GSM移动通信系统实验
一、实验目的
1、了解GSM接续过程中的信令交互,GSM信道编解码原理,FDD/TDMA 技术在GSM系统中的应用。
2、掌握通话时GSM手机发射信号频谱的测量方法,不同GSM逻辑信道上的信道编解码实验方法,上下行突发脉冲序列的时间偏移测量方法,GSM手机入网、手机主呼和被呼实验方法,GSM手机发信载频包络、手机发信机射频功率控制指标的测试方法。
二、实验内容
1、GSM频谱分析实验
通过实验箱测量手机发射信号的GMSK频谱,并画出频谱图。
2、GSM信道编解码实验
广播控制信道(BCCH)、独立专用控制信道(SDCCH)、慢速随路控制信道(SACCH)、快速随路控制信道(FACCH)的编码和解码。
3、FDD/TDMA原理实验
(1)观察移动台入网时,控制信道的上下行常规突发的时间偏移,画出波形图。
(2)观察移动台与实验箱进行通话时,业务信道的上下行常规突发的时间偏移,画出波形图。
4、GSM手机入网、手机主呼和手机被呼语音通话实验
5、GSM移动台发信机技术指标及测试实验
(1)手机发信载频包络指标的测试。
(2)手机发信机射频功率控制指标的测试。
(3)画出IF_1M和RX_PWR的波形。
三、实验器材
1、GSM移动通信实验系统一台
2、GSM手机一部
3、200MHz双踪示波器一台
四、实验原理
1,GSM频谱分析实验
快速傅立叶变换的基本原理
快速傅立叶变换是快速计算DFT的算法的简称。对一个有限长序列,其傅立叶表示称为离散傅立叶变换(DFT),而一个周期序列的傅立叶表示称为DFS。对于周期序列的DFT可以从DFS中切出一个周期即是。
一个长度为N 的有限长序列x (n )(即在0≤n ≤N-1的区间内x (n )有非零值,其它区域x (n )为零)的离散傅立叶变换(DFT )的表示式为:
0≤k ≤N-1
(5.1-1)
其它
其中,
j N
e
W
π2-= ,x (n )为加权值(即每个分量的系数)
在一般情况下, X(k)是一个复量,可表示为 )()()(~
k jX k X k X I R += 或)()()(~
k j e k X k X θ=
(5.1-2)
式中,X R (k )为实部,X I (k )为虚部
[]
2
1)()()(2
2
k X k X k X I R += , )
()
()(k X k X a r c t g k R I =θ
将式(5.1-1)用矩阵表示
X =Wx (5.1-3)
其中,X =[X(0), X(1),X(2), ……….X(n-1)]T x =[x(0), x(1),x(2), ……….x(n-1)]T
??????
????????=------)1)(1(1
).1(0).1()1.(11
.10.1)
1.(01
.00.0N N N N N N N
N N
N
N
N N
N N W W W W W W W W W W
由式(5.1-3)可以看出,计算一个X (k )值需要N 次复乘法和(N-1)次复加法。因为k 共有N 个值,所有直接计算DFT ,需要N 2次复乘法和N ?(N-1)次复加法,当N 取值很大时,直接计算DFT 的计算量非常大。
对nk N W 进行分析,可知nk
N W 具有周期性和对称性,即
N nk N
nk
N W W ))((= ————周期性 (5.1-4)
N nk ))((是nk 的模N 运算,上式也可表示为nk
N
n N k N k N n N W W W ---==)()( (5.1-5)
nk
N
N
nk N
W W -=+
)2
( ——————对称性 (5.1-6) ???
???
?==∑-=0)()]([)(~
1
0N n N kn W n x n x DFT k X
由此可知,在[W]与[x(n)]相乘过程中,存在着不必要的重复计算,避免这种重复,则是简化运算的关键。
基于以上分析,可以将N 点DFT 运算分成为两组2
N 点的DFT 运算,然后求和。其中一组取n 为偶数,另一组取n 为奇数(设N=2M ,M 为正整数)。将式(5.1-1)重写如下
∑∑∑+===-=n
n
1
)()()()]([)(奇数偶数nk
N
nk N N n nk N W n x W n x W n x n x DFT k X (5.1-7)
以符号2r 表示偶数n ,2r+1表示奇数n ,r 的范围是0,1,……,1
2-N ,则有 ∑∑-=-=+++=10
10
)12(22
2
)12()2()(N
N
r r k
r N
rk N W r x W r x k X
∑∑∑∑-=-=-=-=+++=++=10
10
10
10
)12(22
2
)12()2()12())(2(N
N
N N N
N
r r rk K N rk r r k
r N K N rk N W r x W W r x W r x W W r x =)()(k H W k G K
N +
其中,2
)
2(2)2(
22N N W e
e
W j N
j N
===--π
π
∑-==10
2
)2()(N N r rk
W r x k G
(5.1-8)
∑-=+=1
2
)12()(N N r rk
W r x k H
(5.1-9)
由G(k)和H(k)的重复性可知
)()(2k G k G N =+,
(5.1-10)
)()(2k H k H N =+
(5.1-11)
同时,有
k
N
k N N k N W W W W N
N -=?=+22
)
(
(5.1-12)
由式(5.1-6),(5.1-9),(5.1-10),(5.1-11),X(k)可表示为
???-=++=)
()()()
()()(2k H W k G k X k H W k G k X k
N N k
N (5.1-13) 其中,k =0,1……,1
2-N 由此可以看出,由G(k)和H(k)获得X(k)的过程中,共需N/2次复数乘法和N 次复数加减法,而当N=2M 时,FFT 的全部运算工作量为:
复数乘法:N M N N
ln 2
2=
? 次
复数加法:N N NM ln = 次 而原始的直接DFT 方法需要
复数乘法:N 2次 复数加法:N ?(N-1)次
当N 较高时,FFT 算法得到很可观的改善。 2、利用FFT 对信号进行频谱分析
为了了解信号的特点,对信号进行频谱分析是相当重要的。所以谱分析就是计算信号的频谱,并由此计算出振幅谱,相位谱和功率谱。
1)谱分析中的参数选择
设离散信号x (n )是从连续时间信号x a (t )取样得到的,为此定义一些参数:
T ——取样周期,单位为秒。 f s ——取样频率(HZ ),f s =1/T
f 0——连续时间信号x a (t )的最高频率(HZ )
F ——x a (t )的频率分辨间隔或称为分辨力,单位为HZ ,它的含义是对x a (t )的振幅谱
| X a (f )|取离散观察时,离散值的间隔不能大于F ,故当两个频率之差大于F 时,对x a (t )所包含的这两个频率成分就可以分辨开。当x a (t )的振幅谱| X a (f )|曲线摆动比较大时,F 就要取得小些,当| X a (f )|曲线比较平滑时,F 就可取得大些。
t p ——信号x a (t )的最小记录长度(秒),t p =1/F N ——一个记录长度中的取样数 为了避免混迭失真,要求
f s ≥2f 0 (5.1-14) (一般情况下为了避免f s 过高,均将高频信号通过下变频变到低频段。) 因此T 应选择为
T ≤1/2f 0 (5.1-15)
最小记录长度必须按所需要的分辨率来选择。
t p =1/F (5.1-16) 或t p =N ×T=1/F (5.1-17) 由式(2-16)可以看出,高频容量和分辨率之间,在N 不变的情况下,是不可兼顾的。在保持一个不变的情况下,增加高频容量或提高分辨率的唯一办法是增加在记录长度内的取样数N ,如果f 0和F 都给定,N 必须满足
N ≥2f 0/F
(5.1-18)
2)谱分析步骤
① 设待分析的信号为任意长度的连续时间信号x a (t )(t ≥0),若已知信号的最高频率为f 0,频率分辨率为F 那么根据式(2-14),(2-15),(2-17)分别求出取样周期T ,最小记录长度t p 和取样点数N 。
因为要利用2为基的FFT 算法,所以由式(5.1-17)计算得到的N 不是2的整数倍,则应该增加N 的值,使N 等于2的整数幂。
在一个记录长度中对x a (t )取样,取样点数为N ,于是得
x (n )= x a (nT ) 0≤n ≤N-1 (5.1-19) ② 用FFT 计算频谱
用FFT 计算x (n )的频谱,即计算 X (k )= ∑-=1
)(N n kN
N
W
n x
= X R (k )+ jX I (k )
(5.1-20)
③ 由频谱X (k )求振幅谱,相位谱和功率谱
由式(5.1-19)可以求出振幅谱| X (k )|,相位谱θ(k )和功率谱S (k ),分别为
| X (k )|=(k)X (k)X 2
I 2
R +
θ(k )=arctg[X I (k )/ X R (k )] (5.1-21)
S (k )=| X (k )|2= [X R (k )]2+ [X I (k )]2 2、GSM 信道编解码实验
信道编码可显著地改善数字信息在传输过程中由于各种噪声和干扰而造成的误差,提高系统的可靠性。
信道编解码过程是:具有确定长度的数字信号序列m ,人为地按一定规则加进非信息数字序列,以构成一个一个码字C (信道编码),然后,经调制器变换为适合信道传输的信号,经信道传输后,在接收端经解调器判决输出的数字序列称为接收序列R ,再经信道译码器译码后输出信息序列m 。
二进制数字信号在传输中发生的错误,主要有两种类型:随机错误和突发错误。随机错误是每个码元的错误概率,与它前后码元的错误无关。而突发错误则不一样,一个码元的错误往往影响前后码元发生错误。在实际信道中,这两种错误均可能发生。
一般来说,能发现错误的编码叫检错码;能纠正错误的编码叫纠错码。一般来说,纠错码一定能检错,而检错码不一定能纠错。
按对信源序列处理方式不同,可以将纠错编码分为分组码和卷积码两大类。 分组码把信息序列以k 个码元分组,通过编码器将每组的k 元信息按一定规律产生r 个多余码元(称为校验元或监督元),输出长为n=k+r 的一个码字(码组),因此,每一码组的r 个校验元仅与本组的信息元有关,而与别组无关。分
组码用(n ,k )表示,n 表示码长,k 表示信息位数目,n
k
R 称为分组码的编
码效率,也称为码率。
卷积码将信息序列以k 0个码元分段,通过编码输出长为n 0的一段码段。但是该码段的n 0-k 0个检验元不仅与本段的信息元有关,而且与其前m 段的信息元有关,故卷积码用(n 0、k 0、m )表示,称N 0 =(m+1)n 0为卷积码的编码约束长度。
GSM 系统无线接口信道的编解码方法: 在GSM 系统的信道编解码中用到了(2,1,4)卷积码,(224,184)
法尔码,
(35,25)奇偶码,(14,8)奇偶码。其中法尔码和奇偶码是循环码的一种,在GSM 系统中用于检错,卷积码用于纠错。
根据信道不同,信道所要求的编码过程也不同,如:
a 、同步信道(SCH )需要78bit 的信息,而原始信息比特只有25bit ,这样需经奇偶码(35,25)编码后,加上10个检验位成为35bit ;再加上4个尾比特“0”,成为39bit ,最后经卷积码(2,1,4)输出78bit 。因同步信道(SCH )只在下行链路中才有,所以在GSM 系统中只有编码过程。
b 、随机接入信道(RACH )需要36bit 信息,而原始信息比特只有8bit ,经(14,8)奇偶码编码后加6个bit 校验位,成为14bit ,再加上4个尾比特“0”成为18bit ,最后经(2,1,4)编码成为36bit 。因随机接入信道(RACH )只在上行链路中才有,所以在GSM 系统中只有解码过程。
c 、广播信道/寻呼信道/准予接入信道/慢速随路控制信
道
(BCCH/PCH/AGCH/SACCH)需456bit信息,而原始信息只有184bit,经法尔码(224,184)编码后,加上40bit校验位,成为224bit,再加上4个尾比特“0”,成为228bit,最后经卷积码(2,1,4)输出456bit。
5、GSM移动台发信机技术指标及测试实验
在GSM无线接口协议中给移动台规定了七种技术指标,它们是
1、平均载频功率
平均载频功率是指发信机输出的平均载波峰值功率,它是对该载频时隙突发脉冲的有用信息比特部分(即时隙中段突发的有用信息比特部分,对常规信道为147比特,对RACH信道为87比特)测量的功率的平均值。
2、发信载频包络
发信载频包络是指发信载频功率相对于时间的关系。
3、发信机的射频功率控制
4、射频输出频谱
5、杂散辐射
发信机的杂散辐射是指用标准测试信号调制时在除载频和由于正常调制和切换瞬态引起的边带以及邻道以外离散频率上的辐射。
6、互调衰减
互调衰减是指测量射频发射设备对其非线性单元由于载波的存在和通过其天线进入设备的干扰信号而产生的互调干扰信号的抑制能力。
7、调制、频率误差和相位误差
GSM调制方案是高斯最小移频键控(GMSK),归一化带宽BT=0.3。
发射信号的相位误差定义为发信机发射信号的相位与理论上最好信号(即理论上按GMSK调制出来的信号)的相位之差。
频率误差定义为考虑了调制和相位误差影响以后,发射信号的频率与该绝对射频频道号对应的标称频率之间的差。
在本实验中只对发信载频包络和发信机的射频功率控制进行原理说明和测试。
〈一〉发信载频包络
在GSM无线接口协议中,要求移动台发信机的载频包络在一个时隙期间要严格满足GSM规定的TDMA时隙幅度上升沿、下降沿及幅度平坦度要求。
对于移动台,有两种基本格式的突发——常规突发和接入突发,因而需要分别加以验证两种格式发信载频包络。
GSM对常规突发规定的功率/时间框罩要求如图2-1所示,对接入突发规定的功率/时间框罩要求如图2-2所示。
在任何频率上,对正常和极限测试条件的每一种组合及每一种功率控制电平下,对常规突发的抽样测量其功率/时间关系(即功率包络)都应在图2-1所示
的阴影限制之内。对接入突发的抽样测量其功率包络应在图2-2所示的阴影限制之内。特别是对在147比特(对常规突发)和87比特(对接入突发)期限间的幅度平坦度要求在±1dB以内。对图中所示的±28us处其上升沿/下降沿功率应下大于-59dBc(若此时-59dBc的实际功率值低于-36dBm,则该处要求为上升/下降沿功率下大于-36dBm。其中dBc是以载频功率为基准的对数功率),在±18us 处其上升/下降沿功率应下大于-6dBc。
二〉发信机的射频功率控制
鉴于移动通信的远近效应,在与基站通信过程中必须对移动台的发射功率进行控制(动态调整)。以便既能保证移动台与基站之间一定的通信质量而又不至于对其它移动台产生明显的干扰。
对于900Mhz的GSM移动台来说,应具有16级功率控制电平(功率控制电平等级0~15)对于任一功率等级的移动台,其每一级控制电平为从其峰值功率13dBm(第15级功率控制电平)到该移动台功率等级相应的最大峰值功率。
在连续功率控制电平下移动台发射的功率应为一个单调序列,相邻两级功率电平之间的移动台发射功率差应为2±1.5dB。
在正常测试条件下,对于移动台从其最低功率控制电平级(第15级)到该移动台等级相应的最大峰值功率的每一级功率控制电平,其实际输出功率应具有该功率控制电平标称值±3dB精度。
在极限测试条件下,MS在每一级功率控制电平下的实际输出功率,应具有该级功率控制电平标称值±4.0dB的精度。
在本GSM实验箱中,鉴于通信距离较近以及避免相互干扰,所使用的功率电平为5~15级,在15级后另加4级控制电平等级。功率电平控制与峰值功率的对应关系如表5.5-1所示。
表5.5-1 MS发信机输出功率与控制电平之间的关系对应表
在本实验箱的射频接收部分的U7中集成了对数放大器,此对数放大器能将接收信号变成脉冲波,脉冲波的幅度与接收信号的强度成正比。它们的对应关系如下式所示:
V LOG=V Y(P IN-P X)(5.5-1)
其中V LOG为脉波的幅度,P IN为接收信号强度
V Y=0.15 V POS(V POS为U11的供电电压,为5V)
P X=-88.33dBm
手机发射的信号经GSM实验箱接收后,经过下变频到1Mhz的中频,并且对1Mhz的中频进行了两级放大,所以式(5.5-1)中的P IN并不是手机发射的实际功率。
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析; BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析; SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题,参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
1,必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性; 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义; 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路,QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道,观察信号经过衰落前后的星座图,观察信道特性。仿真参数:信源比特速率为500kbps,多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒,相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB,最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示:
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 (2)图表及说明 图一:Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图,由图可以看出2比特码元有四种。
图二:After Rayleigh Fading #从上图可以看出,信号通过瑞利信道后,满足瑞利分布,相位和幅度发生随机变化,所以图三中的相位不是集中在四点,而是在四个点附近随机分布。 图三:Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
《移动通信》课程教学大纲 一、课程名称:(移动通信原理与系统) ( 32学时) 二、先修课程:通信原理、通信网基础 三、适用专业:通信工程专业 四、课程教学目的 本课程是通信工程本科专业课。移动通信是当今通信领域发展最快、应用最广和最前沿的通信技术。移动通信的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。移动通信技术包括了组网技术、多址技术、语音编码技术、抗干扰抗衰落技术、调制解调技术、交换技术以及各种接口协议和网管等等多方面的技术。因此从某种意义上可以说,移动通信系统汇集了当今通信领域内各种先进的技术。通过本课程的学习使学生了解和掌握移动通信的基本理论,了解和掌握移动通信的发展、蜂窝移动通信系统的基本概念、移动通信的信道、移动通信系统的调制和抗干扰技术、语音编码技术、移动通信中的多址接入、移动通信网以及GSM系统、CDMA系统和3G技术以及未来无线通信的发展等。 五、课程教学基本要求 1.理解和掌握无线信道和传播、传播损耗模型; 2.掌握移动通信中的信源编码的基本概念和调制解调技术; 3.理解和掌握移动通信中的各种抗衰落抗干扰技术; 4.掌握移动通信系统的组网技术; 5.掌握GSM移动通信系统、理解GPRS系统的基本原理以及EDGE的基本原理; 6.掌握基于CDMA20001X系统、WCDMA系统和TD-SCDMA系统的基本原理和应用; 7.了解未来移动通信的发展。 六、教学内容及学时分配(不含实验) 第一章概述 1学时 第二章移动通信电波传播环境与传播预测模型 4学时内容: ●无线传播的特点以及对无线通信的影响; ●无线信道的特性,研究方法 ●无线信道的分析基础(分布,特性参数等) ●简单介绍建模技术和仿真技术基础 ●介绍常见的几种传播预测模型 ●说明应用范围和应用方法
《移动通信技术》实验教学大纲(18.6)
《移动通信技术》实验教学大纲 1.实验课程号: B453L07500 2.课程属性:(限选) 3.实验属性:非独立设课 4.学时学分:总学时36,实验学时10 5.实验应开学期:秋季 6.先修课程:数据通信与计算机网络,信号与系统,通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课,要求通过实验课的练习与实践使 学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解,并掌握典型通信 系统的基本组成和基本技术,以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的 需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论内容产生一个具体的感性认 识,通过具体的实验操作使学生达到“知其然,且知其所以然”,从而提高分析 问题、解决问题的能力。 三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法:实验成绩占课程成绩的15%。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 号名称类型要求专业时 1 数字调制与解调技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 2 扩频技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3 抗衰落技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 4 GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2 5 CDMA通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2
五、实验项目的具体内容:
实验一数字调制与解调技术 1.本次实验的目的和要求 通过本实验了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。将它们的原理及特性进行对比,掌握它们的差别。掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法。 2.实验内容 1)观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 2)观察IQ调制解调过程中各信号变化。 3)观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 4)观察各调制信号的区别。 5)观察QPSK、OQPSK、MSK、GMSK基带信号的星座图,并比较各星 座图的不同及他们的意义。 3.需用的仪器 移动通信原理实验箱(主控&信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块),示波器。 4.实验步骤 1)准备:阅读实验教程,了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK的调制解调原 理; 2)QPSK调制及解调实验 (1)按实验要求完成所有连线,形成调制解调电路。 (2)QPSK调制。设置主控菜单,选择QPSK调制及解调;用示波器观测10号模块的TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)测试点,观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形,与输入信号对比;示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和 TH9(Q-Out),调节示波器为XY模式,观察QPSK星座图;示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TP3(I),对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形;示波器探头接10号模块TH9(Q-Out)和TP4(Q),对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形;示波器探头接10模块的TP1,观测I路和Q路加载频后的叠加信号,即QPSK调制信号。
移动通信基本原理 1、常用的移动通信系统有哪些?答:蜂窝移动通信系统,无绳电话系统,集群移动通信系统,移动卫星通信系统,分组无线网。无限寻呼系统 2试列出1G,2G,3G的典型系统。答:1G:TACS和AMPS 2G:GSM和NCDMA 3:WCDMA、 CDMA2000和TD-SCDMA 3、移动通信信道的特点。答:1传播的开放性2接受环境的复杂性3用户的随机移动性 4、蜂窝移动通信中电波传播方式有哪些?答:直射波、反射波、绕射波、散射波 5、慢衰落和快衰落的成因分别是什么?其信号包络统计特性分别服从什么分布?答:慢衰落阴影效应正态分布;快衰落多径传播瑞利分布莱斯分布 6、信号通过移动信道时。在什么情况下遭受平坦衰落。在什么情况下遭受选择性衰落?答:信号带宽大于相关带宽遭受选择性衰落;信号带宽小于相关带宽遭受平坦衰落 7、电波传播预测是用来计算什么量的?在选择传预测型时要注意哪些因素?答:计算接收信号中值的要注意距离、频率、天线高度、地理环境等 8、主要从哪几个方面来提高频率资源的有效利用?如何实现?答:时间域:多信道共用空间域:频率复用频率域:信道的笮带化和宽带多址技术 9、给出蜂窝小区和区群的概念?同频复用的距离公式是什么?答:蜂窝小区:区群:共同使用全部可用频率的N个小区;公式:N=i*i+ij+j*j 10、改善蜂窝小区容量的技术有哪些?简述它们是如何提高系统容量的。答:小区分裂:通过增加基站的数量来增加系统容量裂向和覆盖区域逼近:通过基站天线的定位来减小同频干扰以提高系统容量11、什么是多址技术?常用的多址技术有哪些?答:多址技术:是指在通信网内处于不同位置的多对用户同时进行通信的技术;常见的多址技术有FDMA、TDMA、CDMA 12、越区切换的准则有哪些?越区切换过程控制的方式有哪些?越区切换可分为哪几种?答:准则:1、对信号强度准则2、具有门限规定的相对信号强度准则3、具有滞后余量的相对信号强度准则4、具有门限规定和滞后余量的相对信号强度准则;越区切换:硬切换:在新的链路建立之前先中断旧的链路,如TDMA,FDMA(1G、2G)。软切换:即保持旧的连接,有建立新的连接,当新的基站可靠连接后,在中断旧的连接。更软的切换:在一个基站不同扇区之间的切换叫做更软的切换。 1、蜂窝移动通信系统对数字解调技术的要求是什么? 答:1、为了在衰落条件下获得所要求的误码率(BER),需要好的载噪比(C/N)和载干比(C/I)性能; 2、所用的调制技术必须在规定频带榆树内提供高的传输率,以Hz为单位;3、应使用高频率的功率放大器,而带外辐射又必须降低到所需要的要求4、具有恒定包络5、尽量避免幅相效应6、要求具有小的功率谱占有率。 2、GSM系统中采用什么调制技术?为了产生0.3GMSK信号,当信道数据速率为270KBPS时,求高斯低通滤波器的3DB带宽?并确定高斯低通滤波器的系数A? 答:GSM系统采用GMSK 即高斯最小频移键控 BT=0.3 PB=1/T=270KBPS 则高斯低通滤波器3DB带宽为B=0.3/T=81KHZ A=0.5887/B=7.3*10-6 3、IS-95CDMA采用的调制技术是什么?OQPSK/QPSK的主要区别是什么?答:IS-95CDMA系统上下行采用不同的调制技术,即上行采用QPSK(四相相移键控),下行采用OQPSK(交错四相相移键控)。区别:1QPSK 调制信号具有恒包络特性,OQPSK解调信号不具有恒包络特性2在QPSK解调信号中奇偶比特流的比特同时跳变,而在OQPSK中奇偶比特流错开半个输入码间隔3在QPSK中,最大相移码达180°,而OQPSK在任意时刻发送的最大相移限制在±90° 5、给出GSM900系统的工作频段,载频间隔,双工间隔?答:上行890 MHz—915 MHz 载频间隔为0.2 MHz 下行为935 MHz ---965 MHz 双工间隔为45MHz 6、简述GSM系统的桢结构?答:在GSM系统桢结构总存在两种复桢,即业务和控制复桢。1业务复桢:一个TDMA桢可以分为0-7共8个时桢,长为4.615MS;由26个TDMA(120MS)构成1复桢。控制复桢:一个TDMA桢可分为0-7共8个时桢,长为4.165MS,每时隙含156.25个码元,码长约0.577MS,由51个TDMA桢构成一个复桢,长235.385MS称为控制复桢。由51个业务复桢或26个控制复桢组成一个超桢,
(单选题)1: W-CDMA系统采用的多址方式为()。 A: FDMA B: CDMA C: TDMA D: FDMA/ CDMA 正确答案: (单选题)2: GSM1800收发频率间隔为()。 A: 95MHz B: 45MHz C: 35MHz D: 25MHz 正确答案: (单选题)3: 跳频能有效地改善以下()现象。 A: 远近效应 B: 阴影效应 C: 多经效应 D: 码间干扰 正确答案: (单选题)4: 在移动通信系统中,中国的移动国家代码为( )。A: 86 B: 086 C: 460 D: 0086 正确答案: (单选题)5: GPRS系统可以提供高达()的理论数据传输速率。A: 14.4Kb/s B: 115.2Kb/s C: 171.2Kb/s D: 384Kb/s 正确答案: (单选题)6: N-CDMA系统采用的多址方式为( )。 A: FDMA B: CDMA C: TDMA D: FDMA/CDMA 正确答案: (单选题)7: 数字移动通信网的优点是()。 A: 频率利用率低
B: 不能与ISDN兼容 C: 抗干扰能力强 D: 话音质量差 正确答案: (单选题)8: GSM900收发频率间隔为()。 A: 25MHz B: 35MHz C: 45MHz D: 75MHz 正确答案: (单选题)9: 下面说法正确的是()。 A: GSM手机比CDMA手机最低发射功率小 B: 光纤通信使用的光波工作波段是毫米波 C: WCDMA是在GSM网络基础上发展演进的 D: 在通信系统中,电缆比光缆的传输质量好 正确答案: (单选题)10: 开环功率控制的精度()闭环功率控制的精度。 A: 大于 B: 小于 C: 接近 D: 不好说 正确答案: (多选题)11: 相比目前的定向天线而言,智能天线具有以下()优点。A: 降低用户间干扰 B: 增强覆盖 C: 实现结构简单 D: 提高系统容量 正确答案: (多选题)12: GSM支持的基本业务又分为()。 A: 补充业务 B: 电信业务 C: 承载业务 D: 附属业务 正确答案: (多选题)13: 常用的多址技术包括()。 A: 频分多址(FDMA) B: 时分多址(TDMA) C: 码分多址(CDMA)
第一章概述 1.1简述移动通信的特点: 答: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; ③通信容量有限; ④通信系统复杂; ⑤对移动台的要求高。 1.2移动台主要受哪些干扰影响?哪些干扰是蜂窝系统所特有的? 答:①互调干扰; ②邻道干扰; ③同频干扰;(蜂窝系统所特有的) ④多址干扰。 1.3简述蜂窝式移动通信的发展历史,说明各代移动通信系统的特点。 答:第一代(1G)以模拟式蜂窝网为主要特征,是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。其中最有代表性的是北美的AMPS(Advanced Mobile Phone System)、欧洲的TACS(Total Access Communication System)两大系统,另外还有北欧的NMT 及日本的HCMTS系统等。 从技术特色上看,1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址FDMA方式实现对用户的动态寻址功能,并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式,达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上,适当采用了性能优良的模拟调频方式,并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)以数字化为主要特征,构成数字式蜂窝移动通信系统,它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM原意为Group Special Mobile,1989年以后改为Global System for Mobile Communication)、北美的码分多址(CDMA)的IS-95 两大系统,另外还有日本的PDC 系统等。 从技术特色上看,它是以数字化为基础,较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有:采用TDMA(GSM)、CDMA(IS-95)方式实现对用户的动态寻址功能,并以数字式蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)再用方式,从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字式调制:GMSK(GSM)、QPSK(IS-95),性能优良的抗干扰纠错编码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM); (2)采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应,这对于CDMA方式的IS-95尤为重要; (3)采用自适应均衡(GSM)和Rake 接收(IS-95)抗频率选择性衰落与多径干扰; (4)采用信道交织编码,如采用帧间交织方式(GSM)和块交织方式(IS-95)抗时间选择性衰落。 第三代(3G)以多媒体业务为主要特征,它于本世纪初刚刚投入商业化运营。其中最具有代表性的有北美的CDMA2000、欧洲和日本的WCDMA及我国提出的TD-SCDMA三大系统,另外还有欧洲的DECT及北美的UMC-136。 从技术上看,3G 是在2G 系统适配信道与用户二重动态特性的基础上又引入了业务的动态性,即在3G 系统中,用户业务既可以是单一的语音、数据、图像,也可以是多媒体业务,且用户选择业务是随机的,这个是第三重动态性的引入使系统大大复杂化。所以第三代是在第二代数字化基础上的、以业务多媒体化为主要目标,全面考虑并完善对信道、用户二重动态特性匹配特性,并适当考虑到业务的动态性能,尽力采用相应措施予以实现的技术。其主要实现措施有: (1)继续采用第二代(2G)中所采用的所有行之有效的措施; (2)对CDMA扩频方式应一分为二,一方面扩频提高了抗干扰性,提高了通信容量;另一方面由于扩
课程名称移动通信原理 实验序号实验七 实验项目移动台开机、关机实验实验地点 实验学时实验类型验证性指导教师实验员 专业班级 学号姓名 年月日
图2-5-1 MS 进行IMSI附着的信令过程 (3)收到IMMEDIATE ASSIGNMENT信息,MS的调整到分配的专用信道上,发送SABM帧,其中包含的层3消息为LOCATION UPDATING REQUEST,这个消息中包含的参数有:位置更新的类型(可以是正常位置更新、IMSI附着或者周期性位置更新,则这里位置更新类型就是IMSI附着);MS所在位置域的LAI;MS的IMSI。 (4)BS收到包含有LOCATION UPDATING REQUEST内容的SABM帧后,所做的操作:①向MS回发SABM 的响应UA帧,UA帧的内容同SABM中的内容完成相同,MS收到内容与SABM完全相同的UA帧后,则MS的数据链路层进入证实传递模式。②BS将LOCATION UPDATING REQUEST消息转发给MSC/VLR。因为MM层的程序执行是由MSC/VLR完成的。 (5)MSC/VLR收到LOCATION UPDATING REQUEST消息,则要进行位置更新程序。则位置更新程序之前,要进行MM层的一个公共程序,也就是鉴权程序,鉴权程序的目的是确认移动台通过空中接口传送的IMSI是否为合法的签约IMSI,即鉴别用户SIM卡的真实性,防止无权用户接入网络。在每次位置登记,呼叫(主呼与被呼)建立,或执行某些补充业务的登记、删除前均需要鉴权。鉴权的执行过程如下:MSC/VLR向MS发送鉴权请求消息AUTHENTICATION REQUEST。在MSC/VLR中存储了来自AUC
移动通信原理与系统 第1章概论 1.(了解)4G网络应该是一个无缝连接的网络,也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联,所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。 2.所谓移动通信,是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。无线通信是移动通信的基础。 3.移动通信主要的干扰有:互调干扰、邻道干扰、同频干扰。(以下为了解) 1)互调干扰。指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上,产生与有用信号频率相近的组合频率,从而对通信系统构成干扰。 2)邻道干扰。指相邻或邻近的信道(或频道)之间的干扰,是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。 3)同频干扰。指相同载频电台之间的干扰。 4.按照通话的状态和频率的使用方法,可以将移动通信的工作方式分成:单工通信、双工通信、半双工通信。 第2章移动通信电波传播与传播预测模型 1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。 对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性是衰落特性。 2.阴影衰落:由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。 多径衰落:无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射,使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加,这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。 无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离(几百或几千米)上信号强度的变化。小尺度衰落模型用于描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内信号强度的快速变化。 3.在自由空间中,设发射点处地发射功率为P t,以球面波辐射;设接收的功率为P r,则 P r=(A r/4πd2)P t G t 式中,A r=λ2G r/4π,λ为工作波长,G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益,d为发射天线和接收天线间的距离。 4.极化是指电磁波在传播的过程中,其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。 电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。 线极化存在两种特殊的情况:电场方向平行于地面的水平极化和垂直于地面的垂直极化。在移动通信中常用垂直极化天线。 5.极化失配:接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波的极化形式一致时,才能有效地接收到信号,否则将使接收信号质量变坏,甚至完全收不到信号。 6.阴影衰落又称慢衰落,其特点是衰落与无线电传播地形和地理的分布、高度有关。 7.多径衰落属于小尺度衰落,其基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。 8.多普勒频移:f d=(v/λ)cosα,式中v为移动速度;λ为波长;α为入射波与移动台方向之间的夹角;v/λ=f m为最大多普勒频移。
《移动通信技术》实验教学大纲 1.实验课程号:B453L07500 2.课程属性:(限选) 3.实验属性:非独立设课 4.学时学分:总学时36,实验学时10 5.实验应开学期:秋李 6.先修课程:数据通信与计算机网络,信号与系统,通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课,要求通过实验课的练习与实践使学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解,并掌握典型通信系统的基本组成和基本技术,以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论容产生一个具体的感性认识,通过具体的实验操作使学生达到“知其然,且知英所以然”,从而提髙分析问题、解决问题的能力。 三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法:实验成绩占课程成绩的15%。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 号名称类型要求专业时 1数字调制与解调技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 2扩頻技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3抗衰落技术脸证性必做信息工程/电子信息工程2 4GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程2 5CDMA通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程2 五、实验项目的具体容:
实验一数字调制与解调技术 1.本次实验的目的和要求 通过本实验了解QPSK. OQPSK.MSK.GMSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。将它们的原理及特性进行对比,掌握它们的差别。掌握星座图的槪念、星座图的产生原理及方法。 2.实验容 1)观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 2)观察IQ调制解调过程中各信号变化。 3)观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 4)观察各调制信号的区别。 5)观察QPSK、OQPSK、MSK、GMSK基带信号的星座图,并比较各星座图的不同及他 们的意义。 3.需用的仪器 移动通信原理实验箱(主控&信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块),示波器。 4.实验步骤 1)准备:阅读实验教程,了解QPSK. OQPSK.MSK.GMSK的调制解调原理: 2)QPSK调制及解调实验 (1)按实验要求完成所有连线,形成调制解调电路。 (2)QPSK调制。设置主控菜单,选择QPSK调制及解调:用示波器观测10号模块的TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)测试点,观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形,与输入信号对比:示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TH9(Q-Out),调廿示波器为XY模式,观察QPSK星座图;示波器探头接10号模块TH7(I-Out)和TP3(I),对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形:示波器探头接10号模块TH9(Q-Out)和TP4(Q),对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形;示波器探头接10模块的TP1,观测I路和Q路加载频后的叠加信号,即QPSK调制信号。 (3)QPSK相干解调实验。用示波器观测10号模块的TH3(DIN1), 11号模块的TH4(Dout),适当调右11号模块压控偏宜电位器W1来改变载波相位,对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形;用示波器观测10号模块的TH1(BSIN),11号模块的TH5(BS-out), 对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形:用示波器对比观测原始I路信号与解调后I路信号的波形,以及原始Q路信号与解调后Q路信号的波形。 3)OQPSK调制及解调实验。选择OQPSK调制模式,实验步骤同2) 4)MSK调制及相干解调实验。
移动通信原理与系统习题答案 1.1移动通信特点简介: 回答:①移动通信使用无线电波进行信息传输;(2)移动通信工作在强干扰环境下;(3)通信能力有限;(4)通信系统复杂; ⑤对移动台要求高 1.2移动台受到什么干扰?哪些干扰是蜂窝系统特有的? 回答:①互调干扰;(2)邻信道干扰;(3)同频干扰;(蜂窝系统特有)④多址干扰 1.3简要描述蜂窝移动通信的发展历史,并解释各代移动通信系统的特点 a:第一代(1G)主要以模拟蜂窝网络为特征,这些网络在20世纪80年代末和80年代初就已在市场上销售其中最具代表性的是北美的AMPS(高级移动电话系统)、欧洲的TACS(全接入通信系统)、北欧的NMT和日本的HCMTS系统等。 从技术特性的角度来看,1G专注于解决两个动态的最基本用户,即双动态,并充分考虑了双通道动态。主要措施是利用FDMA实现用户的动态寻址功能,通过蜂窝网络结构和频率规划实现载频复用,从而扩大服务覆盖范围,满足用户日益增长的需求。在信道动态特性的匹配中,适当采用性能优良的模拟调频方法,并采用基站双空间分集方法来抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)主要以数字化为特征,并构成数字蜂窝移动通信系统,
该系统在XXXX早期正式投入商业使用。其中,最具代表性的是欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM最初指的是集团专用移动,1989年后改为全球移动通信系统),北美的码分多址(CDMA) IS-95两大系统,以及日本的PDC系统等 在技术特性上以数字化为基础,考虑了频道和用户的双重动态特性以及相应的匹配措施主要实施措施是:采用时分多址(GSM)和码分多址(IS-95)实现用户动态寻址功能,采用数字蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)复用,从而扩大覆盖服务范围,满足日益增长的用户需求为匹配信道动态特性,采取了以下一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字调制:GMSK(GSM)、QPSK(IS-95)、抗干扰性能优良的纠错码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM); (2)采用功率控制技术来抵抗慢衰落和远近效应,这对于码分多址模式下的IS-95尤为重要;(3)自适应均衡和瑞克接收机用于抵抗频率选择性衰落和多径干扰; (4)采用信道交织编码,如帧间交织和块交织(IS-95)来抵抗时间选择性衰落第三代(3G)的主要特征是多媒体服务。它在本世纪初刚刚投入商业运营。其中最具代表性的是北美的CDMA2000、欧洲和日本的WCDMA和我国提出的TD-SCDMA,此外还有欧洲的DECT和北美的UMC-136。 技术上,3G基于2G系统自适应信道和用户的双重动态特性引入服务动态,即在3G系统中,用户服务可以是单一的语音、数据、图像或多媒体服务,用户选择服务是随机的。这是第三种动态的引入,它
移动通信原理的实验报告范文 一、实验目的 1、掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求。 2、掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。 二、实验内容 1、观察数字环的失锁状态和锁定状态。 2、观察数字环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差的关系。 3、观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。 三、实验器材 1、移动通信原理实验箱 2、20M双踪示波器 一台一台 四、实验步骤 1、安装好发射天线和接收天线。 2、插上电源线,打开主机箱右侧的交流开关,再按下开关POWER301、POWER302、POWER401和POWER402,对应的发光二极管LED301、LED302、LED401和LED402发光,CDMA系统的发射机和接收机均开始工作。
3、发射机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“扩频”均拨下,“编码”拨上,接收机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“跟踪”均拨下,“调制信号输入”和“解码”拨上。此时系统的信码速率为1Kbit/s,扩频码速率为 100Kbit/s。将“第一路”连接,“第二路”断开,这时发射机发射的是第一路信号。将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致。 4、根据实验四中步骤8~11的方法,调节“捕获”和“跟踪”旋钮,使接收机与发送机GOLD码完全一致。 5、根据实验五中步骤6~7的方法,调节“频率调节”旋钮,恢复出相干载波。 6、用示波器双踪同时观察“整形前”和“整形电平”,并将双通道置于直流耦合,零电平、电压设为一致。调节“整形”旋钮,使整形电平置于“整形前”波形上部凸出部分。用示波器观察“整形后”的波形,并与“整形前”比较,如完全相同,则整形电平调节正确。 7、用示波器观察接收机“BS”信号,该点即为接收机恢复出的位同步信号,将其与发射机的“S1-BS”进行比较。 8、改变系统的信码速率,按“发射机复位”和“接收机复位”键,通过与发射机的“S1-BS”对比观察“BS”信号的变化。 9、将“第一路”断开,再连接,通过与发射机的“S1-BS”对比观察接收机“BS”信号的变化。
重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业:通信工程专业12级 学号:631206040218 姓名:柴闯闯 实验所属课程:移动通信原理与应用 实验室(中心):信息技术软件实验室 指导教师:谭晋 2014年11月
一、题目 扩频通信系统仿真实验 二、仿真要求 ①传输的数据随机产生,要求采用频带传输(DPSK调制); ②扩频码要求采用周期为63(或127)的m序列; ③仿真从基站发送数据到三个不同的用户,各不同用户分别进行数据接收; ④设计三种不同的功率延迟分布,从基站到达三个不同的用户分别经过多径衰落(路径数分别为2,3,4); ⑤三个用户接收端分别解出各自的数据并与发送前的数据进行差错比较。 三、仿真方案详细设计 (1)通信系统的总体框图如下: 由上图可以看出,整个设计由发送端、信道和接收机三个部分组成。 ①发射机原理
发送端首先产生三组用户数据和三组不同的m序列,并用三组m序列分别对用户信息进行扩频。再将扩频信号与载波进行DPSK调制,得到高频的已调调信号并将其送入无线的多径信道。 ②无线信道 信道模拟成无线的多径多用户信道,在这个信道中有三个用户进行数据传输,每个用户的数据分别通过三径传输到达接收端。三径会有不同的延时,衰减。最终,还要将三径用户数据增加高斯白噪声。 ③接收机原理 接收端会接收到有燥的三径信息的叠加。首先,要对接收到的三径信息进行解扩,分离出三组用户信息;其次,在将解扩后的信息进行带通滤波去除带外噪声;最后,分别对三组用户信息进行解调得到原始数据,在对接收到的数据进行误码率统计,得出系统的性能指标。 (2)功能模块的详细设计 ①扩频码(m序列)的产生 扩频码为伪随机码,可以m序列、Golden序列。本设计采用自相关特性好,互相关特性较差的m序列,为了节省运算量,我选取了周期为63扩频序列,经过计算易知要产生周期为63的m序列需要长度为6的反馈系数,经过查找资料得出三组反馈系数(八进制)45、67、75,其对应的二进制为1000011、1100111、1101101。并将二进制与移位寄存器级数对应,以1000011为例,设初始化各寄存器单元内容为1,其具体的寄存器结构图如下所示:
前言: 无线通信(Wireless communication)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,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。 无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽,通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。 无线通信系统的类型 按照无线通信系统中关键部分的不同特性, 有以下一些类型: 1、按照工作频段或传输手段分类, 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。所谓工作频率, 主要指发射与接收的射频(RF)频率。射频实际上就是“高频”的广义语, 它是指适合无线电发射和传播的频率。无线通信的一个发展方向就是开辟更高的频段。 2、按照通信方式来分类, 主要有(全)双工、半双工和单工方式。
3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、调频、调相以及混合调制等。 4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通信, 也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。 各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路及其原理都是相同的, 遵从同样的规律。本书将以模拟通信为重点来研究这些基本电路, 认识其规律。这些电路和规律完全可以推广应用到其它类型的通信系统。 无线通信系统的基本工作原理 无线通信系统组成框图 各部分作用: 1信息源:提供需要传送的信息 2变换器:待传送的信息(图像、声音等)与电信号之间的互相转换3发射机:把电信号转换成高频振荡信号并由天线发射出去 4传输媒质:信息的传送通道(自由空间)
移动通信原理与系统习题答案 1.1简述移动通信的特点: 答: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; ③通信容量有限; ④通信系统复杂; ⑤对移动台的要求高。 1.2移动台主要受哪些干扰影响?哪些干扰是蜂窝系统所特有的? 答:①互调干扰; ②邻道干扰; ③同频干扰;(蜂窝系统所特有的) ④多址干扰。 1.3简述蜂窝式移动通信的发展历史,说明各代移动通信系统的特点。 答:第一代(1G)以模拟式蜂窝网为主要特征,是20世纪70年代末80年代初就开始商用的。其中最有代表性的是北美的AMPS(Advanced Mobile Phone System)、欧洲的 TACS (Total Access Communication System)两大系统,另外还有北欧的 NMT 及日本的 HCMTS系统等。 从技术特色上看,1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址 FDMA 方式实现对用户的动态寻址功能,并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式,达到扩
大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上,适当采用了性能优良的模拟调频方式,并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)以数字化为主要特征,构成数字式蜂窝移动通信系统,它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM原意为Group Special Mobile,1989年以后改为Global System for Mobile Communication)、北美的码分多址(CDMA)的 IS-95 两大系统,另外还有日本的 PDC 系统等。 从技术特色上看,它是以数字化为基础,较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有:采用 TDMA(GSM)、CDMA(IS-95)方式实现对用户的动态寻址功能,并以数字式蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)再用方式,从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字式调制:GMSK(GSM)、QPSK (IS-95),性能优良的抗干扰纠错编码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM); (2)采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应,这对于CDMA 方式的IS-95尤为重要; (3)采用自适应均衡(GSM)和 Rake 接收(IS-95)抗频率选择性衰落与多径干扰; (4)采用信道交织编码,如采用帧间交织方式(GSM)和块
电子教案 移动通信系统的工作方式 课题:移动通信系统的工作方式 科目:数字通信技术 单位:宝鸡理工学校电工电子教研组 姓名:石元辉
一、教学目的 1、了解移动通信的工作方式 2、掌握单工、双工、半双工的概念 3、理解单工、双工、半双工的原理、特点 二、教学内容: 1、移动通信的工作方式 2、单工、双工、半双工的概念 3、单工、双工、半双工的原理、特点 三、教学重点 1、单工、双工、半双工的概念 2、单工、双工、半双工的原理、特点 四、教学难点 1、单工、双工、半双工的概念 2、单工、双工、半双工的原理、特点 五、教学方法 1、依据教材的内容,采用讲授法。 2、现代教学论观点,采用教师指导下的学生自主探究、小组讨论教学法。 六、教学过程 - - 1 - -
1、组织教学(了解学生的情况,以利于教学的顺利进行) 2、导入新课(理论与实际相互衔接、设疑、分析结论) 无线通信的传输方式分单向传输(广播式)和双向传输(应答式)。单向传输只用于无线电寻呼系统。双向传输有单工、双工和半双工三种工作方式。 3、授新课(讲授重点、化简难点) (1)课题板书§1.2移动通信系统的工作方式 (2)学习移动通信系统的工作方式 1.2.1移动通信的工作方式 移动通信的工作方式有单工、双工、半双工三种工作方式。 1.2.2单工通信 1、概念: 单工通信指通信双方电台交替进行收信和发信。 2、分类: 根据收、发频率的异同,分为同频单工和异频单工。 3、同频单工: 通信双方使用相同的频率工作,发送时不接收,接收时不发送。 4、异频单工: 收发信机使用两个不同的频率分别进行发送和接收。 5、单工通信的特点: - - 2 - -
一.(30分)分析PSTN用户呼叫GSM系统的MS时,经过GMSC到MSC/VLR的选路过程。回答(1)呼叫过程中涉及哪几个主要号码?(2)GMSC到MSC/VLR的选路过程 答:(1) (1)客户A 要建立一个呼叫,他只要拨被叫B 客户号码 (2)MSC(B客户为移动客户时) (3)(PSTN)的交换机(B客户为固定客户时) (4)B客户漫游号码(MSRN)。 (5)B客户MSISDN号码 (6)客户识别码(IMSI) (7)客户的位置区识别码(LAI) 答:(2)主叫,若一MS处于激活且空闲状态,客户A 要建立一个呼叫,他只要拨被叫B 客户号码,再按“发送”键,MS便开始启动程序。 首先,MS通过随机接入控制信道(RACH)向网络发第一条消息,既接入请求消息,MSC 会分配它一专用信道,查看A客户的类别并标注此客户忙。若网络容许此MS接入网络,则MSC 发证实接入请求消息。接着,MS发呼叫建立消息及B客户号码,MSC根据此号码将主叫与被叫所在MSC连通,并将被叫号码送至被叫所在MSC(B客户为移动客户时)或送入固定网(PSTN)的交换机(B客户为固定客户时)中进行分析。 一旦通往B客户的链路准备好,网络便向MS发呼叫建立证实,并给它分配专用业务信道TCH。至此,呼叫建立过程基本完成,MS等待B客户的证实信号。若MS作被叫,以PSTN的固定客户A呼叫GSM的移动客户B的呼叫建立过程,B客户号码为139HlH2H3ABCD。 A客户拨打B客户,拨MSISDN(0139HlH2H3ABCD)号码。本地交换机根据A客户所拨B客户号码中国内目的地代码(139)可以与GSM网的GMSC(GSM网入口交换机)间建立链路,并将B客户MSISDN号码传送给GMSC。GMSC分析此号码,根据HlH2H3ABCD,应用查询功能向B客户的HLR 发MSISDN号码,询问B客户漫游号码(MSRN)。 HLR将B客户MSISDN号码转换为客户识别码(IMSI),查询B客户目前所在的业务区MSC(如他已漫游到广州),向该区VLR发被叫的IMSI,请求VLR分配给被叫客户一个漫游号码MSRN,VLR 把分配给被叫客户的MSRN号码回送给HLR,由HLR发送给GMSC。GMSC有了MSRN,就可以把入局呼叫接到B客户所在的MSC(郑州-广州)。GMSC与MSC的连接可以是直达链路,也可由汇接
第一、二章 1、900 MHz 频段: 890~915 MHz (移动台发、基站收)—上行 935~960 MHz (基站发、移动台收)—下行 2、移动通信的工作方式:单工通信、双工通信、半双工通信 3、单工通信: (1)定义:通信双方电台交替地进行收信和发信。 (2)方式:根据通信双方是否使用相同的频率,单工制又分为同频单工和双频单工。 4、双工通信定义:通信双方均同时进行收发工作。即任一方讲话时,可以听到对方的话音。有时也叫全双工通信。 5、半双工通信:通信双方中,一方使用双频双工方式,即收发信机同时工作;另一方使用双频单工方式,即收发信机交替工作。 6、移动通信的分类方法: (1)按多址方式:频分多址(FDMA )、时分多址(TDMA )和码分多址(CDMA ) (2)按业务类型:电话网、数据网和综合业务网。 (3)按工作方式:同频单工、双频单工、双频双工和半双工。 7、三种基本电波的传播机制:反射、绕射和散射。 8、阴影衰落定义:移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的,又称为慢衰落。 9、多普勒频移公式:fd=v *cos α/λ v :移动速度 λ:波长 α:入射波与移动台移动方向之间的夹角。 v/λ=fm :最大多普勒频移 移动台朝向入射波方向运动,则多普勒频移为正(接收信号频率上升),反之若移动台背向入射波方向运动,则多普勒频移为负(接收信号频率下降)。 10、多径衰落信道的分类: (1)由于时间色散导致发送信号产生的平坦衰落和频率选择性衰落。 (2)根据发送信号与信道变化快慢程度的比较,也就是频率色散引起的信号失真,可将信道分为快衰落信道和慢衰落信道。 11、平坦衰落信道的条件可概括为:Bs<