移动通信复习与总结

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1、,移动通信总结与复习,考试题型,选择题10（5*2） 填空题10（5*2） 判断题10（5*2） 简答题30（5*6） 计算与综述题40（4*10）,主要内容,1、移动通信概论,2、移动通信基本技术,3、GSM及其增强移动通信系统,1、移动通信概论,移动通信的主要特点 移动通信的工作方式 移动通信系统的组成 移动通信的发展历程,无线环境,噪声,衰落,移动通信的工作方式,1. 单工制单工制分为同频单工和异频单工两种。 2. 半双工制 3. 全双工制全双工制有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种形式。,移动通信系统的网络结构,移动通信的发展历程,技术驱动,业务驱动,用户驱动,思考题,1. 什

2、么是移动通信？其主要特点是什么？ 2. 数字移动通信的特点是什么？目前应用的有哪几种体制？它们之间的主要差别是什么？ 3. 简述移动通信的工作方式与分类。 4. 什么是多普勒效应？有何影响？,无线通信系统的基本组成,无线通信系统的基本组成框图,模拟源 离散源,模拟波形,信息序列,信源近似还原,信息序列重构,2.1 信源编码,信源编码的目的： 压缩信源产生的冗余信息 降低开销，提高传输链路的有效性,12,语音编码技术分类,波形编码,语音编码技术基本原理,典型的编码方式：PCM、ADPCM等； 典型的传输速率：64Kbps、32Kbps,信源编码技术,参量编码,典型的编码方式：线性预测编码（LPC

3、）等 典型的传输速率：0.89.6Kbps,信源编码技术,语音编码技术基本原理,混合编码,在保留参数模型技术精华的基础上，应用波形编码准则优化激励信号在4.89.6Knit/s的数码率上获得较高质量的合成语音 典型的编码方式：规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LTP）、码激励线性预测编码（CELP）以及矢量和激励线性预测编码（VSELP）等 典型的传输速率：2.49.6Kbps,信源编码技术,语音编码技术基本原理,移动通信中的信源编码举例,16,2.2 调制技术,调制的目的：使信号更符合信道传输特征 移动通信对调制技术的要求 频带利用率高，功率效率高,，易于处理,数字调制技术分类,各种移动通信

4、系统所采取的调制方法,调制解调技术,2.3 抗干扰与抗衰落技术,电波传播特性 抗衰落的措施 分集接收(Diversity) 信道编码(Channel Coding) 均衡技术(Equalization) 扩频通信,信号衰落的原因,接收机运动多普勒频移 信号多条路径传播多径效应 多径信号相位相反合成信号的幅度快速变化 多径信号传播路径不同时延散布 无线电波散射路径损耗 建筑物阻挡阴影效应 强信号抑制弱信号远近效应,多普勒效应你跑的太快了，我跟不上,移动台的运动速度太快了，所引起的频率扩散的效应就是多普勒频移。,多径效应路太多也非好事,通过不同的路径到达接收端的信号，无论是在信号的幅度，还是在到达

5、接收端的时间以及载波相位上都不尽相同。,阴影效应阳光不能普照,移动通信中建筑物等的阻挡所引起的阴影效应 。,远近效应CMDA特有的效应,CDMA中离基站距离较近的小区中心，用户接收到的基站信号就比较强。,噪 声,移动信道中噪声(简称噪声)的来源一般可分为： 内部噪声； 自然噪声； 人为噪声。,干 扰,邻道干扰 ，是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。 同道干扰，也称同频干扰，是指相同载频电台之间的干扰，是移动通信在组网中出现的一种干扰。 互调干扰，是指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。,抗衰落的措施：,分集接收(Diversi

6、ty) 信道编码(Channel Coding) 均衡技术(Equalization) 扩频通信,分集技术,分集兼听则明 宏分集与微分集 微分集：时间分集频率分集空间分集角度分集极化分集,现有的主要分集技术,Rake接收机时间分集 智能天线空间角度分集 多天线阵空间位置分集 ARQ重传时间分集 跳频扩频频率分集+时间(隐分集) 直接序列扩频频率分集(隐分集) 交织时间分集(隐分集),分集的合并,选择性合并 最大比值合并 等增益合并,信道编码与信源编码的区别,典型的几种信道编码,线性分组码、交织编码、自动请求重传（ARQ）。,信道编码应用,应用 （检错基本都用CRC） GSM 和IS-95 主要

7、采用卷积码 3G 话音: 卷积码 数据: 卷积码, TURBO 码B3G 话音: 卷积码 数据: 卷积码, TURBO 码, LDPC码,扩频通信的理论基础 香农公式：展宽信号带宽W ，以带宽的增加来换取传输性能的改善。 扩频的定义 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的扩频码序列来完成，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的扩频码进行相关解扩及恢复所传信息数据。,扩频通信,扩频系统模型,扩频系统模型,收发双方已知,窄带,宽带,窄带,宽带,思考题,1.试述移动信电波传播的主要特点。 2.多径衰落产生的原因是什么？对数字移动

8、通信会造成什么影响？阴影衰落指什么？ 3.噪声如何分类？人为噪声有哪些特点？ 4.何谓同频干扰？它是如何产生的？又如何减少其影 响？,2.4 组网技术,区域覆盖 多址技术 网络结构,频率复用和蜂窝小区,移动通信网的区域覆盖方式分为两类 小容量的大区制 大容量的小区制 蜂窝: 将服务区划分成许多小面积覆盖区域，用一个小功率的发射机来服务一个小面积覆盖区。,蜂窝系统-“小区制”系统 小区制用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），即将所要覆盖的地区划分为若干个小区，在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。,频率复用-在相邻的小区使用不同的频率，在相距较远的小区采

9、用相同的频率（同频小区）。,频率复用和蜂窝小区,共有S 个可用信道，分给一个簇（簇的大小为N），簇中的每个小区分配K个信道，各个小区分配不相同，则可用无线信道的总数S为：一个簇对应一定的覆盖区域，若达到单位面积的覆盖需复制M 个簇，则信道总数C为：,N=3, K=S/N,M=3, C=MS,若N越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容量越大，频率利用率越高。,簇（区群）,簇内小区数N是应该满足下式：i 和j分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区数），都为正整数，不能同时为零,频率复用和蜂窝小区,簇间同频小区位置的确定沿着任意一条六边形边的垂线方向移动i个小区，并逆时针方向旋转60，再移动

10、j个小区。,确定同频小区的方法,思考：画一个N = 4的蜂窝系统结构，要求至少包括3个区群，将簇中小区所用频率组用A,B,C,D标识。,1. N=4对应的2维坐标： i=0, j=2,3. 确定相邻区群的位置,频率复用和蜂窝小区,频率复用和蜂窝小区,同频小区之间的距离D,120,同频复用比 Q :Q的值越小则容量越大； Q值大可以提高传播质量，因为同频干扰小,三种基本多址类型：频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）,多址技术,BS,MS1,MS2,f1,f1,f2,f2,* 基站能同时收发多个频率的信号* 两MS间通信必须经基站中转，需4个频道实现双工* 频道是动态地分配

11、的,FDMA系统的工作示意图：,t,帧1,帧2,f,t1,t2,t5,t8,t1,t2,t5,t8,t1,t2,t5,帧Frame 4.615ms,时隙577us,Time slot,时分多址,BS,MS1,MS2,MS3,f1,f1,t,f1,f1,下行（同一小区）,时分多址,BS,MS1,MS2,MS3,t1,t2,t5,t,帧1,帧2,f2,t1,t2,t5,t1,t2,t5,t1,t2,t5,f2,f2,f2,上行（同一小区）,时分多址,其他使用不同码型的信号不能被解调 多址干扰,思考题,简述蜂窝小区相对于大区制的优缺点 试说明多址接入方式的概念、基本原理，以及什么是FDMA、TDMA

12、、CDMA。 简述多址接入与双工方式的概念及异同点。 已知蜂窝系统中，簇的大小为4，以图的形式画出至少2个相邻的区群。并用A、B、C等标注出区群中的每一个小区，设小区半径为2.0m,试计算其同频复用距离D及同频复用比 Q 。,3、GSM及其增强移动通信系统,GSM系统概述 GSM的空中接口 GSM系统控制与管理 CDMA系统概述 GPRS系统,GSM系统的结构,移动用户的ISDN号码（MSISDN）国际移动用户识别码（IMSI） 临时移动用户识别码（TMSI） 国际移动设备识别码（IMEI） 移动用户漫游号码（MSRN） 切换号码(HON)位置区域识别码（LAI）小区全球识别码（CGI）基站识

13、别码（BSIC）,GSM区域和识别号码,技术参数,GSM系统的帧结构,GSM系统逻辑信道的分类,GSM系统控制与管理,位置的登记和更新 越区切换 鉴权与加密,搜寻频率校正脉冲 搜寻同步脉冲 解读系统消息侦听寻呼消息 发送接入脉冲 信令信道分配 呼叫建立 话音信道分配 通话 呼叫释放,FCCH SCH BCCHPCH RACH AGCH SDCCH SDCCH TCH FACCH,移动接续管理与逻辑信道分配,客户状态1MS开机空闲状态,接收广播消息(LAI),位置更新请求,位置更新请求,位置更新请求,位置更新接受,记录MSC号码,在VLR中对该客户的IMSI上作“附着”标记,位置更新证实,位置更

14、新证实,记录LAI,位置登记,MTC流程,63,MSC/VLR,交换局,HLR,PSTN/ISDN,MOC,位置更新基本流程,LA1,LA2,接收LAI2,位置更新请求,位置更新请求,位置更新请求,位置更新接受,记录MSC号码 更新用户位置, “附着”标记IMSI,位置更新证实,位置更新证实,更新LAI,通知删除用户 数据,小结用户数据的存储方式(1),SIM卡 静态数据 IMSI（国际移动用户识别码） MSISDN（移动用户的ISDN号码） PIN（个人身份号） 鉴权键Ki、鉴权算法A3、加密算法A8 动态数据 TMSI（临时移动用户识别码） LAI（位置区识别LAI ） RAND/SRES

15、/Kc,小结用户数据的存储方式(2),HLR 存储在本区域内注册的用户数据 静态数据 IMSI（国际移动用户识别码） MSISDN（移动用户的ISDN号码）MSISDN包含本地HLR地址信息 动态数据 用户当前VLR的地址 RAND/SRES/Kc,小结用户数据的存储方式(3),VLR： 存储当前本区域内激活用户的数据 静态数据 IMSI（国际移动用户识别码） MSISDN（移动用户的ISDN号码） 动态数据 TMSI（临时移动用户识别码） LAI（位置区识别LAI ） HON（切换号码） RAND/SRES/Kc MSRN（移动用户漫游号码） MSRN包含当前VLR地址信息,小结用户数据的存储方式(4),AUC 静态数据 IMSI（国际移动用户识别码）/鉴权键Ki 鉴权算法A3、加密算法A8 动态数据 RAND/SRES/KcEIR IMEI（国际移动设备识别码）,切换,切换的基本概念 切换过程三阶段 GSM系统的切换策略 GSM系统的切换类型,切换示意图,服务小区,目标小区,MSC,VLR,BSC,切换过程三阶段,(1) 测量和目标小区确定 测量通信质量和信号强度 (2) 切换触发 按照一定的准则触发切换 (3) 切换执行 硬切换、软切换,具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则,移动台 ,鉴权鉴权三参数组的产生,