术

1.3常见的移动通信系统

蜂窝移动通信系统

1.覆盖方式分为大区制和小区制

基本覆盖单元：无线小区(定点和圆形区域）

大区制：在覆盖区的中央放置一个高架的天线大功率的发射机，以期用定点来服务覆盖整个服务区（容量极为有限，不需要越区切换）

小区制：把整个服务区划分为一个一个邻接的无线小区，在每个小区的中心来配置一个基站，能够保证覆盖它所处区域即可。（大容量，需要越区切换）

当基站收发信天线采用120度定向天线时，一个小区分为3个扇区

2.频率的空间再用

小区制蜂窝覆盖的核心思想就是通过频率的空间再用来突破频率限制，借助复用和小区分裂，制造无线频谱的一种“反应堆”，允许通过适当的频谱分配产生真正无限的容量。

小区制的无线覆盖是通过区群的邻接和区群的散射来加以进行的

构造区群：保证相邻区群同号小区之间的距离大于上面在同一个区域能够进行空间再用的小区之间的最小距离。我们就可以通过区群来对整个区域进行无缝无交叠的覆盖

3.蜂窝通信系统组成：每个小区的基站通过通信链路都连接到上层的一个控制中心MCS移动交换中心，由MCS来协调和控制下属的工作。

4.越区切换：是一种当用户由蜂窝A进入到蜂窝B的时候，能够自动的将移动用户的通信控制与转接由原来的蜂窝A基站转递给蜂窝B的基站的机制

5.集群：频率共用技术

集群系统和蜂窝式通信系统的比较：

1.集群通信系统属于专用移动通信网，蜂窝通信系统属于公众移动通信网

2.集群通信系统根据调度业务的特征， 通常具有一定的限时功能，蜂窝通信系统对通信时间一般不进行限制。

3.集群通信系统的主要服务业务是无线用户和无线用户之间的通信, 蜂窝通信系统却有大量的无线用户与有线用户之间的通话业务

4.集群通信系统一般采用半双工，蜂窝通信系统都采用全双工工作方式

5.在蜂窝通信系统中， 可以采用频道再用技术来提高系统的频率利用率； 而在集群系统中， 主要是以改进频道共用技术来提高系统的频率利用率的

6.TDMA系统的通信容量大于FDMA系统， 而CDMA系统的通信容量又大于FDMA和TDMA系统

7.抗干扰措施:

1.利用信道编码进行检错和纠错降低通信传输的差错率

2.为克服由多径干扰所引起的多径衰落， 广泛采用分集技术, 自适应均衡技术和选用具有抗码间干扰和时延扩展能力的调制技术

3.通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术为提高；

4.为减少蜂窝网络中的共道干扰而采用扇区天线、 多波束天线和自适应天线阵列

5.为了减少多址干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术

8.集群方式

消息集群，传输集群，准传输集群

消息集群中，始终占用某一频道通话，因而通信连续性好，但信道利用率低；

传输集群中，动态占用多条频道，因而信道利用率高，但通信连续性差

国际上典型的数字集群通信标准：TETRA和iDEN

9.移动卫星通信系统

卫星轨道越低，所需的卫星数目越多；

卫星移动通信系统需要波束转换；

卫星移动通信系统需要强大的网络控制功能

卫星移动通信系统设星间链路

依系统和全球星系统的实质区别在于：

自成体系；具有星间和星际链路；

管理和控制功能全部位于星上

2.1无线电波传播机制

包括直射，反射，折射，绕射，散射

电波从发射机天线沿三条路径到达接收机天线，包括：直射波，地面反射波，地表面波

一.直射

 

二.反射

当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果界面尺寸比电波波长大得多，就会产生镜面反射。

三.折射

当电波从一种介质进入到另一种介质时，传播方向会发生变化。

大气折射：由大气折射率引起电波传播方向发生弯曲的现象

视线传播极限距离：

天线的高度分别为ht和hr

 

四.绕射

余隙为正时，绕射损耗几乎为0；当余隙为负时，随余隙的增加绕射损耗增加

五，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

 

2.2移动信道的特征

移动信道是典型的随参信道

由于无线传播环境的影响，除直射波外还有反射，绕射，散射

陆地移动信道的主要特征是

1.多径传播

衰落是由经多径传播的同一信号的接受所产生的

2.阴影衰落（由地形起伏，建筑物及其其他障碍物对电波传播路径的遮挡而成）

3.慢衰落（由于移动台的不断移动），慢衰落近似服从对数正态分布

4.多普勒效应（由于移动台的高速移动，产生传播信号频率扩散）

多普勒频移与移动台运动速度，运动方向，电波入射方向的夹角，工作频率有关

移动台朝入射波方向移动，则多普勒频移为正

移动台背向入射波方向移动，则多普勒频移为负

移动信道由于多径传播和移动台运动导致小尺度衰落的产生，主要效应表现为：

 

 反射和散射传播自然导致时延扩展

相干带宽Bc，在此频率范围内，信道可认为是平坦的，此范围内所有频率分量近似相等的增益和线性相位

如果相干带宽定义为频率相关函数大于0.9时所对应的带宽，则：

 

大于0.5

 

2.3陆地移动信道的场强估算

地形分为中等起伏地形和不规则地形

基站天线有效高度Hb的定义：

 

 地物分为开阔地，郊区，市区

传播损耗取决于传播距离D,工作频率F，基站天线高度HB和移动台天线高度HM

随频率升高和距离增大市区传播基本损耗中值都将增加

中等起伏的市区传播损耗中值

 

 

 

 

无线电波传播特性：1.自由空间传播（直射波）2.基本传播（反射，绕射，散射）

移动信道的特征：四种效应（阴影效应，远近效应，多径效应，多普勒效应）

自由空间电波传播耗损与传播距离和工作频率有关

 

多径接收信号的幅度服从瑞利分布，相位服从均匀分布

移动信道电信信号衰落特性具有2个特征，即信号的电平呈现快衰落特性，且满足 瑞利 分布；信号的中值电平呈现 慢衰落特性，且满足 对数正态分布。

多径效应在时域上引起信号的时延扩展，使得接收的信号分量展宽，相应地在频域上规定了相关带宽性能。当信号带宽大于相关带宽时就会发生频率选择性落；信号带宽小于信道相关宽带，平坦衰落。

多普勒效应在频域上引起频谱扩展，使得接收的信号产生多普勒频展，相应地在时域上规定了相关时间。多普勒效应产生的衰落是时间性选择衰落。

测试题：

1.若两个信号的载波频率的频差大于移动信道的相关带宽时，则这两信号所经受的衰落不相关

2.当信号的符号间隔远小于信道的时延扩展时，信号遭受的衰落为频率选择性衰落

3.与传播路径全是陆地时相比，含有湖泊或其它水域且等长的无线传播路径的传输损耗将减小

4.表征移动信道时散特性的参数是相关带宽，时延扩展

5.快衰落信道的特征是信号符号间隔远大于信道相干时间，信号带宽远小于信道多普勒扩展

6.电波的传播方式有视距、非视距和地表波三种

7.工作频率越高，多普勒频移越大

8.当障碍物对直射线形成阻挡时，菲涅尔余隙为负  值

9.23dBm=0.2 w。

3.1数字调制基础与分析工具

一.已调信号复基带表示

1.实信号满足共轭对称性，只要知道正频率或者负频率部分就可以完全重构

2.低通（基带信号）频谱位于零频附近，时域变化缓慢

带通信号，频谱位于正负f0周围，时域变化迅速

3.带通信号的低通等效

复包络的频谱为解析信号频谱左移一个f_0得到，通常位于0频左右，常称为复基带信号

带通信号的谱结构完全由复基带的谱结构确定

复基带包含了除载频w外已调信号所有的重要信息

 

各个信号点到原点的距离代表已调信号的幅度

信号点的矢量和正实轴的夹角是已调信号的相位

4.QPSK、OQPSK、π/4-DQPSK中，旁瓣衰减由快到慢的顺序为OQPSK、π/4-DQPSK.QPSK

 I/Q调制器只能产生线性调制信号

最佳传输系统通过收发两端采用平方根升余弦滤波器，从而使抽样输出无码间干扰同时信噪比最大

4.1分集技术

在若干支路上接收独立的（相干性很小）载有同一信息的信号，可以在接收端大大降低信号的衰落程度，以获得分集增益，提高接收灵敏度。

两重含义：分集传输，集中处理

条件：各个信号之间应不相关

分集方式：

1.宏分集（多基站）：是一种减小慢衰落影响的分集技术，主要用于蜂窝移动通信系统。

2.微分集：是一种减小快衰落影响的分集技术，用于各种无线通信系统

分为：空间分集，频率分集，时间分集，极化分集，角度分集

3.空间分集：利用快衰落的空间独立性获得抗衰落的效果

4.频率分集：用两个以上不同的频率传输同一信息，并用两部以上的独立接收机来接收信号实现频率分集

5.时间分集：将同一信号在不同时间区间多次重发，只要各次发送的间隔足够大（大于相干时间），接收机将收到的衰落独立的同一信号合并，就能减小衰落的影响

6.极化分集：发送端和接收端可以用两个位置很近但不同极化的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果

7.角度分集：电波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端

合并方式

1.选择式合并：选择其中信噪比最高的那个作为合并器的输出，简单易于实现但性能差点

2.最大比值合并：信号强的多做贡献，信号弱的少做贡献，没有信号的就抑制，复杂且昂贵

3.等增益合并：无需对信号加权，输出是各支路信号幅度值的叠加。只有假设每个支路信号的信噪比相同，在信噪比最大的意义下它才是最优的

最大比值合并的性能最好，等增益合并次之，选择式合并的性能最差

4.2均衡技术

由于多径传输，信道衰落，接收端产生码间干扰，当传输信号的带宽大于无线信道的相干带宽时，产生频率选择性衰落，信号会失真，在时域上表现为波形时散

均衡技术：克服码间干扰

均衡技术：指各类用来克服码间干扰的算法和方法

均衡器产生和信道特性相反的特性，用来减小码间干扰。目的是希望接收机最终的输出序列和发送数据相等

无码间干扰的冲激响应：在指定的时刻对接收码元的抽样值不为零，在其余的抽样时刻均为零

均衡器传输函数的要求

 

线性均衡器：均衡器的输出没有应用于均衡器的反馈

非线性均衡器：均衡器的输出被应用于反馈逻辑中并改变均衡器的后续输出

有限长冲激均衡器：只使用前向延时

无限长冲激均衡器：同时具有前馈和反馈，可以完全消除抽样时刻的码间干扰，但不可实现

 

为了衡量均衡器的性能，反应失真的大小，采用最小峰值失真准则和最小均方误差准则作为衡量标准

最小峰值失真准则：调整均衡器的抽头系数，使峰值失真达到最小值，同时使Y0=1

最小均方误差准则：调整均衡器的抽头系数，使E2有最小值，同时使Y0=1

4.3信道编码

目的：为了提高通信系统的可靠性，尽量少噪声、干桄等因素的影，改善通信链路的性能，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力

无源干扰：码元出错具有独立性和随机性、

有源干扰：差错成群出现

信道编码也称为差错控制编码，是一种有效的抗衰落技术

基本思想：在原数据码流中插入一些码元，以达到在接收端能够进行检错和纠错目的

分类：检错码，纠错码，纠删码；分组码（校验码元仅与本组的信息码元有关,用(N,K)表示，码率R=K/N),卷积码（还和之前的信息码元有关，用(n0,k0,m)表示）

信道容量（香农公式）

 

W-----带宽   Ps-----接收信号的功率   N0----单边带噪声功率谱密度

Ps/N0W-----信噪比

 

Eb----每比特的信号能量

信息传输速率R大于信道容量C时，则不可能实现无差错通信

n趋向无穷大，W趋向无穷大，只要求信噪比大于-1.6dB,就可实现高斯噪声信道下的无误传输

汉明距离：对应位置取值不同的个数

汉明重量：非零码元的个数

最小距离越大，抗干扰能力越强

(n,k)分组码的最小距离d与纠错能力的关系：

 

测试题：

1.M 重分集最大比值合并系统的信噪比改善因子为M

2,宏分集用于克服阴影衰落

5.1多址技术

本质定义：多个移动用户如何高效共享频谱资源

（1）FDMA（频分多址）

   采用频分双工（FDD)的方式来实现收发双工通信

   上行信道：移动台发  下行信道：移动台收

    收发间隔：编号相同的信道之间的距离

（2）TDMA（时分多址）

   有两种双工方式：时分双工（TDD)和频分双工（FDD)

时分双工：工作在同一频率，一帧中一半的时隙用于发送，另一半的时隙用于接收

频分双工：收发的频率不同，但同一方向的频率相同

问题：1.控制信息和信令信息的传输（方法：在每个时隙中，专门划出部分比特用于控制和信令信息的传输）2.抵抗信道多径的影响（方法：在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列，在上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔）3.保持系统的同步（方法：在每个时隙中传输同步序列）

（3）CDMA（码分多址）

工作原理：发送端:不同的用户使用互不相同、相互正交或准正交的地址码，分别去调制不同用户的数据信号。接收端:利用地址码的正交性，通过地址识别即相关检测，从混合信号中选出相应的信号

特点：所有用户在相同的时间段内占用相同的带宽，各个用户是同时发送和接收信号的；

           包括直接序列扩频方式（DS)和跳频方式(FH）

（4）SDMA（空分多址）

工作原理：利用自适应阵列天线，将空问分隔成互不重叠的的区域；在不同的用户方向上形成不同的波束，各个波束所发出的信号在空同上互不重叠。

特点：各个用户在同一时间，同一频率，使用相同的码型工作；当两个用户角度差大于天线的分辨角时，就能实现正交的空间信道，从而不会互相干扰，达到频率再用的目的

（5）混合多址

1G系统：FDMA    2G系统：GSM系统：TDMA/FDMA   4G系统：OFDMA

（6）OFDMA（正交频分多址）

1.基本原理：将传输带宽划分成正交的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的用户

2.特点：占用不同的子载波的用户间满足相互正交

3.OFDMA与FDMA的区别：FDMA系统:不同的用户在相互分离的不同频段上进行传输，在各个用户的频段之间插入保护间隔;

OFDMA系统:不同用户是在相互重叠但是彼此正交的子載波上同时进行传输的，利用OFDM技术来为不同的用户分配不同的信道资源。

OFDMA在灵活性和频谱效率上优势明显。

4.子载波分配方法：

1.集中式子载波分配

优点:简单，可以采用频率调度，可获得用户分集增益，降低了信道估计难度;

缺点:获得的频率分集增益较小，受传输中的衰落影响比较大，因此用户平均性能略差。

2.分布式扩展子载波

优点:通过频域扩展，可利用不同子載波的频率选择牲衰落的独立性而轶得频率分集増益，从而减小了衰落的影响

缺点:受用户间的干扰影响比较大，且信道估计较为复杂，无法采用频率调度，抗频偏能力也较弱

3.自适应子载波分配

优点:可补偿信道衰落的影响，提高频谱效率。

缺点:实现复杂，需要实时获得每个用户在当前各个子载波上的信道响应特性;需要通过控制信道传送用户子载波分配信息

（7）随机多址

1.ALOHA协议

2.载波侦听多址(CSMA)

3.预约随机多址

5.2多信道共用技术

（1）话务量与呼损率

多信道共用技术：在小区制移动通信中为每个基站配置好一组信道，供该基站所覆盖的区域内的所覆盖的区域内的所有移动台所共用

在话音通信中，业务量的大小用  话务量  量度，其单位是  爱尔兰  

话务量分类：

 

（2）无线信道呼损率计算

呼损率：损失的话务量占总话务量的比率

 

为了减小呼损率，我们需要减小流入话务量A或者增加无线话务信道

三个矛盾：系统容量，服务质量，信道利用率

信道数n

 

（3）无线用户与信道的定量关系

 

 

 (4)不同的信道共用方式

1.共用方式之分散式共用：将n个信道分成若干组，计算每组在共用模式下所能容纳的用户数，最后再将各组用户数求和。信道越集中，容纳的用户数越多

2.共用方式之集中式共用：将n个信道全部集中在一起，计算出容纳的用户数

比较：

 

无线信道全部采用集中式信道共用方式

（5）空闲信道的选取

1.共用信令信道（专用呼出信道）方式

从n中选1，专用于处理用户的呼叫，信道的分配等，但不可传输业务信息。好处：处理一次呼叫时间短；坏处：需要占用一个信道。适用大容量的公共通信网

2.随路信令信道（标明空闲信道）方式

随机占用信道进行通信

分类：循环定位方式

 

循环不定位方式

 

循环分散定位方式

 

5.3越区切换

原因：蜂窝结构

（1）.定义：将通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程；保证与网络持续接续的过程

（2.）分类：水平切换（硬切换，软切换，更软切换，接力切换）；垂直切换

A.硬切换：优点：在同一时刻，移动台只占用一个无线信道；缺点：通信过程中出现短的传输中断（用于GSM系统）

（3）.依据：1.射频信号强度2.依接收信号载干比判决3.依移动台到基站的距离判决

载干比：接收机收到的载波信号与干扰信号的比值；作用：反映了移动通信的通话质量

工作过程：当接收机接收到的载干比小于规定的门限值，发动切换请求

大多数移动通信系统使用射频信号强度作为判决切换与否的基准

（4）.准则：

1.相对信号强度准则：在任何时间都选择具有最强接收信号的基站

2.具有门限规定的相对信号强度准则：移动用户在当前基站的信号足够弱，新基站的信号强于本基站的信号

3.具有滞后余量的相对信号强度准则：移动用户在新基站的信号强度比原基站信号强度强很多

4.具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则：当前基站的信号电平低于规定门限同时新基站的信号强度高于当前基站一个给定滞后余量时

5.有滞后时间的相对信号强度准则：当某个相邻小区基站的信号强度比当前小区信号强度高

（5）控制

1.移动终端控制的越区切换（MCHO)

2.网络控制的越区切换(NCHO)

3.移动终端辅助的越区切换(MAHO)-----大多数采用

（6）测试

1.在蜂窝移动通信系统中，位置管理通常采用两级数据库，即HLR和VLR                 

2.射频防护比直接决定的是共用再用因子

3.在移动通信系统中，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，这种方法称为频率空间再用

4.为了减小同频道干扰的影响和保证接收信号的质量，必须使接收机输入端的有用信号电平与同频道干扰电平之比大于某个数值，该数值称为射频防护比

5.当MS越区到新小区时，为了使越区失败概率尽量小，常用做法是每小区预留部分信道专用于越区切换。

6.1GSM系统结构

（1）GSM系统的组成

由移动台，基站子系统，网络子系统

结构示意图：

 

移动台：由移动设备ME和移动用户识别模式

基站子系统：由基站收发信机BTS和基站控制器BSC以及相应的接口和器件构成

网络子系统：移动交换中心（MSC)和管理移动用户数据的功能实体

（2）网络接口

接口：指系统各组成单元之间的物理上和逻辑上的链接

协议：两个功能实体之间交换信息需要遵守的规则

（3）区域划分

从大到小GSM区域分别为GSM服务区PLMN区MSC区位置区基站区和扇区

6.2GSM系统无线接口（UM)及传输技术

 

A接口定义为移动交换中心（MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，Um接口定义为移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口。C接口定义为归属位置寄存器（HLR）与移动交换中心（MSC）之间的接口，D接口定义为归属位置寄存器（HLR）与拜访位置寄存器（VLR）之间的接口

 

（1）.移动通信的多址概念

有线通信：以封闭的单用户专用的有线信道方式接入网络

移动通信：以开放的多用户共享的无线信道的方式接入网络

移动通信的本质是无线通信，无线通信的电信号承载基础是无线电波，无线电波的表现形式有频率F;时间T;码型C等参量，因此，可以分別利用信号的上述三种参量的不同，达到区分用户信号的目的，这就是移动通信的多址概念。

多址技术的本质定义：多个移动用户如何高效共享频谱资源

（2）GSM多址技术怎么实现

GSM是一个FDD系统，多址方式：频分再时分TDMA/FDMA

（3）信道的分类

物理信道和逻辑信道（业务信道TCH和控制信道CCH）

（4）GSM逻辑信道的具体作用

 

无限接口信息传输的方向：基站发往手机的方向称为上行，手机发往基站的方向称为下行

BCH-----广播信道  【频率校正信道FCCH，同步信道SCH,广播控制信道BCCH（GSM系统中小区特定信息）】

  CCH------公共控制信道  【寻呼信道PCH，下行随机接入信道RACH（用户的接入请求信息）,准许接入信道AGCH】

DCCH------专用控制信道   【独立专用控制信道SDCCH,慢速辅助控制信道SACCH,快速辅助控制信道FACCH】

使MS保持频率同步的逻辑信道是：FCCH

 

（5）逻辑信道的应用实例

手机开机：在FCCH上给手机发送频率校正信息及手机同时接收这个信息，在同步信道SCH上手机接收基站发下来的同步信号，在BCCH上手机接收系统下行的信息

拨打电话：首先在上行的RACH随机接入信道上向网络发送接入请求，当网络接收到请求后网络在下行的AGCH上发送允许接入的信息并分配独立专用控制信道的信息，通过TCH业务信道进行通话，通话期间短消息通过慢速随路控制信道SACCH去传送，切换命令通过FACCH传送第三通话结束手机再次进入空闲状态回到BCCH信道上进行守候

（6）突发脉冲结构

GM采用  均衡技术  技术消除码间串扰；具体体现在突发脉冲序列中的   训练    序列设计

一个时隙中的信息是以突发脉冲（Burst)比特序列的形式体现的

类型：1.普通常规突发NB(用于业务信道）

2.频率校正突发FB

3.同步突发SB（仅用于SCH，用于MS时间同步）

4.接入突发AB

5.空闲突发DB

（7）信道及其突发脉冲应用实例

手机开机：

 

拨打电话：

 

（8）时间提前量TA

TA表示了延迟多长时间，移动台的信息就提前多长时间发送

快慢：指射频随时间改变的速率快慢

快跳：射频在每比特跳变一次（增益大，分集效果好，实现复杂)

慢跳：射频在每时隙跳变一次

（9）跳频技术

射频跳频比基带跳频具有更高的性能改善和抗同频干扰能力

跳频技术可以明显地降低同频干扰和频率选择性衰落，但存在频率击中现象

措施：1.要使同一小区采用互相正交的跳频序列2.使跳频的设置需根据统一的超帧序列号来提供频率跳变顺序和起止时间

GSM系统小区最大半径为35公里

（10）不连续发射(DTX)

用户讲话时间内开通射频发射机，不讲话时间内关闭发射频发射机

好处：一是降低空口总的干扰电平，提高频率利用率;二是节省MS的耗电量，延长移动台电池待电时间和寿命。

实现：1.自适应语音激活检测2.舒适噪声

（11）不连续接收(DRX)

MS只在属于它的那个寻呼组里的固定时刻接收寻呼信息，无需时时连续接收

（12）时间色散引起的码间干扰的控制

时间色散就是时延扩展，引起波形变化，导致码间干扰

做法：训练序列（接收端根据训练序列的解调结果，就可以估计出信道的冲激响应，根据该响应就可以预置均衡器的抽头系数，从而可消除码间干扰对整个时隙的影响）

6.3GSM系统的管理与控制

（1）安全性问题的提出

（2）安全性问题的分类及解决方法

问题：(1)合法与非法用户的甄别:使合法用户正常接人，非法用户拒绝接入

(2)防止用户信息在通信过程中被窃听

(3)用户信息在无线接目传输过程中怎样不被盗取

(4)防止非法或不合格的终端接入网络

方法：网络接入用户的安全一一鉴权（目的：1.检查由MS提供的用户的正确性，合法性2.给MS用户提供一个新的密钥KC）

无线链路传输的安全一一加密

用户身份信息的安全ーーTMSI（临时移动用户识别码，不断更新）

终端设备合法性保障一一设备识别EIR(白名单，黑名单，灰名单）

为了实现安全性管理功能：GSM系统增加了重要的安全功能单元------鉴权中心AUC，同时还配套了相应的算法和机制

6.4通用分组无线业务（GPRS)及其演进

（1）GPRS的概念

通用分组无线业务，它是蜂窝移动通信从电路交换到分组交换转型的发端技术

特点：1.GPRS可动态地占用无线资源2.GPRS采用按数据流量计费的方式，使其资费更合理

意义：1.在GSM网络中引入了分组交换功能  2.将数据率提高到100KB/S以上

GPRS的增强版EDGE采用8PSK调制方式提高数字调制度

GSM系统采用GMSK的调制方式

GSM系统中的频带宽度为200KHZ,通信方式为GMSK,信道总速率为270kbps

（2）GPRS如何实现

1.GPRS网络结构：

 

网元：SGSN,GGSN,PCU,CCU

1.SGSN:对移动终端进行定位和跟踪，并发送和接收移动终端的分组，负责分组的路由选择和传输

2.GGSN:将SGSN发送和接收的GSM分组按照其他分组协议发送到其他网络，用于和外部网络连接，SGSN和GGSN通过IP网络连接

3.PCU：分组控制单元，用于分组数据信道管理和信道接入控制，它从话音业务分离出数据业务，传送到SGSN，对外提供GB接口，建立起SGSN的BSSGP协议

4.CCU:信道编码单元，

5.GPRS终端：A类终端：能同时并且独立处理电路交换业务和分组交换业务

                       B类终端：能同时侦听两个系统的寻呼信息，可接入CS

                       C类终端：只支持一种业务，分组业务或电路连接

6.GPRS协议类型：传输平面和信令平面

在无线接口信道结构，GPRS和GSM

相同点：采用时分多址(TDMA/FDMA)      不同点：在信道的规划，选择上，GPRS较GSM做了一些针对数据传输特点的相应改变

7.GPRS逻辑信道

 

分为业务信道（分组数据业务信道PDTCH)和控制信道（分组信令控制信道）

控制信道有三类：分组广播控制信道(PBCCH),分组公共控制信道(PCCCH)和分组专用控制信道（PDCCH)

 

(3)测试

1.GSM系统中, FDMA的频道间隔为200kHz

2.GSM系统采用的抗干扰措施有自适应均衡技术;跳频;交织技术;卷积编码

3.GSM系统基带处理中采用了帧间交织;帧内交织

4.GSM系统空中接口的一个业务复帧含51个基本TDMA帧(错误）

5.GSM中，话音激活技术采用一种自适应门限话音检测算法。当发端判断出通话者暂停通话时，就关闭发射机

5.GSM系统的跳频属于慢速跳频

6.GMSK信号在码元转换时刻其信号相位是连续平滑的

6.GSM系统使用的调制方式为GMSK

7.GMS系统中，开机后移动台停靠在小区的 BCCH 载波，TS0 时隙，PCH  信道上守候。

8.在CDMA民用系统中采用最多的扩频方式是DS-CDMA

8.GSM系统空中接口中，上、下行业务信道所用的帧号相同，但上行帧相对于下行帧来说，在时间上滞后推后 3个时隙

9.GSM系统收发频率间隔为45MHz

9.GSM系统中，用于鉴权和加密的三参数组中的三个参数分别为（  RAND   ）、（  SERIS    ）、（  Kc    ）

10.在GSM系统中，8个时隙构成一帧，  26  个帧构成业务复帧，  51 个帧构成控制复帧。

7.1CDMA技术基本原理

1.无线多址通信：在一个通信网内各个通信台，站共用一个指定的射频频道，进行相互间的多边通信。

技术：信号分割技术

2.基本多址方式：FDMA(频率）,TDMA（时间）,SDMA（空间）,CDMA（码型）

3.CDMA基本原理：用户发送的数据首先用相应的地址码来进行码分，第i个用户的数据首先和它的地址码相乘，进而实现码分，各个用户的码分信号，使用相同的调制方式对同一载波分别进行调制，而后功率放大，通过天线辐射出去。在接收端，首先经过混频而后中频解调，解调的输出我们用R来表示。（R是n个用户码分信号的叠加）然后通过相关检测器对n个用户码分信号的混合信号进行处理，输出第k个用户的信号单独分离出来，其余n-k个信号抑制。

CDMA系统的主要特点是 自干扰系统；干扰受限系统

CDMA系统的切换方式为软切换

 

第一个用户针对要分离第二个用户的相关检测器来讲：

S=W1*W2,对S求和之后除以N

可以看到最终只有第二个用户有输出，其他用户等于0

4.相关检测：利用地址码的正交性从混合信号中分离出特定用户的信号，而将其他用户的信号抑制。

要想分离第k个用户信号，相关检测器的本地码就取第k个用户的地址码，要求这个地址码与发端第k个用户的地址码要完全同步

5.多址干扰：地址码非正交而产生的用户间的干扰

6.码分多址待解决的问题：1.要有足够多的地址码2.码同步3.接收机的输入信干远小于1

7.2扩频通信系统

1.扩频通信：信号带宽/信息带宽>=100

是指传输带宽大于传输信息所需的最小带宽的通信

模型：

 

2.分类：1.直接序列扩频系统2.跳频扩频系统3.脉冲线性跳频系统4.跳时扩频系统5.混合系统（以上这些扩频技术的混合）

3.直接序列扩频通信系统（DSSS)

它的扩频是通过将一个常规的窄带信号，与一个高速的伪随机序列相乘，进而达到把一个窄带信号扩展成一个扩频信号。

解扩器：乘法器和一个带通滤波器，输出信号功率=输入信号功率

 

好处：信噪比增益

 

4.扩频通信系统两个重要的指标：处理增益和抗干扰容限（抗干扰能力）

 

7.3CDMA码序列

1.Walsh码：是一类取值为1与-1的二元正交码

CDMA 使用 Walsh  序列区分信道，用  m  序列区分用户

2.哈德码矩阵H，阶次必须是2德幂次

3.Walsh码与哈德码矩阵的对应关系：n号的Walsh码对应哈德码矩阵德n+1行

4.Walsh码的特性：（1）正交性（2）平衡性（3）两个Walsh相乘，乘积扔是Walsh码（4）完备的（5）在严格同步时，是完全正交的，当不同步时，其自相关与互相关特性均不理想（6）同长度不同编号的Walsh波形的频带宽度是不一样的，不适合作为扩频码

 

编号由异或可得

5.正交可变扩频因子码(OVSF码）

OVSF码用于码分变速率业务

OVSF码的码长，该长度下码的数目及扩频因子三者在数值上相等

非延长码或异前置码正交

m序列是最长线性移位寄存器的简称

测试：

1.FH系统是通过躲避干扰来达到抗干扰

2.扩频与载波调制技术都是用更高的载波频段来进行频段搬移

2.m序列优选对具有3值互相关，是m序列能达到的最好的互相关特性

3.在OVSF码树图中，非延长码，不等长码，异前置码正交

4.CDMA系统中采用功率控制技术主要是为了克服无线传输环境中的远近效应

4.DS-CDMA系统中，功率控制的目的是：降低MAI，延长移动终端电池寿命，克服远近效应

5.属于CDMA系统关键技术的是功率控制，Rake接收，软切换

6.CDMA系统的功率控制主要有开环功控和闭环功控

6.在DS-CDMA移动通信系统中，由于所有用户共享相同频带，发送时间也不分先后，即用户信号在时频域上是交叠在一块的，不同用户信号通过码序列来加以隔离，而通常使用的码序列为准正交码，故远近效应十分严重

7.采用直接序列扩频系统传送信号，接收机利用 m 序列的 自相关 特性将不同时延的多径信号分离，这种分集接收方式称作多径分集，也称为  接收

8.某扩频通信系统的扩频信号带宽W与信息带宽B分别是W = 20MHz，B = 10kHz，如系统损耗Ls = 3dB，要求接收机输出信噪比(S/N)o≥10dB，则该系统的扩频增益为33dB；干扰容限为20dB

9.QAM:正交振幅调制

  BCCH：广播控制信道

  MSISDN：移动台国际ISDN号码

  IMEI：国际移动设备识别码

  IMSI:国际移动用户识别码

  MSC：移动控制中心

  HLR：原籍（归属）位置寄存器  

  SGSN：GPRS服务支持节点

  BSIC:基站识别色码

 OFDMA:正交频分多址

 WCDMA:宽带码分多址

10.原语：在移动通信系统的分层结构中，不同层次之间对话的语言。包括请求型原语，证实型原语，指示型原语，响应型原语。

HLR：原籍（归属）位置寄存器，它可以看作是通信系统的中央数据库， 存储该HLR管辖区的所有移动用户的有关数据。 其中， 静态数据有移动用户号码、访问能力、 用户类别和补充业务等。

位置登记：移动网为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记，更新和删除的过程。

 移动通信：通信双方至少有一方在移动中（或临时停留在某一预定位置上）进行信息传输和交换。

双工通信：是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式。

位置区 ：移动通信系统中一组小区（Cell）的集合，是移动台（或手机）移动性管理的一个重要组成部分

爱尔兰：话务量的单位已知 1 小时内平均发生呼叫的次数为λ(次)， 用式可求得

               A(爱尔兰) = S(小时/次)·λ(次/小时)

流入话务量：流入话务量的大小取决于单位时间内(1小时)平均发生的呼叫次数λ和每次呼叫平均占用信道时间（含通话时间）S。定义流入话务量为A，则A=S*λ

分集接收 是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信心）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。

空中接口 空中接口定义为移动台与基站收发信机之间的无线通信接口，它是GSM系统中最重要、最复杂的接口。

11.什么叫越区切换？共包括哪些主要问题？

答：越区交换是指当前正在进行移动台和基站之间通信的链路，从当前基站转移到另一个基站的过程。越区切换包括三个方面的问题:

(1)越区交换点的准则：即什么时候需要进行越区交换

(2)越区交换如何控制

(3)越区交换时的信道分配

12.蜂窝系统中，采用区群方式进行覆盖，区群的组成需满足什么条件

答：区群的组成要满足两个条件：一是区群之间可以连接，且无空隙无重叠的覆盖。二是邻接之后的区群应保证各个相邻信道小区之间的距离相等。

13.功率控制的必要性以及要求

 

13.中国移动的4G制式   TD-LTE  (附：联通：TDD_LTE、FDD_LTE，电信：TD_LTE、FDD_LTE)

14.什么技术纠正突发错误  交织

15.选择正六边形小区形状覆盖整个服务区所需基站数最少

16.WCDMA系统由（陆地无线接入网络和核心网络）构成，核心网络从逻辑上分（电路）域，（分组）域。

17.在移动通信中，改进接收信号质量的三种常用技术为分集接收；纠错编码；均衡技术

18.移动用户漫游到一个新的编号区时，由VLR给它分配MSRN

19.扩频通信的理论基础：香农公式

20.IMT-2000的传输目标是在支持多媒体业务，在室内环境下传输速率达到2MHz

21.美国的AMPS系统是世界上第一个模拟蜂窝系统。

22.调制的目的是：将基带信号搬移到高频，使信道更适合传输信号

23.基本的数字调制方式有PSK,FSK和ASK

24.语音编码属于无线通信的信源编码

25.位置更新过程是由MS发起的

软切换和硬切换的区别：先连接新的小区的业务信道再断开旧小区的业务信道

 

 

 

16.画GPRS系统中空中接口协议，描述各协议层功能。

 

GPRS隧道协议（GTP）用来在GPRS支持节点之间传送数据和指令，它在GPRS的骨干网中通过隧道的方式来传输PDU。所谓隧道，是在GSN之间建立的一条路由，使得所有由源GSN和目的GSN服务的分组都通过该路由进行传输。

在SGSN和MS之间，依赖子网的汇聚协议（SNDCP）将网络层的协议映射到下面的逻辑链路控制层，提供网络层业务的复接、加密、分段、压缩等功能。

逻辑链路控制（LLC）层在移动台和SGSN之间向上层提供可靠、保密的逻辑链路，它独立于下层而存在。

RLC/MAC层通过GPRS无线接口物理层提供信息传输服务，它定义了多个用户共享信道的步骤。RLC负责数据块的传输，采用选择式ARQ协议来纠正传输错误。MAC层基于时隙ALOHA协议，控制移动台的接入请求，进行冲突分解，仲裁来自不同移动台的业务请求和进行信道资源分配。

物理链路子层（PLL）负责前向纠错、交织、帧的定界和检测物理层的拥塞等；物理射频子层（RFL）完成调制解调、物理信道结构和传输速率的确定、收发信机的工作频率和特性确定等

LLC在BSS处分为两段，BSS的功能称为LCC桥接。在BSS和SGSN之间，BSS GPRS协议（BSSGP）负责传输路由和与QoS相关的信息，BSSGP工作在帧中继的协议之上。

16.消息集群的典型呼叫格式

 

传输集群的典型呼叫格式：

 

准传输集群的典型呼叫格式：

 

GPRS移动通信网络结构图