移动通信复习个人总结.docx
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移动通信复习个人总结
2017移动通信复习总结
第一章移动通信概述
1、什么叫移动通信、无线通信？
移动通信（mobilecommunications）是指通信双方或至少其中一方在运动状态中进行信息传递的通信方式（不受时间和空间的限制，可灵活、迅速、可靠地实现通信）。
组成：
基站（BS）+移动台（MS）+移动业务交换中心（MSC）
MS：
车载台、手持台
BS：
一个或多个无线小区组成
MSC：
一个或多个位置区组成
特点：
（1）用户具有移动性
移动通信系统应具有位置登记、越区切换和漫游访问等跟踪交换能力。
（2）电波传播条件恶劣
移动体位置不同，接收信号强度不同，严重影响通信质量，所以移动通信系统必须具有抗衰落能力。
（3）在强干扰情况下工作
移动体周围一般有较强的人为噪声，还有同频电台之间的干扰，这要求移动通信系统具有强抗干扰和抗噪声能力。
（4）具有多普勒效应
移动体发出的信号频率随运动速度变化，所以移动通信系统应具有频率跟踪能力。
（5）复杂的无线传播环境导致信号衰落
信道具有时变和随机性；衰落与距离和频率有关；
高频：
Prons:
频谱宽、可降天线尺寸Cons:
绕射差、传输距离段、衰耗大
无线通信（WirelessCommunication）是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式
关系：
无线通信范围大于移动通信
2、移动通信发展历程？
萌芽阶段、开拓阶段、商业阶段、蜂窝思想
第一代移动通信系统1G
模拟蜂窝移动系统
FDMA原理：
将整个频谱划分成多个子频段，每个频段每次只能分配给一个用户
Prons:
误码率低、信道干扰小
Cons:
频率规划复杂、频谱利用率低、系统容量小、设备和通信成本高、硬切换瞬时中断明显
第二代移动通信系统2G（3GPP）
数字蜂窝移动系统电路域
TDMA原理：
把时间分割成周期性的帧，每帧再分割成若干不重叠的时隙，每个用户占用一个时隙。
TDMA双工方式可FDD也可TDD.
Prons:
频率复用率高、容量大、抗干扰（时隙收时不发、发时不收）、基站（一部TX即可）复杂性下降、越区切换信息不丢失（信息传输间隙进行）、克服远近效应（功控）、保密性能好
Cons:
需要精准同步（系统、帧和位）、当Rb大于100kbps时，收端干扰显著增大（多径或时延扩展），需要采取自适应均衡技术抑制（设备复杂度增加）
数据速率：
9.6k话音速率：
13k
电路域保证了通话质量，但数据业务没有得到保证
第三代移动通信系统3G（1985）（3GPP2）
2.5G
GPRS引入分组域，使得数据业务质量得到提升
3G
宽带移动蜂窝系统（支持高速率数据传输）
静止时传输速率：
2M游牧：
384k移动：
144k
3G主要标准：
WCDMA（FDD）欧洲、日本
CDMA2000（FDD）美
TD-SCDMA（TDD）中国
CDMA原理：
利用不同的码字传输不同的信息（先将信号用带宽很宽的伪随机序列进行调制，再载波调制发射，接收端使用相同的伪随机序列与信号执行相关的处理，即可恢复信号）
Prons:
更大容量（软容量:
用户增加，背景噪声增加，话音质量下降）、软切换（克服硬切换传输断续）、频率规划简单（相比FDMA、TDMA）、频谱利用率高（节省资源）、使用多用户检测技术（使用户Ptx和射频辐射下降，绿色，降低建网成本）
Cons:
远近效应严重（需采取有效的功控和多用户检测技术）
第四代LTE-A通信系统4G
3.9G
LTE（LongTermEvolution：
长期演进）
LTE-FDD（WCDMA演进）、TD-LTE（TD-SCDMA演进）
4G
LTE-Advanced
OFDM（正交频分复用）
原理：
将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ISI）。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
Prons:
频谱利用率高（带外辐射少）、克服ISI和ICI、子信道平坦衰落，抗多径、减少时延色散
Cons:
峰均功率比（PAPR）高、对频偏较为敏感
静止：
100M移动：
3、无线通信、移动通信从IT人、电信人角度都有哪些系列标准？
IT人：
电信人：
4、移动通信分类及例子？
}按工作方式分类：
单工，双工，半双工
}按多址方式分类：
FDMA、TDMA、CDMA等
}按信号形式分类：
模拟网和数字网
}按覆盖范围分类：
城域网（4GIEEE802.16）、局域网（wifi、车联网IEEE802.11）
广域网（IEEE802.20）、个域网（蓝牙、红外、体域IEEE802.15）
}按业务类型分类：
电话网、数据网、多媒体网
}按服务特性分类：
专用网（GSM-R）、公用网
}按使用对象分类：
民用系统、军用系统
}按使用环境分类：
陆地通信、海上通信、空中通信
5、什么是多址方式、无线通信通常采用什么多址方式、各有什么优缺点？
多址方式（MultipleAccess）：
在无线通信中，许多用户同时通话，以不同的无线信道分隔，防止相互干扰的技术方式
FDMA、TDMA、CDMA原理及优缺点见发展历程
6、5G通信的典型特点有哪些？
主要技术及适用场景：
大规模天线阵元（连续广域覆盖场景）
超密集组网（热点高容量场景）
物联网（低功耗大连接场景）
终端直通（低时延高可靠场景）
典型特点：
通信要求：
峰值速率：
5G静止速率：
1G话音时延：
1ms（5G前500ms）
补充：
7、移动通信基本技术
开放系统互连（OSI）模型下三层：
物理层、数据链路层（MAC层）、网络层（NET层）
物理层（PHY）：
为通信提供实现透明传输的物理连接，为数据传输提供可靠的环境
调制技术：
数字基带调制、多载波调制（OFDM）、扩频调制等
抗衰落技术：
信道编码技术【判或纠错：
LDPC码（0多1少）、RS-CC码、Turbo码（1个交织器+2个RSC成员编码器）】
均衡技术（克服码间干扰）
RAKE接收技术（分离干扰多径的同时利用多径来增强信号）
分集技术（降低BER:
同一信息用不相干信道传输，接收端再合并）
数据链路层（MAC层）：
在PHY提供服务的基础上实现相邻节点的数据传送
帧同步、多址方式
差错控制（降低BER:
分组码、循环码、卷积吗、Turbo码和级联吗）
流量控制（发送方发来的数据来不及接收时，就要控制发送方发送数据的速率）链路管理（用于面向连接的服务）等技术
网络层（NET层）：
提供路由
无线资源管理（RRM）--保证业务质量、连接质量、低阻塞率和系统利用率
面向网络：
接入控制（CAC）、负载控制、分组调度
面向连接：
切换控制、功控
移动性管理（MM）--保证用户移动时，业务不受位置与接入技术变化的影响
安全机制、网络节点间的安全连接和位置管理、维护节点位置信息
第二章无线电波传播与无线信道技术
1、什么叫大、中、小尺度？
为什么研究这三种衰落？
都会应用到哪些方面？
无线信道对信号的影响：
衰落（通过分集解决）、失真（引起误码，通过均衡解决）
对于随机信道：
统计平均
对于时变信道：
只能靠自适应
为什么研究无线信道的电波传播特性？
}无线通信系统的性能主要受到无线信道的制约
}无线信道具有极大的随机性和时变性，对传输信号的性能具有很大的影响
}移动台的移动和传播环境的变化都会对信号的衰落产生影响
如何研究无线移动通信信道？
}理论分析：
数学模型（精确，但实用中偏差大，只在理论分析时使用）→自由空间损耗模型、双线模型
}实测：
工程应用确定基站覆盖范围→奥村模型
}计算机模拟：
研究模拟仿真→瑞利、高斯、莱斯、AWGN、Nakagami
无线移动通信信道的基本特点
}受电波传播时的绕射、反射、散射和吸收等现象影响
}从观察时间的角度，可分为长期慢衰落效应（由信道路径上的固定障碍物的阴影产生）和短期快衰落效应（由移动台的运动和环境变化产生）
}对接收信号的主要影响是快衰落
随机性、衰落性、失真
无线电波衰落的分类
大尺度衰落：
描述收发机长距离或长时间范围内的信号场强变化（大范围）→衰落的平均值（经验模型，与f和d有关）
包括路径损耗特性和阴影衰落特性
路径损耗：
大尺度衰落可看成是信号的小尺度衰落的空间平均；
阴影衰落（中尺度衰落）：
无线电波在传播路径上遇到障碍物的阻挡形成电波的阴影区，该阴影区信号场强较弱，当移动台处于阴影区时，会造成接收信号的场强中值的缓慢变化，造成阴影衰落（服从对数正态分布）
二者关系：
阴影衰落（波动）叠加在路径损耗之上
大尺度路径损耗传播模型：
经验模型（简单但不精确）、确定性模型、半确定性模型
损耗：
应用：
理论做分析用；实测做覆盖用（确定基站覆盖范围）
解决：
分集、提高发射功率
小尺度衰落：
描述收发机短距离或短时间范围内的信号场强变化（瞬时变化）→多径引起幅度和相位均随机变化，表现为：
时延扩展和时变；
到达接收端的信号为多径信号，接收端合成多路不相关信号，导致接收信号产生衰
落失真→多径衰落（小尺度衰落）
影响因素：
多径传播（时域扩展→码间干扰失真）
移动台和环境物体的运动（导致多径→多普勒频移）
特征参数：
时延扩展（功率时延谱）与相干带宽（信号传输速率受到时延扩展的限制）
多普勒扩展（多普勒频移多普勒功率谱→经典谱和高斯谱）与相干时间（信号传输速率、用户移动速度受到多普勒扩展的限制）
分类：
平坦衰落（带宽范围内有恒定增益和线性相位）
频率选择性衰落→接收信号失真，引起ISI
快衰落（基带信号带宽小于多普勒扩展）
慢衰落（基带信号带宽远大于多普勒扩展）
包络统计特性：
瑞利分布（无直射径）
莱斯分布（有直射径）
解决（深衰落）：
交织、分集；提高发射功率不可以
注：
中尺度衰落（阴影衰落：
地形起伏、建筑物及其他障碍物的阻挡）→缓慢波动
对数正态阴影模型（与均值和覆盖等级有关）
特点：
电平起伏相对缓慢
衰落与地形、地物的分布和高度有关
对信号造成的影响：
大尺度：
衰落
中尺度：
衰落失真
小尺度：
失真衰落
距离跨越比较大的区域，同时受大尺度衰落和小尺度衰落的影响
多径衰落
}在移动通信环境中，发射的电波经历了不同路径
}导致传播时间和相位均不相同
}接收信号的幅度在较短时间内急剧变化，产生了衰落
多径环境下接收的信号：
快衰落
反映了微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗。
其变化率比慢衰落快
产生原因：
多径效应、多普勒效应
两类：
频率选择性衰落、时间选择性衰落
窄带系统：
时延扩展可以忽略不计；宽带不行
无线电波传播模型
宏小区（半径较大的小区，天线高度一般超过周围建筑物屋顶的最高高度）→牺牲资源形成、扩展小区
Okumura模型（G网可用4G不可用）、Hata模型、LEE宏小区模型、Durkin模型
微小区（覆盖半径0.1-1km，发射天线的高度基本与周围建筑物高度一致）
双折线模型（一条直射路径一条反射路径）、LEE微蜂窝模型、准三维模型（UTD）
微微小区（覆盖半径10m-30m）
对数距离路径损耗模型
室内传播模型（覆盖范围更小，传播环境变化大）
2、阴影衰落服从什么分布？
在链路预算中，是否应该考虑阴影衰落，为什么？
无线电波在传播路径上遇到障碍物的阻挡形成电波的阴影区，该阴影区信号场强较弱，当移动台处于阴影区时，会造成接收信号的场强中值的缓慢变化，造成阴影衰落（服从对数正态分布），阴影衰落会使信号衰落和失真，因此在链路预算中应该考虑。
链路预算
定义
链路预算是指在满足业务质量需求的前提下所计算出的最大允许路径损耗。
意义
链路预算主要用于分析网络的覆盖，并可以通过调整上下行链路预算中的各种参数来达到上下行链路平衡，扩大网络的覆盖范围和提高网络的覆盖质量。
链路预算方法
最大允许路径损耗=发射机等向全向发射功率-接收机灵敏度+所有增益-所有损耗-所有余量
接收机灵敏度=接收机背景噪声+终端接收所需的Eb/No处理增益+接收机噪声系数
增益=终端天线增益+切换换增
损耗=人体损耗+终端馈缆损耗+穿透损耗
余量=干扰扰余+功控余量+阴影衰落余量
3、采用什么技术对抗三种衰落？
对信号造成的影响：
大尺度：
衰落
中尺度：
衰落失真
小尺度：
失真衰落
对抗衰落
1、提高发射功率
问题：
带来干扰
2、缩短收发距离
问题：
覆盖受限，多跳解决？
（多跳转发损失）
3、交织技术—突发深衰落
4、分集技术
对抗失真
1、提高带宽、传输速率？
2、信道编码技术
3、交织技术—突发深衰落
4、均衡技术
5、多用户检测
6、MIMO（包括协作分集，或称虚拟MIMO）
7、高层技术，如反馈重传（ARQ、HARQ）、功控、路由、自适应跨层
第三章蜂窝系统原理
1、什么是蜂窝原理？
为什么说蜂窝原理是使得电信运营商能够运营的基础？
蜂窝的提出与思想：
为解决频率不足和用户容量问题而提出；其思想是：
用许多小功率的发射机来代替单个的大功率发射机，每一个小的覆盖区只提供服务范围内的一小部分覆盖，分配整个系统可用信道中的一部分，并相隔一定的距离重复使用这些频率资源。
由这些小覆盖区域组成的大区域形似蜂窝而得名。
蜂窝原理：
即为频率复用的思想，即相隔一定距离可使频率资源重复使用，频率资源重复使用的最小距离定义为同频复用距离D，该距离与系统的质量要求C/I有关。
电信运营商的目的在于盈利，用户越多其获利也就越多，蜂窝原理的提出使得系统容量大为提升，用户容量也相应得到提升，因此其获利也增加，所以说蜂窝原理是使得电信运营商能够运营的基础。
•小区
每个基站的覆盖区。
•大区制
一个基站覆盖整个服务区。
•小区制
一个基站覆盖整个服务区的一小部分。
移动通信的区域覆盖方式分为两类：
大区制（小容量）、小区制（大容量）
大区制：
单基站的服务区域
Prons:
网络结构简单、成本低
Cons&局限：
覆盖范围有限、系统容量受限、系统设备受限（基站天线架设高、发射功率大，使得MS体积过大）
小区制：
多小区多基站的服务区域
Prons:
Ptx低（使MS小）；覆盖范围小；用户容量大；频谱利用率高；组网灵活（随着用户数的增加，每个覆盖区可以继续划小,以不断适应用户数增长的实际需要）
Cons&局限：
网络构成复杂（越区切换，漫游，位置登记，更新，管理，系统鉴权等）
小区覆盖方式：
1）
带状服务覆盖区
用户的分布呈条状或带状（有向天线），例：
铁路沿线
频率配置
二频组：
不同频道组的两个小区组成一个区群；
三频组：
不同频道组的三个小区组成一个区群；
四频组：
不同频道组的四个小区组成一个区群；
2）面状服务覆盖区
对于同样大小的服务区域，采用正六边形构成小区所需小区数最少，故所需频率组数也最少；而且六边形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。
2、什么是同频复用距离？
它跟哪些因素有关？
提升系统质量和容量应分别采用什么措施？
概念见蜂窝原理部分；同频复用距离D与C/I有关。
当Ptx相同时，R为小区半径，L为同频小区的个数（干扰小区数）。
同频复用因子q：
N越大，D越大，抗同频干扰能力越好，但频率利用率低
簇：
分配的资源全部得到使用的小区集合。
簇内频率规划原则：
1）无同频
2）允许邻频，但要尽可能远
3）同一基站不能出现同邻频
4）小区将本簇的所有信道全部分配
划分簇的目的：
将本网络所有的信道资源S平均分为K份，每份为N个信道资源，S=KN。
对于一个簇分配N个信道资源，在进行频率规划时，只要对这个簇进行规划完毕，那么整个网络只要复制这个这个簇就行，这就是划分簇的目的。
提高小区容量的方法：
1）小区分裂（增加新基站的分裂）
减小区半径R（同时降低天线高度和发射功率）。
假定小区半径变小，同时频率复用方式不变，则该小区得到的信道数不变，单位面积上的用户数会增加。
Cons:
告诉移动用户越区切换增加，导致交换和控制链路负荷增加，因此可采用伞装覆盖来解决告诉移动用户的切换和用户密集的问题。
2）
划分扇区（在原基站上分裂）
使用定向天线来减小同频干扰，从而提高系统容量的技术叫做裂向（即扇区化）
不增加基站数量，在原小区基础上，将中心设置基站的全向覆盖区分为几个定向天线的小区。
此方法实质上是在使用定向天线代替全向天线以降低同频干扰（使用定向天线的小区之间将只能接受同频小区中的干扰，C/I中的分母L数目减少）。
缺点同上。
3）多分配频谱资源
4）考虑功率控制时，也可以提高容量（一味提高发射功率，会增加干扰小区，容量降低；C/I公式中分子分母都有功率P）
提高系统质量的方法：
系统的质量用C/I来衡量。
系统容量和质量存在矛盾关系：
在资源量不变时，系统质量提升，则每个小区分配到的资源下降，小区的用户量减少，容量降低。
运营商拥有的频点48=4x3x4，含义为：
4个小区组成的簇中每个小区分为3个扇区，每个扇区分配4个频点（最后一个数字表示频点数）
3、系统内、系统间分别有什么干扰？
除此之外还有什么干扰？
如何对抗这些干扰？
干扰是蜂窝无线系统性能的主要限制因素，包括系统内和系统间干扰。
系统间干扰：
其他蜂窝系统和无线局域网等干扰，不可预测和非法信号的干扰
系统内干扰：
设备内部干扰、网内干扰（同频、邻频和互调干扰）及多址干扰
同频干扰：
为了增加系统容量而采用的频率复用技术所引起
对抗：
增加频率复用距离D（质量受影响）、减少同频干扰小区数（扇区化）
邻频干扰：
来自所用频率的相邻频率的信号干扰
对抗：
邻频尽可能远、好的器件（器件引起）、更好的调制方式和滤波器（频谱泄露）
互调干扰：
当有多个不同频率的信号加到非线性器件上时，非线性变换将产生许多组合频率信号，其中的一部分可能落到接收机通带内，成为对有用信号的干扰，称为互调干扰
对抗：
要求移动通信设备必须具有良好的选择性，对接收机高频和中频放大器的选择性要求更高。
除此之外的干扰还有噪声干扰：
高斯白噪声、窄带高斯噪声等
4、频率分配（频率规划）都有哪些方法（策略）？
各有哪些优缺点？
若某小区十分拥塞，
可采用什么机制或策略解决？
频率（频道或波道）分配：
解决将给定的信道（频率）如何分配给在一个簇的各个小区，是频率复用的前提。
CDMA系统中，所有用户使用相同的工作频率，因而无需进行频率配置。
频率配置主要针对FDMA和TDMA系统。
信道分配策略分类：
固定、动态（借用、柔性）、混合
固定信道分配：
在网络开通前，进行统一规划能使用的频率资源，小区中的任何呼叫都只能是能该小区中的空闲信道。
若该小区中所有的信道已经被占用，则呼叫阻塞，用户得不到服务。
两类方案：
分区分组配置（适合小容量）：
尽量减小占用总频段，以提高频率段的利用率；
同一区群内不能使用相同的信道，以避免同频干扰；
小区内选用的信道组中的各个频率两两之间的差值不能相等，以避免互调干扰。
Cons：
未考虑邻道干扰；无线区需要很多信道时没法满足要求
等频距配置（大容量蜂窝网广泛采用）
按等频率间隔来配置信道。
只要频距选得足够大，就可以有效地避免邻频干扰。
Prons:
控制简单、质量和低时延得到保证
Cons:
资源（频率）利用率低
借用信道分配：
在使用时先描述整个频点，判断能使用的频点有哪些（每次呼叫请求到来，为他服务的基站就向MSC请求一个信道，交换机根据某种算法给请求小区分配一个信道）
Prons:
信道利用率提高、呼叫阻塞率下降
Cons:
控制复杂、增加了系统的存储和计算量
混合信道分配：
采用动态和固定相结合的方式，即一部分信道预先分配，另一部分按需使用（业务量小时用固定的，业务量大时使用空闲的动态信道）
信道切换：
将处于通话状态的MS转移到新的业务信道上（新的小区）的过程。
（软切换：
一侧信道保留，转到另一侧，另一侧信道成功获得后再丢弃之前的信道；减少中断）
切换目的：
实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖，即当MS从一个小区进入另一个小区时，保证通信的连续性。
信道监视方法
目的：
使切换请求优先于初始呼叫请求；
原理：
保留小区中所有可用信道的一小部分，专门为那些可能要切换到该小区的通话所发出的切换请求服务
5、什么是话务量？
爱尔兰B、C公式都能用到哪些应用场景？
举例说明
话务量：
通信系统通话业务量或繁忙程度的指标（单位时间内平均电话交换量）。
在一特定时间内呼叫次数λ与每次呼叫平均占用时间S的乘积（占用资源的平均时间）。
话务量A：
A=λS（爱尔兰Erl）
呼损率：
呼损率是衡量通信网接续质量的主要指标，也称为系统的服务等级。
损失话务量与流入话务量之比。
λ0：
单位时间内呼叫成功的次数
爱尔兰B公式（话音业务电路域）：
表示呼损率B、共用信道数n和流入话务量A三者的定量关系。
即反映了系统容量、质量与系统能提供资源的关系。
信道利用率：
表示：
每个波道平均完成的话务量。
在不同呼损率条件下，信道利用率η不同
例：
在一个系统容量n=10（用户线），流入业务强度A=6Erl，系统服务用户很多，可得系统呼损率
B=0.043142×100%≈4.3%
查表：
已知A,B和n中的任何两个参数，可查表得第三个参数
呼损率B和话务量A与信道数n及信道利用率η关系
在维持呼损率B一定的条件下，随着信道数n的加大，话务量A不断增长；信道利用率η随着n的加大而增长，但到一定程度增长缓慢。
在维持信道数n一定的条件下，呼损率B越大，系统的流入话务量A越大，波道利用率η越高。
但B大，服务质量低。
900MHz系统的无线呼损率为5%
爱尔兰C公式（数据业务分组域）：
中继系统用一个队列来保存阻塞率。
如果不能立即获得一个信道，呼叫请求就一直延迟到有信道空闲为止。
等待系统服务等级指标主要有等待时长的概率分布和呼叫平均等待时间。
等待时长的概率分布主要关心呼叫等待的概率和呼叫等待时间超过规定时间的概率。
呼叫平均等待时间根据不同定义，可以分成：
-根据全部呼叫计算的平均等待时间；
-根据等待呼叫计算的平均等待时间。
呼叫等待的概率（爱尔兰C公式）：
C是资源数；A是话务量；H=S：
平均占用每个资源的时间
用户忙时话务量与用户数
每个用户在24h内的话务量分布是不均匀的，网络设计应该按最忙时的话务量来计算。
最忙1h内的话务量与全天话务量之比称为集中系数，用k表示，一般k=10%~15%。
设通信网中每一用户每天平均呼叫次数为C（次/天），每次呼叫的平均占用信道时间为T（秒/次），则每用户的忙时话务量为：
若一个用户平均每天呼叫时间为4min，每天忙时呼叫一次，k=9%,则每呼一次的时间为0.36min,a=0.36/60=0.06Erl。
信道容纳用户数
在用户忙时话务量a确定以后，每个信道所能容纳的用户数m就不难计算：
全网的用户数为m·n。
在系统设计时，需合理选择呼损率、正确确定忙时话务量和
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