移动通信+教案

第一章 概述

1.1 移动通信基本概念

移动通信：通信――双方――至少有一方处于移动的概念――信息交换 1.1．1 移动通信的特点

1、电波传播条件恶劣

移动通信――至少有一段采用无线通信（可先采用有线信道－基站－移动台）。 无线通信――电波传播为固定点对点。eg：微波、短波等。 反射波 直射波 反射波 MS （mobile station） BS (base station) Fig1-2 P2 电波的多径传播 移动通信――电波传播为点对任意移动的目标。

（这个频段的特点是：传播距离在视距范围内，通常为几十千米；天线短，抗干扰能力强；以地表面波、电离层反射波、直射波和散射波等方式传波，受地形、地物影响大。） 慢衰落——由于电波传播遇到建筑物等阻挡，形成电波阴影区，阴影区的电场强度弱——阴影效应。——引起的衰落服从正态分布（正态衰落或高斯衰落） 主要特征是多径传播。如上图。——多径衰落——引起的衰落振幅服从瑞利分布（瑞利衰落）——多径衰落使信号电平起伏不定，严重时将影响通话质量。

汽车在行进途中接收到的电波为各个波的合成矢量，各个波的相位和幅度均不同，所以合成强度不同。造成电平起伏不定。电波传播――衰落（严重 30dB） 2、强干扰情况下工作

噪声（电磁干扰：汽车点火噪声,自然噪声等等），可认为与信号无关的一些破坏性因素。 干扰，可认为与信号有关的一些破坏性因素。

(1)互调干扰――由系统内部的非线性元件造成，例如功放。（以后章节介绍，P139） (2)邻道干扰――由于信道间隔有限，大量相邻信道之间造成干扰。（以后章节介绍，P138）

(3)同频干扰――相同频率产生的干扰。（以后章节介绍，P138）

同频干扰，特有的干扰。主要与组网方式有关，规划移动通信网时考虑。

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3、具有多普勒效应产生调制噪声

f1+fd f1 MS （mobile station） BS (base station) 多普勒效应 当运动物体达到一定速度时，固定点收到的载波频率将随运动速度的不同产生不同的频移。使接收点的场强随时间、地点不断变化。

fd?v?cos?

λ：接收信号载波的波长 θ：电波到达时的入射角 解决办法：锁相技术

4、用户经常移动（特殊交换问题），通信系统复杂 位置登记、越区切换、漫游访问等跟踪交换技术 5．通道容量有限 6．对手机要求高 1．3移动通信的工作频段

1．3．1我国移动通信的工作频段 无委会规定：（详见13页） 150MHz左右 450MHz左右 900MHz左右 （1800MHz左右 现在双频手机） Bp机 集群通信等其他 移动电话 主要工作范围：VHF～UHF 移动通信使用范围

1.此频段适合于移动通信：电波不能传得太远，VHF～UHF为视距传播、且有一定的绕射能力（市区建筑物遮挡）。

2.天线尺寸：天线的几何尺寸与工作波长λ要相近。λ/4天线：900MHz为8cm（λ＝C/f） 3.抗干扰问题：f提高――外界干扰下降 1.4 移动通信的分类

多种分类方法（15页）

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1．4．1移动通信的工作方式

按通话状态和频率的使用方法（工作方式）分类：1、单工 2、双工 3、半双工 1、单工：收、发交替

单频单工：收发用一个频率 双频单工：收发各用一个频率

2、半双工：一方双工，另一方单工 例如：调度车载台 调度（双工） 车载台（单工） 3、双工：收发同时工作，双频。（最复杂）移动通信用 准双工：接收机总工作，发射机只在工作时才工作。

1．4．2 模拟网和数字网 数字网的优点

? 频谱利用率高

? 抗干扰、抗多径衰落的能力强 ? 网络管理和控制灵活 ? 便于实现通信的安全保密

? 减少用户手机的体积和重量，可降低设备成本 ? 提供多种业务 详见第八章 1．5移动通信的发展趋势

1． 概述

? 网络业务数据化、分组化。——数据业务通信：电路交换型的数据业务，分组交换

型的数据业务

? 个人多媒体通信——网络演进的方向 ? 网络技术的宽带化 ? 网络技术的智能化 ? 更高的频段 ? 更有效利用频率 1． 6移动通信的应用系统 ? 蜂窝式公用移动通信系统 ? 集群调度移动通信系统

专用网

? 无绳电话系统

CT－1 普通家用

CT－2 移动式的固定电话 在有基站的地方 ? 无线寻呼系统

大区制：天线高、功率大 单向

? 卫星移动通信系统

人烟稀少地区,“铱星计划”77颗卫星――失败 ? 分组无线网

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第二章 蜂窝移动通信系统

§2.1 蜂窝小区的概念和特点（移动通信网的体制）

移动通信网按区域覆盖方式分为两类：大区制，小区制 2.1。1大区制

MS BS R R Fig2-1 P13 大区制移动通信 采用大功率发射机，覆盖半径大。 优点：简单、见效快

缺点：1上下行信道不均衡严重（基站发射功率大200W，而移动台发射功率小0.6W）。——设置若干个分集接收站（单收站）

2频率利用率低——适用于用户少地区。适用于专用移动通信网 2． 1。2小区制

f1 组 BS1 BS2 f2组 f组 BS5 3 f1组 BS4 BS3 f2组 Fig2-2 P14 小区制移动通信

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MS 采用物理间隔隔开的办法来提供频率利用率。只要3对频率就可与5个移动

台通话。（大区制要5对频率才可。） 缺点：复杂

优点：频率利用率高

以管理和设备的复杂为代价换来高的频率利用率。（因为频率是不可再生的） 1．服务区划分的方法 带状服务区：铁路、公路、河流 面状服务区：城市

（1） 带状服务区, P28图2.1

从频率利用率来讲，二频组工作方式最好。但是同频干扰的问题需要考虑。 （2） 面状服务区

大多数情况，例如城市中需要设立多个基站来覆盖多个服务区――面状服务区

设无线小区：用半径为r的圆形内切多边形来表示。 （假设地形、地物同，全向天线有交叠）采用何种多边形的问题――r同，覆盖同样多的面积好？ ? 邻接小区的中心间距 ―― 间隔越大，干扰越小 六边形最大 ? 单位小区的有效面积 六边形最大 ? 交叠区域面积 交叠面积越小，同频干扰越小 六边形最小 ? 交叠距离 ―― 实现交换容易 六边形最小 ? 所需最少无线频率的个数 － 防止同频干扰

结论：正六边形组网方式来覆盖面状服务区是最好的，又称为蜂窝式网。

2. 正六边形无线区群的构成（P29 fig2.2）

(1)要求会画（N＝3 N＝4 N＝7无线区群的构成） 面状服务区――无线区群――正六边形无线小区 ? 构成的条件（两个基本条件）

? 若干无线区群彼此邻接组成蜂窝式服务区。

? 邻接的无线区群中的同频无线小区的中心间距相等。

? 构成无线区群的小区个数：N=a2+ab+b2 （a 、b均为正整数，不可同时为0）

N＝3 N＝4 N＝7 N＝9 N＝12

(2)区群结构

为了实现频率复用：

? 小区频率使用要隔开，避免同频干扰。相邻小区不能用相同频率，必须间隔一定距离或

跳过若干小区后，同一频率才能再用。 ? 将若干个相邻小区组成一个区群，并将可供使用的频率分成若干组。区群内的各个小区

使用不同的频率组，而每个区群能使用所提供的全部无线频道。 ? 用相同频率配置区群来覆盖整个服务区。

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