移动通信 - 简书

大尺度传播模型

主要用于描述发射机与接收机之间的长距离上信号强度的变化

主要由移动通信信道路径上的固定障碍物的阴影衰落引起

衰减特性一般与距离的－n次幂成正比

平均信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布的特征

小尺度传播模型

主要用于描述短距离或短时间内信号强度的快速变化

主要由移动台的移动而引起

主要由多径效应引起

时延扩展→信号符号间干扰

运动→多普勒效应→信号随机调频

多径衰落的基本特性表现

空间上：地形变化引起的衰落以及空间扩散损耗

时间上：时延扩展

模拟移动通信系统：考虑多径效应引起的接收信号的幅度变化

数字移动通信系统：考虑多径效应引起的脉冲信号的时延扩展

时间色散

信道相关带宽＝通过一个信道后，存在不同时延的两个发送信号的频率间隔

时延扩展：多径效应引起的接收信号中脉冲的宽度扩展

频率选择性衰落

通过信道后，发送信号中不同频率分量的衰落不同

信道相关带宽太窄

信道相关带宽＜发送信号带宽

发送信号周期太短

时延扩展＞发送信号周期

正交频分复用：子载波的间隔＝并行码元长度的倒数，并使用相干检测

子载波频谱重叠，两两正交，带宽效率高

把发送信号带宽变窄至＜信道相关带宽

把发送信号周期变长至＞时延扩展

并行的码元长度＞＞信道的平均衰落时间

并行的码元长度＞＞多径信道的相对时延，系统因为时延产生的码间干扰不严重，不需要均衡器

使用多个窄带载波传输，抗窄带干扰

可以采用离散傅里叶变换实现正交频分复用信号，简化硬件结构

频率非选择性衰落

通过信道后，发送信号中不同频率分量的衰落相同

信道相关带宽够宽

信道相关带宽＞发送信号带宽

发送信号周期够长

时延扩展＜发送信号周期

频率色散

相关时间：信道冲激响应维持不变的时间间隔的统计平均值

多普勒扩展和相关时间描述信道的时变特性

信道的时变特性原因

移动台和基站之间的相对运动

信道路径中物体的运动

时间选择性衰落，通过信道后发送信号首端和末端的衰落不同

快衰落

在信号符号周期内，信道冲激响应变化很快

相关时间够长

信道相关时间＞发送信号周期

多普勒扩展＜基带信号带宽

时间衰落独立

不同时间的两个发送信号的时间间隔＞信道相干时间

频率衰落独立

不同频率的两个载波的频率间隔＞信道相干带宽

空间衰落独立

天线之间的距离＞空间相干距离

均衡器的作用

把有码间干扰的接收序列变换为无码间干扰的序列

均衡器的传输函数＝1/信道的传输函数

小容量的大区制

一个基站覆盖整个服务区

只能保证：基站→移动台

无法保障：移动台→基站

移动台功率限制

保障上行链路通信质量方法：

在服务区内设若干分集接收点，与基站相连，利用分集接收

在基站采用全向辐射天线和定向接收天线

大容量的小区制

1个系统＝M个簇

1个簇＝共同使用全部可用频率的N个小区

1个小区＝K个信道

1个簇的信道总数S＝KN

1个系统的信道总数C＝MKN＝MS

频率复用距离D＝最近的两个频点小区中心之间的距离

簇的大小大，频率复用距离大，频率利用率低，同频干扰小

簇的大小小，频率复用距离小，频率利用率高，同频干扰大

同频复用比例＝同频干扰因子＝Q＝D/R

下行前向信道：基站→移动台

上行反向信道：基站←移动台

频分多址系统中的主要干扰

互调干扰

系统内由于非线性器件产生的各种组合频率成分落入本频道接收机通带内

邻道干扰

相邻频道信号中存在的寄生辐射落入本频道接收机带内

同频道干扰

相邻区群中同信道小区的信号

切换

将正在处于通话状态的移动台转移到新的业务信道（新的小区）上的过程

切换原因

信号的强度或质量下降到由系统规定的一定参数以下，移动台被切换到信号强度较强的相邻小区

某小区业务信道全部被占用或几乎全部被占用，移动台被切换到业务信道容量较空闲的相邻小区

硬切换先断后通

不同频率的小区之间只能采用硬切换

模拟系统和时分多址系统都是采用硬切换

软切换先通后断

只有在使用相同频率的小区之间才能进行

码分多址蜂窝移动通信系统所独有的切换方式

优点

1、提高切换成功率

2、增加系统容量

移动塔优先考虑多个基站发出的命令中降低发射功率的命令

码分多址系统是自干扰系统→降低发射功率→降低了背景噪声→降低对其他用户的干扰→增加系统容量

3、提高通信质量

前向链路：基站→移动台

移动台分集合并

反向链路：基站←移动台

多个基站接收1个移动台的信号，并解调→送至基站控制器BSC，基站控制器BSC用选择器选择质量最好的输出

缺点

1、硬件设备增加

2、占用更多资源

3、切换的触发机制设定不合理→频繁的消息交互→影响通话质量