移動通信復習課移動通信1移動通信第1講概述第2講移動通信電波傳播第3講信源編碼與調制技術第4講抗衰落分集技術第5講蜂窩組網技術第6講GSM系統與GSM增強移動通信系統第7講第三代移動通信系統與增強技術第8講無線移動通信未來發展復習內容2移動通信

基本概念—“動中通”通信雙方至少有一方處在移動情況下（或臨時靜止）的相互信息傳輸和交換。

終端的移動性（手持機、車載臺）

個人的移動性（SIM卡方式支持的業務）

業務的移動性（200業務等）

現在“移動通信”這個概念主要是指個人的終端移動通信。第1講概述3移動通信蜂窩移動通信的發展歷程4移動通信第一代移動通信移動通信蜂窩結構是由貝爾實驗室提出的，其根本原理是采用頻率再用。AMPS是第一代移動通信系統，是由美國提出的。5移動通信

以數字通信為特征的移動通信為第二代移動通信第二代移動通信主要制式有歐洲的GSM，TDMA制式：法國和德國北美的cdmaOne(IS-95CDMA)，CDMA制式北美的DAMPS(IS-54)，TDMA制式日本的PDC，TDMA制式聯通的CDMA基本上是使用IS-95的標準。第二代移動通信6移動通信

第三代移動通信的總目標

IMT-2000的名稱為第三代移動通信系統制定了總目標：

——工作在2000MHz頻段

——在2000年左右商用

1.全球化，要求多種技術在多種環境下統一標準、統一頻率，以實現全球無縫覆蓋。

2.綜合化，要求系統能傳輸話音、寬帶數據、視頻圖像等多種業務，滿足信息化社會的需要。

3.個人化，系統具有足夠的容量潛力和多種用戶管理能力，支持個人的移動性，滿足巨大的個人通信的需求。第三代移動通信7移動通信第三代移動通信(1)實現全球無縫覆蓋；（2）提高通信速率，即：室內至少2Mbps，室外步行至少384kbps，室外車輛至少144kbps；（3）實現多媒體通信。

8第三代移動通信移動通信第三代移動通信的標準：

IMT-DS------UTRAFDD(WCDMA)(歐洲、日本)

IMT-MC------cdma2000(北美)

IMT-TC------

TD-SCDMA(中國)

IMT-SC-------UWC-136(北美)

IMT-FT---------DECT(歐洲)9移動通信四代移動通信的比較10移動通信3GPP移動通信的演進11移動通信3GPP2移動通信的演進WiMAX的演進12移動通信

話音質量和信噪比要求服務等級（GOS）呼叫中斷概率通信概率

QOS保證移動通信網性能指標13移動通信

國際標準化組織14移動通信其他標準化組織(是EIA的分支機構)15移動通信

主要內容：

1移動信道中的電波傳播

2衰落

3信號場強的估算

4特殊的移動信道

5分集接收技術第2講移動通信電波傳播16多徑信號包絡一般滿足瑞利分布和萊斯分布。多徑傳播的結果會產生時延擴散和頻率擴散。當信號帶寬大于信道相干帶寬時，會產生頻率選擇性衰落，從而在接收信號中產生碼間干擾。符號間的干擾主要靠采用設計合適的基帶成形濾波器和均衡器來消除。多普勒頻移：當無線通信系統的雙方相對運動時，接收信號中心頻率偏移發射頻率的現象。頻譜利用率：單位頻帶（Hz）內傳輸的信息速率。

移動通信17移動通信移動通信信道建模的三級模型指什么，各滿足什么分布？移動通信中的三級模型是指路徑損耗模型，陰影效應慢衰落模型和多徑傳播快衰落模型。路徑損耗模型一般滿足單邊指數分布，陰影衰落一般服從對數正態分布，快衰落一般服從瑞利衰落或萊斯分布。18移動通信在移動信道中接收點的信號將產生如下的特點：

1.具有三類不同層次的損耗路徑傳播損耗慢衰落損耗。快衰落。快衰落又可分為：空間選擇性快衰落、頻率選擇性快衰落與時間選擇性快衰落。19移動通信2.四種主要效應陰影效應：由大型建筑物和其它物體的阻擋，在電波傳播的接收區域中產生傳播半盲區。遠近效應：移動用戶與基站之間的距離是在隨機變化，到達基站時信號的強弱將不同，離基站近者信號強，離基站遠者信號弱,出現了以強壓弱的現象，并使弱者，即離基站較遠的用戶產生掉話(通信中斷)現象，通常稱這一現象為遠近效應。多徑效應：接收到的信號不僅有直射波的主徑信號，還有反射過來以及繞射過來的多條不同路徑信號。所接收到的信號是各路徑信號的矢量和，也就是說各徑之間可能產生自干擾，稱這類自干擾為多徑干擾或多徑效應。多普勒效應：它是由于接收用戶處于高速移動中比如車載通信時傳播頻率的擴散而引起的，其擴散程度與用戶運動速度成正比。20衰落儲備為防止因衰落而引起通信的中斷，在信道設計時，必須使信號電平保留足夠的余量，以使中斷率小于規定值。這個電平余量稱為衰落儲備衰落儲備=中值－最小必需電平移動通信21多徑時散和相關帶寬因多徑傳播造成信號時間擴散的現象，稱為多徑時散。移動通信22

兩相鄰場強為最小值的頻率間隔

Bc=1／Δ(t)是與多徑時延Δ(t)成反比的，稱Bc為多徑時散的相關帶寬。若所傳輸的信號帶寬較寬，以至與Bc可比擬時，則所傳輸的信號將產生明顯的畸變。當信號的帶寬小于和大于信道的相干帶寬時，會分別產生什么樣的信號衰落，可分別采用什么技術克服信道的影響？當信號帶寬大于和小于信道相干帶寬時，分別會產生頻率選擇性衰落和平坦衰落，可分別采用RAKE接收機和均衡器來克服信道影響。

相關帶寬移動通信23相干帶寬、相干時間：相干帶寬是指信道特性基本不變的最小信道帶寬。當信號帶寬大于信道相干帶寬后，會產生頻率選擇性衰落。相干時間是指信道特性基本不變的最小時間間隔。當信號周期大于信道相干時間時，會產生快衰落，否則稱為慢衰落。快衰落:當信號的符號間隔大于信道的相干時間時，信道的衰落稱為快衰落，具體表現在一個符號間隔內信道幅度產生多次起伏。

移動通信24移動信道的場強估算奧村模型:是以實測數據為基礎的經驗模型，用以估算移動信道的場強中值。它是先以自由空間傳播為基礎，再分別考慮各種地形、地物對電波傳播的實際影響，并逐一予以必要的修正。場強中值——具有50%概率的場強值稱為場強中值Okumura模型中準平坦地形大城市地區的中值路徑損耗（dB）由下式給出自由空間傳播:移動通信25我們可得到移動通信的系統方程：[發射功率]=[接收機最小必需電平]+[衰落儲備]+[傳播損耗]+[饋線損耗]-[天線增益]26信源編碼概念、方式；調制技術：ThefullspellingofOFDMisOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing.ThefullspellingofOFDMAis_OrthogonalFrequencyDivision_MultipleAccess.OFDMsystemsshowhighspectrumefficiencycomparedtocorrespondingsinglecarriersystems.移動通信第3講信源編碼與調制技術27PleaseexplaintheprinciplethattheOFDMtechniquecanbeusedtocombatagainst(抑制)frequencyselectivefading.答：由于在OFDM系統中，基帶調制映射后的復數數據流經過串并轉換，經過OFDM調制，被加載在多個（假設為N個）互相正交的子載波上并行傳輸，對每路子載波，信號的帶寬降低到了串并轉換前的1/N，從而可以使得每個子載波的帶寬小于信道的相干帶寬，避免頻率選擇性衰落。OFDMefficientlyimplementedusingIFFTs/FFTs移動通信第3講信源編碼與調制技術28Pleasepointout3advantagesoftheOFDMtechnique.（1）高的頻譜效率；（2）能有效抵抗頻率選擇性衰落；（3）適合于自適應資源分配。移動通信第3講信源編碼與調制技術29分集接收技術分集接收概念：是指接收端對它收到的多個衰落特性互相獨立（攜帶同一信息）的信號進行特定的處理，以降低信號電平起伏的辦法。它有兩重含義：一是分散傳輸，使接收端能獲得多個統計獨立的、攜帶同一信息的衰落信號；二是集中處理，即接收機把收到的多個統計獨立的衰落信號進行合并（包括選擇與組合）以降低衰落的影響。移動通信第4講抗衰落分集技術30分集接收方式：宏分集和微分集。微分集：空間分集、頻率分集、極化分集、場分量分集、角度分集和時間分集。宏分集：“多基站”分集。（蜂窩通信中）移動通信合并方式：選擇式（開關式）合并、最大比值合并（信噪比）和等增益合并。31移動通信

主要內容：

1移動通信中的干擾

2大區制移動通信網

3小區制移動通信網構成方式

4提高系統容量的方法

5多信道共用技術

6多址技術

7越區切換第5講蜂窩組網技術32移動通信移動通信中的干擾：鄰道干擾、同頻干擾、互調干擾、CDMA的多址干擾MAI射頻(RF)防衛度：達到主觀上規定的接收質量時，所需的有用射頻信號電平與同頻干擾信號電平的比值。接收端的信號/同頻干擾比必須大于射頻防衛度。一般定為話音4級時為17dB、3級時為12dB。Q：Q=D/R定義為同頻復用比。SINR：信干噪比，是指信號功率與干擾加噪聲功率總和的比。33移動通信多址技術：實現不同地點、不同用戶接入網絡的技術分類頻分多址(FDMA):頻率劃分，頻帶獨享，時間共享時分多址(TDMA):時隙劃分，時隙獨享，頻率共享碼分多址(CDMA):碼型劃分，時隙、頻帶共享空分多址(SDMA):區域劃分，時隙/頻帶/碼型共享34移動通信碼分多址采用擴頻通信技術每個用戶具有特定的地址碼（PN碼），利用地址碼相互之間的正交性（或準正交性）完成信道分離的任務。CDMA在頻率、時間、空間上重疊。優點：系統容量大，抗干擾、抗多徑能力強。擴頻通信除能實現碼分多址外，其它兩個主要的優點為提高保密性和提高抗干擾能力。35移動通信碼分多址擴頻通信具有很強的干擾抑制的能力，常用擴頻增益表示系統的抗干擾能力：

Bw為擴頻信號帶寬；Bs為信息帶寬；——擴頻后信號的帶寬和未擴頻信號帶寬(C/N)o和(C/N)i為擴頻解調器輸出和輸入載波噪聲功率比。36移動通信基本小區有：（r：小區半徑）超小區：r＞20km（農村）宏小區：r＝1～20km（人口稠密地區微小區：r＝0.1～1km（城市繁華區）微微小區：r＜0.1km（辦公室、家庭）優點：提高頻率利用率，組網靈活缺點：網絡復雜按照覆蓋區域，可分為帶狀網和面狀網大區制、小區制移動網構成方式37移動通信區群（簇）：鄰接的、使用不同信道的全部小區叫做一個區群。系統中區群復制得越多，則系統容量越大，頻率的利用率越高。

構成區群的基本條件：

1.區群能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積。

2.相鄰區群中，同頻道的小區間距離相等，且為最大。面狀服務區——區群38移動通信分類：固定頻道分配

1.分區分組分配法

2.等頻距分配法動態頻道分配小區信道配置方法根據同頻干擾的計算，我們可以得到需要的頻率復用因子（即頻道分組），但如何分配一個小區內的頻道？39移動通信信道的自動選擇方式問題：如何實現多信道共用技術？傳統方法（人工選擇→老式電話機）自動選擇方法：四種方式

1.專用呼叫信道方式

2.循環定位方式

3.循環不定位方式

4.循環分散定位方式40移動通信越區切換定義：

當前正在通信的移動臺與服務基站之間的鏈路轉移到另一個新基站的過程。分類：按實現技術分為：

1.

硬切換：新的連接建立前，先中斷舊的連接。例如GSM系統。

2.

軟切換：指既維持舊的連接，又同時建立新的連接。例如CDMA系統，移動臺進入切換區域后，由于相鄰基站可以頻率相同，移動臺可以同時和相鄰的多個基站進行數據通信，直到最后選擇一個指定的基站，才放棄與其它基站的通信，這種切換稱為軟切換。41移動通信切換策略目標、性能指標越區切換的三個關鍵技術

越區切換的準則，也就是何時需要進行越區切換越區切換如何控制，也就是系統完成切換的實施過程越區切換時的信道分配。42移動通信

主要內容：

1概述

2GSM移動通信系統組成原理

3GSM移動通信網網絡結構

4編號方式和頻率配置

5GSM網絡接口和信令

6安全管理和接續流程

7移動性管理

8GSM的新技術第6講GSM系統與增強移動通信系統434.2GSM系統組成原理接口組成及功能、接口44移動通信基站子系統——組成框圖BSC45移動通信網絡子系統——移動交換中心（MSC）

MSC移動交換機,是網絡子系統NSS的核心

常規交換機的功能

(在接口上的信道與通向其它MSC或PSTN的信道之間建立交換連接、呼叫控制和計費)

移動性管理(移動用戶呼叫建立和控制、位置更新、切換、漫游)和無線資源管理(數據查詢、移動應用、信令連接、用戶保護和話音加密等移動功能）。46移動通信越區切換功能越區切換是移動交換特有的功能。它完成移動臺的越區切換功能，它包括信號監視、信號測量、切換控制和切換接續幾個子功能。前兩個子功能由BTS和MS完成，用來觸發頻道切換和選擇切換目標小區，后兩個子功能則由MSC或BSC完成。47移動通信GSM物理層主要性能指標調制方式：高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK）。語音編碼：13kb/sRPE-LP編碼時隙和TDMA幀：時隙周期為576.9μs，8個時隙構成一個TDMA幀，若干幀構成復幀。基站輸出功率：最大320W，最小2.5W。移動臺輸出功率：最大20W，最小0.8W。同頻復用：N=7、4，C/I=9dB。48移動通信GSM的信道GSM中的信道有兩種定義方式—物理信道和邏輯信道。一個物理信道就為一個時隙(TS)；而邏輯信道是根據BTS與MS之間傳遞的信息種類的不同而定義的。邏輯信道又分為兩大類，業務信道和控制信道。49信道的映射就是把各種邏輯信道裝載到物理信道上去。信道的映射50移動通信跳頻采用跳頻技術是為了確保通信的秘密性和抗干擾性。

跳頻功能主要是：

(1)改善衰落條件下性能；

(2)抗窄帶干擾；

(3)防竊聽。

GSM系統中的跳頻分為基帶跳頻和射頻跳頻兩種。51移動通信控制和管理位置管理一個BSC管轄區域就是一個位置區。位置登記分為兩種情況：位置更新和周期性位置登記。位置更新有不同情況：在某一地區的初始登記；在同一MSC區中的過區登記；在不同MSC區間的過區登記等。52移動通信

主要內容：

1概述

2擴頻通信基礎

3地址碼的選擇

4直接序列擴頻系統的同步

5IS-95數字移動通信系統（美高通公司）

WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA第7講3G移動通信系統與增強技術53移動通信主要特點54移動通信系統容量——軟容量

CDMA技術多址能力決定于地址碼間的多址干擾的大小。在實際的CDMA系統中，各地址碼之間不是完全正交，它們之間存在一定的互相關性，此互相關性導致的多址干擾是影響CDMA多址能力的決定性因素。

CDMA通信中主要的兩種干擾分別為MAI和ISI。

擴頻技術能抑制多徑干擾主要靠利用其自相關特性，抑制MAI主要靠利用其互相關。55移動通信遠近效應

CDMA采用多種手段使得多址干擾足夠小。包括選擇有良好的自相關性、互相關性的地址碼；采用信號處理的方法消除多址干擾；使用功率控制克服遠－近效應。在CDMA移動通信系統中，當多個用戶與基站進行同時通信時，較遠用戶到達基站后功率衰減比近的用戶大，這樣有可能導致對遠距離用戶進行解擴后，信號的功率遠小于由近距離干擾用戶造成的干擾功率，從而嚴重遠距離用戶與基站的通信質量，這種現象稱為遠近效應。解決的辦法是采用功率控制，使距離遠的用戶功率相對較大。開環功率控制、閉環功率控制：開環功率控制是指移動臺根據自己測量的信號強度，調整自己發生功率。閉環功率控制是指移動臺或基站測量接收信號的強度后，反饋給對方，對方判決后發出功率調整指令，自己再根據指令調整功率。56移動通信軟切換

在CDMA系統中，其相鄰小區工作頻率可以采用同一頻率，只是擴頻地址碼不一樣。這樣用戶越區切換不需改變頻率，而只改變地址碼，這使切換方便容易，這種切換稱為軟切換。當移動臺越區時，能夠同時連接到兩個或多個小區；先建立新的連接，再切斷老的連接，這就減少了呼叫中斷的概率，改善了切換時的話音質量。“硬切換”呼叫常在切換過程中斷。

57移動通信正向信道

正向鏈路中的邏輯信道包括：正向業務信道（TCH）和正向信令信道（SCH）。58移動通信3G移動通信系統

WCDMA簡介

cdma2000簡介

TD-SCDMA簡介59移動通信WCDMA的業務特點

WCDMA系統支持寬帶業務，可有效支持電路交換業務（如PSTN、ISDN網）、分組交換業務(如IP網)。靈活的無線協議可在一個載波內對同一用戶同時支持話音、數據和多媒體業務。通過透明或非透明傳輸塊來支持實時、非實時業務。WCDMA采用DS-CDMA多址方式，碼片速率是3.84Mps，載波帶寬為5MHz。系統不采用GPS精確定時，不同基站可選擇同步和不同步兩種方式，可以不受GPS系統的限制。在反向信道上，采用導頻符號相干RAKE接收的方式，解決了CDMA中反向信道容量受限的問題。

6061626364對一個3徑信道的BPSK通信系統，接收信號表示為：

寫出采用導頻序列信道估計，采用最大比合并實現基帶RAKE接收的實現過程（包括實現多徑分離），畫RAKE接收原理框圖。

65解.1）第1步：采用擴頻碼進行滑動相關，實現三路多徑信號的同步。第2步：采用導頻序列進行各徑信道估計。第3步：實現最大比合并：

其中

為第i路解擴輸出信號。

66移動通信延遲相關延遲相關延遲相關信道估計信道估計信道估計擴頻碼擴頻碼擴頻碼2）RAKE接收框圖：67移動通信假設一個有3條多徑的擴頻移動通信系統，總的發射功率為P，每條傳播路徑發射信號為等功率分配，多徑時延分別為每條路徑的衰落滿足Rayleigh分布，衰落系數分別為1、畫出該信道的模型方框圖。2、假設采用信道估計獲得了3條路徑的單位脈沖響應分別為

，畫出一個采用MRC合并的RAKE接收機3、假設發射的擴頻信號為X(k),寫出接收信號的表示式。68移動通信1：該信道的模型框圖下圖。69移動通信2、RAKE接收機如下圖。

3、接收信號的表示：

70同步CDMA系統、同步CDMA網絡：同步CDMA系統是指在直序擴頻CDMA系統中，不同用戶符號的擴頻碼起止時間相同，從而可以采用多用戶檢測技術。同步CDMA網絡是指在直序擴頻CDMA系統中，不同小區的基站采用GPS定時或其它定時方式實現基站同步。71移動通信WCDMA的技術特點

WCDMA采用精確的功率控制，包括基于SIR的快速閉環、開環和外環三種方式。功率控制速率為1500次/秒，控制步長0.25～4dB可變，可有效滿足抗衰落的要求。

WCDMA還可采用一些先進的技術，如自適應天線(Adaptiveantennas)、多用戶檢測(Multi-userdetection)、分集接收（正交分集、時間分集）、分層式小區結構等，來提高整個系統的性能。

72移動通信TD-SCDMA的特點(1)采用TDD模式，不需要成對頻帶，便宜提高頻譜利用率。(2)采用TDD模式，便于采用智能天線技術提高系統容量。（3）采用同步CDMA技術，可以采用聯合檢測技術抗多用戶干擾。（4）可根據要求靈活分配上、下行時隙數，便于上下行不對稱業務。

FDD、TDD：頻分雙工，指用上行和下行鏈路采用不同頻率同時傳輸。時分雙工，指上行和下行鏈路采用相同頻率，但不同時隙來傳輸數據。我國提出的標準！

73移動通信TD-SCDMA的特點

TDD系統的主要缺陷在于終端的移動速度和覆蓋距離。（1）采用多時隙不連續傳輸方式，抗快衰落和多普勒效應能力比連續傳輸的FDD方式差，因此ITU要求TDD系統達到150km/h；FDD系統則要求達到500km/h；（2）TDD系統平均功率與峰值功率之比隨時隙數增加而增加，考慮到耗電和成本因素，用戶終端的發射功率不可能很大，故通信距離（小區半徑）較小，一般不超過10km，而FDD系統的小區半徑可達到數10km。74移動通信TD-SCDMA的技術特點

1、智能天線，它可以極大的降低多址干擾、提高系統容量、提高接受靈敏度、降低發射功率和降低無線基站成本。

2、上行同步，它可以簡化基站硬件，降低無線基站成本。

3、軟件無線電，實現智能天線和多用戶檢測等基帶數字信號處理，是此系統可以靈活地使用新技術的關鍵，也可以降低產品開發周期和成本。75移動通信TD-SCDMA的技術特點與WCDMA系統相比，TD-SCDMA系統中為什么更適合采用智能天線技術。TD-SCDMA系統中，上行和下行鏈路采用相同的頻率，信道特性一致，因此基站可以利用上行估計的信道進行下行波束賦形，但WCDMA是FDD方式，上行和下行信道特性區別很大，下行波束賦形需要移動臺估計并反饋下行信道信息，這在系統中很難實現。

76移動通信ISM頻段77移動通信與二進制調制相比，多進制調制主要優點是提高頻譜利用率，主要欠缺點是加大誤碼率。對BPSK調制信號，當時域基帶脈沖分別采用方波脈沖和SINC脈沖時，系統的頻譜利用率分別為0.5bit/S/Hz和1bit/S/Hz。編碼增益：編碼增益是指假設采用編碼后數據的誤率與未編碼數據的誤碼率相同，所需要功率降低的值。HARQ：HARQ系統就是在自動重傳請求（ARQ）系統中引入了前向糾錯碼FEC，如果錯誤在FEC的糾錯范圍內，那么FEC就進行糾錯，如果超出了其糾錯范圍，那么就要請求重傳。78移動通信第8講無線移動通信未來發展

8.1IMT-2000增強系統

8.1.1概述

8.1.2LTE系統

8.1.3WiMAX系統

8.2IMT-Advanced系統

8.2.1概述

8.2.2標準化現狀

8.2.3熱點技術79移動通信第三代移動通信系統IMT-2000的后續演進路線：80移動通信LTE系統目標：低傳輸時延、提高用戶數據速率、增大系統容量和覆蓋范圍、降低運