MIMO技术原理及其在移动通信中的应用
MIMO系统的原理及容量分析
MIMO 系统的原理及容量分析 张大朋 （班级：011291，学号：01129016） Email:captaindp@https://www.360docs.net/doc/f612203979.html, 电话：187xxxxxxxx Project website: 摘 要：本文简要讨论了无线通信系统中多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO ）这一技术的原理及性能。通过分析MIMO 系统的原理和在平坦衰落信道与频率选择性衰落信道条件下的容量，及与传统的单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统容量的比较，论证了这一技术对无线通信的系统容量的提高。 关键词：MIMO ；系统容量；无线通信 Principle and Capacity Analysis of MIMO System Dapeng Zhang (Class:011291，Student No:01129016) Email: captaindp@https://www.360docs.net/doc/f612203979.html, Telephone number:187xxxxxxxx Project website: Abstract:This article briefly discusses the instrument and performance of Multiple-Input Multiple-Output( MIMO) in wireless communication system.By analyzing the principle and the performance of MIMO systems in the condition of flat fading channel and frequency selective fading channel capacity and comparing MIMO with Single Input Multiple Output(SIMO) system,proving that this technology improved the capacity of wireless communications. Key words:MIMO;system capacity;wireless communications 1 引言 在传统的无线通信系统中，发射端和接收端通常是各使用一根天线，这种单天线系统也称为单输入和单输出（Single Input Single Output ，SISO ）。对于这样的系统，C.E.Shannon （1916-2001）于1948年在《通信的数学理论》]1[中提出了一个信道容量的计算公式：)/1(log 2N S B C +=，其中B 代表信道带宽，N S /代表接收端信噪比。用B 归一化后，得到的带宽利用率)/1(log 2N S +=η，它确定了在有噪声的信道中进行可靠通信的上限速率。以后的电信工作者无论使用怎样的调制方案和信道编码方法，只能一点点地接近它，却无超越它，Shannon 速率成了现代无线通信发展的一大瓶颈。提高频谱使用效率的一种重要方法是采用分集技术。单输入多输出（Single Input Multiple Output,SIMO ）系统采用最佳合并的接收分集技术，通常能够改善接收端信噪比（Signal Noise Ratio ，SNR ），从而提高信道的容量和频谱的使用效率。在多输入单输出（Multiple Input Single Output,MISO ）系统，如果发射端不知道信道的状态信息，无法在发射天线中采用波束形成技术和自适应分配发射功率，信道容量的提高不明显。SIMO 和MISO 技术的发展自然演变成多输入多输出（Multiple Input Multiple Output ，MIMO ）技术，即在无线链路的两端都使用多根天线，Bell 实验室的学者E.Telatar ]2[和J.Foshinin ]3[分别证明了MIMO 系统与SIMO 和MISO 系统相比，可以取得巨大的信道容量，也突破了传统的SISO 信道容量的瓶颈，将信道容量提升了几个数量级，是
移动通信原理与系统(北京邮电出版社)课后答案
第一章概述 1．1简述移动通信的特点： 答：①移动通信利用无线电波进行信息传输； ②移动通信在强干扰环境下工作； ③通信容量有限； ④通信系统复杂； ⑤对移动台的要求高。 1．2移动台主要受哪些干扰影响？哪些干扰是蜂窝系统所特有的？ 答：①互调干扰； ②邻道干扰； ③同频干扰；（蜂窝系统所特有的） ④多址干扰。 1．3简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。 答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的TACS（Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的NMT 及日本的HCMTS系统等。 从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址FDMA方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的IS-95 两大系统，另外还有日本的PDC 系统等。 从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有：采用TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施： （1）采用抗干扰性能优良的数字式调制：GMSK（GSM）、QPSK（IS-95），性能优良的抗干扰纠错编码：卷积码（GSM、IS-95）、级联码（GSM）； （2）采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应，这对于CDMA方式的IS-95尤为重要； （3）采用自适应均衡（GSM）和Rake 接收（IS-95）抗频率选择性衰落与多径干扰； （4）采用信道交织编码，如采用帧间交织方式（GSM）和块交织方式（IS-95）抗时间选择性衰落。 第三代（3G）以多媒体业务为主要特征，它于本世纪初刚刚投入商业化运营。其中最具有代表性的有北美的CDMA2000、欧洲和日本的WCDMA及我国提出的TD-SCDMA三大系统，另外还有欧洲的DECT及北美的UMC-136。 从技术上看，3G 是在2G 系统适配信道与用户二重动态特性的基础上又引入了业务的动态性，即在3G 系统中，用户业务既可以是单一的语音、数据、图像，也可以是多媒体业务，且用户选择业务是随机的，这个是第三重动态性的引入使系统大大复杂化。所以第三代是在第二代数字化基础上的、以业务多媒体化为主要目标，全面考虑并完善对信道、用户二重动态特性匹配特性，并适当考虑到业务的动态性能，尽力采用相应措施予以实现的技术。其主要实现措施有： （1）继续采用第二代（2G）中所采用的所有行之有效的措施； （2）对CDMA扩频方式应一分为二，一方面扩频提高了抗干扰性，提高了通信容量；另一方面由于扩
移动通信原理与系统-教学大纲
《移动通信》课程教学大纲 一、课程名称：（移动通信原理与系统） ( 32学时） 二、先修课程：通信原理、通信网基础 三、适用专业：通信工程专业 四、课程教学目的 本课程是通信工程本科专业课。移动通信是当今通信领域发展最快、应用最广和最前沿的通信技术。移动通信的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。移动通信技术包括了组网技术、多址技术、语音编码技术、抗干扰抗衰落技术、调制解调技术、交换技术以及各种接口协议和网管等等多方面的技术。因此从某种意义上可以说，移动通信系统汇集了当今通信领域内各种先进的技术。通过本课程的学习使学生了解和掌握移动通信的基本理论，了解和掌握移动通信的发展、蜂窝移动通信系统的基本概念、移动通信的信道、移动通信系统的调制和抗干扰技术、语音编码技术、移动通信中的多址接入、移动通信网以及GSM系统、CDMA系统和3G技术以及未来无线通信的发展等。 五、课程教学基本要求 1．理解和掌握无线信道和传播、传播损耗模型； 2．掌握移动通信中的信源编码的基本概念和调制解调技术； 3．理解和掌握移动通信中的各种抗衰落抗干扰技术； 4．掌握移动通信系统的组网技术； 5．掌握GSM移动通信系统、理解GPRS系统的基本原理以及EDGE的基本原理； 6．掌握基于CDMA20001X系统、WCDMA系统和TD－SCDMA系统的基本原理和应用； 7．了解未来移动通信的发展。 六、教学内容及学时分配（不含实验） 第一章概述 1学时 第二章移动通信电波传播环境与传播预测模型 4学时内容： ●无线传播的特点以及对无线通信的影响； ●无线信道的特性，研究方法 ●无线信道的分析基础（分布，特性参数等） ●简单介绍建模技术和仿真技术基础 ●介绍常见的几种传播预测模型 ●说明应用范围和应用方法
MIMO系统原理与标准概述.
MIMO系统原理与标准概述 【文章摘要】在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列，利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。 对更高网络容量和更高无线网络性能的需求是不变的。多输入多输出(MIMO)系统能极大地改善频谱效率，因此MIMO将在很多未来的无线通信系统中扮演重要角色。本文将概述MIMO系统的原理和这些系统的标准化。 在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列，利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。 MIMO系统利用来自一个信道的多个输入和多个输出。这些系统是用空间分集和空间复用定义的。空间分集分为Rx和Tx分集。信号的副本从另外一个天线发送或在多个天线处接收。采用空间复用，系统能在一个频率上同时传输一个以上的空间数据流。MIMO是在802.11n、802.16-2004和802.16e以及3GPP中制定的。包含MIMO的更新的标准是IEEE802.20和802.22。本应用笔记将概述MIMO系统的原理以及这些系统的标准化。本文将用到WCDMA、OFDM和天线阵列的基础知识。 MIMO信道 非MIMO系统用几个频率通过多个信道链接。MIMO信道具有多个链路，工作在相同的频率。该技术的挑战是所有信号路径的分离和均衡。信道模型包括具有直接和间接信道分量的H矩阵。直接分量(例如h11)描述信道平坦度，而间接分量(例如h21)代表信道隔离。发送信号用s代表，接收信号用r代表。时间不变的窄带信道定义为： 了解H对于解码来说是必要的，并通过一个已知的训练序列估计。如果接收器将信道近似值发送到发送器，则可以用来进行预编码。预编码能改善MIMO性能。 香农推出了下列公式，可以计算理论信道容量。
《移动通信原理与系统》考点
移动通信原理与系统 第1章概论 1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。 2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。无线通信是移动通信的基础。 3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。（以下为了解） 1）互调干扰。指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。 2）邻道干扰。指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。 3）同频干扰。指相同载频电台之间的干扰。 4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。 第2章移动通信电波传播与传播预测模型 1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。 对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性是衰落特性。 2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。 多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。 无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。 3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则 P r=（A r/4πd2）P t G t 式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。 4.极化是指电磁波在传播的过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。 电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。 线极化存在两种特殊的情况：电场方向平行于地面的水平极化和垂直于地面的垂直极化。在移动通信中常用垂直极化天线。 5.极化失配：接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波的极化形式一致时，才能有效地接收到信号，否则将使接收信号质量变坏，甚至完全收不到信号。 6.阴影衰落又称慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地理的分布、高度有关。 7.多径衰落属于小尺度衰落，其基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。 8.多普勒频移：f d=（v/λ）cosα，式中v为移动速度；λ为波长；α为入射波与移动台方向之间的夹角；v/λ=f m为最大多普勒频移。
吉大19春学期《移动通信原理与应用》在线作业一
(单选题)1: W-CDMA系统采用的多址方式为（）。 A: FDMA B: CDMA C: TDMA D: FDMA/ CDMA 正确答案: (单选题)2: GSM1800收发频率间隔为（）。 A: 95MHz B: 45MHz C: 35MHz D: 25MHz 正确答案: (单选题)3: 跳频能有效地改善以下（）现象。 A: 远近效应 B: 阴影效应 C: 多经效应 D: 码间干扰 正确答案: (单选题)4: 在移动通信系统中，中国的移动国家代码为( )。A: 86 B: 086 C: 460 D: 0086 正确答案: (单选题)5: GPRS系统可以提供高达（）的理论数据传输速率。A: 14.4Kb/s B: 115.2Kb/s C: 171.2Kb/s D: 384Kb/s 正确答案: (单选题)6: N-CDMA系统采用的多址方式为( )。 A: FDMA B: CDMA C: TDMA D: FDMA/CDMA 正确答案: (单选题)7: 数字移动通信网的优点是（）。 A: 频率利用率低
B: 不能与ISDN兼容 C: 抗干扰能力强 D: 话音质量差 正确答案: (单选题)8: GSM900收发频率间隔为（）。 A: 25MHz B: 35MHz C: 45MHz D: 75MHz 正确答案: (单选题)9: 下面说法正确的是（）。 A: GSM手机比CDMA手机最低发射功率小 B: 光纤通信使用的光波工作波段是毫米波 C: WCDMA是在GSM网络基础上发展演进的 D: 在通信系统中，电缆比光缆的传输质量好 正确答案: (单选题)10: 开环功率控制的精度（）闭环功率控制的精度。 A: 大于 B: 小于 C: 接近 D: 不好说 正确答案: (多选题)11: 相比目前的定向天线而言，智能天线具有以下（）优点。A: 降低用户间干扰 B: 增强覆盖 C: 实现结构简单 D: 提高系统容量 正确答案: (多选题)12: GSM支持的基本业务又分为（）。 A: 补充业务 B: 电信业务 C: 承载业务 D: 附属业务 正确答案: (多选题)13: 常用的多址技术包括（）。 A: 频分多址(FDMA) B: 时分多址(TDMA) C: 码分多址(CDMA)
MIMO技术
MIMO技术 摘要 多输入多输出技术（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线 和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。 为满足未来全球通信在高速移动、增强数据速率等方面的需求，MIMO技术被得以运用，其在提高信道容量，以及提高信道的可靠性、降低误码率方面发挥了极大作用。 提高信道容量是利用MIMO信道提供的空间复用增益；提高信道的可靠性和降低误码率是利用MIMO信道提供的空间分集增益。同时MIMO将多径无线信道与发射、接收视为一个整体进行优化，从而实现较高的通信容量和频率利用率。 原理 一、MIMO系统的原理 图1MIMO系统的一个原理框图 页脚内容1
发射端通过空时映射将要发送的数据信号映射到多根天线上发送出去，接收端将各根天线接收到的信号进行空时译码从而恢复出发射端发送的数据信号。根据空时映射方法的不同，MIMO技术大致可以分为两类：空间分集和空间复用。空间分集是指利用多根发送天线将具有相同信息的信号通过不同的路径发送出去，同时在接收机端获得同一个数据符号的多个独立衰落的信号，从而获得分集提高的接收 可靠性。举例来说，在慢瑞利衰落信道中，使用一根发射天线n 根接收天线，发送信号通过 n 个不同 的路径。如果各个天线之间的衰落是独立的，可以获得最大的分集增益为n 。对于发射分集技术来说，同样是利用多条路径的增益来提高系统的可靠性。在一个具有m根发射天线n 根接收天线的系统中，如果天线对之间的路径增益是独立均匀分布的瑞利衰落，可以获得的最大分集增益为mn。目前在MIMO 系统中常用的空间分集技术主要有空时分组码（Space Time Block Code，STBC）和波束成形技术。STBC 是基于发送分集的一种重要编码形式，其中最基本的是针对二天线设计的Alamouti方案，具体编码过程如图2所示。 二、Alamouti 编码过程示意 图2 Alamouti编码过程示意图 可以发现STBC方法，其最重要的地方就是使得多根天线上面要传输的信号矢量相互正交，如图2-19中x 1和x 2的内积为0，这时接收端就可以利用发送端信号矢量的正交性恢复出发送的数据信号。使用 页脚内容2
MIMO-OFDM技术概述
MIMO-OFDM技术概述
MIMO-OFDM技术概述 摘要 现代信息社会中,人们对宽带移动通信系统的数据需求量日益增长。为此，未来宽带移动通信系统必须提供更高的传输速率和更优的服务质量。MIMO技术能够利用信号的空时频域特性，可以很好地对抗平坦衰落信道，但对频率选择性信道却无能为力，而OFDM技术可以将频率选择性衰落转化为平坦衰落，MIMO和OFDM两种技术的结合和相互补充，既可以很好地解决未来无线宽带通信系统中信道多径衰落和带宽效率的问题，又能够提高系统容量和传输可靠性，因此采用MIMO 技术的OFDM 系统是现代移动通信的核心技术。本文首先介绍正交频分复用（OFDM）技术和多输入多输出（MIMO）系统的基本原理，简述MIMO-OFDM 技术及其特点，并初步探讨了MIMO-OFDM 系统的关键技术。 关键词：多输入多输出；正交频分复用；MIMO-OFDM；载波；编码 一、引言 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作是一种调制技术，也可以被当作是一种复用技术。多载波传输把数据流分解成若干比特流，这样每个子数据将具有低得多的比特速率，用这样的低比特速率形成的低速率多状态符号去调制相应的子载波，这构成了多个低速率符号并行发送的传输系统。OFDM是对多载波调制(Multi Carrier Modulation)的一种改进，它的特点是各子载波相互正交，所以扩频后的频谱可以相互重叠，不但减小了子载波间的相互干扰，还大大提高了频谱利用率，可以有效地抵抗频率选择性衰落。 多输入多输出(MIMO)技术是指利用多发送和多接收天线进行空间分集的技术，是无限移动通信领域智能天线技术的重大突破。在无线通信领域，对MIMO的研究源于对多个天线阵元空间分集的性能研究。从20世纪80年代开始，研究学者发现与合并技术结合的多天线空间分集可进一步改善无线链路性能并增加系统容量，Salzzai研究了单用户MIMO高斯信道，以两径传播信道模型分析了空间分集对信道容量和容量分布的影响。Winters讨论了干扰受限的无线系统中，利用多天线空间分集所能带来的容量增益，并明确地指出了增加分集天线数目可以增加系统容量。多输入多输出系统充分开发空间资源，利用多
移动通信原理与设备期末考试题库
《移动通信原理与设备》期末考试题库第一章移动通信概述 1.移动通信的定义是什么？ 2.移动通信的特点有哪些？ 3.对比GSM和GPRS两种移动通信系统。 4.集群移动通信系统的特点有哪些？ 5.集群移动通信系统的类型有哪些？ 6.移动通信系统的工作方式有哪些？简述每种工作方式的概念和优缺点。 7.电波的传播方式有哪几种形式？ 8.简述电波衰落的概念及分类。 9.对电波传播的研究方法有哪些？ 10.电波传播的模型有哪些？ 11.移动通信的噪声有哪些类型？ 12.移动通信的干扰有哪些类型？简述每种干扰的产生原因及对策。 13.窄带CDMA如何实现对功率的控制？ 第二章蜂窝移动通信的关键技术 1.移动通信有哪些组网方式？简述各种组网方式的概念及特点。 2.小区制根据服务对象和地形的不同可分为哪几种？每种方式的特点是什么？ 3.无线区群的构成应满足哪些条件？ 4.如何计算无线区群内的小区个数？
5.频率复用距离如何计算？如何对其进行最佳选取？ 6.小区制有哪些激励方式？每种激励方式的特点是什么？ 7.目前GSM网络广泛采用的无线小区模型有哪些，每种模型的特点是什么？ 8.移动通信的编码技术有哪些类型？每种类型的特点是什么？ 9.移动通信对数字语音编码的要求是什么？ 10.语音编码可分为哪几类？每种编码方式的优缺点是什么？ 11.多址方式有哪些基本类型？每种类型的基本概念和工作原理又分别是什么？ 12.移动通信的数字调制要求有哪些？ 13.反映数字调制的性能指标有哪些？并写出其数学表达式。 14.简述相移键控（QPSK）的工作原理，绘制其原理框图，并进行数学推导。 15.简述均衡技术的概念和工作原理。 16.简述分集技术的概念和工作原理。 17.显分集技术可分为哪几种？ 18.衡量天线性能的参数有哪些？ 第三章 GSM数字蜂窝移动通信系统 1.GSM移动通信系统由哪些部分组成？各组成部分的功能是什么？ 2.2.SIM卡内部由哪些部分组成，其存储的内容有哪些？ 3.3.简述GSM系统的编号种类及组成结构。 4.4.GSM系统有哪些接口？各接口分别实现哪两个功能实体间的连
移动通信原理与系统习题答案
移动通信原理与系统习题答案 1.1移动通信特点简介: 回答:①移动通信使用无线电波进行信息传输；(2)移动通信工作在强干扰环境下；(3)通信能力有限；(4)通信系统复杂； ⑤对移动台要求高 1.2移动台受到什么干扰？哪些干扰是蜂窝系统特有的？ 回答:①互调干扰；(2)邻信道干扰；(3)同频干扰；(蜂窝系统特有)④多址干扰 1.3简要描述蜂窝移动通信的发展历史，并解释各代移动通信系统的特点 a:第一代(1G)主要以模拟蜂窝网络为特征，这些网络在20世纪80年代末和80年代初就已在市场上销售其中最具代表性的是北美的AMPS(高级移动电话系统)、欧洲的TACS(全接入通信系统)、北欧的NMT和日本的HCMTS系统等。 从技术特性的角度来看，1G专注于解决两个动态的最基本用户，即双动态，并充分考虑了双通道动态。主要措施是利用FDMA实现用户的动态寻址功能，通过蜂窝网络结构和频率规划实现载频复用，从而扩大服务覆盖范围，满足用户日益增长的需求。在信道动态特性的匹配中，适当采用性能优良的模拟调频方法，并采用基站双空间分集方法来抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)主要以数字化为特征，并构成数字蜂窝移动通信系统，
该系统在XXXX早期正式投入商业使用。其中，最具代表性的是欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM最初指的是集团专用移动，1989年后改为全球移动通信系统)，北美的码分多址(CDMA) IS-95两大系统，以及日本的PDC系统等 在技术特性上以数字化为基础，考虑了频道和用户的双重动态特性以及相应的匹配措施主要实施措施是:采用时分多址(GSM)和码分多址(IS-95)实现用户动态寻址功能，采用数字蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)复用，从而扩大覆盖服务范围，满足日益增长的用户需求为匹配信道动态特性，采取了以下一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字调制:GMSK(GSM)、QPSK(IS-95)、抗干扰性能优良的纠错码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM)； (2)采用功率控制技术来抵抗慢衰落和远近效应，这对于码分多址模式下的IS-95尤为重要；(3)自适应均衡和瑞克接收机用于抵抗频率选择性衰落和多径干扰； (4)采用信道交织编码，如帧间交织和块交织(IS-95)来抵抗时间选择性衰落第三代(3G)的主要特征是多媒体服务。它在本世纪初刚刚投入商业运营。其中最具代表性的是北美的CDMA2000、欧洲和日本的WCDMA和我国提出的TD-SCDMA，此外还有欧洲的DECT和北美的UMC-136。 技术上，3G基于2G系统自适应信道和用户的双重动态特性引入服务动态，即在3G系统中，用户服务可以是单一的语音、数据、图像或多媒体服务，用户选择服务是随机的。这是第三种动态的引入，它
移动通信原理与系统(总结)
第一、二章 1、900 MHz 频段： 890~915 MHz （移动台发、基站收）—上行 935~960 MHz （基站发、移动台收）—下行 2、移动通信的工作方式：单工通信、双工通信、半双工通信 3、单工通信： （1）定义：通信双方电台交替地进行收信和发信。 （2）方式：根据通信双方是否使用相同的频率，单工制又分为同频单工和双频单工。 4、双工通信定义：通信双方均同时进行收发工作。即任一方讲话时，可以听到对方的话音。有时也叫全双工通信。 5、半双工通信：通信双方中，一方使用双频双工方式，即收发信机同时工作；另一方使用双频单工方式，即收发信机交替工作。 6、移动通信的分类方法： （1）按多址方式：频分多址（FDMA ）、时分多址（TDMA ）和码分多址（CDMA ） （2）按业务类型：电话网、数据网和综合业务网。 （3）按工作方式：同频单工、双频单工、双频双工和半双工。 7、三种基本电波的传播机制：反射、绕射和散射。 8、阴影衰落定义：移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落。 9、多普勒频移公式：fd=v *cos α/λ v ：移动速度 λ：波长 α：入射波与移动台移动方向之间的夹角。 v/λ=fm ：最大多普勒频移 移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号频率上升），反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）。 10、多径衰落信道的分类： （1）由于时间色散导致发送信号产生的平坦衰落和频率选择性衰落。 （2）根据发送信号与信道变化快慢程度的比较，也就是频率色散引起的信号失真，可将信道分为快衰落信道和慢衰落信道。 11、平坦衰落信道的条件可概括为：Bs<
《移动通信原理与应用》实验报告
重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业：通信工程专业12级 学号：631206040218 姓名：柴闯闯 实验所属课程：移动通信原理与应用 实验室(中心)：信息技术软件实验室 指导教师：谭晋 2014年11月
一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求 ①传输的数据随机产生，要求采用频带传输（DPSK调制）； ②扩频码要求采用周期为63（或127）的m序列； ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户，各不同用户分别进行数据接收； ④设计三种不同的功率延迟分布，从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落（路径数分别为2，3，4）； ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。 三、仿真方案详细设计 (1)通信系统的总体框图如下： 由上图可以看出，整个设计由发送端、信道和接收机三个部分组成。 ①发射机原理
发送端首先产生三组用户数据和三组不同的m序列，并用三组m序列分别对用户信息进行扩频。再将扩频信号与载波进行DPSK调制，得到高频的已调调信号并将其送入无线的多径信道。 ②无线信道 信道模拟成无线的多径多用户信道，在这个信道中有三个用户进行数据传输，每个用户的数据分别通过三径传输到达接收端。三径会有不同的延时，衰减。最终，还要将三径用户数据增加高斯白噪声。 ③接收机原理 接收端会接收到有燥的三径信息的叠加。首先，要对接收到的三径信息进行解扩，分离出三组用户信息；其次，在将解扩后的信息进行带通滤波去除带外噪声；最后，分别对三组用户信息进行解调得到原始数据，在对接收到的数据进行误码率统计，得出系统的性能指标。 (2)功能模块的详细设计 ①扩频码（m序列）的产生 扩频码为伪随机码,可以m序列、Golden序列。本设计采用自相关特性好，互相关特性较差的m序列，为了节省运算量，我选取了周期为63扩频序列，经过计算易知要产生周期为63的m序列需要长度为6的反馈系数，经过查找资料得出三组反馈系数（八进制）45、67、75，其对应的二进制为1000011、1100111、1101101。并将二进制与移位寄存器级数对应，以1000011为例，设初始化各寄存器单元内容为1，其具体的寄存器结构图如下所示：
移动通信原理与系统习题答案
移动通信原理与系统习题答案 1．1简述移动通信的特点： 答：①移动通信利用无线电波进行信息传输； ②移动通信在强干扰环境下工作； ③通信容量有限； ④通信系统复杂； ⑤对移动台的要求高。 1．2移动台主要受哪些干扰影响？哪些干扰是蜂窝系统所特有的？ 答：①互调干扰； ②邻道干扰； ③同频干扰；（蜂窝系统所特有的） ④多址干扰。 1．3简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。 答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的 TACS （Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的 NMT 及日本的 HCMTS系统等。 从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址 FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩
大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的 IS-95 两大系统，另外还有日本的 PDC 系统等。 从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有：采用 TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施： （1）采用抗干扰性能优良的数字式调制：GMSK（GSM）、QPSK （IS-95），性能优良的抗干扰纠错编码：卷积码（GSM、IS-95）、级联码（GSM）； （2）采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应，这对于CDMA 方式的IS-95尤为重要； （3）采用自适应均衡（GSM）和 Rake 接收（IS-95）抗频率选择性衰落与多径干扰； （4）采用信道交织编码，如采用帧间交织方式（GSM）和块
MIMO技术教案
b 3 b 2 b 1 b 0 对应于天线1和天线2的STTD 信道编 1.2 MIMO 技术 MIMO （Multiple-Input Multiple-Output ）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。 LTE 系统的下行 MIMO 技术支持2×2的基本天线配置。下行 MIMO 技术主要包括：空间分集、空间复用及波束成形3大类。与下行 MIMO 相同，LTE 系统上行 MIMO 技术也包括空间分集和空间复用。在 LTE 系统中，应用 MIMO 技术的上行基本天线配置为1×2，即一根发送天线和两根接收天线。考虑到终端实现复杂度的问题，目前对于上行并不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链路的情况。 1.2.1 空间分集 空间分集分为发射分集、接收分集两种。 1. 发射分集 发射分集是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端可以获得比单天线高的信噪比。空间发射分集常用的技术包含空时发射分集（STTD ）、时间切换发射分集（TSTD ）、频率切换发送分集（FSTD ）、空频发射分集和循环延迟分集（CDD ）等。LTE 系统中，为了确保控制信道可靠传输，控制信道普遍采用发送分集方式传输。 （1） 空时发射分集 空时发射分集（STTD ）主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案，它是目前最为广泛关注的分集方案，STBC 的主要思想是在空间和时间两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和时间分集的效果，从而降低信道误码率，提高信道可靠性，如下图1-5所示。空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子，用来提高系统容量。 天线1 信道比特 码比特 天线2 （2） 空频发射分集 图1-5 STTD 发射分集编码方式 空频发射分集将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益。SFBC （Space Frequency Block Code ，空频块码）的主要思想是在空间和频率两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和频率分集的效果。两天线空频发射分集原理图如下1-6所示。 b 0 b 1 b 2 b 3 -b 2 -b 3 b 0 -b 1
《移动通信原理及其应用》综合练习题
《移动通信原理及其应用》综合练习题 1.(D) 2.(C ) 3.( C ) 4.( B ) 5.( A ) 6.(C ) 7.( C ) 8.( D ) 9. (C)10. (B)11.(B)12.(D)13.(B)14.(B)15.(B) 16.(A)17.(D)18. (C)19.(D)20.(A)21.(B)22.(B)23.(C) 24.(D)25.(C)26.(B) 选择题 1.GSM系统采用的多址方式为 FDMA (B)CDMA (C)TDMA (D)FDMA/TDMA ( ) 2.下面哪个是数字移动通信网的优点 (A) 频率利用率低 (B)不能与ISDN兼容 (C)抗干扰能力强 (D)话音质量差 ( ) 3.GSM系统的开放接口是指 NSS与NMS间的接口 (B)BTS与BSC间的接口 (C)MS与BSS的接口 (D)BSS与NMS间的接口 ( ) 4.N-CDMA系统采用以下哪种语音编码方式 CELP (B)QCELP (C)VSELP (D)RPE-LTP ( ) 5.为了提高容量,增强抗干扰能力,在GSM系统中引入的扩频技术 跳频 (B)跳时 (C)直接序列 (D)脉冲线性调频 ( ) 6.位置更新过程是由下列谁发起的 移动交换中心(MSC) (B)拜访寄存器(VLR) (C)移动台(MS) (D)基站收发信台(BTS) ( ) 7.MSISDN的结构为 MCC+NDC+SN (B)CC+NDC+MSIN (C)CC+NDC+SN (D)MCC+MNC+SN ( ) https://www.360docs.net/doc/f612203979.html,是 一个BSC所控制的区域 (B)一个BTS所覆盖的区域 (C)等于一个小区 (D)由网络规划所划定的区域 ( ) 9.GSM系统的开放接口是指 NSS与NMS间的接口 (B)BTS与BSC间的接口 (C)MS与BSS的接口 (D)BSS与NMS间的接口 ( ) 10.如果小区半径r=15km,同频复用距离D=60km,用面状服务区组网时,可用的单位无线区群的小区最少个数为. (A) N=4 (B) N=7 (C)N=9 (D) N=12
移动通信原理与应用(大作业)
一.（30分）分析PSTN用户呼叫GSM系统的MS时，经过GMSC到MSC/VLR的选路过程。回答（1）呼叫过程中涉及哪几个主要号码？（2）GMSC到MSC/VLR的选路过程 答：（1） （1）客户A 要建立一个呼叫，他只要拨被叫B 客户号码 （2）MSC（B客户为移动客户时） （3）（PSTN）的交换机（B客户为固定客户时） （4）B客户漫游号码(MSRN)。 （5）B客户MSISDN号码 （6）客户识别码(IMSI) （7）客户的位置区识别码(LAI) 答：（2）主叫，若一MS处于激活且空闲状态，客户A 要建立一个呼叫，他只要拨被叫B 客户号码，再按“发送”键，MS便开始启动程序。 首先，MS通过随机接入控制信道（RACH)向网络发第一条消息，既接入请求消息，MSC 会分配它一专用信道，查看A客户的类别并标注此客户忙。若网络容许此MS接入网络，则MSC 发证实接入请求消息。接着，MS发呼叫建立消息及B客户号码，MSC根据此号码将主叫与被叫所在MSC连通，并将被叫号码送至被叫所在MSC（B客户为移动客户时）或送入固定网（PSTN）的交换机（B客户为固定客户时）中进行分析。 一旦通往B客户的链路准备好，网络便向MS发呼叫建立证实，并给它分配专用业务信道TCH。至此，呼叫建立过程基本完成，MS等待B客户的证实信号。若MS作被叫，以PSTN的固定客户A呼叫GSM的移动客户B的呼叫建立过程,B客户号码为139HlH2H3ABCD。 A客户拨打B客户，拨MSISDN(0139HlH2H3ABCD)号码。本地交换机根据A客户所拨B客户号码中国内目的地代码(139)可以与GSM网的GMSC(GSM网入口交换机)间建立链路，并将B客户MSISDN号码传送给GMSC。GMSC分析此号码，根据HlH2H3ABCD，应用查询功能向B客户的HLR 发MSISDN号码，询问B客户漫游号码(MSRN)。 HLR将B客户MSISDN号码转换为客户识别码(IMSI)，查询B客户目前所在的业务区MSC(如他已漫游到广州)，向该区VLR发被叫的IMSI，请求VLR分配给被叫客户一个漫游号码MSRN，VLR 把分配给被叫客户的MSRN号码回送给HLR，由HLR发送给GMSC。GMSC有了MSRN，就可以把入局呼叫接到B客户所在的MSC(郑州-广州)。GMSC与MSC的连接可以是直达链路，也可由汇接
MIMO天线
MIMO技术原理、概念、现状简介 多入多出(MIMO)或多发多收天线(MTMRA)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，是新一代移动通信系统必须采 用的关键技术。 那么MIMO技术究竟是怎样的？ 实际上多进多出(MIMO)技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落。在70年代有人提出将多入多出技术用于通信系统，但是对无线移动通信系统多入多出技术产生巨大推动的奠基工作则是90年代由AT&T Bell实验室学者完成的。1995年Teladar给出了在衰落情况下的MIMO容量；1996年Foshinia给出了一种多入多出处理算法——对角-贝尔实验室分层空时(D-BLAST)算法；1998年Tarokh等讨论了用于多入多出的空时码；1998年Wolniansky等人采用垂直-贝尔实验室分层空时(V-BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，在室内试验中达到了20 bit/s/Hz以上的频谱利用率，这一频谱利用率在普通系统中极难实现。这些工作受到各国学者的极大注意，并使得多入多出的研究 工作得到了迅速发展。 一句话，MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统就是利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量，相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统，MIMO还可以包括 SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。 MIMO的概念 通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线(或阵列天线)和多通道，MIMO的多入多出是针对多径无线信道来说的。图1所示为MIMO系统的原理图。传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流ci(k)，I=1，……，N。这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子 流，从而实现最佳的处理。 图1 多入多出系统原理