2013移动通信考试必备

1.1移动通信基本特点:（1）电波传播条件恶劣（2）具有多普勒效应（3）干扰严重（4）接受设备具有很大的动态范围（5）需要采用位置登记、过境切换等移动性管理技术（6）综合了各种技术（无线，交换，计算机，传输）（7）对设备要求苛刻
1.2移动通信的多普勒频移效应：由于移动台在运动中，所以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λ）及电波到达角θ有关，即θλcos f v d =。

多普勒频移导致附加调频噪声。

在cos θ=1时，最大多普勒频移fd=v/λ。

1.3移动通信按照用户的通话状态和频率使用方法分为：单工制；半双工制；双工制 1.4同频单工优点：①设备简单②移动台之间可直接通话，不需基站转接③不按键时发射机不工作，因此功耗小。

//缺点: ①只适用于组建简单和甚小容量的通信网②当有两个以上移动台同时发射时就会出现同频干扰③ 当附近有邻近频率的电台发射时，容易造成强干扰。

为了避免干扰，要求相邻频率的间隔大于4 MHz 因而频谱利用率低④ 按键发话，松键受话，使用者不很习惯。

1.5异频双工制的优点：① 收发频率分开可大大减小干扰； ② 用户使用方便。

//缺点是： ① 移动台在通话过程中总是处于发射状态，因此功耗大； ② 移动台之间通话需占用两个频道③ 设备较复杂，价格较贵。

在无中心台转发的情况下,异频双工电台需配对使用,否则通信双方无法通话。

1.4 半双工制的优点是： ① 移动台设备简单，价格低， 耗电少； ② 收发采用不同频率，提高了频谱利用率； ③ 移动台受邻近电台干扰小。

//缺点:移动台仍需按键发话， 松键受话， 使用不方便
1.5常用移动通信系统:1无线电寻呼系统2蜂窝移动通信系统3无绳电话系统4集群移动通信系统
1.6集群通信系统:系统所具有的可用信道可为系统的全体用户共用，具有自动选择信道功能，它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统//传输方式：以单向传输为主。

//基本技术：频率共用技术。

//适用范围：调度系统的专用通信网 集群系统的用途和特点
① 集群通信系统属于专用移动通信网，适用于在各个行业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15~60秒。

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。

在集群通信系统中也允许有一定的无线用户与有线用户之间的通话业务，但一般只允许这种话务量占总业务量的5%~10%。

④ 集群通信系统一般采用半双工工作方式，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
1.7移动通信调制技术，数字调制方式：(1)线性调制技术(2) 恒定包络调制技术。

1.8抗干扰措施:(1)为提高通信系统的综合抗干扰能力而采用扩频和跳频技术(2)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等(3)在CDMA 通信系统中， 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。

2.1多址技术 频分多址(FDMA)
将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道分配给不同的用户使用。

这些频道互不交叠，其宽度能传输一路数字话音信息，而在相邻频道之间无明显的串扰。

时分多址(TDMA)
时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到移动台的信号而不混扰 TDMA 通信系统与FDMA 通信系统相比具有以下特点 TDMA 系统基站只用一部发射机，可以避免FDMA 系统因多部不同频率的发射机同时工作而产生的互调干扰。

/TDMA 系统不存在频率分配问题，对时隙的管理和分配通常要比对频率的管理与分配简单而经济。

/移动台只在指定的时隙中接收基站发给它的信息，因而在一帧的其他时隙中，可以测量其它基站发送的信号强度，对于加强通信网络的控制功能和保证移动台的越区切换都是有利的。

/TDMA 系统必须具有精确的定时和同步，保证各移动台发送的信号不会再基站发生重叠或混淆，并且能准确的在指定的时隙中接收基站发给它的信号。

码分多址(CDMA)
以扩频信号为基础，利用不同码型实现不同用户的信息传输
2.2大区制移动通信网、小区制（蜂窝）移动通信网的特点和适用场所
大区制：在一个服务区域内只有一个或几个基站(BS)。

/基站作用：负责移动通信的联络和控制。

/特点：天线架设得高；发射机输出功率 大（200W)；服务区内所有频道都不能重复；覆盖半径大约为30km 至50km 。

/优点：组成简单，投资少，见效快。

/缺点：服务区内的所有频道（一个频道包含收、发一对频率）的频率都不能重复，频率利用率和通信容量都受到了限制。

/适用范围：主要用于专网或用户较少的地域。

小区：把整个服务区域划分为若干个无线小区（cell)，每个小区分别设置一个基站。

半径2至20km ，小的1至3km 、500m 。

功率：5至20W./基站作用：负责本区移动通信的联络和控制，又可在移动业务交换中心（ＭＳＣ）的统一控制下，实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与市话用户的联系。

/区群：由采用不同信道的若干小区组成的覆盖区域。

/频率复用：将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用。

/要求：使用相同频率的小区（同频小区）之间干扰足够小，只有不同区群中的小区才能进行频率复用（或信道再用）。

2.3移动通信的信道结构
移动通信系统中，无线信道通常有两种类型，业务信道（TC ）和控制信道（CC ）。

在以话音业务为主的系统中，业务信道可以用话音信道来代替。

话音信道(VC)
1检测音(SAT) :在模拟蜂窝系统(AMPS 和TACS)中，检测音(SAT)是指在话音传输期间连续发送的带外单音
2.数据:在一定情况下，在话音信道上还可传递数据
3信号音(ST):信号音为线路信号。

它是由移动台发出的单向信号 控制信道(CC)
1寻呼:当移动用户被呼时，就在控制信道的下行信道发起呼叫移动台信号，所以将该信道称为寻呼信道(PC)
2接入:当移动用户主呼时，就在控制信道的上行信道发起主呼信号， 所以将该信道称
为接入信道(AC)
2.4同频道干扰保护比，近端对远端的干扰 ，克服近端对远端干扰的措施
接收机输出端有用信号达到规定质量的情况下，在接收机输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值，称为同频道干扰保护比。

当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台Ｂ（距离ｄ2)到达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台Ａ（距离ｄ1，d2<<d1）的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台Ｂ就会造成对距基站远的移动台Ａ的有用信号的干扰或仰制，甚至将移动台Ａ的有用信号淹没。

这种现象称为近端对远端干扰 克服近端对远端干扰的措施主要有两个：一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔； 二是移动台端加自动（发射）功率控制（APC ），使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。

2.5蜂窝移动通信网络的频率规划 1等频距分配法
2信道分配策略，分为两类： 固定的信道分配策略和动态的信道分配策略
如何分配：MSC 只分配符合以下条件的某一频率： 这个小区没有使用该频率，而且，任何为了避免同频干扰而限定的最小频率复用距离内的小区也都没有使用该频率。

动态的信道分配策略有利于提高信道利用率，并可以减小系统呼叫阻塞率，但要求MSC 连续实时地收集关于信道占用情况，话务量分布情况，所有信道的无线信号强度指示（RSSI ）等数据，这增加了系统的计算量和存储量。

2.6 移动通信的交换技术：无线通道上的通话监视//位置登记与一齐呼叫//定位与越区切换
2.7 信道自动选择方式：专用信道呼叫方式//循环定位方式//循环不定位方式//循环分散定位方式
5.1GSM 结构 1移动台（MS ）
一个GSM 移动台可以分成两部分：一部分包括与无线电接口有关的硬件和软件；另一2部分包括用户特有的数据：用户识别模块（SIM ），SIM 是GSM 最有吸引力的组成部分。

2基站(BS)
3基站收发信机（BTS ）：一个BTS 由无线收发信机及多块用于无线电接口的信令处理模块组成。

4基站控制器（BSC ）：一个基站控制器（BSC ）监视和控制几个基站。

BSC 的主要任务是实现频率管理以及BTS 的控制和交换功能。

5发送编码器和速率适配器单元（TRAU ）：TRAU 网络单元负责对16 kb/s 到64 kb/s 的用户数据进行发送编码及速率适配。

6移动业务交换中心（MSC ）：MSC 的主要功能是协调去GSM 或来自GSM 用户的呼叫。

它主要由交换机及支持呼叫建立所需的几个数据库组成。

7归属位置寄存器（HLR ）
1用户数据的存储2用户数据的检索3提供移动用户漫游号(MSRN) 4鉴权5登记6移动台去话 7HLR 的恢复 访问者位置寄存器（VLR ）
1用户数据存储2用户数据的检索3登记4移动台去话5鉴权6提供MSRN7VLR 的恢复 8鉴权中心（AUC ）9设备识别寄存器（EIR ）10操作和维护中心（OMC ） 5.2 GSM 较模拟网的优势
GSM 系统在射频调制、多址方式、语音编码、数字信号处理、控制信道、加密与鉴权等六方面采用了较模拟TACS 明显的先进技术。

GSM 系统在抗瑞利衰落及干扰方面均优于TACS 系统 1. GSM 系统具有较为完善的对抗瑞利衰落和符号间干扰的措施 /2. 要求干扰保护比低GSM 系统与TACS 系统的性能比较
1GSM 系统频率利用率高、系统容量高/2GSM 系统具有开放的接口和通用的接口标准/3GSM 系统支持电信业务、承载业务和补充业务/4GSM 系统的保密性和安全性大大提高 5.3GSM 的编号、鉴权与加密 编号和路由
1. 国际移动用户识别码（IMSI ） :在GSM 网络中，每个用户均分配一个唯一的国际移动用户识别码（IMSI ），此码在所有位置区都有效。

IMSI 由三部分组:（1） 由三位数字组成的移动国家代码（MCC ）；（2） 由两位数字组成的移动网络代码（MNC ）；（3） 移动用户识别号（MSIN ）。

2. 移动用户ISDN 号（MSISDN ）:MSISDN 是用户为找到GSM 用户所拨的号码。

公共交换电话网PSTN 在MSISDN 基础上将该呼叫路由到关口MSC （GMSC ）， GMSC 在内部一张MSISDN 与HLR 对应表的基础上， 去对应HLR 查询以获得用户信息。

HLR 应答有关移动用户当前所在的MSC 身份等特殊信息，并提供一个可到达被叫用户的号码，该号码就是所谓
1. 控制信道
(1) 广播控制信道（BCCH ）。

BTS 在它的小区利用该信道进行广播，它是一个单向下行信道，用以传送MS 在它的小区所要使用的信息 (2) 频率校正信道（FCCH ）。

FCCH 提供MS 系统的参考频率。

MS 使用FCCH 来纠正它内部的时钟基准，使其容易获得另外信道的突发时隙，该信道同时也给MS 提供一个指示的同步信道（SCH ）。

(3) 同步信道（SCH ）。

该信道提供MS 有关MS 接收接另外信道突发时隙必须训练序列。

因训练序列MS 和BTS 预先都知道。

MS 可以调整它的内部定时方案，并正确进行解码，此外，该信道提供有关BS 使用训练序列的信息码，国家色码和TDMA 帧码。

(4) 公共控制信道（CCCH ）。

该信道支持MS 和BTS 之间专用通信路径（专用信道）的
建立。

有三种类型的CCCH ，它们是随机接入信道（RACH ）、寻呼信道（PCH ）和接入许
可信道（AGCH ）。

(5) 专用控制信道。

这些信道传送网络和MS 之间的非用户信息，如信道管理移动收费管理和无线资源管理 2. 业务信道（TCH ）
业务信道主要是传输用户信息如语音或数据的信道，它们是单个MS 和BTS 之间的双向专用信道，主要有两种形式：全速业务信道和半速业务信道。

5.5 GSM 呼叫方案
1移动台开机后的工作:MS 开机后，在GSM 网中对自己进行初始化。

由于MS 对自身的位置、小区配置、网络情况，接入条件均不清楚，因此这些信息都要从网络中获得。

为了获得这些必要的信息，MS 首先必须确定BCCH 频率
2小区选择:选择有效的GSM 网,MS 收到的信号强度、位置区域和MS 的功率等级等因素用于小区选择的确定。

3位置登记和位置更新 位置登记, MS 以它的IMSI 等数据向GSM 网络请求位置登记，网络经过验证后会分派一个TMSI 代码给MS 。

MS 得到TMSI 后，会将TMSI 代码存储在SIM 卡中
位置更新，MS 首先确定该工作小区是否就是以前登记过的位置区。

它从BCCH 获得位置区信息并将它与存储在SIM 卡原先登记的位置区进行比较，如果位置区是同一个， MS 就进入空闲模式等待用户发起呼叫或接收来自网络的寻呼。

如果位置区不一致，那么它将通知网络数据库存放的该MS 的位置信息不再正确需要更新。

4建立通信链路:通信链路的建立程序由MS 调谐到随机接入信道RACH 上发出信道请求信息，然后转到接入许可信道AGCH ，等待来自网络的响应。

5起初信息过程:MS 在接收到信道分配信息，调谐到分配信道上发送一个业务请求信息，让网络知道该用户是否有权从网络中得到该服务，包括有关移动识别码（如TMSI ）的信息、功率级、频率容量、MS 支持的保密算法等等。

这些信息由BSC 送给MSC 通过A 接口作进一步处理， MSC 然后通过MAP-B 接口将信息传给VLR
6鉴权:一旦当前的VLR 成功地接收到适当原因（位置更新， 呼叫建立等等）的起始信息，它将启动鉴权和保密程序。

7加密:VLR 然后开始加密过程，它通知MSC ， MSC 接着按所使用的密钥送一个信息给BSC 。

BSC 通过BTS 通知MS 在以后的传输过程中开始加密。

在这之前，BTS 同样被通知使用加密的信息并得到密钥，这样它能对信息进行解密。

BTS 将信息进行解密后送给BSC ，并送一个指令通知VLR 加密过程已经开始
8通信链路的释放:一旦位置更新过程成功完成。

移动台BTS 、BSC 和MSC 的通信链路也结束了。

移动台返回空闲模式等待用户发生主叫及等待来自网络的寻呼。

9切换：切换是当MS 变换小区时保持呼叫的过程 , 如果一个MS 打算变换小区，它已处于小区的边缘， 此时无线信号电平必然不十分好，这是要切换的另外一个原因。

5.6 切换:是当MS 变换小区时保持呼叫的过程 1.预切换过程:为切换算法提供有关输入的信息
2.移动测量:MS 对当前服务小区进行质量和接收信号强度的测量，对相邻小区进行接收信号强度测量,并将它们报告给服务BTS
3.切换执行:
4.切换后处理:该BSC 释放原来占用无线资源，以及所有在A-bis 和A 接口安排给该MS 的资源
5.7 GPRS
GPRS 网络的网络结构
1. 网络设备结点SGSN ：负责传输GPRS 网络内的数据分组，还包括所有管理数据传输有关的功能，它扮演的角色类似通信网络内的路由器
2.网络设备结点GGSN:负责GPRS 网络与外部因特网的数据交换,还负责分配各个手机的IP 地址,并扮演网络防火墙 GPRS 网络的分层结构
5.8 蜂窝小区更新
1.GPRS 网络内MS 的操作模式分为三种状态:第一种是闲置状态,第二种状态是等待状态,第三种状态是准备状态
2.GSM 网络内部的蜂窝小区更新：在GSM 网络中，手机随时将测量到的信号强度传到网络上面，由网络来决定手机何时进行不同蜂窝小区的切换。

3.GPRS 网络内MS 的位置更新：在GPRS 网络内，MS 将测量所在的蜂窝小区内各个频率的信号强度，由MS 自行决定信号更佳的频道来传送数据信息，当MS 移动接近蜂窝小区的边缘，导致周围蜂窝小区频道的信号强度高于目前频道的信号强度时，MS 将自动切换到新的频道上传输分组。

4.GPRS 三种运行模式：
A 类：MS 申请有GPRS 和其他GSM 服务，而且MS 能同时运行GPRS 和其他GSM 服务。

/
B 类：一个MS 可同时监测GPRS 和其他GSM 业务的控制信道，但同一时刻只能运行一种业务/
C 类:MS 只能应用于GPRS 服务
5.9 GSM 网络升级到GPRS 网络的方法:是在现有GSM 网络上，增加SGSN 和GGSN 两种数据交换节点设备。

原有的BSC 、MSC 只需要更新软件和相应的接口即可。

6.1CDMA 系统的特点
1、系统容量大：由于频率利用率高，所以CDMA 可比GSM 容量扩大4～5倍。

2、软容量：在CDMA 系统中，用户数量和服务等级之间有着更灵活的关系，用户数量的增大相当于背景噪声的增大，造成通话质量的下降。

运营商可以在话务量的高峰期间将误帧率提高，从而增加可用的信道数。

3、通话质量更佳：CDMA 系统的声码器可以动态的调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。

同时门限值根据背景噪声的改变而变化，这样就算背景噪声比较大也能得到较好的通话质量。

目前CDMA 系统普遍采用8kbps 的可变速率声码器，采用被认为是目前效率最高QCELP 算法。

4、移动台辅助软切换：软切换就是当移动台需要跟一个新基站通信时，CDMA 系统采用软切换技术和先进的数字话音编码技术，并使用多个接收机同时接收不同方向的信号。

“先连接再断开”，并不先中断与原基站的联系。

移动台在切换过程中与原小区和新小区同时保持通话，以保持电话的畅通。

软切换只能在具有相同频率的CDMA 信号间进行。

软切换在两个基站覆盖区的交界处起到了话务信道的分集作用。

5. 频率规划简单:用户按不同的序列码区分，所以不同的CDMA 载波可在相邻的小区内使用，网络规划灵活， 扩展简单。

6. 建网成本低:CDMA 网络覆盖范围大， 系统容量高， 所需基站少， 降低了建网成本。

7. “绿色手机” :手机发射功率的降低，将延长手机的通话时间，意味着电池、 话机的寿命长了，对环境起到了保护作用，故称之为“绿色手机”。

8 .保密性强， 通话不会被窃听:CDMA 信号的扰频方式提供了高度的保密性，要窃听通
话，必须要找到码址。

但CDMA 码址是个伪随机码，而且共有4.4万亿种可能的排列，因此，要破解密码或窃听通话内容实在是太困难了。

9. 多种形式的分集:时间分集、 频率分集和空间分集 6.2 CDMA 信道
CDMA 信道包括反向CDMA 信道（上行信道），前向信道（下行信道）。

CDMA 前向信道由用于控制的广播信道和用于携带用户信息的业务信道组成。

广播信道由导频信道，同步信道，寻呼信道组成。

这些信道都在同一个1.23MHz 的CDMA 载波上 CDMA 反向信道由接入信道和反向业务信道组成。

反向业务信道支持共计62个不同业务信道和总计32个不同接入信道。

一个（或多个）接入信道和一个寻呼信道相对应。

一个寻呼信道至少有一个，最多有32个反向接入信道。

6.3反向接入信道信息结构
CDMA 反向接入信道帧由88个信息比特和8个编码尾比特构成， 没有CRC 校验比特。

数据速率固定为4800 b/s
反向业务信道用于在呼叫建立期间传输用户信息和信令信息。

在业务信道上，有五种类型的控制消息：呼叫控制消息，切换控制消息，前向功率控制消息，安全和鉴权控制消息，为移动台引出或提供特定信息的控制消息。

6.4功 率 控 制
CDMA 系统中，功率控制被认为是所有关键技术的核心，由于CDMA 所有用户共同使用相同的频率，所以“远近效应”更加突出，CDMA 功率控制的目的就是克服远近效应，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。

功率控制可分为前向功率控制和反向功率控制，而反向功率控制又分为仅有移动台参与的开环功率控制和移动台、基站同时参与的闭环功率控制。

6.5反向开环功率控制
CDMA 系统的每一个移动台都一直在计算从基站到移动台的路径衰耗，当移动台接收到的信号很强时，表明要么离基站很近， 要么有一个特别好的传播路径。

这时移动台可降低它的发射功率， 而基站依然可以正常接收。

相反当移动台接收到的来自基站的信号很弱时，它就增加发射功率，以抵消衰耗，这就是开环功率控制。

反向闭环功率控制
图：外环和闭环调整的具体过程
6.6 CDMA 软切换和硬切换
硬切换：在采用传统硬切换模式的系统中，移动者通过得到邻近信道的报告和向基站发送信息报告辅助参与切换过程。

在CDMA 中，硬切换发生在具有不同发射频率的两个CDMA 基站之间。

软切换：发生在具有相同载频的CDMA 基站之间。

软切换允许原工作蜂窝小区和切换到达的新小区同时在软切换过程中为这次呼叫服务。

软切换的呼叫过程可分为三步： ① 移动台和原小区仍在通信； ② 移动台同时和原小区、 新小区进行通信； ③ 移动台只和新小区通信。

软切换的优点：（1） 无缝切换， 可保持通话的连续性（2） 减少掉话可能性。

（3） 处于切换区域的移动台发射功率降低
缺点:（1） 导致硬件设备（即信道卡）的增加。

（2） 降低了前向容量。

但由于CDMA 系统前向容量大于反向容量，所以适量减少前向容量不会导致整个系统容量的降低。

我国无线电委员会分配给蜂窝移动通信系统的频率
系统或使用部门 上行频率/MHz 下行频率/MHz 中国联通CDMA 825~835 870~880 中国移动GSM 室内分布系统 885~890 930~935
中国移动GSM900 890~909 935~954 中国联通GSM900 909~915 954~960 中国移动DCS1800 1710~1720 1805~1815
某移动通信系统一个无线小区有8个信道(1个控制信道，7个话音信道)，每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道平均时间为80秒，呼损率要求10%，忙时集中率为0.125。

问该无线小区能容纳多少用户？
(1) 根据呼损的要求及信道数(n=7)，求总话务量A ：可以利用公式，也可查表。

求得A=4.666 Erl 。

(2) 每个用户的忙时话务量Aa ：
用户/0278.03600A Erl CTK
a ==
(3) 求每个信道能容纳的用户数m ： 24n
/m ≈=
a
A A
(4) 系统所容纳的用户数：168m n
=
发射功率
接收E b /N 闭环外环。