移动通信第2章_无线通信电波传播与干扰(4)
无线通信技术第二章无线电的传播一.pdf
（
（
（（
例：已知基站处天线增益为10dB, 发射功率为10W, 移动台接
路径损耗：表示信号衰减，定义为有效发射功率和接收功（1）远场预测
的天线的远场
S偏振P偏振
上述两种情况下，对于理想导体界面有：
S偏振：反射电场与入射电场大小相等，相位连续。
P偏振：反射电场与入射电场大小相等，相位相差半个波长。
（
不同无线环境下的路径损耗指数：
数正态分布，即
）
参考距离d0、路径损耗指数n和标准方差 ，系统地描述了具有特定距离的位置的路径损耗模型。
该模型可用于无线系统设计和分析过
为 处的接收功率，
为使用路径损耗模型对 的估计值。
那么测量与估计值的均方差之和为 ∑
,使该值最小。
）利用（*）式计算 ： = 10nlog /
=-3n, =-10n, =-14.77n
=6525-2887.8n+327.15n 2
距离处，载波频。
现代移动通信蔡跃明题参考答案
现代移动通信蔡跃明题参考答案第⼀章思考题与习题1.何为移动通信？移动通信有哪些特点？答：移动通信是指通信的双⽅⾄少有⼀⽅在移动中（或者停留在某⼀⾮预定的位置上）进⾏信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机和⾏⼈）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定⽆线电台和有线⽤户）之间的通信。
移动通信的特点：（1）⽆线电波传播复杂（2）移动台受到的⼲扰严重（3）⽆线电频谱资源有限（4）对移动设备的要求⾼（5）系统复杂2.单⼯通信与双⼯通信有何特点？各有何优缺点？答：单⼯通信的特点：收发信机轮流⼯作、设备简单、省电、只允许⼀⽅发送时另⼀⽅进⾏接收；优点：设备简单、省电。
缺点：通信的时间长、使⽤不⽅便。
双⼯通信的特点：收发信机可以同时⼯作、使⽤⽅便，电源的消耗⼤；优点：使⽤⽅便、收发信机可以同时⼯作。
缺点：发射机总是⼯作的，电源消耗⼤。
3.常⽤的移动通信系统包括哪⼏种类型？答：蜂窝移动通信系统，⽆绳电话系统，集群移动通信系统，卫星移动通信系统，⽆线LAN 等4.移动通信系统由哪些功能实体组成？答：移动通信系统包括移动交换⼦系统（SS）、操作管理⼦系统（OMS）和基站⼦系统（BSS）（通常包括移动台（MS）），是⼀个完整的信息传输实体。
⽆线接⼝的主要功能如下：（1）⽤户与移动⽹之间的接⼝（Sm接⼝），即⼈机接⼝。
（2）移动台与基站之间的接⼝（Um接⼝）。
（3）基站与移动交换中⼼之间的接⼝（A接⼝）。
（4）基站控制器（BSC）与基站收发信机（BTS）之间的接⼝（Abis接⼝）。
（5）移动交换中⼼(MSC)与访问位置寄存器（VLR）之间的接⼝(B接⼝)。
（6）移动交换中⼼(MSC)与原籍位置寄存器(HLR)之间的接⼝(C接⼝)。
（7）原籍位置寄存器（HLR）与访问位置寄存器（VLR）之间的接⼝(D接⼝)。
（8）移动交换中⼼之间的接⼝(E接⼝)。
（9）移动交换中⼼（MSC）与设备标志寄存器（EIR）之间的接⼝（F接⼝）。
南开大学滨海学院移动通信网络优化第2章习题与答案
一、填空题1.无线通信的主要特点有：终端的随意移动性、传播信道的开放性和传播环境的__________。
复杂性。
2.无线通信信号传播的______是它明显的缺点。
不稳定性3. 无线电波的频率介于30Hz 到_______之间。
300GHz4. 移动通信系统中，实际的接收信号由_______、_______、绕射波、散射波和透射波五种波组成。
直射波 反射波5. 由于无线电波传播的特点，在移动通信系统中，信号从发射端到接收端的过程中，会产生四种效应，分别为_________、__________、________和________。
阴影效应 远近效应 多径效应 多普勒效应6.根据多普勒效应，在运动的波源前面，波长____，频率_____；在运动的波源后面，波长______，频率______。
变短 变高 变长 变低7. 对于增益为13dBd 的天线，其增益按单位dBi 进行折算后应为______dBi 。
15.158. 垂直波瓣宽度，也叫垂直______角，是指在垂直主瓣方向上，功率下降到最强方向一半时的夹角。
半功率9.无线电波的频率越高，传播损耗越______,穿透能力越______。
大 强10. 天线的极化方向是指天线辐射时形成的________的方向。
电场强度11. 由于电波的特性，水平极化传播的信号在贴近地面时会在表面产生_______。
极化电流12.无线电波在自由空间的传播损耗公式为______。
32.420lg 20lg loss MHz km P f d =++13. 定向天线的前向辐射功率与后向辐射功率之比称为________。
前后比14. 基站天线架设的越高，无线电波的传播损耗_______，基站的覆盖围_____。
越小 越大15.评价CDMA 网络前向覆盖能力的指标是_______和________。
Ec/Io Rx_Power16. 在CDMA 系统中，反映网络的反向覆盖能力的指标是_______。
2024版移动通信(第五版)(章坚武)第2章课件
移动通信经历了从模拟到数字、从语音到数据、从低速到高速的发展历程。目 前，移动通信已经进入到第五代移动通信技术（5G）时代，实现了更高的数据 传输速率、更低的时延和更广泛的覆盖范围。
移动通信的特点与优势
特点
移动通信具有移动性、电波传播条 件复杂、噪声和干扰严重、系统和 网络结构复杂等特点。
根据覆盖范围和容量需求，基站子系 统可分为宏基站、微基站、皮基站等 多种类型。
基站子系统功能
基站子系统包括基站收发信机、基站 控制器等设备，主要实现无线信号的 接收、发送、调制、解调等功能。
网络子系统网络子系统定义来自网络子系统是移动通信系统中的 核心部分，负责实现移动通信网 络的交换、传输、控制等功能。
移动台功能
移动台主要负责与基站子 系统进行无线通信，实现 用户通话、数据传输等功 能。
移动台分类
根据使用场景和功能需求， 移动台可分为手持式、车 载式、固定式等多种类型。
基站子系统
基站子系统定义
基站子系统是移动通信系统中的重要 组成部分，负责与移动台进行无线通 信，并将信号传输到网络子系统。
基站子系统分类
05
移动通信的标准化与演 进
移动通信的标准化组织
3GPP
第三代合作伙伴计划，负责制定 全球通用的第三代移动通信技术
标准。
3GPP2
第三代合作伙伴计划2，主要负 责CDMA2000和EV-DO等技术 的标准化工作。
ITU
国际电信联盟，负责全球电信标 准化工作，包括移动通信的标准 化。
IEEE
电气和电子工程师协会，也参与 了一些移动通信标准的制定，如
采用信道借用、信道预约、分组交换等技术。
软件无线电技术
软件无线电技术的概念
移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后习题答案
第一章概述1．1简述移动通信的特点：答：①移动通信利用无线电波进行信息传输；②移动通信在强干扰环境下工作；③通信容量有限；④通信系统复杂；⑤对移动台的要求高。
1．2移动台主要受哪些干扰影响？哪些干扰是蜂窝系统所特有的？答：①互调干扰；②邻道干扰；③同频干扰（蜂窝系统所特有的）；④多址干扰。
1．3简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。
答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。
其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的TACS（Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的NMT 及日本的HCMTS系统等。
从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。
主要是措施是采用频分多址FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。
第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它于20世纪90年代初正式走向商用。
其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的IS-95 两大系统，另外还有日本的PDC 系统等。
从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。
主要的实现措施有：采用TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。
移动通信- 第2章 移动通信信道与天线
地波、百千米 以内
百米波 十米 波
中等距离点到点广播和水上移 动
长和短距离点到点全球广播， 移动通信
对流层散射绕射 几百千米以内
米波
空 间波、对流 100km 以 层散射 绕射、视内 距
视距
30km 左
视距
20km
分米 波
右 厘米 波
毫米 波
短和中距离点到点移动通信， LAN 声音和视频广播个人通信
• 发射机发射信号后，经过一定距离的传播，功率因为辐射而受到损耗，这种损耗称为路径损耗。路径损耗 定义为有效发射功率与接收功率之间的差值。
• 当在有增益的情况下，自由空间的路径损耗为：
• 当天线具有单位增益，即发射天线的增益和接收天线的增益都为 1 时，其路径损耗 PL(dB)则简化为： • 把波长变换为频率后，考虑到发射和接收天线的增益，路径损耗用对数表示， 分别为：
第 2 章 移动通信信道与天线
2.1移动通信信道
• 通信信道(Communication Channel)是通信网中数据传输的通 路，一般分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据 信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成，逻辑信 道是指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过 中间节点所实现的逻辑通路。
• 2、慢衰落
• 慢衰落是由大气折射、大气湍流、大气层等平均大气条件的变化而引起的， 主要与气象条件、电路长度、 地形等因素有关。由于障碍物的阻挡而造成的阴影效应，使得接收信号强度下降，但该场强中值随地理位 置的改变变化缓慢，因此慢衰落又称为阴影衰落或对数正态衰落。
• 慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置与地点相关，衰落的速度取决于移动台的速度。接收信号 电平的随机起伏，即接收信号幅度随时间的不规则变化，衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的 影响，严重的衰落甚至会使传播中断。
移动通信(第二章)
空间选择性衰落用相干距离描述。相干距离定义为两根天 线上的信道响应保持强相关时的最大空间距离。相干距离越短， 角度扩展越大，反之，相干距离越长，角度扩展越小。 典型的角度扩展值为：室内环境 360，城市环境为 20 ，平坦 的农村为 1。
传播损耗模型
❖ Okumura模型（奥村模型） ❖ Okumura-Hata模型 ❖ Hata模型扩展 ❖ COST-231模型 ❖ COST-231-Walfish-Ikegami模型
四种主要的效应
❖ 远近效应 由于接收用户的移动性，移动用户与基站之 间的距离也在随机变化，若各移动用户发射 信号的功率一样，那么到达基站时信号的强 弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者 信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重 信号强弱的不平衡性，甚至出现以强压弱的 现象，即为远近效应。
四种主要的效应
✓若频率管理或系统设计不当,就会造成同
频干扰；
✓在移动通信系统中，为了提高频率利用
✓农村：K 4 .7 8 lg f2 1 8 .3 3 lg f 4 0 .9 4
传播损耗模型
❖ Hata模型扩展（适合于个人通信系统）
适用条件： 频率：1500MHz-2000MHz 距离：1km-20km 基站天线高度：30m-200m 移动台天线高度：1m-10m
传播损耗公式 ：
L 5 0 ( u r b a n ) 4 6 . 3 3 3 . 9 l g ( f c ) 1 3 . 8 2 l g ( h b ) ( h m ) ( 4 4 . 9 6 . 5 5 l g ( h b ) ) l g ( d ) C M
信号损耗
❖ 多径传播引起的损耗（快衰落）： 在数十波长的范围内，接收信号场强的瞬时 值呈现快速变化的特征，这是由多径传播引 起的，称作快衰落，又称作小尺度衰落。其 电平分布一般服从瑞利（Rayleigh）分布或 莱斯（Rice）分布。
移动通信_第二章_移动通信电波传播与传播预测模型
(2)
PR 的计算
可得，PR PT / L 可得，L 10^ ( LdB /10)
L PT / PR
LdB 10 lg( L)
因此，PR PT / 10^(LdB / 10)
PR = PT / ( 10^(L_dB/10) ) = PT / ( 10^7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10^7.807 ) = 156 ( nW )
由移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物
及其它障碍物对电波路径的阻挡而形成的电磁场半盲 区（阴影效应）
38
2.4 阴影衰落的基本特性
传播损耗受阴影衰落影响，可表示为
l ( r , ) r m 1010
室内传播的路径损耗指数 多条传播路径经过反射或
60GHz信号室内传播测量 32/42
2.3 3种基本电波传播机制
2.3 3种基本电波传播机制
反射(reflection) ：
阻挡体比传输波长大得多的物体 产生多径衰落的主要因素
34
2.3.2 绕射
挡时，发生绕射 惠更斯.菲涅尔原理 阻挡体具有尖锐边缘 频率越低，绕射能力越强
发射天线为各向均匀辐射时， 以发射源为中心，d为半径的 球面上单位面积的功率为：
Save PT 2 ( W / m ) 2 4 d
如天线具有方向性（发射天线 增益为GT），在主波束方向通 过单位面积的功率为：
SD Gt Save GT 2 PT ( W / m ) 2 4 d
所以，L (4 df / c ) (4 / c) d f
2 2
北邮《移动通信系统与原理》期末复习
第一章概述1、个人通信的主要特点是：每个用户有一个属于个人的唯一通信号码，取代了以设备为基础的传统通信的号码。
2、目前最具发展潜力的宽带无线移动技术是：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX。
3、移动通信的主要特点有：（1）利用无线电波进行信息传输；（2）在强干扰环境下工作；（3）通信容量有限；（4）通信系统复杂；（5）对移动台的要求高。
4、移动通信产生自身产生的干扰：互调干扰，邻道干扰，同频干扰，多址干扰。
第二章移动通信电波传播与传播预测模型1、移动信道的基本特性就是衰落特性。
2、移动信道的衰落一般表现为：（1）随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散；（2）由于传播环境中的地形起伏，建筑物以及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落，一般称为阴影衰落；（3）无线电波在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使得其到达接收机时，是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播所引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落，即所谓多径衰落。
3、大尺度衰落主要是由阴影衰落引起的，小尺度衰落主要是由多径衰落引起的。
4、一般认为，在移动通信系统中一项传播的3种最基本的机制为反射、绕射和散射。
5、移动无线信道的主要特征是多径传播。
6、多径衰落的基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。
一般来说，模拟移动通信系统主要考虑多径效应引起的接收信号的幅度变化；数字移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲信号的时延扩展。
7、描述多径信道的主要参数：（1）时间色散参数和相关带宽；（2）频率色散参数和相关时间；（3）角度色散参数和相关距离。
P288、相关带宽是信道本身的特性参数，与信号无关。
9、相关带宽：频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同的时延，这可使两个信号变得相关，使得这一情况经常发生的频率间隔就是相关带宽。
10、相关时间：一段间隔，在此间隔内，两个到达信号具有很强的相关性，换句话说在相关时间内信道特性没有明显的变化。
移动通信复习资料
移动通信复习资料移动通信原理与系统复习资料第⼀章：1.在4G系统中，⽹元间的协议是基于IP的，每⼀个MT（移动终端）都有各⾃的IP地址。
2.IP核⼼⽹：它不是专门⽤作移动通信，⽽是作为⼀种统⼀的⽹络，⽀持有线和⽆线接⼊。
主要功能是：完成位置管理和控制、呼叫控制和业务控制。
3.4G⽹络应该是⼀个⽆缝连接的⽹络，也就是说各种有线和⽆线⽹都能以IP协议为基础连接到IP核⼼⽹。
当然为了与传统的⽹络互联则需要⽤⽹关建⽴⽹络的互联，所以将来的4G⽹络将是⼀个复杂的多协议的⽹络。
4.移动通信的定义：指通信双⽅或⾄少有⼀⽅处于运动中进⾏信息交换的通信⽅式。
5.移动通信系统包括：⽆绳电话、⽆线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。
6.⽆线通信是移动通信的基础。
7.移动通信所受⼲扰种类：（1）：互调⼲扰：指两个或多个信号作⽤在通信设备的⾮线性器件上，产⽣与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。
（2）：邻道⼲扰：指相邻或邻近的信道之间的⼲扰，是由于⼀个强信号串扰弱信号⽽造成的⼲扰。
（3）：同频⼲扰：指相同频率电台之间的⼲扰。
8.移动通信的⼯作⽅式：（1）：单⼯通信：指通信双⽅电台交替地进⾏收信和发信。
它常⽤于点到点通信。
（2）双⼯通信：指通信双⽅。
收发信机均同时⼯作。
即任⼀⽅讲话时都可以听到对⽅的话⾳，没有“按-讲”开关。
（3）半双⼯通信第⼆章：1. 移动通信的信道：指基站天线、移动⽤户天线和两幅天线之间的传播路径。
2. 从某种意义上来说，对移动⽆线电波传播特性的研究就是对移动信道的研究。
（判断）3. 移动信道的基本特性就是衰落特性。
4. ⽆线电波的传播⽅式：直射、反射、绕射和散射以及它们的合成。
5. 移动信道是⼀种时变信道。
在这种信道中传播表现出来的衰落⼀般为：随信号传播距离变化⽽导致的传播损耗和弥散。
6. （1）阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。
移动通信复习纲要
移动通信复习纲要第⼀章概述1、移动通信就是指通信的双⽅，⾄少有⼀⽅是在移动中进⾏的通信。
2、移动通信的⼯作⽅式分类1)单⼯制2)全双⼯制3)半双⼯制3、GSM⼯作上⾏频段890～915MHz，下⾏935～960MHz。
DCS1800⼯作频段，上⾏，下⾏。
IMT2000系统⼯作核⼼频段1885～2025MHz和2110～2200MHz。
4、论述我国移动通信的发展历程。
答：1）1G，以AMPS和TACS为代表的第⼀代蜂窝移动通信⽹是模拟系统，采⽤FDMA调制⽅式；提供全是话⾳业务；2）2G，以GSM和CDMA为代表的第⼆代蜂窝移动通信⽹是数字系统，其中GSM采⽤TDMA和FDMA；CDMA采⽤CDMA和FDMA；提供语⾳业务和少量的数据业务。
3）3G，以WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA技术之上的第三代移动通信，其中WCDMA 采⽤FDD/TDD，CDMA2000采⽤FDD以及TD-SCDMA采⽤TDD的调制⽅式，实现真正的⽆缝覆盖；提供语⾳、数据，以及接送静态和动态的图象。
第⼆章、移动通信的电波传播1、电波的传播⽅式：1）天波2）地波3）直射波4)散射波2、⾃由空间传播损耗表达式：答：Lbs = 32.45 + 20lgd(km) + 20lgf(MHz)3、多径效应定义：答：不同相位的多个信号在接受端迭加，有时同相迭加⽽增强，有时反相迭加⽽减弱，接受信号的幅度将急剧变化，这种由于多径引起的现象称为多径效应4、OM模型中场强中值计算的特点：答：以准平滑⼤城市市区的中值传输损耗为基础，对其它传播环境及地形条件等因素分别⽤修正因⼦进⾏修正。
5、多径效应引起的衰落叫衰落，阴影效应引起的衰落叫衰落。
第三章、⼲扰和噪声1、互调⼲扰产⽣的原因是什么？移动通信中主要考虑⼏阶互调⼲扰？1）互调的产⽣是由于多个信号加⾄⾮线性器件上产⽣⼤量的互调产物2）3阶互调⼲扰2、⽆三阶互调信道组如何选择？（参考作业）3、远近效应：答：近距离的移动台⼲扰远距离移动台的现象。
移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后习题答案
②
③ ，所以多普勒扩展为
2．6若 ， ，移动台沿电波传播方向行驶，求接收信号得平均衰落率。
解：
2．7已知移动台速度 ， ，求对于信号包络均方值电平 得电平通过率。
解： ,
2．8设基站天线高度为 ，发射频率为 ，移动台天线高度为 ，通信距离为 ，利用Okumura-Hata模型分别求出城市、郊区与乡村得路径损耗。（忽略地形校正因子得影响）
微观分集：用于合并两个或多个短时限瑞利信号，这些信号都就是同一接收基站长经独立得衰落路径接收来自两个或多个不同天线发射得信号。
移动通信中常用得微观分集：时间分集、频率分集、空间分集、角度分集、极化分集。
4．3工作频段为 模拟移动电话系统TACS得信令采用数字信号方式。其前向控制信道得信息字A与B交替采用重复发送5次，如图所示。每字（40bit）长度5ms。为使字A（或B）获得独立得衰落，移动台得速度最低就是多少？
所谓相位连续就是指不仅在一个元码持续时间连续而且在从元码 转换得时刻 两个元码相位也相等满足关系式 即要求当前元码得初相位 由前一元码得初相位 来决定。
3．8GMSK系统空中接口传输速率为270、83333kbit/s，求发送信号得两个频率差。若载波频率就是 ，这两个频率又等于多少？
解：（1） ，
（2） ；
2．1说明多径衰落对数字移动通信系统得主要影响。
答：①信息信号分散，信噪比低，传输语音与数据质量不佳；
②可能引入尖锐得噪声，照成传输数据大量出错；
③不同路径传来得信号互相相关，难以直接叠加。增加接收电路单元得复杂度，从而提高系统得建设与运营成本。
2．2若某发射机发射功率为100W，请将其换算成d Bm与dBW。如果发射机得天线增益为单位增益，载波频率为900MHz，求出在自由空间中距离天线100m处得接收功率为多少dBm？
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及跳频等
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无线通信基础知识
第二章 GSM通信系统概述
网络交换子系统（NSS）
NSS主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性 管理所需的数据库功能
功能实体： MSC/VLR HLR/AUC EIR
下行：1805.2MHz+(N-512)*0.2
➢移动GSM1800M系统使用频点为512-561.
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第一章 无线通信的基本概念
1.3 联通GSM900M数字蜂窝网移动通信系统：
➢工作频段：上行909~915MHz 下行954~960 MHz
➢频率与信道之间换算公式：上行：F=890+0.2*指令载波频率号 下行：F=935+0.2*指令载波频率号
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2020/11/16
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课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 GSM通信系统概述 第三章 CDMA通信系统概述 第四章 射频基础知识
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 无线通信概述 第二节 无线通信频段和
上行：F=885+0.2*（指令载波频率号-999） 下行：F=930+0.2*（指令载波频率号-999）
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第一章 无线通信的基本概念
1.2 移动GSM1800M数字蜂窝网移动通信系统：
➢工作频段：上行1710-1720MHz 下行1805-1815MHz
➢频率与信道之间换算公式：上行：1710.2MHz+(N-512)*0.2
第二章 移动通信无线电波传播
Lbs 32.45 20lg d (km) 20lg f ( MHz)dB
其中,d为距离(km),f为工作频率(MHz)。
(3.1)
2.1.2 视距传播的极限距离
图2-3 视距传播的极限距离
2.1.2 视距传播的极限距离
视线所能到达的最远距离称为视线距离 d0。 已知地球半径为R=6370km，设发射天 线和接收天线高度分别为hT和hR(单位 m)，理论上可得视距传播的极 hT (m))km
2.1.2 视距传播的极限距离
当考虑空气的不均匀性对电波传播轨 迹的影响后，等效为地球半径 R=8500km，可得修正后的视距传播的 极限距离：
d0 4.12( hR (m) hT (m))km
2.1.3 反射波
图2-4 反射波和直射波
2 G r 天线垂直于通量的有效面积等于 A r 4 2
t t r r 2
4d
所以天线接收功率为 P S * A P G G 。通过上式可 (4d ) 以看出天线接收功率与波长有关，与发送端到接收 端距离有关。
2.1.1 自由空间的电波传播
Pt L 我们把自由空间的传播损耗L定义为： Pr
图2-1 典型的移动信道电波传播路径
传播模型的建立：
通常人们在分析研究无线信道时，常常将无 线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模 型： 1 大尺度传播模型：描述发射机和接收机之间 （T-R）在长距离（几百米或几千米）上的 信号强度的变化模型。 2 小尺度传播模型：描述短距离（几个波长） 或短时间（秒级）内的信号强度的快速波动 的传播模型。
2.1.5 散射
散射：当波穿行的介质中存在小于波长的 物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨 大时，发生散射。 散射波产生于粗糙表面，小物体或其他不 规则物体。在实际的通信系统中，树叶、 街道标志和灯柱等会引发散射。
本科课讲义移动通信原理与设备
.Word文档资料邯郸学院讲稿2018～2019学年第一学期分院(系、部)：机电学院教研室：应用物理课程名称：移动通信原理与设备授课班级：2016应用物理学本科主讲教师：常成职称：助教使用教材：《移动通信原理与设备》制作系统：邯郸学院制第1章移动通信概述1.1 移动通信的基本概念1.1.1 移动通信的定义移动通信：通信双方至少有一方是处于移动状态，并且其中的一部分传输介质是无线的传输方式。
1.1.2 移动通信系统的组成移动通信系统的组成：移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）、移动台（MS）、中继线。
1.1.3 移动通信的特点1.设备性能要求高对移动台体积、重量、功耗、操作、抗恶劣环境等的要求2.电波传播有严重的衰落现象移动台接收信号存在多径现象而引起严重衰落3.存在远近效应近处移动台干扰远处移动台，要求移动台具有自动增益控制4.强干扰条件下工作各种噪声干扰严重5.存在多普勒效应移动台载波频率随移动速度变化，引起频率偏移6.技术复杂解决用户数量大、频率资源有限、保证通信质量等问题1.2 移动通信的发展1.2.1 第一代移动通信系统（1G）现代蜂窝移动电话系统：20世纪80年代中国采用TACS制式，1987年在上海、广东率先建成开通。
第一代移动通信系统的主要特点是：1.全双工工作，具有越区频道转换、自动漫游通信功能。
全双工：全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A→B且B→A）。
越区频道转换：当移动台从一个小区(指基站或者基站的覆盖范围)移动到另一个小区时，为了保持移动用户的不中断通信需要进行的信道切换称为越区切换。
漫游（roaming）指移动台离开自己注册登记的服务区域，移动到另一服务区后，移动通信系统仍可向其提供服务的功能。
（1）采用模拟话音信道传输信息，将用户的语音信号直接调制到发射频段上。
（2）采用FDMA频分多址方式区分不同的信道。
（3）基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，A与B通过基站中转通信，须同时占用4个频道实现双工。
移动通信(第五版)(章坚武)第1章
图 1-3 双工通信方式
1.3 移动通信系统的组成
移动通信系统按其经营方式或用户性质可分为专用移 动通信系统（专网）和公共移动通信系统（公网）。专网 的最大功能要求是调度，专网的发展经历了一对一的单机 对讲系统， 单信道一呼百应系统和选呼系统，后来又发展 到多信道多用户共享的专用调度系统。集群（Trunking） 移动通信是传统的专用无线调度系统的高级发展阶段，是 专用移动通信的发展方向。 随着电子技术、集成电路技术、 计算机技术和交换技术的飞速发展，专用移动通信的网络 结构与公共移动通信系统越来越相像，如Motorola的iDEN: Integnated Digital Enhanced Network，集群数字高效网 络。数字集群移动通信系统，其本身就是在数字蜂窝移动 通信系统上加上了调度功能。
2) 异频单工 异频是指通信双方使用两个不同频率f1和f2。 这种方式 中通信双方的操作仍采用“按—讲”方式。 由于收发使用不 同的频率， 因此同一部电台的收发信机可以交替工作， 也 可以收常开， 只控制发， 即按下PTT发射。 其优缺点与同 频单工基本相同。 在无中心转信台转发的情况下， 电台需 配对使用， 否则通信双方无法通话， 故异频单工方式主要 用于有中心转信台转发(单工转发或双工转发)的情况。 所谓 单工转发， 即中心转信台使用一组频率(如收用f1， 发用f2)， 一旦接收到载波信号即转去发送。 所谓双工转发, 即中心转 信台使用两组频率(一组收用f1， 发用f2； 另一组收用f3， 发 用f4)， 任一路一旦接收到载波信号即转去发送。
图 1-2 半双工通信方式
3. 双工制 双工制有频分双工(FDD， 也称异频双工)和时分双工(TDD， 也称同频双工)两种方式。 频分双工制如图1 - 3所示， 是指通信的双方， 即收发信机 均同时工作， 任一方在发话的同时， 也能收听到对方的话音， 无需按PTT开关， 类同于平时打市话， 使用自然， 操作方便。 频分双工制的优点是： ① 收发频率分开， 可大大减小干扰； ② 用户使用方便。 其缺点是： 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信道； ③ 需双工器， 体积较大， 价格较贵。 在无中心转信台转发的 情况下， 采用频分双工制的电台需配对使用， 否则通信双方无 法通话。
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2.1 概述
2.1.1 电磁波传播
2.1.2 移动信道 2.1.3 陆地移动信道无线电波传播 2.1.4 地形环境分类
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2.1 概述
移动信道的复杂性
从无线系统工程的角度看
传播损耗和阴影衰落主要影响到无线区的覆 盖。合理的设计总可以消除这种不利的影响。 多径衰落严重影响信号传输质量，并且是不 可避免的，只能采用抗衰落技术来减少其影响。
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2.1 概述
三类衰落对无线系统工程的影响
多径衰落
阴影衰落
空间传播损耗与弥散
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2.1 概述
三类衰落效应图
多径衰落
多径衰落：移动传播环 境的多径传输而引起的衰落。 是移动信道特性中最具特色 的部分。
数十波长的范围内，接收 信号场强的瞬时值呈现快速 变化的特征。
阴影衰落
地形波动高度
地形波动高度△h描述电波传播路径中地形变化 的程度。 △h定义为：沿通信方向，距接收地点lOkm范围 内，10％高度线和90％高度线之高度差
10％高度线指地形剖面图上有10％地段上高度超过此线的一条水平线
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2.1 概述
移动信道在无线通信中的位置
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2.1 概述
移动信道衰落特性
移动信道的衰落特性取决于无线电波传播环境。 影响移动信道特性的三个因素
传播环境对移动信道特性起着关键作用
有哪些方法或技术可供用来克服这些不利影响
本章讲解第一个问题，即移动信道（电波传播）特性 如何？这是研究移动通信首先必须搞清楚的问题。后两 个问题不做详细讲述，可参考有关文献资料。
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2.1 概述
2.1.1 电磁波传播
2.1.2 移动信道 2.1.3 陆地移动信道无线电波传播 2.1.4 地形环境分类
移动信道是最复杂的一种通信信道
有线信道信噪比为46dB,传输波动不超过1－2dB,传输质量可控
无线信道衰落（信号强度的骤然降低）深度可达30dB；在城市 环境中，一辆快速行驶车辆上的移动台的接收信号在一秒钟之内 的显著衰落可达数十次，这种衰落现象严重恶化接收信号的质量， 影响通信可靠性 同频干扰。衰落使接收信号弱于同频干扰信号，接收机就会锁 定在错误信号上 衰落使数字通信的误比特率(BER)大大增加 在有线信道中能够很好工作的语音编码器、调制解调器和同步 装臵在移动环境中工作性能将会大大恶化
人工建筑的数量、高度、分布和材料特性
该地区的植被特征 天气状况 自然的和人为的电磁噪声状况
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2.1 概述
移动信道环境的影响—— 基站天线与移动台天线存在显著高度差别
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系统工作频率对移动信道特性的影响
工作频率越高，接收信号衰落越大
移动台运动状况对移动信道特性的影响
运动速度越高，移动信道特性越复杂 重庆大学 Chongqing University
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2.1 概述
传播环境对移动信道的影响
确定某个特定区域的传播环境的主要因素
自然地形(高山、丘陵、平原或水域等)
建立电波传播模型。模型可包括图表、近似 计算公式等。
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2.1 概述
对移动信道的研究
移动通信系统设计的技术问题
无线电信号在移动信道中可能发生的变化以及发 生这些变化的原因 对于特定的无线传输技术，这些变化对传输质量 和系统性能有什么影响
空间传播损耗与弥散
多径衰落
长区间中值随距基站 的距离而变，其衰减特 性一般服从 d n 律。其 中n一般取3-4。
阴影衰落
它表明的是在以公里 计的较大范围内接收信 号的变化特性。
空间传播损耗与弥散
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2.1 概述
三类衰落对无线系统工程的影响
衰落特性符合瑞利分布。 这种衰落由于衰落速率较 快，又可称为快衰落或短区 间衰落。 在数十波长范围内对信号 求平均，可得到短区间中值。
空间传播损耗与弥散
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2.1 概述
三类衰落效应图
多径衰落
阴影衰落：由于传播环 境中的地形起伏、建筑物 及其他障碍物对电波遮蔽 所引起的衰落。
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2.1 概述
移动信道环境的影响—— 近端区域物体的反射导致多径衰落
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2.1 概述
移动信道衰落特性
复杂、恶劣的传播条件是移动信道的特征 抵消衰落影响的各种技术措施
抗衰落技术：分集、扩频／跳频、均衡、交织 和纠错编码
信号传输方式：调制方式 各种抗衰落技术和数字传输技术的研究对发展 数字移动通信系统十分重要
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2.1 概述
对移动信道的研究
移动信道的基本研究方法
理论分析。用电磁场理论或统计理论分析电波在移动 环境中的传播特性，并用各种数学模型来描述移动信道。
现场电波传播实测。在不同的传播环境中，对电波传 播实测试验。 移动信道的计算机模拟。是近年来随着计算机技术的 发展而出现的研究方法。
上述三种研究方法是相辅相成的。在实际研究工作中， 往往处于研究进程的不同阶段。
• 移动通信电波传播最具特色的现象是多径衰落, 或称多 径效应。无线电波在传输过程中会受到地形、地物的影 响而产生反射、绕射、散射等, 从而使电波沿着各种不 同的路径传播, 这称为多径传播。由于多径传播使得接 收端接收到的信号也是在幅度、相位、频率和到达时间 上都不尽相同的多条路径上信号的合成信号, 因而会产 生信号的频率选择性衰落和时延扩展等现象, 这些被称 为多径衰落或多径效应。 • 所谓频率选择性衰落是指信号中各分量的衰落状况与频 率有关, 即传输信道对信号中不同频率成分有不同的、 随机的响应。由于信号中不同频率分量衰落不一致, 因 此衰落信号波形将产生失真。
数百波长区间内，信号的 短区间中值也出现缓慢变动 的特征。
阴影衰落
其衰落特性符合对数正态 分布。
这种衰落速率较慢，又称 慢衰落。
空间传播损耗与弥散
在较大区间内对短区间中 值求平均可得长区间中值。
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重庆大学 Chongqing Univers效应图
移动通信系统
第二章 无线通信电波传播与干扰
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第二章 无线通信电波传播与干扰
2.1 2.2 概述 自由空间传播
2.3
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多径传播的基本特性
多径传播对数字传输的影响
2.5
2.6 2.7 2.8
阴影衰落传播
电波传播的路径损耗预测模型 多径传播的建模与仿真 外部噪声与干扰
n
空间传播损耗与弥散，用 d 表示，其中n一般取3-4。 阴影衰落，用 R (d )表示。
多径衰落，用 S (d ) 表示。
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2.1 概述
三类衰落效应图
三种衰落效应表现在不同距离（时间）范围内。下图给 出了一种典型的实测接收信号场强分布。
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2.1 概述
2.1.1 电磁波传播 2.1.2 移动信道
2.1.3 陆地移动信道无线电波传播
2.1.4 地形环境分类
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2.1 概述
电磁波传播特性
地形环境不同，电波特性就不相同。 将传播环境按地形特征分类，有助于研究不同地 形环境下的电波传播特性。 主要考虑传播路径中的地形变形度量以及地形起 伏区域中的天线高度计算两个问题。即：
地形波动高度
天线有效高度 重庆大学 Chongqing University
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2.1 概述
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2.1 概述
无线移动通信信道的基本特点
复杂无线移动通信信道的基本特点： ● 以地波形式传播 ● 同时受电波传播时的衍(绕)射、反射、 散射和吸收等现象影响 ● 从观察时间的角度，可分为长期慢衰落 效应和短期快衰落效应 ● 对接收信号的主要影响是多径衰落 ● 可从时间和空间描述、测试多径衰落
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2.1 概述
陆地移动信道无线电波传播数学描述