移动通信技术基础

1. 移动通信技术基础 主讲人：王淑君 2007年3月

2. 主要内容 第一部分历史回顾 第二部分 移动通信概述 第三部分 数字移动通信的相关技术 第四部分 典型的移动通信系统简介 第五部分下一代网络（NGN）和无线移动互联网（WMI）的发展将改变人类生活和工作方式

3. 第三部分 数字移动通信的相关技术 一、多址技术（转） 二、调制技术（转） 三、抗噪声和干扰技术 （转） 四、分集接收技术（转） 五、新技术---蓝牙技术 （转） 课外知识 中国移动未来数据业务畅想片---- 2015年北京翔翔一家的移动通信新生活

4. 三、抗噪声和干扰技术

5. 现在陆地移动通信蜂窝系统均采用频率复用方式以提高频率利用率。这虽然增加了系统的容量，但同时也增加了系统的干扰程度。这些干扰主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰。现在陆地移动通信蜂窝系统均采用频率复用方式以提高频率利用率。这虽然增加了系统的容量，但同时也增加了系统的干扰程度。这些干扰主要包括同频干扰、邻频干扰和互调干扰。

6. 同频干扰（转）邻道干扰（转） 互调干扰（转）

7. 同频干扰 • 在同频环境中，当有两条或多条同频信道在 同时进行通信时，就会带来同频干扰。 • 再用距离越远, 同频道干扰越小, 但频率利用率也会降低。 • 随着系统规模不断扩大, 频率复用度必然增加, 同频道干扰产生机率大大增加。 • 在进行无线区群的频率分配时，两者要兼顾考虑。

8. 同频道干扰 • 在移动信道中, 还存在着其他的同频干扰信号。 • 与有用信号具有相同频率的无用信号(如多径传输形成的多径信号)； • 与有用信号具有不同频率, 但频差不大, 能进入同一接收机通带的无用信号； • 构成同频道干扰的频率范围为f0±Bi/2, f0为载波频率,Bi为接收机的中频带宽。

9. 同频道干扰 • 同频道再用距离示意图。假设A站和B站使用相同的频道，移动台M正在接收基站A发射的信号，由于基站天线高度大于移动台天线高度，因此当移动台M 处于小区的边缘时，最易受到基站B发射的同频干扰。

10. Ds=r0 A基站发 Di B基站发 M D=Di+Ds 同频干扰 D=Ds+Di=r0+Di Di---被干扰接收机至干扰发射机的距离 Ds----发射台有用信号的传播距离，即小区半径r0。 以上的估算是在仅考虑一个同频干扰源的情况下进行的。 若输入到移动台接收机的有用信号与同频道干扰之比等于射频防护比，此时AB两基站的距离即为同频道再用距离D。

11. 改善同频道干扰的主要措施 (1) 发射天线高度应以满足本服务区为原则，不宜过高 (2)发射天线的幅射方向图，力求接近本地区的地理形状。 (3)相邻发射台采用不同极化方式（定向天线） （4）其他技术

12. 邻道干扰

13. 邻道干扰 指相邻或邻近的信道之间的干扰，邻近信道强的无用信号压倒邻近信道弱的有用信号，如图 所示。

14. 邻道干扰示意图 用户 A 使用 K 信道 用户 A 离基站越来越远 用户 B 使用 K+1 信道 原来它们之间是不存在干扰问题的 用户 B 离基站越来越近 信道之间的频率间隔有限 出现（K+l）信道接收的强信号，干扰K 信道弱信号

15. 克服邻道干扰的措施 （1）信道之间必须保持一定宽度的频率间隔（ 25kHz） (3) 移动台发射机的瞬时频偏不超过最大允许值（如5kHz）,限制调制信号的幅度 (2) 提高接收机的频率稳定度和准确度 （5）使用功率控制电路。当移动台靠近基站台时，控制中心命令其降低发射功率，而远离基站时，命令其升高发射功率。 (4) 在无线接收区设置强信号吸收装置

16. 互调干扰

17. 互调干扰 移动通信发展迅猛 竞争日趋激烈 为提高竞争力, 扩大覆盖范围, 必然要增加发射机数量, 天线架设越来越密集, 互调干扰不可避免。

18. 主要有两大类： 发射机互调 接收机互调

19. 发射机互调干扰 由发射机中的非线性电路产生的。 产生的原因 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，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。 产生的原理

20. Lp f2 接收机 f1 f3 L1 Le 发射机1 发射机2 发射机互调干扰 2f2-f1=f3 发射机1的频率通过空间耦合，将进入发射机2， 由于发射机2的末级工作于非线性状态，因此将产生三阶互调产物： f3=2f2-f1 同样，发射机2对发射机1也产生三阶互调： f4=2f1-f2 若f3正好落在某接收机的通带内，则产生干扰

21. f2 f1 L1 1 Le 天线 负载 2 4 3dB定向耦合器 1 3 发射机1 发射机2 发射机2 发射机1 减小发射机互调干扰的措施 (3) 在共用天线系统中, 各发射机与天线之间加入单向隔离器 (1) 尽量增大基站发射机之间的耦合损耗Le(又称天线隔离度)。 (2) 改善发射机非线性器件的性能, 提高其线性动态范围。 ？ ３dB 是什么意思？

22. 接收机互调干扰 由接收机的前端器件的非线性产生的 产生的原因 • 一般接收机的前端通带较宽。如果有两个或多个干扰信号同时进入前端电路，各干扰信号就会彼此作用产生互调产物。如果互调产物落入接收机的频带内，就会形成接收机的互调干扰。 产生的原理

23. f2 接收机 f3 f1 当Es(dB)-EI(dB) ≧S/I(dB)时，不会造成干扰。 接收机互调干扰 接收机有用信号电平 Es 总互调产物干扰电平 EI S/I 移动台的射频防护比 ----

24. 四、分集接收技术

26. 分集技术 DT(Diversity Techniques) 分集技术是移动通信的一种抗衰落技术

27. 选择式分集合并示意 分集接收技术分两大类 由地形起伏、建筑物及障碍物的遮挡引起的阴影衰落以及气候、季节变化引起的变化（慢衰落），可通过“宏分集”技术来改善 宏分集： 在不同的位置和方向上设置多个基站，同时和小区中的一个移动台进行通信，保持总是与其中信号好的一个基站进行通信，就会保持通信不会中断。一般只应用于蜂窝通信系统中

28. 微分集： 在传输路径中各种物体产生的直射波、反射波和散射波的相互影响，即多径衰落（快衰落），以及多普勒频移产生的损耗，可通过“微分集”技术来改善 在各种无线通信系统中都使用 主要讲微分集接收技术（重点）

29. X接收机信号 相关设备 f1:有用信号 f2:干扰信号 Y接收机信号 f1:有用信号 f3:干扰信号 微分集技术的含义 理论基础是认为不同支路的信号所受的干扰具有分散性, 即相互独立性，将它们按一定的规则合并起来，使接收的有用信号最大，而误码率最小。 f1信号加强 f2、f3信号减弱 相关规则：相关增强，不相关为零

30. 分集接收包含两方面的内容 使接收到的多径信号分离成独立的、携带同一信息的多路信号 （1）分散传输： （2）集中处理： 将接收的多路分离信号的能量按一定规则合并起来（包括选择与组合），使接收的有用信号能量最大，降低衰落（干扰信号）的影响

31. 微分集的分类 按照路径的选择方法不同： 空间分集、频率分集、时间分集（重点） 极化分集、角度分集等。

32. 空间分集 原理： 在任意两个不同的位置上接收同一信号，只要两个位置的距离d大到一定程度，则两处所收信号的衰落是不相关的（独立的）。 如图

33. 接收天线1 发射天线 d 接收天线2 … 分集接收 … … 接收天线 发射端 接收端 两副以上接收天线 一副发射天线 d足够大, 保证各接收天线输出信号衰落特性相互独立 经过测试和统计, 为了获得满意的分集效果 市区d ≥0.5λ 郊区d≥0.8λ 在900MHz的频段工作时，两副天线的间隔也只需0.27m. d与工作波长、地物及天线高度有关

34. 在实际环境中, 接收天线之间的间距要视地形、地物等具体情况而定。 分集的支路数 m 越大, 分集效果越好。 m较大(如m>3)时, 分集的复杂度增加。 是移动通信系统中最常用的分集技术。

35. 频率分集 原理： 同一信号在多个载频信道上传送，当载频之间的间隔足够大，大于信道的相干带宽（53KHz），所遭受的衰落可以认为是不相关的。 相干带宽的定义 Δ为时延扩展

36. 分集处理 发射机 接收机 w w 1 1 发射机 接收机 w w 发射端 接收端 2 2 频率分集 可以得到衰落特性互不相关的信号 将要传输的信息分别以不同的载频发射出去 减小信号的衰落 提高通信质量 载频之间的间隔足够大(相干带宽53kHz)

37. 频率分集的特点 需要两部以上的发射机同时发射同一信号 用两部以上的独立接收机来接收信号 使得设备复杂，而且频谱利用也不经济。 经常用在频分双工（FDM）方式的视距微波链路中

38. 时间分集 同一信号在不同的时间区间多次重发； 只要各次发送的时间间隔足够大（大于信道的相干时间） 则各次发送信号所出现的衰落是彼此独立的（不相关） 接收机将重复收到的同一信号进行合并，就能减小衰落的影响。 原理： 图示

39. 合并 接收机 重发间隔 ΔT fm为多普勒频移, v为车速, λ为工作波长 存储器 为相干时间 时间分集 具有相互独立性的要求 可见, 当移动台处于静止状态(即v=0)时, 要求ΔT为无穷大, 因而此时的时间分集基本上是没有用处的。

40. 时间分集的特点 • 时间分集的性能基本由移动台的运动速度决定，若移动台是静止的，时间分集就失效了； • 实验证明，当移动台的运动速度大于40Km/h，时间分集能获得很好的效果。 • 这一技术已经被广泛应用于扩频CDMA的RAKE接收机中，以处理多径信号。

41. 例： 已知移动台运动速度为30 km/h, 工作频率为900 MHz, 若采用时间分集, 问发射端发送信号的时间间隔应为多少?

42. 三种分集接收技术的比较 • 空间分集需要多部天线（接收天线） • 频率分集比空间分集节省天线数目，缺点是不仅需要占用更多的频谱资源，而且需要若干个接收机 ； • 时间分集受移动台移动速度的影响；

43. 五、蓝牙技术

44. 当你发现朋友的手机中有一张非常精美诱人的动漫图片时，你也许会立刻想到，如何把这张图片复制到自己的手机之中？当你发现朋友的手机中有一张非常精美诱人的动漫图片时，你也许会立刻想到，如何把这张图片复制到自己的手机之中？ 蓝牙 发彩信 数据线 红外线 手机要支持彩信，费用高 在10米内只要将蓝牙手机的蓝牙功能打开，放在与电脑或手机距离10米的范围内就可以直接传输。 需要通过软件才能传输，如果是USB接口，还需要驱动，非常麻烦 需要点对点，将手机红外功能打开后，与你所买的红外适配器对整齐，才能传输，条件要求较高；

45. 蓝牙 目的是实现网络中各类数据及语音设备的互连。 • 由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝这五家公司于1998年5月联合推出的。 名字？ 利用短程无线电链路取代专用电缆，通信范围在10厘米到10米 使8个置入蓝牙晶片的网络设备(如手机和便携式电脑等），实现无缝的资源共享，达到相互操作和互用的目的。

46. 哪些产品可以用蓝牙？ 蓝牙相当于一条“看不见”的无线传输线。它可以使所有的数字设备，通过这一技术，实现语音和数据的交换。它最大的好处，就是能够取代各种乱七八糟的传输线。