移动通信复习与总结

C2
C3 t
t t
f2
BS
MS3
其他使用不同码型的信号不能被解调 多址干扰
思考题
1. 简述蜂窝小区相对于大区制的优缺点 2. 试说明多址接入方式的概念、基本原理，以及什么是 FDMA、TDMA、CDMA。
3. 简述多址接入与双工方式的概念及异同点。
4. 已知蜂窝系统中，簇的大小为4，以图的形式画出至
移动通信的发展历程
第一代（1G) 上世纪 80年代 第二代（2G) 上世纪 90年代 第三代（3G) 本世纪初期 E3G 本世纪初期
模拟
数字
(l)
IMT-2000
IMTAdvanced
AMPS
数字技术
GSM 技术 驱动 CDMA IS95 TDMA IS-136 PDC UMTS WCDMA cdma 2000 TDSCDMA 用户 驱动 3GPP
f1 f1’ f2 BS f2’ MS 1
MS 2
* 基站能同时收发多个频率的信号
* 两MS间通信必须经基站中转，需4个频道实现双工
* 频道是动态地分配的
时分多址
帧Frame 4.615ms 帧1 f t1 t2 t5 t8 t1 t2 t5 t8 t1 t2 t5 t 帧2
时隙577us Time slot
基站子系统
移动台Um接口
Abis接口
A接口
NSS MS BTS BSC BTS MS BSS MSC/VLR
信道编码应用
应用 （检错基本都用CRC）
GSM 和IS-95 主要采用卷积码 3G 话音: 卷积码 数据: 卷积码, TURBO 码 B3G 话音: 卷积码 数据: 卷积码, TURBO 码, LDPC码
扩频通信
扩频通信的理论基础
S C W log 2 1+ N 展宽信号带宽W ，以带宽的增加来换取传输性能的改善。
数 字 调 制
CPM (连续相位 调制)
调制解调技术
各种移动通信系统所采取的调制方法
2.3 抗干扰与抗衰落技术
电波传播特性
抗衰落的措施

分集接收(Diversity) 信道编码(Channel Coding) 均衡技术(Equalization) 扩频通信


信号衰落的原因
接收机运动→多普勒频移
2.4 组网技术
区域覆盖 多址技术
网络结构
频率复用和蜂窝小区
移动通信网的区域覆盖方式分为两类
小容量的大区制
大容量的小区制
蜂窝:
将服务区划分成许多小面积覆盖区域，用 一个小功率的发射机来服务一个小面积覆盖 区。
频率复用和蜂窝小区
蜂窝系统----“小区制”系统 小区制——用许多小功率的发射机（小覆盖区）来代替 单个的大功率发射机（大覆盖区），即将所要覆盖的地 区划分为若干个小区，在每个小区设立一个基站为本小 区范围内的用户服务。
16
IS-95 WCDMA
CDMA2000
3G
2.2 调制技术
调制的目的：
使信号更符合信道传输特征
移动通信对调制技术的要求
频带利用率高，功率效率高,，易于处理
数字调制技术分类
不恒定包络 ASK(幅移键控) QAM(正交幅度调制) MQAM(星座调制) FSK (频移键控) BFSK(二进制频移键控) MFSK(多进制频移键控) BPSK(二进制相移键控) DPSK(差分二进制相移键控) 恒定包络 PSK (相移键控) QPSK OQPSK(偏移QPSK) (正交四相 p/4QPSK 相移键控) DQPSK(差分QPSK) MSK(最小频移键控) GFSK(高斯滤波MSK) TFM(平滑调频)
时分多址
f1
MS1
f1
t1 t1 t1 t
f1
MS2 BS MS3
t2 f1 t5
t2
t2
t
t5
t5
t
下行（同一小区）
时分多址
f2 f2
f2
t5 BS MS3 MS2 t2 t1 MS1
帧1
帧2 t1 t2 t5 t1 t2 t5
f2
t1 t2
t5
t
上行（同一小区）
f1
MS1 MS2
C1
f1(f2) f1(f2) f1(f2)
信号多条路径传播→多径效应
多径信号相位相反→合成信号的幅度快速变化
多径信号传播路径不同→时延散布
无线电波散射→路径损耗
建筑物阻挡→阴影效应
强信号抑制弱信号→远近效应
多普勒效应—你跑的太快了，我跟 不上

移动台的运动速度太快了，所引起的频率扩 散的效应就是多普勒频移。
多径效应—路太多也非好事
内部噪声；
自然噪声；
人为噪声。
干 扰
邻道干扰 ，是相邻的或邻近频道的信号相互干扰。 同道干扰，也称同频干扰，是指相同载频电台之间的 干扰，是移动通信在组网中出现的一种干扰。 互调干扰，是指两个或多个信号作用在通信设备的非 线性器件上，产生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。
A
A
确定同频小区的方法
频率复用和蜂窝小区
思考：画一个N = 4的蜂窝系统结构，要求至少包括3个区 群，将簇中小区所用频率组用A,B,C,D标识。 1. N=4对应的2维坐标： i=0, j=2 2. N=4的基本区群形状：
B B A C D A C A C D B D
B A C D
N=4, i=0, j=2
3. 确定相邻区群的位置
频率复用和蜂窝小区
同频小区之间的距离D
D 3N R
同频复用比 Q :
D Q 3N R
Q的值越小则容量越大；
120
Q值大可以提高传播质量，因为同频干扰小
多址技术
三种基本多址类型：频分多址（FDMA）
时分多址（TDMA）
码分多址（CDMA）
FDMA系统的工作示意图：
抗衰落的措施：

分集接收(DiveBiblioteka Baidusity) 信道编码(Channel Coding)



均衡技术(Equalization) 扩频通信
分集技术



分集—兼听则明 宏分集与微分集 微分集：
时间分集 频率分集 空间分集 角度分集 极化分集
现有的主要分集技术
Rake接收机——时间分集
智能天线——空间角度分集

通过不同的路径到达接收端的信号，无论是 在信号的幅度，还是在到达接收端的时间以 及载波相位上都不尽相同。
阴影效应—阳光不能普照

移动通信中建筑物等的阻挡所引起的阴影效 应。
远近效应—CMDA特有的效应

CDMA中离基站距离较近的小区中心，用户 接收到的基站信号就比较强。
噪 声
移动信道中噪声(简称噪声)的来源一般可分为：
多天线阵——空间位置分集
ARQ重传——时间分集
跳频扩频——频率分集+时间(隐分集)
直接序列扩频——频率分集(隐分集)
交织——时间分集(隐分集)
分集的合并
选择性合并
最大比值合并 等增益合并
信道编码与信源编码的区别
典型的几种信道编码
线性分组码、交织编码、自动请求重传（ARQ）。
B
C A A C

频率复用----在相邻的小区使用不 同的频率，在相距较远的小区采 用相同的频率（同频小区）。
B
C A C
B
簇（区群）
共有S 个可用信道，分给一 个簇（簇的大小为N），簇 中的每个小区分配K个信道， 各个小区分配不相同，则可 用无线信道的总数S为：
S KN 一个簇对应一定的覆盖区域， 若达到单位面积的覆盖需复 制M 个簇，则信道总数C为： C M KN M S
香农公式：
扩频的定义
扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带 宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过 一个独立的扩频码序列来完成，与所传信息数据无关；在 接收端则用同样的扩频码进行相关解扩及恢复所传信息数 据。
扩频系统模型
窄带
信源 信源 编码 信道 编码 调制 扩频 伪随机序 列发生器
i j
1 1
0 2 4
1 2 7
0 3 9
2 2
1 3
0 4
2 3
1 4
0 5
3 3
2 4
N 3
12 13 16 19 21 25 27 28
频率复用和蜂窝小区
簇间同频小区位置的确定
沿着任意一条六边 形边的垂线方向移 动i个小区，并逆 时针方向旋转60°， 再移动j个小区。
A A j D A A i A

C C A B C A B C A B
A B
N=3, K=S/N
M=3, C=MS
若N越小，则单位面积所需复制的区群越多，系统容 量越大，频率利用率越高。
簇内小区数N是应该满足下式：
N i ij j
2
2
i 和j分别为相邻同频小区之间的二维距离（相邻小区 数），都为正整数，不能同时为零
无线环境
噪声
多径
衰落
多址干扰 频谱资源紧缺
移动通信的工作方式
1. 单工制
单工制分为同频单工和异频单工两种。
2. 半双工制 3. 全双工制
全双工制有频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种形式。
移动通信系统的网络结构
基站子系统 MS 网络子系统 VLR BSC TE MS BTS MSC HLR AUC OMC BTS BSC EIR ISDN PDN PSTN
少2个相邻的区群。并用A、B、C……等标注出区群
中的每一个小区，设小区半径为2.0m,试计算其同频 复用距离D及同频复用比 Q 。
3、GSM及其增强移动通信系统
GSM系统概述 GSM的空中接口 GSM系统控制与管理 CDMA系统概述 GPRS系统
GSM系统的结构
操作子系统
OSS OMC NMC
移动通信中的信源编码举例
标准 GSM 信源编码技术英文全称 RPE-LTP (Regular-Pulse Excitation with Long-Term Prediction) CELP(Code-Excited linear predictive cod ) AMR(Adaptive Multi Rate ) SMV (Selected Mode Vocoder） H.264 信源编码技术中文名称 规则脉冲激励长时预测编码 （话音混合编码） 码激励线性预测编码 （话音混合编码） 自适应多速率编码 （话音混合编码） 可选模式语音声码器 （话音混合编码） 视频信源编码
宽带
RF
(a)
发射系统
窄带
信宿 信源 译码 信道 译码 解调 解扩
宽带
RF
收发双 方已知
(b)
接收系统
伪随机序 列发生器
扩频系统模型
思考题
1.试述移动信电波传播的主要特点。 2.多径衰落产生的原因是什么？对数字移动通信会造成什 么影响？阴影衰落指什么？ 3.噪声如何分类？人为噪声有哪些特点？ 4.何谓同频干扰？它是如何产生的？又如何减少其影 响？
移动通信总结与复习
考试题型
选择题－10（5*2）
填空题－10（5*2）
判断题－10（5*2） 简答题－30（5*6） 计算与综述题－40（4*10）
主要内容
1、移动通信概论 2、移动通信基本技术
3、GSM及其增强移动通信系统
1、移动通信概论
移动通信的主要特点 移动通信的工作方式 移动通信系统的组成 移动通信的发展历程
无线通信系统的基本组成
模拟源 离散源 信息序列 模拟波形
信源
信源 编码
信息序列 重构
信道 编码
数字 调制
信源近似 还原
输出
信源 译码
信道 译码
数字 解调
无线通信系统的基本组成框图
2.1 信源编码
信源编码的目的：
压缩信源产生的冗余信息
降低开销，提高传输链路的有效性
语音编码技术分类
12
信源编码技术
重建话 音信号
典型的编码方式：线性预测编码（LPC）等 典型的传输速率：0.8~9.6Kbps
信源编码技术
语音编码技术基本原理
混合编码 在保留参数模型技术精华的基础上，应用波形编码准则优化 激励信号在4.8~9.6Knit/s的数码率上获得较高质量的合成语音
典型的编码方式：规则脉冲激励长期预测编码（RPE-LTP） 、码激励线性预测编码（CELP）以及矢量和激励线性预测编 码（VSELP）等 典型的传输速率：2.4~9.6Kbps
宽带业务 宽带业务 话音业务
模拟技术
TACS NMT 其它
业务 驱动
LTE-TDD
LTE-FDD
思考题
1. 什么是移动通信？其主要特点是什么？ 2. 数字移动通信的特点是什么？目前应用的有哪几种体制？ 它们之间的主要差别是什么？ 3. 简述移动通信的工作方式与分类。 4. 什么是多普勒效应？有何影响？
语音编码技术基本原理 波形编码
A/D转换 输入 抽样 抽样脉冲 量化 编码 信道 D/A转换 译码 LPF 输出
典型的编码方式：PCM、ADPCM等； 典型的传输速率：64Kbps、32Kbps
信源编码技术
语音编码技术基本原理 参量编码
周期脉冲 发生器 基音周期 白噪声 发生器 滤波参数 清音/浊音 开关 时变数字 滤波器