通信中的几个效应详细解释
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通信中的几个效应波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应阴影效应、拐角效应1、波导效应波导效应(即隧道效应)主要由建筑、峡谷等引起,如两旁建筑整齐的街道、隧道、较长的走廊、岩石峡谷等都会形成波导效应,信号传播如在波导内传播相似,沿波导方向损耗小,信号就强,其他方向损耗大,信号强度就弱。
波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等,在井型街道会引起切换频繁、掉话等。
波长越短的无线电波,当遇到在物体时,在其表面发生镜面反射的可能也越大。
当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时,便是以反射方式进行,我们称之为“波导效应”。
当手机收到强弱不同和接到达手机时间不同的信号会有什么效果,可能会掉话也有可能出现通话质量差,就像光波一样,有直射的信号也有反射和折射的信号被手机检测到。
波导效应在城市环境中存在,由于街道两旁有高大的建筑物,结果使得沿传播方向的街道上信号增强,垂直于传播方向的街道上信号减弱,两者相差达10dB以上,这种现象在离基站距离越远,减弱程度就越小,隧道覆盖会存在波导效应,微波传输也会存在波导效应,波导效应衰落的比较快。
2、乒乓效应移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的“乒乓效应”。
解决措施:1、调整两个小区的切换门限2、控制其中一个小区的覆盖(调整接入参数、调整天馈、降低功率等),保证该区域有主覆盖小区。
3、防止“乒乓切换”的办法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即“再呼叫型区间切换处理电平”(参考值:23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换(Handover),即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32 dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
之所以这两个参数间有9dB的差值,目的是防止“乒乓效应”。
通信原理绪论给舍友同学总结的考点知识点;通信的目的是传递消息中所包含的信息;消息是信息的物理表现,是物质或精神状态的一种反映;消息中包含的有效内容是信息,信息是消息的内涵;通信就是信息传输; 信号参量的传递→通信原理;电信号的参量取值连续(不可数、无穷多),指某一取值范围内可以取无穷多个值,不一定时间上连续,则为模拟信号;电信号的参量仅可能取有限个值,则为数字信号;基带信号:原始信号,频带从零频附近开始,不适合在信道传输;→带通信号(频带信号):调制后,适合信道传输且有带通的特性;复用:频分(模拟)、时分(数字)、码分(WCDMA );时分复用:用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间;频分复用:用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围;码分复用:用正交的脉冲序列分别携带不同的信号;信息量:;熵:平均信息量 等概率最大;性能指标:有效性和可靠性矛盾统一;1.有效性:传输一定信息量时所占用的信道资源,传输的“速度”问题; 衡量:传输速率和频带利用率; 码元传输速率RB :单位时间传送码元的数目,Baud ;RB=1/T;信息传输速率Rb: 信息率,比特率;单位时间内传递的平均信息量;bps ;b/s ; 二进制:RB=Rb;频带利用率:;单位带宽(每赫)内传输速率;2.可靠性:接收信息的准确程度,即传输“质量”问题; 衡量:误码率;误信率 误码率Pe :错误码/总传输码元;Pb 误信率:错误比特/总传输比特数;二进制:Pe=Pb;随机过程一维概率分布函数:F 1(x 1,t 1)=P [ξ(t 1)≤x 1] 数学期望:信号或噪声的直流成分;方差:信号或噪声交流功率;自相关函数:用来判断广义平稳,用来求随机过程的功率谱密度及平均功率。
;(广义/宽)平稳随机过程:数学期望与方差与时间无关,自相关函数只与时间间隔有关;α(t)=α;R(t,t+τ)=R(τ)各态历经性:()()ττR R a a ==,统计平均值等于它的任一次实现的平均值,随机过程中的任一次实现都经历了随机过程的所有可能状态;具有各态历经性的随机过程一定是平稳过程,但平稳过程不一定具有各态历经性;P41 例题; 自相关函数:R(τ)=E[ξ(t)ξ(t+τ)], R(τ)=R(-τ),偶函数;R(0)=E[ξ^2(t)]=s ,R(0)为ξ(t)的均方值 (ξ(t)的平均功率,时域计算方法);上限; R(∞)=E^2[ξ(t)], R(∞)是ξ(t)的直流功率,R(0)- R(∞)=σ^2 ,方差,ξ(t)的交流功率;功率谱密度:频域角度描述ξ(t)的统计特性,ξ(t)的平均功率关于频率的分布;平稳过程的自相关函数与其功率谱之间为傅立叶变换关系; P ξ (ω ) 《----》R(τ);ωωπτωτςd e)(P 21)(R j ⎰∞∞-=;ττωωτξd e)(R )(P j -∞∞-⎰=;功率谱密度的性质:P ξ(ω)>=0,非负性 P ξ(-ω)= P ξ(ω),偶函数单边功率谱密度: P ξ1(ω)=2 P ξ(ω)ω〉=0P44, 例题;高斯过程:随机过程的概率密度服从正态分布;过程中的任一时刻的取值即为随机变量;一维概率密度和分布函数:)2)(exp(21)(22σασπ--=x x f ,α均值,σ平均差,a=0,σ=1为标准高斯分布; 性质:高斯过程若为宽平稳,必为窄平稳;若随机变量不相关,则变量相互独立;代数和及线性变化后仍为高斯过程;窄带随机过程:Δ f<<f c >>0;正弦波表示:,;同相与正交分量表示:;1) 结论1:ξ(t)是均值为0、方差为σ^2的窄带平稳高斯过程,它的同相分量和正交分量同样是平稳高斯过程,且均值为0、方差也相同。
通信原理中的多径效应
多径效应是通信原理中的一个重要概念。
它指的是信号从发射点到接收点经过多条路径传播,由于路径长度、传播媒介等因素的不同,信号到达接收点的时间、强度等特征也会产生变化。
这种变化会导致信号的失真、干扰、衰减等问题,影响通信系统的性能和可靠性。
多径效应在无线通信系统中尤为常见,因为无线信号在空气中传播时会受到多种反射、折射、散射等影响,形成多条路径。
这些路径可能经过建筑物、树木、山脉等障碍物,还可能受到天气、季节等环境因素的影响,导致信号到达接收点的时间、相位、幅度等参数发生变化。
为了克服多径效应带来的问题,通信系统中采用了多种技术手段,如频率选择性衰减、码分多址、时分多址等。
此外,还可以使用天线阵列、信号处理等方法,增强信号的鲁棒性和可靠性,提高通信质量和效率。
综上所述,多径效应是通信原理中不可忽视的因素,需要在设计和实现通信系统时加以考虑和解决。
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无线通信多径效应原理
无线通信多径效应是指信号在传输过程中遇到多条路径反射、衍射、折射等现象所带来的信号衰减、时延扩展、相位失真等影响。
这些影响会导致信号的质量下降,从而影响通信的可靠性和稳定性。
多径效应的原理是由于信号在空间中传播时,会遇到不同的路径,每一条路径会导致信号的衰减、相位差等变化。
这些变化会导致信号的叠加和干扰,使得信号变得复杂多变。
当信号传播的距离较短时,多径效应的影响较小,可以忽略不计;但当传播距离增加时,多径效应的影响就越来越明显。
为了降低多径效应对通信的影响,可以采取一些措施,比如使用天线阵列、改变频率、使用编码等方法来提高信号的抗干扰性和可靠性。
此外,在无线通信系统的设计和部署中,也需要考虑多径效应的影响,对信道进行建模和仿真,以保证通信系统的可靠性和性能。
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通信原理中的多径效应
多径效应是指信号在传播过程中遇到多条路径,经过不同的路径到达接收端,导致信号的幅度、相位和时间延迟发生变化,从而影响信号的质量。
在通信中,多径效应是一种常见的干扰现象,它会引起码间干扰、码内干扰、信号衰减等问题,进而影响通信系统的性能和可靠性。
为了解决多径效应带来的问题,通信系统采用了许多技术手段,如频率选择性衰落补偿、时域均衡和接收端多级决策反馈等。
对于无线通信系统而言,多径效应更是一个不可忽视的因素,因为它会导致信号覆盖区域变小,影响系统的覆盖范围和容量。
因此,对于多径效应的研究和应用具有重要意义。
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通信多普勒效应
通信多普勒效应指的是,当发送器和接收器之间相对运动时,信号频率会发生变化的现象。
这种现象与多普勒效应类似,只不过在通信领域中出现。
当发送器和接收器相对静止时,信号频率不变。
但是如果它们相对运动,例如一个人在移动的汽车上使用手机进行通话,那么信号频率就会发生变化。
具体来说,当两者向着彼此移动时,接收器会收到一个高于发送器频率的信号;反之,当两者相向而行时,接收器会收到一个低于发送器频率的信号。
这是因为当两者相对靠近时,信号波长会缩短,频率就会增加;反之,当两者相对远离时,信号波长会拉长,频率就会降低。
通信多普勒效应在雷达和卫星通信中有着广泛的应用。
在雷达中,可以利用多普勒效应来确定目标物体的速度和方向;在卫星通信中,可以通过调整信号频率来克服多普勒效应的影响,使通信更加稳定可靠。
总之,通信多普勒效应是一种重要的现象,对于理解通信原理及其应用具有重要意义。
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孤岛效应是基站覆盖性问题,当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地形时,由于水面或山峰的反射,使基站在原覆盖范围不变的基础上,在很远处出现"飞地",而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到,这样就造成"飞地"与相邻基站之间没有切换关系,"飞地"因此成为一个孤岛,当手机占用上"飞地"覆盖区的信号时,很容易因没有切换关系而引起掉话。
什么是孤岛效应?问:怎样发现某个掉话点是由于“孤岛效应”产生的?答:分析 1 掉话2 掉话现象:一直不切换,直至掉话。
主服小区与邻区同BCCH同BSIC也是这个现象吗?3 确定目前主服小区是多少,距离基站距离是多少?4 然后从掉话点开始查看是否存在六个邻区中没有与主服务小区建立邻区关系,5 如果有邻区关系,仍然一直不切换,直至掉话,是信号质量差。
6 如果没有邻区关系,是因为漏加了邻区关系,还是孤岛效应,怎样区分?7 如果确实是邻区,是漏加了邻区,如果不是邻区,是孤岛效应?8 怎样确定孤岛效应的区域范围?怎样消除孤岛效应?漂移小区与相邻小区同BCCH、BSIC,以至没有邻区可以切换什么是越区覆盖?它和孤岛效应有什么关系?孤岛的一个原因是越区覆盖。
孤岛效应和越区覆盖都属于基站覆盖性问题。
无遮挡传播远?天线高度高?高山站、街道的波导效应?湖泊的反射效应?“飞地效应”:当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地形时,由于水面或山峰的反射,使基站在原覆盖范围不变的基础上,在很远处出现"飞地",而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到,这样就造成"飞地"与相邻基站之间没有切换关系,"飞地"因此成为一个孤岛,当手机占用上"飞地"覆盖区的信号时,很容易因没有切换关系而引起掉话。
楼房会有“飞地效应”吗?“伞状覆盖”效应:服务小区由于各种原因(无线传输环境太好、基站位置过高或天线的倾角较小),导致覆盖太大以至于将邻小区覆盖在内,造成在某些小区的覆盖范围出现一片孤独区域(所谓的伞状覆盖),此孤独区域在地理上没有邻区,类似于“孤岛”。
通信中的几个效应(波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应)1、波导效应波导效应(即隧道效应)主要由建筑、峡谷等引起,如两旁建筑整齐的街道、隧道、较长的走廊、岩石峡谷等都会形成波导效应,信号传播如在波导内传播相似,沿波导方向损耗小,信号就强,其他方向损耗大,信号强度就弱。
波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等,在井型街道会引起切换频繁、掉话等。
波长越短的无线电波,当遇到在物体时,在其表面发生镜面反射的可能也越大。
当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时,便是以反射方式进行,我们称之为“波导效应”。
当手机收到强弱不同和接到达手机时间不同的信号会有什么效果,可能会掉话也有可能出现通话质量差,就像光波一样,有直射的信号也有反射和折射的信号被手机检测到。
波导效应在城市环境中存在,由于街道两旁有高大的建筑物,结果使得沿传播方向的街道上信号增强,垂直于传播方向的街道上信号减弱,两者相差达10dB以上,这种现象在离基站距离越远,减弱程度就越小,隧道覆盖会存在波导效应,微波传输也会存在波导效应,波导效应衰落的比较快。
2、乒乓效应移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的“乒乓效应”。
解决措施:1、调整两个小区的切换门限2、控制其中一个小区的覆盖(调整接入参数、调整天馈、降低功率等),保证该区域有主覆盖小区。
3、防止“乒乓切换”的办法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即“再呼叫型区间切换处理电平”(参考值:23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换(Handover),即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32 dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
之所以这两个参数间有9dB的差值,目的是防止“乒乓效应”。
无线通信中的多径效应无线通信都不同程度的存在着多路径效应。
在无线通信中,由于建筑、山脉、地面等物体对发射及发射出的电磁波的反射,使得接收机收到的信号中包含有大量的反射信号,这些反射信号通常称为多径信号。
多径信号对通信系统的影响是多方面的,主要包含以下几个方面:1、时延扩展。
由于各条反射路径的长度不相同,所以各条多径信号到达接收机的到达时间(TOA)也各不相同。
因此,多径信号首先带来的一个影响就是时延扩展。
譬如说发射一个矩形脉冲,而由于多径的存在,到达接收机的就是一个时延不同的信号叠加而成的类似于梯形的脉冲,而且脉冲的宽度被展宽,称之为时延扩展。
时延扩展的最直接影响就是带来了较大的ISI(码间干扰)。
必须通过信道均衡将其消除。
而无线移动通信的信道又是一个时变信道,目前常用的办法是利用训练序列对信道进行自适应均衡。
譬如在使用GSM手机时,发射机首先发射一串事先定义好的系列(即训练序列),接收机根据接收到的信号来估计信道。
然后认为在短时间内信道没有变化,利用该时刻的信道估计值来均衡以后的接收信号。
该方法算法简单,但是耗费信道带宽和能量(对于GSM等民用移动通信尤为重要)。
目前已有很多盲信道均衡算法,即无需训练序列的自适应信道均衡。
2、信号的快衰落。
时延扩展通常是由不相关多径信号引起的。
这些多径信号的TOA和AOA(到达角)相差比较大,可以认为是不相关信号。
同时,在几乎同一时刻到达的信号中,也包含有很多多径信号,这些信号高度相关,很难区分。
通常称作一簇多径信号。
这些信号相位各不相同,同相叠加,异相相抵,使得接收信号的幅度发生变化。
同时,由于发射机、接收机和反射体的相对运动,使得到达接收机的各条信号的相位在不断变化,这就造成接收机接收到的信号的幅度快速变化,称为快衰落。
通常在移动通信系统中,接收到的信号幅度统计上服从瑞利分布或莱斯分布,每秒钟要衰落几十次。
快衰落对移动通信的影响非常大,如果接收机的信道估计无法跟踪信号的衰落,会带来大量的误码和误包。
移动通信中的几种效应1.红灯问题: 深衰落点在空间上的分布是近似的相隔半个波长(900MHz为17cm,1900MHz为8cm),如果此时手机天线处于这个深衰落点(当汽车中的手机用户由于红灯而驻留在这个深衰落点,我们称为红灯问题),话音质量将会变差。
2.孤岛效应:若小区A信号较弱,当移动台以A作为服务小区并逐步进入小区B时,由于移动台邻区列表里并没有B小区,移动台不能切换到该小区,于是原小区信号逐渐变弱,直致最终掉话,即所谓的孤岛效应。
3.针尖效应:源小区EcIo快速下降后一段时间后上升,目标小区出现短时间的陡升。
针尖效应一般可以通过观察Scanner记录的最优小区扰码分布图来观察,一般情况下,如果有两幅天线沿着两条街道照射,在两条街道交界的地方就容易产生针尖效应。
针尖效应:产生于天线电波传播的死区,往往出现在街道拐弯的地方或者两条街道交界的地方。
针尖效应主要表现为在较强目标小区信号的短时间作用下,原小区信号经历短暂快速下降,又上升的情况。
解决方法:调整天线的方向角与街道错开一定角度的方式来调整,但同时需要注意不能使原来街道路边商铺的覆盖有很大的影响。
解决的措施要看具体环境而异,如使用直放站就是其中一个办法。
另外一个方法是配置5dB左右的CIO,这是比较好的解决办法,但也会带来增加切换比例等的副作用。
就是一个强信号一闪即逝,终端占上后又立即重选/切换出去。
其实就是切换带不清晰,容易造成切换不及时掉话。
解决措施就是把这个一闪即逝的信号消除掉,不让占用上。
4.拐角效应:源小区EcIo陡降,目标小区EcIo陡升(即突然出现就是很高的值),导致手机收不到活动集更新而导致掉话的情况。
当移动台沿着一个拐角移动时,移动台的接收信号电平发生变化。
在拐角后面如果有一个新的基站,移动台接收到的信号强度就会上升得非常快。
如果移动台不能足够快地获得新基站,那么增加的干扰就会导致掉话。
另一方面,如果新基站不能调节移动台的功率,高的移动台发射功率会闭塞新小区内的所有用户。
通信基础知识1.移动通信:之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。
2.移动通信系统中的干扰:(1)互调干扰: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的现象。
(解决:合理地分配频率资源,发射机与发射机之间拉开距离,是解决互调干扰最有力的方法)(2)邻道干扰:两个相邻或相近的信道(或频道)之间的干扰,由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。
(解决:实用化自动功率控制电路,以调节发射功率)(3)同频干扰:相同载频电台之间的干扰。
3.移动信道的基本特性就是衰落特性。
无线电波主要传播方式有:直射、反射、绕射、散射以及它们的合成。
(1)阴影衰落(慢衰落、大尺度衰落):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。
(2)多径衰落(快衰落、小尺度衰落):无线电波在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用产生反射、绕射和散射,使得其到达接收机时是从多条路经传来的多个信号的叠加,这种多径传播所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。
(3)多普勒效应:由于通信双方的相对运动,使接收信号的频率发生变化的现象。
4.信源编码:为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量,对信源输出的符号序列所施行的变换。
(作用:一是设法减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩;二是将信源的模拟信号转化成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。
GSM:规则脉冲激励长期预测编码RPE-LTPIS-95:变速率码激励线性预测编码QCELPGPRS/WCDMA:自适应多速率编码AMRCDMA2000:可选择模式语音编码SMV75.调制:将信号的频谱搬移到任意位置,从而有利于信号的传送,并且使频谱资源得到充分利用。
模拟调制:载波是正弦波,具有振幅、频率和相位三个参数。
(幅度调制AM、相位调制FM)脉冲调制:载波是时间上离散的脉冲串,具有振幅、宽度、脉冲位置三个参数。
孤岛效应:服务小区由于各种原因(无线传输环境太好、基站位置过高或天线的倾角较小),导致覆盖太大以至于将邻小区覆盖在内,造成在某些小区的覆盖范围出现一片孤独区域(所谓的伞状覆盖),此孤独区域在地理上没有邻区,类似于“孤岛”。
如果移动台在此区域移动,由于没有邻区,移动台无法切换到其他的小区导致掉话发生。
“孤岛效应”多出现在网络扩容后。
随着新基站的割接入网,需对原来的小区覆盖范围作调整,但小区覆盖范围收缩太快会造成2个小区切换带上覆盖不好,反之,容易形成“孤岛效应”。
通常解决此类问题的手段可通过大量的DT测试发现问题,一般可减少小区的覆盖范围以及增加邻区列表。
乒乓效应:移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的"乒乓效应"。
防止“乒乓切换”的办法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即“ 再呼叫型区间切换处理电平”(参考值:23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换(Handover),即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
之所以这两个参数间有9dB的差值,目的是防止“乒乓效应”。
为说明这个问题,我们假设这两个电平值接近,比如都为23dB。
此时,手机虽然可以很容易地切换到下一个基站上去,但是由于移动通信的信号有不稳定的特点,很可能刚切换过来的基站的信号又变弱,手机又开始往回切换,从而造成“乒乓效应”。
这两个值相差越大,“乒乓效应”发生的可能性就越小。
但太大又可能造成手机在合适的时候无法使用下一基站通话。
一般情况下,我们都采用上面给出的参考值;一些特殊环境也可考虑改变这些参数。
上面我们讨论的是由手机发起切换申请的情形,另外还有由基站发起申请的情形,即当基站接收手机的信号弱到一定程度(6dB),由基站通知手机做切换,如果此时手机能找到一个信号强的基站(32dB以上),则切换到该基站上通话。
1、位置更新:当一个移动台由一个位置移动到另外一个位置区时必须在新的位置位置区进行登记。
2、多径效应:电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。
3、呼吸效应:CDMA系统是功率受限系统,当一个区内的干扰信号强时,基站的实际有效覆盖面积就会缩小,当干扰弱时,基站的实际有效覆盖面积就会大。
4、远近效应:是指当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时,由于两个移动台功率相同,侧距离基站近的移动台将对另一个移动台信号严重的干扰。
5、快衰落:移动台附近的散射体(地形,地物和移动体等)引起的多径传播信号在接收点相叠加,造成接收信号快速起伏的现象。
6、慢衰落:由于移动台的不断运动,电波传播路径地形地貌是不断变化的,因而局部中值也是不断变化的.这种变化所造成的衰落比多径效应引起的快衰落要慢得多,称为慢衰落。
7、越区切换:当移动台从一个小区进入另一个相邻的小区时,其工作频率及基站与移动交换中心所用的接续链路必须从它离开的小区转换到正在进入的小区。
8、软件无线电:是一种无线电广播通信技术,它基于软件定义的无线通信协议而非通过硬连线实现。
9、软交换:是指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。
10、硬切换:是指在载波频率指配不同的基站覆盖小区之间的信道切换。
简答:9、为什么说CDMA蜂窝系统具有软容量特性?有什么好处?CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道,用户信号的区分只靠所用码型的不同,因此当蜂窝系统的负荷满载时,另外增加少数用户只会引起话音质量的轻微下降,而不会出现阻塞现象。
CDMA蜂窝系统的这种特征,使系统容量与用户数之间存在一种“软”的关系。
好处:在业务高峰期,可以稍微降低系统的误码性能,以适应增多系统的用户数目,即在短时间内提供稍多的可用信道数。
10、什么是扩频通信?以及它的特点。
定义:扩频通信技术是一种信息传输方式,用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身的带宽;频带的扩展由独立于信息的扩频码来实现,与所传输的信息数据无关;在接收端则用相同的扩频码进行相关解调,实现解扩和恢复所传的信息数据。
通信原理中的多径效应
在无线通信中,多径效应是指无线信号在传播时经过多条不同的传输路径,并从不同路径到达接收器,导致接收到的信号具有多个分离的分量。
多径效应是无线通信中的一个普遍现象,它会影响信号的质量和可靠性,导致信号解调成为一项复杂的任务。
多径效应主要由以下两种信号传播现象引起:
1. 直射径:无线信号从发射器直接传到接收器形成的传播路径。
2. 反射径:无线信号经过反射体(如楼房、坡地等)产生的反射光,到达接收器形成的传播路径。
在传输路径上,无线信号会经过多种类型的传播路径,这些路径的长度、形状、介质材料、角度等因素是不同的,导致采用不同路径的信号到达接收器时,会出现信号相位和幅度的差异,这便是多径效应的主要表现。
当传输路径差异过大时,导致信号的相位和幅度出现极大的变化,进而使信号在接收端出现衰减和衰落。
例如,高楼大厦、隧道和山地等地方就容易产生多径效应。
为了解决多径效应所带来的问题,通常采用一些信号处理技术来优化信号解码,如等化器、信号处理器等。
等化器可以降低信号中的时延扭曲和失真,是解决多径效应的一种常见方式。
总之,多径效应是影响无线信号传输的一个重要因素,对于通信系统的性能有重要影响。
对待多径效应,需要针对不同的信号传输环境采用不同的措施来有效抑制和缓解其对通信信号的影响。
通信中的几个效应(波导效应、乒乓效应、记忆效应、孤岛效应、多径效应、远近效应)1、波导效应波导效应(即隧道效应)主要由建筑、峡谷等引起,如两旁建筑整齐的街道、隧道、较长的走廊、岩石峡谷等都会形成波导效应,信号传播如在波导内传播相似,沿波导方向损耗小,信号就强,其他方向损耗大,信号强度就弱。
波导效应容易引起越区覆盖和导频污染等,在井型街道会引起切换频繁、掉话等。
波长越短的无线电波,当遇到在物体时,在其表面发生镜面反射的可能也越大。
当信号在两侧是规则楼房的街道中传播时,便是以反射方式进行,我们称之为“波导效应”。
当手机收到强弱不同和接到达手机时间不同的信号会有什么效果,可能会掉话也有可能出现通话质量差,就像光波一样,有直射的信号也有反射和折射的信号被手机检测到。
波导效应在城市环境中存在,由于街道两旁有高大的建筑物,结果使得沿传播方向的街道上信号增强,垂直于传播方向的街道上信号减弱,两者相差达10dB以上,这种现象在离基站距离越远,减弱程度就越小,隧道覆盖会存在波导效应,微波传输也会存在波导效应,波导效应衰落的比较快。
2、乒乓效应移动通信系统中,如果在一定区域里两基站信号强度剧烈变化,手机就会在两个基站间来回切换,产生所谓的“乒乓效应”。
解决措施:1、调整两个小区的切换门限2、控制其中一个小区的覆盖(调整接入参数、调整天馈、降低功率等),保证该区域有主覆盖小区。
3、防止“乒乓切换”的办法是:迟滞在基站下载的参数文件中有两个参数需要我们注意,即“再呼叫型区间切换处理电平”(参考值:23dB)和“再呼叫型区间切换区域的选择电平”(参考值:32dB)。
这两个参数表示在通话时,当手机接收到原基站的信号强度降到23dB时,手机发起申请,要求做基站间的切换(Handover),即切换到下一个基站上通话。
但下一个基站信号必须在32 dB以上,手机才能真正切换过去,否则只能在原基站上通话。
之所以这两个参数间有9dB的差值,目的是防止“乒乓效应”。
为说明这个问题,我们假设这两个电平值接近,比如都为23dB。
此时,手机虽然可以很容易地切换到下一个基站上去,但是由于移动通信的信号有不稳定的特点,很可能刚切换过来的基站的信号又变弱,手机又开始往回切换,从而造成“乒乓效应”。
这两个值相差越大,“乒乓效应”发生的可能性就越小。
但太大又可能造成手机在合适的时候无法使用下一基站通话。
一般情况下,我们都采用上面给出的参考值;一些特殊环境也可考虑改变这些参数。
上面我们讨论的是由手机发起切换申请的情形,另外还有由基站发起申请的情形,即当基站接收手机的信号弱到一定程度(6dB),由基站通知手机做切换,如果此时手机能找到一个信号强的基站(32dB以上),则切换到该基站上通话。
造成“乒乓效应”有两种可能,一是通信信号很不稳定,二是两参数值间隔太小。
有这样一个例子,某一高层楼房,外面采用日立大功率基站定向覆盖,楼内采用20mW京瓷基站覆盖。
在楼房内的办公室中,当客户通话过程中如果转动身体,则手机便做频繁的切换,甚至无法通话。
这是因为,开始时假如用户使用外面的基站进行通话,手机的上行信号能够经过窗口(较强)和透过墙壁(较弱)到达基站。
当转动身体时,手机通过窗口的信号减弱,造成外面基站几乎收不到手机的信号,于是基站申请要手机做切换,以使用周围的比如室内基站。
当用户再转动身体时,室内基站信号又变弱,室外基站信号变强,手机又往回切,造成“乒乓效应”。
这里的情况主要是由于外面基站采用定向天线的天线阵阵元数目太少(基站侧的另两根全向接收天线对手机的上行信号几乎不起任何作用,因为它们在该用户方向上的接收增益非常微弱),造成下行信号在室内和上行信号在基站侧的多径衰落深度加大,信号不稳定。
对于室内20mW基站,其信号强度本身就弱,并且它的天线也为简单阵元结构,本身消除多径效应的能力也很弱。
所以,用户所处环境多径衰落非常明显,信号在空间上(手机侧)和时间上(基站侧)很不稳定。
要解决这个问题,须将两个定向天线同时覆盖该楼房,并将另外两根全向接收天线也换成定向天线,以接收来自大楼方向的手机信号;还可以适当调高周围相关基站的两个切换参数间的差值。
或者将日立基站换作京瓷基站(因京瓷基站4根天线均为发射和接收天线,可以更好的减小多径衰落;但此时基站会由于采用了定向天线,其自适应功能而被浪费掉)。
在满足话务覆盖的情况下,室内的20mW基站也可以不用安装。
3、记忆效应记忆效应多发生在基站分布较密集,移动台快速行使的情况下,如城市的高架道路、城市的轻轨以及磁悬浮列车路线等。
产生条件:某一基站A存在两个同频不同BSIC(基站识别码)的邻区关系B和C。
移动台从B站附近经过,邻区表中已解出B小区的BSIC(基站识别码),过后,以动态快速行使至A小区覆盖区域,并切换到A小区,此后,移动台在快速行使至C小区主覆盖区域,此时,C小区的电平很强,已达到切换条件,基站下发切换命令,但造成切换失败。
产生原因:在通信过程中,移动台为了和其邻小区建立起预同步切换关系就必须要根据服务小区下行SACCH携带系统消息的指示去收听其邻小区的BCCH信道,BCCH信道携带着小区的同步和频率校正信道,移动台验证它接收的信道确实是BCCH的一种办法就是确认这个频率是否携带着FCCH。
预同步要求移动台不仅要对其邻小区的FCCH解码而且要对带有TDMA帧号和BSIC号的SCH来解码。
就移动台而言它只有通过TCH26复帧的空闲帧才有足够的时间来解译其邻小区BCCH信的信息。
在数据交换过程中,移动台可以在接收结束和发送开始这个时间间隔(约1ms)来测量本小区的接收电平和质量,但没有足够时间来测量邻小区的电平;但在移动台发送结束和接收开始这个时间间隔(约2ms)内,它不仅可以用来测量本小区的接收电平和信号质量,还可以测量邻小区的电平,但还是没有时间来寻找邻小区的FCCH并解码SCH;在TCH26复帧结构中总有一个空闲帧,移动台可以利用这个空闲帧所带来的长间隔(约6ms),来进行FCCH和SCH的解码。
但这个空闲帧并不一定正好对应上邻小区的FCCH信道。
这里就是26和51两个数的算术特性介入的地方,因为这两个数没有公因子,两个周期随时间推移而循环,可使空闲帧肯定能在11个循环周期内与FCCH对准。
在通话过程中,手机没有足够的时间取得同邻小区的同步,根据GSM规范,当某一频点消失后,手机内存中会保存该频点以及BSIC大概10秒钟,当再次出现该频点时,在没有解出BSIC之前,将以前存在内存中的该频点的BSIC码,作为当前的BSIC码。
解决措施:主要是修改BCCH的频点。
在高速路段尽量拉开同BCCH小区的间距,使移动台不断刷新储存的BCCH和BSIC的对应关系,减少“记忆效应”的发生。
4、孤岛效应造成越区覆盖原因:天线挂高较高,覆盖较远;该区域覆盖较差,没有主覆盖;地形复杂引起覆盖的不规则;相邻关系定义不全造成的孤岛效应等。
危害:对其它基站造成干扰,丢失邻区关系形成孤岛效应而导致掉话等。
如何判断越区覆盖?在测试中判断越区覆盖,主要从以下几个途径:1、看服务小区:在测试地点,MS占用附近基站以外的基站的信号。
即MS和服务基站之间另有基站相隔。
可以判断服务小区存在越区覆盖。
2、看邻小区:如果发现邻小区中存在附近基站/小区之外的小区,且电平和附近小区的电平相当或更高。
可以判断该邻小区存在越区覆盖。
1、增大天线倾角(推荐)2、降功率。
要慎重,有可能造成该小区主力覆盖方向的室内覆盖不好!3、对于全向站而言,天线倾角无法更改,添加切换关系,适当降一点功率;更改频点等。
5、多径效应由电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。
在实际的无线电波传播信道中(包括所有波段),常有许多时延不同的传输路径,称为多径现象。
通常信号从端到端的传播路径可以是直射、反射或是绕射等,不同路径的相同信号在接受端叠加就会增大或减小信号的能量,即所谓的多径干扰。
多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间,其接收信号的强度,将由各直射波和反射波叠加合成。
多径效应会引起信号衰落。
各条路径的电长度会随时间而变化,故到达接收点的各分量场之间的相位关系也是随时间而变化的。
这些分量场的随机干涉,形成总的接收场的衰落。
各分量之间的相位关系对不同的频率是不同的。
因此,它们的干涉效果也因频率而异,这种特性称为频率选择性。
在宽带信号传输中,频率选择性可能表现明显,形成交调。
与此相应,由于不同路径有不同时延,同一时刻发出的信号因分别沿着不同路径而在接收点前后散开,而窄脉冲信号则前后重叠。
多径效应不仅是衰落的经常性成因,而且是限制传输带宽或传输速率的根本因素之一。
在短波通信中,为保证电路在多径传输中的最大时延与最小时延差不大于某个规定值,工作频率要求不低于电路最高可用频率的某个百分数。
这个百分数称为多径缩减因子,是确定电路最低可用频率的重要依据之一。
对流层传播信道中的抗多径措施,通常有抑制地面反射、采用窄天线波束和分集接收等。
6、远近效应由于手机用户在一个小区内是随机分布的,而且是经常变化的,同一手机用户可能有时处在小区的边缘,有时靠近基站。
如果手机的发射功率按照最大通信距离设计,则当手机靠近基站时,功率必定有过剩,而且形成有害的电磁辐射。
解决这个问题的方法是根据通信距离的不同,实时地调整手机的发射功率,即功率控制。
功率控制的原则是,当信道的传播条件突然变好时,功率控制单元应在几微妙内快速响应,以防止信号突然增强而对其他用户产生附加干扰;相反当传播条件突然变坏时,功率调整的速度可以相对慢一些。
也就是说,宁愿单个用户的信号质量短时间恶化,也要防止对其他众多用户都产生较大的背景干扰。
远近效应是CDMA所独有的,GSM 无此效应。
所谓远近效应,就是指当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时,由于两个移动台功率相同,则距离基站近的移动台将对另一移动台信号产生严重的干扰。
7、呼吸效应在CDMA系统中,由于它是一个动态网络,所以小区的变化随着用户以及业务情况的变化发生着相应的变化,这就引入了小区的呼吸效应现象。
同时,网络中的用户所在的位置不同以及用户的移动性特点,也必然就产生了在网络中存在有由于用户位置的远近而造成的远近效应现象。
CDMA网络与GSM网络完全不同,由于不再把信道和用户分开考虑,也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。
一个小区的业务量越大,小区面积就越小。
因为在CDMA 网络中业务量增多就意味着干扰的增大。
这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。
可以通过下面这个形象的例子加以说明,在一个房间中有许多客人,同时讲话的人愈多就愈难清对话方的声音。
如果开始是您还能同位于房间另一头的熟人进行交谈,那么当房间内的嘈杂声达到一定程度后您就根本无法听明白对方的话。