【南邮】现代移动通信复习资料

第一章：移动通信概述
1、移动通信是指通信双方中至少有一方是处在运动中进行的通信。

移动通信系统是移动体之间，以及固定用户与移动体之间，能够建立许多信息传输通道的通信系统。

3移动通信的传输方式分单向传输（广播式）和双向传输（应答式）。

单向传输只用于无线电寻呼系统。

双向传输有单工、双工和半双工三种工作方式。

4、移动通信按多址方式可以分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。

第二章：移动通信信道
1、自由空间传播是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。

2、自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关。

当f或者d增大一倍时，[L fs]将增加6dB。

3、移动通信信道是一种时变信道。

4、陆地移动通信信道的主要特征是多径传播，由于多径传播引起的衰落称为多径衰落。

5、多普勒频移公式：
例：若载波f c=900MHz，移动台速度v=50km/h，求最大多普勒频移？
解：
6、移动通信信道中的时间色散和频率色散可能产生4种衰落效应，这是由信号、信道以及相对运动的特性引起的。

根据信号带宽和信道带宽的比较，可将信道分为平坦衰落和频率选择性衰落；而根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，可将信道分为快衰落和慢衰落信道。

第三章：组网技术基础
1、在移动通信网内，无线电干扰一般分为同频干扰、邻道干扰、互调干扰、阻塞干扰和近端对远端干扰等。

频率复用是指在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外可以使用相同的频率。

同频干扰：同频小区之间涉及与有用信号频率相同的无用信号信号干扰称为同频干扰。

邻道干扰：邻道干扰是指相邻的或邻近频道之间的干扰，即邻道（频道）信号功率落入k频道的接收机通带内造成的干扰。

互调干扰：互调干扰是由传输设备中的非线性电路产生的。

它指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率接近的组合频率，从而对通信系统构成干扰的现象。

互调干扰分为发射机互调干扰和接收机互调干扰两类。

阻塞干扰：当外界存在一个离接收机工作频率较远，但能进入接收机并作用于其前端电路的强干扰信号时，由于接收机前端电路的非线性而造成的对有用信号增益降低或噪声增高，使接收机灵敏度下降的现象称为阻塞干扰。

近端对远端的干扰：当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时，距基站近的移动台B到达基站的功率明显要大于距基站远的移动台A的到达功率，若二者频率相近，则距基站近的移动台B 就会造成对接收距离远的移动台A的有用信号的干扰或抑制，甚至将移动台A的有用信号淹没。

这种现象称为近端对远端的干扰。

2、克服近端对远端的干扰的措施主要有两个：一是使两个移动台所用频道拉开必要间隔，而是移动台端加自动功率控制，使所有工作的移动台到达基站功率基本一致。

3、简单计算公式：
其中：Q：同频复用系数
r：小区半径
D：相距最近的同频小区的中心之间距离。

4、例：某移动通信系统一个无线小区有8个信道（1个控制信道和7个话音信道），每天每个用户平均呼叫10次，每次占用信道平均时间为80s，呼损率要求10%，忙时集中系数为0.125。

问该无线小区能容纳多少用户？
解：1）根据呼损的要求及信道数（n=7），求总话务量A。

可以利用公式，也可查表求得A=4.666Erl。

2）求每个用户的忙时话务量A a
3）求每个信道能容纳的用户数
m
4）求系统所容纳的用户数
5、例：设每个用户的忙时话务量A a=0.01Erl，呼损率B=10%，现有8个无线信道，采用两种不同技术，即多信道共用和单信道共用组成的两个系统，试分别计算它们的容量和利用率？
解：1）对于多信道共用系统：已知n=8，B=10%，求m，M。

由表得A=5.597Erl
因为（用户/信道）
所以M=mn=70×8=560（用户）
所以得
2）对于单信道共用系统：已知n=1，B=10%，求m，M。

由表得A=0.111Erl
因为（用户/信道）
所以M=mn=11×8=88（用户）
所以得
第四章：数字调制技术
1、GMSK（GaussianFilteredMinimumShiftKeying）：高斯滤波最小频移键控
2、GMSK的产生：GMSK是由MSK信号演变而来。

产生GMSK信号时，只要将原始信号通过高斯低通滤波器后，再进行MSK调制即可。

所以GMSK信号的产生方法有很多。

产生GMSK信号最简单的方法是
将输入的信息比特流通过高斯低通滤波器（GLPF），而后进行FM调制。

GMSK信号也可通过正交调制和锁相环调制两种方法产生。

3、目前最基本的展宽频谱的方法有两种：
1）直接序列调制，简称直接扩频（DS），这种方法采用比特率非常高的数字编码的随机序列去调制载波，使信号带宽远大于原始信号带宽。

2）频率跳变调制，简称调频（FH），这种方法则是用较低速率编码序列的指令去控制载波的中心频率，使其离散地在一个给定频带内跳变，形成一个带宽的离散频率谱。

第五章：抗衰落技术
1、分集技术是通过查找和利用自然界无线传播环境中独立的（至少是高度不相关的）多径信号来实现的。

2、分集信号（SC）的合并是指接收端收到多个独立衰落的信号后如何合并的问题。

合并方法主要有选择合并、最大比合并、等增益合并。

选择合并就是将天线接收的多路信号加以比较之后选取最高信噪比的分支。

最大比合并（MRC）是最佳的分集合并方式，因为它能得到最大的输出信噪比。

最大比合并是通过各分集分支采用相应的衰落增益求权然后再合并的。

等增益合并（EGC）就是使各支路信号同相后等增益相加作为合并后的信号，它与MRC类似，知识加权系数设置为1。

EGC是目前使用比较广泛的一种合并方式，因为其抗衰落性能接近最大比合并，而实现又比较简单。

3、分集的分类：着重掌握空间分集、时间分集、频率分集；
了解极化分集、角度分集、场分集
4、RAKE接收机的原理就是使用相关接受机组，对每个路径使用一个相关接收机，各相关接收机与同一期望信号的一个延迟形式相关，然后这些相关接收机的输出根据它们的相对强度进行加权，并把加权后的各路输出相加，合成一个输出。

加权系数的选择原则是输出信噪比为最大，因此RAKE接收是MRC合并。

由于这种接收机收集来自同一期望码所有接收路径上的信号，其作用与农用工具的耧耙（RAKE）颇为相似，故称为RAKE接收机。

RAKE接收机结构图。

第六章：多址接入技术
1、正交Walsh函数及其推导。

2、m序列是一个伪随机序列，具有与随机噪声类似的尖锐自相关性，但它不是真正的随机，而是按一定的规律形式周期性地变化。

3、m序列的特性：（1）m序列的随机性、（2）m序列的自相关性、（3）m序列的互相关性
4、三种多址系统容量的比较（计算）
1）模拟TACS系统，采用FDMA方式
设分配给系统的总频宽B t=1.25MHz，频率复用的小区数为7，则系统容量
信道/小区
2）数字时分GSM系统，采用TDMA方式
设分配给系统的总频宽B t=1.25MHz，载频B c=200kHz，每载频时隙数为8，频率复用的小区数为4，则系统容量
信道/小区
3）数字CDMA系统
设分配给系统的总频宽B t=1.25MHz，语音编码速率R b=9.6bit/s，语音占空比d=0.35，扇形分区系数G=2.55，信道复用效率F=0.6，归一化信噪比E b/N0=7dB，则系统容量
信道/小区
第七章：GSM移动通信系统
1、网络结构：图7-1GSM系统的网络结构
GSM系统的主要组成部分可分为移动台（MS）、基站子系统（BSS）和网络子系统（NSS）。

基站子系统由基站收发机（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系统包括：移动交换中心（MSC）、操作维护中心（OMC）、原籍位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）和设备标识寄存器（EIR）等组成。

2、GSM网络的主要接口
1）A接口定义为NSS与BSS之间的通信接口。

从系统的功能实体而言，就是MSC与BSC之间的互连接口，其物理连接是通过采用标准的2.048Mbit/sPCM 数字传输链路来实现的。

此接口传送的信息包括对移动台及基站管理、移动性及呼叫接续管理等。

2）Abis接口定义为BSS的BSC与BTS两个功能实体之间的通信接口，用于BTS与BSC之间的远端互连方式。

它是通过采用标准的2.048Mbit/s或
64kbit/sPCM数字传输链路来实现的。

此接口支持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。

3）U m接口定义为MS与BTS之间的无线通信接口，它是GSM系统中最重要、最复杂的接口。

此接口传递的信息包括无线资源管理、移动性管理和接续管理等。

3、区域的定义及区域的划分：（1）GSM服务区（2）公用陆地移动通信网PLMN（3）MSC区（4）位置区（5）基站区（6）扇区
4、号码与识别
（1）IMSI：国际移动用户识别码
IMSI通常在呼叫建立和位置更新时使用，总长不超过15位数字，每位数字仅使用0~9的数字。

MCC：移动用户所属国家代号占3位数字，中国的MCC规定为460；
MNC：移动网号码，最多由两位数字组成。

用于识别移动用户所归属的移动通信网；
MSIN：移动用户识别码，用于识别PLMN中的移动用户；
MNC和MSIN组成国内移动用户识别码NMSI。

（2）TMSI：临时移动用户识别码
TMSI总长不超过4B，其格式可由各运营商部门决定，VLR可给来访的移动用户分配TMSI，TMSI和IMSI两者可以通过一定的算法互相转换。

IMSI只在起始入网登记时使用，后续的呼叫中使用TMSI，可以避免通过无线信道发送IMSI防止窃听者检测用户的通信内容或非法盗用IMSI。

（3）IMEI：国际移动设备识别码
5、GSM系统无线传输特征
（1）TDMA/FDMA接入方式
GSM系统中由若干个小区（3个、4个或7个）构成一个区群，区群内不能使用相同频道，同频道距离保持相等，每个小区含有多个载频，每个载频上含有8个时隙，即每个载频有8个物理信道，因此采用TDMA/FDMA的接入方式。

（2）频率与频道序号
900MHzGSM系统工作在一下射频频段：
上行：800~915MHz
下行：935~960Mhz
下频段：f l（n）=（890+0.2n）MHz
上频段：f h（n）=（935+0.2n）MHz
（3）调制方式：GSM的调制方式是GMSK方式（4）载频复用与区群结构
由于GSM系统采取了多种抗干扰措施，同频道射频防护比可降到C/I=9dB，因此在业务密集区可采用3小区的区群结构。

6、物理信道是无线信号传输的实际通道，而逻辑信道则是根据物理信道上传递信息种类的不同而
定义的信道。

在TDMA的物理信道中，帧的结构或组成是基础。

7、每一个TDMA帧分为0~7共8个时隙，帧长度为120/26ms≈4.615ms，不同帧用不同帧号标识。

每个时隙含156.25个码元，占15/26ms≈0.577ms。

由若干个TDMA帧构成复帧其结构有两种：一种是由26帧组成的长度120ms复帧，主要用于业务信息的传输称业务复帧，另一种是由51帧组成的长度为235.385ms复帧，专用于传输控制信息称为控制复帧。

由51个业务复帧或26个控制复帧均可组成一个超帧，超真的周期为1326个TDMA帧，超帧长51×26×4.615×10-3s≈6.12s。

由2048个超帧组成超高帧周期为2715648个TDMA帧，即12533.76s。

8、信道的分类（图7-12GSM系统的信道分类）（1）TCH：业务信道主要传输数字话音和数据，其次还有少量的随路控制信令。

1）话音业务信道
TCH/FS：全速率话音业务信道，总速率22.8kbit/s；TCH/FH：半速率话音业务信道，总速率11.4kbt/s。

2）数据业务信道
TCH/F9.6、TCH/F4.8、TCH/H4.8、TCH/F2.4、TCH/H2.4
（2）CCH：控制信道用于传送信令和同步信号。

1）BCH：广播信道是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用信息，其传输的内容主要是移动台入网和呼叫建立所需要的
有关信息，具体分为：
·FCCH频率校正信道：传输供移动台校正其工作频率的信息；
·SCH同步信道：传输供移动台进行同步和对基站进行识别的信息；
·BCCH广播控制信道：传输系统公用控制信息。

2）CCCH：公用控制信道是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令，具体分为：
·PCH寻呼信道：传输基站寻呼移动台的信息；·RACH随机接入信道：用于移动台随机提出的入网申请即请求分配一个SDCCH；
·AGCH准许接入信道：用于基站对移动台的入网申请作出应答即分配一个SDCCH。

3）DCCH：专用控制信道是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息，具体分为：
·SDCCH独立专用控制信道：用于在分配业务信道之前传送有关信令；
·SACCH慢速辅助控制信道：在移动台和基站之间需要周期性地传送一些信息；
·FACCH快速辅助控制信道：与SDCCH相同但只有在SDCCH没有分配的时候才使用。

9、时隙的格式：（1）常规突发（2）频率校正突发（3）同步突发（4）接入突发
10、话音编码主要有规则脉冲激励长期预测编码组成，而信道编码归入无线子系统，主要包括纠错编码和交织编码。

11、跳频是指载波频率在很宽频率范围内按某种图案进行跳变。

GSM系统每隔4.615ms改变载波频率，即跳频频率为1/4.615ms=217跳/s。

12、位置登记流程、鉴权与加密流程。

13、GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务，2.5G 系统。

14、GPRS的网络结构和功能
（1）分组控制单元PCU
它负责完成无线链路控制RLC和媒体接入控制MAC 的功能；完成PCU与SGSN之间G b接口分组业务的转换。

（2）服务GPRS支持节点SGSN
它负责GPRS与无线端的接入控制、路由选择、加密、鉴权、移动管理；完成它与MSC、SMS、HLR、IP及其他分组网之间的传输与网络接口；SGSN可以看做一个无线接入路由器。

（3）网关GPRS支持节点GGSN
它是与外部因特网及X.25分组网连接的网关，GGSN 可以看作提供移动用户IP地址的网关路由器；还可以包含Firewall和分组滤波器；提供网间安全机制。

另外GGSN根据移动台的位置为其指定一个SGSN。

（4）边界网关BG（5）计费网关CG（6）域名服务器DNS。