《移动通信原理》课程_第二章解析
《移动通信原理》课程-第二章解析
基本情况
▪通信的3项基本指标 –有效性：是指在占有尽可能少的信道资源[=?]，如频段、 时隙和功率等的条件下尽可能多地传送信源的信息，是通 信的数量上的指标。 –可靠性：主要是指在传输过程中抵抗各类客观自然干扰的 能力，但是在特殊的军事通信中，它还包含抵抗人为设置 干扰的能力。 –安全性：主要是指在传输中的安全保密性能，即收端防窃 听、发端防伪造和篡改等的能力。
传播一般性分析计算（补充）
工程应用：以dB表示，有
[Lbs ]
10lg( 4d
)2
20lg( 4d
)
32.45
20 lg
d
20 lg
f
(dB)
式中，f为波长换算的相应的工作频率(MHz)，d为收发间距离 (km)。
分析及讨论：=>(上式的变化规律=？）
结论： 自由空间传播损耗只与工作频率、和传播距离d有关。当工作频率 提高一倍，或者说工作波长减小一半时，电波在自由空间的传播损 耗就增加6dB。同样，当传播距离加大一倍时，传播损耗也增加 6dB。
示意图： 视线传播的极限距离
视线传播极限距离（-->数学解决问题）
条件近似：d=R’sin(alpha),sin(alpha)=(1-cos2)(1/2) 地球等效半径Re远远大于天线高度，因此，自发射天线顶点A到
切点c的距离d1为[简推下式：余弦、正弦。角度转换]
同理：
d1 2Reht
d2 2Rehr
▪示例：
信道特征 •复杂动态 •变化大 •严重衰落
移动通信场强实测记录(f=160 MHz)
应对方法
▪各类新技术解决的问题： –针对移动信道的动态时变特性，为解决移动通信中的有效 性、可靠性和安全性的基本指标而设计的。。
移动通信原理重点讲解
第一章概述1. 移动通信的定义。
移动通信：是指通信双方或至少一方可以在运动中进行信息交换的通信方式。
2. 移动通信的特点。
移动通信的主要特点如下:（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（互调干扰，领道干扰，同频干扰），（3）通信容量有限，（4）通信系统复杂，（5）对移动台的要求高）3. 常用的移动通信系统（1）蜂窝式公用陆地移动通信系统，（2）集群调度移动通信系统，（3）无绳电话系统，（4）无线电寻呼系统，（5）卫星移动通信系统，（6）无线LAN/WAN4. 3G/4G标准目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。
目前提交的4G标准共有6个技术提案，分别来自北美标准化组织IEEE的802.16m、日本（两项分别基于LTE-A和802.16m）、3GPP的LTE-A、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE-Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（LTE-A）。
第二章移动通信的应用系统1. 移动通信系统的演进2. 无绳电话、集群移动通信的常用标准无绳电话标准：模拟制无绳电话标准，DECT标准。
集群移动通信标准：信令标准3. 根据覆盖范围，无线宽带接入网的分类。
个域网无线宽带接入技术，局域网无线宽带接入技术，城域网无线宽带接入技术，广域网无线宽带接入技术四类。
4. 无线局域网、无线城域网的标准无线局域网的标准：美国IEEE（国际电气和电子工程师联合会）802.11家族。
欧洲ETSI（欧洲通信标准学会）高性能局域网HIPERLAN系列。
日本ARIB（日本电波产业会）移动多媒体接入通信MMAC。
无线城域网标准：IEEE 802.16a第三章蜂窝的概念1. 切换策略：硬切换/软切换/接力切换切换(handover)是指在移动通信的过程中,在保证通信不间断的前提下,把通信的信道从一个无线信道转换到另一个无线信道的这种功能。
这是移动通信系统不可缺少的重要功能。
精品课件-通信原理(第二版)-第二章
3． 矩形脉冲的傅里叶变换及其频谱
矩形脉冲的傅里叶变换为
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F
(j)第 二级f (t)
e
jtd
t
/ 2 / 2
Ae jtd t
A
sin( / 2) / 2
ASa
2
(27)
第三级
式中，F(第jω四)级的零点满足如下关系：
从而得：
n
f (t) A0 An cos(n0t n ) (2-1)
n1
其中，ω0=2π/T0为基波频率，T0为信号的周期，nω0为n次谐 波频率。
第1章 西绪安电子科论技大学出版社
XIDIAN UNIVERSITY PRESS
(2) 利用高等数学中的欧拉公式，可将三角形式的傅里
叶级数展开式变换单成击指此数处形编式辑的母级版数文展本开样式式
XIDIAN UNIVERSITY PRESS
2.1.5 Parseval定理
Parseval定理的物理意义是能量守恒，时域能量等于频 域能量，不会因变单换击而此发处生编改辑变母。版文本样式
第二1．级 能量信号的Parseval定理
对第于三能级量信号f(t)，其频谱为F(jω)，则
E 第f 四(t)级2 d t F(j2f ) 2 d f 1 F(j) 2 d (2-18)
2.1.4 信号的分类
1． 确知信号单与击随机此信处号编辑母版文本样式
确知信号： 可用明确的数学式子表示，且信号的取值确定的信
第二级
号。
第三级
随机信号： 当给定一个时间值时，取值不确定，只知其取某一
第四级
数值的概率的信号。
移动通信原理 (吴伟陵 牛凯 著) 电子工业出版社 课后答案
s3 = [1 1 −1 −1] ， s3 = [1 −1 −1 1] 。波形图：略
正交性：任取两组 Wslsh 函数，将对应元素相乘再求和，结果均为 0。例如， s1 与 s2 ， 1×1+1× (−1) +1×1+1× (−1) = 0 ，同ห้องสมุดไป่ตู้可证明其它组合的正交性。
3.7 在信噪比受限的 CDMA 系统中，若已知 Eb / N0 = 6dB ，相邻小区干扰 β = 60% ，语 音激活因子ν = 50% ，功控精度α = 0.8 ，射频带宽为1.25MHz ，传输速率为 9.6Kbps ，
Eb / N0 1× β
ν
6 1× 0.6
0.5
3.8 在地址码的移位寄存器实现结构中有两种不同的类型：SSRG 和 MSRG。它们各自有什 么特点？两类结构之间有什么关系？ 答：SSRG 是简单型移位寄存器，又称 Fabonacci 型移位寄存器；MSRG 是模块（组件）型 移位寄存器，又称为 Galois 型移位寄存器。 对于 SSRG，特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模块之间规律是不确 定的随机规律；对于 MSRG，特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模 块之间的规律是确定型的，即可以通过不同的相移模块产生所要求特定的输出伪随机序列。 这两种结构是等效的，它们能得到相同的序列，所不同的只是相对相移。
第 6 页 共 51 页
移动通信中主要采用混合编码。
4.2 试说明 GSM 语音编码方案的主要特点，其中全速率与半速率各为多少？ 答：GSM 语音编码是规则脉冲激励长期预测编码，即 RPE-LTP 方案，其基本原理基于线性 预测编码，采用等间隔、相位与幅度优化的规则作为激励源，以便使合成后的波形更接近原 始信号。该方案结合长期预测以消除信号的冗余度，降低编码速率，同时其算法较简单，计 算量适中且易于硬件实现。全速率：13kbps；半速率：6.5kbps。
移动通信原理浅析(鄢江艳)
第一章 移动通信的历程 及常见的通信系统
1.1 移动通信的历程 1.2 常见的通信系统 1.3 移动通信的基本概念
1.1 移动通信的历程
第一代 (1G)
第二代 (2G)
第三代(3G)
模拟移动通信系统 数字移动通信系统 IMT2000(3G)
模拟话音
数字话音+多种速
多媒体服务
率数据 （<64kbps） （<2 Mbps*）
第三代 (3G)
第四代(４G)
WCDMA
3.5G
HSDPA
HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）高速下行分组接入， 是一种移动通信协议。该协议在 WCDMA下行链路中提供分组数据业务， 在一个5MHz载波上的传输速率可达810 Mbit/s。
1.2 几种常见的通信系统
信道编码
001
001 111
信道编码：在信号后面增加一部
分冗余比特，称作监督码元，在
终端对信号进行检错、纠错。
移动通信的主要技术-交织
信道编码
交织
123 123 123
111 222 33抗干扰能力。
移动通信的主要技术-加密
交织 突发脉冲 加密
4.2 移动通信的体制
一．蜂窝的概念
1974，Bell实验室提出蜂窝概念 蜂窝系统---“小区制”系统
■将所要覆盖的地区划分为若干个小区， 每个小区的半径可视用户的分布密度在 2～20km左右。在每个小区设立一个基站 为本小区范围内的用户服务。并可通过小 区分裂进一步提高系统容量。 ■特点：用户容量大，服务性能较好，频 谱利用率较高，用户终端小巧且电池使用 时间长，辐射小等。
5.1.1 网络子系统
移动通信原理
移动通信原理移动通信原理是指在无线通信领域中，传输数据和信息的原理和技术。
移动通信是现代社会中不可或缺的通信方式之一，它利用无线电波进行信号传输，实现了人与人、人与物、物与物之间的无线连接。
本文将详细介绍移动通信原理的各个方面。
第一章移动通信概述1.1 什么是移动通信1.2 移动通信的应用领域1.3 移动通信的发展历程1.4 移动通信的基本要素第二章无线信号传播2.1 电磁波的基本概念2.2 无线信号传播路径损耗2.3 多径效应与多普勒效应2.4 反射、折射和散射信号的影响第三章移动通信网络结构3.1 移动通信系统的层次结构3.2 移动通信网络中的各个组成部分3.3 移动通信中的基站和无线电接入技术第四章移动通信标准与协议4.1 移动通信标准的分类和作用4.2 移动通信标准的发展历程4.3 GSM、CDMA、LTE等移动通信标准的比较4.4 移动通信协议与接口第五章移动通信的调制解调技术5.1 数字调制技术5.2 调制解调器的工作原理5.3 AM、FM、PM调制方式的比较5.4 OFDM技术在移动通信中的应用第六章移动通信中的信道编码与解码6.1 信道编码与纠错码6.2 信道编码的原理和分类6.3 移动通信中的信道编码技术第七章移动通信中的多址技术7.1 多址技术的基本概念7.2 分时复用技术7.3 频分复用技术7.4 码分复用技术7.5 OFDMA技术第八章无线接入技术8.1 蜂窝网络的组网方式8.2 频率复用与功率控制8.3 移动通信系统中的接入技术8.4 TDMA、CDMA、OFDMA等接入技术的比较第九章移动通信中的信号处理技术9.1 数字信号处理的基本概念9.2 信号处理在移动通信中的应用9.3 信号处理算法与技术的发展附件：________本文档涉及的相关案例分析、数据图表、实验结果等内容，请参阅附件。
法律名词及注释：________1.频率复用：________一种将频谱资源划分为多个频段，使不同用户可以同时使用而不互相干扰的技术。
移动通信原理-整理(第二章)
第二章 蜂窝组网技术● 说明大区制和小区制的概念，指出小区制的主要优点。
小容量的大区制一个基站覆盖整个服务区，发射功率要大利用分集接收等技术来保证上行链路的通信质量只能适用于小容量的通信网大容量的小区制将覆盖区域划分为若干小区 ，每个小区设立一个基站服务于本小区，但各小区可重复使用频率 带来同频干扰的问题● 简述越区切换的基本概念。
什么是MAHO ？当正在通话的移动台进入相邻无线小区时，业务信道自动切换到相邻小区基站，从而不中断通信过程。
移动台辅助切换(MAHO)：每个移动台检测从周围基站中接收信号能量，并且将这些检测数据连续地回送给当前为它服务的基站。
● 什么是同频干扰？它是如何产生的？如何减少？所谓同频干扰，即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰一般采用频率复用的技术以增加频谱效率。
当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。
这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。
了减小同频干扰，同频小区必须在物理上隔开一个最小的距离，为传播提供充分的隔离。
● 另外，可以采用定向天线减小同频干扰采用六边形的原因用最小的小区数就能覆盖整个地理区域最接近于全向的基站天线和自由空间传播的全向辐射模式● 中心激励(center-excited)：基站设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。
顶点激励 (edge-excited) ：基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域。
● 绘出单位无线小区簇的小区个数N=4时，三个簇彼此邻接时的结构图形。
小区半径为R 时，相邻簇同频小区的中心距离如何确定？D=根号（3*N ）*R● 用六边形表示一个小区，使相邻小区无空隙，则每一簇的小区数量N 满足什么关系式？ j ij i N 22++=N=4,7,12.J=2,I=0.1.2● 说明改善蜂窝系统容量的三种方法以及各自的原理。
《移动通信原理》课程教案
《移动通信原理》课程教案一、课程简介1.1 课程名称：移动通信原理1.2 课程性质：专业核心课1.3 学时安排：总共64学时，其中理论教学48学时，实验教学16学时1.4 先修课程：电路分析、信号与系统、数字信号处理1.5 课程目标：使学生掌握移动通信的基本原理、技术及其应用，培养学生分析和解决移动通信领域实际问题的能力。
二、教学内容2.1 移动通信概述2.1.1 移动通信的发展历程2.1.2 移动通信系统的组成及工作原理2.1.3 移动通信的分类及特点2.2 无线传播特性2.2.1 无线电波传播的基本原理2.2.2 地形地物对无线电波传播的影响2.2.3 气候条件对无线电波传播的影响2.3 模拟移动通信系统2.3.1 调制与解调技术2.3.2 信道编码与解码技术2.3.3 频率分配与频道规划2.3.4 模拟移动通信系统的典型应用2.4 数字移动通信系统2.4.1 数字调制技术2.4.2 信道编码与解码技术2.4.3 扩频技术2.4.4 数字移动通信系统的典型应用2.5 移动通信网络2.5.1 移动通信网络的架构2.5.2 移动通信网络的关键技术2.5.3 移动通信网络的典型应用三、教学方法与手段3.1 教学方法3.1.1 讲授法：讲解基本概念、原理和方法。
3.1.2 案例分析法：分析实际案例，加深对理论知识的理解。
3.1.3 实验教学法：培养学生的实际操作能力和实践技能。
3.2 教学手段3.2.1 多媒体教学：运用PPT、动画等手段，提高课堂教学效果。
3.2.2 网络教学平台：提供课程资料、习题库、在线讨论等资源，方便学生自主学习。
3.2.3 实验设备：采用实际的移动通信设备，进行实践操作。
四、教学评价4.1 评价方式4.1.1 平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等，占总评的30%。
4.1.2 考试成绩：包括理论考试和实验考试，占总评的70%。
4.2 评价内容4.2.1 知识掌握程度：评价学生对课程基本概念、原理和方法的理解。
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4
5 6 7
甚低频（VLF）
低频（LF） 中频（MF） 高频（HF）
3～30千赫（KHz）
30～300千赫（KHz） 300～3000千赫（KHz） 3～30兆赫（MHz） 30～300兆赫（MHz） 300～3000兆赫（MHz） 3～30吉赫（GHz） 30～300吉赫（GHz）
甚长波
长波 中波 短波 超短波 分米波 厘米波 微波 毫米波
与用户数，常规城 市分类相似
2.1.2移动通信信道中的电磁波传播
移动信道的传播路径
观察特点=?
反射波 散射波 直射波 MS接收N条路径信号
传播规律分析
电磁波传播角度观察： 1) 直射波：是指在视距覆盖区内无遮挡的传播。它是超短波、 微波的主要传输方式，经直射波传播的信号最强。 2) 反射波：是指从不同建筑物或其它反射体反射后到达接收 点的传播信号。信号强度较直射波弱,近距离的多普勒效 应。 3) 绕射波：从较大的建筑物与山丘绕射后到达接收点的传播 信号。但它需要满足电波产生绕射的条件，其信号强度较 直射波弱。 4) 其它：穿透建筑物的传播及空气中离子受激后,二次发射 的漫反射产生的散射波，但它们相对于直射波、反射波、 绕射波都比较弱。
基本情况
通信的3项基本指标 –有效性：是指在占有尽可能少的信道资源[=?]，如频段、 时隙和功率等的条件下尽可能多地传送信源的信息，是通 信的数量上的指标。 –可靠性：主要是指在传输过程中抵抗各类客观自然干扰 的能力，但是在特殊的军事通信中，它还包含抵抗人为设 臵干扰的能力。 –安全性：主要是指在传输中的安全保密性能，即收端防 窃听、发端防伪造和篡改等的能力。 信道分类->按传输媒质 –有线信道：有线信道包括架空明线、电缆及光纤。 –无线信道。无线信道中有中、长波地表面波传播，短波 电离层反射传播，超短波和微波直射传播以及各种散射传 播。
移动通信场强实测记录(f=160 MHz)
应对方法
各类新技术解决的问题： –针对移动信道的动态时变特性，为解决移动通信中的有 效性、可靠性和安全性的基本指标而设计的。。 移动信道一般分析方法： –不能简单地应用固定点无线通信的电波传播模式； –根据移动通信的特点，按照不同的传播环境和地形特征， 运用统计分析结合实际测量的方法，找到移动条件下的传 播规律，以获得准确预测接收信号场强的方法。
信道分类
从信道特性参数随外界各种因素的影响而变化分类： –恒参信道：恒参信道是指其传输特性的变化量极其微小。 且变化速度极慢，或者说，在足够长的时间内，其参数基 本不变。 –变参信道：变参信道是指传输特性随时间的变化较快。 移动信道为典型的变参信道。
示例：
信道特征 •复杂动态
•变化大
•严重衰落
简化分析
频率f>30MHz的典型传播通路： 1)直射波：直接到达接收天线的电波，对VHF和UHF频段=主要方式； 2)地面反射波：经过地面反射到达接收机的电波； 3)地表面波：沿地球表面传播的电波，对VHF和UHF频段的地表面波 可以忽略不计。[原因=地表面波的损耗随频率升高而急剧增大， 传播距离迅速减小]。 4)反射和散射：在移动信道中，电波遇到各种障碍物时会发生反射 和散射现象，它对直射波形成干涉，产生多径衰落现象。
第2章 无线传播与移动信道 讨论及解决问题：
移动信道及3个主要特点 信道中的电磁波传播过程 传播一般性分析计算 接收信号中的3类损耗与4种效应 三类主要快衰落 实际移动通信中3类选择性衰落如何产生 传播类型与信道模型的定量分析
本章概要
概念、术语；简单分析过程；计算方法及公式应用。 移动通信的主要特点：传播的开放性、接收环境的复杂 性和用户的随机移动性； 接收信号的3类损耗：路径传播损耗、慢衰落损耗和快衰 落损耗； 4类效应：阴影效应、远近效应、多径效应与多普勒效应。 传播过程简要分析过程及常规公式； 对大范围、大尺度传播损耗进行了定量的分析和计算。 （模型） 对小范围、小尺度传播特性各类快衰落做了进一步定量 分析.（模型，统计及瞬时） ****移动通信中的几种主要噪声和干扰（自选看）**
10～
10～ 10～ 100～ 10～ 10～1分米 10～1厘米 10～1毫米
8 甚高频（VHF） 9 特高频（UHF） 10 超高频（SHF） 11 极高频（EHF）Fra bibliotek12至高频
300～3000吉赫（GHz）
丝米波
10～1丝米
2.1移动信道的特点
移动通信信道的3个主要特点： – 传播的开放性：一切无线信道都是基于电磁波在空间的传 播来实现开放式信息传输的。 – 接收环境的复杂性：接收点地理环境的复杂性与多样性。 按接收点地理环境划分为3类典型区域， 1) 高楼林立的城市繁华区 2) 以一般性建筑物为主体的近郊区 3) 以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区 – 通信用户的随机移动性 1) 准静态的室内用户通信 2) 慢速步行用户通信 3) 高速车载用户通信（>=70Km）
典型的传播通路
传播一般性分析计算（补充） ****4st-12****
(1)自由空间的传播损耗： –分析对象：直射波分析 –目标：接收点接收功率
传播图形理论抽象为右图= 过程简述
自由空间传播损耗
图上描述：设： –原点O有一辐射源，均匀地向各方向辐射，辐射功率为PT –经辐射后，能量均匀地分布在以O点为球心，d为半径的球面上 –球面的表面积为4π d2
目的： –获得准确预测接收信号场强的方法。
移动通信占用频率： –150 MHz(VHF)： 30MHz～300MHz（含300MHz）=甚高频 –450 MHz、900 MHz(UHF)频段：300MHz～3000MHz=特高频， 又称分米波
无线电频谱和波段划分
段 号 1 2 3 频段名称 极低频(ELF) 超低频(SLF) 特低频(ULF) 频段范围 （含上限，不含下限） 3～30赫（Hz） 30～300赫（Hz） 300～3000赫（Hz） 波段名称 极长波 超长波 特长波 波长范围 （含上限，不含下限） 100～10兆米 10～1兆米 100～10万米