移动通信总结

频谱分配方法：1.为特定目的而分配的频谱段，以拍卖的形式进行分配；2.除拍卖以外，一些特定频段被作为开放频段而留出，只要符合一定的行业规定，就可以无需许可而免费使用；3.另一种频谱分配方式是重叠，就是在已经分配了的频谱上重复分配一个业务作为次要业务，原有的业务称为主业务；4.全世界都在研究具有创新性的频谱划分规则如认知无线电。

标准：1.保证互通性和互操作性；2.形成规模经济从而降低成本；3.标准的制定过程不完善，参与的公司都有各自的打算；4.标准形成以后，想再加入某些创新或改进比较困难；5.标准的出台往往带有政治色彩。

技术挑战：1.Wirelesschannelsareadifficultand capacity-limitedbroadcastcommunica tionsmedium；

2.Trafficpatterns,userlocations,an dnetworkconditionsareconstantlycha nging；

3.Applicationsareheterogeneouswith hardconstraintsthatmustbemetbythen etwork；

4.Energyanddelayconstraintschanged esignprinciplesacrossalllayersofth eprotocolstack；

5.Spectrumlimitationandincompatibl estandards。

移动通信要点总结：1.必须利用无线电波传输信息，传播特性差。传播环境复杂：阴影效应和多径效应造成电波传播的幅度衰落和时延扩展；用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化。2.工作于复杂的干扰环境。外部干扰：天电、机电和信道热噪声；系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、互调、多址和远近效应。3.网络结构多种多样，网络管理复杂。用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密。

4.可利用的频谱资源有限，而通信业务

量的需求与日俱增。用户容量问题，业务容量问题。5.用户终端成为个人消费品。

第2章：传输基础

时域概念：;v

f c f

λλ==。频域概念：

基频，当所有频率是该频率的整数倍。总的信号周期是基波频率信号的周期。频谱，信号包含的频率范围。绝对带宽，信号的频谱宽度。有效带宽：当信号频

谱无限宽时，信号能量主要集中在一个

较窄的频带内。

数据速率和带宽：如果在其他条件相同的情况下，通过增加一倍的带宽，数据速率加倍。给定的带宽可以支持多种速率。任何数字信号频谱都是无限宽；任

何传输系统都是带限的；任意给定的传

输媒质，所传输的带宽越宽成本越高；

限制频带会带来信号的畸变。

数据：实际传输的信息、消息。信号：数的电磁表示。传输：经过信号处理的

数据的通信。

模拟数据：连续变化。数字数据：取离散值。模拟信号：（根据频率的不同）可以在各种传输媒质中传播的连续变化的电磁波；模拟信号可以传播模拟数据和数字数据。数字信号：一串电压脉冲，

比模拟信号便宜，不容易受噪声干扰，受衰减影响很大，数字信号也可以传输模拟数据和数字数据。

数据与信号的组合：数字数据-数字信号，

编码设备和比数字-模拟设备简单，成本

也低；模拟数据-数字信号，可以使用现

代的传输和转换设备；数字数据-模拟信

号，一些传输媒质只能传输模拟信号，如卫星；模拟数据-模拟信号，模拟数据容易转换成模拟信号。

模拟传输：传输模拟信号不用考虑传输

的内容；衰减限制了传输链路的长度；

级联的放大器可以放大信号，但会带来

信号的畸变，但是模拟信号允许畸变失

真。

数字传输：需要考虑传输的内容；衰减

严重影响数据的完整性；只能在有限的距离传播；使用中继器可以扩大传输距离，需要考虑中继信号的恢复和重传。

信道容量：在一定条件下，信道可以传输的最大的数据速率。

奈奎斯特带宽：考虑一个无噪声信道，

数据速率仅受信道带宽的限制。带宽为B ，该信道所支持的最大的数据速率是2B 。这个限制是符号间干扰。

信道容量：22,

2log C B C B M

==，第一种是二进制，第二种是多进制，多进制可提高数据速率，但会增加接收机负担。 香侬容量公式：()2

2

S log 1SNR log

1N C B B ⎛

⎫=+=+ ⎪⎝⎭

，

增加信噪比可以增加信道容量，通过增加信道带宽也可以增加信道容量，但是有一个限制，就是增加带宽噪声的功率

传输媒质：发射机与接收机之间的物理通路。

导向媒质：电磁波沿固体媒质被引导传

播。例如，铜质双绞线，铜质同轴电缆，光纤等。

非导向媒质：提供电磁波传输的媒质，

但是不引导电磁信号的传输，即无线传输。例如，大气，外层空间。

复用技术：频率分集复用（FDM)：每一

个信号都需要一定的带宽（以载波频率为中心），称为信道。

为了防止干扰，信道被保护带宽（保护

间隔）分离，保护带宽就是频谱中未使用的部分。时间分集复用：

与FDM 类似，特定信源提供在特定的时隙

发送数据，这个特定的时隙就是一个信道。时隙的周期称为帧。同步时分复用：时隙预先分配且固定，各源发送传输的时间是同步的。异步时分复用：动态分配各数据源在媒质上的时间。 第三章：天线与电波传输

1.天线：天线是电导体或电导体系统。

（任意的一个电导体都是天线。）发射，

将电磁能量辐射到自由空间。接收，从自由空间收集电磁能量。辐射方向：表征天线性能的常用方法。在天线的传播

方向上，传输功率与距离成一定比例。

波束宽度(半功率波束宽度)：是天线方

向性的度量，定义为天线波束两个半功率点之间的夹角。与天线增益有关，一般天线增益越大，波束就越窄，探测角分辨率就越高。半波偶极天线：包含两个等长的直线导体，两者被一个很小的间隙隔开；天线的长度等于所传输信号波长的一半。抛物面天线：其方向相性与天线直径成正比，直径越大，方向性越好。

3天线增益：是天线定向性的度量。与由理想的全向天线在各个方向上所产生的输出相比，天线增益定义为在一个特定方向上的功率输出。与天线增益相关的是天线的有效面积

222

44c A f A G e

e

πλπ=

=

4传播方式：地波、天波、直线LOS

5直线传播：一个天线到地平线的直线的

无线电波：h d K =57.3两个天线之间的最

大距离：(

)

2157.3h h K +K

6直线传播主要的损耗：衰减和衰减失真、

自由空间损耗、噪声、大气吸收、多径、

折射。

7自由空间损耗：假设没有其他的衰减或损伤源存在，跨距离的信号传输也会有衰减，因为信号随距离的增加会在越来越大的面积范围内散布。Pt 是发射天线功率，Pr 是接收天线功率，d 是两天线之间的直视距离；（考虑天线增益），

()()()()2

2

2

2

2222244t r r t r t r t r t

d d f d cd P P A A G G G G c f A A ππλλ====，

()()()20log 20log 10log dB t r L d A A λ=+-()()()20log 20log 10log 169.54dB

t r f d A A =-+-+，波长越长，路径损耗越大。从第一个方程来看，增加频率会增加自由空间损耗；但是，从第二个方程来看增加频率会减小路径损耗。原因是增加频率会使天线增益增加，这部分增加的量比所带

来的路径损耗减小的量多，所以整体表

现为路径损耗的减小。自由空间不吸收