1、第一部分 概述1. 了解移动通信的发展情况古代移动通信-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-数字化-第二代移动通信系统-宽带、多媒体 -第三代移动通信系统-广带 IP 多媒体-第四代移动通信系统（1897 年，马可尼完成莫尔斯电码无线通信实验，标志无线电通信的开始，开创了海上通信业） （1928 年，美国底特律警察局率先使用装备贝茨发明的能适应移动车辆震动影响的无线电收发信机超外差 AM 接收机的警用车辆无线电移动系统（单向） ，标志移动通信开始） （1935 年，阿姆斯特朗发明了 FM 方式无线电，是移动通信中的第一个大分水岭）（早在 40 年代末，美国 Bell
2、实验室提出蜂窝构想；1974 年正式提出了蜂窝移动通信的概念。 ）2. 了解通信系统的分类按工作方式分类-单工双工(TDD,FDD) 半双工 按信号形式分类- 模拟网和数字网按覆盖范围分类-城域网,局域网和个域网 按服务特性分类- 专用网,公用网按多址方式分类-FDMA,TDMA,CDMA,SDMA 按使用对象分类 -民用系统、军用系统按业务类型分类-电话网、数据网、综合业务网、多媒体按使用环境分类-陆地通信、海上通信、空中通信依据通话状态和频率使用方法，可分为 单向和双向 单工和双工3. 了解双工方式双工通信的特点是: 同普通有线电话很相似 , 使用方便。 其缺点是: 在使用过程中, 不管是
3、否发话, 发射机总是工作的, 故电能消耗很大, 这对以电池为能源的移动台是很不利的。针对此问题的解决办法是: 要求移动台接收机始终保持在工作状态, 而令发射机仅在发话时才工作。这样构成的系统称为准双工系统, 也可以和双工系统兼容。这种准双工系统目前在移动通信系统中获得了广泛的应用。第二部分 移动通信的传播特性1. 了解电波的传播方式1) 直射波：电波传播过程中没有遇到任何的障碍物, 直接到达接收端的电波, 称为直射波。直射波更多出现于理想的电波传播环境中。 2) 反射波：电波在传播过程中遇到比自身的波长大得多的物体时, 会在物体表面发生反射, 形成反射波。 反射常发生于地表、 建筑物的墙壁表面
4、等。 3) 绕射波：电波在传播过程中被尖利的边缘阻挡时, 会由阻挡表面产生二次波, 二次波能f1 f2f1f2f1f2够散布于空间, 甚至到达阻挡体的背面, 那些到达阻挡体背面的电波就称为绕射波。 由于地球表面的弯曲性和地表物体的密集性, 使得绕射波在电波传播过程中起到了重要作用。 4) 散射波：电波在传播过程中遇到障碍物表面粗糙或者体积小但数目多时, 会在其表面发生散射, 形成散射波。 散射波可能散布于许多方向, 因而电波的能量也被分散于多个方向。2. 了解无线电波的自由传播损耗其中,d 的单位是 km，f 的单位是 MHz，为3. 了解无线信号的大尺度模型和小尺度模型所指的是什么；大尺度传
5、播模型：用于预测平均场强并用于估计无线覆盖范围的传播模型。 由于描述的是发射机与接收机（T-R）之间长距离（几百米几千米）上的场强变化，所以被称作大尺度传播模型。小尺度衰减模型：描述短距离（几个波长） ，或短时间（秒级）内的接收场强快速波动的传播模型，称为小尺度衰减模型。4. 了解移动通信信道的四种效应移动信道四大效应（阴影效应、多径效应、多普勒效应、远近效应）多径效应：阴影效应：当电波在传播路径上受到起伏地形、建筑物、植被等障碍物的阻挡时，会产生电磁场的半盲区。远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站间的距离也是随机地变化，若各移动用户发射功率一样，那么到达基站的信号强弱不同，离基
6、站近信号强，离基站远信号弱。通信系统的非线性则进一步加重，出现强者更强、弱者更弱和以强压弱的现象。多普勒效应： 由于处于接收状态的移动用户高速运动而引起传播频率的扩散。其扩散程度与用户运动速度成正比。5. 了解移动通信信道的三大损耗移动信道三大损耗（路径损耗、慢衰落、快衰落（频率选择性衰落、时间选择性衰落、空间选择性衰落） ）自由空间传播损耗（路径损耗）：理想传播条件，电波在自由空间传播时，不存在电波的反射、折射、绕射、色散、吸收等现象。但由于辐射能量的扩散而引起衰减。2; RRTRRPSAPdAG 2接 收 天 线 获 得 的 功 率 ： （ ） 4其 中 ： 接 收 天 线 的 增 益4l
7、g(/)20lg()32.4lfsTRLdf传 输 损 耗 ： =10,;fs fsdff L可 见 ： 或 增 加 一 倍 ， 增 加 6B慢衰落损耗：它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值缓慢变化而产生的损耗（宏观变化） ，近似服从对数正态分布。产生原因：阴影效应 大气折射快衰落损耗：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6. 了解三种选择性衰落的概念，掌握相干时间、相干带宽、相干距离的概念；三类主要快衰落（空间选择性衰落，频率选择性衰落，时间选择性衰落）空间选择性衰落：在不同地点（空间）信号衰落特性不一样。频
8、率选择性衰落：信号在不同的频率衰落特性不一样。结论：由于时延扩散引起了频率选择性衰落。时间选择性衰落：信号在不同的时间衰落特性不一样。结论：由于变速移动引起的频率扩散，在接收点波形产生了时间选择性衰落。相干时间：Tc 1/fd，当信号码元周期TC 时，发生时间选择性衰落。相关带宽：常用最大时延的倒数来规定相关带宽。即 信号带宽大于相关带宽时，该信号在信道中传输则会产生频率选择性衰落 。相干距离：第三部分 抗衰落技术cB211. 了解三种主要的抗衰落的技术手段分集：用来补偿衰落信道损耗, 它通常要用两个或更多的接收天线来实现；均衡: 可以补偿信道中由于多径效应而产生的码间干扰（幅度和时延) ；信
9、道编码：通过在发送信息时加入冗余的数据位来改善通信链路的性能。2. 了解什么是分集，了解主要的分集技术宏分集：蜂窝小区的顶点上设立多个基站，从不同方向同时与一个移动台通信。微分集：利用信号在空间, 频率, 极化，场强，角度和时间上的相互独立性来减小快衰落的分集技术。 （空间分集，极化分集，场分量分集, 角度分集, 时间分集。 ）3. 了解分集常见的三种信号合并方式，并知道它们性能优劣最大比值合并,选择式合并, 等增益合并选择式合并：比较并选择信噪比最大的支路作为输出。所以又称开关式相加，方法简单，容易实现。设有 M 个独立的 Rayleigh 衰落信道，每个信道称作一个分集支路，通信中断的条件
10、是所有支路的信号的信噪比全部小于解调门限。最大比值合并：最佳合并方式。i ) 每个支路有一个加权因子 )各路信号迭加时要保证 同相位( 与选择分集不同), 因而要求每个支路有放大和调相电路。等增益合并：各支路信号等增益相加。其性能接近最大比值合并，且容易实现。因为有时按需要权重可调并不方便，因而出现了等增益合并：各支路信号同相后再迭加，但各支路权重相同。其性能比最大比率合并差一些，但比选择性分集要好很多。三种合并法平均信噪比比较:在相同分集重数（即 M 相同）的情况下，以最大比值合并方式改善信噪比最大，等增益合并方式次之；分集重数 M 较小时，等增益合并的信噪比接近最大比值合并，选择式合并所得
11、到的信噪比改善量最少，原因在于合并器输出只利用了最强的一路信号，而其他各支路都没有被利用。4. 了解时间分集以及相应的交织编码技术时间分集：利用信号在时间上的独立性发射和接收时实现分集。行列交织 卷积交织 随机交织RAKE 接收利用扩频码的相关特性进行多径分离与合并，实现时间分集5. 了解频率分集以及相应的扩频技术载波信号的频率随时间而变化 ，扩频技术：第四部分 组网技术1. 了解三种多址接入技术频分多址 FDMA 在频分多址 (FDMA)系统中不同信道占用不同带宽 FDMA 是将给定的频谱资源划分为不同频道分配给每一个用户使用；FDMA 特点： FDMA 每个频道只传送一路电话； 连续传输,
12、 一旦给移动台分配了频道，移动台和基站同时连续不断发射； 信道带宽较窄（25kHz 或 30kHz） ，即 FDMA 通常使用窄带系统； 传输速率低。码元持续时间较长, 与 平均延迟扩展相比很大 , 这意味着码间干扰低，不 需要均衡；与 TDMA 相比, FDMA 系统简单的多； 基站共用设备成本高，因为每路载波单路设计，需收发设备以及带通滤波器滤除杂波干扰; 移动台需要双工器，增加了费用； 需要精确的 RF 滤波器消除邻频干扰。时分多址 TDMA 在时分多址中不同信道占用一个周期性重复的时隙 TDMA 将无线频谱按时隙划分，分配给不同用户；TDMA 系统主要应考虑的问题：控制信令的传输 同步
13、 抗多径干扰主要措施：1、在每个时隙中，划出专门的比特用于控制和信令的传输。2、为便于接收端利用均衡器克服多径引起的码间干扰，在时隙中插入自适应均衡器所需的训练序列。3、在上行链路的每个时隙中留出一定的保护间隔。4、为便于接收端的同步，在每个时隙中要传输同步序列。TDMA 的特点: TDMA 使几个用户共享一个载波频率, 每个用户利用不同时隙。 数据传送不连续，采用分组发送。因而电池消耗低，切换容易； TDMA 系统必须有精确的定时和同步。 TDMA 系统可动态分配时隙,有话音时分配时隙，无话音时不分配时隙，有利于提高系统容量。码分多址 CDMA 在码分多址(CDMA)中, 指定给每个用户一个
14、唯一的 PN 代码，而且与其他用户代码正交 以信号波形（代码序列）不同区分不同用户称作 CDMA 连接。CDMA 系统特点： CDMA 蜂窝系统与 FDMA 系统或 TDMA 系统相比具有更大的通信容量 CDMA 系统中信道数据率很高, 码片时长很短，由于 PN 序列的低自相关性，将超过一个码片的多径信号视为噪声，所以可以使用 RAKE 接收机，以提高系统的信噪比。 CDMA 系统具有 “软切换”功能设备简单2. 了解蜂窝网和频率复用的概念利用频率复用的概念，将整个服务区域划分成若干个小区，每个小区分别设置一个低发射功率的基站，负责本小区的通信。优点：提高频率利用率，组网灵活 缺点：网络构成复
15、杂频率复用：N 个相邻的小区组成一个区群 (簇) 将可供使用的频道划分成 N 组 区群内的每个小区使用不同的频率组 相邻区群重复使用相同的频率组分配模式。3. 了解区群的概念簇（区群）：共同使用全部可用频率的 N 个小区叫做一簇( 区群)）若 N 越小，则系统中区群复制得越多，系统容量越大，频率的利用率越高。N 叫做区群的大小，典型值 3、4、7、9、12 、构成蜂窝网的二次几何图形构成簇的基本条件： 基本图案（簇）能彼此邻接且无空隙地覆盖整个面积。 相邻单元（簇）中，同频道的小区间距离相等，且为最大。满足上述两个条件的簇的形状和簇内小区数 N 是有限的，并且 N 应该满足下式：N=a2+ab
16、+b24. 能够画出移动通信网络的基本架构，了解其中各个网元的作用移动用户基站交换机固定网络固定用户 移动用户基站交换机基站移动用户1）MSC 是移动业务交换中心，是无线电系统和公共电话交换网络之间的设备，完成必须的信令功能以建立与移动台的往来呼叫。主要责任：路由选择管理；计费和费率管理；业务量管理；向 HLR 发送有关业务量的信息和计费信息。2）2、 HLR 为原籍位置寄存器，每个移动用户必须在 HLR 中注册，HLR 中存储的用户信息分两类：a：有关用户的参数信息；b：关于用户当前位置的信息，以及建立至移动台的呼叫路由。功能: 负责移动台数据库管理，主要责任： 用户参数的管理、修改等；计费
17、管理；VLR 的更新。3）访问位置寄存器（VLR）是存储用户信息的动态数据库。漫游登记 一个 VLR 可以服务若干个 MSC。主要责任是： 移动台漫游号管理；临时移动台标志管理；访问的移动台用户管理；HLR 的更新；管理 MSC 区，位置区和基站区等 ；4）认证中心是认证移动用户的身份以及产生相应认证参数的功能实体，进行用户鉴权和认证。上述功能实体可以有多种配置方式： MSC-VLR HLR-AUC-EIR 等5. 了解什么是移动通信中的切换将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的 MS 转换到新的业务信道（新的小区）上的过程称为“切换” 目的： 实现蜂窝移动通信的“无缝隙”覆盖，保证移动台跨区时通
18、信的连续性。GSM 决定切换的三个指标 1）WEI(Word Error Indicator)移动台测当前突发脉冲是否得到正确解调 2）RSSI(Received Signal Strength Indicator)反映信道间干扰和噪声的指标 3）QI(Quality Indicator)无线信号质量估计的指标，在一个有效窗口内用载干比(C/I)加上 SNR来估计信号质量的一个指标分类：按实现技术分为：1. 硬切换：新的连接建立前，先中断旧的连接。例如 GSM 系统。2. 软切换：指既维持旧的连接，又同时建立新的连接。例如 CDMA 系统。切换的准则：决定何时需要进行越区切换，通常根据移动台处
19、接收的平均信号强度，或信噪比、信干比、误比特率等参数。切换过程控制主要有三种： 移动台控制的越区切换 网络控制的越区切换 移动台辅助的越区切换第五部分 GSM 系统1. 了解 GSM 系统的一些基本特征和参数GSM 系统的特点：1）具有开放的接口和通用的接口标准 （采用 OSI 分层协议模型 以 7号信令作为互联标准）2）用户权利的保护和传输信息的加密（SIM 卡：存储认证用户身份特征，网络操作，安全保密等有关信息。 鉴权过程：验证用户的合法性。 ）3）支持电信业务，承载业务和补充业务（电信业务：电话、短消息、紧急呼叫等。承载业务：数据通信补充业务，本质上是数字业务，呼叫转移、来电显示、计费通
20、知等。 ）4）具有跨国漫游能力 5）系统容量大、频谱效率高（系统容量比 TACS 模拟系统高 2 倍，系统载干比一般只要求 9dB，频率重复利用率高，组网灵活方便。 ）6）抗干扰能力强，覆盖区内通信质量好GSM 的缺点：1）没有完美的系统!2）没有端到端的用户加密。3）没有给用户提供完全的 64 kbit/s 的 ISDN 带宽，4）没有透明的 B-信道。5）会减小驾驶时的注意力。6）产生电磁辐射。7）可能会出现滥用私人数据的现象。8）系统高度复杂。9）在 GSM 标准内有几处不相容。2. 掌握 GSM 系统的网络结构移动台（MS： Mobile Station）：用户端的设备总称。可以是手持
21、机、车载台、便携式台。组成：移动终端 SIM 卡。基站子系统（BSS：Base Station Subsystem）由 MSC 控制，与 MS 进行通信的设备。一个 BSS 可为一个或多个小区服务。由两部分组成：基站收发设备（ BTS：Base Transceiver Station）：负责无线传输。基站控制器（BSC: Base Station Controller）：无线资源管理MSC（Mobile Switch Center）MSC 是 NSS 的核心。交换功能；支持移动性的附加功能；网络资源管理；通过网关 MSC (GMSC) 实现互通功能；数个数据库的综合。HLR（Home Loca
22、tion Register）HLR 是 GSM 系统的中心数据库，存储 HLR 控制区内所有用户的相关数据。用户的参数（静态数据）：每个用户购机时，就属于某一个 HLR 控制区，其用户识别号码已存储在 HLR 中。用户的位置信息（动态数据）：HLR 控制区内的各个MS 位置的信息，即 MS 当前停留在哪个 MSC/ VLR 区。这一信息随着 MS 的移动而相应改变。VLR（Visitor Location Register ）VLR 是存储位置信息的动态数据库，它包含了当前处在本区（MSC 区）的全部 MS（包括漫游到该 VLR 所管辖的移动用户）的有关资料。 当某一个 MS 用户漫游到新的
23、MSC 区，与该 MSC 连接的 VLR 就向其 HLR 请求该 MS 的有关数据并存储，同时并将此 VLR 号送至漫游用户的 HLR。一旦用户离开该 VLR 的控制区域，重新在另一个 VLR 登记，原 VLR 删除临时记录的该移动用户的信息。常与 MSC 合并。AUC（Authentication Center）为系统提供客户鉴权所需要的数据，用以保护通过空中接口的移动客户通信不受侵犯。专用于 GSM 系统的安全性管理。数据的存储 存储每个用户的密钥，存储鉴权算法 向 HLR 提供鉴权参数组。 常与 HLR 合并在一起。EIR（Equipment Identity Register）存贮移动
24、设备的国际移动设备识别码（IMEI） ，完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，防止非法移动台的使用。OMC（Operation and Maintenance Center）用于对 GSM 系统的集中操作与维护，允许远程集中操作维护管理。对基站分系统与网络分系统分别进行操作和维护。故障管理：故障告警、启动测试等。配置管理：软硬件的配置与参数修改。性能管理：性能的监视与分析。如话务统计。OSS（Operation Support System）移动用户管理用户数据管理：对 HLR 和 SIM 卡的数据管理。计费管理。移动设备管理通过 EIR 实现，且 EIR 的数据通过网络管理中心更新。网络操
25、作与控制。通过 OMC 实现对 NSS 和 BSS 的管理（故障管理、配置管理、性能管理等） 。3. 掌握 GSM 系统中的各个网络元素的作用移动台（MS： Mobile Station）：1）无线接入 GSM 数字移动通信网，并完成各种控制功能 2）支持各种基本业务(电信业务和承载业务)和补充业务 3）间断接收（DRX）和间断发射（DTX ）4）加密，对用户数据和信令单元进行加密 5） 语音编解码和信道编译码 6）协助 BSS 完成 APC、跳频及各种切换 7）无线信道速率和用户数据速率之间的适配 8）支持人机接口（MMI）各种功能 9）呼叫过程的提示基站子系统（BSS：Base Stati
26、on Subsystem）：1）协助 MSC 完成地面信道管理 2）无线信道测量和分配。链路监视、功率控制、跳频管理 3）无线频道资源指示 4）信道编解码，对用户数据和用户单元进行加密 5）码型转换及速率适配 6）独立完成小区内和同一 BSC 内的切换 7）执行 MSC 指令的在 BSC 间的切换 8）信号的收发与处理 9）交换功能，将无线信道连接到 A 接口 PCM 信道 10）空间分集接收BSC 的功能：是 BSS 的控制部分，对整个 BSS 进行控制和管理 1）接口互连 2）地面信道管理和交换 3）无线信道管理 4）无线信道的资源和分配、呼叫信道监测、APC 功能、加密管理、BSC 控制区内的切换、 5）码型转换 6）操作和维护 7）扩容功能移动交换中心 MSC 的功能：1）下传寻呼和呼叫所特定的功能； 2）7 号信令系统(SS7) 的中止处；3）支持移动性的特定信令；4）位置登记和位置信息下传；5）新业务的提供(传真、数据呼叫)；6）支持短消息业务 (SMS)；7）生成并下传计费和帐单信息4. 了解 GSM 空中接口的帧格式
