移动通信基本原理
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理1. 引言移动通信是现代社会中不可或缺的一部分。
它允许人们在移动中保持联系并实现即时通信。
移动通信原理是指支持移动设备之间的通信的技术原理。
本文将介绍移动通信的基本原理和主要技术。
2. 移动通信基本原理移动通信的基本原理是通过无线信号传输数据和声音，使移动设备之间进行通信。
以下是移动通信的基本原理：1. 频率分配：移动通信系统将频率范围分配给不同的服务提供商，以防止干扰和冲突。
2. 调制解调：在移动通信中，发射端使用调制将信息信号转换为适合无线传输的信号，并在接收端使用解调将其恢复为原始信号。
3. 多路复用：为了在有限的频谱范围内支持多个用户同时通信，移动通信系统使用多路复用技术，将多个用户的信号合并在一起传输。
4. 扩频技术：为了提高信号的传输质量和抗干扰能力，移动通信系统使用扩频技术来扩展信号的带宽。
3. 移动通信技术移动通信有多种技术，其中包括以下几种：3.1 2G技术2G技术是第二代移动通信技术，主要使用数字信号进行通信。
最常见的2G技术是GSM（全球系统移动通信），它使用时隙复用和频分复用来支持多个用户同时通信。
3.2 3G技术3G技术是第三代移动通信技术，提供更高的数据传输速率和更丰富的功能。
最常见的3G技术是CDMA2000和WCDMA。
CDMA2000使用码分多址技术，而WCDMA使用宽带码分多址技术。
3.3 4G技术4G技术是第四代移动通信技术，具有更高的数据传输速率和更低的延迟。
最常见的4G技术是LTE（长期演进技术），它使用OFDMA和MIMO技术来提供高速数据传输。
3.4 5G技术目前，5G技术正在快速发展，预计将提供更高的数据传输速率、更低的延迟和更大的网络容量。
5G技术将使用更高的频率范围和更先进的调制解调技术。
4. 移动通信的应用移动通信技术已广泛应用于各个领域，包括：- 移动方式通信：人们使用移动方式进行语音通话和短信交流。
- 移动互联网：通过移动通信网络，人们可以访问互联网并使用各种在线服务，如社交媒体、电子邮件和在线购物。
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理1. 引言移动通信是指通过无线电波或其他无线传输技术将信息传递给移动设备的通信方式。
它的核心原理是通过将信息转化为无线信号并传输到目标设备，实现移动设备之间的通信和互联网接入。
移动通信的原理涉及多个方面的知识和技术，本文将重点介绍移动通信的基本原理和相关技术。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理包括信号传输、调制解调、多路复用和频谱分配等内容。
2.1 信号传输信号在移动通信中是以无线电波的形式传输的。
信号可以是声音、数据或图像等信息的载体。
在移动通信中，信号首先要经过调制的过程将其转化为适合在无线传输中传播的信号。
2.2 调制解调调制是将信号转化为适合传输的波形的过程，而解调则是将接收到的波形信号转化为原始信号的过程。
在移动通信中，调制解调的方式有多种，包括频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交振幅调制（QAM）等。
2.3 多路复用在移动通信中，多路复用是一种将多个信号用不同的方式叠加在一起进行传输的技术。
常见的多路复用技术包括时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）等。
2.4 频谱分配频谱分配是一种将可用的无线频谱资源划分给不同的通信系统或服务的方法。
频谱分配可以通过分时复用或分频复用的方式实现，以确保不同系统或服务之间的互不干扰。
3. 移动通信的技术体系移动通信的技术体系包括多个重要的技术和标准，例如第一代（1G）移动通信技术、第二代（2G）移动通信技术、第三代（3G）移动通信技术和第四代（4G）移动通信技术等。
3.1 第一代（1G）移动通信技术第一代移动通信技术是指使用模拟信号传输的移动通信系统。
早期的第一代移动通信技术主要包括NMT（Nordic Mobile Telephone）和AMPS（Advanced Mobile Phone System）等。
3.2 第二代（2G）移动通信技术第二代移动通信技术是指使用数字信号传输的移动通信系统。
移动通信的基础原理
移动通信的基础原理移动通信技术是现代社会中至关重要的一项技术，它让人们能够随时随地进行通话、发送短信、上网等。
而这一切的实现离不开移动通信的基础原理。
本文将为你详细介绍移动通信的基础原理。
一、引言移动通信是指在移动环境中，通过无线电技术实现的远程通信。
它的基础原理包括无线信号传输、调制解调、编码解码以及信道管理等多个方面的知识。
下面将一一进行介绍。
二、无线信号传输无线信号传输是移动通信的基础，它指的是将语音、图像以及数据等信息转换成无线电波，通过空中的电磁波进行传输。
无线信号传输使用的频率范围是由电信管理机构规定的，不同的频率用于不同的通信系统，以避免干扰。
三、调制解调调制解调是将数字信号转换成模拟信号，并将模拟信号转换成数字信号的过程。
调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，可以采用调频调制、调幅调制等方式。
解调是将模拟信号转换成数字信号的过程，可以采用解调器进行解调。
四、编码解码编码解码是将原始数据转换成特定编码形式，以便在传输过程中保证数据的正确传输。
编码是将原始数据转换成编码形式的过程，可以采用差分编码、哈弗曼编码等方式。
解码是将编码数据转换回原始数据的过程，可以通过解码器进行解码。
五、信道管理信道管理是移动通信中非常重要的一环，它指的是对无线信道进行合理分配和管理。
无线信道资源是有限的，为了提高通信质量和用户体验，需要对信道进行合理的分配，以避免干扰和冲突。
六、移动通信系统移动通信系统是实现移动通信的基础设施，包括基站、移动终端、传输网络等。
移动通信系统通过将用户信息从一个基站传输到另一个基站，实现通信的无缝切换。
七、移动通信的发展趋势移动通信技术在不断发展，未来的发展趋势主要包括更高的带宽、更可靠的信号传输、更低的时延以及更高的数据传输速率等。
为了满足用户对移动通信的需求，移动通信技术将不断创新和突破。
结语移动通信的基础原理是实现移动通信的关键，无线信号传输、调制解调、编码解码以及信道管理等方面的知识是理解移动通信的基础。
移动通信基本原理
并实现整个通信系统的运行、 管理。
第1章 移动通信基本原理
第1章 移动通信基本原理
1） 移动交换中心MSC MSC是计算机控制的全自动交换系统。
MSC是整个GSM网络的核心，它控制所有BSC的业
务，提供交换功能及和系统内其它功能的连接，MSC 可以直接提供或通过移动网关GMSC提供和公共电话
交换网（PSTN）、综合业务数字网（ISDN）、公共
线资源管理等功能。 功能实体可分为基站控制器
（BSC）和基站收发信台（BTS）。
第1章 移动通信基本原理
1） 基站收发信台BTS BTS完全由BSC控制， 主要负责无线传输， 完成 无线与有线的转换、 无线分集、 无线信道加密、 跳频 等功能。 2） 基站控制器BSC
基站控制器是基站的智能控制部分， 负责本基站
第1章 移动通信基本原理
•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。
A T 发射机 受话器 R 接收机 f2 天线共用器 f1 R f1 f2 B T
发话器
Play
图1-5 半双工方式
第1章 移动通信基本原理
• 半双工方式，基站为双工，移动台为异频单工
数据网（PDN）等固定网的接口功能，把移动用户与 移动用户、移动用户和固定网用户互相连接起来。
第1章 移动通信基本原理
MSC支持的呼叫业务是： （1） 本地呼叫、 长途呼叫和国际呼叫。
（2） 通过MSC进行移动用户与市话、 长话之间的
联系， 控制不同蜂窝小区的运营。 （3） 支持移动电话机的越区切换、 漫游、 入网登 录和计费。
发话器 A T 发射机 天线共用器 受话器 R f2 f1 R f1 f2 B T
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理是指通过无线电技术和信号处理技术，实现移动电话、数据传输和其他移动通信服务的原理。
移动通信原理主要包括以下几个方面：信号传输、频率复用、调制解调、多址接入、移动台的位置跟踪与切换等。
信号传输是移动通信中最基本的原理之一。
在移动通信系统中，语音、数据、图像等信息被转换成电信号，并通过无线电波传输。
信号传输主要有两个关键环节：发送端的信号发射和接收端的信号接收。
移动通信系统中通常使用的调制技术包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
频率复用是提高移动通信系统频谱利用率的一种方法。
移动通信系统中，有限的频谱资源需要被多个用户同时共享。
频率复用通过将频谱划分成若干个频带，并在不同的时间或空间上给不同的用户使用，实现信号的同时传输。
常见的频率复用技术包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
调制解调是移动通信中将数字信号转换成模拟信号或将模拟信号转换成数字信号的过程。
在移动通信中，数字信号和模拟信号之间需要进行相互转换，以实现信息的传输。
调制技术主要包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
多址接入是移动通信中实现多个用户同时通过同一信道进行通信的一种技术。
在移动通信系统中，多个用户需要同时进行通信，因此需要一种方法将各个用户的信号区分开来。
常用的多址接入技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
移动台的位置跟踪与切换是移动通信系统中的关键技术之一。
在移动通信中，移动用户随时可以改变位置，因此需要对移动用户的位置进行跟踪，并在用户从一个基站覆盖区域切换到另一个基站覆盖区域时完成切换。
位置跟踪和切换技术可以确保用户在移动过程中能够始终保持通信的连续性和稳定性。
移动通信基础知识
移动通信基础知识移动通信基础知识1. 引言移动通信是指在移动环境下进行的通信活动。
随着移动设备的普及和移动互联网的发展，移动通信已成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
本文将介绍移动通信的基础知识，包括移动通信的基本原理和常用的移动通信技术。
2. 移动通信的基本原理移动通信的基本原理是将声音、图像等信息转化为无线电波进行传输，然后再将无线电波转化为对应的声音、图像等信息。
移动通信系统通常由移动终端、基站和核心网络组成。
移动终端是用户用于进行通信的设备，基站用于接收和发送无线信号，核心网络用于连接不同的基站和实现数据的传输。
3. 移动通信的技术标准移动通信的技术标准为了保证不同设备之间的互操作性，通常由国际组织或标准化机构制定。
目前常用的移动通信技术标准有GSM（Global System for Mobile Communications）、CDMA（Code Division Multiple Access）和LTE（Long Term Evolution）等。
3.1 GSMGSM是一种全球通用的移动通信标准，广泛应用于世界各地。
GSM系统使用时分多址（TDMA）技术，将时间分割成很短的时隙，使多个用户可以在同一个频率上进行通信，从而提高了通信的容量。
GSM系统支持语音通信和短信服务，并逐渐发展出了GPRS（General Packet Radio Service）和EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）等数据通信技术。
3.2 CDMACDMA是一种基于码分多址（CDMA）技术的移动通信标准。
CDMA系统采用的是一种分布式传输技术，使得每个用户在同一时间和频率上使用不同的码进行通信，从而实现了更高的通信容量和更好的通信质量。
CDMA系统在全球范围内使用广泛，包括CDMA2000和WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）等技术。
移动通信的基本原理和结构
移动通信的基本原理和结构
移动通信的基本原理和结构可以简单地分为以下几个方面：
1. 信号传输：移动通信是通过电磁波来传输信号的，这些电磁波的频率在几百兆赫兹到几千兆赫兹之间。
这些信号通过无线电发射器发射出去，然后被接收器接收。
2. 基站：移动通信系统由许多基站组成，基站是一种用于无线电通信的设备。
基站由一个天线、一个发射器和一个接收器组成。
基站负责接收从移动设备发送过来的信号，并将信号转发到其他基站或者到电话交换机。
3. 电话交换机：电话交换机是一个中心节点，用于控制整个移动通信系统的信号流。
电话交换机负责将来自基站的信号路由到正确的目的地，例如其他基站或者传统的固定电话网络。
4. 移动设备：移动通信的用户使用移动设备，例如手机或平板电脑，来发送和接收信息。
移动设备通过无线电波与基站进行通信。
总之，移动通信的基本原理和结构是通过无线电波来传输信息，由基站和电话交换机组成控制信号流，用户使用移动设备来发送和接收信息。
移动通信的基本技术
移动通信的基本技术移动通信技术是指通过无线电波在移动中实现语音、数据、视频等信息的传输和交换的技术。
它是现代通信的重要组成部分，对人们的生活和工作产生了深远的影响。
移动通信技术的基本原理是利用电磁波在空间中传播的特性，通过发射和接收设备将信息传递到目的地。
下面将介绍移动通信的基本技术，包括信号传输、网络架构和协议等方面。
一、信号传输移动通信的信号传输主要依赖于无线电波。
无线电波是一种电磁波，可以在空气、真空等介质中传播。
在移动通信中，无线电波被用来传输语音、数据、视频等信息。
为了实现高效的信号传输，移动通信系统采用了多种技术手段，如调制、编码、复用等。
调制是指将信息信号转换为适合在无线电波输的形式。
常见的调制方式有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
编码是指将信息信号转换为数字信号，以便于在数字通信系统中传输。
常见的编码方式有脉冲编码调制（PCM）和差分编码调制（DPCM）等。
复用是指将多个信号合并到一个传输信道上，以提高信道的利用率。
常见的复用方式有频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）等。
二、网络架构移动通信系统由多个部分组成，包括移动终端、基站、核心网等。
移动终端是用户使用的设备，如手机、平板电脑等。
基站是移动通信系统的关键设备，负责接收和发送移动终端的信号。
核心网是移动通信系统的中枢，负责处理和管理移动终端和基站之间的通信。
移动通信系统采用分层架构，将不同的功能模块划分为不同的层次，以提高系统的灵活性和可扩展性。
常见的网络架构有OSI模型和TCP/IP模型等。
OSI模型将网络功能划分为七层，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
TCP/IP模型将网络功能划分为四层，包括链路层、网络层、传输层和应用层。
三、协议移动通信协议是指用于移动通信系统中的规则和标准。
协议规定了移动终端和基站之间的通信方式、数据格式、传输速率等。
常见的移动通信协议有GSM、CDMA、WCDMA、TDSCDMA、LTE等。
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码分多址
CDMA
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频率复用
最早由贝尔实验室发明
目的：使有限的频谱满足无限容量需求
几个概念：覆盖模型、大区制、小区制、 载噪比、小区分裂
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覆盖模型：六边形
全向天线：实际覆盖范围为不规则圆形。 需要一个规则的小区形状来用于系统设计。 理想：没有间隙或没有重叠的覆盖整张地图 三种形状满足可能：正方形、正三角形、六 边形，最远点确定，六边形是三种形状中面 积最大的。 可用最小的小区数覆盖整个地图。
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电信服务项目
一项公共服务并不能引起用户的兴趣， 除非它：
满足实际需求; 用得起; 广泛的传播 (已经吸引了很多用户); 易于使用 (提供方便的处理手段和快速响 应时间); 稳定和高可用性
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趋势
电信网发展趋势:
终端移动性 (无线接入); 个人和服务的移动性 (个人通信); 按需分配带宽 (增加透明度，更强灵活性); 多媒体(更加透明); 更强大用户接口 (友好的用户界面); 增值服务 (消息, 检索等); 高度集成。
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CDMA的信道调制
前向CDMA信道结构： 导频信道、同步信 道、寻呼信道（最 多7个）和若干业务 信道。在IS-95中每 个基站有64个信道。
反向CDMA信道结构： 只有反向业务信道 和接入信道。
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天线技术
阵列天线
多对振子组合构成天线阵。它们能形成不同指 向，不同辐射波束宽度的天线波束方向图。
反向闭环功率控制 前向功率控制
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地址码的选择
地址码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能 力、接入和切换速度等性能
地址码提供的码序列应接近白噪声特性，同时编码方 案简单，保证具有较快的同步建立速度
长度为215 的PN序列
用于区分不同的基站信号
长度为242－1 的PN序列
智能天线
是通过反馈控制去自动调节自身天线波束成型 模型的自适应天线阵。
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天线技术
智能天线的优越性
1. 提高了基站接收机的灵敏度 2. 提高了基站发射机的等效发射功率 3. 降低了系统的干扰 4. 增加CDMA系统容量 5. 改进了小区的覆盖 6. 降低了天线基站的成本
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共道干扰
由相同频率的无用信号所造成的干扰 同波段复用距离 射频保护比：为保证接受机输入端信号与同波道干 扰之比大于某一数值，这一数值称作射频保护比
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时分多址
TDMA
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时延
码间干扰：数字系 统特有的现象。 GSM系统中的TA值 是专门为了防止这 种干扰而设定的。
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CDMA（Code Division Multiple Access)
1990年CTIA和TIA制定了TDMA制式的 IS-54 标准 1992年Qualcomm(高通）公司提出 CDMA的数 字蜂窝通信系统的建议和标准 1993年被CTLA和TLA批准为中期标准 IS-95 1996年CDMA系统投入运营
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小区分裂
全向小区：频率复用
小区分裂：复用距离更小
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第二代数字蜂窝移动通信系统
为了克服第一代蜂窝移动系统的局限性， 北美、欧洲、日本自80年代中期相继为 第二代蜂窝系统制定了三种不同的标准
北美IS-54（扩容，数模兼容） 欧洲GSM（统一制式） 日本JDC（向北美靠拢，数模并存互通）
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扩频通信的概念
定义：扩频技术是把信息的频率展宽进行传 输的技术。
目的：容量需求，据香农公式：C 直接序列扩频（DS）
B
log
2
(1
S N0
)(bit
/
s)
扩频的优越性
1. 抗干扰能力增强 2. 隐蔽性好 3. 可实现码分多址技术
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关于扩频码（PN码）
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多址技术
频分多址：系统分配给每一通信用户一个唯一 的频段或（物理）信道。
时分多址：系统把无线频谱按时隙划分，并且 在每一个时隙仅允许一个用户，要么接收要么 发射。
FDMA的非线性效应：许多信道在基站共享一 个天线，天线前的射频器件工作是非线性的， 导致频域的信号扩展，干扰相邻信道；产生交 调(IM)频率，造成对邻近业务的干扰。
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分类
通信的分类（不同的视角）
按传输媒介不同：有线和无线通信 按工作频段不同：长波、中波、微波、远红 外线通信 按信号特征：模拟信号和数字信号通信 按通信方式不同：单工、双工、半双工（准 双工）通信 按信号复用方式不同：FDMA、TDMA、CDMA 按通信的调制方式不同：线性调制、非线性 调制、数字调制等
传输链路
传输链路是信息的传输通道，是连接网路节点的媒介。
交换设备
构成通信网的核心要素。 交换方式：电路交换方式和存储转发方式。
Байду номын сангаас
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功能分类
业务网
按功能分：用户接入网、交换网和传输网
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支撑网
支撑网
信令网——只传送信令的网络，实现网络结点 之间（包括交换局、网络管理中心）信令的传 输和转接。 同步网——实现数字交换局之间、数字交换局 和传输设备之间的信号时钟同步。 管理网——实时或近实地监测点心网络的运行， 必要时采取控制措施。
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CDMA的关键技术
功率控制
1. 反向开环功率控制 2. 反向闭环功率控制 3. 前向功率控制
地址码的选择 软切换 分集技术 语音编码 信道调制 天线技术
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功率控制——关键技术的核心
功率控制的概念
远近效应 CDMA是一个自干扰系统
反向开环功率控制
移动台根据在小区中接收功率的变化，迅速调节移动台发射功率。
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移动通信系统基础
基本概念 移动通信的特点 无线传播特性和多址方式 干扰和频率复用 移动通信的发展 CDMA简介
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整体结构区别
PSTN
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由上可见：PSTN涵括了PLMN
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PLMN
基础概念
基本概念
移动通信：指通信双方或至少有一方在运动 中进行信息交换。
GSM规范规定：MS载波频率应该精确到0.1ppm，或者 比较从BTS接受到的信令精确到0.1ppm（这些信令由于 多普勒频移将会有明显频率误差）
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结果：
实际场强
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远近效应
远近效应：无线系统中，两个离接收机距离远近 相差很大时，接收到的大信号对小信号的压制。
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语音编码
编码与解码 语音编码的目标是既能维持一定的语音质量， 又能较大程度的降低数据量。包括波形编码和 声源编码。 自适应多速率（AMR）语音编码：
AMR语音编码器的采用允许系统根据信道的 情况在总的信道传输速率不变的情况下，改变信源和 信道的编码速率，达到高的频谱利用率。
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有线系统
有线信道
OK!
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OK!
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无线信道衰减
无线系统（Path loss）
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阴影衰落
不仅仅这些…… 慢衰落：由于地形起伏和沿途建筑
物的不一引起，也称为阴影衰落。
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也不仅仅这些……
快衰落：多径衰落， 衰落深度严重时达到 20—30dB。
具体方法
把无线电信号的码元或符号用扩频码填充（相 乘），且不同用户的信号用互相正交的码序列填充。 这样的信号在同一载波上发射，接收只用与发射相同
的码序列进行相关接收。
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扩频码示意
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CDMA系统特点
大容量 干扰受限系统 远近效应 高质量服务 保密 频率规划简单
软切换可以大大减少掉话， 保证通信的可靠性
CDMA系统中支持四种类型 的切换：硬切换、软切换、 更软切换、CDMA到模拟切 换。
202019/5/13
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分集技术
分集技术是指系统能同时接收两个或更多个输 入信号，这些输入信号的衰落互不相关。系统 分别解调这些信号然后将它们相加，这样可以 接收到更多的有用信号，克服衰落。 分集技术包括空间分集、时间分集和频率分集。 CDMA协调综合利用分集技术来抵抗衰落对信号 的影响，获得高质量的通信性能。
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通信网
通信网是有一定数量 的结点（包括终端设备 和交换设备）和连接点 的传输链路相互有机地 组合在一起，以实现两 个或多个规定点间信息 传输的通信体系。
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构成要素：终端设备、传输链路和交换设备 终端设备
终端设备是用户与通信网之间的接口设备。 包括信源、信宿与变换器、反变换器的一部分