移动通信讲座(编辑修改稿)

移动通信讲座(编辑修改稿)内容摘要：

1,1。 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1。 1,1, 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1。 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, 1,1,1,1。 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1 显然 :n=1128 x1(n)*x2(n) = 0 [X1与 X2正交 ] (在一个信息码或数据码宽度内的积分为零 ) 41 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 用维数为 16*8=128的 8个数组 [x1至 x8]分别表示 8个用户的扩频码数字基带信号。 用计算机语言中的画线语句画出扩频码数字基带信号的波形图。 采用数字积分 (相乘后求和 )的方法验证 8个用户扩频码之间的正交性 . b) 用户信息码 假设 8个用户要传输的信息码分别为 : 00000000,01010101,10101010,11111111, 00001111,11110000,00110011,11001100 每个码元比特的时间宽度 [8/(*106)]秒 计算机仿真处理的采样间隔 :[1/(16**106)]秒 用维数为 16*8*8=1024的 8个数组分别表示 8个用户的信息码数字基带信号。 [在数字基带信号中 ,1:正电平 ,0:负电平 ] 42 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 用计算机语言中的画线语句画出信息码数字基带信号的波形图。 c) 正态分布随机数 (信道噪声 )的产生 运用计算机语言的 [0,1]区间均匀分布随机数函数[VB为 RND]产生 2048个随机数 ,并存储到一个数组中 {A(n)|n=1,2,… ,2048} 运用下面的运算产生 1024个 正态分布的随机数 ,并用数组 B存储 B(n)=*{2ln[A(n)]}1/2*cos[2A(n+1024)] n=1,2,… ,1024 VB程序举例： For n=1 to 2048 A(n)=RND(n) next 43 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 其中 , (噪声幅度 ) d) 带有信道噪声的接收端合成数字基带信号仿真 运用 b)中的每个用户的信息码数字基带信号 (1024个数据 )与 a)中的相应用户的扩频码数字基带信号 (128个数据周期重复 8次 ,得到 1024个数据 )直接相乘 ,得到每个用户的扩频信号 将 8个用户的扩频后的数字基带信号相加 ,再与 c)中得到的信道噪声相加 ,得到含噪的 \合成的扩频数字基带信号 ,用 1024维的数组 s‘(n)表示 用计算机语言中的连线语句画出含噪合成扩频数字基带信号的波形图 对每个信息码采用相同的扩频码进行扩频 44 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 e) 解扩过程的仿真 分别运用 a)中得到的每个用户的地址码数字基带信号 (重复 8次，得到 1024点数据 )与 d)中得到的合成的 \含噪的扩频码数字基带信号 s‗(n)相乘 ,得到 8组 1024点数据 (每个用户 1组 ) 将每组数据按时间长度 进行积分 ,即按顺序 128点为 1个小组进行累加 ,每个用户 1024点得到 8个累加结果 记录各累加值； 解码 :如果累加结果为大于某个门限的正值 ,则判断信息码为1,为小于某个门限的负值 ,则判断信息码为 0。 寻找合适的门限。 并观察门限高低与误码率的关系 . 观察能否正确恢复每个用户的信息码。 逐步增大噪声的方差 ,重复步骤 d)、 e),观察噪声的方差大到什么值时 ,开始出现误码 . 45 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 按调制方式的不同， CDMA可分为： a)直接序列扩频 (DSCDMA) 高速伪随机码序列 (扩频码 )与低速信息码序列先相乘得到扩频信号 (参见前页的图 )，利用扩频信号对频率不变的载波信号(本振信号 )进行相位调制。 (每个码片对应的正弦脉冲频率相同，但相位不同 ) b)跳频扩频 (FHCDMA) 用高速伪随机码按照一定的算法控制本征信号的频率变化顺序，频率变化的速度与伪随机码的码速一致，频率在多个可用的频率范围内随机变化，产生一个频率高速变化的本振信号；再用低速信息码序列调制本振信号的相位。 接收端在同步的情况下按相同的频率次序对信号进行接收、解调、积分、判决，得到信息码序列。 (每个码片对应的正弦脉冲频率、相位都不一定相同 ) 接收处理过程 ? 46 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 (1)在任何一个扩频码字长度内，不同用户使用不同的频率变化顺序； (2)即使偶尔在某个码片中使用了相同的频率，产生的干扰对扩频码字长度内的积分值的影响也不会太大。 47 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 跳频系统优点 (1)能保证频谱利用效率 举例 : 8个频点 直接序列扩频 : 正交或准正交码组数 M, 8*M个用户 跳频扩频 : K=8*8*8*8*8*8*8 种跳频顺序 其中半数位置以上的频点不同的顺序 L (半数以上子码频率不同 ,对积分值的极性不会产生显著影响 ,用户之间不会有严重的干扰 ) 一般来说， L 远远超过 8*M 48 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 跳频系统优点 (2)抗多径衰落 什么是多径效应 ? 什么是衰落 ? 多径效应的位置选择性与频率选择性 ? 某个位置在一个信息码内只有一个频点 (子码宽度 )受衰落影响时 ,对整个信息码宽度 (远大于子码宽度 )的积分 (分集 )值的极性没有影响 ,不会导致误码 . (3)抗干扰能力 频率固定时 ,容易被侦测。 受到其他同频信号的干扰 49 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 举例 : 设信息码宽度为 ,用户扩频码长度为 N,码片宽度 /N。 某个用户跳频图案 {fn|n=1,2,… ,N},则经过调制的扩频信号为 s(t) = Acos[2f0t+] 0t /N Acos[2f1t+] /N t 2/N Acos[2f2t+] 2/N t 3/N … Acos[2fNt+] (N1)/N t  用该用户的跳频序列进行相干解调 ,解调后的信号为 Bcos() (0 t  )。 在一个信息码宽度内积分 ,若积分值大于某个正的门限 ,判断信息码为 0,小于某个负的门限 ,判断为 号对解调信号所产生的干扰只在少数子码 (频率相同的子码 )宽度内为非零 ,对积分值有些微影响 ,不会导致积分值超出门限 . 若信息码为 0,则 =0,否则=  50 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 (8)按组网方式可以分为： a)大区制移动通信 b)蜂窝移动通信 (小区制移动通信 ) c)卫星移动通信 d)无绳电话 (微蜂窝移动通信 ) e)分组无线网 大区制移动通信 ：在移动通信服务区内 ,只有一个基站 ,基站的天线高度比较高 (几十至百余米 ),发射功率较高 (可达 200W),基站的覆盖范围比较宽 (半径为几十公里)。 用户数为几十至几百 [频率复用难 ]。 大区制移动通信主要用于行业或集团 (用户少但分散)的专用调度通信，一般又称为 集群移动通信 51 2020/10/5 最早的集团 (单位 )移动通信 * 湖南大学教学课件：移动通信 概述 (1)由若干使用同一频率的移动台组成，其中一个为调度台，采用单工工作方式。 (2)无基站，服务范围较窄。 (3)调度台以广播方式向所有移动台发话；在调度台允许情况下，某个移动台可以用广播方式发话；同时只能一个移动台发话。 (4)调度台可以选择通呼、组呼与单呼 (通过地址码控制移动台的接收电路的开启 ) (5)不允许移动台任意呼叫调度台与其他移动台。 (6)所有移动台始终在频段上守侯和占用频道 52 2020/10/5 集群的由来及概念 * 湖南大学教学课件：移动通信 概述 (1)日益紧张的频率资源无法支撑每个单位建立自己的专用移动通信网 (每个单位要分配一个频段 ) (2)将一个频段固定分配给一个单位 ,利用率不一定高 (3)集群 :将多个频道集中起来 ,统一建网与管理 ,改进频道共用方式 (只有按下 PTT才占用频道 ),动态地分配给不同用户使用 ,以容纳更多的用户 , 53 2020/10/5 大区制集群移动通信 * 湖南大学教学课件：移动通信 概述 (1)由基站以及若干移动台组成，具有多个频道，采用半双工工作方式。 (2)通过基站动态管理与分配通信信道；按优先等级动态管理网内的各种通话行为；支持个别呼叫、组呼与广播呼叫；支持移动台与移动台的呼叫。 (3)支持多路通话同时进行 (同时多人发话 )。 区别于采用蜂窝制的小区制移动通信 54 2020/10/5 集群移动通信的控制方式 * 湖南大学教学课件：移动通信 概述 (适用于大中容量的单、多基站通信网 ) 在系统控制中心完成控制管理功能 (适用于中小容量通信网 ) 无系统控制中心，控制功能分布到每个转发器上的逻辑控制单元实现。 55 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 系统管理 终端 电话互联器 系统控制中心 有线调度台 PSTN PABX 转发器 1 转发器 2。 转发器 M 天线共用设备 基站 移动台 1 移动台 N。 无线调度台 公共交换 电话网 用户小交换机 集群移动通信网络结构 1:集中控制方式 ,有专门的控制信令频道 56 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 举例 *：移动台 1与移动台 2通话 (异频单工、频率互补 ) (1)控制中心在呼叫控制频道中获知移动台 1通话需求 (按下 PTT，在控制频道上发出呼叫请求 )，搜索空闲的业务频道 (2)将通话分配到某个空闲的信道 m(转发器 m)，该转发器收、发信机工作频率分别为 f1,f2。 安排移动台 1用频率 f1发送，移动台 2用频率 f2接收；将通过天线接收到的移动台 1的信号转换为 f2,通过天线发送到移动台 2。 (3)移动台 1发话完毕，松开 PTT，移动台 2按下 PTT，用频率 f1发送信息，移动台 2用频率 f2接收信息。 (4)转发过程直至通话结束。 57 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 集群移动通信网络结构 2:分布控制方式 ,采用随路信令 58 2020/10/5 湖南大学教学课件：移动通信 概述 集群移动通信系统的基本设备如下 * ： 转发器 : 它由收、 发信机和电源组成。 每个频道均配一个转发器。 对于分布式控制的集群系统， 每个转发器均有一个逻 辑控制单元。 天线共用设备 : 它包括天线、 馈线和共用器 (如收发天线共用 器、 基站的发射合路器和接收耦合器 )。 系统控制中心 (系统控制器 ): 分布式控制系统虽无集中控制中 心， 但在联网时， 可通过无线网络控制终端。 调度台 : 分为无线调度台和有线调度台。 无线调度台由收发信 机、 控制单元、 操作台、 天线和电源等组成。 有线 调度台可以是简单的电话机或带显示的操作台。 移动台 : 移动台有车载台和手机。 它们均由收发信机、 控制 单元、 天线和电源。