移动通信知识总结

通信基础知识
1. 移动通信：之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。

2. 移动通信系统中的干扰：
（1）互调干扰：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。

（解决：合理地分配频率资源，发射机与发射机之间拉开距离，是解决互调干扰最有力的方法）
（2）邻道干扰：两个相邻或相近的信道（或频道）之间的干扰，由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。

（解决：实用化自动功率控制电路，以调节发射功率）
（3）同频干扰：相同载频电台之间的干扰。

3. 移动信道的基本特性就是衰落特性。

无线电波主要传播方式有：直射、反射、绕射、散射以及它们的合成。

（1）阴影衰落（慢衰落、大尺度衰落）：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。

（2）多径衰落（快衰落、小尺度衰落）：无线电波在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用产生反射、绕射和散射，使得其到达接收机时是从多条路经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。

（3）多普勒效应：由于通信双方的相对运动，使接收信号的频率发生变化的现象。

4. 信源编码：为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量，对信源输出的符号序列所施行的变换。

（作用：一是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩；二是将信源的模拟信号转化成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。

GSM：规则脉冲激励长期预测编码RPE-LTP
IS-95：变速率码激励线性预测编码QCELP
GPRS/WCDMA：自适应多速率编码AMR
CDMA2000：可选择模式语音编码SMV7
5．调制：将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且使频谱资源得到充分利用。

模拟调制：载波是正弦波，具有振幅、频率和相位三个参数。

（幅度调制AM、相位调制FM）
脉冲调制：载波是时间上离散的脉冲串，具有振幅、宽度、脉冲位置三个参数。

数字调制：基带信号是数字信号，载波是正弦波。

（幅移键控ASK，相移键控PSK，频移键控法FSK）调制的作用：易于天线辐射；便于频率分配；便于多路复用；提高抗干扰能力。

GSM：高斯滤波最小频移键控GMSK、8PSK
IS-95：正交相移键控QPSK
CDMA2000/TD/WCDMA：QPSK、8PSK、16QAM
TD-LTE：OFDM
6．抗衰落技术（分集接收、信道编码、均衡技术、扩频技术）
（1）分集接收：接收端对它收到的多个互相独立（携带同一信息）的衰落特性信号进行特定的合并处理，以降低信号电平起伏的办法。

宏观分集、围观分集（时间分集、频率分集、空间分集））
合并方式：选择合并、最大比值合并、等增益合并
（2）信道编码：其作用是消除或减少数字电信号中的直流和低频分量，以便于在光纤中传输、接收及监测。

（3）当传输的信号带宽大于无线信道相关带宽时，信号产生频率选择性衰落，接收信号就会失真，时域表现为码间干扰。

所谓信道均衡就是在接收端设计一个均衡器网络，以补偿信道引起的失真。

（4）扩频技术：扩展信息传输带宽，可以把携带同一信息的多径信号分离出来加以利用，是克服多径干扰的有效手段。

（直接序列扩频、跳变时间扩频、跳变频率扩频）
7．小容量大区制：一个基站覆盖整个服务区，天线架设要高，发射功率要大。

（无线区覆盖半径约30～40
km，仅适用于业务量不大的情形。

）
8．大容量小区制：将所要覆盖移动通信网络的地区划分为若干小区，每个小区的半径可视用户的分布密度在1～10公里左右，在每个小区设立一个基站为本小区范围内的用户服务。

（1）带状服务覆盖区：公路、铁路、海岸、河道
（2）面状服务覆盖区
9.多址接入技术：
（1）频分多址FDMA：不同的移动台(或手机)占用不同的频率，即每个移动台占用一个频率的信道进行通话或通信。

（主要干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰）
（2）时分多址TDMA：时间分割成互不重叠的时段（帧），再将帧分割成互不重叠的时隙（信道）与用户具有一一对应关系。

（3）码分多址CDMA：将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。

（存在多址干扰和远近效应）（4）空分多址SDMA：通过空间来分割区别不同的用户。

10.PCM30/32路系统（A律压扩特性）
对于PCM30/32，帧周期为1/8000=125us，一个复帧由16个帧组成，复帧周期为2ms；一帧内要时分复用32路，则每路占用的时隙为125us/32=3.9us，每时隙包含8位码，则每位码元占488ns。

从传码率上讲，也就是每秒钟能传送8000帧，而每帧包含32*8=256bit；
总传码率为256bit/帧×8000帧/s=2048kbit/s。

对于每个话路来说，每秒钟要传输8000个样值，每个样值编8位码，所以可得每个话路数字化后信息传输速率为8×8000=64kbit/s。

可见，PCM基群（30/32路系统）的传输速率为2.048Mbit/s，简称2M线或E1。

11.交换：在通信网上，负责在通信的源和目的终端之间建立通信信道传送通信信息的机制。

（1）电路交换：它是以接通电路为目的的交换方式，电话网中就是采用电路交换方式。

(通信分三步:电路建立、数据传递、电路释放)
（2）存储／转发交换：网络节点运用程序方法先将途经的数据流按传输单元接收并存储下来；然后，选择一条合适的链路将它转发出去，在逻辑上为数据传输提供了传输通路（即逻辑连接）。

分组交换有数据报和虚电路两种工作方式。

早期的分组交换X.25均采用逐段链路的差错控制和流量控制，数据帧传送出现差错时可以重发，传送质量有保证，可靠性高。

但由于协议和控制复杂，信息传送时延长，只能用于非实时的数据业务。

帧中继(Frame Relay):尽量简化协议，网络不再提供差错校正功而将此功能交由终端去完成，以实现高速、高吞吐量、低时延的交换传送，缩短了传输时延，提高了传输效率。

异步转移模式(ATM, Asynchronous Transfer Mode)， ATM是宽带综合业务数字网（B-ISDN）的信息交换传送方式。

采用定长分组作为传输和交换的单位。

ATM交换的数据单元长度是固定的，称为信元(cell)。

ATM信元的长度固定为53个字节，其中开头5个字节称为信头(header)，放置信元本身的控制信息。

其余48个字节为净荷(payload)，即用户需传送的具体信息（短信元，固定长度）。

信息类型可以是语音、视频、数据、文本等任意形式，也就是说，信元是所有媒体信息的统一载体。

在异步时分复用中，用户的数据不再固定占用各帧中某一个或若干个时隙，而是根据用户的请求和网络资源的情况，由网络来进行动态分配。

IP交换：IP协议采用无连接方
式进行分组转发，不保证传输的可
靠性和服务质量报头20～60字节，
最大总长度：216-1字节（1字节
32bit）
IP数据报的转发：直接交付；
路由器间接交付（源和目的主机不
在同一子网）
软交换：将呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。

（特点：业务控制与呼叫控制分开；呼叫控制与承载连接分开；提供开放的接口，便于第三方提供业务；具有用户语音、数据、移动业务和多媒体业务的综合呼叫控制系统，用户可以通过各种接入设备连接到IP/ATM网）
12．光纤通信：以光波为载波，以光纤为传输媒质的一种通信方式。

优点：容许频带宽，传输容量大；损耗很小，中继距离很长；重量轻、体积小；抗电磁干扰性能好；泄漏小，保密性能好；原材料丰富，潜在价格低廉。

缺点：质地脆,机械强度低；切断和接续复杂；分路、耦合不灵活；弯曲半径不能过小；怕水
损耗窗口：0.85um、1.31um、1.55um
同步数字系列(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)：SDH网是由一些SDH的网络单元组成的，主要在光纤信道上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。

13．卫星通信：利用人造卫星作为中继站转发无线电信号，在多个地球站之间进行的通信。

（3颗地球静止卫星就可以基本实现全球的覆盖；广播方式工作）
14．全球定位系统(GPS，Global Position System)：利用通信卫星进行的一种空间无线电导航系统。

（GPS 系统组成：空间部分（卫星）、控制部分（核心）和用户部分）
15.小区分裂：将拥塞的小区分成更小的小区的方法，分裂后的每个小区都有自己的基站，并相应地减低天线高度和减小发射机功率。

通过设定比原小区半径更小的新小区和在原小区间安置这些小区，使得单位面积内的信道数目增加，从而增加系统容量。

GSM系统原理
1. 全球移动通信系统（GSM，Global System for Mobile communication）
2．GSM系统的业务：
电信业务是指为用户提供的包括终端设备功能在内的完整
能力的通信业务。

电信业务分为：话音传输、短消息、传真和紧
急呼叫。

承载业务提供用户接入点间信号传输的能力。

附加业务是基本电信业务增强或补充。

主要有计费提示
（AOC）、交替线业务（ALS）、来话限制、呼出限制、呼叫保持、
呼叫等待等。

3．GSM系统结构
（1）移动台MS：包括移动设备ME和用户识别模块SIM（SIM卡含有全球范围内用户唯一标识信息IMSI全球移动用户标识码）
（2）基站子系统BSS
基站BTS：为一个小区服务的无线收发信设备
基站控制器BSC：对一个或多个BTS进行控制以及相应呼叫控制
（3）网络子系统NSS
移动交换中心MSC：对于位于它管辖区域中的移动台进行控制、交换
拜访位置寄存器VLR：存储与呼叫处理有关的一些数据
归属位置寄存器HLR：管理部门用于移动用户管理的数据库；存储有关用户的参数和目前所处位置的信息
设备识别寄存器EIR：存储有关移动台设备参数的数据库，对移动设备的识别、监视、闭锁
鉴权中心AUC：认证移动用户的身份和产生相应鉴权参数
（4）操作维护中心OMC：操作维护系统中的各功能实体
GSM系统可通过MSC实现与多种网络的互通，包括PSTN、ISDN、PLMN和PSPDN。

4．GSM系统信道
（1）物理信道：指TDMA中的时隙。

频率复用方式:在建网初期及邻省之间协调时应使用4×3的复用方式，即N=4，采用定向天线，每基站用3个120°或60°方向性天线构成3个扇形小区。

若采用全向天线应采用N=7的复用方式，其频率可从4×3复用方式的12组中任选7组。

（2）逻辑信道：是指在物理信道所传输的
内容，即依据移动网通信的需要，为所传送的各
种控制信令和语音或数据业务在TDMA的8个时
隙分配的控制逻辑信道或语音、数据逻辑信道。

形式：GSM数字系统在物理信道上传输的信
息是大约由100多个调制比特组成的脉冲串，称
为突发脉冲序列Burst，以不同的“Burst”信息
格式来携带不同的逻辑信道。

专用信道：用于传送用户语音或数据的业务
信道，另外还包括一些用于控制的专用控制信
道。

公共信道：用于传送基站向移动台广播消息
的广播控制信道和用于传送MSC与MS间建立连
接所需的双向信号的公共控制信道。

广播信道BCH：从基站到移动台的单向信道
频率校正信道FCCH：用于给MS传送频率校正信息，MS用来校正自己的时基频率。

同步信道SCH：传送帧同步（TDMA帧号）信息和BTS识别码BSIC信息
广播控制信道BCCH：向每个BTS广播通用的信息
公共控制信道CCCH：基站与移动台间的一点对多点的双向信道
寻呼信道PCH：广播基站寻呼移动台的寻呼消息
随机接入信道RACH：MS随机接入网络时用此信道向基站发送信息并申请指配一独立专用控制信道允许接入信道AGCH：基站向随机接入成功的移动台发送指配了的独立专用控制信道SDCCH
专用控制信道DCCH：基站与移动台间的点对点的双向信道
独立专用控制信道SDCCH：传送基站和移动台间的指令与信道指配信息
慢速随路信道SACCH：基站向移动台传送功率控制信息、帧调整信息；基站接收移动台发来的移动台
接收信号强度报告和链路质量报告
快速随路信道FACCH：传送基站与移动台间的越区切换的信令消息
[随路信道与独立专用控制信道或者业务信道公用在一个物理信道上传送信令消息]
业务信道TCH：用于传送用户的话音和数据业务的信道
根据交换方式的不同分为电路交换信道和数据交换信道
依据传输速率的不同分为全速率信道（13kbit/s）和半速率信道（6.5kbit/s）
5.GSM的时隙帧结构
五个层次：时隙、TDMA帧、复帧、超帧和超高帧
时隙是物理信道的基本单元；
TDMA帧由8个时隙组成，是占据载频带宽的基本单元，即每个载频有8个时隙；
复帧有两种类型：由26个TDMA帧组成的复帧。

用于TCH、SACCH和FACCH
由51个TDMA帧组成的复帧。

用于BCCH和CCCH
超帧是由51个由26帧的复帧或26个由51帧的复帧构成
超高帧等于2048个超帧，每经过一个超高帧周期，循环长度为2715648，相当于3小时28分53秒760毫秒，系统将重新启动密码和跳频算法。

帧偏离：前向信道的TDMA帧定时与反向信道的TDMA帧定时的固定偏差，GSM系统规定帧偏差为3个时隙。

定时提前量：基站指示移动台以一定的提前量发送突发脉冲
6．GSM系统无线信道的衰落特性（多径衰落、阴影衰落、时延扩展）
多径传输带来了额外的路径损耗；会导致数字信号传输的突发性错误；多径延时扩展将导致数字信号传输的码间干扰
抗衰落技术：信道编码与交织编码；维特比均衡与天线分集；调频技术；话音激活与功率控制信道编码：在原始数据上增加冗余信息，用有效性换取可靠性。

（编码方式：块卷积码、纠错循环码、奇偶码）
交织编码：针对多径衰落导致的突发性错误把一个较长的突发误码离散成随机误码，再用纠正随机误码的编码技术消除随机误码。

维特比均衡：解决符号间干扰问题，适合于信号不可分离多径的条件下，且时延扩展远大于符号宽度的情况。

（频域均衡、时域均衡）
天线分集：使用两个接收信道，它们受到的衰落影响是不相关的，因此当合成来自两付天线的信号时，衰落程度能被减小。

跳频技术：有规则地改变一个信道的频隙（载频频带）（分为快跳频和慢跳频）
话音激活：话音激活控制就是采用非连续发射，有效地减少同信道干扰
功率控制：保证通信质量的条件下，使发射机的发射功率为最小，从而降低系统内的同信道干扰的平均电平。

7．GSM系统中的语音编码技术
方案：13kbit/s规则脉冲激励长期预测RPE-LTP
过程：把语音分成20ms 为单位的段，每个段编成260bit的数据块，然后对每个小段分别编码；块与块之间依靠外同步，块内部不含同步信息；收端将收到的信息块经LPT和LPC滤波重组；经过一个预先设计好的去加重网络加以复原，恢复语音信号。

GSM系统中的语音处理的一般过程：
GSM信令系统是七号信令的主体再加上GSM的专用协议构成
8．位置更新：使移动台总与网络保持联系，以便移动台在网络覆盖范围内的任何地方都能接入到网。

SIM卡：存有用于用户身份认证所需的信息；执行一些与安全保密有关的信息；存储与网络和用户有关的管理数据。

通常移动用户处于开机空闲状态时，被锁定在所在小区的广播信道（BCCH）载频上。

位置更新过程：网络端接收到请求信息后便将移动台注册到一个新的VLR区域；用户的归属寄存器HLR 与新的VLR交换数据得到移动用户的新位置信息；HLR通知移动台所属的旧的VLR删除用户有关信息。

9．移动台的被呼过程
以固定网PSTN呼叫移动用户为例：
（1）固定网的用户拨打移动用户的电话号码MSISDN；
（2）PSTN交换机分析MSISDN号码；
（3）GMSC分析MSISDN号码；
（4）HLR分析由GMSC发来的信息；
（5）HLR查询当前为被呼移动用户服务的MSC/VLR；
（6）由正在服务于被呼用户的MSC/VLR得到呼叫的路由信息；
（7）MSC/VLR将呼叫的路由信息传送给HLR；
（8）GMSC接收包含MSRN的路由信息。

PIN码：用来保护SIM卡安全的密码。

PIN2码：SIM卡的密码。

PUK码：用来解PIN码的万能钥匙，8位长。

当PIN码输错3次后，SIM卡会自动上锁。

此时只能通过输入PUK才能解锁。

共有10次机会输入。

超过10次后，SIM卡会自动启动自毁程序，使SIM卡失效。

只有重新到营业厅补卡。

GPRS通用无线分组业务
1．GPRS网络是在GSM网基础上发展的移动数据分组网。

GPRS业务支持节点SGSN：类似GSM中的MSC/VLR。

对移动台进行鉴权、移动性管理和路由选择；建立移动台和GGSN的传输通道；接收基站子系统透明传来的数据；进行协议转换后经过GPRS的IP骨干网传给GGSN （或SGSN）或反向进行；计费和业务统计。

GPRS网关支持节点GGSN：GPRS网对外部数据网络的网关或路由器，提供GPRS和外部分组数据网的互联。

2.移动性管理状态
GPRS附着：GPRS手机建立与GPRS网络的连接， MS
请求接入，并发起与SGSN的连接，在移动台和SGSN
间建立MM移动关联。

GPRS去附着：GPRS手机结束与GPRS网络的连接，
MS将从就绪状态变为空闲状态，结束与SGSN建立的
MM移动关联的连接。

路由区RA：路由区由一个或多个小区组成，最大的
路由区为一个位置区LA。

GPRS的会话管理：GPRS移动台连接到外部数据网络
的处理过程。

3.增强型数据速率GSM演进技术EDGE
一是高速电路交换数据业务，另一个是GPRS的
分组业务的增强。

关键技术：
（1）EDGE的调制技术（8PSK）
（2）链路自适应技术（实质就是对时变的无线信道进行自适应跟踪，以使无线资源达到一个最优的配置，大大提高系统的性能）
（3）逐步增加冗余和EDGE的HARQ：逐步增加冗余”即EDGE在重发信息中加入更多的冗余信息从而提高接收端正确解调的概率。

当接收端接收到故障帧时，与GPRS简单的混合自动重发请求（HARQ）机制不同，EGPRS采用的是全增量混合重发请求机制，就是即在前后相继的若干个数据块中加入的冗余纠错比特具有部分相关性，因此EDGE会在接收端存储故障数据块而不是删除，发送端重发一个使用同组内不同MCS 数据块，接收端综合前次故障数据块中的信息比特、冗余信息,本次信息比特、冗余信息等多方信息进行综合纠、检错分析后作相关解调接收，用“冗余”的信息量提高接收成功率。

TD-SCDMA
1．国际电信联盟（ITU）将3G系统正式命名为国际移动通信2000（IMT-2000），其中“2000”的含义是：系统工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kb/s。

IMT-2000无线传输技术的业务数据速率要求是：在室内运动状态达到2Mbps；步行运动状态达到384Kbps；高速移动状态达到144Kbps。

2.TDD系统特别适用于上下行不对称，具有不同数据传输速率的业务；其上下行链路由于工作于同一频率，使之便于使用诸如智能天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的.
3. TD-SCDMA相关参数
4.TD-SCDMA的关键技术：
（1）智能天线：自适应地对用户进行跟踪定位，使信号在有限的方向区域发送和接收；充分利用了信号的发射功率，降低了传统天线带来的相互干扰，极大地改善无线系统的性能，增加CDMA系统容量，并改善小区覆盖。

（2）联合检测：把所有用户的信号都当作有用信号处理，充分利用各用户信号的用户码、幅度、定时、延迟等信息；从而大幅度降低多径多址干扰，提高频谱效率显著提高。

（3）上行同步：上行链路各终端信号在基站解调器完全同步；消除了多址干扰，提高了系统容量，频谱利用率。

（4）动态信道分配：利用系统的综合信息，对系统的所有资源统一分配、调度和管理，在确保通信链路和系统心能的前提下，最大限度提高资源利用率。

（信道分配方案可以分为哪三种：固定信道分配FCA、动态信道分配DCA、混合信道分配HCA）
（5）接力切换：根据用户的方位和距离信息，判断手机用户现在是否移动到应该切换给另一基站的临近区域。

如果进入切换区，便可通过基站控制器通知另一基站做好切换准备，达到接力切换的目的。

可提高切换成功率，降低切换时对临近基站信道资源的占用。

（接力切换分三个过程：测量过程、判决过程和执行过程）
5.D-SCDMA系统帧结构
物理信道用4层结构：超帧、无线帧、子帧和时隙/码。

一个超帧长720ms，由72个无线帧组成，每个无线帧长10ms。

TD-SCDMA将每个无线帧分为两个5ms的子帧，每个子帧由长度675us的7个常规时隙
和3个特殊时隙组成。

3个特殊时隙分别是下行导频时隙（DwPTS，75us）、上行导频时隙（UpPTS，125us）和保护时隙（G，75us）构成。

在这7个常规时隙中，Ts0总是分配给下行链路，而Ts1总是分配给上行链路，其他时隙可作为上行链路的时隙，也可以作为下行链路的时隙。

上行链路的时隙和下行链的时隙之间由一个转换点分开，在TD-SCDMA系统的每个5ms的子帧中，有两个转换点（UL到DL和DL到UL），转换点的位置取决于小区上、下行时隙的配置，这种灵活的配置方案，特别适合不对称业务的传输。

扩频操作位于调制之后和脉冲形成之前，首先用扩频码对数据信号扩频，扩频因子在1-16之间，第二步是加扰码，将扰码加到扩频信号中。

TD-SCDMA系统中下行同步码有32个，上行同步码有256个，扰码有128个，Midamble码128个扰码：用于区分小区，128个扰码分为32组，每组4个；扰码码组由基站使用的SYNC_DL续写确定，长度为16.
Midamble码：又称为训练序列，用于信道估计，估计结果用于功率控制和联合检测。

TD-SCDMA系统中功率控制步长可为1dB，2dB，3dB。

TD-SCDMA系统中的同步技术主要由两部分组成，一是基站间的同步；另一是基站与移动台间上行同步。

由于无线移动信道的时变性和多径效应影响，使得数据之间存在符号间干扰ISI和码间干扰MAI。

TD智能天线和MIMO天线的区别：TD-SCDMA系统采用智能天线技术，这种技术也是采用了多阵元天线，但与MIMO不同的是通过不同的发射天线来发送相同的数据，形成指向某些用户的赋形波束，从而有效提高天线增益，降低用户间的干扰。

因此智能天线技术也可以算一种天线分集技术，但没有实现空间复用，不是MIMO技术。

6.HSDPA技术和HSUPA技术
HSDPA是高速下行分组接入技术，是TD为了满足上、下行数据业务不对称的需求而提出的一种增强技术。

可以让TD-SCDMA系统下行链路的数据传输速率有很大的提高，单载波支持数据传输速率最高为
1.6Mbps。

HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分组接入）通过采用多码传输、HARQ、基于Node B的快速调度等关键技术，使得单小区最大上行数据吞吐率达到5.76Mbit/s，大大增强了WCDMA上行链路的数据业务承载能力和频谱利用率。