移动通信中的几个效应
移动通信多普勒频移计算
移动通信多普勒频移计算移动通信中,多普勒频移是指由于信号源和接收器之间的相对运动而导致信号频率的变化。
在移动通信系统中,多普勒频移对信号的正常接收和解调产生了一定的影响,准确计算多普勒频移变得非常重要。
本文将介绍移动通信中多普勒频移的计算方法。
1. 多普勒效应多普勒效应是物理学中的一个重要现象,描述了当源和接收者相对运动时,接收到的信号频率发生变化的现象。
对于移动通信系统而言,信号源可以是移动的移动通信设备(如方式),接收者可以是基站或其他的移动通信设备。
由于信号源和接收者之间的相对运动,信号频率会发生变化,这就是多普勒频移。
2. 多普勒频移的计算多普勒频移的计算基于多普勒效应的基本原理。
根据多普勒效应的公式,多普勒频移可以通过以下公式计算得出:\\[ f_{\\text{移}} = \\frac{{f_{\\text{源}} \\cdot v \\cdot \\cos(\\theta)}}{c} \\]其中,\\( f_{\\text{移}} \\) 是多普勒频移,\\( f_{\\text{源}} \\) 是信号源的频率,\\( v \\) 是源和接收者之间的相对速度,\\( \\theta \\) 是源和接收者之间的相对角度,\\( c \\) 是光速。
在移动通信中,通常会考虑到信号的频率变化范围,多普勒频移的计算可以按照以下步骤进行:1. 获取源和接收者之间的相对速度 \\( v \\)。
2. 获取源和接收者之间的相对角度 \\( \\theta \\)。
3. 获取信号源的频率 \\( f_{\\text{源}} \\)。
4. 根据上述公式计算多普勒频移 \\( f_{\\text{移}} \\)。
3. 多普勒频移的影响多普勒频移对移动通信系统有一定的影响,主要体现在以下几个方面:1. 信号解调的困难:多普勒频移会导致信号的频率偏离预期值,进而影响信号的正确解调。
在移动通信系统中,需要采用相应的技术手段来克服多普勒频移产生的问题。
移动通信__知识点
第1章1、什么是移动通信?与其他通信方式相比,移动通信有哪些特点?答:移动通信是指通信的一方或双方在移动状态中或临时停留在某一非预定位置上进行信息传递和交换的方式。
特点:1)移动通信的电波传播环境恶劣;2)多普勒频移会产生附加调制;3)移动通信受干扰和噪声的影响;4)频谱资源紧缺;5)建网技术复杂;6)由于移动环境恶劣,对设备的可靠性和工作条件要求较高。
2、移动通信主要使用VHF(甚高频)和UHF(特高频)频段的主要原因有哪些?答:(1)VHF/UHF 频段较适合移动通信。
(2)天线较短,便于携带和移动。
(3)抗干扰能力强。
3、移动通信有哪几种工作方式?分别有什么特点?答:1)单工制(同频单工):指通信双方使用相同的工作频率的按键通信方式。
通信双方设备交替进行接收和发射,即发射不能接收,接收时不能发射。
2)半双工制(异频单工):指收、发信机分别用两个不同频率的按键通话方式。
3)全双工制:指通信双方收、发信机同时工作,任一方发话的同时,也能收到对方的语音,无需PTT按键。
特点:参见课本Page54、蜂窝移动通信系统的组成(由哪些功能实体组成?):交换网络子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、移动台(MS)。
5、FDD和TDD的概念和各自的应用场合是什么?答:频分双工(FDD)适合于宏小区、较大功率、高速移动覆盖;时分双工(TDD)适合微小区、低功率、慢速移动覆盖。
6、第一代移动通信系统(1G)(模拟蜂窝移动通信系统)缺点:频谱利用率低,系统容量有限,抗干扰能力差,业务质量比有线电话差,有多种系统标准,跨过漫游难,不能发送数字信息,不能与综合业务数字网(ISDN)兼容。
7、2G(数字蜂窝移动通信系统)缺点:系统带宽有限,限制了数据业务的发展,也无法实现移动多媒体业务,而且由于各国的标准不统一,无法实现各种体制之间的全球漫游。
8、3G 的提出主要有三个目的:一是解决频谱资源问题,提高频谱使用的效率;二是解决移动通信的全球漫游问题;三是提供移动多媒体业务。
多普勒效应对移动通信的影响
多普勒效应对移动通信的影响引言多普勒效应是一种物理现象,它描述了当观察者和发射者之间相对运动时,波的频率和波长会发生变化。
在移动通信中,多普勒效应对信号传输有着重要的影响。
本文将探讨多普勒效应对移动通信的影响以及相应的解决方法。
多普勒效应对移动通信的影响多普勒效应对移动通信的影响主要体现在信号频率的变化上。
当信号的发射源或接收源在空间中移动时,相对运动会导致信号的频率发生变化。
这会使得接收到的信号频率与正常频率不一致,从而影响通信质量和信号的解调。
具体影响如下:1. 频偏:由于多普勒效应的存在,信号的频率与接收设备预期的频率不一致,会导致信号频偏现象。
当频偏超出接收设备的频偏隐藏能力时,可能导致信号无法正确解调,从而导致通信中断或严重信号质量下降。
2. 速度限制:由于多普勒效应的存在,移动通信系统需要对移动速度有限制。
当移动速度过快时,多普勒效应会导致信号频偏过大,从而无法正确解码信号。
在高速移动场景下,移动通信系统需要采取额外的措施来解决多普勒效应引起的问题。
解决多普勒效应的方法针对多普勒效应对移动通信的影响,可以采用以下方法解决:1. 频偏补偿:接收设备可以通过对接收信号进行频偏补偿来解决多普勒效应导致的频偏问题。
频偏补偿的方法包括数字信号处理和物理电路补偿等。
通过对接收信号进行实时的频偏估计和补偿,可以使得接收到的信号频率与预期频率一致,从而保证通信质量。
2. 信道估计:对于移动通信系统中高速移动场景下的多普勒效应,可以通过信道估计的方法来解决。
通过对移动信道特性的不断估计和调整,可以适应多普勒频率偏移,从而保证信号的正确解码和通信质量。
多普勒效应对移动通信有着重要的影响,尤其是在高速移动场景下。
通过采用频偏补偿和信道估计等方法,可以有效地解决多普勒效应引起的频偏和速度限制问题。
这些方法为移动通信系统的发展和应用提供了技术支持,使得移动通信能够更好地适应各种复杂的通信环境。
,移动通信系统在设计和实施过程中应充分考虑多普勒效应的影响,并采取相应的解决方法,以保证通信质量和用户体验的提升。
移动通信的几种效应(1)
多址技术
如下图所示的频分多址和时分多址方式: a. FDMA b. TDMA
多址技术
时分多址(TDMA)的特点
(1)TDMA系统中几个用户共享同一个载频,但每个用户使用彼 此互不重叠的时隙。
(2)TDMA系统中的数据发射是不连续的,是以突发方式发射, 耗电较少,移动台可在空闲的时隙里监听其他基站,使越区切换 大为简化。
蜂窝系统
蜂窝的分类
宏蜂窝(Macrocell):
每小区的覆盖半径大多为1~25km 用于大面积覆盖 基站天线置于相对较高的地方 基站的发射功率较强 存在热点和盲点问题
蜂窝系统的分类
微蜂窝(Microcell):
覆盖半径大约为30~300m
发射功率相对较小,一般在1~2W 基站天线置于相对低的地方 用于解决热点/盲点问题
多址技术
时分多址(TDMA)
TDMA是把时间分成周期性的帧,每一帧再分割成若干时隙,
一个时隙就是一个通信信道。
通信时,给每个用户分配一个时隙,使各移动台在每帧内只
能按指定的时隙向基站发射或接收信号。同一个频道就可供几个 用户同时进行通信。
GSM系统无线路径上采用TDMA方式,每一个载频可分成8个时 隙,一个时隙为一个信道,一个载频最多可有8个移动用户同时 进行通信。
多普勒效应
生活中有这样一个有趣的现象:当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音 越来越高;而车离去的时候声音越来越低。你可能没有意识到,这个现象 和医院使用的彩超同属于一个原理,那就是“多普勒效应”。 在移动通信中,当移动台移向基站时,频率变高,远离基站时频率变低, 所以在移动通信中要充分考虑多普勒效应。 产生原因:声源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,频率表示单位时间 内完成的全振动的次数,因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的 个数,而观察者听到的声音的音调,是由观察者接受到的频率,即单位时间接 收到的完全波的个数决定的。当波源和观察者有相对运动时,观察者接收到的 频率会改变.在单位时间内,观察者接收到的完全波的个数增多,即接收到的 频率增大.同样的道理,当观察者远离波源,观察者在单位时间内接收到的完 全波的个数减少,即接收到的频率减小.
多普勒效应对移动通信的影响
多普勒效应对移动通信的影响多普勒效应对移动通信的影响⒈引言移动通信在现代社会中起着重要的作用,随着技术的不断发展,人们对通信质量的要求也越来越高。
然而,移动通信中存在着多普勒效应对通信性能造成的影响。
本文将详细探讨多普勒效应对移动通信的影响以及可能的解决方法。
⒉多普勒效应概述多普勒效应是指当光源或声源与观察者相对运动时,其频率会发生变化的现象。
在移动通信中,多普勒效应由于移动终端和基站之间的相对运动引起,导致信号频率的失真。
⒊多普勒效应对移动通信的影响⑴频率偏移由于多普勒效应的存在,移动终端接收到的信号频率将与发送信号的实际频率有所偏移。
这会导致移动终端对信号的解调和解码过程出现错误,影响通信质量。
⑵信号衰减多普勒效应引起的频率失真也会导致信号在传播过程中发生衰减。
这会使得信号强度减弱,降低通信的覆盖范围和可靠性。
⒋解决方法⑴频率补偿为了解决多普勒效应引起的频率偏移问题,移动通信系统可以采用频率补偿技术。
通过对接收信号进行频率补偿,可以使信号频率回到原始的设定值,从而保证通信质量。
⑵信号处理算法优化为了应对多普勒效应对信号的衰减问题,移动通信系统可以采用信号处理算法的优化。
通过改进信号处理算法,可以提高对衰减信号的抗干扰能力,从而提升通信质量。
⒌附件本文档附带以下附件:●多普勒效应仿真结果图表●移动通信系统频率补偿技术实验数据⒍法律名词及注释●多普勒效应:指光源或声源与观察者相对运动时,频率发生变化的现象。
●移动通信:指通过无线网络实现移动终端之间的信息传输和交流的技术和系统。
⒎结束语本文详细探讨了多普勒效应对移动通信的影响,并提出了解决方法。
通过采用频率补偿技术和优化信号处理算法,可以最大程度地减小多普勒效应对移动通信的影响,提高通信质量和可靠性。
简述移动通信中的乒乓效应
简述移动通信中的乒乓效应移动通信中的乒乓效应是指当移动用户在通话过程中由于信号不稳定而经常出现通话中断、声音卡顿或者通话质量下降的现象。
这种效应得名于乒乓球运动中球来回反弹的特点,意味着信号在发送和接收之间来回跳动,导致通信质量受到影响。
乒乓效应的主要原因是移动网络的信号传输过程中存在的问题。
移动通信网络由基站、传输网络和用户终端组成,其中基站将无线信号转换为有线信号传输到传输网络中,再经过传输网络传输到对方的基站,并将有线信号转换为无线信号传输到对方的终端。
在这个过程中,信号会经历多个环节,如无线传输、有线传输、信号处理等,而每个环节都可能产生干扰、衰减或者延迟,从而导致乒乓效应的出现。
无线传输环节可能是乒乓效应的关键环节。
在无线传输中,信号会受到多径传播、多普勒效应和干扰等因素的影响。
多径传播是指信号在传输过程中经过多个路径到达接收端,而这些路径的长度和传播时间可能不同,导致信号相位不一致。
多普勒效应是指由于移动终端的运动,导致信号频率发生变化,进而影响接收信号的质量。
同时,无线传输中可能存在其他无线设备的干扰,如邻近基站、无线电设备等,这些干扰信号会和通信信号叠加在一起,影响通信质量。
有线传输环节也可能对乒乓效应产生影响。
在有线传输中,信号会经过光纤、电缆等传输介质,而这些介质可能存在损耗和衰减,导致信号强度下降。
同时,传输介质上可能存在其他信号的干扰,如电磁辐射、电磁干扰等,进一步影响信号的传输质量。
信号处理环节也是乒乓效应产生的重要因素。
在信号处理中,信号会经过滤波、解调、编码等处理过程,而这些处理过程可能引入噪声、失真或者延迟,影响信号的质量和稳定性。
特别是在移动通信中,为了提高系统的容量和效率,通常会采用自适应调制和动态码率等技术,这些技术虽然可以提高系统的性能,但也会增加信号处理的复杂性,从而增加乒乓效应的概率。
为了解决乒乓效应问题,移动通信系统采取了多种技术手段。
首先,通过增加基站的数量和优化基站布局,可以提高信号覆盖范围和强度,减少信号传输过程中的衰减和干扰。
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响多普勒效应是移动通信中常见的现象,它主要是由于信号源和接收器之间的相对运动引起的频率偏移。
多径衰落则是移动通信中另一个重要的问题,它由于信号在传播过程中经历了多条不同路径的传播,而引起信号的干涉和衰减。
这两个问题都对移动通信的质量和性能产生了影响,下面将分别进行详细介绍。
首先,多普勒效应对移动通信的影响主要体现在频率偏移上。
频率偏移是由于信号源和接收器之间的相对运动而引起的,当信号源和接收器之间的相对速度较大时,频率偏移也相对较大。
这种频率偏移会导致移动通信中的一些问题,例如频率偏移可能会导致信号的解调错误,从而影响通信的准确性。
此外,频率偏移还会使得通信系统中的频谱资源分配产生问题,例如在频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)等多址技术中,频率偏移会导致不同用户的信号之间相互干扰,进而影响通信系统的容量和性能。
其次,多径衰落对移动通信的影响主要体现在信号的干扰和衰减上。
多径衰落是由于信号在传播过程中经历了多条不同路径的传播而引起的,这些不同路径的传播会导致信号在接收器处产生干涉和衰减。
干涉会使得接收器接收到多个相位和幅度不同的信号,从而造成信号的叠加和失真,进而影响信号的解调和恢复。
此外,多径衰落还会导致信号的衰减,在接收器处接收到的信号强度会随着距离的增加而逐渐减弱,从而导致通信系统的覆盖范围缩小,或者需要增加功率来提高通信质量。
为了应对多普勒效应和多径衰落对移动通信的影响,通信系统中通常采取一些技术手段来降低这些干扰和衰减。
例如,对于多普勒效应,通信系统可以采用频率补偿技术来纠正频率偏移,例如使用频率锁定环路(PLL)或数字信号处理(DSP)等方法来补偿频率偏移。
对于多径衰落,通信系统可以采用等化器和碰撞避免技术来减小干扰和衰减,例如使用最小均方误差(MMSE)等化器和反卷积等方法来减小多径衰落引起的干涉。
总的来说,多普勒效应和多径衰落是移动通信中常见的问题,它们都会对通信系统的质量和性能产生影响。
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。
通信中的几个效应-波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应
通信中的几个效应(波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应)1、波导效应波导效应(即隧道效应)主要由建筑、峡谷等引起,如两旁建筑整齐的街道、隧道、较长的走廊、岩石峡谷等都会形成波导效应,信号传播如在波导内传播相似,沿波导方向损耗小,信号就强,其他方向损耗大,信号强度就弱。
波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等,在井型街道会引起切换频繁、掉话等。
波长越短的无线电波,当遇到在物体时,在其表面发生镜面反射的可能也越大。
当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时,便是以反射方式进行,我们称之为“波导效应”。
当手机收到强弱不同和接到达手机时间不同的信号会有什么效果,可能会掉话也有可能出现通话质量差,就像光波一样,有直射的信号也有反射和折射的信号被手机检测到。
波导效应在城市环境中存在,由于街道两旁有高大的建筑物,结果使得沿传播方向的街道上信号增强,垂直于传播方向的街道上信号减弱,两者相差达10dB以上,这种现象在离基站距离越远,减弱程度就越小,隧道覆盖会存在波导效应,微波传输也会存在波导效应,波导效应衰落的比较快。
2、乒乓效应移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的“乒乓效应”。
解决措施:1、调整两个小区的切换门限2、控制其中一个小区的覆盖(调整接入参数、调整天馈、降低功率等),保证该区域有主覆盖小区。
3、防止“乒乓切换”的办法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即“再呼叫型区间切换处理电平”(参考值:23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换(Handover),即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32 dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
之所以这两个参数间有9dB的差值,目的是防止“乒乓效应”。
移动通信基础多径效应
移动通信基础多径效应在我们日常生活中,移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
无论是打电话、发短信,还是上网、刷视频,我们都离不开移动通信技术的支持。
然而,在移动通信的过程中,有一种现象叫做多径效应,它对通信质量有着重要的影响。
那什么是多径效应呢?简单来说,当无线电信号从发射端发送出去后,在到达接收端之前,可能会通过多条不同的路径。
比如说,信号可能会直接从发射端传到接收端,这被称为直射路径;也可能会先经过建筑物、山脉、树木等物体的反射、折射或者散射,然后再到达接收端,这些就是所谓的非直射路径。
想象一下,你在一个城市的街道上打电话,信号从手机基站发出后,一部分直接传到你的手机,而另一部分可能会先被高楼大厦反射,然后再到达你的手机。
这样,你的手机就会同时接收到多个经过不同路径传播的信号,这些信号在时间、相位和幅度上可能会有所不同。
多径效应会带来一系列的问题。
首先,它会导致信号的衰落。
由于不同路径的信号到达接收端的时间不同,它们可能会相互叠加或者相互抵消。
当这些信号叠加在一起时,如果它们的相位相同,就会增强信号的强度;但如果相位相反,就会削弱信号的强度,这就导致了信号的衰落。
有时候,你可能会发现手机信号突然变弱或者中断,这很可能就是多径效应导致的信号衰落造成的。
其次,多径效应还会引起码间干扰。
在数字通信中,信息是以码元的形式传输的。
由于不同路径的信号到达时间不同,可能会导致相邻码元的重叠,从而影响接收端对信号的正确解码,这就是码间干扰。
码间干扰会增加误码率,降低通信的可靠性。
为了应对多径效应带来的问题,通信工程师们想出了很多办法。
其中一种常见的方法是采用分集技术。
分集技术的基本思想是通过多个独立的路径来传输相同的信息,然后在接收端将这些信号进行合并。
这样,即使其中一些路径上的信号受到了衰落的影响,只要还有其他路径上的信号良好,就能够保证通信的质量。
常见的分集技术包括空间分集、频率分集和时间分集等。
空间分集是通过在不同的位置设置多个接收天线来实现的。
移动通信基础多径效应
• 频率选择性衰落:不同频率分量经历不同的衰 落。
• 快衰落:衰落变化快于基带信号传输。 • 慢衰落:衰落变化慢于基带信号变化。 • 阴影衰落和衰落储备:由于阴影造成的衰落
平坦衰落信道特性
频率选择性信道衰落特性
• 这一部分就介绍到这里
均方根(rms)时延扩展 • 功率时延谱的二阶矩的平方根
4、无线多径信道特性参数
无线信道的相干带宽:指一定的频率范围,在该频率范 围内,两个频率分量有很强的幅度相关性。 当两信号的频率间隔超出相干带宽时,幅度相关性 很小。
• 定义为多径时延扩展的倒数
• 工程定义
4、无线多径信道特性参数
无线信号的多普勒扩展 • 指一定的频率范围,在该频率范围内接收
• 多普勒效应的产生,在接收端形成几个不同载波 的多径信号,它们相互干涉,使接收信号产生衰 落深陷序列。
2、时变多径效应
以只有接收机处于运动状态的情况为例分析多普勒 频移的产生。
2、时变多径效应
2、时变多径效应
E(t) E0 cos[ 2 fc (t td ) 0 ]
E0
cos[
2
fc
(t
2、时变多径效应
• 发射机、接收机和空间反射物体三者处于相对运 动中。
• 多径传播的距离差(或时延差)将随时间而变化,成时变的多径衰落。
• 当接收机移动很小的距离(波长的数量级),甚 至不移动时接收信号电平也会快速大范围地起伏, 这也是多径衰落也称为小尺度衰落的原因。
E0d0 d1
E0d0 d1
1 1
1
22
1
22
, ,
2n
,
移动环境下电波传播的几种效应
#1 移动环境下电波传播的几种效应
空间传播路径损耗(Path Loss)(远近效应)
阴影效应:由于地面结构引起的衰落,表现为慢衰落
多径效应:由移动体周围的局部散射体引起的多径传播,表现为快衰落
多普勒效应:由于移动体的移动速的和方向引起多径条件下多普勒频谱扩展
阴影效应:由大型建筑物和其它物体的阻挡,在电波传播的接收区域中产生传播半盲区。
它类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影,光波的波长较短,因此阴影可见,电磁波波长较长,阴影不可见,但是接收终端(如手机)与专用仪表可以测试出来
远近效应:由于接收用户的随机移动性,移动用户与基站之间的距离也是在随机变化,若各移动用户发射信号功率一样,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,甚至出现了以强压弱的现象,并使弱者,即离基站较远的用户产生掉话(通信中断)现象,通常称这一现象为远近效应
多径效应:由于接收者所处地理环境的复杂性、使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号,还有从不同建筑物反射过来以及绕射过来的多条不同路径信号。
而且它们到达时的信号强度,到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的。
所接收到的信号是上述各路径信号的矢量和,也就是说各径之间可能产生自干扰,称这类自干扰为多径干扰或多径效应。
这类多径干扰是非常复杂的,有时根本收不到主径直射波,收到的是一些连续反射波等等
多普勒效应:它是由于接收用户处于高速移动中比如车载通信时传播频率的扩散而引起的,其扩散程度与用户运动速度成正比。
这一现象只产生在高速(≥70km/h)车载通信时,而对于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信,则不予考。
移动通信中的几个效应
通信中的几个效应波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应阴影效应、拐角效应1、波导效应波导效应〔即隧道效应〕主要由建筑、峡谷等引起,如两旁建筑整齐的街道、隧道、较长的走廊、岩石峡谷等都会形成波导效应,信号传播如在波导内传播相似,沿波导方向损耗小,信号就强,其他方向损耗大,信号强度就弱。
波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等,在井型街道会引起切换频繁、掉话等。
波长越短的无线电波,当遇到在物体时,在其外表发生镜面反射的可能也越大。
当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时,便是以反射方式进展,我们称之为"波导效应〞。
当手机收到强弱不同和接到达手机时间不同的信号会有什么效果,可能会掉话也有可能出现通话质量差,就像光波一样,有直射的信号也有反射和折射的信号被手机检测到。
波导效应在城市环境中存在,由于街道两旁有高大的建筑物,结果使得沿传播方向的街道上信号增强,垂直于传播方向的街道上信号减弱,两者相差达10dB以上,这种现象在离基站距离越远,减弱程度就越小,隧道覆盖会存在波导效应,微波传输也会存在波导效应,波导效应衰落的比拟快。
2、乒乓效应移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的"乒乓效应〞。
解决措施:1、调整两个小区的切换门限2、控制其中一个小区的覆盖〔调整接入参数、调整天馈、降低功率等〕,保证该区域有主覆盖小区。
3、防止"乒乓切换〞的方法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即"再呼叫型区间切换处理电平〞(参考值:23dB)和"再呼叫型区间切换区域的选择电平〞(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换〔Handover〕,即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32 dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
移动通信中的主要损耗
移动通信中的主要损耗
1. 路径损耗:移动通信中的路径损耗是指信号在传输过程中由于传播距离增加而导致的衰减。
随着距离的增加,信号的强度会逐渐减弱,因此在接收端接收到的信号会变得越来越弱。
2. 多径效应:多径效应是指信号在传输过程中被不同路径上的反射、折射和散射所影响,导致信号失真和衰减。
这种情况会导致信号的多个副本在接收端到达,使得接收端难以分辨原始信号。
3. 补偿损耗:移动通信中的补偿损耗是指由于天线的方向性和位置等原因导致的信号传输不完全。
天线的方向性不良或与目标方向之间存在障碍物,都会导致信号传输的补偿损耗。
4. 自由空间路径损耗:自由空间路径损耗是指在无线传输中,信号在自由空间中传播时由于衰减、散射等因素导致的信号强度减弱。
这种损耗随着传输距离的增加而增加。
5. 吸收损耗:移动通信中的吸收损耗是指信号在传输过程中被大气、建筑物、树木等物体吸收、衰减的过程。
不同物体对信号的吸收能力不同,因而会导致信号的强度减弱。
6. 多用户干扰:移动通信中,多个用户同时进行通信会导致信号之间的互相干扰。
这种干扰会降低信号的质量和可靠性,影响通信的效果。
除了以上列举的主要损耗外,移动通信中还存在一些其他的损耗,如多径干扰、频率选择性衰落、信道损耗等,这些损耗也会对移动通信的性能产生一定的影响。
在移动通信系统的设计和优化过程中,需要充分考虑这些损耗因素,采取相应的措施来降低损耗,提高通信质量和可靠性。
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响
多普勒效应与多径衰落对移动通信的影响多普勒效应是指当移动物体相对于接收器或发送器移动时,导致接收到的信号频率发生变化的现象。
具体地说,当移动物体朝向接收器运动时,接收到的信号频率会变高,而当移动物体远离接收器时,接收到的信号频率会变低。
这是因为移动物体的运动导致了传输介质中信号波长的压缩或拉伸,从而改变了信号的频率。
多普勒效应会导致接收到的信号发生频率偏移,从而对解调信号产生干扰。
多普勒效应对移动通信的影响主要体现在两个方面:频率偏移和功率衰减。
频率偏移是指接收到的信号频率与发送方实际发送的信号频率之间的差异。
这会导致接收信号的解调产生误差,从而降低通信系统的可靠性。
功率衰减是指移动物体运动导致信号强度的衰减。
由于多普勒效应会使接收到的信号的频率偏离发送方的原始频率,因此会导致接收信号的功率减弱。
功率衰减会影响通信信号的传输质量和覆盖范围。
另一个对移动通信的影响因素是多径衰落。
多径衰落是指信号在传播路径上发生反射、绕射和散射后,到达接收器的多个信号波的叠加效应。
这些多个信号波之间存在差异的路径长度,导致它们在时间和相位上发生了变化。
多径衰落会对移动通信造成严重的干扰。
当多个路径上的信号波叠加时,可能会产生混叠、干扰和信号衰减。
这会导致接收信号质量的下降,增加误码率,甚至导致通信中断。
多径衰落的严重性取决于信号波的传播环境,如大楼、山区或城市等。
为了减少多径衰落对移动通信的影响,可以采取一些技术措施。
例如,使用合适的天线技术和天线配置,以提高信号的覆盖范围和鲁棒性。
另外,信号处理技术如等化器、自适应调制和编码、抗干扰和抗多径衰落的调制方法等,也可以用来减小多径衰落的影响。
综上所述,多普勒效应和多径衰落是移动通信中的常见干扰和影响因素。
它们会对通信系统的可靠性、传输质量和覆盖范围产生较大影响。
通过合适的技术措施和信号处理方法,可以减小多普勒效应和多径衰落对移动通信的影响,提高通信系统的性能。
移动通信几大效应
呼吸效应在CDMA系统中,当一个小区内的干扰信号很强时,基站的实际有效覆盖面积就会缩小;当一个小区的干扰信号很弱时,基站的实际有效覆盖面积就会增大。
简言之,呼吸效应表现为覆盖半径随用户数目的增加而收缩。
导致呼吸效应的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统,用户增加导致干扰增加而影响覆盖。
CDMA网络与GSM网络的不同之处在于:由于不再把信道和用户分开考虑,也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。
一个小区的业务量越大,小区面积就越小。
因为在CDMA 网络中业务量增多就意味着干扰的增大。
这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。
可以通过形象的例子加以说明,在一个房间中有许多客人,同时讲话的人愈多就愈难听清对话方的声音。
如果开始你还能同位于房间另一头的熟人进行交谈,那么当房间内的嘈杂声达到一定程度时你就根本无法听明白对方的话。
这说明谈话区的小区半径缩小了。
小区覆盖范围随区内业务强度而变化的现象就是所谓的“呼吸效应”。
TD-SCDMA的呼吸效应,对于TD-SCDMA而言,通过低带宽FDMA和TDMA来抑制系统的主要干扰,在单时隙中采用CDMA技术提高系统容量,而通过联合检测和智能天线技术(SDMA技术)克服单时隙中多个用户之间的干扰,因而产生呼吸效应的因素显著降低,因而TD系统不再是一个干扰受限系统(自干扰系统),覆盖半径不像CDMA那样因用户数的增加而显著缩小,因而可认为TD系统没有呼吸效应。
远近效应由于手机用户在一个小区内是随机分布的,而且是经常变化的,同一手机用户可能有时处在小区的边缘,有时靠近基站。
如果手机的发射功率按照最大通信距离设计,则当手机靠近基站时,功率必定有过剩,而且形成有害的电磁辐射。
解决这个问题的方法是根据通信距离的不同,实时地调整手机的发射功率,即功率控制。
假设一个小区的用户都以相同的功率发射,则靠近基站的移动台到达基站的信号强,远离基站的移动台到达基站的信号弱,这样就会导致强信号掩盖弱信号,这就是所谓的“远近效应”。
移动通信题库
名词解释(3×5)移动通信:至少有一方处于移动状态下进行信息交换的通信就叫做移动通信。
多径效应:由移动体周围的局部散射体引起的多径传播,表现为快衰落。
多普勒效应:由于移动体的运动速度和方向引起多径条件下多普勒频谱展宽。
多普勒展宽:多径传播下,多径的多普勒频移形成信号频率的扩展。
瑞利(Rayleigh)分布:指在无直射波的N个路径,传播时若每条路径的信号幅度为高斯分布、相位在0~2π为均匀分布,则合成信号包络分布为瑞利分布。
莱斯分布:指含有一个强直射波的N个路径,传播时若每条路径的信号幅度为高斯分布、相位在0~2π为均匀分布,则合成信号包络分布为莱斯分布。
同频道干扰:同频道再用带来的问题是同频道干扰。
邻道干扰:所谓邻道干扰是指相邻的或邻近频道信号的相互干扰。
相干带宽:是指一特定频率范围, 在该范围内, 两个频率分量有很强的幅度相关性。
相干时间:是信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值。
即指一段时间间隔,在此间隔内,两个到达信号具有很强的幅度相关性。
简答题(5×11)1大区制和小区制定义和它们特点?大区制是指把一个通信服务区域仅规划为一个或少数几个无线覆盖区, 简称无线区。
大区制的缺点是:由于一个基站所能提供的信道数有限, 因而系统容量不高, 不能满足用户数目日益增加的需要。
小区制是指把一个通信服务区域分为若干个小无线覆盖区。
小区制结构的最大特点是: 采用信道复用技术, 大大缓解了频率资源紧缺的问题, 提高了频率利用率, 增加了用户数目和系统容量。
2 MSK和FSK调制的关系和区别?MSK是FSK的一种特殊形式,它要求:•两个频率的信号不相关•两个频率的信号在一个码元期间所积累的相位差为π且在码元转换时刻已调信号的相位连续•频偏严格地等于1/4Tb,调制指数h=0.5;•附加相位在一个码元期间线性地变化±π,在码元转换时刻信号的相位连续;3 GMSK调制的原理和频谱改善的原因?GMSK信号就是通过在FM调制器前加入高斯低通滤波器(称为预调制滤波器)而产生的有意引入可扩展的ISI以压缩调制信号的频谱。
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通信中的几个效应波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应阴影效应、拐角效应1、波导效应波导效应(即隧道效应)主要由建筑、峡谷等引起,如两旁建筑整齐的街道、隧道、较长的走廊、岩石峡谷等都会形成波导效应,信号传播如在波导内传播相似,沿波导方向损耗小,信号就强,其他方向损耗大,信号强度就弱。
波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等,在井型街道会引起切换频繁、掉话等。
波长越短的无线电波,当遇到在物体时,在其表面发生镜面反射的可能也越大。
当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时,便是以反射方式进行,我们称之为“波导效应”。
当手机收到强弱不同和接到达手机时间不同的信号会有什么效果,可能会掉话也有可能出现通话质量差,就像光波一样,有直射的信号也有反射和折射的信号被手机检测到。
波导效应在城市环境中存在,由于街道两旁有高大的建筑物,结果使得沿传播方向的街道上信号增强,垂直于传播方向的街道上信号减弱,两者相差达10dB以上,这种现象在离基站距离越远,减弱程度就越小,隧道覆盖会存在波导效应,微波传输也会存在波导效应,波导效应衰落的比较快。
2、乒乓效应移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的“乒乓效应”。
解决措施:1、调整两个小区的切换门限2、控制其中一个小区的覆盖(调整接入参数、调整天馈、降低功率等),保证该区域有主覆盖小区。
3、防止“乒乓切换”的办法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即“再呼叫型区间切换处理电平”(参考值:23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换(Handover),即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32 dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
之所以这两个参数间有9dB的差值,目的是防止“乒乓效应”。
为说明这个问题,我们假设这两个电平值接近,比如都为23dB。
此时,手机虽然可以很容易地切换到下一个基站上去,但是由于移动通信的信号有不稳定的特点,很可能刚切换过来的基站的信号又变弱,手机又开始往回切换,从而造成“乒乓效应”。
这两个值相差越大,“乒乓效应”发生的可能性就越小。
但太大又可能造成手机在合适的时候无法使用下一基站通话。
一般情况下,我们都采用上面给出的参考值;一些特殊环境也可考虑改变这些参数。
上面我们讨论的是由手机发起切换申请的情形,另外还有由基站发起申请的情形,即当基站接收手机的信号弱到一定程度(6dB),由基站通知手机做切换,如果此时手机能找到一个信号强的基站(32dB以上),则切换到该基站上通话。
造成“乒乓效应”有两种可能,一是通信信号很不稳定,二是两参数值间隔太小。
有这样一个例子,某一高层楼房,外面采用日立大功率基站定向覆盖,楼内采用20mW 京瓷基站覆盖。
在楼房内的办公室中,当客户通话过程中如果转动身体,则手机便做频繁的切换,甚至无法通话。
这是因为,开始时假如用户使用外面的基站进行通话,手机的上行信号能够经过窗口(较强)和透过墙壁(较弱)到达基站。
当转动身体时,手机通过窗口的信号减弱,造成外面基站几乎收不到手机的信号,于是基站申请要手机做切换,以使用周围的比如室内基站。
当用户再转动身体时,室内基站信号又变弱,室外基站信号变强,手机又往回切,造成“乒乓效应”。
这里的情况主要是由于外面基站采用定向天线的天线阵阵元数目太少(基站侧的另两根全向接收天线对手机的上行信号几乎不起任何作用,因为它们在该用户方向上的接收增益非常微弱),造成下行信号在室内和上行信号在基站侧的多径衰落深度加大,信号不稳定。
对于室内20mW基站,其信号强度本身就弱,并且它的天线也为简单阵元结构,本身消除多径效应的能力也很弱。
所以,用户所处环境多径衰落非常明显,信号在空间上(手机侧)和时间上(基站侧)很不稳定。
要解决这个问题,须将两个定向天线同时覆盖该楼房,并将另外两根全向接收天线也换成定向天线,以接收来自大楼方向的手机信号;还可以适当调高周围相关基站的两个切换参数间的差值。
或者将日立基站换作京瓷基站(因京瓷基站4根天线均为发射和接收天线,可以更好的减小多径衰落;但此时基站会由于采用了定向天线,其自适应功能而被浪费掉)。
在满足话务覆盖的情况下,室内的20mW基站也可以不用安装。
3、记忆效应记忆效应多发生在基站分布较密集,移动台快速行使的情况下,如城市的高架道路、城市的轻轨以及磁悬浮列车路线等。
产生条件:某一基站A存在两个同频不同BSIC(基站识别码)的邻区关系B和C。
移动台从B站附近经过,邻区表中已解出B小区的BSIC(基站识别码),过后,以动态快速行使至A小区覆盖区域,并切换到A小区,此后,移动台在快速行使至C小区主覆盖区域,此时,C小区的电平很强,已达到切换条件,基站下发切换命令,但造成切换失败。
产生原因:在通信过程中,移动台为了和其邻小区建立起预同步切换关系就必须要根据服务小区下行SACCH携带系统消息的指示去收听其邻小区的BCCH信道,BCCH信道携带着小区的同步和频率校正信道,移动台验证它接收的信道确实是BCCH的一种办法就是确认这个频率是否携带着FCCH。
预同步要求移动台不仅要对其邻小区的FCCH解码而且要对带有TDMA帧号和BSIC号的SCH来解码。
就移动台而言它只有通过TCH26复帧的空闲帧才有足够的时间来解译其邻小区BCCH信的信息。
在数据交换过程中,移动台可以在接收结束和发送开始这个时间间隔(约1ms)来测量本小区的接收电平和质量,但没有足够时间来测量邻小区的电平;但在移动台发送结束和接收开始这个时间间隔(约2ms)内,它不仅可以用来测量本小区的接收电平和信号质量,还可以测量邻小区的电平,但还是没有时间来寻找邻小区的FCCH并解码SCH;在TCH26复帧结构中总有一个空闲帧,移动台可以利用这个空闲帧所带来的长间隔(约6ms),来进行FCCH和SCH的解码。
但这个空闲帧并不一定正好对应上邻小区的FCCH信道。
这里就是26和51两个数的算术特性介入的地方,因为这两个数没有公因子,两个周期随时间推移而循环,可使空闲帧肯定能在11个循环周期内与FCCH对准。
在通话过程中,手机没有足够的时间取得同邻小区的同步,根据GSM 规范,当某一频点消失后,手机内存中会保存该频点以及BSIC大概10秒钟,当再次出现该频点时,在没有解出BSIC之前,将以前存在内存中的该频点的BSIC码,作为当前的BSIC 码。
解决措施:主要是修改BCCH的频点。
在高速路段尽量拉开同BCCH小区的间距,使移动台不断刷新储存的BCCH和BSIC的对应关系,减少“记忆效应”的发生。
4、孤岛效应造成越区覆盖原因:天线挂高较高,覆盖较远;该区域覆盖较差,没有主覆盖;地形复杂引起覆盖的不规则;相邻关系定义不全造成的孤岛效应等。
危害:对其它基站造成干扰,丢失邻区关系形成孤岛效应而导致掉话等。
如何判断越区覆盖?在测试中判断越区覆盖,主要从以下几个途径:1、看服务小区:在测试地点,MS占用附近基站以外的基站的信号。
即MS和服务基站之间另有基站相隔。
可以判断服务小区存在越区覆盖。
2、看邻小区:如果发现邻小区中存在附近基站/小区之外的小区,且电平和附近小区的电平相当或更高。
可以判断该邻小区存在越区覆盖。
1、增大天线倾角(推荐)2、降功率。
要慎重,有可能造成该小区主力覆盖方向的室内覆盖不好!3、对于全向站而言,天线倾角无法更改,添加切换关系,适当降一点功率;更改频点等。
5、多径效应由传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时。
在实际的无线电波传播信道中(包括所有波段),常有许多时延不同的传输路径,称为多径现象。
通常信号从端到端的传播路径可以是直射、反射或是绕射等,不同路径的相同信号在接受端叠加就会增大或减小信号的能量,即所谓的多径干扰。
多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间,其接收信号的强度,将由各直射波和反射波叠加合成。
多径效应会引起信号衰落。
各条路径的电长度会随时间而变化,故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。
这些分量场的随机干涉,形成总的接收场的衰落。
各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。
因此,它们的干涉效果也因频率而异,这种特性称为频率选择性。
在宽带信号传输中,频率选择性可能表现明显,形成交调。
与此相应,由于不同路径有不同时延,同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开,而窄脉冲信号则前后重叠。
多径效应不仅是衰落的经常性成因,而且是限制传输带宽或传输速率的根本因素之一。
在短波通信中,为保证电路在多径传输中的最大时延与最小时延差不大于某个规定值,工作频率要求不低于电路最高可用频率的某个百分数。
这个百分数称为多径缩减因子,是确定电路最低可用频率的重要依据之一。
对流层传播信道中的抗多径措施,通常有抑制地面反射、采用窄天线波束和分集接收等。
6、远近效应由于手机用户在一个小区内是随机分布的,而且是经常变化的,同一手机用户可能有时处在小区的边缘,有时靠近基站。
如果手机的发射功率按照最大通信距离设计,则当手机靠近基站时,功率必定有过剩,而且形成有害的电磁辐射。
解决这个问题的方法是根据通信距离的不同,实时地调整手机的发射功率,即功率控制。
功率控制的原则是,当信道的传播条件突然变好时,功率控制单元应在几微妙内快速响应,以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰;相反当传播条件突然变坏时,功率调整的速度可以相对慢一些。
也就是说,宁愿单个用户的信号质量短时间恶化,也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。
所谓远近效应,就是指当同时接收两个距离不同的发来的信号时,由于两个移动台功率相同,则距离基站近的移动台将对另一移动台信号产生严重的干扰。
7、呼吸效应在CDMA系统中,由于它是一个动态网络,所以小区的变化随着用户以及业务情况的变化发生着相应的变化,这就引入了小区的呼吸效应现象。
同时,网络中的用户所在的位置不同以及用户的移动性特点,也必然就产生了在网络中存在有由于用户位置的远近而造成的远近效应现象。
CDMA网络与GSM网络完全不同,由于不再把信道和用户分开考虑,也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。
一个小区的业务量越大,小区面积就越小。
因为在CDMA 网络中业务量增多就意味着干扰的增大。
这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。
可以通过下面这个形象的例子加以说明,在一个房间中有许多客人,同时讲话的人愈多就愈难清对话方的声音。
如果开始是您还能同位于房间另一头的熟人进行交谈,那么当房间内的嘈杂声达到一定程度后您就根本无法听明白对方的话。
这说明谈话区的小区半径缩小了。