移动通信第二章
2 第二章_移动通信信道(二)解析
1、平坦衰落与频率选择性衰落
平坦衰落： 形成条件：如果移动无线信道带宽远大于发送信号的带 宽，且在带宽范围内有恒定增益及线性相位，则接收信 号就会经历平坦衰落过程。
判定条件： Bs << Bc or
Ts >> σ
τ
1、平坦衰落与频率选择性衰落
频率选择性衰落：
形成条件：如果信道具有恒定增益和线性相位的带宽范围小于 发送信号带宽，则该信道特性会导致接收信号产生选择性衰落。 判定条件：
假设条件 • 发射机和接收机之间没有直射波路径 • 存在大量反射波，到达接收天线的方向角随机，相位随机 且0~2π均匀分布 • 各反射波的幅度和相位都统计独立
描述信道频率色散的参数。 起因：由移动台与基站间的相对运动或是信道中物体运动引起的。 多普勒扩展 定义：为一个频率范围 BD，在此范围内接收的多普勒谱有非0值。
含义：多普勒扩展BD 是谱展宽的测量值，这个谱展宽是移动无线信 道的时间变化率的一种量度。
2、相关时间
相干时间
定义：信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值。
有很强的幅度相关性，即所有频率分量几乎具有相同的增益及线 性相位。
如果相关带宽定义为频率相关系数大于0.9的某特定带宽，则 相干带宽近似为：
Bc f 1 6 1 2
如果将定义放宽至相关函数值大于0.5，则相干带宽近似为：
Bc f
3. 多普勒扩展和相关时间
1、多普勒扩展
或 多普勒扩展（BD）<< 信号带宽（Bs）
无线信道的分类
2.8 移动信道的统计模型
主要讨论多径接收信号的包络统计特性 接收信号的包络根据不同的无线环境服从不同的分配
移动通信技术第二章习题答案
一、单项选择题1.PN PN短码用于前向信道的调制，标识不同的短码用于前向信道的调制，标识不同的短码用于前向信道的调制，标识不同的________________________。
BA.A.基站基站基站B. B. B.小区小区小区C. C. C.业务信道业务信道业务信道D. D. D.控制信道控制信道2.IS95 CDMA 系统中使用的PN 短码偏置共有个。
个。
A A A. 512 B. 1024 C. 32768 D.327673.RAKE 接收技术是一种接收技术是一种_____________________分集技术。
分集技术。
分集技术。
C CA. A. 空间空间空间B. B. B. 频率频率频率C. C. C. 时间时间时间D. D. D.极化极化4.IS-95 CDMA 移动台最多可以解调移动台最多可以解调__________________多径信号。
多径信号。
多径信号。
C CA. 1个B. 2个C. 3个D.4个5.5.对于对于对于IS95 CDMA IS95 CDMA IS95 CDMA系统，寻呼信道数一般为系统，寻呼信道数一般为。
A A. 1A. 1个个 B. 7 B. 7个个 C. 8 C. 8个个 D. 12 D. 12个个6.6.反向闭环功率控制比特的发射速率是反向闭环功率控制比特的发射速率是反向闭环功率控制比特的发射速率是__________________。
DA. 1bpsB. 20bpsC.100bpsD. 800bps7.IS95 CDMA 7.IS95 CDMA同步信道的比特率是同步信道的比特率是。
AA. 1200bpsB. 2400bpsC. 4800bpsD.9600bps8.8.从从WASLH 码的角度分析，码的角度分析，IS95 CDMA IS95 CDMA 系统的前向业务信道最多有个。
个。
B B A. 55 B. 61 C. 64 D.4810. IS95 CDMA 小区的PN 短码偏置在短码偏置在__________________信道发布。
移动通信 (第四版)答案
移动通信 (第四版)答案移动通信 (第四版)答案第一章引言1.1 移动通信的定义1.2 移动通信的发展历史1.3 移动通信的应用领域1.4 移动通信的标准化组织第二章无线传输技术2.1 无线传输基础知识2.2 无线信道的特性2.3 调制与解调技术2.4 多址技术2.5 空分复用技术第三章移动通信网络架构3.1 移动通信网络的层次结构3.2 移动通信网络的基本组成部分3.3 移动通信网络的接入方式3.4 移动通信网络的核心网第四章移动通信系统4.1 第一代移动通信系统4.2 第二代移动通信系统4.3 第三代移动通信系统4.4 第四代移动通信系统4.5 第五代移动通信系统第五章移动通信技术及协议5.1 频率分配与管理技术5.2 移动通信制式与协议5.3 移动通信的网络接入技术5.4 移动通信的核心网技术5.5 移动通信的安全与隐私保护技术第六章移动通信终端与设备6.1 方式终端6.2 基站与天线6.3 其他移动通信设备6.4 移动通信终端的性能指标第七章移动通信业务7.1 语音通信业务7.2 短信业务7.3 数据业务7.4 多媒体业务7.5 移动互联网业务第八章移动通信市场与发展趋势8.1 移动通信市场概述8.2 移动通信的发展趋势附件：附件1：移动通信系统模拟实验实验报告附件2：移动通信系统技术白皮书法律名词及注释：1. 电信法：指国家为保障公众利益和经济社会发展需要，规范和管理电信业务，制定的法律。
2. 通信管理局：指负责监督、管理、指导全国电信业务和信息服务业务，以及广播电视业务的专业监督管理机构。
3. 移动通信频率：指无线电波中为移动通信业务预留的频带，用于移动通信信号的传输。
4. 号码资源：指移动通信系统中用于标识用户和设备的数字编号资源，包括方式号码、设备识别码等。
第2章 移动通信概论2
C/I R 4
D
i 1
6
4
1 R 4 ( ) 6 D
i
规定系统的载干比门限为（C/I）s，只要满足
C I (C I ) s
就可以保证通信质量。
第1章 移动通信概述 相关知识
1
第1章 移动通信概述 蜂窝系统工作原理
4
考虑衰落和屏蔽情况下的频率复用距离计算
衰落和屏蔽情况下的频率复用距离可分为三种情况加以 考虑，一是只考虑衰落，二是只考虑屏蔽，三是同时考虑衰 落和屏蔽。这时我们需要先考察同频干扰概率：
此时的载波干扰比C/I计算如下：
图2-29 蜂窝网络共道小区分布
第1章 移动通信概述 蜂窝系统工作原理
4
式中，Ii为第i频道组的共道干扰电平，共有6个，n为环境躁声功 率，可忽略。考虑到电波传播损耗为4次幂规律，则接收到的信号 功率和干扰功率分别为
C AR4
I i AD
4
式中，A为常数。考虑到上述情况，而且Di都相同，则有
4
1、 什么是蜂窝
什么是蜂窝呢？移动通信系统是采用一个叫基站的设备来 提供无线覆盖服务的，基站的覆盖范围有大有小，我们把基站 的覆盖范围称之为蜂窝。 早期的移动通信系统是在其覆盖区域中心设置大功率的发射 机，采用高架天线把信号发射到整个覆盖地区（半径可达几十 公里）。 为了在服务区实现无缝覆盖并提高系统的容量，可采用多 个基站来覆盖给定的服务区，每个基站的覆盖区称为一个小区。 根据服务区域类型的不同，可划分为带状服务区和面状服务区。
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。
第二章 蜂窝移动通信系统
第二章蜂窝移动通信系统第二章蜂窝移动通信系统2·1 系统概述蜂窝移动通信系统是一种广泛应用于移动通信领域的通信系统。
它由多个小区组成，每个小区都由一个基站负责覆盖和管理通信。
蜂窝移动通信系统提供了可靠的语音和数据传输服务，使得用户可以随时随地进行通信。
2·1·1 系统结构蜂窝移动通信系统包括无线网络和核心网络两部分。
无线网络由基站和无线终端设备组成，负责无线信号的传输和接收。
核心网络则提供了与其他通信网络和服务的连接，以及用户身份认证、信息交换等功能。
2·1·2 系统频段蜂窝移动通信系统使用了多个频段进行通信，常见的频段包括800MHz、900MHz、1800MHz、2100MHz等。
不同频段具有不同的传输能力和覆盖范围，可以根据实际需求进行选择。
2·2 基站基站是蜂窝移动通信系统中的重要组成部分，负责无线信号的发射和接收。
基站通常由天线、发射机、接收机等设备组成。
2·2·1 射频覆盖基站通过发射射频信号来覆盖小区内的区域。
射频覆盖是基站的核心功能之一，它能够实现信号的广播和接收，保证用户能够在小区内稳定地进行通信。
2·2·2 基站选择在蜂窝移动通信系统中，基站的选择对网络性能和用户体验有着重要影响。
基站的选择通常基于信号强度、干扰情况以及其他网络指标等因素。
2·3 无线终端设备无线终端设备是蜂窝移动通信系统中用户使用的设备，包括方式、平板电脑、调频无线电等。
无线终端设备通过无线信号与基站进行通信，实现语音和数据的传输。
2·3·1 方式无线通信方式是最常见的无线终端设备，它通过无线信号与基站进行通信。
方式可以实现语音通话、短信发送和接收、上网浏览等功能。
2·3·2 平板电脑无线通信平板电脑也是常见的无线终端设备，它具有更大的屏幕和更强大的计算能力，可以实现更丰富的应用，如视频通话、游戏等。
移动通信原理-整理(第二章)
第二章 蜂窝组网技术● 说明大区制和小区制的概念，指出小区制的主要优点。
小容量的大区制一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收等技术来保证上行链路的通信质量只能适用于小容量的通信网大容量的小区制将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题● 简述越区切换的基本概念。
什么是MAHO ？当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动台辅助切换(MAHO)：每个移动台检测从周围基站中接收信号能量，并且将这些检测数据连续地回送给当前为它服务的基站。
● 什么是同频干扰？它是如何产生的？如何减少？所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰一般采用频率复用的技术以增加频谱效率。
当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。
这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。
了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。
● 另外，可以采用定向天线减小同频干扰采用六边形的原因用最小的小区数就能覆盖整个地理区域最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式● 中心激励(center-excited)：基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。
顶点激励 (edge-excited) ：基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。
● 绘出单位无线小区簇的小区个数N=4时，三个簇彼此邻接时的结构图形。
小区半径为R 时，相邻簇同频小区的中心距离如何确定？D=根号（3*N ）*R● 用六边形表示一个小区，使相邻小区无空隙，则每一簇的小区数量N 满足什么关系式？ j ij i N 22++=N=4,7,12.J=2,I=0.1.2● 说明改善蜂窝系统容量的三种方法以及各自的原理。
移动通信技术ch移动通信组网原理
（dS /dI）-n
基站A
基站K
J
*
当移动台处于覆盖区边缘点时，受到的同频干扰最严重 二频组（A与C同频）： 三频组（A与D同频）： n频组（A与n+1同频）： 重叠区宽度a可根据C/I设计要求，由上式计算出来 在C/I符合要求，即大于同频干扰防卫度的前提下，为了 使频率利用最经济，希望同频复用距离D越小越好。
*
二、小区制的特点 可以提高频率利用率，增加用户容量：因为同一组信道频率可以多次重复使用 小区制中因为采用了频率复用技术，因此带来同频道干扰问题 网路构成复杂：需要越区切换、漫游、位置登记、更新等
*
2.2.2 条（带）状服务区 一、定义 条状服务区是指用户的分布呈条状，例如铁路、公路、狭长城市、沿海水域、内河等
*
2.3.1 固定信道分配 概念：将频道固定分配给某个小区使用，蜂窝系统采用此法 1、分区分组法遵循的准则 所需波道尽量占用最小的频段，即尽量提高频段利用率 为避免同道干扰，在单位无线区群内不能使用相同波道 为避免三阶互调干扰，在每个无线小区内应采用无三阶互调波道组。
*
判别是否存在三阶互调干扰？ 设信道频率和信道序号之间的关系为： 当n个信道序号按照上升顺序排成信号序列时，任意两个 信道间的差值为： 结论：判别某个预选的信道组之间是否存在三阶互调干 扰，只要确定信道序号差值序列中有无相等的差 值即可。
*
2.4.3 移动台的功率控制 2.4.4 蜂窝系统容量的改善 2.4.3 面状服务区 2.5 多信道共用技术 2.5.1 话务量、呼损率和系统用户数 2.5.2 信道的自动选择方式 2.6 越区切换 2.6.1 切换门限值、切换过程和信道分配 2.6.2 实际切换中需要注意的问题
《移动通信》课程教学大纲
《移动通信》课程教学大纲移动通信课程教学大纲
第一章：移动通信基础知识
1.1 无线通信基本概念
1.2 移动通信系统发展历程
1.3 移动通信系统架构与组成
1.4 移动通信标准与规范
1.5 移动通信频谱分配与管理
第二章：无线信道与调制技术
2.1 无线信道特点与分类
2.2 移动通信信道传播模型
2.3 调制与解调技术
2.4 近场通信技术
第三章：移动通信系统网络结构
3.1 移动通信系统网络架构
3.2 移动通信系统中的信令与控制
3.3 移动通信系统中的移动性管理第四章：移动通信协议与接口
4.1 GSM协议与接口
4.2 CDMA协议与接口
4.3 LTE协议与接口
4.4 5G协议与接口
第五章：移动通信网络优化与管理5.1 移动通信网络规划与优化
5.2 移动通信网络性能管理
5.3 移动通信网络故障排除与维护第六章：移动通信安全与隐私保护
6.1 移动通信安全机制
6.2 移动通信隐私保护技术
6.3 移动通信法律与政策
附件：
1、移动通信相关术语表
2、移动通信系统架构图
3、移动通信系统频谱分配图
法律名词及注释：
1、通信法：规定了与通信相关的法律法规，包括通信基础设施建设、通信服务管理、通信内容监管等内容。
2、信息安全法：对网络安全、信息处理和传输等方面进行了规范，并对相关的犯罪行为提出了相应的处罚和制裁。
3、隐私保护法：保护个人和组织的隐私权利，规定了个人信息的收集、存储、使用和披露等方面的限制和要求。
现代移动通信第四版第二章课后答案
第二章 思考题与习题1 无线电波传播共有哪几种主要方式？各有什么特点？答：典型的电波传播方式有直射、反射、折射、绕射、散射等。
当电波的直射路径上无障碍物时，电波直接到达接收天线；当电波的直射路径上存在障碍物时，电波会绕过障碍物遮挡向前传播形成绕射波；当电波在平坦地面上传播时，因大地和大气是不同的介质而使入射波在界面上产生反射波；当电波入射到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。
2 自由空间传播的特点是什么？答：自由空间传播是指空间周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。
电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。
电波在自由空间传播时，媒质的相对介电常数和相对导磁率都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强忽略不计。
自由空间中电波传播损耗为32.4420lg (km)20lg (MHz)fs L d f =++，其中，d 为T-R 间距离，f 为电波频率。
其规律是:与2d 成反比→距离越远，衰减越大；与2f 成反→频率越高，衰减越大。
3 设发射机天线高度为40m ，接收机天线高度为3 m ，工作频率为1800MHz ，收发天线增益均为1，工作在市区。
试画出两径模型在1km 至20km 范围的接收天线处的场强。
（可用总场强对0E 的分贝数表示）解：40,3,1800t r h m h m f MHzd d d ===∴∆==反射波与直射波的路径差为 因为）（ϕ∆-+=j Re1E E 0又因为18001501;f MHz MHz R =>=-所以有 ])37(1)43(1[12])37(1)43(1[222222dd d d d d c f d +-+=+-+=∆=∆ππλπϕ 此时接收到的场强为)1(Re1E E ])37(1)43(1[20022d d d j j e E +-+-∆--=+=πϕ）（ 用分贝表示为km d km e E E d d d j 201)1lg(10])37(1)43(1[2022<<-=+-+-π用Matlab 画出变化曲线。
第二章移动通信基础多径效应
第二章移动通信基础多径效应在我们日常生活中，移动通信已经成为不可或缺的一部分。
无论是打电话、发短信，还是使用各种移动应用，都离不开移动通信技术的支持。
然而，在移动通信的背后，存在着一个重要的概念——多径效应，它对通信质量有着显著的影响。
那么，什么是多径效应呢？简单来说，多径效应就是指信号在传播过程中，由于遇到各种障碍物，比如建筑物、山脉、树木等，导致信号经过多条不同的路径到达接收端。
想象一下，你在一个高楼林立的城市中打电话。
你的手机发出的信号可能会直接传播到基站，这是一条路径。
但同时，信号也可能会被周围的高楼反射，然后再到达基站，这就形成了另一条路径。
甚至，信号还可能会经过多次反射、折射，从而形成更多的路径。
多径效应会带来一系列的问题。
首先，由于信号经过不同的路径到达接收端，它们到达的时间会有所不同。
这就导致了信号的延迟扩展。
比如说，一个信号的一部分先到达了接收端，而另一部分则晚了一些才到。
这种时间上的差异会使得接收端接收到的信号变得模糊不清，影响通信的质量。
其次，多径效应还会导致信号的衰落。
不同路径传播的信号在接收端相互叠加，有时会相互增强，有时则会相互削弱。
这就使得接收端接收到的信号强度不断变化，出现所谓的“衰落”现象。
如果衰落严重，可能会导致通话中断、数据传输错误等问题。
为了更好地理解多径效应，我们可以通过一个简单的例子来说明。
假设你在一个空旷的操场上，距离你 100 米处有一个人在向你喊话。
声音直接从他的嘴里传到你的耳朵，这就是一条直接的路径。
但是，如果操场周围有一些围墙，声音可能会先被围墙反射，然后再到达你的耳朵，这就是一条反射路径。
如果还有其他的障碍物，可能还会有更多的反射和折射路径。
当你听到这些经过不同路径传来的声音时，你会感觉到声音有些混乱，不太清晰，这就类似于多径效应在移动通信中的影响。
那么，如何应对多径效应带来的挑战呢？通信工程师们想出了很多办法。
其中一种常见的方法是使用分集技术。
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。
第二章 蜂窝移动通信系统
第二章蜂窝移动通信系统第二章蜂窝移动通信系统2.1 蜂窝移动通信系统概述蜂窝移动通信系统是一种基于无线通信技术的多用户、多频道的通信系统。
它通过将覆盖区域划分为多个小区，每个小区由一个基站负责覆盖和通信服务。
该系统采用频分多址（FDMA）或码分多址（CDMA）技术，实现对用户间的隔离和通信的同时进行。
2.2 蜂窝移动通信系统的基本组成2.2.1 基站子系统（BSS）基站子系统是蜂窝移动通信系统的核心组成部分，包括基站控制器（BSC）和基站（BS）。
BSC负责对多个基站的管理和控制，而基站则负责具体的信号传输和接收。
2.2.2 移动交换中心（MSC）移动交换中心是蜂窝移动通信系统的中央控制设备，负责调度和管理系统内的通信流量，实现用户话务的接入、切换和传输。
2.2.3 移动接入网（RAN）移动接入网是蜂窝移动通信系统与用户终端之间的接口，负责用户的接入、信号传输和数据转换。
2.3 蜂窝移动通信系统的信号传输方式2.3.1 频分多址（FDMA）频分多址是一种在时间上共享信道、在频率上分配信道的传输方式。
在蜂窝移动通信系统中，每个小区被分配一个频率带宽，该频率带宽被划分为多个信道，每个信道用于传输一个用户的通信数据。
2.3.2 码分多址（CDMA）码分多址是一种在时间和频率上共享信道的传输方式。
在蜂窝移动通信系统中，每个用户的通信数据被编码为不同的码序列，然后与其他用户的码序列混合传输。
接收端通过解码的方式将目标用户的信息提取出来。
2.3.3 时分多址（TDMA）时分多址是一种在时间上共享信道的传输方式。
在蜂窝移动通信系统中，每个信道被划分为多个时隙，每个时隙用于传输一个用户的通信数据。
2.4 蜂窝移动通信系统的网络拓扑结构2.4.1 单基站单小区单基站单小区是蜂窝移动通信系统最基本的网络拓扑结构，一个基站覆盖一个小区，该小区内的所有用户共享同一频率资源。
2.4.2 单基站多小区单基站多小区是指一个基站覆盖多个小区，每个小区有不同的频率资源分配，从而增加了系统的容量和覆盖范围。
2024版移动通信(第五版)(章坚武)第2章课件
移动通信(第五版)(章坚武)第2章课件•移动通信概述•移动通信系统的组成•移动通信的工作原理目录•移动通信的关键技术•移动通信的标准化与演进•移动通信的应用与挑战01移动通信概述定义发展历程特点优势移动通信的应用领域个人通信行业应用物联网智慧城市02移动通信系统的组成移动台定义移动台功能移动台分类030201移动台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。
基站子系统分类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。
网络子系统功能网络子系统包括移动交换中心、基站控制器、传输设备等，主要实现用户通话的建立、保持和释放，以及数据传输的控制和管理。
网络子系统定义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。
网络子系统分类根据网络结构和功能需求，网络子系统可分为电路交换网络、分组交换网络等多种类型。
1 2 3操作维护子系统定义操作维护子系统功能操作维护子系统分类操作维护子系统03移动通信的工作原理无线电波传播特性01020304无线电波基本特性传播方式传播损耗电波传播模型多址技术多址技术概念频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）1调制技术分类模拟调制方式数字调制方式解调技术调制与解调技术信道编码与交织技术解释信道编码的定义、目的及分类。
详细介绍线性分组码的构造、编码和译码过程。
阐述卷积码的基本原理、编码器和译码器结构。
解释交织技术的原理、作用及实现方式，包括块交织和卷积交织等。
信道编码概念线性分组码卷积码交织技术04移动通信的关键技术分集接收技术分集接收技术的概念01分集接收技术的分类02分集接收技术的实现方式03功率控制技术功率控制技术的概念功率控制技术的分类功率控制技术的实现方式信道分配技术信道分配技术的概念信道分配技术的分类信道分配技术的实现方式软件无线电技术软件无线电技术的概念软件无线电技术的特点软件无线电技术的应用05移动通信的标准化与演进3GPP 3GPP2ITUIEEE移动通信的标准化组织移动通信的演进历程第一代移动通信（1G）采用模拟技术，主要提供语音通话服务。
移动通信课程第二章(2)
D5 D4
BS
D3
BS
MS
D
r0
BS
D6
D2
D1
BS
BS
27
1). 全向小区系统C/I的计算(5/10)
2) 有效信号： 3) 无效信号：
n C P r T 0
I
k 1
m
n P D T k
4) 全向小区系统C/I ：
C PT r0 n I
r0
n
P
k 1
m
2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
11
2.2.1.1 信号/同频干扰比
信号/同频干扰比 (只考虑两个单独的小
区)
同频 小区A r0 MS 同频 小区B
D
Q=D/r0
同频干扰示意图 D 为同频复用距离 r0 为小区半径 Q=D/r0 为同频复用比
1 C/I 6
3N
4
73.5 18.7dB 17dB
满足17dB信干比的要求。
31
1). 全向小区系统C/I的计算(9/10)
b). 最坏情况下全向天线系统C/I 的计算：
BS BS
D+r0
n
将最短干扰距离( DK D r0 ) 带入计算：
C 1 I DK k 1 r0
C / I 40lg Q 1
14
2.2.1 同频干扰
2.2.1.1 信号/同频干扰比 2.2.1.2 条状服务区的C/I 2.2.1.3 面状服务区的C/I
1). 全向小区系统的C/I 2). 定向小区系统的C/I
大话移动通信-第二章
大话移动通信-第二章大话移动通信第二章在我们的日常生活中，移动通信已经成为了不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到丰富多彩的多媒体应用，移动通信技术的发展可谓是日新月异。
在这第二章里，咱们就来深入探讨一下移动通信的一些关键方面。
首先，咱们得聊聊移动通信中的频谱资源。
这频谱啊，就像是高速公路上的车道，是信息传输的通道。
不同的频段有着不同的特性和用途。
低频段信号传播得远，能覆盖更广的区域，但传输的数据量相对较少；高频段呢，能传输大量数据，可传播距离短，信号容易受到阻挡。
所以，如何合理分配和利用这些频谱资源，是移动通信领域的一个重要课题。
接下来，谈谈移动通信的网络架构。
大家都知道，要让我们的手机能随时随地通信，背后有一个庞大的网络在支撑着。
这网络就像一个大蜘蛛网，由核心网、接入网和基站等组成。
核心网就像是大脑，负责管理和控制整个网络；接入网则是连接用户和核心网的桥梁；而基站呢，就是我们身边那些高高的铁塔或者小盒子，负责发送和接收信号。
再来说说多址技术。
这可是实现多个用户在同一频段上同时通信的关键。
常见的多址技术有频分多址、时分多址和码分多址。
频分多址就像是把一个大蛋糕切成不同的小块，每个小块分给不同的人；时分多址呢，则是规定不同的人在不同的时间吃蛋糕；码分多址则有点像给每个人发一个独特的密码，只有拿着对应的密码才能吃到蛋糕。
移动通信中的调制解调技术也很重要。
调制就是把我们要发送的信息“装”到电磁波上，解调则是把信息从电磁波里“取”出来。
不同的调制解调方式会影响信号的传输效率和质量。
还有那移动性管理，这可是保证我们在移动过程中通信不中断的关键。
当我们从一个基站覆盖区域移动到另一个区域时，网络得迅速切换，保证通话和数据传输的连续性。
这背后涉及到一系列复杂的算法和协议。
说到这，不得不提一下移动通信的安全问题。
随着移动支付、个人信息传输等应用的普及，通信安全变得至关重要。
加密技术、身份认证等手段就像是一道道防线，保护着我们的信息不被窃取和篡改。
第2章 移动通信的基本技术
2.6 组网技术
• 2.6.1 移动通信网的制式
• 大区制
• 在一个比较大的区域中，只用一个基站覆盖全地区的;
•
单工或双工工作，单信道或多信道.
• 大区制的特点
•
只有一个基站，服务（覆盖）面积大，因此所需
的发射功率也较大;
•
大区制多用于专用网或小城市的公共网;
•
由于只有一个基站，其信道数有限（因为可用频
第2章 移动通信的基本 技术
2021年8月5日星期四
第2章 移动通信的基本技术
2.1 语音压缩编码技术
•
2.2 信道编码技术
2.3 数字调制技术
2.4 多址技术 2.5 分集接收技术
2.6 组网技术 2.7 用户占用信道的方式
2.1 语音压缩编码技术
• 随着通信、计算机网络等技术的飞速发展，语音压缩 编码技术得到了快速发展和广泛应用，尤其是最近20 年，语音压缩编码技术在移动通信、卫星通信、多媒 体技术以及IP电话通信中得到普遍应用，起着举足轻 重的作用。
Байду номын сангаас
•
ASK指的是振幅键控方式。这种调制方式是根据
信号的不同，调节正弦波的幅度。
• 幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在 数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波 接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态 下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么
在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号 的1和0。对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进 制基带信号宽度的两倍。
• FDMA，频分多址 （frequencydivisionmultipleaccess），是把分配 给无线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每一个信 道都能够传输语音通话、数字服务和数字数据。频分 多址是模拟高级移动电话服务(AMPS)中的一种基本 的技术，是北美地区应用最广泛的蜂窝电话系统。采 用频分多址，每一个信道每一次只能分配给一个用户。 频 分 多 址 还 用 于 全 接 入 通 信 系 统 ( TA C S ) 。
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6）具有近似噪声的频谱，即近似连续谱且均匀
分布
第2章 调制解调
2.5.3 伪随机 (PN) 序列
1、 相关性的概念
1）自相关函数的定义 表示信号与其自身时延以后的信号之间的相似性的。
Ra ( ) lim
T /2
T T / 2
f (t ) f (t )dt
(a) 任一随机噪声波形的时间波形
第2章 调制解调
第2章 调制解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
2.3 数字相位调制
2.4 正交振幅调制(QAM)
2.5 扩展频谱调制
2.6 多载波调制
第2章 调制解调
移动通信信道的基本特征
高的频谱利用率 第一，带宽有限 它取决于使用的频率资源和信道的传播特性； 第二，干扰和噪声影响大 这主要是移动通信工作的电磁环境所决定的；
第2章 调制解调
表 2 - 3 n=4码序列产生过程
0.5
MSK调制是一种恒包络调制，这是因为MSK是属于 二进制连续相位移频键控的一种特殊的情况，它不存在 相位跃变点，因此在限带系统中，能保持恒包络特性。
第2章 调制解调
MSK的相位轨迹
在一个比特区间内， 相位线性地增加或减少π/2。
第2章 调制解调
MSK信号的功率谱密度
与QPSK相比，MSK具有较宽的主瓣，旁瓣下降速率较快。
第2章 调制解调
1) 直接序列(DS)扩频
扩频：在发端直接用具有高码率的扩频码序列去扩展 信号的频谱。 解扩：在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽 的扩频信号还原成原始的信息。
载波
窄脉冲 序列
直接序列扩展频谱示意图
第2章 调制解调
直扩原理波形图
1 Bit
0 Bipolar data sequence -1
(b) 16QAM
(c) 64QAM
第2章 调制解调
M进制星型QAM星座图
(a) 4QAM
(b) 16QAM
(c) 64QAM
第2章 调制解调
例：下图是在限定信号点数目 M=8, 要求这些信号点仅取 两种振幅值，且信号点之间的最小距离为 2A 的条件下， 得到的几种信号空间结构。
第2章 调制解调
f (t )g (t )dt
如果上式为0，两波形是正交的！否则是非正交的。
第2章 调制解调
2、码序列的相关性
1）码序列的自相关函数
Rx ( ) xi xi
i 1
P
xi：周期长度为P的某一码序列； xi+τ：xi移位τ后的码序列。
自相关系数：
1 P x ( ) xi xi P i 1
第2章 调制解调
GMSK
（高斯滤波的最小移频键控调制）
尽管MSK信号已具有较好的频谱和误比特率性能， 但仍不能满足功率谱在相邻频道取值(即邻道辐射)低于 主瓣峰值60dB以上的要求。
GMSK信号的产生原理框图
第2章 调制解调
GMSK的相位轨迹
GMSK相位路径平滑， 它消除了MSK相位路径在 码元转换时刻的相位转折点。
☆ DQPSK
☆ OK-QPSK
☆ π/4－DQPSK
☆ 多电平PSK
优点：高的频谱利用率！
缺点：低的功率利用率！
第2章 调制解调
MSK
（最小移频键控调制）
☆ MSK是一种特殊形式的 FSK。 ☆ 频差是满足两个频率相互正交(即相关函数等于0)的 最小频差，则调制系数
h
☆ 要求相位连续。
f
1 / Tb
y(t ) Am cos ct Bm sin ct
振幅Am和Bm可以表示成：
0 t Ts
Am d m A Bm em A
式中，A是固定的振幅， (dm, em)由输入数据确定。 (dm, em) 决定了已调QAM信号在信号空间中的坐标点。
第2章 调制解调
(a) QAM调制框图
◇ 在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所 传信息数据。 解释： 1）信号的频谱被展宽了； 2）采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱； 3）在接收端用相关解扩来解调。
第2章 调制解调
扩频通信的理论依据
仙农(Shannon)公式：
C W log2 (1 S N )
C：信道容量(用传输速率度量)；W：信号频带宽度； S/N：信道输出信噪比（即接收机输入信噪比）。 在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S／N是 可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比S／N 情况下，传输可靠的信☆ ☆ ☆
MSK GMSK GFSK TFM
优点：1）已调信号具有相对窄的功率谱，极低的旁瓣能量 ； 2）功率利用率高：对放大设备没有线性要求，即，可 使用高效率的C类高频功率放大器。 缺点：频谱利用率通常低于线性调制技术。
第2章 调制解调
线性调制技术
☆ PSK ☆ QPSK
应用：
美国的IS-136数字蜂窝系统、日本的数字蜂窝系统(PDC)和美 国的个人接入通信系统(PACS)。
第2章 调制解调
1、π/4-DQPSK信号的产生原理框图
相位跳变规则
第2章 调制解调
2、π/4-DQPSK相位的星座图
第2章 调制解调
不同调制方式的功率谱密度
GMSK BPSK
OQPSK
由上述功率谱密度图形可见MSK、GMSK的频谱效 率介于BPSK与QPSK之间，即比BPSK好，但不如 QPSK，因为QPSK第一零点在归一化频率 fTb 0.5 处，而BPSK的第一零点在 fTb 1 的位置，MSK与 GMSK的第一零点在 fTb 0.75 的位置。
第2章 调制解调
2、QPSK和OQPSK的星座图
(a) QPSK
(b) OQPSK
从相位跳变上可判断， OQPSK信号频谱旁瓣
要低于 QPSK 信号的旁瓣。
第2章 调制解调
π/4 - DQPSK调制
π/4-DQPSK是对QPSK信号的特性进行改进的一种调制方式。 改进一：相位跳变的改变。 π/4-DQPSK的最大相位跳变值介于OQPSK和QPSK之间。 改进二：解调方式的改变。 π/4-DQPSK可采用非相干解调，从而大大简化接收机的 结构。
第三， 存在着多径衰落
强的抗衰落能力
强的抗干扰能力
第2章 调制解调
两类主要的数字调制方式
1、线性调制技术
“线性”是要求通信设备从频率变换到放大和发射 的过程中保持充分的线性。因此，需要采用成本相对较 高的线性功率放大器件。
2、恒定包络（连续相位）调制技术
优点：已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备 没有线性要求，可采用限幅器、低成本的非线性高效功 率放大器件。 缺点：其频谱利用率通常低于线性调制技术。
(b) QAM解调框图
第2章 调制解调
QAM信号的结构设计准则
QAM信号的结构不仅影响到已调信号的功率谱特性，而 且影响已调信号的解调及其性能。
设计准则： 在信号功率相同的条件下，选择信号空间中信号
点之间距离最大的信号结构，同时还要考虑解调的复
杂性。
第2章 调制解调
M进制方型QAM星座图
(a) 4QAM
方型16QAM与星型16QAM星座比较
（1）星型QAM的振幅环由方型的3个减少为2个。
结论： 星型QAM有利于接收端的自动增益控制和载波相位跟踪。
（2）星型QAM的相位由方型的12种减少为8种。
第2章 调制解调
2.5 扩展频谱调制
1.扩展频谱通信的基本概念 扩频通信技术是一种信息传输方式；
◇ 在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度 远大于所传信息必需的带宽；
扩展频谱换取对信噪比要求的降低，正是扩频通信的 重要特点，为扩频通信的应用奠定了基础。
第2章 调制解调
扩频通信的主要性能指标
1、扩频增益
理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频信号带宽B 与信息带宽Bm之比成正比。
B G p 10lg Bm
：表示了扩频系统信噪比改善的程度。
2、抗干扰容限
对应的GMSK信号的功率谱愈紧凑，即谱利用率愈好，但
码元间干扰造成的性能下降加剧。 2、从谱利用率和误码率双方考虑，BT b值应该折中选择。
在GSM系统中归一化3dB带宽BT b =0.3 ！
第2章 调制解调
QPSK 和 OQPSK
1、QPSK和OQPSK的产生原理
(a) QPSK
(b) OQPSK
(b)是(a)图的自相关函数
第2章 调制解调
2）互相关函数的定义 两个不同信号的相似性则需用互相关函数来表征。
互相关性的概念在码分多址通信中尤为重要。 在码分多址系统 中，不同的用户应选用互相关性小的信号作为地址码。 互相关函数表示为：
1 Rc ( ) lim T T
T /2
T / 2
第2章 调制解调
例：一个扩频系统的处理增益为35dB，要求误码率小于 10-5 信息数据解调的最小的输出信噪比(S/N)0 < 10 dB， 系统损耗Ls = 3dB，则抗干扰容限？
S M j Gp （Ls ） N O
则，Mj = 35 － ( 10 + 3 ) = 22 dB 这说明系统能在干扰输入功率电平比扩频信号功率电平 高 22dB 的范围内正常工作，也就是说该系统能够在接收输 入信噪比大于或等于 -22dB 的环境下正常工作。
第2章 调制解调
GMSK信号的功率谱密度
B：高斯滤波器 3dB带宽。
Tb ：比特周期。
GSM系统中，要求在归一化频差(f-fc)T=1.5时功率谱密度 低于60dB，在高斯滤波器的归一化3dB带宽BTb =0.3时GMSK 的功率谱即可满足要求。