现代移动通信》第4章：移动通信组网原理
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移动通信基础课件-第4章 扩频通信技术
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图4-5 15位码序列T = 4Tc时的自相关系数
图4-6 15位码序列T = 0时的自相关系数
图4-7 n=4, P=15 m序列的自相关系数曲线
扩频通信系统有以下两个特点。
（1）传输信号的带宽远大于被传输的原始信 号的带宽。
（2）传输信号的带宽主要由扩频函数决定， 此扩频函数通常为伪随机编码信号。
2．扩频通信技术的发展简史
3．典型扩频通信系统框图
图4-1是一个典型的扩频通信系统框 图。
由发送端、接收端和无线信道3部分 组成。
图4-1 典型的扩频通信系统框图
（2）不同代的但没有直系关系的OVSF码也 相互正交，如C2,0和C4,2。
（3）不同代而有直系关系的OVSF码不互相 正交，如C2,1和C4,2。
（4）OVSF码的正交特性（同长度的OVSF 码序列）。
① OVSF码的自相关特性：自相关系数 为1。
② OVSF码的互相关特性：正交的。
现代移动通信蔡跃明第三版思考题与习题参考答案chapter_4
I (+1* +1)(+—1)第四章思考题与习题1. 移动通信对调制技术的要求有哪些？在移动通信中，由于信号传播的条件恶劣和快衰落的影响， 接收信号的幅度会发生急剧 的变化。
因此，在移动通信中必须采用一些抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调 制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率以适用于移动通信的要求。
具体要求：① 抗干扰性能要强，如采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响；② 要尽可能地提高频谱利用率；③ 占用频带要窄，带外辐射要小；④ 在占用频带宽的情况下，单位频谱所容纳的用户数要尽可能多；⑤ 同频复用的距离小；⑥ 具有良好的误码性能；⑦ 能提供较高的传输速率，使用方便，成本低。
2. 已调信号的带宽是如何定义的？信号带宽的定义通常都是基于信号功率谱密度 (PSD)的某种度量，对于已调(带通)信 号，它的功率谱密度与基带信号的功率谱密度有关。
假设一个基带信号：s(t) =Re{g(t)exp(j2二仁切其中的g(t)是基带信号，设g(t)的功率谱密度为P g (f)，则带通信号的功率谱密度如下：P s (f )二1 P g (f - f c ) P g (-f - f c )l 4信号的绝对带宽定义为信号的非零值功率谱在频率上占据的范围； 最为简单和广泛使用的带宽度量是零点-零点带宽；半功率带宽定义为功率谱密度下降到一半时或者比峰值低 3dB 时的频率范围；联邦通信委员会 (FCC)采纳的定义为占用频带内有信号功率的99%。
3. QPS K 、OQPSK 的星座图和相位转移图有何差异？如图所示QPSK相位星座图OPSK相位星座图QPSK信号的相位有90°突变和180°突变。
OQPSK信号的相位只有90°跳变，而没有180°的相位跳变。
4. QPSK和OQPSK的最大相位变化量分别为多少？各自有哪些优缺点？OPSK的最大相位变化量为1800, OPSK最大相位变化量为900。
现代移动通信-蔡跃明-第三版-习题参考答案
第一章思考题与习题1. 何为移动通信？移动通信有哪些特点？答：移动通信是指通信的双方至少有一方在移动中（或者停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机和行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台和有线用户）之间的通信。
移动通信的特点：（1）无线电波传播复杂（2）移动台受到的干扰严重（3）无线电频谱资源有限（4）对移动设备的要求高（5）系统复杂2. 单工通信与双工通信有何特点？各有何优缺点？答：单工通信的特点：收发信机轮流工作、设备简单、省电、只允许一方发送时另一方进行接收；优点：设备简单、省电。
缺点：通信的时间长、使用不方便。
双工通信的特点：收发信机可以同时工作、使用方便，电源的消耗大；优点：使用方便、收发信机可以同时工作。
缺点：发射机总是工作的，电源消耗大。
第二章 思考题与习题1 蜂窝移动通信中的典型电波传播方式有哪些？答：典型的电波传播方式有直射、反射、折射、绕射、散射等。
当电波的直射路径上无障碍物时，电波直接到达接收天线；当电波的直射路径上存在障碍物时，电波会绕过障碍物遮挡向前传播形成绕射波；当电波在平坦地面上传播时，因大地和大气是不同的介质而使入射波在界面上产生反射波；当电波入射到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。
2 设工作频率分别为900MHz 和2200MHz ，移动台行驶速度分别为30m/s 和80m/s ，求最大多普勒频移各是多少？试比较这些结果。
解：当工作频率为900MHz ，行驶速度为30m/s 和80m/s 时的最大多普勒频移为：当工作频率为2200MHz ，行驶速度为30m/s 和80m/s 时的最大多普勒频移为：由以上的计算结果可以知道，最大多普勒频移与移动台的速度和工作频率有关，速度越大；最大多普勒频移越大，频率越大，最大多普勒频移。
3 如果某种特殊调制在/0.1s T ∆≤时能提供合适的误比特率(BER)，试确定下图（图P14）所示的无均衡器的最小符号周期(由此可得最大符号率)。
(完整版)移动通信原理
第 1 章 移动通信概述 .................................................................................................1 1.1 移动通信系统的构成.......................................................................................1 1.2 移动通信的主要特点......................................................................................1 1.3 移动通信系统的分类......................................................................................3 1.4 移动通信系统的运行状态..............................................................................3 1.5 蜂窝移动通信系统 1.6 移动通信中采用的技术...................................................................................4 1.7 我国移动通信系统的频率...............................................................................7 1.8 移动通信的标准化........................................................................................7
《现代移动通信》第4章移动通信组网原理(精)
2. 关于SS7信令网
7号信令网络是与PSTN平行的一个独立的网络， 是供传送信令的数据链路构成的网络，叠加到信息 网上。图4.25 信令网、信息网及其分层结构
图4.24 7号信令系统的协议结构
OSI 层次 应用层 直接为用户提供所需服务 7 表示层 为用户提供统一的数据表示方式 SS7 层次
MAP
TUP
6
ISDN
-UP
验证身份，恢复下层不可恢复的差错 提供端对端的逻辑信道 处理报文分组、多路复用和分组交换 提供一条无差错的数据链路 规定接口的物理电气特性，保证电路 两端能正确发送和接收
会话层
DUP
TCAP SCCP
5
传输层
4
网络层
3
链路层
2
物理层
MTP
1
图4.25 信令网、信息网及其分层结构
4 18 11
3 17 10
6 20 13
5 19 12
4.1.4 基本网络结构
移动通信的基本网络结构如 图4.11所示。 基站通过传输链路与移动交换机相连，交换机 再与固定电信网络或其他通信网相连，所以移 动通信有以下两种通信链路：①移动用户←→ 基站←→交换机←→其他网络←→其他用户； ②移动用户←→基站←→交换机←→基站←→ 移动用户。
图4.11 基本网络结构
其他公众网
M SC
M SC
4.2 多址接入技术
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) FDMA、TDMA与CDMA系统容量比较
4.2.1 频分多址(FDMA)
频分多址是将给定的频谱资源划分为若干 个等间隔的频道 (或称信道)供不同的用户使用， 如图4.13所示。移动台MS1、MS2、…、MSk分 别分配有发射频道、、…、和接收频 道、、…、。我们将基站向移动台方向的信道 称为前向信道，而将移动台向基站方向的信道 称为反向信道。
移动通信
2．集群移动通信系统 ．
集群移动通信系统属于调度性专业网， 集群移动通信系统属于调度性专业网，将各种业务部门所需 调度性专业网 的基站及控制设备集中建站、统一管理、统一使用， 的基站及控制设备集中建站、统一管理、统一使用，每个部门只 需建立各自的调度中心台，做到共享频率资源、共享通信设施、 需建立各自的调度中心台，做到共享频率资源、共享通信设施 、 共享通信业务、共同分担费用， 共享通信业务、共同分担费用，是一种高效而又廉价的移动通信 系统。 系统。
3．无中心选址个人通信系统 ．
无中心选址个人通信系统的体制与蜂窝网和集群网的体制不 将中心集中控制转为电台分散控制， 同，它将中心集中控制转为电台分散控制，通话所需的信道由主 呼台选择，经被呼台确认后双方在该信道上进行通话， 呼台选择，经被呼台确认后双方在该信道上进行通话，这样频率 利用率高。 利用率高。
第1章 概论
我国移动通信发展
1、1980年在上海建立并试用了公用移动通信系统。 、 年在上海建立并试用了公用移动通信系统。 年在上海建立并试用了公用移动通信系统 2、1987年在广州、上海率先开通了模拟蜂窝移动电话业 、 年在广州、 年在广州 采用900MHZ，TACS标准。 标准。 务。采用 ， 标准 3、1993年在浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网 、 年在浙江嘉兴地区引入第二代数字移动蜂窝网 GSM系统，开始试运转。94年建网，95年推广到 个省， 系统， 年建网， 年推广到 个省， 年推广到15个省 系统 开始试运转。 年建网 96年扩展到全国。 年扩展到全国。 年扩展到全国 4、2000年模拟蜂窝网封网，将频段让给数字网。 、 年模拟蜂窝网封网， 年模拟蜂窝网封网 将频段让给数字网。 5、2002年中国移动在全国正式投入 、 年中国移动在全国正式投入GPRS（通用分组无 年中国移动在全国正式投入 （ 线业务）。 线业务）。
移动通信技术ch移动通信组网原理
（dS /dI）-n
基站A
基站K
J
*
当移动台处于覆盖区边缘点时，受到的同频干扰最严重 二频组（A与C同频）： 三频组（A与D同频）： n频组（A与n+1同频）： 重叠区宽度a可根据C/I设计要求，由上式计算出来 在C/I符合要求，即大于同频干扰防卫度的前提下，为了 使频率利用最经济，希望同频复用距离D越小越好。
*
二、小区制的特点 可以提高频率利用率，增加用户容量：因为同一组信道频率可以多次重复使用 小区制中因为采用了频率复用技术，因此带来同频道干扰问题 网路构成复杂：需要越区切换、漫游、位置登记、更新等
*
2.2.2 条（带）状服务区 一、定义 条状服务区是指用户的分布呈条状，例如铁路、公路、狭长城市、沿海水域、内河等
*
2.3.1 固定信道分配 概念：将频道固定分配给某个小区使用，蜂窝系统采用此法 1、分区分组法遵循的准则 所需波道尽量占用最小的频段，即尽量提高频段利用率 为避免同道干扰，在单位无线区群内不能使用相同波道 为避免三阶互调干扰，在每个无线小区内应采用无三阶互调波道组。
*
判别是否存在三阶互调干扰？ 设信道频率和信道序号之间的关系为： 当n个信道序号按照上升顺序排成信号序列时，任意两个 信道间的差值为： 结论：判别某个预选的信道组之间是否存在三阶互调干 扰，只要确定信道序号差值序列中有无相等的差 值即可。
*
2.4.3 移动台的功率控制 2.4.4 蜂窝系统容量的改善 2.4.3 面状服务区 2.5 多信道共用技术 2.5.1 话务量、呼损率和系统用户数 2.5.2 信道的自动选择方式 2.6 越区切换 2.6.1 切换门限值、切换过程和信道分配 2.6.2 实际切换中需要注意的问题
移动通信技术——第4章 移动通信系统组网
4.3 多信道共用
4.3.1 多信道共用的意义
在双工移动通信系统中，移动用户 在通话时要占用一条信道。 由于频谱资源的限制，用户数总是 大于信道数。 蜂窝移动通信系统使用多信道共用 技术缓解频谱资源有限和用户数多的矛 盾。
多信道共用是指系统允许大量的用 户在一个小区内共享少量的信道。 每个用户只在呼叫时才分配一个信 道，一旦通话终止，用户占用的信道马 上释放供其他用户使用。
令F为邻近蜂窝干扰因子，则CDMA 系统容量，即式（4-31）变为
(W / Rb )GF N （信道/小区） ( Eb / N 0 )d
4.5 蜂窝系统的移动性管理
4.5.1 蜂窝系统服务区域划分
1．服务区域的划分
一般的第二代蜂窝移动系统服务区域划分 如图4-22所示。 图中只画出一个移动运营网络，即一个公 共陆地移动网络（Public Land Mobile Network， PLMN），多个PLMN服务区可以重叠。
如果单位区群在系统中复制了M次，则双 向信道的总数C可以作为容量的一个度量，即 C = MS =MkN
3．区群结构的实现
单位区群内小区数N越大，同信道小区的 距离D就越远，抗同频干扰的性能就越好。 但是相应地，单位区群内小区数N越大， 需要的信道组越多，频谱利用率下降。 所以单位区群内小区数N与同信道小区的 距离D为互为矛盾的指标，须折中考虑。
（2）扇区划分技术
蜂窝移动通信系统中的同频干扰可以通 过使用定向天线代替基站中单独的一根全向 天线来减小，其中每个定向天线辐射某一个 特定的扇区。 这种使用定向天线来减少同频干扰，从 而提高系统容量的技术叫做扇区划分技术。
扇区划分技术与小区分裂不同，它 可以保持小区半径不变，容量的提高是 通过减少同频干扰以达到提高频率利用 率来实现的。
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M S1 M S2
反向信道 f1
f2
前向信道
f1 f2
… …
…
M Sk
13
fk
fk
BS
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4.2.2 时分多址(TDMA)
1. 时分多址的原理 图4.15是TDMA通信系统的工作示意图，图
中只画出移动台到基站传输时信号占用时隙的 情况。 2. 时分多址通信系统的帧和时隙 3. 时分多址通信系统中的同步和定时
2. 动态频道分配
动态频道分配可以做到按业务量的大小，合理地在
不同基站之间按需分配频道，避免了小区忙闲不均的
情况。
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图4.10 7个基站21个扇形小区为一个 区群的频道分配
3
17 10
4 18 11
5 19
12
2
7
4
16 9
21 14
18 11
3 17 10
7 21
14
6 20 13
5 19
第4章 移动通信组网原 理
4.1 移动通信网络的构成 4.2 多址接入技术 4.3 多信道共用技术 4.4 移动通信中的信令 4.5 移动管理技术
1
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4.1 移动通信网络的构成
4.1.1 大区制移动通信网 4.1.2 小区制蜂窝移动通信网络的构成 4.1.3 小区频率配置 4.1.4 基本网络结构
22
B
1%
n
A
(% )
1 0.0101 1.0 2 0.1536 7.6 3 0.456 15.0 4 0.869 21.5 5 1.360 26.9 6 1.909 31.5 7 2.500 35.4 8 3.128 38.7 9 3.783 41.6 10 4.461 44.2 11 5.160 46.4 12 5.876 48.5 13 6.607 50.3 14 7.352 52.0 15 8.108 53.5 16 8.875 54.9 17 9.652 56.2 18 10.437 75.4 19 11.230 58.9 20 12.031 59.5
频分多址是将给定的频谱资源划分为若干 个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用， 如图4.13所示。移动台MS1、MS2、…、MSk分 别分配有发射频道、、…、和接收频 道、、…、。我们将基站向移动台方向的信道 称为前向信道，而将移动台向基站方向的信道 称为反向信道。
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图4.13 频分多址示意图
9
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图4.11 基本网络结构
其他公众网
MSC
MSC
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4.2 多址接入技术
4.2.1 频分多址(FDMA) 4.2.2 时分多址(TDMA) 4.2.3 码分多址(CDMA) 4.2.4 FDMA、TDMA与CDMA系统容量比较
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4.2.1 频分多址(FDMA)
Rd
Rd
4
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4.1.2 小区制蜂窝移动通信网络的构成
1. 蜂窝网的由来 2. 区群的结构 图4.4 正六边形区群的构成 3. 同频干扰保护与同频复用距离 4. 激励方式 5. 小区分裂
5
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图4.4 正六边形区群的构成
N=3 a=1 b=1
N=4 a=2 b=0
N=7 a=2 b=1
2
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4.1.1 大区制移动通信网
所谓大区制就是在一个服务区内只有一个 或几个基站，由该基站负责整个移动通信网的 联络与控制，如图4.1所示。
大区制的优点是系统组成简单，投资少， 见效快。
3
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图4.1 大区制移动通信示意图
同频转发器 及覆盖范围
f1 f2
Rd f1
f2
Rd
f3
f4
Ck
BS
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图4.20 伪随机码扩频多址方式原理图
18
… …
1 N
TDM
A 模2加
扩频调制
b(t)
PSK B
调制
…
C 模2加
扩频解调
D
S (t)
PSK 解调
TDM
Zt (t)
1 N
C(t )
PN
f0
PN
f0
(a)
A点
B点
C点
D点
数字信号
Rs 0 Rs Rc
干扰
数字信号 无用信号 干扰
0
14
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图4.15 时分多址示意图
1
1
1
t
2
2
2
M S1
t
M S2
…k
…k
…k
t
…
M Sk
时隙 帧
15
BS
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4.2.3 码分多址(CDMA)
1. 码分多址的概念 图4.19 码分多址示意图
2. 扩频码分多址原理 图4.20示出了伪随机码扩频多址方 式的原理框图
3. 直扩(直接序列扩频)码分多址系统的特点
(1)
具有扩频通信系统的所有优点
(2)
系统容量大
(3)
不需要复杂的频率分配和管理
(4)
软容量和小区呼吸功能
(5)
软切换
(6)
不要均衡器
(7)
设备简单
16
(8)
存在多址干扰和远近效应
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图4.19 码分多址示意图
M S1 M S2
反向信道 C1
C2
前向信道
C1 C2
… … …
M Sk
17
Ck
N=9 a=3 b=0
N=12 a=2 b=2
N=13 a=3 b=1
N=16 a=4 b=0
6
N=19 a=3 b=2
N=21 a=4 b=1
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4.1.3 小区频率配置
1. 固定频道分配
所谓固定频道分配就是给每个小区(或每个基站) 分配一组预先确定好的话音频道，基站的频道是固定 不变的。固定频道分配有分区分组分配法和等频距分 配法两种。图4.10 7个基站21个扇形小区为一个区群 的频道分配
19
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4.3 多信道共用技术
4.3.1 话务理论 4.3.2 空闲信道的选取
20
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4.3.1 话务理论
1. 话务量与呼损率 呼损率、话务量、信道数、信道利用率之
间的关系如表4.1所示。 2. 信道数与用户数的关系
21
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表4.1 呼损率、话务量、信道数、信 道利用率之间的关系
12
2 16 9
1 15 8
4 18 11
2 16
9 3 17 10 7 21 14
6 20 13
5 19 12
8
6 20
13
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4.1.4 基本网络结构
移动通信的基本网络结构如 图4.11所示。 基站通过传输链路与移动交换机相连，交换机 再与固定电信网络或其他通信网相连，所以移 动通信有以下两种通信链路：①移动用户←→ 基站←→交换机←→其他网络←→其他用户； ②移动用户←→基站←→交换机←→基站←→ 移动用户。
Rc Rc
(b)
Rc Rc Rs f0 Rs
Rc
图4－20 伪随机码扩频多址方式原理图 可编辑ppt
4.2.4 FDMA、TDMA与CDMA系统容 量比较
1. 模拟TACS系统(FDMA)的系统容量 2. 数字GSM系统(TDMA)的系统容量 3. 数字CDMA系统(CDMA)的系统容量