1、考试要求,闭卷 题型：填空、判断、选择、综合（计算、作图、简答等）,第1章 概论第2章 调制解调 第3章 移动信道的传播特性第4章 抗衰落技术第5章 组网技术 第7章 时分多址数字蜂窝网,总复习,第1章 概论,移动通信概念： 移动通信的主要特点：5方面 单、双工通信的区别 按信号形式移动网可分为哪两类网?数字通信系统的主要优点是什么? P4，6方面,常用的移动通信系统： 无线电寻呼系统：向双向发展 蜂窝移动通信系统：规模最大，用户最多 无绳电话系统：向公用发展 集群移动通信系统：专用 移动卫星通信系统：铱星，全球星 分组无线网：ALOHA；ARDIS；CDPD等 什么是分组无线网？分组传输方式
2、？ 利用无线信道进行分组交换的通信网络；存储、转发方式。,移动通信的基本技术： 调制：移动通信中对调制技术的要求？ 电波传播特性 多址方式：FDMA；TDMA；CDMA；ALOHA；CSMA；混合多址 抗干扰的措施：纠错编码，交织编码，分集技术，自适应均衡，抗干扰的调制技术，扩频、跳频技术，扇区天线，干扰抵消和多用户检测技术(CDMA)。 组网技术,注：第1章的题型以填空题为主，注重基本概念，基本技术和系统框架，注意从总体上把握。,第2章 调制解调,概述： 移动通信信道的基本特征主要有哪些? 移动通信中对调制解调技术的要求是什么? 模拟移动通信系统：FM 数字移动通信系统：数字调制技术 如何定
3、义已调信号的带宽? 如何计算FM信号的带宽? 模拟调频FM 数字频率调制 FSK MSK GMSK,MSK MSK是一种特殊形式的FSK，其频差是满足两个频率相互正交(即相关函数等于0)的最小频差，并要求FSK信号的相位连续。传号频率fm= fc+fd ；空号频率fs=fc- fd 要求码元转换时刻相位连续必须有：两个载频信号在一个码元周期内累积的相位差必须严格的等于的整数倍，最小为。因而可推出频移量fd= 1/(4Tb)= rb /4；则MSK信号的频差f=fm-fs =2fd =1/2Tb；即调制指数为h=0.5。 MSK的信号表达式：,MSK信号的特点： 恒定包络信号 码元转换时刻，相位
4、连续，以载波相位为基准的信号相位在一个码元期间内线形变化/2 在一个码元期间，信号应包括四分之一载波周期的整数倍，信号的频率偏移fd= 1/(4Tb)= rb /4，调制指数为h=0.5,功率谱特点： MSK 主瓣谱能量大，主瓣宽，说明MSK信号的功率谱更加紧凑。 旁瓣下降快 适合于非线形的，邻道抑制严格的移动信道应用 仍不够理想，移动通信中要求邻道衰减60dB以上，需要平滑相位路径。,GMSK,产生原理对预调制滤波器的特性的要求 带宽窄，带外截至尖锐 脉冲响应的过冲较小 滤波器输出的脉冲响应曲线的面积对应于/2的相移量,作业6： 解：已知 rb=16kb/s，fc=32kHz，则：fd=1/
5、4Tb=rb/4=4kHzfm=fc+fd=36kHzfs=fc-fd=28kHzm=Tb/Tm=fm/rb=36/16=9/4s=Tb/Ts=fs/rb=7/4 画图时注意：标清每一个码元周期；码元转换时刻相位连续；恒包络；仔细1/4周期。,作业7： 解：注意：标清每一个码元周期；参考前一码元；平滑。,例1：为了产生0.25GMSK信号，当信道数据速率Rb270kbps时，找出高斯低通滤波器的3dB带宽。射频信道中，90的功率集中在多大的带宽中？确定高斯滤波器的参数。 解：,例2,如果一无线通信链路的SNR为20dB，RF带宽为200kHz，计算理论上可以传输的最大数据率，并与GSM标准比较
6、。 解： 由Shannon信道容量公式，可能的最大数据率（容量）为：GSM的数据率为270.833 kbps, 是理论极限值的四分之一。,例3,虚载频fc10.7MHz，数据比特率为rb=16kb/s的一个MSK信号，问其传号频率fm和空号频率fs各为多少？在一个码元期间内，各包含多少个高频周期？ 解：fm10700+16/4=10704fs10700-16/4=10696m=10704/16=669s= 10696/16=668.5,例4,GMSK信号和MSK信号相比，在信号的形成、相位路径、频谱特性方面有何异同？为什么GMSK的频谱特性得到了改善？ 解：高斯滤波器连续；平滑GMSK：主瓣窄
7、，旁瓣衰减快，频谱利用率高通过高斯滤波器，引入了可控的码间干扰，平滑了相位路径，消除了MSK在码元转换时刻的相位转折点。压缩了调制信号的频谱。,例5,数字移动通信中为什么用GMSK，而不用一般的FSK？GSM中为什么要采用BbTb0.3的GMSK? 解： FSK由于相邻码元相位不连续，频率跳变将引起较大的功率谱旁瓣，频谱效率低，因而只能应用于低速传输系统中。GMSK在MSK的基础上，通过引入可控的码间干扰，平滑了相位路径，压缩了调制信号的频谱，其主瓣窄，旁瓣衰减快，频谱利用率高。在GSM系统中，要求在归一化频率为1.5时功率谱密度低于60dB，也就是要求邻道衰减在60dB以上，根据41页GMS
8、K功率谱图215可知， BbTb0.3时GMSK的功率谱可满足上述要求。,第3章 移动信道的传播特性,3.1 无线电波传播特性 3.2 移动信道的特征 3.3 陆地移动信道的传输损耗 3.4 移动信道的传播模型,作业4： 解：作业5： 解：,作业6： 解：（1）（2）,例1,开阔地组网，传播路径上有一孤山，H180m，hb=60m，hm=1.5m，d1=6km，d2=4km，f=450MHz，求LA。 解：Lfs=32.44+20lgf+20lgd=105.5dBAm(f,d)=27dBHb(hb,d)=-11dBHm(hm,f)=-3dBKjs=-14dB； ，Kjs=-13.15dBQo=
9、26.3dBKT=Kjs+QoLA=LT-KT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)-Kjs-Qo=133.35dB,例2,若信号载频为1850MHz，一辆汽车运动速度26.82m/s，计算在以下情况下接收机载波频率：(a)汽车沿直线朝向发射机运动;(b)汽车沿直线背向发射机运动;(c)汽车运动方向与入射波方向成直角。 解：V=26.82m/s(a)直线朝向发射机运动时，多普勒频移fi为正:(b)沿直线背向发射机运动时，多普勒频移fi为负:(c)成直角时，=90,cos=0，多普勒频移fi0，fR=1850MHz,第4章 抗衰落技术,4.1 分集接收 4.2 RAKE接收
10、 4.3 纠错编码技术 4.4 均衡技术,4.1 分集接收,分集接收的定义、依据、本质、方法、目的、技术 分集方式： 合并方式：线性合并 选择式合并 最大比值合并 等增益合并,合并方式的性能分析与比较 选择式合并：最大比值合并：等增益合并：,数字化移动通信系统的分集性能,4.2 RAKE接收,RAKE接收机：利用多个并行相关器检测多径信号，按照一定的准则合成一路信号供解调用的接收机。 RAKE接收机工作原理：,4.3 纠错编码,交织编码原理,第5章 组网技术,补充,同频道干扰 射频防护比 同频再用最小距离,补充,互调干扰 通常只考虑三阶互调干扰 无三阶互调的频道组 三阶互调关系式：既无三阶互调
11、又无邻道干扰的频道组,补充,例：判断1，2，12，20，24，26是否无三阶互调相容频道组。 解： 1 2 12 20 24 261 10 8 4 211 18 12 619 22 1423 2425 是无三阶互调的相容频道组。,补充,例：某移动通信系统，无线区半径为15km，若要求射频防护比为18dB，试求共频道再用距离至少为多大？ 解：,多址技术,频分多址话务量、呼损率、用户数的计算 时分多址 码分多址FH-CDMA；DS-CDMA 空分多址 随机多址,区域覆盖和信道配置,区域覆盖小区形状：正三角形，正方形，正六边形区群组成：N=i2+ij+j2同频小区的距离：中心激励和顶点激励小区分裂
12、信道配置分区分组法、等频距配置法,网络结构,基本网络结构交换机的组成与基本原理 数字蜂窝网的网络结构各功能实体的构成、作用等各功能实体间的接口分层网络结构,信令,接入信令数字信令：格式、应用音频信令：单音频、双音频（43方式拨号信令）信令传输协议 网络信令：7号信令：SP（SSP，SCP）、STP 信令的应用：以呼叫控制为例,越区切换和位置管理,越区切换准则：4种控制策略：3种信道分配：预留信道 位置管理位置登记：三步呼叫传递：两步位置更新 策略：三种寻呼,课后习题,1.解：多址技术、区域覆盖和信道配置、网络结构、越区切换、位置管理、信令系统 2.解：空中接口：三层协议；多址方式：物理层 3.
13、解：W=(25KHz/ch100ch)25000KHz5MHz,4.解：FDMA系统，已知语音编码速率相同，都是Rb(b/s)，假设不同双工方式下调制方式相同，则频谱效率k（每单位带宽的比特率：b/s/Hz）一定相同。设FDD方式和TDD方式所占的系统带宽分别为BF，BT，则：FDD：k=Rb/(BF/2),所以，BF=2Rb/kTDD：数字信号压缩k=2Rb/BT，所以， BT=2Rb/k所以，BF=BT,0.5s,0.5s,1s,Rb个bit,Rb个bit,上行信道,下行信道,5.解：用户数m=100 每用户的忙时话务量为：a=CTk/3600 =0.0375Erl 整个小区的流入话务量为
14、：A=ma=3.75Erl 由A =3.75Erl、B=5%查128页表52得到：n=7.x=8 由A =3.75Erl、B=20%查128页表52得到：n=4.y=5，因此，共用信道数可以节省3个。,6.解：n=8，a=0.01Erl，B=0.1 专用信道方式：每个信道专门分配给一个用户，所以容纳的用户数m=n=8；信道利用率（每小时每信道的完成话务量）：A0/na/10.011。注意：给每个用户专门分配了一个信道，因此不会产生呼损，即：B0！ 单信道共用方式：n=1，B10，查表得到：A0.111，所以一个信道可以容纳的用户数为m=A/a=11.111，而基站共有8个信道，因此可容纳的用户
15、数为：m=m8=88；信道利用率=A0/n=A(1-B)/10.111(1-0.1)=9.99%。,多信道共用方式：n=8，B=10%，a=0.01，查表得到：A5.597Erl所以，可容纳的用户数为：m=A/a=559.7560信道利用率为A0/nA(1B)/n5.5970.9/863。 由上可见：三种情况下的信道利用率分别是：（专） （单） （多）,7.解： P187，在上行链路的每个时隙中要留出一定的保护间隔，不传输任何信号，即每个时隙中传输信号的时间要小于时隙长度。这样可以克服因移动台至基站间距离的随机变化而引起的移动台发出信号到达基站接收机时刻的随机变化，从而保证不同移动台发出的信号
16、在基站处都能落在规定的时隙内，而不会出现相互重叠的现象。,14.解：r=8km，D40km，则：40km，所以区群中的小区数N 25/3，取N=9区群的构成图如196页图512中所示。等频距频道配置法：第一组：1、10、19、28、第二组：2、11、20、29、第三组：3、12、21、30、第四组：4、13、22、31、第五组：5、14、23、32、第六组：6、15、24、33、第七组：7、16、25、34、第八组：8、17、26、35、第九组：9、18、27、36、,15.解：信道数为4520，取序号为1，2，3，20共20个信道，则试探配置的结果为： 解1：小区1：1 5 8 13 19
17、小区2： 2 7 10 14 20 4 3 5 6 5 3 4 67 8 11 8 7 1012 14 12 1318 18小区3：3 6 11 15 17 小区4： 4 9 12 16 18 3 5 4 2 5 3 4 28 9 6 8 7 612 11 12 914 14,解2：小区1：1 5 10 12 13 小区2：2 6 9 11 19 小区3：3 7 14 16 17 小区4：4 8 15 18 20 解3：小区1：1 5 7 12 20 小区2：2 6 11 13 19 小区3：3 8 9 16 18 小区4：4 10 14 15 17,解4：小区1：1 9 11 14 20 小
18、区2：2 4 12 13 16 小区3：3 7 8 15 18 小区4：5 6 10 17 19 解5：小区1：1 2 5 10 12 小区2：3 4 11 13 16 小区3：6 7 14 17 19 小区4：8 9 15 18 20,16.page197：顶点激励将小区信道均分3组。 17.page202 18.page200 20.page202203 21.page205 22.page207 23.page205 27.page213 28.预留信道，增大了呼损率 29.page216 30.page216,例1：一个FDD蜂窝移动电话系统，带宽为33MHz，使用两个25kHz的单向
19、信道作为双向的话音和信令信道，计算系统为(a)4小区复用，(b)7小区复用，(c)12小区复用情况时，每一小区的可用信道数量。如果其中已有1MHz作为信令信道使用，确定在以上三种系统中，每一小区的信令信道和话音信道的均匀分配方案。 解：已知总带宽33MHz，信道带宽50kHz/双向信道，可用信道总数为33000/50=660个信道。 (1)N=4时，ch数/cell660/4=165个；N=7时，ch数/cell660/7=95个；N=12时，ch数/cell660/12=55个；,(2)信令ch占1MHz，有1000/50=20个可用信令ch，只有640个话音ch。要均匀分配信令和话音ch，
20、只需给每个cell分相同数目的信道。信令信道是独立的给每个小区分配一个的。N=4时，每个cell可有5个信令ch和160个话音ch，而实际中，每个cell只需要一个信令ch（信令ch的复用距离比话音ch大），因此每个cell分配一个信令ch和160个话音ch；N=7时，每个小区一个信令信道，其中4个小区各有91个话音信道，另外3个小区各有92个话音信道；N=12时，每个cell有一个信令信道，其中8个小区各有53个话音信道，另外4个小区各有54个话音信道。,例2：有200万人口的市区。在一个区域内有三个相互竞争的系统（A,B,C)提供蜂窝服务。系统A中有19个信道的小区394个，系统B中有57
21、个信道的小区98个，系统C中有100个信道的小区49个。阻塞概率为2，每个用户每小时平均打2个电话，每个电话平均通话时间为3分钟，求系统所能支持的用户数。假设所有三个系统都以最大容量工作，计算每个系统的市场占有百分比。 解：系统A：已知B=2%，每小区信道数n=19ch/cell，每个用户的话务量强度为：Au23/60=0.1Erl。查表可得每个小区承受的流入话务量A12.333Erl；所以每个小区支持的用户数为m=A/Au=123个；共有394个小区，系统A支持的总用户数为M=12339448462,系统B：已知B=2%，每小区信道数n=57ch/cell，每个用户的话务量强度为：Au23/
22、60=0.1Erl。查表可得每个小区承受的流入话务量A45Erl；所以每个小区支持的用户数为m=A/Au=450个；共有98个小区，系统A支持的总用户数为M=9845044100。 系统C：已知B=2%，每小区信道数n=100ch/cell，每个用户的话务量强度为：Au23/60=0.1Erl。查表可得每个小区承受的流入话务量A88Erl；所以每个小区支持的用户数为m=A/Au=880个；共有98个小区，系统A支持的总用户数为M=4988043120。,三个系统所能支持的蜂窝用户总数为： 484624410043120135682 系统A的市场百分比为：48462/2000000 系统B的市场
23、百分比为：44100/2000000 系统C的市场百分比为：43120/2000000,第7章,7.1 GSM系统总体 7.2 GSM系统的无线接口 7.3 GSM系统的控制与管理 7.4 三种TDMA蜂窝系统分析比较 7.5 GPRS通用分组无线业务,GSM系统采用TDMA和FDMA两种多址方式。区群内小区数为3、4或7个，每个小区含多个载频，每个载频含有8个时隙。 频段：上行: 890915MHz（移动台发、基站收）；下行: 935960MHz（基站发、移动台收） 收发频率间隔为45MHz。 载频间隔：0.2MHz 系统载频数: (915-890)/0.2-1=124(对)； 下频段: f
24、l(n)=(890+0.2n)MHz； 上频段: fh(n)=(935+0.2n)MHz； n=1-124 每个载频有8个时隙，系统共有物理信道1248=992(个),GSM信道速率：270.833kbps 一比特时长：3.692us 一个时隙长：0.577ms 帧长：4.615ms 业务复帧长：120ms 控制复帧长： 235.385 ms 超帧长：6.12s 超高帧长： 12533.76s，即3小时28分53秒760毫秒,五种突发脉冲序列：NB、FB、SB、AB、DB每种序列均含有为156.25bit 信道组合：C0，C1，Cn-1表示每个基站的n个载频，其中，C0为主载频。TS0，TS1
25、，TS7表示每个载频的8个时隙。C0上的TS2TS7以及C1Cn-1载频上8个时隙均用于业务信道；C0上的TS0用于广播信道和公共控制信道；C0上的TS1用于专用控制信道。（视信道数而定）,语音编码：RPE-LTP，每20秒取样一次，输出260bit，这样编码速率为13kb/s。 纠错编码：奇偶校验和卷积码，抗随机干扰 交织编码：抗突发干扰 慢跳频，每帧改变频率，跳频速率为217跳/秒。 间断传输抗干扰。,位置登记 鉴权和加密 呼叫接续 越区切换,容量分析和比较TDMA系统的容量均大于FDMA系统。TDMA系统抗干扰能力强，(C/I)s小，则允许共道干扰小区距离D小，区群内小区数N小，则ch/
26、cell增大，即系统容量增大。,GPRS网络结构,习题,1.答：抗干扰能力 2.答：编码速率高,效率低 6.答：6kb/s,7.答：移动台辅助切换：MS时分测量周围多个BS来的信号强度和质量，在判定应该切换时，就向MSC发出越区切换请求(包括测量报告)，MSC综合考虑网络情况，决定是否进行切换；特点：将越区切换信号监测和部分处理分散到各MS，极大降低传输链路及MSC的负荷，增大了处理切换的速率。模拟蜂窝网通话中的MS，连续收发模拟话音，无法监测所在小区BS以外的周围BS信号强度，故无法采用此方法。,8.答：PIN鉴权加密TMSIIMEI,9.答：抗干扰措施 (1)多径时散使码元展宽，引起码间窜
27、扰：自适应均衡(训练序列调整) (2)随机干扰：卷积纠错编码 (3)突发干扰：交织+卷积纠错编码 (4)跳频 (5)间断传输(DTX)，音控发射(话音激活TX：讲话时发，无话音停发)，基于双工话音通信占空比35%，因为：首先对方讲话我不讲占空比=50%；另外，一方讲话有句间停顿或更长的停顿占空比50%。不发射时，不产生干扰(同道、邻道、互调)，且使MS节电。,11.答： PCU SGSN GGSN BG CG DNS 12.答： 171.2Kbps,习题1 为什么AB中的保护期GP长达68.25bit,(252S)？答：MS在呼叫接续过程中第一次发射的时隙信号，无法进行时间超前量TA调整(BS
28、还未测量到TA，未向MS发过TA调整消息)，长的GP防止它与后一时隙重叠，对应MSBS距离35km的最大传输时延。,习题2 GSM帧结构中上行帧相对下行帧滞后3个时隙，其作用在于什么？答：系统为FDD频分双工，但 MS不同时收发，则可简化电路(用合路器收发切换电子开关代替双工器)；另外，MS发射的时隙信号应按BS规定的时序到达BS，上行帧滞后3个时隙便于进行上行时隙时间提前量TA的调整，以保证上行时隙不与相邻时隙重叠。,习题3,某系统有50个用户，每个用户平均每小时发出2次呼叫，每次呼叫平均保持3分钟，则每个用户的话务量：它表示系统中平均每个用户每小时占用信道的时间为0.1小时。 系统总话务量：表示50个用户在系统中产生的话务量为5爱尔兰。,习题4,如果GSM使用每帧包含8个时隙的帧结构，每时隙(slot)含有156.25比特，信道中数据率为270.833kbps. 求：（a）一比特的时长；（b）一时隙长；（c）帧长；（d）占用一个时隙的用户在两次发射之间必须等待的时间。 解： （a）一比特时长：（b）一时隙长：,（c）帧长：（d）用户必须等待4.615ms，在新一帧到来之后才可进行下一次发射。,习题5,GSM中全速率语音的信道编码如何实现？ 解：20ms，260bit，182（50132）78检错，纠错，交织,祝各位同学：顺利通过考试，取得好成绩！ 谢谢！,
