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。
- 移动支付：移动通信技术使得移动支付成为可能，人们可以
使用移动设备进行无现金支付。
- 物联网：移动通信技术为物联网提供了连接设备的基础，使
得各种设备可以实现智能化互联。
5. 结论
移动通信原理是实现移动设备之间通信的基础。本文介绍了移
动通信的基本原理、主要技术，以及其在各个领域中的应用。随着
技术的不断发展，移动通信将继续为人们的生活和工作带来更多便
利和创新。
(完整版)移动通信原理与系统课后习题答案
第一章概述 1・1简述移动通信的特点^ tfl①移动通信利用无後电沁行信息传衛 ②移动也fims干扰I不境下工 ⑦通信吝呈有用， ©逋億癡纷宾杂丿 ⑤対移动台的要求高。 】・2移动台主夢受坯些干扰彭响？坯总千吒是埠同系统所特有的？ 答，①互谓干扰， ②邻说干拣 ③同倾干扰■(蛉宵毎艸所特有吊) ©多址干执. 1.，旬注妊淇式移功連伯旳犬匡万史・说明善代话功週百东统旳柿魚： S.策一代(1G)以横拟式軽窩网为左養待征.是20也SP年代束的坪优初就幵怕商用的。其中最有代表性的是的AMPS (Advanced Mohle Phone System J 以渭的TACS (lota! Access Communicatoa System)两大系扯・另外述有龙殴的NMT艮日本的HCMTS系统執 从技术特色上看・1G以解决两个內态性中瑕基本的用戸这一莖幼态協核"F渲当老虑到姜二至信道动态性。王要是擋施是乘用炽分多址fDMA方式翊对用户的动态寻址坊违：.并以妹窝丈网络结构和预车规划痢m敢再用方式.达到扩大走需无苓范国和帚足用户数苛烤他京札在信总动态特性匹配上.适当采用了性彼优良的橫猷涸頻方式.并刑用茶站二ixfB)分集方式抿抗之碗杼性袞轧 第二代(20)以数字化为主要特征.构翩孚式蛭黑移动谢信系统它干20曲己90年代初正式去向侖用.耳*昂具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA) GSM (GSM Group Special Mobile, 19S9年以gar>3 Global System for Mobile CommuxucidoQ).北姜曲田分多址(CDHA)的IS-9S 两大郭克.男外还有0*05 PDC 系统轨 从技木持色上音.它杲以坟字化为荟趾牧全血地誉庭了信型5用户的二生动态特性艮湖应的匹記猎施，主要扌:丄山揑Wg：才匸TDXfA i.GSX：.K CDX 1、说出GSM下列各主要参数 （1）上下行频段 GSM900: 下行935－960 上行890－915 Dsc1800: 下行1710-1785上行1805-1880 （2）双工间隔 45、95MHZ （3）载频间隔 200KHz （4）总频道个数 124、374 （5）每载波时隙数每载频信道数 8 （6）话音编码方式与编码速率 （7）调制方式 GMSK （高斯滤波最小频移键控） （8）中心频率与频道序号的关系 Dsc1800 fu(n)=1710.2MHz + (n-512)×0.200MHz 上行频率fd(n)= fu(n)+95MHz 下行频率 n=512~736频道 GSM900: fu(n)=890.2MHz + (n-1)×0.200MHz 上行频率 fd(n)= fu(n)+45MHz 下行频率 n=1~124频道 2、画出GSM系统的总体结构图，并标明各接口。 MS 移动台 BTS 基站收发信机 BSC 基站控制器 MSC 移动交换中心 VLR 拜访位置寄存器 HLR 归属位置寄存器 EIR 设备识别寄存器 AUC 鉴权中心 OMC 操作维护中心 BSS 基站子系统 NSS 网络子系统 PTSN 公共电话网 ISDN 综合业务数字网 PLMN 公共陆地移动网络 PSPDN 分组交换公共数据网 NSS MSC：对它管辖区域内的移动台进行控制交换 完成所有的交换和信令功能能考虑无线资源管理考虑用户的移动性位置更新过程切换过程与固定网连接 VLR：存储与呼叫处理有关的一些数据 移动站的位置登记 HLR：管理部门用于移动数据管理的数据存储有关用户的参数以及目前所处的位置用户业务邓婕数据部分位置信息业务限制信息补充业务参数 EIR:移动设备的识别存储移动台设备的参数的数据库 AUC：鉴权加密数据移动用户身份认证和产生相应的鉴权参数 BSS BTS：一个小区的无线收发信设备完成BSC与无线信道的转换UM的无线传输与控制无线收发设备 BSC：对一个或者多个BTS进行控制及相应呼叫控制各种接口无线资源无线参数的管理 移动台：移动设备（ME）和SIM卡 无线处理功能 与使用者之间的节后 用户识别模块（SIM） 接口：UM Abis A A接口 定义为网路子系统（NSS）与基站子系统（BSS）间的通信接口，从系统功能实体来说，就是移动业务交换中(MSC）与基站控制器（BSC）之间的互连接口，其物理链接通过采用标准的2.048Mb/s PCM数字传输链路来实现。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理、接续管理等。 Abis 接口 定义为基站子系统的两个功能实体基站控制器(BSC）和基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于BTS（不与BSC并置）与BSC之间的远端互连方式，物理链接通过采用标准的2.048Mb/s 或64kbit/s PCM 数字传输链路来实现。持所有向用户提供的服务，并支持对BTS无线设备的控制和无线频率的分配。 Um 接口（空口接口） 定义为移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM系统的固定部分之间的互通，其物理链接通过无线链路实现。此接口传递的信息包括无线资源管理，移动性管理和接续管理等。 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；另一方面由于扩频码互相关性能的不理想，使多址干扰、远近效应影响增大，并且对功率控制提出了更高要求等； （3）为了克服CDMA 中的多址干扰，在3G 系统中，上行链路建议采用多用户检测与智能天线技术；下行链路采用发端分集、空时编码技术； （4）为了实现与业务动态特性的匹配，3G 中采用了可实现对不同速率业务（不同扩频比）间仍具有正交性能的OVSF（可变扩频比正交码）多址码； 电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计 1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰落 信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示： 1.1.3实验仿真 (1)实验框图（2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。 图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。 2G 移动通信原理 2G 移动通信原理 什么是2G移动通信 2G移动通信指的是第二代移动通信技术，也被称为2G网络。它是在1G移动通信（模拟）技术基础上的重大突破和进步，采用了数字技术，提供了更高的信号质量、更可靠的通信和更多的功能。 2G移动通信开创了短消息业务（SMS）的时代，也是方式通信进入数字化时代的里程碑。2G网络为通信运营商提供了更高的频段利用效率和更好的通信质量，大大提高了用户的通信体验。 2G移动通信原理 2G移动通信的基本原理是通过无线电波进行信号传输。它主要依靠两个关键技术：时分多址（TDMA）和代码分割多址（CDMA）。 时分多址（TDMA） 时分多址（TDMA）是2G移动通信的关键技术之一。它将每个通信信道划分成不同的时间片，并将不同用户的数据进行交替传输。每个用户的数据只占用自己分配的时间片，以保证数据的独立性和可靠性。 TDMA技术的核心是时间同步。在一个TDMA系统中，发射站和 接收站之间需要保持时间同步，以确保数据能够按照正确的时间片 传输。通过时间同步，不同用户的数据可以在同一信道上并行传输，大大提高了信道利用效率。 代码分割多址（CDMA） 代码分割多址（CDMA）是另一种2G移动通信的关键技术。它采 用了一种称为扩频技术的编码方法，在发送端将数据进行编码，并 在接收端进行解码。这种编码方法使得不同用户的数据在传输过程 中互相干扰，但只有经过正确解码的数据才能被接收端识别。 CDMA技术的核心是编码和解码。发送端使用一个唯一的编码序 列将数据进行编码，并在接收端使用相同的编码序列将数据进行解码。这种编码方法使得不同用户的数据能够在同一信道输，大大提 高了信道利用效率。 2G移动通信的特点 2G移动通信具有以下几个特点： 1. 数字化：2G通信采用了数字信号传输，数据传输更加可靠 和稳定。 2. 高频段利用效率：2G通信采用了TDMA和CDMA技术，能够 将不同用户的数据同时传输在同一信道上，大大提高了频段利用效率。 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< 南京邮电大学 实验报告 实验名称__CDMA扩频与解扩 _ 呼叫实验_____ 课程名称现代移动通信 _ _ 班级学号 姓名 开课时间 2011 /2012 学年，第二学期 实验一 CDMA扩频与解扩 一、实验目的 1. 了解扩频调制的基本概念； 2.掌握PN码的概念以及m序列的生成方法； 3.掌握扩频调制过程中信号频谱的变化规律。 4. 了解CDMA解扩的基本概念； 5. 掌握解扩的基本方法； 6. 掌握解扩过程中信号频谱的变化规律。 二、实验设备 1. 移动通信实验机箱一台 2. 微型计算机一台 三、实验原理 1. 扩频实验原理 m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位器产生的周期最长的一种序列。如果把两个m序列发生器产生的优选对序列模二相加，则产生一个新的码序列，即Gold码序列。 实验中三种可选的扩频序列分别是长度为15的m序列、长度为31的m序列以及长度为31的Gold序列。 1.长度为15的m序列由4级移存器产生，反馈器如图所示。 初始状态 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 ………………………………. 1 0 0 0 2.长度为31的m 序列由5级移存器产生，反馈器如图所示。 a4a3a2a1+ a0 3. 长度为31的gold 序列: Gold 码是Gold 于1967年提出的，它是用一对优选的周期和速率均相同的m 序列模二加后得到的。其构成原理如图2.1.3所示。 两个m 序列发生器的级数相同，即n n n ==21。如果两个m 序列相对相移不同，所得到的是不同的Gold 码序列。对n 级m 序列，共有12-n 个不同相位，所以通过模二加后可得到12-n 个Gold 码序列，这些码序列的周期均为12-n ，如图2.1.4所示。 两组数据为： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 m 序列发生器 n 级 m 序列发生器 n 级 初态设置 时钟 Gold 码 21m m ⊕ 1m 2m . Word文档资料 邯郸学院 讲稿 2018～2019学年第一学期 分院(系、部)：机电学院 教研室：应用物理 课程名称：移动通信原理与设备授课班级：2016应用物理学本科主讲教师：常成 职称：助教 使用教材：《移动通信原理与设备》制作系统： 邯郸学院制 第1章移动通信概述 1.1 移动通信的基本概念 1.1.1 移动通信的定义 移动通信：通信双方至少有一方是处于移动状态，并且其中的一部分传输介质是无线的传输方式。 1.1.2 移动通信系统的组成 移动通信系统的组成：移动业务交换中心（MSC）、基站（BS）、移动台（MS）、中继线。 1.1.3 移动通信的特点 1.设备性能要求高 对移动台体积、重量、功耗、操作、抗恶劣环境等的要求 2.电波传播有严重的衰落现象 移动台接收信号存在多径现象而引起严重衰落 3.存在远近效应 近处移动台干扰远处移动台，要求移动台具有自动增益控制 4.强干扰条件下工作 各种噪声干扰严重 5.存在多普勒效应 移动台载波频率随移动速度变化，引起频率偏移 6.技术复杂 解决用户数量大、频率资源有限、保证通信质量等问题 1.2 移动通信的发展 1.2.1 第一代移动通信系统（1G） 现代蜂窝移动电话系统：20世纪80年代 中国采用TACS制式，1987年在上海、广东率先建成开通。 第一代移动通信系统的主要特点是： 1.全双工工作，具有越区频道转换、自动漫游通信功能。 全双工：全双工指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（A→B且B→A）。 越区频道转换：当移动台从一个小区(指基站或者基站的覆盖范围)移动到另一个小区时，为了保持移动用户的不中断通信需要进行的信道切换称为越区切换。 漫游（roaming）指移动台离开自己注册登记的服务区域，移动到另一服务区后，移动通信系统仍可向其提供服务的功能。 （1）采用模拟话音信道传输信息，将用户的语音信号直接调制到发射频段上。 （2）采用FDMA频分多址方式区分不同的信道。 （3）基站必须同时发射和接收多个不同频率的信号，A与B通过基站中转通信，须同时占用4个频道实现双工。 优点：技术成熟、兼容性强。 缺点：系统同时存在多频率信号，形成互调干扰，频谱利用率低。 2.使用随路信令 信令和话音在同一条话路中传送，中国1号信令系统利用2M中继线的TS16传送线路信令，而通过多频模拟信号（MFC）来传送信号（主/被叫号码），呼叫建立慢、中继时间长、用户满意度低、表达信息量有限。 信令是指完成通信网的信号控制与接续过程的指令。在电话的自动接续过程中，必须有一套完整的信令系统，它在电话通信网中起着指挥、联络、协调的作用，以确保整个通信网有条不紊地运转。 局间信令是交换机和交换机之间的信令，在局间中继线上传输，用来控制呼叫接续和拆线。 局间信令按信令技术或信令的传输方式又可分为随路信令方式和共路信令方式两种。 随路信令是使用话音信道传送各种信令。换言之，信令和语音在同一条通路中传送。如图4-19（a）所示。 1 1、在蜂窝网络通信中，移动台主要会受哪些类型的干扰？ 同道，邻频，互调干扰，噪声。。 2、为什么蜂窝网络的发展是从大区制向小区制过渡，相比之下小区制的网络有些什么优点？? 大区这种系统的主要矛盾是同时能提供给用户使用的信道数极为有限，远远满足不了移动通信业务迅速增长的需要。蜂窝通信既能满足大的无线覆盖区和高速移动用户的要求，又能满足高密度、低速移动用户的要求，同时还可满足室内用户的要求，从而使蜂窝通信向个人通信发展。 3、蜂窝网络通信工作在什么频段，在这些频段工作有哪些优势？ 移动通信主要使用VHF和UHF频段 4、请分别列举出第一代、第二代及第三代移动通信系统的一些主流标准名称。 ? 第一代北美的AMPS、欧洲的TACS两大系统，另外还有北欧NMT以及日本的HCMTS等第二代欧洲的时分多址(TDMA)GSM，北美 CDMA 第三代 5、移动通信的工作方式有哪些？蜂窝移动通信采用何种方式？ 单工，双工。蜂窝移动通信采用双工通信。 6、缩略语解释：3G、GSM、CDMA、FDMA、TDMA、WCDMA、BS、MS、BSS、OMS、PLMTS 第二章 1、说明大区制和小区制的概念，另外请指出相对大区制，小区制存在哪些优势与劣势？ ? 大区制是指一个基站覆盖整个服务区 蜂窝式组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，称为蜂窝小区。 一个较低功率的发射机服务一个蜂窝小区，在较小的区域内设置相当数量的用户。 2、简单描述切换的基本概念。 将正在处于通话状态的移动台转移到新的业务信道上（新的小区）的过程称为“切换”（ handover） 3、描绘出小区数N=7，簇数为3的结构图形，并根据此图求出同频复用比例参数Q值。 4、计算：已知某移动基站的话音业务信道数为20，根据ErlB表求出在呼损率为5％的要求下服务的最大用户数。（假定每用户忙时话务量为0.025Erl） 5、计算：在某个基站的覆盖区域内有1000个用户，在不考虑切换等其他外部因素的情况下，根据ErlB表求出在呼损率为5％的要求下该基站要求的最小信道数量。（假定每用户忙时话务量为0.025Erl） 1、计算： 移动通信原理与系统 移动通信，也叫移动电话通信、无线通信，是一种使用无线电技术的远距离的点对点的通信。它与传统的有线电话通信相比有着很多优点，如手机的便携性以及宽频的空间，这使得移动通信在国家的政府、企业和个人使用上都极具兴趣和潜力。 移动通信的工作原理可以归结为三个方面：第一是用户之间的数据传输；第二是与网络服务之间的接入；第三是基于基站实现的定位服务。数据传输是指通过无线信号传输用户之间的数据，而网络接入则是指用户与互联网网络之间的连接，而定位服务则是指基站检测移动用户的位置，以提供个性化的通信服务。 从技术上来看，移动通信系统是由漫射系统，多跳系统和专用系统组成。漫射系统是指用户之间无需在两端设置通信设备，而可以通过某一种周期性技术实现远距离的传输；多跳系统是指用户之间需要在两端设置通信设备，利用多跳传播技术实现远距离的传输；专用系统则是指用户之间使用专用的基站设备，并建立专用的无线信道实现远距离的传输。 移动通信系统也可以分为三种技术，即无线陆地业务技术（2G）、无线宽带数据技术（3G）和无线四维数据技术（4G）。2G技术是以基于电磁波传播的数字化调制解调制技术，使得移动电话实现了多功能性、灵活性和舒适性；3G技术是指基于CDMA技术，可以处理大量数据，实现高速数据传输，较2G技术拥有更多的应用功能；4G技术是指使用OFDM技术、MIMO技术和其他复合技术的高速数据传输技术， 它既保留了2G、3G技术的优点，又有自己独特的特点，如可以支持多用户的实时应用，如宽带多媒体服务等。 另外，移动通信系统的网络功能也可以分为两类，即接入功能和拨打功能。前者指的是用户与互联网连接，如调制解调器（MODEM）和GSM服务器；后者指的是用户之间通信，如光纤接入、基站服务等。此外，移动通信系统也涉及到一些其它的技术，如蜂窝网络技术、多媒体技术、数据安全技术等。 移动通信是当今用户接入互联网的主要手段，它在政府、企业和个人的工作、学习以及生活中都发挥着重要作用，其已成为国家和经济发展不可缺少的信息基础设施。因此，要实现跨越式发展，移动通信原理和系统必须不断完善，以提供更高质量的服务，满足用户的日常需求。 移动通信原理与应用 移动通信原理与应用 1. 引言 移动通信是指通过无线通信技术，实现移动设备之间的通信。近年来，随着移动设备的普及和互联网的发展，移动通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分。本文将介绍移动通信的基本原理及其应用。 2. 移动通信的基本原理 移动通信的基本原理是通过无线信号传输数据。它使用无线电波将数据从一台移动设备传输到另一台移动设备。移动通信系统由基站、移动设备和核心网络组成。 2.1 基站 基站是移动通信网络中的关键组成部分。它负责接收和发送无线信号，并与移动设备进行通信。基站通常安装在高地或高楼上，以便信号能够覆盖更广范围的区域。基站之间建立一个覆盖区域，这样移动设备就可以无缝切换到另一个基站的覆盖区域。 2.2 移动设备 移动设备是指能够通过无线通信技术和基站进行通信的设备。例如，方式、平板电脑和移动计算机等。移动设备具有内置的无线通信模块，可以接收和发送无线信号。 2.3 核心网络 核心网络是移动通信系统中的中央控制部分。它负责处理移动设备之间的通信，并管理和控制基站的运行。核心网络还负责将移动设备与互联网连接起来，以便用户可以访问互联网资源。核心网络还提供认证、加密和数据传输等安全功能。 3. 移动通信的应用 移动通信在现代社会中得到了广泛应用。它不仅仅用于个人通信，还用于商业、教育和医疗等领域。 3.1 个人通信 移动通信最常见的应用就是个人通信。人们可以通过方式或其他移动设备与其他人进行语音通话、短信和即时通信等。移动通信让人们可以随时随地与家人、朋友和同事保持联系。 3.2 商业应用 移动通信在商业领域也有重要的应用。例如，移动支付可以让消费者通过移动设备进行购物和支付。移动广告可以通过移动设备 GSM移动通信及协议栈 移动通信是指通过无线电技术实现移动设备之间的通信。GSM （Global System for Mobile Communications）是一种数字移动通信标准，被广泛用于全球范围内的手机通信。本文将介绍GSM移动通信的原理 及其协议栈的组成以及各层的功能与作用。 一、GSM移动通信原理 GSM移动通信采用时分多址（TDMA）技术进行信道复用，这意味着每个时间片都可以分配给不同的用户进行通信。该技术的使用可以 提高频谱利用效率，允许同时传输多个用户的信息。 GSM移动通信系统由多个基站组成，每个基站都可以覆盖一个特 定的区域，称为小区。当用户使用手机进行通话时，手机会与基站进 行连接，基站负责提供信号传输和接收。 二、GSM协议栈的组成 GSM协议栈由多个层级组成，每个层级都有相应的功能和作用。 1. 物理层（Physical Layer） 物理层是GSM协议栈的最底层，负责无线电信号传输和接收。它 规定了信号的调制与解调方式，包括信道编码、信号传输速率等。 2. 数据链路层（Data Link Layer） 数据链路层负责将物理层传输的比特流转换为帧的形式，以及进行 差错检测和纠正。这一层还负责多路复用和信道管理，确保数据的可 靠传输。 3. 网络层（Network Layer） 网络层负责路由选择和移动性管理。它负责处理与用户终端的连接，并将数据包传输到目标终端。 4. 传输层（Transport Layer） 传输层主要负责数据的分段和重新组装，确保数据的可靠性和完整性。它还提供了流量控制和拥塞控制机制。 5. 会话层（Session Layer） 会话层负责建立、管理和终止通信会话。它定义了不同通信实体之 间如何开始、结束和保持会话。 6. 表示层（Presentation Layer） 表示层负责数据的格式转换和加密解密。它确保数据在通信实体之 间的交换时能够被正确理解。 7. 应用层（Application Layer） 应用层提供了将数据传输到具体应用程序的接口。它负责处理应用 层协议，如短信、语音通话等。 三、协议栈各层的功能与作用 移动通信原理与系统习题答案分析 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。 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。 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；另一方面由于扩频码互相关性能的不理想，使多址干扰、 远近效应影响增大，并且对功率控制提出了更高要求等； 第二章 无线传播与移动信道 2.1 移动通信信道具有哪些主要特点？ 答：移动通信信道的主要特点： （1）传播的开放性； （2）接收环境的复杂性； （3）通信用户的随机移动性。 2.2 在移动通信中，电波传播的主要传播方式有哪几种？ 答：电波传播的主要方式：直射、反射、绕射。 2.3 移动通信的信道中存在着大、中、小尺度（范围）的衰耗与衰落，它们各自具有什么性 质的特征？ 答：移动通信信道中，大、中、小尺度衰耗与衰落的特征： （1）大尺度：电波在空间传播所产生的损耗，反映的是传播在宏观大范围（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）中尺度：主要是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生阴影效应而产生的 损耗，反映了在中等范围内（数百波长量级）的接收信号电平平均值起伏变化的趋势；为无 线传播所特有，一般从统计规律上看遵从对数正态分布，其变化率比传送信息率慢； （3）小尺度：反映微观小范围（数十波长以下量级）接收电平平均值的起伏变化趋势，其 电平幅度分布一般遵从瑞利（Rayleigh ）分布、莱斯（Rice ）分布和纳卡伽米（Nakagami ） 分布。 -413 2.4 -413移动通信中存在3种类型的快衰落，它们各自表示什么类型的快衰落？在什么情况下会 出现？各自克服需要采取的主要措施是什么？ 答：移动通信中，快衰落分为以下三种类型：空间选择性快衰落、频率选择性快衰落和时间 选择性快衰落。 其产生的原因和克服需要采取的措施如下： （1）空间选择性快衰落：由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起的，克 服措施为空间分集； （2）频率选择性快衰落：由于信道在时域的时延扩散而引起的，可采用自适应均衡喝 Rake 接收加以克服； （3）时间选择性快衰落：由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移，在相应的时域其波 形产生时间选择性衰落，可采用信道交织技术加以克服。 2.5 移动通信中主要噪声干扰有哪几种？对于 CDMA ，哪一类干扰是最主要的干扰？ 答：移动通信中主要噪声干扰有：加性正态白噪声、多径干扰、多址干扰。 对于 CDMA ，最主要的干扰是多径干扰。 2.6 Okumura-Hata 传播模型的主要运用环境与条件是什么？ 答：Okumura-Hata 传播模型的主要运用环境与条件为：适用于小城镇与郊区的准平坦地区； 移动通信原理实验报告 移动通信原理实验报告 1. 实验目的 本实验旨在通过对移动通信原理的实验学习，了解移动通信的基本原理和技术，并掌握移动通信系统的搭建与方法。 2. 实验原理 移动通信是利用无线电波实现不同地点之间的通信。它主要涉及无线信号的传输和调制解调技术、无线信道的传输特性和无线传播模型的建立等方面。 实验中，我们将使用模拟终端设备和基站设备，通过无线信道进行通信。移动通信系统中，终端设备通过调制将数字信号转换为模拟信号，并通过无线信道传输到基站设备。基站设备接收到信号后，通过解调将模拟信号还原为数字信号，并将信号传输到目标终端设备。 3. 实验步骤 本实验分为以下几个步骤： 1. 搭建移动通信实验平台，包括模拟终端设备和基站设备的连接。 2. 配置终端设备和基站设备的通信参数，确保双方能够正常通信。 3. 进行实验，观察信号发送和接收的情况，并记录实验数据。 4. 分析实验数据，验证移动通信原理的有效性。 5. 对实验过程中遇到的问题进行和讨论。 4. 实验结果与分析 经过实验，我们成功搭建了移动通信实验平台，并完成了信号的发送和接收。实验数据表明，在合适的通信参数配置下，移动通信系统能够正常工作，实现信号的传输和接收。 通过分析实验数据，我们可以得出移动通信原理的几个重要结论： 无线信道的传输特性对信号的传输有较大影响，合理的信道参数配置能够提高通信质量。 调制解调技术是移动通信系统中的核心技术，能够将数字信号转换为模拟信号并进行传输。 无线传播模型的建立是移动通信系统设计的重要环节，能够帮助我们预测信号的传播效果和覆盖范围。 5. 实验与心得体会 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。 第一章概述 1・1简述移动通信的特点^ tfι①移动通信利用无後电沁行信息传衛 ②移动:干扰I不境下工 ⑦通信吝呈有用， ©逋億癡纷宾杂丿 ⑤対移动台的要⅛o 】・2移动台主夢受坯些干扰彭响？坯总千吒是埠同系统所特有的？答，①互谓干扰， ②邻说干拣 ③同倾干扰■所特有吊) ©多址干执• 1.，旬注妊淇式移功連伯旳犬匡万史・说明各代话功週百东统旳柿魚： S.策一代(IG)以横拟Ha窩网为左養待征•是20也a P年代束的坪优初就幵怕商用的。其中最有代表性的是JlL½的 AMPS (A I dVgCed MOhIe Pħooe SyStemJ¼ LX渭的 TAeS (IOtaI ACCeSS COmBIUiliCatIOa SyStCm)两大系扯・另外述有龙殴的NMT艮日本的HCMTS系统尊• 从技术特色上看・IG以解决两个旳态性中最基本的用戸这一莖幼态核"F渲当老虑到»-$信道动态性。王要是擋施是乘用炽分多址FDMA方式翊对用户的动态寻址坊违：・并以妹窝丈网络结构和预车规划痢m敢再用方式.达到扩大走需无苓范国和帚足用户数苛1S他京札在信总动态特性匹配上.适当采用了性彼优良的橫猷涸頻方式•并刑用茶站二ixfB)分集方式抿抗之碗杼性袞蒋• 第二代(20)以数字化为主要特征・构翩孚式蛭黑移动谢信系统它干20曲己90年代初正式去向侖用•耳W 昂具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA) GSXf (GSM ^⅛,⅛ Gwup Special MCbile f 19S9年以g3ΓΛ Global SystCm for Mobile COmmUmCMiOQ J.北姜曲田分多址(CDHA)的 IS-9S 两大郭克•男外还有 0*05 PDC系统等•从技木持色上音•它杲以坟字化为WUL牧全血地誉庭了信型5用户的二生动态特性艮湖应的匹配猎施，主要扌:丄山揑Wg :才F TDXfA IGSX： I. CDX M¼多媒体化九主娶目标•全Si考虑井芫善对信S3.用户二重动态持性匹配持性•并适当者虑到业务的动态⅛能.尺力采用相≡m½τiΛ≡!的技术•耳主硬实现措逐弟 ⑴樂绩系用第二代(2G)中所系用的所有行之有效的《5施, ⑴对CDMA扩倾方式应一分为二.一方面Ir宴握鬲了抗干扰性•提高了W≡S≡i另一方而由干扩 坝码互相关性更的不冬息使多址干扰、玩返玫匕形响戒丸幷旦•苓功轲2制狸出了蔓髙愛求手， ⑶为了克用CDMA中的多址干找・隹JG系统中■上仃槌路洼i：；：釆出多用户雄砧曾能天线技木I 发端 分集、空时編码技札 (4)为了实规与业务啟!态特•性的匹fi£・3G中采用了可实现对不同退率业务(不同扩频比)间仍貝有正交性能的OVSF (可突扩烦比JE交码)多址码■ (5针对数推业夯要求误码率低旦实施性老宋不高的持点"G中对狡抵业奔釆用了性能更仇良的T≡rtκ> 码• 1.4耳动通同的工怡方式主妥有几种？妹菸式移动通咎系统采用那种方式？答.①单工⑥茁 ②戏工通信通倍吊宛？调该万式n ②单职王JiHl 0$动申继方式•移动通信原理-整理(第三章)
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