移动通信原理基础知识手机不在服务区是什么原因「移动通信原理基础知识」
1.双工技术
单工制分
单频（同频）单工
双频（异频）单工
双工技术
半双工
双工制
频分双工(FDD)
时分双工(TDD)
2.复用与多址技术
复用技术
什么是复用技术
复用技术是指一种在传输路径上综合多路信道，然后恢复原机制或
解除终端各信道复用技术的过程。FDM/TDM/CDM/SDM.
FDM(频分复用)
对多路信号采样不同载频进行调制
OFDM(正交频分复用)
SDM(空分复用)
同一个频段在不同空间内得到重复利用
多址技术
什么是多址技术
在移动通信中，许多用户同时通话，以不同的移动信道分隔，防止相
互干扰的技术方式称为多址方式。FDMA/TDMA/CDMA/SDMA.
频分多址（FDMA）
采用不同载频进行调制（把信息加载到频率上）
2.在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段
时分多址（TDMA）
同一物理链路上，不同时段传输不同信号。时分多址是把时间分割成周期性的帧（Frame）每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰，同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在予定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来
码分多址（CDMA）
通过不通编码来区分各路信号
-
优势
扩频通信
-
信号所占有频带宽度远大于所传输信息必需最小带宽，采用扩频码序列调制方式来展宽信号频谱，接收端用相干解调来解扩。
-
特点：
-
1.抗干扰能力强
-
2.隐蔽性好
-
3.可以实现码分多址
-
-
3G网络采用的复用与多址技术
TD-SCDMA（中国采用）
FDMA+TDMA+CDMA+SCDMA
WCDMA（欧洲采用）
FDMA+CDMA
CDMA2000(美国采用)
FDMA+CDMA
3.分集技术
浪费资源提升可靠性，同样的信息分多路发送，传的更远，信号更强
分集技术
空间位置分集技术（角度分集技术）
-
多天线技术
- 举例：智能天线、多天线阵、MIMO技术（多入多出）
频率分集技术
-
用多个·不通的·频率传输同一个内容
- 直接序列扩频
极化分集技术
- 垂直和水平极化信号，电磁波两个不同的极化方向（正交互不干扰）
时间分集技术
-
不同时间传输同一个信号
- Rake、ARQ重传
隐分集技术
-
隐分集通过信号处理技术实现分集
- 主要包括交织编码技术、跳频技术和直接序列扩频技术等。
4.编码技术
信道编码（属于纠错编码）增加传输码元冗余度，降低有效码元传输速率为代价，以牺牲通信的有效性换取通信的可靠性。
分租编码
卷积编码
5.交织技术
问题：在具有多径和衰落特点的信道里，由时变的多径传输造成的信号衰落常常导致信号电平小于噪声电平，结果是出现连续的大量错误，这种错误具有突发特征。
解决方法：对编码后的数据进行交织，其实质是将连续错误分散开，主要抗快衰
交织处理的目的
减少一个语言帧内的误码数量
实现部分误码的纠正
交织处理的缺点
增加了语音处理的时延及复杂程度
1.无线电波传播特性
无线电波传播有天波、地波、视距传播等主要方式，受不同环境的影响使得无线电波传播出现明显的多径效应，引起多径衰落。
无线电传播方式
直射波 （1）
- 直射波损耗
反射波 （2）
绕射波 （3）
散射波
合成波哀落
- 直射波与地面反射波的合成场强将随反射系数以及路径差的变化而变化偶数次会相加，奇数就会相抵消，这就会造成合成波的哀落现象
根据不同距离内信号强度变化快慢
大尺度哀落
由于它们描述的是发射机与接收机之间长距离（T-R）长距离（几百米或是几千米）上的信号场强变化，所以称为大尺度哀落传播模型
小尺度哀落（快哀落）
描述无线电信号在短距离或短时间传播后其幅度、相位或多径时延快速变化的称为小尺度衰落传播模型
- 当移动台在极小范围内移动，可能引起瞬时接受场强快速波动，即小尺度哀落
根据信号与信道的变化快慢的程度
长期哀落
短期哀落
菲涅尔区
菲涅尔区描述的是电磁波在两点间传播时形成的椭圆区域
(d) 是收发天线之间的距离，(h) 是天线的高度
菲尼尔余隙
当菲涅尔余隙为正时，绕射损耗较小；当菲涅尔余隙为负或零时，绕射损耗显著增加，当菲涅尔余隙大于第一菲涅尔区半径（约0.5倍波长）时，障碍物对直射波的传播基本上没有影响
2.多址技术
多址方式（多址是为了提升资源利用率）
多址技术
多址技术
-
什么是多址技术
- 在移动通信中，许多用户同时通话，以不同的移动信道分隔，防止相
互干扰的技术方式称为多址方式。FDMA/TDMA/CDMA/SDMA.
-
频分多址（FDMA）
-
采用不同载频进行调制（把信息加载到频率上）
-
2.在呼叫的整个过程中，其他用户不能共享这一频段
-
时分多址（TDMA）
-
同一物理链路上，不同时段传输不同信号、时分多址是把时间分割成周期性的帧（Frame）每一个帧再分割成若干个时隙（时分空隙）向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。
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-
码分多址（CDMA）
-
通过不通编码来区分各路信号
-
优势
-
-
扩频通信
-
信号所占有频带宽度远大于所传输信息必需最小带宽，采用扩频码序列调制方式来展宽信号频谱，接收端用相干解调来解扩。
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扩频通信调制方式
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1.直接序列扩频
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2.跳频扩频
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3.跳时扩频
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4.宽带线性调频扩频
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扩频特点
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特点：
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1.抗干扰能力强
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2.隐蔽性好
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3.可以实现码分多址
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空分多址（SDM）
- 天线给每个用户分配一个点波束，不同位置用户在同一时间同一频段
3G网络采用的复用与多址技术
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TD-SCDMA（中国采用）
- FDMA+TDMA+CDMA+SCDMA
-
WCDMA（欧洲采用）
- FDMA+CDMA
-
CDMA2000(美国采用)
- FDMA+CDMA
3.调制技术
概念
数字调制（相乘）就是把数字基带信号变换成适合信道传输的高频信号，即用基带信号控制高频振荡的参数，解调（再一次相乘）。
数字相位调制
相移键控（PSK）
原理
- PSK通过改变载波信号的相位来传输信息。
类型：
-
二进制移相键控(2PSK)
-
原理：2PSK通过改变载波的相位来编码信息，使用两种相位状态（0°和180°）来表示二进制数据
-
调制：每个符号传输一个比特，相位差为180度来区分“1”和“0”。
-
解调：采用相干解调法，需要与发送端载波同频同相的本地载波。
-
优点：频谱效率高，抗干扰能力强。
-
缺点：容易受到相位模糊的影响
-
-
二进制相移键控(BPSK)
-
原理：与2PSK相同，使用两种相位状态（0°和180°）来表示二进制数据。
-
调制：每个符号传输一个比特，相位差为180度。
-
解调：采用相干解调法，需要与发送端载波同频同相的本地载波。
-
优点：结构简单，易于实现，抗干扰能力强。
-
缺点：容易受到相位模糊的影响
-
-
差分移相键控（DPSK）
-
原理：DPSK通过对相位进行差分编码，利用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息
-
优点：能够有效避免相位模糊问题，提高了信号的可靠性和传输的精确率。
-
缺点：频谱效率相对较低，解调过程相对复杂。
-
应用场景：特别适合于那些对相位稳定性要求不高的环境，如卫星通信和移动通信
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-
二进制差分相移键控2DPSK
-
原理：利用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。
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调制：对二进制基带信号进行差分编码，然后根据相对码进行绝对调相。
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解调：可以采用相干解调或差分相干解调，后者通过比较前后码元的相位差来恢复原始数据。
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优点：能够有效避免相位模糊问题，提高了信号的可靠性和传输的精确率。
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缺点：频谱效率相对较低
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四进制相移键控（QPSK）
-
原理：通过将两个比特的信息映射到四个相位状态之一来实现数据的传输。
-
调制：使用四种相位状态（0°、90°、180°、270°）来表示四进制数据。
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解调：可以采用相干解调，需要与发送端载波同频同相的本地载波。
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优点：数据传输速率较高，适用于高速数据通信。
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缺点：需要精确的相位解调
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2PSK（二进制相移键控）
优点：频谱效率高，抗干扰能力强
BPSK（二进制相移键控）
优点：结构简单，易于实现，抗干扰能力强
DPSK（二进制差分相移键控）
优点：能够有效避免相位模糊问题，提高了信号的可靠性和传输的精确率
2DPSK（二进制差分相移键控）
优点：特别适合于那些对相位稳定性要求不高的环境，如卫星通信和移动通信，因为它能够有效避免相位模糊问题，提高了信号的可靠性和传输的精确率
QPSK（四相相移键控）
优点：数据传输速率较高，适用于高速数据通信
频移键控（FSK）
原理：
- 通过改变载波信号的频率来表示不同的数字信息
类型：
-
二进制频移键控 (2FSK)
-
基本原理：2FSK通过改变载波的频率来表示二进制数据，使用两个不同的频率来分别表示“0”和“1”
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频谱特性：2FSK的频谱非常宽，以sinc平方衰减，占用带宽大
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优点：实现简单，抗干扰性能好，适用于中低速数据传输
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缺点：频谱效率相对较低，传输距离较短
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高斯频移键控 (GFSK)
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基本原理：GFSK在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，从而减少频谱占用
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频谱特性：GFSK带外衰减比FSK快，占用带宽小，频谱较窄
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优点：具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等特点，适用于移动通信、航空与航海通信
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缺点：实现相对复杂，需要精确的滤波器设计
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QAM调制
QAM类型
-
2QAM（4PSK）：每个符号传输2个比特。
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4QAM（16PSK）：每个符号传输4个比特。
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8QAM：每个符号传输3个比特。
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16QAM：每个符号传输4个比特。
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32QAM：每个符号传输5个比特。
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64QAM：每个符号传输6个比特。
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128QAM：每个符号传输7个比特。
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256QAM：每个符号传输8个比特。
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512QAM：每个符号传输9个比特。
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1024QAM（1024-QAM）：每个符号传输10个比特。
OFDM调制技术
正交频分复用（OFDM）
-
原理：
- OFDM系统将频谱划分为多个子载波，每个子载波负责传输数据的一部分，每个子载波将低速数据流进行调制，通常使用调制方案如QPSK、16QAM或64QAM
-
优点：
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高频谱效率：允许在有限的频谱范围内传输更多的数据。
-
抗多径干扰：由于子载波之间是正交的，它们可以更紧密地打包在频谱中，提高了频谱效率。
-
高速数据传输：具有高速数据传输的潜力，适用于需要大带宽的应用。
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灵活性：可以适应不同的通信标准和频谱环境
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缺点：
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对频率偏移敏感：由于使用大量子载波，对频率准确性的要求非常高。
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高峰均比（PAPR）问题：信号的峰值功率远高于平均功率，导致功耗增加和硬件设计复杂度提高。
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复杂度高：系统的设计和实现相对复杂，尤其是在高速率数据传输和高精度频谱利用率要求下。
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幅移键控(ASK)
4.分集技术
浪费资源提升可靠性，同样的信息分多路发送，传的更远，信号更强
分集技术
空间位置分集技术（角度分集技术）
-
多天线技术
- 举例：智能天线、多天线阵、MIMO技术（多入多出）
频率分集技术
-
用多个·不通的·频率传输同一个内容
- 直接序列扩频
极化分集技术
- 垂直和水平极化信号，电磁波两个不同的极化方向（正交互不干扰）
时间分集技术
-
不同时间传输同一个信号
- Rake、ARQ重传
隐分集技术
-
隐分集通过信号处理技术实现分集
- 主要包括交织编码技术、跳频技术和直接序列扩频技术等。
5.均衡技术
1.频域均衡
从频域角度满足无失真传输条件
2.时域均衡
从时间响应考虑满足理想的间干扰的条件
在哀落信道中引入均衡的目的是减轻或者消除由于频率选择性哀落造成的符号间的干扰
6.信息编码技术
基本概念
信息码元：待发送的码元称为信息码元
校验码元：人为加入的多余码元称为校验/监督码元
信道编码：信道编码（纠错编码）的目的以最少监督码元来换取最大的可靠性
分类：
-
结构和规律分：
-
线性码
-
非线性码
-
-
从功能分：
-
检错码
- 循环冗余校验码（CRC）、自动请求重传（ARQ）
-
纠错码
- BCH码、RS码、卷积码
-
信道编码（既能检错又能纠错）
- HARQ(混合ARQ)
-
7.信源编码与数据压缩
信源编码
去掉信源冗余信息，从而达到压缩信源输出的信息率，提高系统有效性的目的。
语音压缩编码
为了提高语音编码和语音信号数字传输的有效性
大小区制
大区制
优点
结构简单
成本低
覆盖广
缺点
容量小
区域覆盖受限（上下行受限）
增益差
大区制受限解决
1.同频转发器下行覆盖受限解决
2.设置分集接收台解决上行受限
3.提高基站接收机灵敏度
小区制
优点
容量大
干扰少
组网灵活
缺点
成本高
切换多
更换频道
同频小区：
一个覆盖区域内，存在许多使用同一组频率小区
频率复用
在相隔一定距离以外，使用相同频率。覆盖距离越近，同频干扰越大，反之则反
干扰
同频干扰
同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰，同频干扰是无法滤除的
同频道干扰保护比
接收输入端测得有用射频信号与同频无用射频信号之比的最小值。
同频率干扰保护比C/I≥9dB，一般加3dB余量，即要求C/I>12dB，C为载波功率 I为干扰总功率
邻道干扰
工作在k频道的接收机受到工作于k±1频道的信号的干扰
邻频干扰保护比
C/A是指在频率复用模式下，邻近频道会对服务小区使用的频道进行干扰
一般要求C/A>-9dB。工程中一般加3dB余量，即要求C/A>-6dB
阻塞干扰
互调干扰
例题：假设有10M的频段,若采用4/12（4*3）的频率复用方式,基站的最大配置可以是 （B）
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