【正文】 信道切換的原理 ?由以下兩個原因引起一個切換： ? 信號的強(qiáng)度或質(zhì)量下降到由系統(tǒng)規(guī)定的一定參數(shù)以下，此時移動臺被切換到信號強(qiáng)度較強(qiáng)的相鄰小區(qū)。 反向開環(huán)功率控制 由于 開環(huán)功率控制是為了補(bǔ)償平均路徑損耗以及慢衰落，所以它必須要有一個很大的動態(tài)范圍 。開環(huán)功率控制的優(yōu)點是簡單易行，不需要在基站和移動臺之間交互信息，可調(diào)范圍大，控制速度快。 克服多址干擾的方法之一就是功率控制，即根據(jù)無線信道的變化狀況和鏈路質(zhì)量按照一定的規(guī)則調(diào)節(jié)發(fā)射信號的電平。地址碼的同步是碼分多址系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。地址碼的選擇直接影響 CDMA系統(tǒng)的容量、抗干擾能力、接入和切換速度等，所選地址碼應(yīng)能提供足夠數(shù)量的相關(guān)函數(shù)特性尖銳的碼系列，在經(jīng)過解擴(kuò)后具有較高的信噪比。 因此 ，移動通信采用直擴(kuò)系統(tǒng)時，需要解決遠(yuǎn)近效應(yīng)帶來的影響，方法之一是采用功率控制。 可以 把跳時理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時片的時移鍵控。其他使用不同碼型的信號因為和接收機(jī)本地產(chǎn)生的碼型不同而不能被解調(diào)。若設(shè) L為同頻干擾小區(qū)數(shù)，則移動臺的接收載波干擾比可表示為 其中 ， n為衰落指數(shù)，一般取 4。 為了增大單基站的服務(wù)區(qū)域，天線架設(shè)要高，發(fā)送功率要大。錯誤率控制技術(shù)是在平均誤比特率給定的條件下，通過改變星座大小或者調(diào)制方式控制瞬時的誤比特率。 空時格碼（ STTC） 空 時格碼的編碼過程將調(diào)制、編碼以及收發(fā)分集聯(lián)合優(yōu)化，采用格型圖編碼，其某個時刻天線上所發(fā)射的符號是由當(dāng)前輸入符號的編碼器的狀態(tài)決定的 。 跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 和直擴(kuò)系統(tǒng)不同，調(diào)頻系統(tǒng)沒有分散窄帶干擾信號功率譜密度的能力，而是利用調(diào)頻序列的隨機(jī)性和大量的頻率點，使得它和干擾信號的娥頻率發(fā)生沖突的概率大大減小，即跳頻是靠躲避干擾來獲得抗干擾的能力。直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)在發(fā)送端直接用高碼率的擴(kuò)頻碼去展寬數(shù)據(jù)信號的頻譜，而在接收端則用同樣的擴(kuò)頻序列進(jìn)行解擴(kuò)，把擴(kuò)頻信號還原為原始的窄帶信號。由于實際信道參數(shù)是隨時間變化的，均衡器的系數(shù)必須隨時調(diào)整。循環(huán)碼特別適合誤碼檢測，在實際應(yīng)用中許多用于誤碼檢測的碼都屬于循環(huán)碼。 選擇合并 這是所有合并方法中最簡單的一種 。當(dāng)移動的時間足夠長（或移動的距離足夠大） ， 大于信道的相關(guān)時間，則這兩個時刻（或地點）無線信道衰落特性是不同的，可以認(rèn)為是獨立的。 正交頻分復(fù)用 在并行的頻分復(fù)用系統(tǒng)中各個子信道的頻譜不重疊，且相鄰的自信道之間有足夠的保護(hù)間隔以便在接收機(jī)用濾波器把這些子信道分離出來。 高階調(diào)制 M進(jìn)制的數(shù)字調(diào)制，一般可以分為 MASK、 MPSK、MQAM和 MFSK，他們屬于無記憶的線性調(diào)制。所以已調(diào)信號功率譜的副瓣仍然很大。 視頻 通信業(yè)務(wù)采用 ，它從某種程度上可以看做是 MPEGDE擴(kuò)展。 室內(nèi)傳播模型 ?室內(nèi)傳播模型主要有： ? 1）對數(shù)距離路徑損耗模型； ? 2） Ericsson多重斷點模型； ? 3）衰減因子模型。衰落率只是電平通過率的一個特例。 當(dāng)信道的相關(guān)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)送信號的周期，且基帶信號的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多普勒擴(kuò)展時，信道沖激響應(yīng)變化比要傳送的信號碼元周期低很多，可認(rèn)為信道時慢衰落信道。 角度擴(kuò)展和相關(guān)距離是描述空間選擇性衰落的兩個主要參數(shù)。 時間色散參數(shù)和相關(guān)帶寬 時間色散參數(shù)是用平均附加時延和時延擴(kuò)展以及最大附加時延擴(kuò)展來描述的，這些參數(shù)是由功率延遲分布來定義的。 ?3. 散射 散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其他不規(guī)則物體。 ? 多徑衰落 ： 無線電波在傳播路徑上受地形地物的作用產(chǎn)生反射、繞射和散射，使到達(dá)接收的信號是從多條路徑來的多個信號的疊加所引起的衰落。 移動通信的工作方式 ? 半雙工制是指通信雙方，有一方使用雙工方式，而另一方采用雙頻單工方式。GSM使用的主要頻段為 900MHz和 1800MHz，分別稱作 GSM900和 DCS1800。 第一代（ 1G） — 模擬蜂窩 移動通信系統(tǒng) 我國在 1986年投資建設(shè)模擬蜂窩公用移動通信網(wǎng)，引進(jìn)了美國 MOTOROLA公司的 900MHz的 TACS標(biāo)準(zhǔn)的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)（ A網(wǎng)）和瑞典 ERICSSON公司的900MHzTACS標(biāo)準(zhǔn)的模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)（ B網(wǎng)）。 單工制一般適用于專業(yè)性強(qiáng)的通信系統(tǒng)。 電波傳播的基本特性 ?移動信道是一種時變信道。 三 種基本電波傳播機(jī)制 ?1. 反射 反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面，當(dāng)電磁波遇到比起波長大得多的物體時就會發(fā)生反射。 多徑信道模型 通常信道可以看成作用于信號上的一個濾波器，因此可通過分析濾波器的沖激響應(yīng)和傳遞函數(shù)得到多徑信道的特性。 一般稱由于多普勒效應(yīng)引起的在時域產(chǎn)生的選擇性衰落為時間選擇性衰落。 在平坦衰落情況下，信道的多徑結(jié)構(gòu)使發(fā)送信號的頻譜特性在接收機(jī)內(nèi)仍能保持不變。衰落率是與衰落深度有關(guān)的。 COST231 WI模型考慮視距傳播和非視距傳播兩種情況路徑損耗的近似計算。 CDMA2022演進(jìn)系統(tǒng)中的可選擇模式語聲編碼（ SMV） SMV用于 CDMA2022演進(jìn)系統(tǒng)中，其基本原理與前述兩種原理基本相同，它也是可變速率的。 GMSK信號具有恒定包絡(luò)特性，功率效率高，可用非線性功率放大器和非相干檢測，但頻譜效率還不夠高。 ?在矢量空間中可以很容易地描述衡量誤碼性能的兩個指標(biāo)：信號之間的互相關(guān)系數(shù)和歐氏距離。 在一般的串行數(shù)據(jù)系統(tǒng)，每個數(shù)據(jù)符號都完全占用信道可用帶寬。 宏觀分集也稱作多基站分集。 分級的合并方式及性能 分集在獲得多個衰落獨立的信號后，需要對它們進(jìn)行合并處理。 分組碼 ?分組碼的例子 ? 1）漢明碼是最早的糾正一個錯誤的線性碼。由于從時間響應(yīng)考慮，這種技術(shù)就稱為時域均衡。 PN序列有多重，其中最基本最常用的一種是最長線性反饋一維寄存器蓄力，也稱作 m序列。RAKE接收機(jī)就是給接收到的多徑信號的每一個分量經(jīng)適當(dāng)時延后再輸出端對齊，然后按照某種方法合并以增加信號的能量改善信噪比。 空時分組碼（ STBC） 空 時分組碼是通過采用兩個發(fā)射天線和一個接收天線的系統(tǒng)得到采用一個發(fā)射天線兩個接收天線系統(tǒng)同樣的分集增益。 ? 最常見的一些發(fā)送參數(shù)包括速率、功率、編碼率以及它們的結(jié)合 。 頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū) 頻率 復(fù)用和蜂窩小區(qū)的設(shè)計是與移動網(wǎng)的區(qū)域覆蓋和容量需求緊密相連 。 大容量的小區(qū)制 因此 N值大時，頻率復(fù)用距離 D就大，但頻率利用就降低，因為他需要 N個不同的頻點組。 CDMA方式 碼分多址系統(tǒng)為每個用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息。 跳變時間擴(kuò)頻 與 跳頻相似，跳時是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。為了提高抗干擾性，希望擴(kuò)展帶寬對信息帶寬的比例越大越好。偽碼的碼型將影響序列的相關(guān)性，序列的碼元長度決定寬展頻譜的寬度。 Walsh碼 利用 Walsh函數(shù)矩陣的遞推關(guān)系，可得到 64 64陣列的 Walsh序列。 因為 CDMA系統(tǒng)容量的理論值是在理想功率控制條件下得到的。 開環(huán)功率控制 開環(huán)功率控制指移動臺（或基站）根據(jù)接收到的前向（或反向）鏈路信號功率大小來調(diào)整自己的發(fā)射功率。 反向鏈路功率控制 ?反向鏈路功率控制包括 ： ? 開環(huán)功率控制 ? 反向閉環(huán)功率控制 反向開環(huán)功率控制 ?反向開環(huán)功率控制主要有兩個功能： ? 調(diào)整移動臺初始接入時的發(fā)射功率 ? 彌補(bǔ)由于路徑損耗而造成的衰減的變化 反向開環(huán)功率控制 在開環(huán)功率控制中，移動臺根據(jù)整個頻段內(nèi)接收到的前向鏈路總功率，然后結(jié)合已知的一些參數(shù)采用一定的算法計算得出接入時的發(fā)射功率大小。 這種將正處于通話狀態(tài)的 MS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上（新的小區(qū)）的過程稱為切換。 信道切換的原理 在第一代模擬蜂窩系統(tǒng)中，信號能量的檢測是由基站來完成的，由 MSC來管理的；在使用 TDMA技術(shù)的第二代系統(tǒng)中，是否切換的決定是由移動臺來輔助完成的，在移動臺輔助切換（ MAHO）中，每個移動臺檢測從周圍基站中接收信號能連個，并且將這些檢測數(shù)據(jù)連續(xù)地送回給當(dāng)前為它服務(wù)的基站。其基本原則是如果測量到的反向信道質(zhì)量低于一定的門限，命令移動臺增加發(fā)射功率；反之命令移動臺降低發(fā)射功率。這使得開環(huán)功率控制的精度收到影響，只能起到粗控的作用。 反向功率控制 反向功率控制可以將移動臺的發(fā)射功率調(diào)整至最合理的電平，從而延長電池的壽命，用于用戶的移動性。粗同步又稱為捕獲，細(xì)同步又稱為跟蹤。而正交編碼通常采用 Walsh碼。 跳頻系統(tǒng) 慢 跳變比較容易實現(xiàn)，但抗干擾性能也較差，跳變的速率遠(yuǎn)比信號速率低。目前擴(kuò)展頻譜的帶寬常在 1~100MHz的范圍，因此系統(tǒng)的抗干擾性能非常好。 SDMA方式 SDMA方式通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶 。 大容量的小區(qū)制 為了 找到某一特定小區(qū)的相距的同頻相鄰小區(qū)，必須按照以下步驟進(jìn)行 ： ① 沿著任何一條六邊形鏈移動 i個小區(qū) ； ② 逆時針旋轉(zhuǎn) 60o再移動 j個小區(qū)。 小容量的大區(qū)制 為解決這個問題，可以在服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)若干分集接收點與基站相連，利用分集接收來保證上行鏈路的通信質(zhì)量；也可以在基站采用全向輻射天線和定向接收天線，從而改善上行鏈路的通信條件。 鏈路自適應(yīng)技術(shù) 差錯控制技術(shù)是為了實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸下的低誤碼率性能。最著名的是垂直結(jié)構(gòu)的空時碼，它將信源數(shù)據(jù)先分為多個子數(shù)據(jù)流，然后對這些子數(shù)據(jù)流進(jìn)行獨立的信道編碼和調(diào)制，并在不同的天線上發(fā)送。 GSM采用每幀改變頻率的方法，這屬于慢跳頻。擴(kuò)頻碼序列僅是起擴(kuò)展信號頻譜帶寬的作用。 均衡技術(shù) 在移動通信系統(tǒng)中，尤其是 在 移動狀態(tài)下進(jìn)行通信，所使用的信道其傳輸特性每時每刻都在發(fā)生變化，而且傳輸特性十分不理想。 卷積碼 卷積碼編碼器對輸入的數(shù)據(jù)里每次 1比特或 k比特進(jìn)行編碼，輸出 n個編碼符號。 最大比值合并 最大比值合并把個支路信號加權(quán)后合并 。 值的注意的是，當(dāng)移動速度為零時，想干事件為無窮大，時間分集不起作用。綜合利用各信號分量就有可能明顯地改善接收信號的質(zhì)量，這就是分集接收的基本思想。 MASK、MQAM、 MPSK這 3種調(diào)制方式在信息速率和 M值相同的情況下，頻譜利用率是相同的。當(dāng)基帶信號是經(jīng)過升余弦濾波器形成的時，QPSK信號的包絡(luò)也不再恒定。 ?另外，日益增加的用戶數(shù)目，無線信道頻譜的擁擠，要求系統(tǒng)有比較高的頻譜效率，即在有限的頻率資源情況下，應(yīng)盡可能地多容納用戶 。 傳播模型校正 ?3）模型校正 ? 根據(jù)后處理得到的路徑損耗數(shù)據(jù)，校正原有的傳播模型中各個函數(shù)的系數(shù)，使模型的預(yù)測值和實測值的誤差最小。 由于衰落是隨機(jī)發(fā)生的，所以只能給出平均衰落持續(xù)時間。根據(jù)信道是否考慮了空間選擇性，把信道分為標(biāo)量信道和矢量信道。另外，還有一個具有 參數(shù)m的 Nakagamim分布，參數(shù) m取不同的值時對應(yīng)的分布也不同。相關(guān)帶寬內(nèi)的兩個信號是相關(guān)的。 多徑衰落的基本特性 移動無線信道的主要特征是多徑傳播。 ?這兩種衰落并不是獨立的，在同一個無線信道中既存在大尺度衰落，也存在小尺度衰落。 移動通信的工作方式 ? 為了增加通信距離，可加設(shè)中繼站。國際電聯(lián)提出了第三代移動通信系統(tǒng)，即IMT2022。 移動通信的發(fā)展 ?第一代（ 1G） — 模擬蜂窩移動通信系統(tǒng) ?第二代（ 2G） — 數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) ?第三代（ 3G） — IMT2022 ?第四代（ 4G） — IMTAdvanced 第一代（ 1G） — 模擬蜂窩 移動通信系統(tǒng) 第一代蜂窩移動通信采用的空中接入方式為頻分多址接入方式，即所謂的 FDMA方式。 移動通信的工作方式 ? 所謂單工通信是指通信雙方電臺交替地進(jìn)行授信和發(fā)信。 電波傳播的基本特性 移動信道的基本特性就是衰落特性。 自由空間的電波傳播 自由空間是理想的傳播環(huán)境，它是不吸收電磁能量的介質(zhì)。 數(shù)字 移動通信系統(tǒng)主要考慮多徑效應(yīng)引起的脈沖信號 的 時延 擴(kuò)展 。 多普勒擴(kuò)展是由移動臺與基站間相對運(yùn)動引起的，或是由信道路徑中的物體運(yùn)動引起的。 當(dāng) m=1時， Nakagamim分布稱為瑞利分布 ； 當(dāng) m較大時， Nakagamim分布接近高斯分布。頻率越高，速度越快，平均衰落 速 率越大。另外，路徑損耗預(yù)測算法簡單，計算速度快。 GPRS/WCDMA中的自適應(yīng)多速率編碼（ AMR） AMR的核心原理和 IS95中的碼激勵線性預(yù)測基本相同，其主要目標(biāo)是滿足基本的話音通信需要，以變速率的費力提升方式傳輸。 在 移動通信中，可以用低通濾波器濾去其高頻分量，以減少已調(diào)信號的帶外輻射。 π/4 DQPSK的功率譜和 QPSK一樣，因此具有相同的帶寬。 在未來的移動通信的發(fā)展中，高階調(diào)制也必然是一種提高頻譜利用率的有力措施。由于這兩個基站接收天線相距甚遠(yuǎn)，