第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
移动通信技术考试重点
第一章概论1.1 移动通信及其特点1、移动通信就是通信双方至少有一方是在运动中实现通信的通信方式。
2、移动通信的特点：1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输。
2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的。
3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限。
4、移动通信系统的网络管理和控制必须有效。
1.2 移动通信系统的分类1、按工作方式可以分为同频单工、异频单工、异频双工和半双工。
2、按多址方式可以分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
3、按业务类型可以分为电话网、数据网和综合业务网。
4、按服务范围可以分为专用网和公用网。
5、按信号形式可以分为模拟网和数字网。
6、按照通话状态和频率使用的方法，移动通信可以分为单工制、半双工制和双工制3种工作方式和频分双工（FDD）、时分双工（TDD）两种双工制式。
7、多址方式有频分多址（FDMA），时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。
模拟式蜂窝移动通信网采用频分多址方式，而数字式蜂窝移动通信网采用时分多址方式。
8、1G网FDMA 、2G网TDMA/FDMA、3G网CDMA，其中CDMA是唯一使用软切换通信方式。
1.3 常用移动通信系统1、大区制移动通信系统是早期采用的，它一般设有一个基站，一般覆盖范围半径30km~50km，用户数约为几十个至几百个。
2、GPRS是GSM向第三代移动通信系统的演进。
GPRS为2.5G网、GSM为2G网。
习题小结单工制：分为单频单工和双频单工。
特点是双方采用“按—讲”的方式。
双工制：指通信双方的收发信机均同时工作，任一方在发话的同时，也能听到对方的语言。
模拟或数字式的蜂窝电话系统都采用双工制。
SDMA：空分多址指通过空间的分割来区别不同的用户。
小区制：将一个大区制覆盖的区域划分为若干小区，每个小区（Cell）中设立基站（BS)，与用户台（MS）间建立通信。
频分复用：在频分制的蜂窝系统中，每个小区占用一定的频道，而且各个小区占用的频道是不同的。
物联网科技导论-李梅-第6章 长距离无线通信之移动通信网络
f1
A
f2
B
f3
C
f4
D
•
组网时需确定重叠区及载波/同频干扰比：
– 重叠区
• 重叠区太大，越区干扰大
f1 A
a
f2 B
•
重叠区小，弱电场区可能多。 a
f1 A f2 B
面状服务区
• 指服务区不呈条状而是一个宽广的平面
• 小区形状：应该是规则结构：圆形（全向天线）， 三角形，正方形，六边形
r
• 按基站对小区的覆盖方式：
– 中心激励：
• 基站位于小区中心，有 时会有辐射阴影。
顶点激励：
• 在顶点上设置基站，并采 用三个互成120°的定向天 线，以避免辐射阴影。
• 簇（区群）：
– 共同使用全部可用频率的 N个小区叫做一簇 ( 区群 )） – 若N越小，则系统中区群复制得越多，系统容量越 大，频率的利用率越高。
GSM系统的无线传输
• 语音传输 • GSM内部的传输
语音传输
2.5G-GPRS
GPRS是通用分组无线业务的简称，是在GSM系 统上发展出来的一种新的承载业务，目白是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS采用与GSM同 样的无线调制标准、频带、突发结构、跳频规则以 及同样的TDMA帧结构。GPRS允许用户在端到端分 组模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换 模式的网络资源，从而 提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。 和GSM通信网络相比，技术特点如：1、资源利用率 高；2、传输速率高（64-128Kbps）；3、接入时间 短；4、支持IP协议和X.25 协议；5、低成本，以通 信的数据量为主要依据进行计费；
– N叫做区群的大小，典型值3、4、7、9、12 、……
频分多址(FDMA)模拟蜂窝网
5.冲突退避
在前向控制信道的信令中每隔10位发一个 忙/闲标志位。当控制信道“忙”时，该比特 位为“0";当控制信道“闲”时，该比特位为 “1"。移动台在反向控制信道中发出预告信 息，表示要占用控制信道后，继续观察前向 控制信道的忙/闲位。如果基站同意它占用: 就将忙/闲位从“闲”改置为“忙”，同时也 告诉了其它移动台此控制信道己被占用。
话交换局之间可分为有线数据线路和有线话
音线路。
蜂窝系统的信道类型
有线数据线路
反向建立信道
市话局 MSC
前向建立信道
BS
MS
反向话音信道
有线话音线路
前向话音信道
五 控制信号及其功能
• 1.监测音SAT(Supervisory Audio Tone)
监测音用于信道分配和对移动用户的通
话质量进行监测。当某一话音信道要分配给 某一移动用户时，BS就在前向话音信道上发 送SAT信号。移动台检测到SAT信号后，就 在反向话音信道上环回该SAT信号。BS收到 返回的SAT信号后，就确认此双向话音信道 己经接通，即可通话。
公共陆地移动网 电话网
. MS
. BS MS
. BS MS
. BS MS
. BS MS
移动电话交换局
• MTSO(或MSC)是基站与市话网之 间的接口，是蜂窝网控制中心，它 不仅具有交换、控制功能，还具有 适应移动通信特点的移动性管理功 能，以完成移动用户主呼或被呼所 必需的控制。
基站
• 基站主要由基站控制器和多部信道 机等组成，信道机的数量取决于基 站同时与移动台通话的数目，它们 以频分多址方式工作，对每个用户 使用一对不同的双工频率进行发射 和接收信号。
移动台
第6章多址接入技术
第6章多址接入技术
2. 多址接入与信道
(2) 数字移动通信的信道 由于频分多址技术发展较早也最为成熟，因此早期的蜂窝
f1'
f
' 2
f
' k
f1
f2
fk
…
…
f g
反向信道
保护频带
f g
前向信道
图6-3 FDMA系统频谱分隔示意图
第6章多址接入技术
1. FDMA系统原理
保证频道之间不重叠（例如频道间隔25kHz）是实现频分 双工通信的基本要求。
FDMA系统基于频率划分信道。每个用户在一对频道(f-f‘) 中通信。若有其他信号的成分落入一个用户接收机的频道带 内时，将造成对有用信号的干扰。就蜂窝小区内的基站与移 动台系统而言，主要干扰有互调干扰和邻道干扰。在频率复 用的蜂窝系统中，还要考虑同频干扰。
第6章多址接入技术
1. 多址接入方式
多址接入方式的数学基础是信号的正交分割原理，原理上 与固定通信中的信号多路复用相似，但有所不同。多路复用 的目的是区分多个通路，通常在基带和中频上实现，而多址 划分是区分不同的用户地址，往往需要利用射频频段辐射的 电磁波来寻找动态的用户地址，同时为了实现多址信号之间 互不干扰，不同用户无线电信号之间必须满足正交特性。信 号的正交性是通过信号正交参量来实现的。当正交参量仅考 虑时间、频率和码型时，无线电信号写成
第6章 多址接入技术
第6章多址接入技术
内容介绍
6.1 多址接入技术的基本原理 6.2 FDMA方式 6.3 TDMA方式 6.4 CDMA方式 6.5 SDMA方式 6.6 OFDM多址方式 6.7 随机多址方式 6.8 FDMA、TDMA与CDMA系统容量的比较
频分多址FDMA模拟蜂窝网
通过添加冗余信息，提高数据传输的可靠性，降低误码率。常见编码方式包括卷积编码、重复码和分 组码等。
调制技术
将数字信号转换为适合传输的调制信号，如QPSK、QAM等，以提高频谱效率和数据传输速率。
信道估计与跟踪技术
信道估计
通过对接收信号的分析，估计出信道的参数，如多径时延、衰减等，以便进行信号恢复 和性能优化。
未来网络中的频谱共享
随着技术的发展，频谱共享将成为未来网络的重要特征 。FDMA技术可以通过动态分配频谱资源，提高频谱利 用率，满足不断增长的数据传输需求。
FDMA与其他多址技术的融合
FDMA与TDMA的融合
通过将FDMA和TDMA结合，可以实现更灵活的调度和更高效的频谱利用。这种融合方案尤其适用于具有大量用 户和业务需求的网络环境。
02
FDMA模拟蜂窝网结构
蜂窝网结构
蜂窝形状
模拟蜂窝网通常采用正六边形蜂窝形状，以实现 均匀覆盖和高效频率复用。
小区划分
每个蜂窝进一步细分为多个小区，每个小区配置 一个信道。
信道频带
每个信道占用一定的频带，不同小区的信道频带 不同以避免干扰。
小区分裂与再分配
小区分裂
随着用户数量的增加，原有小区可能不 足以满足需求，需要进行小区分裂。
信道跟踪
实时监测信道状态的变化，调整系统参数以适应信道变化，保证通信的稳定性和可靠性。
功率控制与干扰抑制技术
功率控制
通过调整发射功率，降低对其他用户的干扰 ，同时保证通信质量。功率控制策略包括开 环、闭环和混合环控制等。
干扰抑制
采用多种技术手段，如频域滤波、空域滤波 、多用户检测等，有效抑制多径干扰和同频
智能家居中的信号覆盖与干扰抑制
频分多址FDMA模拟蜂窝网
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
表 6 - 2 移动台摘机/挂机信号表
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
3. 定位与过境切换 在移动台通话过程中， 为其服务的基站定位接收 机不断监测来自移动台的信号电平， 当发现环回的监 测音SAT的电平低于某一指定值SSH(Signal Strength for Handoff Request), 即信号电平降至请求过境切换的强度 时， 立即告知MTSO， MTSO当即命令邻近的BS同时 监测该移动台的信号电平， 并立即把测量结果向 MTSO报告。 MTSO根据这些测量结果， 就可判断移 动台驶入了哪个小区， 上述过程就称为定位。 通过定 位， 就能确定是否需要以及如何进行过境切换。 过境 切换的过程如图 6 - 5 所示。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
5. 冲突退避
由于移动台的主呼是随机的， 因此若一个无线区 内有两个以上移动台同时发起主呼， 就会因争用控制 信道而发生冲突现象。 为此， 系统需要为减少冲突而 建立一种退避规则。 AMPS和TACS系统采用的办法是： 在前向控制信道的信令中每隔 10 位发一个忙/闲标志 位。 当控制信道“忙”时， 该比特位为“0”； 当控 制信道“闲”时， 该比特位为“1”。 移动台在反向控 制信道中发出预告信息， 表示要占用控制信道后， 继 续观察前向控制信道的忙/闲位。 如果基站同意它占用， 就将忙/闲位从“闲”改置为“忙”， 同时也告诉了其 它移动台此控制信道已被占用。
6.1.2 系统结构 通常， 在一个大型蜂窝网移动电话系统中有若干
个移动电话交换局(MTSO)， 也称作移动交换中心 (MSC)。 图 6 - 1 示出由两个移动电话交换局构成的蜂 窝网移动电话系统结构。 这种类型的网络系统常称作 公共陆地移动网(PLMN)。 每一个MTSO均与公用电话 交换网(PSTN)和所属基站(BS)连接， 其连接方式通常 有电缆、 光纤或数字微波线路等， 它们之间都有相应 的接口标准。
移动通信PPT课件
移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、各 种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等；
(1) 互调干扰 (2) 邻道干扰 (3) 同频干扰
3. 通信系统复杂
移动台的移动需要频率、功率控制，地址登记，越区切换，漫游跟 踪等技术，入网、计费管理
4. 对移动台的要求高
移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的； BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼 叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS 负责管理控制整个移动网。
MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户 数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数 据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模 块称为用户识别卡（SIM）。
多普勒频移产生调制噪声
由于移动台的不断运动，当达到一 定速度时，如超音速飞机，固定点 接收到的载波频率将随运动速度v 的不同，产生不同的频移，即产生 多普勒效应，使接收点的信号场强 振幅、相位随时间、地点而不断地 变化
fd
v
cos
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图1.3 多普勒效应
10
1.1.1 移动通信的特点
③ 微小区：小区半径r＝0.1～1km ④ 微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用
环境。
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1.1.2 移动通信的组网理论
2. 频率覆盖
蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度， 在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称 为频率复用。.1.1 移动通信的特点
1.移动通信利用无线电波进行信息传输 传播环境复杂：直射波与随时间变化的绕 射波、反射波、散射波的叠加 多普勒效应：移动台的高速运动
移动通信教案
《移动通信》教案授课单位：信息工程学院授课人：***授课对象：信工041-2授课时间：2007～2008学年第一学期1、本课程教学目的：“移动通信”是信息工程专业的专业课程.该课程较详细地介绍了移动通信的原理和实际应用系统。
通过本课程的学习使学生掌握和了解移动通信的基本理论，以及移动通信的发展、蜂窝移动通信系统的基本概念、移动通信的信道、移动通信系统的调制和组网技术、移动通信中的多址接入、移动通信网以及GSM 系统、CDMA系统和第三代移动通信技术等。
2、本课程教学要求：1．掌握移动通信的概念、特点；了解移动通信组网理论的基本内容；理解移动通信的发展历程及发展趋势；了解第三代移动通信系统的主要差别；了解移动通信的应用系统。
2．理解关于蜂窝的概念；了解频率复用的概念以及频率复用的模型；理解信道分配策略以及切换策略；理解干扰与系统容量之间的关系，了解如何在实际系统中用功率控制减少干扰以提高系统容量；了解各种提高系统容量的方法。
3．了解无线电波的传播特性，移动通信中的快衰落与慢衰落；掌握无线信道中信号的多径衰落和多普勒频移，掌握多径传播与快衰落、阴影衰落、时延扩展与相关带宽以及信道的衰落特征；掌握分集技术的基本概念；掌握分集信号的合并技术。
4．掌握多址接入的基本概念和多址接入方式，掌握FDMA技术的原理及系统的特点，了解FDMA系统中的干扰问题，掌握TDMA技术的原理及系统的特点，熟悉TDMA的帧结构，了解TDMA系统的同步与定时，掌握CDMA技术的原理及系统的特点，了解空分多址（SDMA）技术的原理；掌握系统容量的定义，熟悉FDMA、TDMA、CDMA系统容量的分析与比较。
5．掌握FDMA模拟蜂窝网，TDMA数字蜂窝网，CDMA移动通信系统。
3、使用的教材：郭梯云编，《移动通信》，西安电子科技大学出版社主要参考书目：啜钢王文博常永宇等编，《移动通信原理与应用》，北京邮电大学出版社，赵长奎编，《GSM数字移动通信应用系统》，国防工业出版社，顾肇基译，《GSM网络与GPRS》，电子工业出版社，第一章概论本章的教学目标和要求：重点掌握移动通信的概念、特点；了解移动通信组网理论的基本内容；理解移动通信的发展历程及发展趋势；；掌握移动通信的三种工作方式；了解移动中继方式；了解移动通信的应用系统。
时分多址tdma数字蜂窝网
时隙 577μs
…
图 6 - 9 TDMA/FDMA接入方式
200 kHZ = 物理信值 时间
第 9 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网
A接口。A接口定义为网络子系统(NSS)与基站子系 统(BSS)之间旳通信接口。从系统旳功能实体而言，就 是移动互换中心(MSC)与基站控制器(BSC)之间旳互连接 口， 其物理连接是经过采用原则旳 2.048 Mb/s PCM数 字传播链路来实现旳。此接口传送旳信息涉及对移动台 及基站管理、移动性及呼喊接续管理等。
E接口。E接口为相邻区域旳不同移动互换中心之间 旳接口。 用于移动台从一种MSC控制区到另一种MSC控 制区时互换有关信息，以完毕越区切换。此接口旳物理链 接方式是采用原则旳 2.048 Mb/s PCM数字传播链路实现 旳。
第 9 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网
F接口。 F接口定义为MSC与移动设备辨认寄存器 (EIR)之间旳接口， 用于互换有关旳管理信息。此接口 旳物理链接方式也是采用原则旳 2.048 Mb/s PCM数字传 播链路实现旳。
4. GSM网络接口
Um MS
MSC E
BTS BSC
Abis
A C
MSC
F B
EIR
HLR D
VLR G
VLR
图 6 - 2 GSM系统旳接口
第 9 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网
(1) 主要接口。GSM系统旳主要接口是指A接口、 Abis接口和U m接口。这三种主要接口旳定义和原则化 可确保不同厂家生产旳移动台、基站子系统和网络子系 统设备能够纳入同一种GSM移动通信网运营和使用。
第 9 章 时分多址(TDMA)数字蜂窝网
6.2 GSM系统旳无线接口
第一代移动通信技术
谢谢观看
在各种1G系统中，美国AMPS制式的移动通信系统在全球的应用最为广泛，它曾经在超过72个国家和地区运营， 直到1997年还在一些地方使用。同时，也有近30个国家和地区采用英国TACS制式的1G系统。这两个移动通信系统 是世界上最具影响力的1G系统。
缺点
由于采用的是模拟技术，1G系统的容量十分有限。此外，安全性和干扰也存在较大的问题。1G系统的先天不 足，使得它无法真正大规模普及和应用，价格更是非常昂贵，成为当时的一种奢侈品和财富的象征。与此同时， 不同国家的各自为政也使得1G的技术标准各不相同，即只有“国家标准”，没有“国际标准”，国际漫游成为一 个突出的问题。这些缺点都随着第二代移动通信系统的到来得到了很大的改善。
说起第一代移动通信系统，就不能不提大名鼎鼎的贝尔实验室。1978年底，美国贝尔试验室研制成功了全球 第一个移动蜂窝**系统—先进移动**系统（AMPS，Advanced Mobile Phone System）。5年后，这套系统在芝 加哥正式投入商用并迅速在全美推广，获得了巨大成功。
同一时期，欧洲各国也不甘示弱，纷纷建立起自己的第一代移动通信系统。瑞典等北欧4国在1980年研制成 功了NMT-450移动通信网并投入使用；联邦德国在1984年完成了C网络（C-Netz）；英国则于1985年开发出频段 在900MHz的全接入通信系统（TACS，Total Access Communications System）。
移动通信核心习题解答
1、什么叫移动通信？移动通信有哪些特点？通信双方至少有一方处在移动情况下(或临时静止)的相互信息传输和交换.移动通信的特点：a 移动通信必须利用无线电波进行信息传输 b 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的 c 移动通信可以利用的频谱资源非常有限 d 移动通信系统的网络结构多种多样,网络管理和控制必须有效 e移动台必须适合于在移动环境中使用2、移动通信包括哪些主要技术？各项技术的主要作用是什么？3、移动通信系统由哪些功能实体组成？其无线接口包括哪几层的功能？移动通信系统由以下功能实体组成：移动交换中心（MSC），基站分系统(BSS)（含基站控制器（BSC），基站收发信台（BTS）），移动台（MS），归属位置寄存器（HLR），访问位置寄存器（VLR），设备标识寄存器（EIR），认证中心（AUC）和操作维护中心（OMC）。
其无线接口模型分为三层：第一层(最低层)L1是物理层。
它为高层信息传输提供无线信道，能支持在物理媒介上传输信息所需要的全部功能，如频率配置、信道划分、传输定时、比特或时隙同步、功率设定、调制和解调等等。
第二层L2是数据链路层。
它向第三层提供服务， 并接受第一层的服务。
其主要功能是为网络层提供必需的数据传输结构，并对数据传输进行控制。
第三层L3是网络层。
它的主要功能是管理链路连接， 控制呼叫过程，支持附加业务和短消息业务，以及进行移动管理和无线资源管理等。
4、单工通信与双工通信有何区别？各有何优缺点？区别：单工通信是指通信双方电台交替地进行收信和发信。
双工通信是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式。
单工通信的优点是电台设备简单、省电，且只占用一个频点。
缺点是这样的工作方式只允许一方发送时另一方进行接收。
此外，任何一方当发话完毕，必须立即松开其按讲开关，否则将收不到对方发来的信号。
双工通信的优点是使用方便，同普通有线电话相似，接受和发射可同时进行。
缺点是在电台的运行过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电源消耗较大，这一点对用电池做电源的移动台而言时不利的。
频分多址模拟蜂窝网
图 8-1蜂窝网移动电话系统结构
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8.1.2 系统结构
蜂窝网移动电话系统本身由三大部分组成。
MTSO BS 蜂窝网控制中心，是基站与市话网之间的接口，具 有交换、控制功能及移动性管理功能。 基站主要由基站控制器和多部信道机等组成，它们 以频分多址方式工作，对每个用户使用一对不同的 双工频率进行发射和接收信号。 移动台可以是车载无绳电话机，也可以是手持式无 绳电话机。
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6.1.1 发展简况
IMTS
Improved Mobile Telephone Service
系统使用单个大功率的发射机和高塔
覆盖地区超过50公里
以半双工模式提供语音服务,使用120KHz带宽。 主要矛盾：同时提供给用户的信道数极为有限，远远不能满 足移动通信业务迅速增长的需要。
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
12
IMTS动画演示
IMTS系统：单个发射机
覆盖整个市区
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6.1.1 发展简况
AMPS
Advanced Mobile Phone Service(美国)
系统采用7小区复用模式 采用扇区化和小区分裂来提高容量 频段范围：基站发射
870-890MHz
移动台发射 825-845MHz
Radio tower
FDMA的概念
一 FDMA的概念,优缺点二 TDMA的概念，优缺点三 COMA的概念，优缺点四 CSMA/CD的概念，工作原理，优点五 FHSS的概念,优点1-1FDMA的概念：FDMA，频分多址（frequency division multiple access），是把分配给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据.频分多址是模拟高级移动电话服务(AMPS）中的一种基本的技术，是北美地区应用最广泛的蜂窝电话系统.DMA（Frequency Division Multiple Access）是将不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。
按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。
1-2FDMA的优点同固定分配系统相比,FDMA 频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。
以往的模拟通信系统一律采用FDMA。
频分多址（FDMA）是采用调频的多址技术。
业务信道在不同的频段分配给不同的用户，如TACS系统、AMPS系统等.频分多址是把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道（也称信道）分配给不同的用户使用。
这些频道互不交叠，其宽度应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。
FDMA频分多路多址联接方式是每个地球站分配一个专用的载波，并且,所有地球站的载波互不相同,为了载波互不干扰,它们之间有足够的间隔。
即频分多路复用－调频方式－频分多址联接(FDM－FM－FDMA），这里，首先将电话信号经长途电信局送到载波终端，按频分多路复用FDM方式把信号复用在60路标准基带中，整个基带包括5个基群，每个基群有12个话路,将它们按预先分配方式分配给一个地球站。
然后把60路的群信号用FM方式调制到分配给地球站的载波上，经本站天线系统向卫星发射。
通过卫星上转发器将上行频率变换成下行频率，并发向各站，这些地球站将收到的信号解调便得到60路群信号，从群信号滤出发给本站的基群信号。
《微波通信与卫星通信》课程作业部分答案
《微波通信与卫星通信》课程作业注意事项：要求该课程作业全部手写在浙江理工大学标准作业本上；每一章的作业题目要另起一页从新开始；本文档中所列出的题目必须把原题抄写在作业本上，随后再写答案；所有题目都是必选的，请全部做完并且独立完成；要求字迹清晰工整。
请于2015年1月7日上课时随课程论文一起上交。
第1章微波与卫星通信概述1-1 微波通信有哪些特点？卫星通信有哪些特点？微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。
但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。
此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡,因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信卫星通信①通信距离远，且费用与通信距离无关。
②广播方式工作，可以进行多址通信。
③通信容量大，适用多种业务传输。
④可以自发自收进行监测。
⑤无缝覆盖能力。
⑥广域复杂网络拓扑构成能力。
⑦安全可靠性。
1-2 请阐述智能天线的概念。
智能天线又称自适应天线阵列、可变天线阵列、多天线。
智能天线指的是带有可以判定信号的空间信息（比如传播方向）和跟踪、定位信号源的智能算法，并且可以根据此信息，进行空域滤波的天线阵列。
智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。
[1]智能天线采用空分复用（SDMA）方式，利用信号在传播路径方向上的差别，将时延扩散、瑞利衰落、多径、信道干扰的影响降低，将同频率、同时隙信号区别开来，和其他复用技术相结合，最大限度地有效利用频谱资源。
早期应用集中于雷达和声呐信号处理领域，20世纪70年代后被引入军事通信中。
随着移动通信技术的发展，阵列处理技术被引入到移动通信领域，很快就形成了智能天线的研究领域。
移动通信复习题(汇总)
北京化工大学2011——2012学年第一学期《移动通信》期末考试试卷标准答案课程代码 E E E 4 2 3 0 3 T班级：姓名：学号：分数：题号一二三四总分得分一、判断题（本题请在第4页的方框内作答）1、数字移动通信系统要求调制技术使已调信号的频谱越宽越好，以便更好地抗衰落×2、π／4-DQPSK是恒包络的调制技术，其优点是可采用成本低廉的非线性功放×3、欧洲数字集群标准TETRA采用的调制技术是π／4-DQPSK √4、RAKE接收可以很好地克服移动通信中的多普勒频移×5、多波束天线的采用可以减少蜂窝网络中的共道干扰√6、GSM通信系统中，为减少邻道干扰而使用干扰抵消和多用户信号检测器技术×7、FSK的解调由于其恒包络的特点不能采用包络检波×8、MSK信号既可采用鉴频器解调，也可采用相干解调√9、MSK是相位连续且满足最小频差的调制指数为1的一种特殊形式的FSK ×10、QPSK解调只能采用相干解调，而π/4-DQPSK既可采用相干解调也可采用非相干解调√11、多载波系统由于一个深衰落可影响到多个子载波，其抗衰落能力逊于单载波系统×12、OFDM的系统带宽比一般的FDMA系统的带宽可以节省三分之一×13、采用非线性功放可以一定程度上解决OFDM系统PAR较大的问题×14、MS移动到同一MSC的不同LA中，不需要进行位置登记×15、CDMA系统中，只要邻站和本站处于同频工作状态，则此时均为软切换×16、对于多载波系统，载波频率的偏移会导致子信道相互间产生干扰√17、自适应均衡器通过动态调整特性参数跟踪信道的变化，补偿信道传输特性，从而使整个系统能满足无码间串扰的传输条件√18、TDMA系统中，为便于克服码间干扰，在时隙中要插入自适应均衡器所需的训练序列√19、GSM系统中，每一个用户在入网时分配公用的密钥Ki和唯一的IMSI ×20、在IS-95蜂窝移动通信系统中，前向是指手机发往基站的方向×21、CDMA系统的频率复用系数可以为1，而GSM系统的频率复用系数不可能为1 √22、EDGE采用8PSK调制技术，从而将传输速率提高为GMSK调制的3倍√23、GSM网络中，BCCH信道和CCCH信道是不参与跳频的信道√24、处于通话状态中的MS从同一MSC下的某一BSC范围移动到另一BSC范围时，系统不必参与切换过程×25、蜂窝移动通信系统的最小区群的N值越大，其频率利用率将随之提高×26、采用顶点激励方式的基站天线采用全向天线模式×27、MS发，BS收的传输链路称为下行链路×28、GSM900网络的双工间隔为50MHz ×29、GSM帧长为4.62ms，每帧8个时隙√30、移动通信网的信道一般分为控制信道和业务信道两大类√31、信号强度排列如下：直射波、反射波、绕射波、散射波√32、GSM中，BCCH既是上行信道，又是下行信道×33、GSM中，MS与BS之间被定义为A接口，MSC与MSC之间被定义为Um接口×34、WCDMA系统的空中接口带宽为5MHz，其码片速率为3.84Mc/s√35、DTX技术的采用可以使移动台具有更长的待机和通话时间√36、WCDMA系统是干扰受限系统√37、IMEI是用于国际唯一区分移动用户的号码×38、GSM中鉴权和加密是两个独立的处理过程，两者间没有任何的关联×39、GSM网采用主从同步方式，BSC的同步基准从MSC来的数据流中提取，也可单独设置同步链路×40、扩频系统提高了系统的保密性、提升了系统的信噪比√41、IS-95蜂窝移动通信系统每个信道1.2288MHz，含有64个码道√42、TCH复帧由26个TDMA帧构成，而用于映射BCH和CCCH的复帧有51 个TDMA 帧√43、TDD称为时分双工，收发信号在时间上分开互不干扰，广泛地用于IS-95系统×44、一个BSC可以连接到多个MSC上，一个MSC也可以连接到多个BSC ×45、多径效应造成的衰落会随移动台运动速度的加快而加快√46、CDMA为干扰受限系统，当系统中增加一个通话用户时，所有用户的信噪比会下降√47、GSM通信系统中，SCH（同步信道）的作用包括帧同步和时隙同步√48、PCH为寻呼信道，当移动台申请开始一次通话时，利用它向基站发送请求×49、主叫用户到本侧交换机的信令为用户线信令，被叫用户到对端交换机信令为局间信令×50、TD-SCDMA的载频宽度是1.6MHz，其码片速率为1.28Mc/s √二、单选题（本题请在第4页的方框内作答）1、美国的IEEE 802.11a/g和欧洲ETSI的HiperLAN／2中，均采用了（B）技术A．GMSK B．OFDM C．64QAM D．MIMO2、处于空闲模式下的手机所需的大量网络信息来自（B）信道2A．CBCH B．BCCH C．RACH D．SDCCH3、一个用户在忙时一小时内先后进行了1分钟和5分钟的通话，此用户产生的话务量是（C ）A．33毫爱尔兰B．66毫爱尔兰C．100毫爱尔兰D．10毫爱尔兰4、模拟移动通信系统采用的多址方式是（A），GSM移动通信系统采用的多址方式为（）A．FDMA TDMA B．CDMA FDMA C．TDMA CDMA D．TDMA FDMA 5、GSM网常采用的切换方式是（B ）A．移动台控制B．移动台辅助的网络控制C．网络控制D．基站控制6、我国目前有三大运营商获得了3G牌照，其中，WCDMA是由（B ）在运营A．中国移动B．中国联通C．中国电信D．中国铁通7、（C）的作用是存储用户密钥，保证系统能可靠识别用户的标志，并能对业务通道进行加密。
模拟蜂窝移动通信系统介绍
模拟蜂窝移动通信系统介绍来源：中国联通网站作者：出处：巧巧读书 2007-06-22关键词：移动通信系统数据链路无线网交换机作者：童卫东模拟蜂窝移动通信系统是小区制、大容量公用移动电话系统，采用频率复用技术，具有用户多、覆盖面广的优点，曾在全球得到广泛应用。
这一讲介绍模拟蜂窝移动通信系统的组成、工作原理和工作过程。
通过介绍，读者不仅可以了解模拟蜂窝网的特点，同时，也为以后了解各种数字蜂窝网系统打下基础。
一、模拟蜂窝移动通信系统的组成与其他移动通信系统相似，模拟蜂窝移动通信系统也由移动电话交换局(MTSO)、基站(BS)和移动台(MS)3大部分组成。
其中，移动电话交换局与基站之间一般通过有线线路连接：基站与移动台之间由无线链路通过空中接口相连。
1.移动电话交换局移动电话交换局用来完成移动用户与市话用户之间，或者移动用户之间通话的自动接续与交换，除了具有一般的程控电话交换功能外，它还具有移动通信特有的一些功能，例如，对移动台的识别和登记、频道分配、过境切换处理、漫游和呼叫处理等。
因此，移动电话交换局通常由适合移动通信的专用程控交换机组成。
但也可以在普通程控交换机上增加一些软件和硬件，实现控制、接续、交换移动电话的功能，其中硬件是指交换网络、处理器、数据终端等设备；软件包括系统操作程序(如呼叫处理、接续和控制)、设备状态测试和维护程序(如路由管理、故障检测、诊断和处理)、运行管理程序(如话务量统计、记录和计费)等。
2.基站基站由射频部分(射频架和收发天线)、数据架、线路监测架和维护测试架等几部分组成。
当基站采用120°扇区辐射方式时，需配3个射频架以及数据架、线路检测架和维护测试架各1个。
每个射频架最大容量为16个无线信道，即收/发信机各有16台。
当基站采用全向天线时，最少需配备4个机架，即射频架、数据架、线路监测架和维护测试架各1个。
数据架主要包括5个部分：与移动电话交换局数据链路相连的数据设备、控制器、建立无线电、定位接收机和话音信道数据接收机，分别完成不同的功能。
FDMA(频分多址)
频分多址科技名词定义中文名称：频分多址英文名称：frequency-division multiple access;FDMA定义：利用不同的频率分割成不同信道的多址技术。
所属学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布FDMA （Frequency Division Multiple Access／Address）有许多不同的技术可以用来实现信道共享。
把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带（称为子频带），把每个子频带分给一个用户专用（称为地址）。
这种技术被称为“频分多址”技术。
频分复用（FDM）是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种技术。
FDM 用于模拟传输过程。
信道传输速率为 30kHz。
所有信道都可以作为单信号被扩大、控制，并转换为频带传送至目的地，该技术主要优点在于经济实用。
接收终端的接收者隔离复用信号取决于接收频带传送还是拒绝过滤操作，并进行适合于特定波段或波段组调制方式的解调检波过程。
WDM 和 FDM（频分复用）基本上都基于相同原理，所不同的是， WDM 应用于光纤信道上的数字化光波传输过程，而 FDM 应用于模拟传输，诸如双绞线话路传输、电缆接入、峰窝、无线电以及 TV 通信等。
一直以来 TDMA 和 CDMA 都是结合 FDMA 共同作用，也就是说，特定频带可以独立用于其它频带的 TDMA 或 CDMA 信号。
频分复用技术下，多个用户可以共享一个物理通信信道，该过程即为频分多址复用（FDMA）。
FDMA 模拟传输是效率最低的网络，这主要体现在模拟信道每次只能供一个用户使用，使得带宽得不到充分利用。
此外 FDMA 信道大于通常需要的特定数字压缩信道，且对于通信沉默过程 FDMA 信道也是浪费的。
模拟信号对噪声较为敏感，并且额外噪声不能被过滤出去。
开放分类：电子，通讯，通信科技，通信原理与基本技术我来完善“频分多址”相关词条：码分多址时分多址空分多址频分复用时分复用多址方式。
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第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
2. 控制信道(CCH)
该信道中只用来传送数据/消息，在每一个无线小区内， 通常只有一条控制信道。 所以一个“中心激励”的基地站， 配备一套控制信道单元； 而一个“顶点激励”的基地站(通 常是覆盖三个扇形小区)应配备三套控制信道单元。
控制信道的作用：
（1）寻呼（Paging）：当移动用户被呼时， 就在控制信道上 向被叫位置区内发出呼叫移动台信号， 所以又称为寻呼控 制信道(PC)。 （2）接入（Access）：当移动用户主呼时， 就在控制信道上 发出主呼信号， 通过基地站向移动业务交换中心发出入网 信息，并在前向控制信道上等候分配控制信道和话音信道。 所以又称控制信道为随机接入信道RACH(Random Access CH) 。
Request), 即信号电平降至请求过境切换的强度时，立即告
知MTSO，MTSO当即命令邻近的BS同时监测该移动台的信 号电平，并立即把测量结果向MTSO报告。MTSO根据这些
测量结果，就可判断移动台驶入了哪个小区，上述过程就
称为定位。 通过定位，就能确定是否需要以及如何进行过境切换。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
BS的组成
1、基站控制器BSC(Base Station Controller)：实现频 率管理及BTS（基站收发台/或称为信道机）的控制和
交换功能。包括：无线信道的分配和释放，切换信道
的安排。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
2 、 射 频 架 ： 包 含 基 站 收 发 台 BTS(Base Transceiver
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
AMPS的系统组成
基站(BS)
基站由BSC、射频部分(射频架和收、发天线)、 数据架
和维护测试架等几部分组成。
当基站采用120°扇区辐射方式时，需配3个射频架，数 据架、 线路监测架与维护测试架各一个，如图6-2所示。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
进入RCVR0～RCVR15的16部接收机。由于功率分配器增加了插
入损耗，所以在功率分配器前加入了低噪声前置放大器。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
3、数据架
数据架主要包括下列5个部分：MTSO数据链路相连的 数据设备、 控制器、 建立无线电、 定位接收机、 语音信 道数据接收机。 数据设备和控制器均含备用设备。 控制器：由小型通用程控器、奇偶校验器和存储单元等组 成，以存储、 处理来自MTSO或移动台的数字信令，并处理 来自基站本身线路监测架和维护测试架的数据或控制信令.。 建立无线电： 专门用来发送和接收数字信令，以便建立无
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网 根据上述SAT和ST信号的有无，可以判断MS处于摘机还是 挂机状态，如表 6 - 2 所示。
当基站收到移动台环回的SAT信号时，同时又收到ST，则表示 移动台处于挂机状态；
若只收到环回的SAT信号，而未收到ST， 则表明此时移动台已 摘机。
表 6 - 2 移动台摘机/挂机信号表
Station)
信道机的数量取决于基站同时与移动台通话的数目，它 们 以 FDMA/FDD(Frequency Division Duplexing) 工 作 ， 对 每个用户使用一对不同的双工频率进行发射和接收信号。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
发射天线 870～890 MHz 带通滤波器 定向耦合器 到维护测试架 分集接收天线
1、高级移动电话系统AMPS(Advanced Mobile Phone System)
2、全接入通信系统TACS(Total Access Communication System ) 3、北欧移动电话系统 NMT(Nordic Mobile Telephone system ) 4 、 日 本 电 报 电 话 系 统 NTT(Nippon Telegraph and Telephone system )
图6-4 蜂窝系统的控制结构
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
6.2 系统控制及其信令
6.2.2 无线信道 在基地站中，每条无线信道对应一个信道单元， 有多少条无线信道，就有多少个信道单元。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
1. 语音信道(VC) 语音信道：主要用于传递语音信号，它的占用和
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
如果MSC管理21个基地站，则将有21条控制信道，
在无线小区内移动的移动台，只要不处于通话状态，
总是在进行自动扫描接收，如图6-6所示。 并停靠在信 号最强的控制信道上，实质上就是停靠在最近的基地
站控制信道上进行守听，等待寻呼。
当移动台行驶到新的无线小区时，如图6-7所示， 它就会自动停靠到新区基地站的控制信道上。
BS MTSO 数据 终端 数据 总线 数据及 控制器 定位射 数据架 频部件 发射机 发射机 MS 移动台 射频 架2 逻辑 单元 发射机接 收机 控制 单元 接收机
处理器 维护与 测试架 射频 架1
交换 网络
语音 线
线路 监测架
射频 架0 接收机
图6-2 AMPS系统组成简化方框图
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
思考题与习题
6. 过境切换的含义是什么? 试简述过境切换的工作过程。 7. SAT信号有何作用?
线话路，所以称作“建立无线电”。
定位接收机：监测移动台位置,用于频道切换。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
4、线路监测架和维护测试架
线路监测架的主要功能是:
① 为MTSO和射频架提供音频信号电路接口
② 进行线路监测,包括监控单音发送、 接收以及信令编码。 维护测试架的功能是对各种设备状况进行测试。
BS收到MS环回的SAT后，知道TCH信道已接通，于是BS在前
向TCH上发振铃信号，当MS收到BS发来的振铃信号后，一边 振铃，同时MS在反向TCH上向BS发送ST信号，表示振铃成功。
一旦移动用户摘机通话，就停发ST信号；
移动台在过境切换频道前，在MTSO控制下，BS在原来的前 向话音信道上发送一个新分配的话音信道的指令，MS收到 该指令后，就发送ST信号以表示确认。
有线链路，同时要求BS给MS分配无线话音信道。
② 当某一话音信道要分配给某一移动用户时，BS通过前向CCH 通知MS调谐到指定的话音频道，BTS开启，由BS在前向话音
信道上发送SAT信号。
③ 移动台检测到SAT信号后，就在反向话音信道上环回该SAT 信号。BS收到返回的SAT信号后，就确认此双向话音信道已
6 - 5 所示。
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
图 6 - 5监测音的配置
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
语音信道上传输的信号——续：
（2）信令音ST(Signaling Tone)：在移动台至基站的反向话
音信道中传输，它是10kHz的音频信号。 信令音的主要用途如下：
合路器 AMP 0 AMP 1 „ AMP 15
825～845 MHz 带通滤波器
前置放大 来自有线监测器 (16对语音) TRAN 0 TRAN 1 „ TRAN 15 „ „ „ „ 16∶1功率分配器 去自有线监测器 (16对语音) RCVR0 RCVR1 „ „ 控制设备 来、去数据链路 RCVR15 主频率源
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
6.1 概述 6.2 系统控制及其信令 思考题与习题
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
6.1 概 述
6.1.1 发展简况
FDMA(Frequency Division Multiple Access) 模 拟 蜂 窝网是在20世纪80年代迅速发展并得到广泛应用的一种移 动通信系统。
前置放大
图6-3 射频架组成方框图
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
图6-3示出的是16个信道射频架组成的方框图。图中， TRAN0 ～TRAN15(Tran coding/Rating Adapter uNit)为16部发 射机主机，工作频段为 870～890 MHz，输出功率约为1Ｗ，信 道频率由主频率源(频率合成器)控制。 接收信号的频率范围是825～845 MHz，即为移动台的发射 频率。采用两副接收天线，进行二重空间分集接收。 从天线上接收到的信号先接到825～845 MHz带通滤波器， 滤除带外干扰，再经低噪声前置放大器和1∶16功率分配器，
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
表 6 - 1 模拟蜂窝系统一览表
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Mobile Telephone Switching Office
公共陆地移动网Public Land Mobile telephone Network
图6-1 蜂窝网移动电话系统结构
经接通，即可通话。
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为了提高监测音的可靠性，避免与话音信号相互间干扰， AMPS 系统和TACS 系统均采用话 音频 带外的 5970 、 6000 和 6030 Hz三个单音作为监测音。 每个区群使用其中一个监测音，相邻区群分别使用另外 两个监测音。
例如，由7个小区组成的区群，其监测音的分配如图
图6-8 过境切换过程
第6章 频分多址(FDMA) 模拟蜂窝网
冲突退避
由于移动台的主呼是随机的，因此若一个无线区内有两个以
上移动台同时发起主呼，就会因争用控制信道而发生冲突现象。
为此，系统需要ห้องสมุดไป่ตู้减少冲突而建立一种退避规则。AMPS和 TACS系统采用的办法是： 在前向控制信道的信令中每隔 10 位发一个忙/闲标志位。当控 制信道“忙”时，该比特位为“0”；当控制信道“闲”时，该比 特位为“1”。 移动台在反向控制信道中发出预告信息，表示要占用控制信道 后，继续观察前向控制信道的忙/闲位。如果基站同意它占用，就 将忙/闲位从“闲”改置为“忙”，同时也告诉了其它移动台此控 制信道已被占用。