2016移动通信复习题.

2.在强干扰环境下工作外部干扰：城市噪声、车辆发动机点火、微波炉干扰等自身干扰互调干扰邻道干扰同频干扰1.2.1移动通信的特点2.33种基本电波传播机制反射：发生于地球表面、建筑物和墙壁表面，当电磁波遇到比其波长大的多的物体是就会发生反射。反射是产生多径衰落的主要因素。绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时会发生绕射。散射：散射波产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实际的移动通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会引发散射。2.5移动无线信道及特性参数幅度衰落2.5.1多径衰落的基本特性时延扩展4.1概述分集接收的基本思想：把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。分集通常用来减小在平坦性衰落信道上接收信号的衰落深度和衰落的持续时间。分集接收充分利用接收信号的能量，因此无须增加发射信号的功率就可以使接收信号得到改善。信道编码：目的是为了尽量减少信道噪声或干扰的影响，是用来改善通信链路性能的技术。基本思想是通过引入可控制的冗余比特，使信息序列的各码元和添加的冗余码元之间存在相关性。在接收端，信道译码器根据这种相关性对接收到的序列进行检查，从中发现错误或进行纠错。4.2分集技术4.2.3分集的合并方式及性能对大多数通信系统而言，M重分集对这些信号的处理概括为M支路信号的线性叠加：tfttfttfttfttfkMkkMM12211tfk为第k支路的信号；为第k支路信号的加权因子。tk根据加权因子的选择方式不同，形成3种基本的合并方式：选择合并、最大比值合并和等增益合并。4.2分集技术1.选择合并：在所接收的多路信号中，合并器选择信噪比最高的一路输出。4.2分集技术图4.7二重分集选择合并的信噪比4.2分集技术2.最大比值合并：把M个分集支路信号经过相位调整后，加权合并。性能最好，要求有准确的加权系数，实现电路较复杂。接收机1相位调整测量接收机2相位调整测量1r2r111r22r2mrr4.2分集技术3.等增益合并：所有分支等权重相干合并，即各个加权系数均为1。4.2分集技术4.2.5分集对数字移动通信误码的影响M=2时各种合并方式DPSK的平均误码率右图可见，二重分集对无分集误码率特性有了很大的改善。4.5扩频通信采用2PSK系调制的直接扩频通信系统图4.46直接序列扩频通信系统0Tbdtcosctcosctc(t)c(t)x(t)s(t)r(t)b(t)y(Tb)y(t)e(t)判决信道b(t)和c(t)相乘的结果使携带信息的基带信号的带宽被扩展到近似为c(t)的带宽Bc。扩展的倍数就等于PN序列一周期的码片数：cbbcBTNBT1、扩频和解扩4.5扩频通信而信号的功率谱密度下降到原来的1/N。扩频过程如图4.48c(t)在这里起着扩频的作用，称作扩频码。这种扩频方式就是直接序列扩频DSSS。扩频后的基带信号进行2PSK调制，得到信号s(t)：()()cos()()cosccstxttbtcttB(f)f01/Tb-1/Tb(a)信息数据的频谱C(f)f01/Tc-1/Tc(b)m序列的频谱X(f)f01/Tb+1/Tc-(1/Tb+1/Tc)(c)扩频后的频谱图4.48直接序列扩频信号4.5扩频通信图4.46直接序列扩频通信系统0Tbdtcosctcosctc(t)c(t)x(t)s(t)r(t)b(t)y(Tb)y(t)e(t)判决信道不考虑信道噪声及各种干扰信号，接收机接收到的信号r(t)=s(t)，收到的信号首先和本地产生的PN码c(t)相乘。由于c2(t)=（±1）2=1,所以()()()()()()cos()()cosccrtctstctbtcttctbtt相乘所得信号显然是一个窄带的2PSK信号，这样信号恢复为一个窄带信号，这一操作过程就是解扩。为了实现信号的解扩,要求本地的PN码序列和发射机的PN码序列严格同步，否则所接收到的就是一片噪声。4.5扩频通信扩频1-11-11-11-1图4.46直接序列扩频通信系统0Tbdtcosctcosctc(t)c(t)x(t)s(t)r(t)b(t)y(Tb)y(t)e(t)判决信道s(t)x(t)4.5扩频通信解扩图4.46直接序列扩频通信系统0Tbdtcosctcosctc(t)c(t)x(t)s(t)r(t)b(t)y(Tb)y(t)e(t)判决信道理想信道r(t)=s(t)c(t)r(t)×c(t)e(t)=r(t)×c(t)×coswct4.5扩频通信扩频信号的一个重要特点就是抗窄带干扰的能力。分析抗窄带干扰的模型如图4.50。))y(t)e(t)判决r(tc(tcosct0Tbdty(Tb)s(t)i(t)接收机信道相关器或匹配滤波器图4.50扩频信号的接收设i(t)为一窄带干扰信号,其频率接近信号的载波频率。解扩后最终扩频系统的输出干扰功率是输入干扰功率的1/N2、直扩系统抗窄带干扰的能力4.5扩频通信即扩频系统的处理增益为GpibpocPTGNPT通过下图来说明扩频系统抗窄带干扰的能力2/Tb基带信号0干扰fc窄带干扰信号DS/BPSK信号2/Tc解调fc2/Tb2PSK信号被扩频的干扰信号2/Tc解扩后的图4.90解调前后信号和干扰频谱的变化))y(t)e(t)判决r(tc(tcosct0Tbdty(Tb)s(t)i(t)接收机信道相关器或匹配滤波器图4.50扩频信号的接收2、HARQ的重传机制(1)停止等待型（SAW）(2)回退N步型（GBN）(3)选择重传型（SR）4.7链路自适应技术5.2频率复用和蜂窝小区切换：将处于通话状态的MS转移到新的业务信道上（新的小区）的过程引起切换的原因：•信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，此时移动台被切换到信号强度较强的相邻小区。由移动台发起。•由于某小区业务信道容量全被占用或几乎全被占用，这时移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区。由上级实体发起。5.2.2切换和位置管理5.7切换和位置更新切换的分类：硬切换、软切换•特点–先断后通：在新链路建立前，先中断旧链路。–在整个切换过程中移动台只能使用一个无线信道。–存在短期通话中断。–有掉话的可能。软切换（只有在使用相同频率的小区之间才能进行软切换）•特点先通后断：移动台先与目标基站建立通信链路，再切断与原基站之间的通信链路硬切换5.6CDMA系统中的功率控制开环功率控制•方法以反向链路为例，移动台接收并检测前向链路的信号强度，并估计前向链路的传播损耗，然后根据这种估计，调整移动台自身的发射功率。接收信号较强，表明信道环境好，将降低发射功率；反之，将增加发射功率。闭环功率控制•方法以反向链路为例，基站根据反向链路上移动台的信号强弱，产生功控指令，并通过前向链路将功控指令发送给移动台。然后移动台根据此命令，在开环功控所选择发射功率的基础上，快速校正发射功率。6.6接续和移动性管理（1）固定网的用户拨打移动用户的电话号码MSISDN移动台的被呼过程（以固定网PSTN呼叫移动用户为例）MSISDN——移动用户的国际ISDN号码号码结构CC为国家代码，我国为86国内有效ISDN号码：11位NDC数字蜂窝移动业务接入号13S(S＝9、8、7、6、5移动通信公司联通公司目前的接入网号为130，131)。HLR识别号：H0H1H2H3我国的H0H1H2H3分配分为H0=0和H0≠0两种情况H0=0时，H1、H2由全国统一分配，H3由各省自行分配。一个HLR可以包含一个或多个H3数值H0≠0时，S、H0、H1、H2由全国统一分配。一个HLR可包含一个或若干个SH0H1H2数值SN（移动用户号）：ABCD。由各HLR自行分配CCNDCSN国际移动用户ISDN号码国内有效ISDN号码HLRN1N2N3H0H1H2H3ABCD86图6－41MSISDN的号码结构（2）PSTN交换机分析MSISDN号码PSTN分析NDC，将接续转接到相应移动网的关口移动交换中心（GMSC）（3）GMSC分析MSISDN号码GMSC分析MSISDN号码得到被呼用户所在的归属寄存器HLR的地址HLR查询GMSC发送一个携带MSISDN的消息给HLR，以得到用户呼叫的路由信息6.6接续和移动性管理（4）HLR根据GMSC发来的消息，在其数据库中找到用户的位置信息，即被呼用户是在哪一个VLR区登记的HLR的内容MSISDN国际移动用户识别IMSI：移动用户的唯一识别号码（15位数字组成）此处不使用MSISDN号码的原因•不同国家的MSISDN号码长度不同，不同部分易混淆•不同MSISDN号码可以识别不同业务VLR的地址用户的数据结构识别对象位数中国MCC移动国家号码3460MNC移动网号2中国移动为00中国联通为01MSIN移动用户识别码10中国自行分配国际用户用户识别MCCMNCMSIN国内移动用户识别图6－42IMSI的号码结构6.6接续和移动性管理（5）HLR查询为正在服务于被呼用户的MSC/VLR目的：在VLR中得到被呼用户的状态信息以及呼叫建立的路由信息（6）由正在服务于被呼用户的MSC/VLR得到呼叫的路由信息正在服务于被呼用户的MSC/VLR产生一个移动台漫游号码MSRN。MSRN结构•结构1：13S00M1M2M3ABC。（M1M2M3为MSC/VLR号码，S为9、7、6、5或1和0）•结构2：1354SM0M1M2ABC。（SM0M1M2为MSC/VLR号码）方式：MSRN通过给出正在为被呼用户服务的MSC/VLR号码来应答HLR所请求的路由信息（7）MSC/VLR将呼叫的路由信息传送给HLR在此传送过程HLR对路由信息不做任何处理，而是直接将其传送给GMSC。6.6接续和移动性管理6.6接续和移动性管理（8）GMSC和MSC/VLR的连接GMSC接收包含MSRN的路由信息，并分析MSRN，得到被叫的路由信息向服务于被呼用户的MSC/VLR发送携有MSRN的呼叫建立请求消息服务于被呼用户的MSC/VLR接到此消息，通过检查VLR识别出被叫号码，找到被叫用户（9）MSC/VLR定位被叫用户6.6接续和移动性管理划分位置区LA(LocationArea)将MSC/VLR的业务区域划分成若干较小的区域，并由MSC/VLR管理，以减小搜索被叫用户的工作量VLR的内容IMSILAC（位置区代码）MSRN用户数据识别码的规定识别码结构说明位置区识别LAIMCC+MNC+LACMCC，MNC为移动国家号码和移动网号；LAC为一个2字节十六进制编码X1X2X3X4全球小区识别码（GCI）MCC+MNC+LAC+CICI为一个2字节BCD编码，由各MSC自定基站识别码（BSIC）NCC+BCCNCC(网络色码)用于识别不同国家和省份及不同运营者，结构为XY1Y2图6－43LA划分示意图6.6接续和移动性管理当网络知道了被叫用户所在的位置区后，便在此位置区内启动一个寻呼过程将寻呼消息经基站通过寻呼信道PCH发送出去位置区内某小区PCH上空闲的移动用户接到寻呼信息，识别出IMSI码，便发出寻呼响应消息给网络。网络接到寻呼响应后，为用户分配一业务信道，建立始呼和被呼的连接，完成一次呼叫建立（10）寻呼过程6.6接续和移动性管理在进行鉴权和加密时，GSM系统要在其鉴权中心AC产生鉴权三参数•随机数RAND•符号响应SRES•密钥Kc图6-50鉴权三参数产生过程6.6接续和移动性管理AC产生鉴权三参数后将其传送给VLR鉴权开始时VLR通过BSS将RAND送给移动台的SIM卡。SIM卡中具有与网络端相同的Ki和A3、A8算法，可产生与网络端相同的SRES和KcMS将SIM卡产生的SRES发给VLR，在VLR中进行鉴权验证因为SRES是随机的，所以在空中传输时是加密的VLRBSCBTSRANDSRESKc鉴权三参数比较KcRANDKiSIMA3A8SRESKc图6－51鉴权过程鉴权过程