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1、目录一、 移动通信及其特点.3二、 移动通信的组成.4三、 移动通信系统中的多址方式.6四、 移动通信发展现现状（1G到3G）.91G 92G .102.5G .112.75G .113G .12五、 移动通信系统现有核心技术论述与分析.13 移动通信无线信道模型及信道特性分析（窄带与宽带）13 移动通信系统中分集技术的算法与实现19 移动通信系统中均衡技术的算法与实现22 码分多址（CDMA）系统的仿真27六、 移动通信发展趋势展望.29七、 参考文献.36八、 附录（程序）.36一、移动通信及其特点移动通信是指移动用户之间，或移动用户与固定用户之间进行的通信。随着社会的发展，科学技术的进步
2、，人们希望能随时随地、迅速可靠地与通信的另一方进行信息交流。这就是我们要介绍的移动通信。这里所说的“信息交流”，不仅是指双方的通话，还包括数据、传真和图像等通信业务。正是由于移动通信能让人们随时随地、迅速可靠地与通信的另一方进行信息交流，为人们更有效地利用时间提供了可能。因而随着电子技术，特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展，而得到了迅速发展。随着应用领域的扩大和对性能要求的提高，促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来，移动通信已成为现代通信手段中一种不可缺少并发展最快的通信手段之一。与其他通信方式相比，移动通信具有以下基本特点：（1）电波传播条件恶劣。在陆地上，
3、移动体（如汽车）来往于建筑或障碍物之间，其接受信号是由直射波和各反射波多径叠加而成的。由于多径传播造成的瑞利衰落，电平幅度起伏深度达30dB以上。（2）具有多普勒效应。由于移动台在运动中，因此会产生多普勒频移效应。频移值fD与移动台运动速度v、工作频率f（或波长）及电波到达角有关，即多普勒频移导致附加调频噪声。（3）干扰严重。主要的干扰有城市噪声（主要是车辆噪声）干扰，也有电台干扰（同频干扰、互调干扰）等，因此，抗干扰措施在移动通信系统设计中显得十分重要。（4）接收设备动态范围大。由于接收机和发射机（基站）之间的距离不断变化，导致接收机接收电平不断变化。这就要求接收机设备具有很大的动态范围。（
4、5）需要采用位置登记、过境切换等移动性管理技术。由于移动台具有不停的运动的特点，为了实现可靠而有效的通信，必须采用位置登记和频道切换等移动性管理技术。（6）综合了各种技术，包括交换机技术、计算机技术和传输技术等。（7）对设备要求苛刻。移动用户不仅在城市，而且常在郊外，环境条件相对较差，因此对设备要求更高。移动通信系统按使用对象、用途、频段、调制方式、和入网方式等的不同，可以有不同的分类方法。比如，按使用对象可分为民用设备和军用设备；按用途和区域可分为陆地通信、海上通信和航空通信；按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等等；按基站配
5、置可分为单区制、多区制、蜂窝制等配置方式；按与地面固定网连接方式可分为人工、半自动、全自动等连接方式；按用户的通话状态和频率使用方法可分为单工制（Simplex）、双工制（Duplex）和半双工制（Half Duplex）；按经营方式或用户性质可分为专用网和公用网；按信号形式可分为模拟网和数字网。二、移动通信的组成移动通信系统根据经营方式或用户性质的不同可分为专用的移动通信系统（专网）和公共移动通信系统（公网）。专网的发展经历了一对一的对讲系统，单信道一呼百应系统，选呼系统，多信道多用户共享的专用调度系统，最后发展到专用无线调度系统的最高阶段集群移动通信。专用移动通信的网络结构与公共移动通信系
6、统越来越相似。集群通信系统与公共通信系统的区别：（1）集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业(或几个行业合用)中间进行调度和指挥，对网中的不同用户常常赋予不同的优先等级。蜂窝通信系统属于公众移动通信网，适用于各阶层和各行业中个人之间通信，一般不分优先等级。（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，一次通话的限定时间大约为1560秒(可根据业务情况调整)。 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）在集群通信系统中也允许有一定的无线用户与有线用户
7、之间的通话业务，但一般只允许这种话务量占总业务量的5%10%。集群通信系统一般采用半双工(现在已有全双工产品)工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信只需占用一对频道。蜂窝通信系统都采用全双工工作方式，因而，一对移动用户之间进行通信， 必须占用两对频道。 公共移动通信系统，即蜂窝移动通信系统的组成：一个交换区由一个移动交换中心MSC（Mobile Service Switching Centre）、一个或若干个归属位置寄存器HLR（Home Location Register）和访问者位置寄存器VLR（Visitor Location Register）(有时几个MSC合用一个VLR）、设备识
8、别寄存器EIR（Equipment Identity Register）、鉴权中心AUC（Authentication Centre）、操作维护中心OMC（Operation and Maintenance Centre）、基地站BS（Base Station）（简称基站）和移动台MS（Mobile Station）等功能实体组成。 蜂窝移动通信系统的基本结构：图1蜂窝移动通信系统的基本结构各部分功能： MSC对位于其服务区内的MS进行交换和控制，同时提供移动网与固定公众电信网的接口。 作为交换设备，MSC具有完成呼叫接续与控制的功能，这点与固定网交换中心相同。 作为移动交换中心，MSC又具有
9、无线资源管理和移动性管理等功能。 为了建立从固定网至某个移动台的呼叫路由，固定网就近进入关口MSC（GMSC），由该GMSC查询有关的HLR，并建立至移动台当前所属的MSC的呼叫路由。 HLR是用于移动用户管理的数据库。 HLR所存储的用户信息分为两类：一类是有关用户参数的信息；另一类是有关用户当前位置的信息 。 VLR是存储用户位置信息的动态数据库。一个VLR可以负责一个或若干个MSC区域。 EIR是存储有关移动台设备参数的数据库。EIR实现对移动设备的识别、监视、闭锁等功能。 AUC鉴权中心是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体。 OMC操作维护中心是网络操作维护人员对全网进行
10、监控和操作的功能实体。 三、移动通信系统中的多址方式多址方式的基本类型有频分多址(FDMA)、 时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。实际中也常用到三种基本多址方式的混合多址方式，比如，频分多址/时分多址(FDMA/TDMA)、频分多址/码分多址(FDMA/CDMA)、时分多址/码分多址(TDMA/CDMA)等等。（1）频分多址(FDMA) 是移动通信中最早应用的多址方式，在频域中一个相对窄带信道里，信号功率被集中起来传输，不同信号被分配到不同频率的信道里，发往和来自邻近信道的干扰用带通滤波器限制，这样在规定的窄带里只能通过有用信号的能量，而任何其它频率的信号被排斥在外。代表蜂窝系统有北
11、美的AMPS和英国的TACS。图2 频分多址（FDMA）FDMA系统中的干扰问题 互调干扰互调干扰是指系统内由于非线性器件产生的各种组合频率成分落入本频道接收机通带内造成的对有用信号的干扰。邻道干扰邻道干扰是指相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内造成的对有用信号的干扰。 同频道干扰同频道干扰一般是指相同频率电台之间的干扰。在蜂窝系统中，同频道干扰是指相邻区群中同信道信号之间造成的干扰。它与蜂窝结构和频率规划密切相关。为了减少同频道干扰，需要合理地选定蜂窝结构与频率规划，表现为系统设计中对同频道干扰抑制因子Q的选择。式中，D为同信道小区的距离（即同频小区的距离）；R为小区半径。 FD
12、MA系统的特点 FDMA信道每次只能传送一路电话。 每信道占用一个载频，相邻载频之间的间隔应满足传输信号带宽的要求。 符号时间与平均延迟扩展相比较是很大的。 移动台较简单，和模拟的较接近。 基站复杂庞大，重复设置收发信设备。 FDMA系统每载波单个信道的设计，使得在接收设备中必须使用带通滤波器允许指定信道里的信号通过，滤除其他频率的信号，从而限制邻近信道间的相互干扰。 越区切换较为复杂和困难（2）时分多址(TDMA)就是一个信道由一连串周期性的时隙构成。不同信号的能量被分配到不同的时隙里，利用定时选通来限制邻近信道的干扰，从而只让在规定时隙中有用的信号能量通过。代表蜂窝系统有北美的DAMPS和
13、欧洲的GSM。图3 时分多址（TDMA）TDMA系统的特点多用户共享单一载频，每个用户占用彼此不重叠的时隙。抗干扰能力强，频率利用率高，系统容量大。数据不是连续的而是以突发的方式发射，因而耗电较少。与FDMA信道相比，传输速率较高，需采用自适应均衡。由于系统发射是不连续的，移动台可以在空闲的时隙里监听其他基站，从而使其越区切换过程大为简化，越区切换简单。TDMA必须留有一定的保护时间（或相应的保护比特）。TDMA系统必须有精确的定时和同步，保证各移动台发送的信号不会在基站发生重叠或混淆，并且能准确地在指定的时隙中接收基站发给它的信号。TDMA用不同的时隙来发射和接收，因此不需双工器，基站复杂性
14、减小。（3）码分多址(CDMA)就是每一个信号被分配一个伪随机二进制序列进行扩频，不同信号的能量被分配到不同的伪随机序列里。在接收机里，信号用相关器加以分离，这种相关器只接收选定的二进制序列并压缩其频谱，凡不符合该用户二进制序列的信号就不被压缩带宽。结果只有有用信号的信息才被识别和提取出来。代表蜂窝系统有北美的QCDMA和欧洲爱立信的BCDMA。 图4 码分多址（CDMA）CDMA系统的特点CDMA系统的许多用户共享同一频率，不管使用的是TDD还是FDD技术。通信容量大。容量的软特性。由于信号被扩展在一较宽频谱上从而可以减小多径衰落。在CDMA系统中，信道数据速率很高。低信号功率谱密度。四、移动通信系统的发展全球移动通信的发展大致经历了以下几个阶段：年代典型移动工具或系统调制方式或工作方式使用频段2030警车无线电调度电话AM调幅2MHz4050人工接续的移动电话FM调频单工150MHz及450MHz60自动拨号移动电话全双工7080AMPS、TACS在美国、英国投入使用。全自动拨号全双工，越区转换，自动漫游800/900MHz90GSM，窄带CDMA（IS-95A），卫星移动通信21世纪
