移动通信

第一章概论移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。远近效应这些干扰有邻道干扰、互调干扰、共道干扰、多址干扰，以及基地无用强信号压制远地游泳弱信号的现象。工作方式：无线通信的传输①单向传输（广播式）只用于无线电寻呼系统②双向传输（应答式）单工、双工和半双工话音和数据通信的区别话音：话音业务对传输时延比较敏感，时延超过100ms，收听者就会有不舒服的感觉；分组话音可与允许分组丢失达到1%（或比特差错率达到相同的数量级）而不会明显地降低业务质量数据：数据网络，虽然有时延，但一般时延是数据用户可以接受的；不编码的数据传输而言，可以允许10¯6的差错率；数据分组的任何丢失总是不可接受的，因而在数据传输时，通常要采用强有力的纠错编码，必要时还要用检错重传技术，以保证数据传输的可靠性。小区：蜂窝通信网络把整个服务区域划分成若干个较小的区域（cell）区群：把若干相邻的小区按一定的数目划分为区群。频率再用：任一小区所使用的频率，在区群相应的小区中还可以再利用小区分裂：当新校区所支持的用户数又达到饱和时，还可以将这些小区进一步分裂，以适应持续增长的业务需求。越区切换：当移动台从一个小区进入另一相邻的小区时，其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这一过程称为越区切换。MSC=移动交换中心(MobileSwitchingCenter)MS=移动台（MobileStation）HLR=归属位置寄存器(HomeLocationRegister)VLR=访问位置寄存器(VisitorLocationRegister)Um是移动台与基站收发信台之间的接口，也称无线接口或空中接口第二章QAM=正交振幅调制（QuadratureAmplitudeModulation）为了改善方形QAM的接受性能，还可以采用星型的QAM星座。第三章[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)(注意单位)①在实际移动信道中，散射体很多，因此接受信号时由多个电波合成的，直射波、反射波或散射波在接收地点形成干涉场，是信号产生深度且快速的衰落。②由于移动台的不断运动，电波传播路径上的地形、地物是不断变化的，因而局部中值也是变化的。这种变化所造成的衰落比多径效应所引起的快衰落要慢得多摸索一称为慢衰落。对局部中值在不同的传播环境下取平均，可得全局中值。多径衰落的信号包络服从瑞利分布，故吧这种多径衰落称为瑞利衰落。在移动通信中，由大量统计测试表明：在信号电平发生快衰落的同时，其局部中值电平还随地点、时间以及移动台速度作比较平缓的变化，其衰落周几以秒级计，称为慢衰落。慢衰落近似服从对数正态分布。所谓对数正态分布，是指以分贝数表示的信号电平为正态分布。此外，还有一种随时间变化的慢衰落，它也服从对数正态分布。这是由于大气折射率的平缓变化，使得同一地点处所收到的信号中值电平随时间作慢变化，这种因气象条件造成的慢衰落其变化速度更缓慢(其衰落周期常以小时甚至天为量级计)，因此常可忽略不计。为了防止因衰落（包括快衰落和慢衰落）引起的通信中断，在信道设计中，必须使信号的电平留有足够的余量，以使中断率R小于规定指标，这种电平余量称为衰落储备。衰落储备的大小决定于地形、地物、工作频率和要求的通信可靠性指标。多径时散：这种因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散。两相邻场强为最小值的频率间隔是与相对多径时延差Δ(t)成反比的，通常称Bc为多径时散的相关带宽。)(12)(π2tBtc地形的分类与定义为了计算移动信道中信号电场强度中值(或传播损耗中值)，可将地形分为两大类，即中等起伏地形和不规则地形，并以中等起伏地形作传播基准。所谓中等起伏地形，是指在传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过20m，且起伏缓慢，峰点与谷点之间的水平距离大于起伏高度。其它地形如丘陵、孤立山岳、斜坡和水陆混合地形等统称为不规则地形。地物(或地区)分类不同地物环境其传播条件不同，按照地物的密集程度不同可分为三类地区：①开阔地。在电波传播的路径上无高大树木、建筑物等障碍物，呈开阔状地面，如农田、荒野、广场、沙漠和戈壁滩等。②郊区。在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密，例如，有少量的低层房屋或小树林等。③市区。有较密集的建筑物和高层楼房。市区传播损耗的中值在计算各种地形、地物上的传播损耗时，均以中等起伏地上市区的损耗中值或场强中值作为基准，因而把它称作基准中值或基本中值。对于丘陵、孤立山岳、斜坡及水陆混合等不规则地形，其传播损耗计算同样可以采用)(12)(π2tBtc基准场强中值修正的办法。任意地形地区的传播损耗的中值p117-1191.中等起伏地市区中接收信号的功率中值PP中等起伏地市区接收信号的功率中值PP(不考虑街道走向)可由下式确定：［PP］=［P0］-Am(f,d)+Hb(hb,d)+Hm(hm,f)(3-63)式中，P0为自由空间传播条件下的接收信号的功率，即mbTGGdPP20)4(式中：PT——发射机送至天线的发射功率；λ——工作波长；d——收发天线间的距离；Gb——基站天线增益；Gm——移动台天线增益。2.任意地形地区接收信号的功率中值PPC任意地形地区接收信号的功率中值以中等起伏地市区接收信号的功率中值PP为基础，加上地形地物修正因子KT，即［PPC］=［PP］+KT(3-65)地形地物修正因子KT一般可写成KT=Kmr+Qo+Qr+Kh+Khf+Kjs+Ksp+KS(3-66)式中：Kmr——郊区修正因子，可由图3-26求得；Qo、Qr——开阔地或准开阔地修正因子，可由图3-27求得；Kh、Khf——丘陵地修正因子及微小修正因子，可由图3-28求得；Kjs——孤立山岳修正因子，可由图3-29求得；Ksp——斜坡地形修正因子，可由图3-30求得；KS——水陆混合路径修正因子，可由图3-31求得第四章所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。分集有两重含义：一是分散传输，使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号；二是集中处理，即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并(包括选择与组合)以降低衰落的影响。在移动通信系统中可能用到两类分集方式：一类称为“宏分集”；另一类称为“微分集”。合并方式接收端收到M(M≥2)个分集信号后，如何利用这些信号以减小衰落的影响，这就是合并问题。第五章常用的多址方式：频分多址FDMA时分多址TDMA码分多址CDMA完成话务量的性质与计算p182蜂窝网⑴小区的形状：在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也就最经济。正六边形构成的网络形同蜂窝，因此把小区形状为六边形的小区制移动通信网称为蜂窝网。⑵区群组成。满足两个条件：一是区群之间可以邻接，且无空隙无重叠地进行覆盖；二是邻接之后的区群应保证各个相邻同信道小区之间的距离相等。⑶同频（信道）小区的距离。区群内小区不同的情况下，可用下面的方法来确定同频（信道）小区的位置和距离。⑷中心激励与定点激励。⑸小区分裂。移动通信网络中使用的交换机通常称为移动交换中心（MSC）.与常规交换机不同的是：MSC除了要完成常规交换机的所有功能外，它还负责移动性管理和无线资源管理（包括越区切换、漫游、用户位置登记管理等）访问位置寄存器（VLR）是存储用户位置信息的动态数据库。当漫游用户进入某个MSC区域时，必须向与该MSC相关的VLR登记，并被分配一个移动用户漫游号（MSRN）,在VLR中建立该用户的有关信息，期中包括移动用户识码（MSI）、移动台漫游号（MSRN）、所在位置区的标志以及向用户提供的服务等参数，这些信息是从相应的HLR中传递过来的。MSC在处理入网和出网呼叫时需要查询VLR中的有关信息。一个VLR可以负责一个或若干个MSC区域。网络中设置认证中心（AUC）进行用户鉴权和认证。和通信有关的一系列控制信号统称为信令越区切换（handoff）：是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。也称自动链路转移ALT（automaticlinktransfer）在现有的第二代数字移动通信系统中，位置管理采用两层数据库，即原籍（归属）位置寄存器（HLR）和访问位置寄存器（VLR）。通常一个PLMN网络由一个HLR（它存储在其网络内注册的所有用户的信息，包括用户预定的业务、记账信息、位置信息等）和若干个VLR（一个位置区由一定数量的蜂窝小区组成，VLR管理该网络中若干位置区的移动用户）组成。第七章Um接口（空中接口）。Um接口（空中接口）定义为移动台（MS）与基站收发信机（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。国际移动用户识别码（IMSI）internationalmobilesubscriberidentity临时识别码(TMSI-----TemporaryMobileSubscriberIdentity)GSM工作的射频频段：900MHz。GSM系统共有992个物理信道。每一个TDMA帧分0-7共8个时隙，帧长度为120/26=4.615ms.每个时隙含156.25个码元，占15/26=0.577ms由TDMA帧构成复帧，其结构有两种：一种是由26帧组成的复帧，这种复帧长120ms，主要用于业务信息的传输，也称为业务复帧；另一种是由51帧组成的复帧，这种复帧长235.385ms,专用于传输控制信息，也称为控制复帧。GSM蜂窝系统的网络结构图1)业务信道业务信道(TCH)载有编码的话音或用户数据，它有全速率业务信道(TCH／F)和半速率业务信道(TCH／H)之分，两者分别载有总速率为22.8kb／s和11.4kb／s的信息。使用全速率信道所用时隙的一半，就可得到半速率信道。一个载频可提供8个全速率或16个半速率业务信道(或两者的组合)并包括各自所带有的随路控制信道。(1)话音业务信道。载有编码话音的业务信道分为全速率话音业务信道(TCH／FS)和半速率话音业务信道(TCH／HS)，两者的总速率分别为22.8kb／s和11.4kb／s。对于全速率话音编码，话音帧长20ms，每帧含260bit，提供的净速率为13kb／s。(2)数据业务信道。在全速率或半速率信道上，通过不同的速率适配、信道编码和交织，支撑着速率直至9.6kb／s的透明和非透明数据业务。用于不同用户数据速率的业务信道，具体有：①9.6kb／s，全速率数据业务信道(TCH／F9.6)；②4.8kb／s，全速率数据业务信道(TCI-I／F4.8)；③4.8kb／s，半速率数据业务信道(TCH／H4.8)：④≤2.4kb／s，全速率数据数据业务信道(TCH／F2.4)；⑤≤2.4kb／s，半速率数据数据业务信道(TCH／H2.4)；数据业务信道还支撑具有净速率为12kb／s的非限制的数字承载业务。在GSM系统中，为了提高系统效率，还引入额外一类信道，即TCH／8，它的速率很低，仅用于信令和短消息传输。如果TCH／H可看做为TCH／F的一半，则TCH／8便可看做为TCH／F的八分之一。TCH／8应归于慢速随路控制信道(SACCH)的范围。2)控制信道控制信道(cCH)用于传送信令或同步数据。它主要有三种：广播信道(BCCH)、公共控制信道(CCCH)和专用控制信道(DCCH)。(1)广播信道。广播信道仅作为下行信道使用，即BS至MS单向传输，它分为如下三种信道：①频率校正信道(FCCH)：载有供移动台频率校正用的信息。②同步信道(scH)：载有供移动台帧同步和基站收／发信台识别的信息，实际上，该信道包含两个编码参数。一个为基站识别码(BSIC)，它占有6