七、移动通信信道的特点及其配置
移动通信信道的特点
概述：与其它通信信道相比，移动通信信道是最为复杂的一种。多径衰落和复杂恶劣的电波环境是移动通信信道区别与其他信道最显著的特征，这是由运动中进行无线通信这一方式本身所决定的。在典型的城市环境中，一辆快速行驶的车辆上的移动台所接收到的无线电信号在一秒钟之内的显著衰落可达数十次，衰落深度可达20-30 dB。这种衰落现象将严重降低接收信号的质量，影响通信的可靠性。为了有效地克服衰落带来的不利影响，必须采用各种抗衰落技术，包括：分集接收技术、均衡技术和纠错编码技术等。
GSM信道的特性：
1、工作频段
GSM900MHZ频段：
上行链路（移动台发、基站收）：890～915 MHZ
下行链路（基站发、移动台收）：935～960 MHZ
1800MHz频段：
上行链路（移动台发、基站收）：1710～1785 MHZ
下行链路（基站发、移动台收）：1805～1880
EGSM900MHZ（GSM扩展频段）：目前我国没有开放扩展部分的频段
上行链路（移动台发、基站收）：880～915 MHZ
下行链路（基站发、移动台收）：925～960 MHZ
2、频道间隔
相邻两频道间隔为200kHz，每个频道采用时分多址接入（TDMA）方式，分为8个时隙，即8个信道（全速率）。每信道占用带宽200kHz／8=25kHz，
将来GSM采用半速率话音编码后，每个频道可容纳16个半速率信道。
3、频道配置
GSM900采用等间隔频道配置方法，频道序号为1～124，共124个频点。目前中国移动使用其中19M带宽，频道号为1～94，即94个信道。频道序号“n”和频点标称中心频率“f”的关系为：
上行：fu(n)= 890.200MHz ＋（n-1）? 0.200MHz
下行：fd(n)= fu(n) ＋45MHz
GSM1800频道序号为512～885，共374个频点。目前中国移动申请了10M带宽，频道号为512～562，即51个信道。频道序号“n”和频点标称中心频率“f”的关系为：上行：fu(n)= 1710.200MHz ＋（n-512）? 0.200MHz
下行：fd(n)= fu(n) ＋95MHz
双工收发间隔：GSM900为45MHz。GSM1800为95MHZ。
保护带宽：400kHz
为避免邻频引起的干扰，不同运营商之间使用的信道应该有一个保护频道，即双
方均不可使用的频道，该频道的存在使两运营商使用的相邻频道的中心频率至少间隔400KHZ，从而不会对彼此的信道造成干扰。“中国移动”GSM900系统与“中国联通”
的GSM900系统之间的保护频道号为“95”。
4、干扰保护比
载波干扰保护比（C／I）就是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值，此比值与MS的瞬时位置有关。这是由于地形不规则性及本地散射体的形状、类型及数量不同，以及其它一些因素如天线类型、方向性及高度，站址的标高及位置，当地的干扰源数目等所造成的。
GSM规范中规定：
同频道干扰保护比：C/I ≥9dB
邻频道干扰保护比：C/I ≥ - 9dB
载波偏离400kHz时的干扰保护比：C/I ≥ - 41dB
GSM信道的配置
GSM逻辑信道可分为业务信道（TCH：Trafic Channel）和控制信道（CCH ：Control Channel），前面几章已经对对他们含义和作用做了详细的描述，下面简单介绍一个GSM小区的信道配置情况和原则。
控制信道的配置：
1、BCCH（包括FCCH、SCH）是广播控制信道，它们只出现在BCCH载频的0
时隙上（Ts0），为下行信道。
2、SDCCH是独立专用控制信道，一个时隙（Ts）通常可承载8对SDCCH信道，
称为SDCCH/8信道。当该小区信令的流量较小时，我们可以把SDCCH、CCCH
（包括RACH、PCH、AGCH）同BCCH广播信道组合到Ts0上，此时，该时
隙为BCCH+CCCH+SDCCH/4。其中，BCCH、FCCH、SCH、PCH、AGCH只
使用Ts0的下行信道，RACH只使用Ts0的上行信道，SDCCH是上下行成对
出现的信道。当该小区信令的流量较大时，最大可以设置40对SDCCH信道，
占用5个时隙，它可以出现在任何载频的Ts0、Ts2、Ts4、Ts6上。值得一提的
是，SDCCH可以定义为与TCH互相转换，以节省信道资源。
3、CCCH（包括RACH、PCH、AGCH）是公共控制信道，CCCH消息块数量设
置的多少与该小区所属LAC区的业务量有关，当该LAC区业务量较大时，
CCCH可以只和BCCH组合在Ts0上，即BCCH+CCCH；LAC区业务量较小
时，小区控制信道可设置成BCCH+CCCH+SDCCH/4的形式。值得注意的是，
一个小区的PCH寻呼信道是面向所属LAC区内所有手机用户的，与本小区容
量大小无关，因此，要求每个小区CCCH设置的数量应该是一致的。
4、SACCH、FACCH都是随路控制信道，它们不单独存在，而是采取“偷帧”的
方式伴随着TCH或SDCCH出现。（SACCH可以伴随TCH和SDCCH，FACCH
只伴随TCH）
5、CBCH是小区广播信道，用于广播该小区的一些公共消息（如商业信息、气象
信息等），是运营商提供的增值服务。它通常占用SDCCH/8的第三个子时隙，
是下行信道，点对多点传播。
下面是控制信道的结构示意图，包含一个小区应该配置的所有控制信道的种类：
业务信道的配置：
业务信道TCH的配置比较简单，可以根据小区话务量的大小合理配置。
关于GPRS：
目前，中国移动还开通了GPRS业务，因此，在小区中还需根据网络的实际情况和对GPRS业务质量的具体要求配置适量的PDCH（Packet Data Channel：分组数据信道）。物理上，一个PDCH对应一个TCH的时隙，多于一个的PDCH也可定义为与TCH相互转换。实际上，PDCH是GPRS逻辑信道映射到物理信道后的名称，GPRS逻辑信道的结构也类似于GSM的逻辑信道，分为PTCH（分组业务信道）、（PCCH）分组控制信道、（PCCCH）分组公共控制信道和（PDCCH）分组专用控制信道等等。
复习 1、简述分集的分类及含义. 空间分集： 利用不同接收地点（空间）收到的信号衰落的独立性，实现抗衰落的功能，结构为：发端一副天线发送，收端多部天线接收。，接收天线之间的距离大于相干距离。 频率分集： 将待发送的信息分别调制到不同的载波上发送至信道，不同的载波之间的间隔足够大，大于频率相干带宽。 时间分集 如果取样时间间隔足够大时，随机衰落信号两个样点间的衰落互不相关的。将待发送的信号每隔一定时间间隔重复发送，在接收端就可以得到多条独立的分集支路，时间间隔Δt应大于相干时间ΔT。时间分集对于处于静止状态的移动台是无用的。 3、简述OFDM的原理。 OFDM的基本原理是将高速的数据流分解为多路并行的低速数据流，然后用多个互相重叠但两两相互正交的载波同时对各路数据流进行调制合并后传输，收端用各正交载的波解调并串转换为高速的数据流。 5、MSK信号的特点是什么 ①恒包络, 频偏为±1/4Tb, 调制指数h=1/2; ②附加相位在一个码元时间的线性变化±π/2, 相邻码元转换时刻的相位连续; ③一个码元时间是1/4个载波周期的整数倍。 6、什么是互调干扰? 当两个以上不同频率信号作用于一非线性电路时，将互相调制，产生新频率信号输出，如果该频率正好落在接收机工作信道带宽内，则构成对该接收机的干扰，我们称这种干扰为互调干扰。 7 GSM 帧结构 GSM 各逻辑信道及作用 GSM的参数[表] 频率复用距离D=3N R，其中N是频率复用因子，N= 2i+2j+ij ij 是正整数
分集合并方式包括:选择合并,最大比值合并,等增益合并 简述移动信道的特征 多径衰落的种类有哪些？ 答： 什么叫位置登记？为什么必须进行位置登记？ 答：当移动台进入一个新的位置区LA 时，由于位置信息的重要性，因此位置的
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之 间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带 宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比，无线信道是最为复杂的一种，其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境，其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰，例如：信号经过建筑物，山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应，使信号放大或衰落。在无线信道中，信号衰落是经常发生的，衰落深度可达30冊B。对于数字传输来说，衰落使比特误码率大大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量，影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比，信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号，再加移动台本身的运动，使得信号产生多普勒效应，并且信道的特性也随时间变化而变化，增加了信号的不确定性，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比，无线信道多径数目增多，时延扩展加大，衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声
1.（√）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。 2.（×）邻道干扰是指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个弱信号串扰强信号而造成的干扰。（强信号串扰弱信号） 3.（√）移动通信的信道是指基站天线、移动用户天线和两幅天线之间的传播路径。 4.（×）电波的自由空间传播损耗是与距离的立方成正比的。（平方） 5.（×）由于多径传播所引起的信号衰落，称为多径衰落，也叫慢衰落。 6.【】（×）移动通信中，多普勒频移的影响会产生附加的调频噪声，出现接收信号的失真。 7.（√）莱斯分布适用于一条路径明显强于其他多径的情况。在接收信号中没有主导分量时，莱斯分布就转变为瑞利分布。 8.（×）在多径衰落信道中，由于时间色散导致发送信号产生的衰落效应是快衰落和慢衰落。（频率色散）P39 9.（√）分集接收的基本思想，就是把接收到的多个衰落独立的信号加以处理，合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。 10.（√）在实际工程中，为达到良好的空间分集效果，基站天线之间的距离一般相当于10多个波长或更多。 11.（×）GSM移动通信系统中,每个载频按时间分为16个时隙,也就是16个物理信道.8 12.（√）GSM中的逻辑信道分为专用信道和公共信道两大类。 13.（×）GSM中的同频干扰保护比要求C/I＞-9dB，工程上一般增加3dB的余量。9 14.（×）GSM中的广播控制信道BCCH和业务信道TCH一样可通过跳频方式提高抗干扰性能。P261 15.（√）跳频就是有规则地改变一个信道的频隙（载频频带）。跳频分为慢跳频和快跳频。在GSM的无线接口上采用的是慢跳频技术。 16.（√）GPRS是指通用分组无线业务，是基于GSM网络所开发的分组数据技术，是按需动态占用频谱资源的。P293
一. 移动通信参数表 参数缩写含义解释参数缩写含义解释 1 TCH 业务信道23 BSIC 基站色码 2 BCCH 广播控制信道24 CA 小区置配 3 CCCH 公共控制信道25 HSN 跳频序列 4 RACH 随机接入信道26 MA 移动配置 5 AGCH 接入允许信道27 MAIO 移动培植指数偏移 6 PCH 寻呼控制信道28 FN 帧号码 7 DCCH 专用控制信道29 TSC 训练序列码 8 CBCH 小区广播信道30 TN 时隙号 9 SDCCH 独立专用控制信道31 PD 协议识别语 10 SACCH 慢速随路控制信道32 TI 处理识别语 11 SCH 同步信道33 IMSI 国际移动用户识别 12 CM 连接管理34 TMSI 临时移动用户识别 13 MM 移动管理35 IMEI 国际移动设备识别 14 RR 无线资源管理36 MCC 国际移动码 15 DTX 非连续发送（由话音激活）37 MNC 移动网号 16 OMC 操作维护中心38 LAC 位置区号码 17 MS 手机39 PLMN 公共陆地移动网 18 BS 基站40 TA 时间提前 19 SIM 用户识别模块41 RXLEV 平均的接收电平 20 ARFCN 频道（载频）序号42 RXQUAL 信道接收质量 21 Um 基站子系统与MS间接口43 TXPWR 发信功率电平 22 C2 小区重选信道质量标准参数44 C1 路径损耗原则参数 二. 参数详述 (一) 频道配置参数 GSM网和TACS网一样都采用等间隔频道配置方法。 1. 工作频段、频段间隔、频道序列及频点 数字公用陆地蜂窝移动通信网采用900Mhz频段。 MS发，BS收：890 –915 Mhz (上行) BS发，MS收：935-960MHz（下行） 载频间隔为200kHz，共124个无线载频，在每端留有200 kHz的保护带。 按照国家规定，邮电部门占用905 –909MHz(上行) / 950 –954 MHz(下行)； 连通公司占用909 –915 MHz（上行）/ 954 –960 MHz(下行)； 10MHz频带共有49个频道（载频），序号（ARFCN）为76 –124 。注：但如果邮电部门将ETACS的模拟网退频将继续扩频。GSM在900MHZ共有16MHZ 频段. 频道标称中心频率与序号的关系由以下公式确定： 基站收：Fl(n)=890.200MHz + (n+1)x 0.200MHz
通信工程专业研究方法论无线传输信道的特性 学院：电子信息工程学院 专业：通信工程 班级： 学号： 学生： 指导教师：毕红军 2014年8月
目录 一、引言： (2) 二、无线电波传播频段及途径 (3) 2.1无线电波频段划分 (3) 2.2无线电波的极化方式 (4) 2.3传播途径 (4) 三、无线信号的传播方式 (5) 3.1直线传播及自由空间损耗 (5) 3.2 反射和透射 (6) 3.2.1斯涅尔（Snell）定律 (6) d 功率定律 (7) 3.2.2 4 3.2.3断点模型 (8) 3.3绕射 (9) 3.3.1单屏或楔形绕射 (9) 3.3.2多屏绕射 (10) 3.4散射 (12) 四、窄带信道的统计描述 (14) 4.1不含主导分量的小尺度衰落 (14) 4.2含主导分量的小尺度衰落 (16) 4.3多普勒谱 (16) 4.4大尺度衰落 (17) 五、宽带信道的特性 (18)
5.1多径效应对宽带信道的影响 (18) 5.2多普勒频移对宽带信道的影响 (21) 六、总结 (22) 七、参考文献 (23) 一、引言： 各类无线信号从发射端发送出去以后，在到达接收端之前经历的所有路径统称为信道。如果传输的无线信号，则电磁波所经历的路径，我们称之为无线信道。信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机结合。同时，电波在各种路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时会使信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减和相位的失真，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。下面将讨论无线传输信道的主要特性。 二、无线电波传播频段及途径 2.1无线电波频段划分
数字移动通信与个人通信论文题目：MIMO系统信道容量的研究 学生姓名李其信 学号201120952 院系信息科学与技术学院 专业信号与信息处理
MIMO系统信道容量的研究 李其信 （西北大学信息科学与技术学院，陕西西安710127） 摘要：本文首先对MIMO技术进行了简要介绍。其次，从信息论角度研究了MIMO系统的信道容量，对 平均分配天线发射功率下的几种典型系统(SISO、MISO、SIMO、MIMO)的平均信道容量进行了分析和比 较，并对两类特殊的MIMO信道（全1信道和正交信道）的容量进行了特殊的分析，得到了信道容量的计 算公式。同时给出了当发射天线和接收天线数很大时的MIMO信道极限容量的估算方法。 关键词：多输入多输出（MIMO）系统；信道容量； 中图分类号：文献标识码：A文章编号：1001-2400(2XXX)0X-0-0 Research on the Capaity for MIMO System LI QI-xin ( College of Information Science and T echnology, Northwest University, Xi’a n 710127, China) Abstract: In this paper,firstly,it gives a brief introduction of MIMO technology. Secondly,some average capacities of several typical systems，such as SlSO，MISO，SIMO，MIMO，are theoretically analyzed and simulated from the point ofview of information theory．The difference among those typical systems is compared and the relationship between the capacity and different schemes of distributing power are discussed．And two types of special MIMO channel (all channels and orthogonal channel) capacity for a special analysis was calculated channel capacity.It gives the limit estimating method when the mumber of the transmitting and receiving antennas of MIMO. Key W ords: MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) channel capacity 随着信息技术，尤其是互联网技术的迅猛发展，信息的载体形式由传统的文字形式向多媒体形传统的无线通信系统是采用单一发射天线和单一接收天线的通信系统，即所谓的SISO天线系统。SISO天线系统在信道容量上具有一个通信上不可突破的瓶颈--Shannon容量限制。不管采用何种调制技术、编码策略或其他方法，无线信道总是给无线通信作了一个实际的物理限制。这一点在当前无线通信市场中形势尤为严峻，因为用户对更高的数据率的需求是非常迫切的[1-3]，必须进一步提高无线通信系统的容量。可以实现这个目标的方法有很多，如加大系统发射功率、设置更多的基站、拓宽带宽和提高频谱利用效率等。加大系统发射功率姑且不论可能引起人的健康状况的变化，对硬件设计者来说这也是非常困难的，因为功放器件在大功率区域下的线性工作特性是很难设计的。另外，散热及发射功率的加大所引起的功率消耗也是移动终端要考虑的问题。增设基站意味着采用更多的蜂窝，这是提高容量代价最大的办法。由于目前的实际无线应用市场仍是在UMTS和WLAN之间，是微波频带(UMTS大约为2GHz，WLAN技术的ISM频带为2～5GHz)，加大带宽，如利用毫米波频带，就会导致与现行系统具有非常大的兼容性问题，其代价也是很昂贵的，因此更高频段的使用在近期内不是提高无线通信系统容量的最佳方法。 目前在众多的信号处理技术中，最引人注目的是MIMO技术[4]，研究表明在多径环境中，采用收发多天线空时编码系统(MIMO系统)在不增加信号带宽及发射功率的前提下可以使频谱效率得以成 1
无线信道传播特性分 析总结
无线信道传播特性分析总结 班级学号姓名 随着科学技术的发展，无线通信已经渗透到我们生活的各个方面，对我们的生活工作有着巨大的影响。在无线通信系统中，无线通信的信道的特性对整个系统有着巨大的影响。 1、无线信道的概念 要想搞明白无线信道具有哪些特性，就要先了解什么是无线信道。信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。 与其它通信信道相比,无线信道是最为复杂的一种,其衰落特性取决于无线电波传播环境。不同的环境,其传播特性也不尽相同。无线信道可能是很简单的直线传播,也可能会被许多不同的因素所干扰,例如:信号经过建筑物,山丘,或者树木所有反射而产生的多径效应,使信号放大或衰落。在无线信道中,信号衰落 是经常发生的,衰落深度可达30。对于数字传输来说,衰落使比特误码率大 大增加。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响通信可靠性。移动信道与非移动点对点无线信道相比,信号传输的误比特率前者比后者高106倍。 另外,在陆地移动系统中,移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域,其天线将接收从多条路径传来的信号,再加移动台本身的运动,使得信号产生多普勒效应,并且信道的特性也随时间变化而变化,增加了信号的不确定性,使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制。所以,与传统模型相比,无线信道多径数目增多,时延扩展加大,衰落加快。 2、无线信道的特性 信号从发射天线到接收天线的传输过程中，会经历各种复杂的传播路径，包括直射路径、反射路径、衍射路径、散射路径以及这些路径的随机组合。同时，电波在各条路径的传播过程中，有用信号会受到各种噪声的污染，包括加性噪声(如高斯白噪声)、乘性噪声的污染，因而会出现不同情形的损伤，严重时，会使有用信号难以恢复。无线信号在传播时，不仅存在自由空间固有的传输损耗，还会受到由于建筑物、地形等的阻挡而引起信号功率的衰减，这种衰减还会由于移动台的运动和信道环境的改变出现随机的变化。 下面将对无线信道的一些特性来进行分析。
3.1 单状态模型 3.1.1 Rayleigh 模型 在移动无线信道中，瑞利模型是常见的用于描述平坦衰落信号或独立多径分量接收包络统计时变特性的一种经典模型。众所周知，两个正交的正态分布的随机过程之和的包络服从瑞利分布，即设X 和Y 为正态随机过程，则R=X+jY 的包络r =|R |则服从瑞利分布。瑞利分布的概率密度函数（pdf ）为[24,27,28]： ?? ???<≥??? ? ??-=0 ,00,2exp )(222 r r r r r p σσ (3-1) 其中，][22r E =σ是包络检波之前的接收信号包络的时间平均功率。R 的相位θ服从0到2π之间的均匀分布，即 ?????≤≤=其他 ，020,21)(πθπ θp (3-2) 则接收信号包络不超过某特定值R 的累计概率分布函数（CDF ）为 ????? ??--==≤=R R dr r p R r p R F 0 222exp 1)()()(σ (3-3) 图3-1所示为瑞利模型的概率密度函数曲线图。
123 45678910 00.10.20.30.4 0.5 0.6 0.7 接收信号包络r p d f 瑞利分布包络的概率密度曲线图 图3-1 瑞利模型的概率密度函数曲线图 3.1.2 Ricean 模型 当接收端存在一个主要的静态（非衰落）信号时，如LOS 分量（在郊区和农村等开阔区域中，接收端经常会接收到的）等，此时接收端接收的信号的包络就服从莱斯分布。在这种情况下，从不同角度随机到达的多径分量迭加在静态的主要信号上，即包络检波器的输出端就会在随机的多径分量上迭加一个直流分量。当主要信号分量减弱后，莱斯分布就转变为瑞利分布。莱斯分布的概率密度函数为： ?????<≥≥??? ? ????? ? ?+-=0 ,00,0,2exp )(202222 r r C Cr I C r r r p σσσ （3-4） 其中C 是指主要信号分量的幅度峰值，()0I 是0阶第一类修正贝赛尔函数。为了更好的分析莱斯分布，定义主信号的功率与多径分量方差之比为莱斯因子K ，则K 的表达式可以写为
收稿日期 :2003-09-10 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 /个人移动卫星通信电波传播特性研究0(60172006 作者简介 :1. 符世钢 (1979- , 男 , 云南安宁人 , 云南大学信息学院通信与信息系统专业在读硕士研究生 , 主要从事 移动通信关键技术研究 ; 2. 任友俊 (1973- , 男 , 云南宣威人 , 曲靖师范学院计科系讲师、工学硕士 , 主要从事网络通信及其编程研究 ; 3. 申东娅 (1965- , 女 , 云南昆明人 , 云南大学信息学院副教授 , 主要从事移动通信研究 . 卫星移动通信信道特性分析 符世钢 1, 任友俊 2, 申东娅 3 (1. 3. 云南大学信息学院 , 云南昆明 650091; 2. 曲靖师范学院计科系 , 云南曲靖 655000 摘要 :卫星移动通信作为地面移动通信的补充 , 是实现全球个人通信的必不可少的手段之一 , 同时也是目前发展最迅速的通信技术之一 . 卫星移动通信具有卫星固定业务和移动通信双重特点 , 其电波传输距离远 , 经历的环境特殊 , 导致其信道特性远比地面系统复杂 . 因此 , 研究其信道特性是设计出高效实用的通信系统的关键环节 . 本文对其信道特性进行了具体深入的分析 , 并对某些衰减因素的解决措施作了简要探讨 . 关键词 :卫星移动通信 ; 信道特性 ; 传输损耗 ; 多普勒频移 中图分类号 :TN927+123 文献标识码 :A 文章编号 :1009-8879(2003 06-0071-04
卫星移动通信是指利用卫星实现移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信 . 近年来地面蜂窝移动通信系统得到了飞速发展 , 但是它的覆盖范围有限 , 仅能为人口集中的城市及其附近地区提供服务 . 为了获得全球范围的无缝覆盖 , 实现名符其实的全球个人通信 , 不得不引入卫星移动通信来作为地面移动通信的补充 . 卫星移动通信具有覆盖面积大、业务范围广、适用于各种地理条件等优点 , 在过去二三十年中发展十分迅速 , 成为极具竞争力的通信手段之一 . 与地面移动通信系统不同 , 卫星移动通信系统的电波传播要经过漫长的距离 , 其间要受到多种因素的干扰 . 这大大增加了接收信号的波动性 , 成为保证通信质量的最大障碍 . 为此 , 研究信道特性成为设计通信系统的首要任务 . 本文将对其进行具体分析 . 1 传输损耗 卫星移动通信中电波传播要经过对流层 (含云层和雨层、平流层直至外层空间 , 传输损耗大致为自由空间传输损耗与大气损耗之和 . 111 自由空间传输损耗 在整个卫星无线路径中自由空间 (近于真空 状态占了绝大部分 , 因此 , 首先考虑自由空间传播损耗 . 卫星移动通信系统无线链路与大尺度无线电波传播模型类似 , 在自由空间模型中 , 接收功率的衰减为T-R 距离的幂函数 [1] . 当发射和接收天线均具有单位增益时 , 自由空间路径损耗为 :L f =10lg( K 2=20lg(3@108 d f (db (1 当 d 取 km 、 f 取 GHz 为单位时 , 可简化为下式 : L f =92145+20lgd +10lg f (db (2
1.2研究现状分析 近年来，常用的信道建模方法可以分为两类:第一类是统计模型，它总结了建筑地形的统计特性(包括建筑物本身)，这种无线传播的统计描述包括地形和多次反射、散射、衍射的次数等；第二类是确定性射线跟踪模型，它利用了从地形 中各个障碍点到达接收机的多条射线进行直接计算，在接收点统计多条射线，以得到接收信号的统计特性，包括幅度、相位等，这样得到的结果十分精确。第二 种方法在未对环境进行功率测量的情况下就可以进行建模，因此比较省时方便。 使用统计模型来对无线信道建模的研究分析比较早。最早出现的是瑞利模 型、莱斯模型和对数正态模型，其中前面两个模型都是针对小尺度衰落而建立的，而对数正态模型则是针对大尺度衰落而建立的。后来随着人们对无线信道建模精确性要求的提高，越来越多的统计混合模型出现了，但都是以这三个模型为基础。 1960年Nakagami.M提出了以其名字命名的模型，这种衰落信道模型适用性十分广泛，比瑞利、莱斯和对数正态模型更适应复杂的环境，Suzuki提出瑞利对数正态模型，该模型同时反映了大尺度衰落和小尺度衰落的特性，描述了这样一种传播场景，在发射端发射的信号主波经过几次反射和衍射后，达到了一个建筑物密集的地方，主波由于当地物体的散射、衍射等的结果将会分为许多子路径。 模型令发射端到小区的路径服从对数正态分布，因为路径经历了乘法效应；而当地路径由于是加性散射效应导致的，服从瑞利分布；这时接收信号的包括服从瑞利一对数正态模型。 第一个移动信道多径统计模型是由Ossana在1964年提出，它基于入射波和建筑物表面随机分布的反射波相互干涉的原理。但该模型假设在收发之间存在一条直射路径，且反射的角度局限于一个严格的范围之内，所以该模型对于市区传播环境来说，既不方便也不准确。后来Clarke建立了移动台接收信号场强的统计特性是基于散射的统计模型，他认为接收端的电磁波由N个平面波组成，这些平面波具有任意载频相位、入射方位角及相等的平均幅度，Clarke模型已经被广泛使用。 以上都是针对小尺度衰落的统计模型，在大尺度衰落的统计建模方面的研究
南昌大学实验报告 学生姓名：学号：专业班级： 实验类型：□验证□综合 设计□创新实验日期：2018/6/23 实验成绩： 一、实验名称 实验八16QAM调制解调与信道分析 二、实验目的 (1) 掌握QAM及解调原理与特性 (2) 了解星座图的原理及用途 (3) 分析高斯、瑞利、莱斯信道 三、实验内容 (1) 设计16QAM调制解调算法 (2) 比较GMSK和16QAM在高斯、莱斯和瑞利信道条件下的误码性能 (3) 撰写实验报告。 四、实验原理 正交振幅调制是用两个独立的基带数字信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波的双边带调制,利用这种已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。 正交振幅调制信号的一般表示式为 16QAM是指包含16种符号的QAM调制方式，产生的框图如图1. 图 1 16QAM调制 相干解调原理如图2.
图 2 16QAM解调 五、实验步骤 (1) 16QAM调制与解调算法 先产生所需的二进制基带信号： %% 产生的随机二进制数据流 M = 16; %信号的星座尺寸 k = log2(M); %每个符号的比特数 n = 30000; %处理的比特数目 numSamplesPerSymbol = 1; %过采样因子 %% 创建二进制数据流作为列向量 rng default%使用缺省随机数发生器 dataIn = randi([0 1],n,1); %产生的二进制矢量数据 %% 将二进制信号转为整数值信号 dataInMatrix = reshape(dataIn,length(dataIn)/k,k);%数据整形成二进制4 元组 dataSymbolsIn = bi2de(dataInMatrix); %转换为整数使用MATLAB函数qammod()进行QAM的调制 %% 使用16-QAM调制 dataMod = qammod(dataSymbolsIn',M,'bin'); %二进制编码、相位偏移＝0 scatterplot(dataMod) title('未加噪声的星座图') axis([-4 4 -4 4]) 在信号中加入噪声 %% 添加高斯白噪声 EbNo = 10; % 当信道SNR计算的EB/N0=10dB snr = EbNo + 10*log10(k) - 10*log10(numSamplesPerSymbol); %% 将信号通过AWGN信道 rxSignal = awgn(dataMod,snr,'measured'); 显示星座图 %% 使用scatterplot功能展示星座图 sPlotFig = scatterplot(rxSignal ,1,0,'g.'); hold on
《移动通信原理》复习大纲 第1 章 1、蜂窝移动通信系统经历了几代移动通信系统（包括研发系统）？每一代移动通信系统的 多址方式是什么？其主要的技术特征是什么？P2 答：多址方式：1G频分多址（FDMA），2G使用电路交换的数字时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA），3G使用分组/电路交换的CDMA，4G使用了不同的高级接入技术并采用全IP(互联网协议)网络结构。 主要技术特征：1G模拟技术，2G数字话音系统，B2G数字话音/数据系统，3G宽带数字系统，B3G/4G极高速数据系统。 2、我国移动通信发展经历了哪4个发展阶段？P3 引进、吸收、改造、创新4个阶段 3、蜂窝小区的几何形状要符合哪两个条件？符合这种条件的有正方形、三角形和六边形， 该选用哪一种形状？为什么？P6 条件①能在整个覆盖区域内完成无缝连接而没有重叠②每一个小区能进行分裂，以扩展系统容量，也就是能用更小的相同几何形状的小区完成区域覆盖，而不影响系统的结构。 六边形：最接近小区基站通常的圆形辐射模式。 4、数字时分GSM系统，采用TDMA方式，设分配给系统的总频宽1.25MHz；载频间隔 200kHz；每载频时隙为8；频率重用的小区数为4，则系统容量为多少？如果AMPS系统采用FDMA方式，载频间隔为25 kHz，不分时隙，其他参数相同，系统容量为多少？ 1.系统容量为1.25/0.2*8*4=200， 2.系统容量为1.25/.0.025*4=200 5、最简单的蜂窝系统由哪3部分组成？其中，MSC和普通交换相比，除完成交换功能之外， 还要完成什么功能？P7 最简单的蜂窝系统由移动台、基站和移动交换中心3部分组成。其中，MSC和普通交换相比，除完成交换功能之外，还要增加移动性管理和无线资源管理的功能。 6、增加蜂窝小区容量的主要方式有哪3种？P7 小区分裂、裂向和覆盖区分区域 7、什么叫越区切换？软切换和硬切换的区别是什么？GSM采用什么形式的硬切换？技术上有什么特征？P9 ①当处在通话过程中的移动台从一个小区进入另一个相邻小区时，其工作频率及基站与 移动交换中心所用的连续链必须从它离开的小区转换到正在进入的小区，这一过程称为“越区切换”。②硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧的连接，而软切换是指维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量，与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。软切换和硬切换相比，可以大大减少掉话的可能性，是一种无缝切换。③GSM采用了移动台辅助的越区切换方式。④对于切换时的信道分配采取了优先切换的策略。 8、典型移动通信系统可分为哪6类？它们各自的技术特点是什么？有何异同点？ （提示，可从组网方式、无线接入方式、调制技术、传输信息种类、交换方式等多方面总结） 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、无线寻呼系统 9、“小灵通”系统采用什么双工方式？其多址方式是什么？每载频划分多少时隙？每载频最多可提供多少对双工信道？P12 时分双工方式时分多址每载频划分8个时隙，最多提供4对双工信道
移动通信信道的建模与仿真 【摘要】针对移动通信的特点，本文以中继卫星通信链路为主要研究对象，分析了该链路通信信道中存在的传播损耗，并以此为基础建立了链路通信的信道模型;最后仿真分析了不同的通信传输速率在加性高斯白噪声（AWGN）衰落信道、多径Rayleigh衰落信道、Rician衰落信道以及复杂衰落信道中的误码率特性曲线，仿真结果表明，满足Rayleigh衰落信道模型的信号分量对系统的性能影响较大，且传输速率越高，信号分量中的反射分量与多径分量影响越大。 【关键词】信道模型;高斯白噪声衰落信道;多径;误码率 1.引言 随着移动通信环境越来越复杂，使得移动通信可靠性受到巨大挑战。数据链无线通信信号在空间传播过程中不可避免的受到自然环境如降雨、雨雾、大气吸收、多径、阴影等不同因素的影响，从而对通信信号的质量造成不同程度的衰减，分析这些信道因素的特性，建立适合的链路信道模型可以为移动通信系统方案设计与验证测试提供重要的理论支持，这就对研究移动数据链的通信信道建模提出了新需求。 为此，本文针对移动与卫星的通信信道进行了建模与仿真。 2.数据链信道传播特性分析 无线信号传播过程中，链路传播损耗的影响因素主要有自由空间损耗、雨衰、云雾衰、大气吸收损耗，以及由多径效应引起的多径衰落、阴影衰落。 2.1 自由空间传播损耗 无线电波传播中最基本的传播方式是自由空间传播，在影响卫星通信链路中的传输损耗因素中，最主要的是自由空间损耗。 设d为通信距离，PT是天线发射功率，GT为天线发射增益，GR为天线的接收增益，D为天线直径，为信号的波长，则接收信号的功率如公式1。 （1） 其中，自由空间损耗为： 用dB表示传输距离d与频率f的转换关系如公式2。 （dB）
§2-2 移动信道的衰落特性 ?大尺度传播特性：描述的是发射机与接收机之间长距离上的场强变化 ?路径传播损耗：它反映了传播在宏观大范围(几百米或几千米)的空间距离上 的接收信号电平平均值的变化趋势。 ?由于阴影效应和气象条件变化造成的接收场强中值的缓慢变化，这种损耗是 中等范围内（数十至数百个波长范围）接收电平的均值变化而产生的损耗。 一般认为慢衰落与工作频率无关，仅取决于移动台的移动速度，衰落深度取决于障碍物 的状态；且衰落后信号的幅度服从于对数正态分布。移动用户和基站之间的距离为r时，传 播路径损耗和阴影衰落用dB可以表示为： 10lgl(r,ξ)=10nlgr+ξ ?小尺度传播特性：描述短距离(几个波长)或短时间(秒级)内的接收场强的快速波动情 况。 ?快衰落损耗：由于多径传播而产生的损耗。它反映微小范围（几个至数十个 波长范围）接收电平的均值变化而产生的损耗。 一、快衰落/多径衰落/瑞利衰落：多径传播是陆地移动通信系统的主要特征。 ★多普勒频移 ?成因：路程差造成的接收信号相位变化值，进而产生多普勒频移。 ?后果：信号经不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩展，进而增加 信号带宽。 ? 此可得出频率变化值，即多普勒频移fd 移动环境： ?基站高、移动台低。基站天线通常高30 m v 以下。 ?移动台周围的区域称为近端区域，该区域内的物体造成的反射是造成多径效应的主
要原因。 ? 离移动台较远的区域称为远端区域，在远端区域，只有高层建筑、较高的山峰等的 反射才能对该移动台构成多径。 二、多经信号的统计特性 1） 瑞利Rayleigh 衰落：在多径传播信道中，若N 条路经彼此相互独立且没有一 个信道的信号占支配地位，或者没有直射波信号，仅有很多的反射波，则接收信号的包络将服从瑞利分布。 2） 莱斯Ricean 衰落：在多径传播信道中，若接收信号中有一个信道的信号占支配 地位（常常是直射波），则其包络将服从莱斯分布。 3） Nakagami-m 分布：在20世纪60年代，Nakagami 通过基于现场测试的实验方 法，用曲线拟合得到近似分布的经验公式，对于无线信道的描述有很好的适应性。 ? 瑞利分布－假设条件 ? 在发信机与收信机之间没有直射波通路； ? 有大量反射波存在，且到达接收天线的方向角是随机的，相位也是随机的， 且在0～2л内均匀分布： ? 各个反射波的幅度和相位都是统计独立的。 ? 离基站较远，反射物较多 若N 个信号的幅值和到达接收天线的方位角是随机的且满足统计独立，则接收信号为： 1 ()()N i i S t S t ==∑=00(2(cos )) ()1 i i v N j t j w t i i a e e ?πθ?λ ++=∑ 式中，()i S t 为经反射(或散射)到达接收天线的第i 个信号，其振幅为αi , 相移为φi 。 θi 为S i (t)与移动台运动方向之间的夹角, 其多普勒频移值为：i m i i f f θθλ υ cos cos == 。0w 为载波角频率，φ0为载波初相。 当N 很大，由中心极限定理可知，接收信号的同相分量和正交分量均服从高斯分布，其包络服从瑞利分布： 222 2 22222 2 2 11()(,)22r r r p r p r d re d e π π σσθ?θπσπσσ - - = = = ? ? ，0r ≥
移动通信信道systemview仿真理论基础 由于移动通信要求用户可以移动，所以这就要求必须利用无线电波进行信号的传输。无线电波在传输过程中不仅受到传输环境的干扰还会因为距离的增加而衰减。 为了更好的设计移动信道，我们采用了以下的仿真模型 赖斯分布信道模型 瑞利分布信道模型 这是systemview上面的基本界面，也就是我们信道的基本模型 在这个模型中我们的输入信号的参数是Amp=1v. Offset=0v, Rate=1Hz, Levels=2, Phase=0deg 为了绘制BER曲线，我们将信号设置了可变参数设置 Loop 1 1 Loop 2 1.120000000476837 Loop 3 1.258999999437221 Loop 4 1.413000000343332 Loop 5 1,585000038146977 同样BER理论信道的参数设置也设为可变参数
Loop 1 146.0e-3 Loop 2 127.e-3 Loop 3 108.5e-3 Loop 4 91.7e-3 Loop 5 79.9e-3 同时，在系统参数中，我们设置为开始时间为1s，结束时间为1.e+3time spacing 为1s。采样的个数为1000，采样频率为1HZ 对于function中limiter的设置我们设为Max input为0，Max output为1. 我们添加了高斯白噪声模拟信道中可能出现的噪声，功率密度为1W。HZ而在上面的理论信道中，我们还设置对比信道中信源为Amp=146.e-3，Offset=0v。 那么我们可以得到两个对比的仿真图像 我们会提供三个地方的图像，如图所示 BER-SNR图像 理论信道 Rice分布
移动通信复习提纲 内容回顾： 第一章，概述（5-10分） 1、移动通信的特点：电波传播；多径衰落；移动； 2、移动通信的基本技术：均衡技术（ISI）；分集技术（抗衰落）；编码技术 （纠错） 3、移动通信的多址技术：FDMA TDMA、CDMA 4、移动通信的工作方式：半工（单频、异频）、双工、半双工 5、移动通信的发展：1G〉2G〉2.5G〉3G〉3.5G>4G 第二章，移动通信网（5-10分） 1、通信体制：大区制，小区制（蜂窝网络）？ 2、信道结构：话音信道；控制信道（控制信道的作用） 3、频率划分：分配策略：等频距分配；固定信道分配；动态信道分配； 4、多信道共享技术（专用控制控制信道方式，定位方式）：话务量和呼损率 计算 GoS（重点内容） 5、干扰：同频干扰；临频干扰；互调干扰；阻塞干扰；远近效应干扰（多用 户干扰） 6、交换技术：呼叫，登记，切换（切换策略，切换方式） 第三章，移动通信的电波传播（2-5分） 1、电波传播特征：路径损失；快衰落；慢衰落；阴影衰落；直射波；反射波； 绕射波；
2、锐利分布；赖斯分布 3、场强估算模型：奥村模型：路径损失（自由空间损失），地形地貌损耗 第四章，数字调制技术 1、数字调制的技术重要指标：频谱利用率（带宽效率），功率有效性 2、线形调制技术（QPSK） 3、恒包络调制技术(MSK) 4、多进制调制技术(MPSK QAM) 5、扩频调制技术(DSSS FHSS) 6、多载波调制和OFDM调制 第五章，GSM和GPRS（40-50分） 1、GSM的电信业务：基本业务（电信业务和承载业务）和补充业务 2、GSM的网络结构（交换网络子系统和无线网络子系统） 3、GSM的网络接口（Um，A-bis，A B C D E F） 4、GSM的网络设备和功能 5、GSM的编号(IMISI，TMSI，MSRN，MSISDN……)； 6、加密与鉴权，鉴权流程 7、GSM的空间接口技术：频率划分；编码；交织；跳频 8、GSM的帧结构（超高帧，复帧（51和26TDMA帧），帧，时隙（物理信道）） 9、GSM的信道结构（业务信道和控制信道（广播信道BCCH，FCCH、SCH，专 用控制信道（SDCCH、SACCH、FACCH），公用控制信道（RACH、AGCH）； 10、GSM的呼叫管理（呼叫流程）； 11、GSM切换：移动测量，切换方式，切换控制（网络、终端，终端辅助）
1、移动通信特点：（1）移动通信是有线、无线相结合的通信方式（2）电波传播条件恶劣，存在严重得多径衰落。（3）强干扰条 件下工作.(4)具有都普勒效应,当运动的物体达到一定速度时，固定点接收到的载波频段将随相对运动速度的不同产生不同的频率偏移，通常把这种现象称为多普勒效应。（5）存在阴影区（盲区）。（6）用户经常移动，与基站无固定联系。 2、我国移动电话通信系统的发展： 我国蜂窝移动电话网始建于1896年。1994年9月，广州在全国率先建成特区及珠江三角洲数字移动电话网，同年10月试运营，随后各地相继引进设备建立GSM数字蜂窝移动电话网。1998年，模拟用户数量开始下降，2001年年底模拟网关闭。同期，中国联通启用CDMA网络（简称“C”网），中国移动开通GPRS。2001年6月22日原信息产业部成立3G技术试验专家组（3GTEG），负责实施3G技术试验。截至2003年底，以对WCDMA，TD-SCDMA,2GHz cdma2000 1x完成了第一阶段试验工作，结论是系统基本成熟，终端上存在一定问题与要改进。2004年进行第二阶段试验。2008年5月电信企业重组后，中国电信拥有了3G牌照，中国移动和中国联通拥有GSM/GPRS网络（简称“G”网）。2009年1月，工业和信息化部颁发3G牌照，中国移动启用TD-SCDMA，中国联通发展应用WCDMA，而中国电信在原C网的基础上发展启用cdma2000。 3、移动通信：移动通信是指通信双方或至少一方在移动中进行信息交换的通信方式。 4、增值业务：增值业务就是建立在移动通信网络基础上的，除了基本语音业务以外的业务。 5、移动通信的工作方式：按照通话状态、频率和使用方法可分为3种：单工方式、双工方式、半双工方式和准双工方式。 6、操作子系统：操作子系统需完成许多任务，包括移动用户管理、移动设备管理及网路操作和维护的管理任务。 7、移动台：移动台施工用移动通信网中用户使用的设备，也是用户能够直接接触的整个移动通信中的唯一设备。 8、归属位置寄存器（HLR）: HLR是移动通信系统的中央数据库，存储着该HLR管理的所有移动用户的相关数据。 9、基站子系统：基站子系统是移动通信系统中与无线蜂窝方面关系最直接的基本组成部分，他通过无线接口直接予以动态相连接，负责无线收发和无线资源管理。 10、访问位置寄存器（VLR）：VLR是服务于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户的相关信息， 为已登记的移动用户提供简历呼叫接续的必要条件。 11、移动业务交换中心MSC：MSC时网路的核心，完成系统的电话交换功能。MSC负责建立呼叫，路由选择，控制和终止呼叫； 负责管理交换区内部的切换和补充业务，并且负责收集计费和账单信息；用于协调与固定公共交换电话网间的业务，完成公共信道信令及网络的接口，能够提供与其他非话业务间正确地互联所需的功能。 12、CDMA的系统有哪四个部分组成：基站子系统、网络子系统，又称交换子系统、操作子系统和移动台。 13. 移动用户的ISDN号码（MSISDN）是指？是指主叫用户为呼叫移动用户所需的拨叫号码。国家代码（CC），我国为86。 14. 移动通信系统的组成：移动通信系统一般是由移动台（MS）、基站（BS）、移动业务交换中心（MSC）及市话网（PSTN）相连 接的中继线等组成。 15. 号码补充业务分类主要包括？ （1）主叫号码识别显示：想被叫方提供主叫方的ISDN码。 （2）主叫号码识别限制：限制将主叫方的ISDN号码提供给被叫方。 （3）被连号码识别显示：将被连方的ISDN号码提供给主叫方。