2010级《移动通信技术》复习提纲

2010 级移动通信技术复习提纲第 1 章 概论1. 什么叫移动通信？ 通信的双方至少有一方处于移动状态下进行信息传输和交换的通 信就叫做移动通信。2. 移动通信有哪些主要特点？ 1. 移动通信必须利用无线电波进行信 息传输。 2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的。 3. 移动通信可以利用的频谱资源非常 有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增 4. 移动通信系统的网络结构多种多 样，网络管理和控制必须有效。 5. 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中 使用。3. 移动通信系统的分类：按工作方式可分为同频单工、 异频单工、 异频双工 和半双工；按多址方式可分为频分多址（ FDMA ）、 时分多址（ TDMA ）和码分 多址（ CDMA ）5. 移动通信包括哪些基本技术 ? 各项技术的主要作用是什么 ?调制技术 : 把基带信号变换成适合信道传输的信号的技术。移动信道中电波传播特性的研究：通过理论分析或根据实测数据进行统计分析（或二者结合），来总结和建立有普遍性的数学模型，利用这些模型，可以估算一些传播环境中的传播 损耗和其它有关的传播参数多址方式：提高信道的容量。 抗干扰措施：除存在大量的环境噪声和干扰外，还存在大量电台产生的干扰，如邻道干扰、 共道干扰和互调干扰等。利用抗干扰技术可以减少这些干扰噪声。组网技术：研究网络结构、网络接口、网络的控制与管理。第 2 章 移动信道1. 什么是信道？根据信道特性参数随外界各种因数的影响而变化的快慢，信道 由可分为哪两种类型， 移动通信信道属于哪种类型？移动通信信道有哪些基本特 征? 简述移动通信信道存在的 3 类损耗和 4 种效应。信道是指以传输媒质为基础的信号通道。信道可以分为恒参信道和随参信道。移动信道属于随参信道特点： 带宽有限； 干扰和噪声影响大； 存在着多径衰落。1）路径传播损耗：一般称为衰耗，是指电波在空间传播所产生的损耗，它反映出传播在宏 观大范围（千米量级）的空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势。2）慢衰落损耗：它主要是指电波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生的阴影效应而导致的损耗， 它反映 出在中等范围（数百波长量级）的空间距离上的接收信号电平平均值起伏变化的3）快衰落损耗： 它是反映微观小范围 （数十波长量级） 的空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋 势。 1）阴影效应：由于大型建筑物或其他物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播 半盲区，类似于太阳光受阻挡后产生的阴影。2）远近效应 ：由于接收用户的随机移动性，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， 并使弱者 （离基站较远的用户）掉 线，通常称这一现象为远近效应。 3）多径效应：由于接收者所处的地理环境的复杂性，使 得接收到的信号不仅有直射波的主径信号， 还有从不同建筑物反射及绕射过来的多条不同路 径的信号， 而且它们到达时的信号强度、 到达时间及到达时的载波相位都不一样， 所接收到 的信号是上述各路经信号的矢量和， 各路经信号之间可能会产生自干扰， 称这类自干扰为多 径效应。 4）多普勒效应：移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒 效应。2. 简述移动信道中电波传播的方式和特点。哪种电波的传播可按自由空间传播 来考虑。地面波传播（绕射） ：要求天线的最大辐射方向沿地面，采用垂直极化。传输损耗随着频率 的升高而急剧增加，传播距离迅速减少。天波传播（折射和反射） ：天线向高空辐射的电波在电离层被连续折射；以短波为主，可以 进行数千公里的远距离传播。视距波传播（直射） ：为 VHF和 UHF 频段的主要传播方式。地面反射波 ：从发射天线发出的电磁波经过地面反射传播， 是干扰信号传播的主要因数 （多 径衰落）。直射波3. 自由空间电波的传播损耗： Lfs（dB） 32.44 201gd（km） 201gf （MH z） 自由空间电波传播损耗与信号频率、传播距离的关系。 Lfs 与收、发天线增益无关， 仅与频率和距离有关。 （上式为 lg 不是 201）4. 电波在大气中传播产生折射的原因是什么，什么情况下有利于电波的传播， 什么情况下不利于电波的传播？地球等效半径。当一束电波通过折射率随高度变化的大气层时， 由于不同高度上的电波传播速度不同， 从而 使电波射束发生弯曲， 弯曲的方向和程度取决于大气折射率的垂直梯度 dn/dh 。这种由大 气折射率引起电波传播方向发生弯曲的现象，称为大气对电波的折射。正折射： 大气折射率随着高度的增加而减少， 电波传播向下弯曲。 即电波射束朝向地球方向弯曲，直射距离增长，绕射损耗减小。负折射：大气折射率随着高度的增加而增加，电波传 播向上弯曲。即电波射束背向地球方向弯曲， 直射距离缩短， 绕射损耗增大。大气折射对电 波传播的影响， 在工程上通常用 “地球等效半径” 来表征， 即认为电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径变成了等效半径 R5. 什么是绕射损耗？什么是菲涅尔余隙？第一菲涅尔半径与绕射损耗的关系。 电波的直射路径上存在各种障碍物， 由障碍物引起的附加损耗称为绕射损耗。 障碍物定顶点 P 到发射端与接受端的连线 TR的距离 x，称为菲涅尔余隙。 第一菲涅尔半径越大， 绕射损耗 就越小6. 什么是信号局部中值？ 信号的局部中值，其含义是在局部时间中， 信号电平大于或小于它的时间各为 50%。7. 什么是衰落、快衰落和慢衰落。 由于移动台的不断运动，电波传播路径上的 地形、 地物的不断变化的， 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，所以称作慢衰落。慢衰落又可以看成是短期信号中值电平在长 期中的起伏。快衰落又可以看成是瞬时信号电平在短期中的起伏。8. 多普勒频移。 移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化，称为多普勒效应。 由此引起的附加频移称为多普勒频移。9. 多径衰落服从什么分布，慢衰落服从什么分布？ 多径衰落的信号包络服从瑞利分 布（直射波主导） /莱斯分布（反射波主导）两种。 ;慢衰落 服从对数正态分布 （高斯分布）10. 什么是多径时散？时延扩展的大小可以直观地理解为在一串接收脉冲中，最大传输时延和最小 传输时延的差值，记为 。 表示多径时散散布的程度。 的大小与时延扩展 的关系。时延扩展的影响的两大主要影响。11. 什么是相关带宽？相关带宽的表达式。由于相关带宽的存在对输入信号带宽 的要求。工程上相关带宽的估算公式。 两衰落信号相关时的频率间隔就是相关带宽 /1估算公式： B c=为时延212. 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 不同可分为哪三类地区？ 1）开阔地区 2）郊区 3）中小城市地区 4）大城市地区解：自由空间的传播损耗为13. 地形的分类与定义。实际地形从电波传播的角度考虑，可分为哪两大类？各 种地形地物的传播损耗计算原则。 中等起伏（准平坦）地形和不规则地形。 某移动通信系统，工作频率为 450MHz，基站天线高度为 70 m，移动台天线高度为 1.5 m， 在市区工作，传播路径为准平坦地形，通信距离为20km ，求传播路径的中值路径损耗。Lbs=32.45+20lgd+20lgf= 111.5（ dB）考虑到工作在准平坦地形的市区环境，由图 2-27 查得 Am(f,d) Am(450,20) 30.5dBHb(hb,d) Hb(70,20) 10dBHm(hm, f) Hm(1.5,450) 3dBLb=111.5+30.5-(-10)-( -3) =155dB第 3 章 调制技术1 调制解调技术研究的主要内容有哪些？2. 调制的目的、调制的主要功能和调制技术的分类 调制的目的是把要传输的模拟信 号或数字信号变换成适合信道传输的信号。载荷信息、搬移频谱 /抗干扰特性 / 频谱有效性调 制信号的峰平比。调制可分为模拟调制(或连续调制)和数字调制第 4 章 抗信道衰落技术1. 为了提高移动通信系统的性能，分集技术、均衡和信道编码这三种技术被用 来改进接收信号质量。分集技术、均衡和信道编码的作用。 分集接收：是用来补偿 衰落信道损耗的；均 衡 ：是用来补偿时分信道中由于多径效应而产生的码间干扰的； 信道编码：是通过发送信息时加入冗余的数据位来改善链路的性能的。2. 均衡。均衡技术分为两类，线性均衡和非线性均衡。这两类均衡技术的差别。在 GSM 系统中采用自适应均衡技术解决时间色散问题。 这两类均衡技术的差别主 要在于均衡器的输出被用于反馈控制的方法。3. 分集接收。分集接收的两重含义。分集接收的必要条件。分集接收的充分条 件。“分”：空间、频率和时间，即分散传输。 “集”：信号的合并方式，即集中处理。分集 接收的必要条件是在接收端必须能够接收到承载同一信息的且在统计上相互独立 (或近似独 立)的若干不同的样值信号。 分集接收的充分条件是如何将可获得的含有同一信息但是统计 上独立的不同样值加以有效且可靠的利用。4. 什么是宏分集，什么是微分集？微分集是怎样细分的？宏分集 把多个基站设置 在不同的地理位置上 (如蜂窝小区的对角上) 和在不同方向上， 同时和小区内的一个移动台 进行通信(可以选用其中信号最好的一个基站进行通信) “微分集”是一种减小快衰落影响的分集技术， 在各种无线通信系统中都经常使用。理论和实践都表明，在空间、频率、化、场分量、角度及时间等方面分离的无线信号，都呈现互相独立的衰落特性1.空间分集2.极化分集 3.角度分集 4.频率分集 5.时间分集 6.场分量分集5. 根据在接收端使用合并技术的位置不同， 可以把合并技术分为哪两类？ 分为检 测前( Predetection )合并技术和检测后( Postdetection )合并技术。6. 分集接收对信噪比的改善程度。信噪比和信纳比。 每增加一条分集支路，它对输 出信噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。7. 交织器的作用。 交织器的作用是将源比特分散到不同的时间段中，以便在出现深衰落 或突发干扰时， 来自源比特中某一块最重要的码位不会被同时扰乱。 源比特被分开后， 还可 以利用差错控制编码(又称为信道编码)来减弱信道干扰对源比特的影响。第 5 章 语音编码1. 语音编码。 语音编码是将模拟语音信号转换为数字语音信号，以便在数字信道中传输。2. 语音编码技术三种类型。 语音编码技术可以分为波形编码、参量编码和混合编码等。3. 三种语音编码的特点。 波形编码是将时间域信号直接变换为数字代码，即在时域上对 模拟话音的电压波形按一定的速率抽样， 再将幅度量化， 对每个量化点用代码表示。 目标是 尽可能精确地再现原来语音波形。 波形编码能提供很好的话音质量， 但编码信号的速率较高， 一般应用在信号带宽要求不高的通信中。参量编码将信源信号在频率域或其他正交变换 域中提取特征参量， 并将其变换为数字代码进行传输。 混合编码语音信号中既包括若干语音 特征参量又包括部分波形编码信息混合编码是适合于在数字移动通信中采用的第 6 章 组网技术基础1. 什么是噪声，噪声的分类方法。 所谓噪声可理解为它是通信系统中对信号有影 响的所有干扰的集合。内部噪声 / 外部噪声2. 什么是加性噪声，什么是乘性噪声？ 所谓加性噪声指的是这类噪声和在信道内传 输的信号存在着相加的关系， 并且与信道内有无信号无关它是独立存在的。 所谓乘性噪声是 指依赖于与信号存在的，当信道内没有信号时它也随之消失。3. 移动信道中主要存在哪些噪声，哪种噪声影响比较大？4. 什么是邻道干扰？。 一般可分为： 内部噪声； 自然噪声； 人为噪声。移动信道中，外部噪声(亦称环境噪声)影响较大。 5. 落入邻道接收机的调制边带功率计算方法。 若已知调频电台的频偏为 f, 则调频 指数 =f/Fm 就可确定，由式 (6-3)求出 nL 后，就能求出边频分量的幅度 JnL()， 以及 JnL+1()、JnL+2()等等，从而求出落入邻道的调制边带功率与载波功率之比值。若已知发 射机功率，则能求得落入邻道的边带功率。 (本题略繁杂可能不考，参照书上例子)6. 什么是同频道干扰？ 在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离后， 要重复使用相同的频道，这种方法称为同频道再用。同频道再用可能会引发同频道干扰。 同频道再用距离越近，同频道干扰就越大；再用距离越远，同频道干扰就越小，但频率利用 率就会降低。7. 什么是射频防护比？ 为了保证接收质量 , 接收机输入端有用 信号电平 与同频道干扰电 平之比要大于某个数值 ,该数值称为射频防护比8. 同频道再用距离是怎样计算的？ D Di Ds Di r0小区半径 r0s/i 8Di /r 0=10 40 s/i 为射频比(1040 1.6 )(此题多半要考)9. 为什么采用多址方式 ? 常规的三种多址方式定义 ? 解决多个用户如何高效共享一 个物理链路资源的技术。 频分多址 / 时分多址 / 码分多址10. 什么是小区制， 小区制的优点？ 当用户数很多时， 话务量相应增大， 需要提供很多 频道才能满足通话要求。 为了加大服务面积， 从频率复用的观点出发， 可以将整个服务区划 分成若干个半径为 220 km 的小区域，每个小区域中设置基站，负责小区内移动用户的无 线通信，这种方式称为小区制。可以提高频率利用率 / 具有组网的灵活性11. 蜂窝网中区群的定义；蜂窝的分类：宏蜂窝( Macro-cell )、 220km、微蜂 窝( Micro-cell )：0.4 2km、皮蜂窝( Pico-cell)： 400m、分层蜂窝(由多种蜂 窝组成) 、多维小区；什么是频率服用 ? 对频率复用的要求；区群内小区数计 算公式 N=i2 ij j 2 ；同频小区中心距离计算公式； D= 3N * r (小区数 N辐射 半径 r)中心激励和顶点激励和小区分裂概念。 在每个小区中，基站可以设在小区 的中央，用全向天线形成圆形覆盖区，这就是所谓的“中心激励”方式。也可以将基站设计 在每个小区六边形的三个顶点上， 每个基站采用 3 副扇形辐射的定向天线， 分别覆盖 3 相 邻小区的各三分之一区域， 每个小区由 3 副扇形天线共同覆盖， 这就是所谓的 “顶点激励” 方式12. 什么是越区切换 ? 越区切换的准则？简述移动台辅助的越区切换策略；越区切换时的信道分配。 越区 （ 过区 ）切换 （Handover 或 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。该过程也称为自动链路转移 ALT准则 1：相对信号强度准则准则 2：具有门限规定的相对信号强度准则准则3：具有滞后余量的相对信号强度准则 准则 4：具有滞后余量和门限规定的相对信号强度准则13. 位置登记和更新。 位置更新包括三个方面的内容： （ 1）移动台的位置登记； （ 2）当 一个移动台从一个位置进入一个新的位置区域时，移动系统所进行的通常意义下的位置更 新；（3）在一个特定时间内，网络与移动台没有发生联系时，移动台自动地、周期（以网络 在广播信道发给移动台的特定时间为周期）与网络去的联系，核对数据。 基于时间的位 置更新策略 基于运动的位置更新策略 基于距离的位置更新策略 第 8 章 数字蜂窝移动通信系统（ GSM 系统部分）1. GSM 系统与模拟蜂窝网比较有哪些优点？ 系统的容量至少是 AMPS的 10 倍；（2） 通信质量等于或优于现有 AMPS 系统； 3） 易于过渡并和现有模拟系统兼容（双模式） ；4） 较低的成本； 5）蜂窝开发网络结构（ CONA）2. GSM 系统采用的是什么多址方式 ?TDMA 、FDMA3. GSM 系统的语音采用的是什么编码？ 采用声码器和波形编码器的混合物 - 混合编 码器4. GSM 系统每一频点（频道或叫载频 TRX ）上可分成多少个时隙？ 85. GSM 系统采用的是什么调制方式 ?GMSK 调制方式6. GSM 系统是由哪三大部分组成的，各部分的功能是什么？ 由交换网路子系统 NSS）完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。、无线基站子系统 （BSS）负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能和移动台（MS）完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。 三大部分组成。7. GSM 系统有哪三个数据库？ 原籍用户位置寄存器 （ HLR）访问用户位置寄存器 （VLR） 移动设备识别寄存器（ EIR）8. GSM 系统的关键技术有哪些？ 1） 工作频段的分（ 2） 时分多址技术（ TDMA）（3） 时分多址 （TDMA） 帧结构（ 4）空间分集（ 5） 时间色散和均衡 6） 基站与移动台 间的时间调整（ 7 话音编码（ 8）信道编码（ 9交织技术（ 10） 跳频技术 11 保密措施9. TDMA 系统的主要特性。 每载频多路 /突发脉冲序列传输 / 传输速率高，自适应均衡 / 传输开销大 /对于新技术是开放的 /共享设备的成本低 / 移动台较复杂10. GSM 系统主要采用什么分集接收技术？ 空 间 分 集12. 在 GSM 系统中采用什么技术解决时间色散问题？ 在 GSM 系统中采用自适应均 衡技术解决时间色散问题13. 在 GSM 中采用跳频技术的主要目的是什么？ 改善衰落， 处于多径环境中的漫速 移动的移动台，通过采用跳频技术，大大改善移动台的通信质量，相当于频率分集。14. GSM 系统的结构及组成。15. GSM主要网络接口的功能。 GSM系统的主要接口是指 A 接口（ A接口定义为交换网 络子系统 （NSS）与基站子系统 （BSS）之间的通信接口） 、 Abis 接口（ Abis 接口定义为基站子系统 的基站控制器 （BSC）与基站收发信机两个功能实体之间的通信接口）和 Um 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。 ）第 8 章 数字蜂窝移动通信系统（ CDMA 系统部分）2. 什么是软容量和软切换 ? CDMA 蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道，用户信号的 区分只靠所用码型的不同，因此当蜂窝系统的负荷满载时，另外增加少数用户，只会引起 话音质量的轻微下降（或者说信干比稍微降低） ，而不会出现阻塞现象。移动台在从一个小区进入另一个小区时， 先建立与新基站的通信， 直到接收到原基站信号低 于一个门限值时再切断与原基站的通信的切换方式。3. 什么是功率控制 ? 说明 CDMA 蜂窝系统中为什么采用功率控制 ?对功率控制 的要求是什么 ?CDMA 系统是一个自扰系统，所有移动用户都占用相同带宽和频率，“远近效用”问题特别突出。 CDMA 功率控制的目的就是克服“远近效用” ，使系统既能维护高质 量通信，又不对其他用户产生干扰。采用功率控制的原因：系统中存在“远近效应”4. IS-95A 是什么标准？ IS-95A 是 1995 年美国 TIA正式颁布的窄带 CDMA （N-CDMA）标准。5. W-CDMA 是什么标准？ SCS Mobilcom公司提出的一种宽带码分多址蜂窝通信系统。6. CDMA 系统的基本原理。 CDMA 给每一用户分配一个惟一的码序列（扩频码） ，并 用它对承载信息的信号进行编码。 知道该码序列用户的接收机对收到的信号进行解码， 并恢 复出原始数据。7. CDMA 是以什么技术为基础的？ CDMA 是以扩频技术为基础的。8. 适用于码分多址蜂窝通信系统的扩频技术。9. CDMA 用什么码来区分信道？ PN10. CDMA 采用的关键技术。 功率控制技术 PN码技术 RAKE 接收技术软切换技术语音 编码技术11. CDMA 的特点。 频率规划简单 /建网成本低 /“绿色手机” / 多种形式分集第 9 章 第三代移动通信系统2. 第三代移动通信的主流标准。 三大技术标准中 WCDMA和 CDMA2000都采用的是 FDD 模式，只有 TD-SCDMA采用的是 TDD 模式、 WINMAX3. 第三代移动通信的关键技术。 1 初始同步技术 2Rake 多径分集接收技术 3. 高效信 道编译码技术 4. 智能天线技术 5. 多用户检测技术 6. 功率控制技术4. 高空平台电台（ HAPS）5. 国际电信联盟（ ITU ）6. 中国通信标准协会 （ CCSA，China Communication Standard Association）7. 对第四代移动通信系统的基本要求。 高速数据传输，根据移动速度支持各种传输速度（3 h为 100 Mb/s ，60 h为20 Mb/s ，250 h为2 Mb/s ，500 h为 xMb/s ）；以 IP 为基础的无线接续，支持 QoS； 各系统（ IMT-2000、 WLAN、 BWA、卫星、广播）之 间无缝的业务支持，并支持全球漫游。支持多重模式、支持对称非对称业务。8. 第四代移动通信系统中的关键技术。 OFDM技术软件无线电技术 /全 IP技术/智能线 （SA） /MIMO （多入多出）技术附加章节 扩展频谱通信1. 扩频 通信 的基 本特 点。 扩频通信，即 扩展频谱 通信技术（Spread Spectrum Communication ），它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。2. 扩频通信的理论基础。 由香农公式中可以看出：为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽 W 或提高信噪比 S / N。换句话说，当信号的传输速率C一定时，信号带宽 W 和信噪比 S/N 是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的 要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚 至淹没在噪声之下也是可能的。3. 扩频通信常用的三种码型(3WALSH函数正交码。4.般的无线扩频通信系统都要进行哪三次调制信息调制 /扩频调制 /射频调制1)M 序列，即最长线性伪随机系列； (2) GOLD 序列2. 易于同频使用，提高了无线频谱4. 可以实现码分多址 5. 抗多径5. 扩频通信的主要优点。 1. 抗干扰性强，误码率低利用率 3. 隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小干扰 6. 能精确地定时和测距 7. 适合数字话音和数据传输， 以及开展多种通信业务 8. 安 装简便，易于维护