1、第一章 概述1.1 移動通信基本概念 移動通信：通信雙方至少有一方處于移動的概念信息交換1.11 移動通信的特點1、電波傳播條件惡劣移動通信至少有一段采用無線通信（可先采用有線信道基站移動臺）。 無線通信電波傳播為固定點對點。eg：微波、短波等。 反射波 直射波 反射波 ms （mobile station） bs (base station)fig1-2 p2 電波的多徑傳播 移動通信電波傳播為點對任意移動的目標。（這個頻段的特點是：傳播距離在視距范圍內，通常為幾十千米；天線短，抗干擾能力強；以地表面波、電離層反射波、直射波和散射波等方式傳波，受地形、地物影響大。）慢衰落由于電波傳播遇到建筑

2、物等阻擋，形成電波陰影區，陰影區的電場強度弱陰影效應。引起的衰落服從正態分布（正態衰落或高斯衰落）主要特征是多徑傳播。如上圖。多徑衰落引起的衰落振幅服從瑞利分布（瑞利衰落）多徑衰落使信號電平起伏不定，嚴重時將影響通話質量。汽車在行進途中接收到的電波為各個波的合成矢量，各個波的相位和幅度均不同，所以合成強度不同。造成電平起伏不定。電波傳播衰落（嚴重 30db）2、強干擾情況下工作噪聲（電磁干擾：汽車點火噪聲,自然噪聲等等），可認為與信號無關的一些破壞性因素。干擾，可認為與信號有關的一些破壞性因素。(1)互調干擾由系統內部的非線性元件造成，例如功放。（以后章節介紹，p139）(2)鄰道干擾由于信道

3、間隔有限，大量相鄰信道之間造成干擾。（以后章節介紹，p138）(3)同頻干擾相同頻率產生的干擾。（以后章節介紹，p138）同頻干擾，特有的干擾。主要與組網方式有關，規劃移動通信網時考慮。 f1+fd f1 ms （mobile station） bs (base station)多普勒效應3、具有多普勒效應產生調制噪聲當運動物體達到一定速度時，固定點收到的載波頻率將隨運動速度的不同產生不同的頻移。使接收點的場強隨時間、地點不斷變化。：接收信號載波的波長：電波到達時的入射角解決辦法：鎖相技術4、用戶經常移動（特殊交換問題），通信系統復雜位置登記、越區切換、漫游訪問等跟蹤交換技術5通道容量有限6對

4、手機要求高13移動通信的工作頻段131我國移動通信的工作頻段無委會規定：（詳見13頁）150mhz左右450mhz左右900mhz左右 （1800mhz左右 現在雙頻手機）bp機集群通信等其他 移動電話主要工作范圍：vhfuhf移動通信使用范圍1.此頻段適合于移動通信：電波不能傳得太遠，vhfuhf為視距傳播、且有一定的繞射能力（市區建筑物遮擋）。2.天線尺寸：天線的幾何尺寸與工作波長要相近。/4天線：900mhz為8cm（c/f）3.抗干擾問題：f提高外界干擾下降1.4 移動通信的分類多種分類方法（15頁）141移動通信的工作方式按通話狀態和頻率的使用方法（工作方式）分類：1、單工 2、雙工

5、 3、半雙工 1、單工：收、發交替單頻單工：收發用一個頻率雙頻單工：收發各用一個頻率2、半雙工：一方雙工，另一方單工 例如：調度車載臺 調度（雙工） 車載臺（單工）3、雙工：收發同時工作，雙頻。（最復雜）移動通信用準雙工：接收機總工作，發射機只在工作時才工作。 142 模擬網和數字網數字網的優點l 頻譜利用率高l 抗干擾、抗多徑衰落的能力強l 網絡管理和控制靈活l 便于實現通信的安全保密l 減少用戶手機的體積和重量，可降低設備成本l 提供多種業務詳見第八章15移動通信的發展趨勢1 概述ü 網絡業務數據化、分組化。數據業務通信：電路交換型的數據業務，分組交換型的數據業務ü 個

6、人多媒體通信網絡演進的方向ü 網絡技術的寬帶化ü 網絡技術的智能化ü 更高的頻段ü 更有效利用頻率1 6移動通信的應用系統ü 蜂窩式公用移動通信系統ü 集群調度移動通信系統專用網ü 無繩電話系統ct1 普通家用ct2 移動式的固定電話 在有基站的地方ü 無線尋呼系統大區制：天線高、功率大單向ü 衛星移動通信系統人煙稀少地區,“銥星計劃”77顆衛星失敗ü 分組無線網第二章 蜂窩移動通信系統§2.1 蜂窩小區的概念和特點（移動通信網的體制）移動通信網按區域覆蓋方式分為兩類：大區制，小區制2

7、.1。1大區制bs ms rms r fig2-1 p13 大區制移動通信采用大功率發射機，覆蓋半徑大。優點：簡單、見效快缺點：1上下行信道不均衡嚴重（基站發射功率大200w，而移動臺發射功率小0.6w）。設置若干個分集接收站（單收站）2頻率利用率低適用于用戶少地區。適用于專用移動通信網2 1。2小區制f1組 bs1 bs2 f2組 bs5f3組 bs4 bs3f1組 f2組fig2-2 p14 小區制移動通信采用物理間隔隔開的辦法來提供頻率利用率。只要3對頻率就可與5個移動臺通話。（大區制要5對頻率才可。）缺點：復雜優點：頻率利用率高以管理和設備的復雜為代價換來高的頻率利用率。（因為頻率是不

8、可再生的）1服務區劃分的方法帶狀服務區：鐵路、公路、河流面狀服務區：城市（1） 帶狀服務區, p28圖2.1從頻率利用率來講，二頻組工作方式最好。但是同頻干擾的問題需要考慮。（2） 面狀服務區大多數情況，例如城市中需要設立多個基站來覆蓋多個服務區面狀服務區設無線小區：用半徑為r的圓形內切多邊形來表示。 （假設地形、地物同，全向天線有交疊）采用何種多邊形的問題r同，覆蓋同樣多的面積好？l 鄰接小區的中心間距 間隔越大，干擾越小 六邊形最大l 單位小區的有效面積六邊形最大l 交疊區域面積 交疊面積越小，同頻干擾越小 六邊形最小l 交疊距離 實現交換容易六邊形最小l 所需最少無線頻率的個數 防止同頻

9、干擾結論：正六邊形組網方式來覆蓋面狀服務區是最好的，又稱為蜂窩式網。 2. 正六邊形無線區群的構成（p29 fig2.2）(1)要求會畫（n3 n4n7無線區群的構成）面狀服務區無線區群正六邊形無線小區ü 構成的條件（兩個基本條件）l 若干無線區群彼此鄰接組成蜂窩式服務區。l 鄰接的無線區群中的同頻無線小區的中心間距相等。ü 構成無線區群的小區個數：n=a2+ab+b2 （a 、b均為正整數，不可同時為0）n3 n4n7n9n12(2)區群結構為了實現頻率復用：Ø 小區頻率使用要隔開，避免同頻干擾。相鄰小區不能用相同頻率，必須間隔一定距離或跳過若干小區后，同一頻率

10、才能再用。Ø 將若干個相鄰小區組成一個區群，并將可供使用的頻率分成若干組。區群內的各個小區使用不同的頻率組，而每個區群能使用所提供的全部無線頻道。Ø 用相同頻率配置區群來覆蓋整個服務區。332211767446552137546同樣頻率小區距離相等，區群全部相鄰。3.激勵方式：ü 中心激勵：基地站安裝在小區中心。采用3600全向天線實現無線區的覆蓋 ü 頂點激勵：基地站安裝在六邊形的三個頂點上。采用三個互成1200指向天線扇面形 （每基站3個小區）ü 常見的頂點激勵方式有兩種：三葉草形，1200扇面4.蜂窩系統的容量c若一個系統，有s個可用的雙

11、向信道，s個可用的雙向信道在n個小區中分為各不相同、各自獨立的信道組，每組有相同的信道數k。可用無線信道的總數為：s=kn共同使用全部可用頻率的n個小區叫做一簇。如果簇在小區中共同復制了m次，則容量cc=mkn=ms,n=4,7,12.2.2信道切換策略221信道切換原理1切換的原因及切換的發起移動用戶處于通話狀態時，用戶從一個小區移動到另一個小區，系統將對該移動臺的連接控制從一個小區轉移到另一個小區（新的業務信道）的過程。切換包括：識別新的小區，分配移動臺新的語音和控制信道切換的原因：信號的強度或質量下降由移動臺發起小區業務容量全被占用由上級實體發起2切換策略：（用戶感覺不到）ü

12、具有優先權的信道監視方法。保留小區中所有可用信道的一小部分，專門為那些可能要切換到該小區的通話所發出的切換請求服務。監視信道在使用動態分配策略時能使頻譜得到充分利用。ü 對切換請求進行排隊。222切換的一些考慮（31頁）移動速度，站址的限制，小區拖尾。23干擾和信道容量蜂窩無線系統的主要限制因素231什么是同頻干擾，如何產生的，如何減小？（32頁或p138）概念：原因：采用頻率復用方法：同頻小區在物理上隔開一個最小的距離，為傳播提供充分的隔離。q=d/r=（六邊形）同頻復用因子d同頻小區中心間距離。r小區半徑。q越小，容量越大q越大，容量越小，同頻干擾小。 矛盾！232什么是相鄰信道

13、的干擾，如何產生的，如何減小？（32頁或p139）msbs k 遠 k1 or k1ms 近概念：相鄰頻率信號的干擾原因：由于接收器方法：相鄰信道在頻率上隔開一個最小的距離，為傳播提供充分的隔離。233蜂窩小區容量的改善技術1 小區分裂(p33 fig2.4)小區分裂通過用更小的小區代替教大的小區來允許系統的增長，同時同頻復用因子不變的信道分配策略。重組系統來獲得容量的增加。2 扇區(p33 fig2.5)使用定向天線來減小同頻干擾，獲得容量的增加，“裂向技術”同頻干擾減小的因素決定于使用扇區的數目。“裂向技術”增加切換次數，導致交換機和控制鏈路的負荷增加。造成中繼效率下降，話務量有所損失。3

14、 微小區(p35 fig2.6)多個微小區和一個基站組成一個小區，各微小區用光纖等和小區相連。當移動臺在小區內移動時，由信號最強的微小區來服務。使用同樣的信道，微小區間進行同頻復用。不需要進行msc切換。優點：保證覆蓋半徑，減小干擾減小24 電信業務流量與服務等級241電信業務流量電信業務流量:定量地表示通信系統中各種設備和通道承受的負荷，用戶對通信系統的通信業務需求的程度。ü 語音：電話負載話務量ü 非話：信息流量或業務流量。參數：l 呼叫強度：單位時間平均呼叫次數（呼叫成功呼叫失敗的次數）。單位：呼叫/hl 呼叫占用時長或服務時間s：每次呼叫平均占用信道的時間（包括接續

15、時間和通話時間）, 單位：h/呼叫l 時間區間t：考察的一段時間區間。單位：hl 業務流量y：單位：h, y=st話務量呼叫話務量asa：話務量。單位時間內（1小時）進行的平均電話交換量。p37例例：100個信道上，平均每小時有2100次呼叫，平均每次呼叫時間為2分鐘，求這些信道上的話務量：a2100×1/3070erl（愛爾蘭）每條信道的最大話務量為1 erl。242服務等級ü 電路交換系統：損失系統ü 數據通信系統：等待系統1 損失系統服務等級（1）呼損率（服務等級）b：單位時間平均呼叫次數（呼叫成功呼叫失敗的次數）。0：單位時間平均呼叫成功的次數。a：話務量

16、。單位時間內（1小時）進行的平均電話交換量。a0：完成的話務量。b越小，用戶越滿意。 b5 b10（2）假設呼叫具有下面性質：ü 獨立，用戶數量為無限大ü 概率相等，呼叫分布服從泊松分布ü 呼叫請求的到達無記憶性ü 可用的信道數目有限。ü 用戶占用信道的概率服從指數分布則有n：信道數a：話務量b：呼損率愛爾蘭b公式：為方便，見p38 tab2-1 愛爾蘭表(附錄)第三章 無線信道的電波傳播特性3.1 概述無線信道的電波傳播特性與傳播環境密切相關地貌、人工建筑、氣候特征、電磁干擾情況、通信體移動速度和使用的頻段。直接關系到無線通信設備要采用的無線

17、傳輸技術，無線通信系統的通信能力和服務質量。一、無線電信號通過無線信道時遭受來自不同途徑的衰減損壞，分為三類。ü 自由空間傳播損耗與彌散。ü 陰影衰落由于電波傳播遇到建筑物等阻擋，形成電波陰影區，陰影區的電場強度弱陰影效應。引起的衰落服從正態分布（正態衰落或高斯衰落）慢衰落ü 多徑衰落由于移動傳播環境的多徑傳輸而引起的衰落。衰落振幅服從瑞利分布（瑞利衰落）多徑衰落使信號電平起伏不定，嚴重時將影響通話質量。快衰落主要特征是多徑衰落。二、從無線系統工程的角度看：ü 自由空間傳播損耗和陰影衰落主要影響無線區的覆蓋。合理的設計可消除這種不利的影響，ü

18、多徑衰落嚴重影響信號傳輸質量，不可避免的。只能用抗衰落技術來減少其影響。32自由空間的傳播衰耗一、什么是自由空間：無源、理想、均勻無損耗的無限大空間、線性、各向同性。電波沿直線傳播，不被吸收，不反射、折射、繞射、散射（能量無損失），速度等于真空中光速。二、自由空間傳播衰耗的計算（以43頁為準）球面積：接收機輸入功率 傳播衰耗 改寫成公式 l32.4520lgd（km）20lg f（mhz）結論：傳播距離增大一倍或工作頻率提高一倍，傳播衰耗增加6db。實際上，接收天線所捕獲的信號功率僅是發射天線輻射功率的很小一部分，大部分能量都散失掉了。自由空間的傳播衰耗正反應了這一點。33陰影衰落傳播的基本特

19、性陰影衰落由于電波傳播遇到建筑物等阻擋，形成電波陰影區，陰影區的電場強度弱陰影效應。引起的衰落服從正態分布（正態衰落或高斯衰落）慢衰落p44式3.6,3.7對數正態分布描述了在傳播路徑上，具有相同t-r距離時，不同的隨機陰影效應，這種現象叫對數正態陰影。3.4多徑傳播的基本特性主要特征是多徑衰落。1.多徑衰落的概念l 在移動傳播環境中，到達移動臺天線的信號不是單一路徑來的，而是許多路徑來的眾多反射波的合成。由于電波通過各個路徑的距離不同，因而各個路徑來的反射波到達時間不同，相位也不同。不同相位的多個信號在接收端疊加，有時同相疊加而加強，有時反相疊加而減弱。這樣，接收信號的幅度將急劇變化，即產生

20、了衰落。l 對數字移動系統的主要影響時間擴散，引起信號符號間干擾。多普勒效應，引起信號相位變化2. 反射與多徑信號 p45-46補充：在移動通信中，影響傳播的三種最基本的機制為反射、繞射和散射。 接收功率是基于反射、散射和繞射的大尺度傳播模型預測的最重要的參數，這三種傳播機制也描述了小尺度衰落和多徑傳播。3.多普勒頻移一般來說，電磁波為極化波，即在空間相互垂直的方向上同時存在電場成分，極化波在數學上可表示成兩個空間互相垂直成分的和，例如水平和垂直，左手環和右手環極化成分等。移動臺在運動中通信時，接收信號頻率會發生變化，多普勒效應。任何波動過程都具有的特性。多普勒效應示意圖當移動臺以恒定速度v，

21、在長度為d 的路徑上運動時由接收路徑差造成的接收信號相位變化值為多普勒效應引起的附加頻移稱為多普勒頻移。v運動速度，入射波與移動臺運動方向的夾角。是波長。最大多普勒頻移多普勒頻移寬度為，其相關時間，它表征時變信道影響信號衰落的衰落節拍，信道隨節拍在時域上對信號有不同的選則性。時間選擇性衰落。對數字信號的誤碼性能有明顯的影響。4.多徑接收信號的統計特征（p47-48）瑞利衰落分布假定n個多徑信號是相互獨立的，且沒有一個信號占支配地位。接收信號包絡的衰落變化服從瑞利分布。萊斯衰落分布在離基站較近的區域中，通常有較強的直射波，上述假定不成立，存在占支配地位的信號。接收信號包絡的衰落變化服從萊斯分布。

22、5.時延擴展（p50 ）在多徑傳播條件下，接收信號會產生時延擴展。發送端發送一個窄脈沖信號，其通過多條長度不同的傳播路徑。而傳播路徑又隨移動臺的變化而變化，所以發射信號沿各個路徑到達接收天線的時間就不一樣。這樣，接收到的信號由許多不同時延的脈沖組成。時延擴展定義為最大傳輸時延和最小傳輸時延的差值。在數字傳輸中，由于時延擴展，接收信號中一個碼元的波形會擴展到其它碼元周期中，引起碼間串擾。為了避免碼間串擾，應使碼元周期大于多徑引起的時延擴展。6. 相關帶寬（p50-51）7表征衰落特性的數字特征 多徑移動會產生嚴重衰落場強中值具有50概率的場強值p（）（old book fig 4-2 p117

23、場強中值的確定）（1）衰落速率(衰落率)信號包絡衰落的速率。p53 式3.44（2）衰落深度反映衰落偏離中值的程度。（3）電平通過率（p53式3.46）（4）衰落持續時間（p53 ，54）35 電波傳播損耗預測模型電波傳播損耗預測模型計算無線路徑的傳播損耗，確定無線蜂窩小區的服務覆蓋區。地形、地物對電波傳播的影響a、 地形特征的分類與定義準平滑地形，不規則地形b、 傳播環境的分類與定義 （地物）開闊區，郊區，市區，隧道區351 okumura模型（奧村模式）估算的一種方法l 適應范圍：頻率：1500mhz150 mhz基地站天線高度：30200m(有效高度)移動臺天線高度：110m(有效高度)

24、傳播距離：小區半徑>1kml om模式1、 計算自由空間的傳播衰落2、 考慮基本衰落中值am（f，d） 準平滑 hb200m 市區 hm3m實際路徑傳播衰耗 3、 考慮天線高度的變化，天線高度的增益因子hb（hb，f），hm（hm，f）l old book例題：41 p130 例題：42 p131352 okumura-hata模型l 適應范圍：l okumura-hata模型（p50 ）第四章 移動通信的調制技術4.1調制技術的基本概念1 調制與解調的基本概念2 模擬調制調幅與調頻42數字調制技術一、三種基本類型：askqam,16qam,256qamfskfsk , cpfsk(相位

25、連續變化恒定包絡移頻鍵控),特例msk,gmskpskqpsk,oqpsk, /4qpsk二、移動通信中對調制、解調技術的要求（65頁）要滿足在允許的帶寬內傳送教高的速率，能適應瑞利信道傳輸，在解調時能用較低的信噪比條件達到所要求的誤碼率，調制器需要滿足的要求：Ø 調制的頻譜效率高，每赫帶寬能傳送的比特率高。Ø 調制的頻譜的旁瓣小，避免對鄰道的干擾。Ø 能適應瑞利衰落信道，抗衰落性能好。誤碼率要盡可能低（在瑞利衰落的傳輸環境中，解調時所需的信噪比較低）微波上用的效率高的多電平調制因為抗干擾能力差，不能用。Ø 同頻復用的距離小Ø 高效率解調，降低

26、移動臺功耗Ø 電路易于實現。43 移相鍵控一、數字調相的基本概念移相鍵控psk二相移相鍵控：“1”、“0”分別用載波的相位0和兩個離散值表示。（p66式4.1）二相絕對移相鍵控bpsk：采用未調制載波的相位作為參考基準的調相。（二相差分移相鍵控）二相相對移相鍵控dpsk：以相鄰的前一比特的載波相位為基準，利用前后兩個相鄰比特的載波相位差來傳送數字信息二、 四相移相鍵控qpsk：(要求格雷碼) （p68式4.7，圖4。5）ncdma系統正向信道采用qpsk；反向信道采用dqpsk。自然碼邏輯（0 =0° ） 載波相位0 + 0°0 + 90°0 + 180

27、°0 + 270°四進制碼0123雙比特碼00011011循環碼邏輯格雷碼（0 = 45°） 載波相位0 + 0°0 + 90°0 + 180°0 + 270°四進制碼0123雙比特碼00011110以參考相位為基準，已調波相位分為兩種方式：a：已調波相位取/4的奇數倍。b：已調波相位取/2的整數倍。3/4 01/4 00/2 01 110 00參考相位-/4 10-3/4 11/2 10 a方式 b方式qpsk信號矢量圖：與（p68圖4.6一致）qpsk共有4個相位狀態，其中一個狀態均可轉換為其他三個狀態中的任意一個，也可

28、以保持不變。所以存在±180°的相位跳變。二、oqpskoqpsk與qpsk調制類似，只是在正交支路引入了一個比特（半個碼元）的延時（見p67圖4.3，4.4）使得兩個支路的數據不會同時發生變化，因而不存在±180°的相位跳變，僅能產生±90°的相位跳變。oqpsk的交錯數據流及星座圖如（見p69圖4.7，4.8）三、 /4qpsk1/4qpsk星座圖及特點/4qpsk共有8個相位狀態，全部狀態轉移在兩組qpsk信號相位狀態之間完成。這兩組qpsk分別以紅、綠表示，相隔/4。/4qpsk的相位轉移只能從紅點組轉到綠點組。可能出現的最大

29、相位跳變為135°。從最大相位跳變來看，是oqpsk和qpsk的折衷，可以相干解調，也可以非相干解調。因此/4qpsk比qpsk有更好的恒包絡性質，對包絡變化比oqpsk敏感。/4qpsk信號狀態遷移軌跡/4qpsk信號優點：較高的頻譜效率和功率利用性能，適合移動通信應用。缺點：需要線性功率放大器。44 移頻鍵控一、 移頻鍵控fsk是二進制移頻鍵控，具有恒定包絡且相位連續的調頻波。“1”：0d“0”：0d定義調制指數： fd：頻偏 tb：比特寬度h=0.5h=0.7h=1.5ff0fsk的頻譜h越小越向中間靠攏，h=0.5占用頻譜寬度窄。二、 最小移頻鍵控msk（最小移頻鍵控msk是

30、普通fsk的一個特例）1 與移頻鍵控fsk的區別和聯系：移頻鍵控fsk一般來說在頻率轉換處相位不連續，使功率譜產生很強的旁瓣分量，通過帶限系統也會產生包絡起伏變化。為克服以上缺點，需控制相位的連續性，這種形式的數字頻率調制方式稱為相位連續變化（恒定包絡）移頻鍵控，其特例為最小移頻鍵控msk。在一個碼元的時間內，頻偏產生的相位偏移。相位變化是連續的。2 最小移頻鍵控msk調制指數h為0.5的fsk即msk。表示在一個碼元的時間內，能用最小的信號頻偏產生最大的相位偏移。在一個碼元內的相位變化是直線。msk的表達式：3msk的相位網格圖 參見p77 ，78 4。msk的特點：p78（5）5msk的功

31、率譜在msk前面加一個高斯低通濾波器，以抑制旁瓣輸出，因為gsm系統要求鄰道干擾效益60db70db，所以msk不能滿足要求。三、 高斯最小移頻鍵控gmsk1 與msk相比，gmsk的功率譜為什么可以得到改善？msk具有包絡穩定，相對較窄的帶寬，能進行相干解調的優點。但不能滿足移動通信中對帶外幅射的嚴格要求。為了壓縮msk的功率譜，可在msk前加入預調制濾波器。gmsk原理圖(p79 fig 4.24)預調制濾波器必須具有以下特點：預調制濾波器高斯低通濾波器使功率譜高頻分量滾降變快。得到良好的頻譜特性，調制指數仍為0.5。（參見圖p80 fig4.26）2 gmsk的應用Ø gsm標

32、準中，傳輸速率=1625/6kbit/s=270.833kb/s ,采用gmsk調制方式，tbbb0.3 （濾波器的3db帶寬為bb）既照顧誤碼率又壓旁瓣。當tbbb時，等于不加濾波。gmsk的功率譜見：參見圖p80 4.26gmsk：話音適用，調制效率低。45擴頻調制技術一、 擴頻調制技術概述1 分類ü 直擴序列擴頻(ds)：采用比特率非常高的數字編碼的隨機序列去調制載波，使信號帶寬遠大于原始信號帶寬；ü 跳頻擴頻（fh）: 采用較低速率編碼序列的指令去控制載波的中心頻率，使其離散地在一個給定頻帶內跳變，形成一個寬帶的離散頻率譜。ü 各種混合系統。fh/ ds2

33、 何為擴頻通信，其特點？擴頻用來傳輸信號帶寬遠大于原始信號帶寬。頻帶的擴展由獨立于信息的碼來實現。在接收端用同步接收實現解擴和數據恢復。該項技術稱為擴頻調制，傳輸信號的系統稱為擴頻系統。特點：p83二、直擴序列擴頻ds1、 直接序列ds擴頻系統的工作原理p84 fig4.29采用比特率非常高的數字編碼的隨機序列去調制載波，使信號帶寬遠大于原始信號帶寬；2擴頻碼序列1 對擴頻碼要求：p832 偽隨機碼序列采用窄脈沖、高速率偽隨機碼序列。具有很強的隱蔽性和很強的抗白噪聲和單頻及窄帶、寬帶干擾的能力。3、 擴頻增益（由頻譜擴展對抗干擾帶來的好處）擴頻增益處理增益：gpbw / bsbw：擴頻信號帶寬

34、bs：信息帶寬,信碼速率例：p85三、跳頻擴頻（fh）1. 跳頻擴頻系統的工作原理（1） 原理框圖p86 fig4.32（2） 什么是跳頻及作用 采用較低速率編碼序列的指令去控制載波的中心頻率，使其離散地在一個給定頻帶內跳變，形成一個寬帶的離散頻率譜。靠躲避干擾來達到提高信噪比的。調頻擴頻通信系統中，載波頻率通常有幾十個甚至成千上萬個，必須用復雜的偽隨機碼來控制頻率的變化。有較強的抗干擾能力：對單頻干擾和窄帶干擾、近電臺產生的遠近效應，可以利用跳頻抵抗。2.原理上與直擴系統的區別ü 跳頻擴頻：靠躲避干擾來達到提高信噪比的ü 直擴系統：靠頻譜擴展和解擴處理提高信噪比3.指標&

35、#252; 擴頻增益（分析同直擴系統）ü 跳變的速率：ü 慢跳頻：跳變的速率遠比信號速率低ü 快跳頻：跳變的速率接近信號最低速率例：為了進一步提高編碼和交織的抗衰落能力，gsm中還提供了可供選擇的慢跳頻能力。跳頻提供了傳輸鏈路上的分集，且可將干擾的影響均勻分到所有話路上。慢跳頻的原理是：每個移動臺在每個tdma (frame)的發送時隙改變一次頻率。也就是說移動在當前的一個時隙（577us）上用一個固定的頻率發送（或接收），在下frame相同時隙以前移動臺必須跳到另一個固定頻率上，以便在相同時隙用新的固定頻率進行發送（或接收）。收和發始終保持在雙工頻點上。跳頻的頻

36、點數為1到64 gsm跳頻是在tdma幀時隙上進行的。c0（廣播信道）：不跳。bcch、ccch，剛開機，校正用。ccch有的沒有用滿也可跳，但是bcch一定不跳。要求跳頻每組的數目最少應大于4個，否則起不到抗干擾的目的。因為頻率越少，相關性越大，干擾越大。第五章 抗衰落技術51概述1 引入抗衰落技術原因陰影衰落，多徑衰落，氣象等條件的變化也影響信號的傳播。2 常用的抗衰落技術ü 分集技術：補償衰落信道損耗ü 均衡技術：補償由于多徑效應而產生的碼間干擾的ü 信道編碼：通過在發送信息時加入冗余的數據位來改善鏈路的性能。52分集技術1 分集技術的基本概念及分類分集技術

37、的基本概念如何利用多徑信號來改善系統的性能。利用傳輸多條相同信息且具有近似相等的平均信號強度和相互獨立衰落特性的信號路徑，并在接收端對這些信號進行適當的合并，以便大大降低多徑衰落的影響，從而改變傳輸的可靠性。分類：ü 顯分集：空間分集，極化分集，角度分集，頻率分集，時間分集ü 隱分集：交織編碼（第9章），直擴，跳頻（第4章）。2 移動系統中用的分集技術空間分集：畫出空間分集的示意圖（p91圖5。2）發射端采用一幅天線，接收端采用多幅天線。接收端天線之間的距離d應足夠大，以保證各接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨立的。理想情況下，接收端天線之間的距離d為/2就足以保證各支路接

38、收的信號是不相關的。但在實際系統中，接收天線之間的間隔要視地形地物等具體情況而定。空間的間距越大，多徑傳播的差異越大，所收場強的相關性就越小。天線間隔，可以是垂直間隔也可以是水平間隔，但垂直間隔性能差，不用。為獲得相同的相關系數，基站兩分集天線之間垂直距離應大于水平距離。分集的支路數m越大，分集的效果越好。但當m較大時m3，分集的復雜性增加，增益的增加隨m的增大而變得緩慢。極化分集；角度分集；頻率分集；時間分集（p9192）3 分集技術的合并技術ü 選擇式合并（要求畫出示意圖）ü 最大比合并（要求畫出示意圖）選擇式合并只需在接收機處使用一個附加監測臺和一個天線切換開關，因而

39、很易實現。但是，它并不是最優的分集技術，因為它未在同一時刻使用所有可用的支路。而最大比合并則不同，它采用同相和加權的技術，利用了m條支路中的每一條，因而它可以在接收的每一時刻均會達到可實現的最大信噪比。（rap p242243）ü 等增益合并ü 開關式合并4分集系統的性能改善（p96圖5。11）：53隱分集技術（略）54自適應均衡技術及其應用（略）55信道編碼（略）第七章 移動通信中的多址接入技術71 概述一、 多址技術：眾多的移動臺，通過空中交換信息而彼此互不干擾的一種接入技術。二、多址接入方式l 當以傳輸信號的載波頻率的不同劃分來建立多址接入時，稱為頻分多址方式fdma

40、l 當以傳輸信號存在的時間不同劃分來建立多址接入時，稱為時分多址方式tdmal 當以傳輸信號的碼型不同劃分來建立多址接入時，稱為碼分多址方式cdma三種多址接入方式示意圖fdma是頻率資源的重用，以頻道來分離用戶地址，是頻道受限和干擾受限系統。tdma是時隙資源的多用，以時隙來分離用戶地址，時隙受限和干擾受限的系統。但一般說來，它只是干擾受限的系統。cdma是碼型資源的重用。72 fdma方式 一、頻分多址（fdma）系統原理fdma為每一個用戶指定了特定信道，這些信道按要求分配給請求服務的用戶。l 把可以使用的總頻段劃分為若干占用較小帶寬的頻道，這些頻道在頻域上互不重疊，每個頻道就是一個通信

41、信道，分配給一個用戶。l 在接收設備中使用帶通濾波器允許指定頻道里的能量通過，但濾除其他頻率的信號，從而限制臨近信道之間的相互干擾。l fdma通信系統的基站必須同時發射和接收多個不同頻率的信號；任意兩個移動用戶之間進行通信都必須經過基站的中轉，因而必須占用4個頻道才能實現雙工通信。不過，移動臺在通信時所占用的頻道并不是固定指配的，它通常是在通信建立階段由系統控制中心臨時分配的，通信結束后，移動臺將退出它占用的頻道，這些頻道又可以重新分配給別的用戶使用。 二、fdma系統的特點l fdma信道每次只能傳送一個電話。l 每信道占用一個載頻，相鄰載頻之間的間隔應滿足傳輸信號帶寬的要求。l 符號時間

42、比平均延遲擴展大，碼間干擾小。l 技術成熟，易于與模擬系統兼容，對信號功率控制要求不嚴格。l 但是在系統設計中需要周密的頻率規劃，基站需要多部不同載波頻率發射機同時工作，設備多且容易產生信道間的互調干擾。l 越區切換較為復雜和困難。73 tdma方式一、tdma系統原理利用無線信號時間上的正交性，盡管使用相同的頻率但在不同的時間里通話，不會相互產生干擾。在一對頻率構成的頻道上分成許多時隙，供不同用戶通話使用。所以分配給各移動臺的不是特定的載頻，而是一個特定的時隙。l 把時間分成周期性的幀，每一幀再分割成若干時隙(無論幀或時隙都是互不重疊的)，每一個時隙就是一個通信信道,配給一個用戶。l 根據一

43、定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內只能按指定的時隙向基站發射信號，滿足定時和同步的條件下，基站可以在各時隙中接收到各移動臺的信號而互不干擾。l 基站發向各個移動臺的信號都按順序安排在預定的時隙中傳輸，各移動臺只要在指定的時隙內接收，就能在合路的信號中把發給它的信號區分出來。 l在gsm中，無線路徑上是采用時分多址（tdma）方式。每一頻點（頻道或叫載頻trx）上可分成8個時隙，每一時隙為一個信道，因此，一個trx最多可有8個移動客戶同時使用，見圖所示。 頻分多址和時分多址方式圖中所示（a為fdma，b為tdma）是一個方向的情況，在相反方向上必定有一組對應的頻率（fdma）時隙（tdma）

44、。 二、 tdma的幀結構 p140gsm幀結構p187, p188 fig 9.16三、 tdma系統的同步與定時同步與定時是tdma系統正常工作的前提位同步；幀同步；系統定時四、tdma系統具有如下特性 (1) 每載頻多路。(2) 突發脈沖序列傳輸。移動臺信號功率的發射是不連續的，只是在規定的時隙內發射脈沖序列。 (3) 傳輸速率高，每載頻含有時隙多，則頻率間隔寬，數字傳輸帶來了時間色散，使時延擴展量加大，務必采用自適應均衡技術。 (4) 傳輸開銷大。由于tdma分成時隙傳輸，使得收信機在每一突發脈沖序列上都得重新獲得同步。為了把一個時隙和另一個時隙分開，保護時間也是必須的。因此，tdma

45、系統通常比fdma系統需要更多的開銷。 (5) 對于新技術是開放的。(6) 共享設備的成本低。由于每一載頻為許多客戶提供業務，所以tdma系統共享設備的每客戶平均成本與fdma系統相比是大大降低了。(7) 移動臺較復雜。它比fdma系統移動臺完成更多的功能，需要復雜的數字信號處理。 74 cdma方式一、 cdma（coded division multiple access）系統原理利用無線信號碼序列的正交性既互不相關性。l 不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區分，而是用各自不同的編碼序列來區分，或者說，靠信號的不同波形來區分。l 從頻域或時域來觀察，多個cdma信號是互相

46、重疊的。l 接收機的相關器可以在多個cdma信號選出使用的預定碼型的信號。其他使用不同碼型的信號因為和接收機本地產生的碼型不同而不能被解調。它們的存在類似于在信道中引入了噪聲或干擾，通常稱之為多址干擾。 l 無論正向傳輸或反向傳輸，除去傳輸業務信息外，還必須傳送相應的控制信息。為了傳送不同的信息，需要設置相應的信道。l 這些邏輯信道無論從頻域或者時域是相互重疊的，或者說它們均占用相同的頻段和時間。二、理想地址碼和擴頻碼的特性（要求）² 足夠多² 良好的自相關特性（尖銳）² 處處為0的互相關特性² 不同碼元數平衡相等² 盡可能大的復雜度三、地址碼

47、：沃爾什（walsh）碼 p143Ø 優點：正交碼， 良好的自相關特性，處處為0的互相關特性。Ø 缺點：各碼所占用的頻譜寬度不同，不能做擴頻碼。l walsh碼的生成哈大瑪（hadamard）矩陣m11 - hadamard矩陣的一般表達式l 應用：（詳見教材）前向碼分信道，碼分信道數64；（n-cdma）反向碼分信道的編碼調制四、 m序列偽隨機碼準正交碼（第5章）Ø 優點：具有類似白噪聲的特點，能達到尖銳的自相關特性和較好的互相關特性，同一碼組內的各個碼可以作到頻帶很寬，且相等。Ø 缺點：互相關特性不是處處為0，系統性能會受影響。五、 gold序列（選

48、講）² gold序列 p147p148是m序列的組合碼，由優選對的兩個m序列逐位模2加得到。將m序列向后移位，可以得到新的gold序列。構造簡單，序列多應用廣泛。六、 cdma系統的特點具有更大的系統容量、更高的話音質量以及抗干擾、保密等優點。（作為第三代數字蜂窩移動通信系統的首選方案。）1、語音激活技術cdma系統中，所有用戶共享同一個無線信道，當某一用戶不講話時，該用戶的發射機不發射或少發射功率。這樣，其他用戶受到的干擾都相應地減少。利用相應的編碼技術，使用戶的發射機所發射的功率隨著用戶的語音來作調整。即用戶講話時語音編碼器輸出速率高，發射機所發射的平均功率大，當用戶不講話時語音

49、編碼器輸出速率很低，發射機所發射的平均功率很小。2、 軟容量及意義在cdma系統中，系統容量是受多址干擾限制，當用戶數量超過容量時，只是話音質量有所降低，而不會象fdma或tdma系統那樣造成呼損，所以稱為軟容量。其意義是在通話高峰期（忙時）或進行越區切換時，不會象fdma或tdma系統一樣由于缺少信道而導致通話中斷，而只是稍微降低用戶的通話質量，待小區負荷減輕時，通話質量還可恢復正常。3、軟切換及意義在cdma系統中，由于所有的小區都可以使用相同的頻率，小區之間是以碼型的不同來區分的。當移動用戶從一個小區移動到另一個小區時，不需要移動臺進行收、發頻率切換，只需要在碼序列上作相應地調整，稱為軟

50、切換。優點：先與新的基站接通新的通話，然后再切斷原通話鏈路。不會出現“乒乓”效應。又由于系統具有軟容量，越區切換的成功率遠大于fdma和tdma。4、 rake接收機將多徑信號分離出來分別接收，可以克服多徑衰落，并等效提高了接收有用信號的功率。5、 保密性能好，耗電省6、 遠近效應：距離接收機近的用戶對距離遠的用戶的造成的干擾。克服遠近效應，采用嚴格的功率控制。76 系統容量通常用無線容量m表示系統容量。 對于蜂窩系統m的定義： 式中，m是系統容量；是分配給系統的總的頻譜；是信道帶寬；n是頻率復用的小區數。一、 fdma和tdma蜂窩系統的容量模擬fdma系統 信道/小區式中c/i為載干比。

51、數字tdma系統 信道/小區 式中等效帶寬 m為載波的時隙數二、 cdma蜂窩系統的容量 系統容量 信道/小區式中w是總頻帶寬度（cdma信號所占頻譜寬度）；是信息的比特速率；是信息的比特能量；是干擾的功率譜密度。類似通常所說的歸一化信噪比，是系統的處理增益。例：ncdma系統所占的有效頻譜寬度mhz，語音編碼速率kbit/s，若比特能量與噪聲密度比db，則m=29.5；若db，則m=37。如果考慮擴頻帶寬中的背景熱躁聲，則 信道/小區如果考慮cdma蜂窩系統的特點，還應該根據其特點，對系統容量公式進行修正。1、 采用語音激活技術提高系統容量由于人們在通話過程中講話是不連續的，統計表明，對話的激活比（占空比）d通常小于35%，也就是說，在通話過程中平均只有35%的時間在講話，另外65%的時間處于聽對方講話、停頓或其他等待狀態。如果在語音停頓時，停止信號發射，對cdma系統而言，其他用戶所受到的干擾都會相應的減少65%，從而系統容量可以提高到原來的1/d=2.86倍。因此，可將公式修正為 信道/小區如果系統是干擾