2013年《移動通信系統(tǒng)》教（學(xué)）案

./教師教案<2012—2013學(xué)年第2學(xué)期>課程名稱：移動通信系統(tǒng)授課學(xué)時：48〔44+4授課班級：專業(yè)核心課教師所在學(xué)院：通信抗干擾實驗室電子科技大學(xué)2012-12-26.目錄TOC\o"1-1"\h\z\t"標題2,2,標題3,3,副標題,1"課程基本情況5學(xué)時分配1第1章概述21.1授課時數(shù)21.2教學(xué)內(nèi)容及要求21.3教學(xué)重點與難點2本章重點2本章難點21.4教學(xué)設(shè)計2內(nèi)容與課時安排3第1次課3第2次課31.5其它可選的作業(yè)及參考答案41.6思考與討論51.7本章參考資料51.8教學(xué)后記6第2章移動通信電波傳播與傳播預(yù)測模型72.1授課時數(shù)72.2教學(xué)內(nèi)容及要求72.3教學(xué)重點與難點7本章重點7本章難點72.4教學(xué)設(shè)計8內(nèi)容與課時安排8第1次課8第2次課9第3次課11本章實驗設(shè)計〔學(xué)生實驗在關(guān)鍵技術(shù)完成后統(tǒng)一進行132.5作業(yè)及答案142.6思考與討論142.7本章參考資料152.8教學(xué)后記15第3章移動通信中的信源編碼和調(diào)制解調(diào)技術(shù)163.1授課時數(shù)163.2教學(xué)內(nèi)容及要求163.3教學(xué)重點與難點16本章重點16本章難點163.4教學(xué)設(shè)計16內(nèi)容與課時安排17第1次課17第2次課18實驗演示與設(shè)計〔學(xué)生實驗在關(guān)鍵技術(shù)完成后統(tǒng)一進行193.5作業(yè)及答案193.6思考與討論203.7本章參考資料213.8教學(xué)后記21第4章抗衰落和鏈路性能增強技術(shù)224.1授課時數(shù)224.2教學(xué)內(nèi)容及要求224.3教學(xué)重點與難點22本章重點22本章難點224.4教學(xué)設(shè)計22內(nèi)容與課時安排23第1次課23第2次課25第3次課264.5作業(yè)及答案274.6思考與討論284.7本章參考資料284.8教學(xué)后記28第5章蜂窩組網(wǎng)技術(shù)295.1授課時數(shù)295.2教學(xué)內(nèi)容及要求295.3教學(xué)重點與難點29本章重點29本章難點295.4教學(xué)設(shè)計30內(nèi)容與課時安排30第1次課30第2次課315.5作業(yè)及答案335.6思考與討論365.7本章參考資料365.8教學(xué)后記36第6章GSM及其增強移動通信系統(tǒng)376.1授課時數(shù)376.2教學(xué)內(nèi)容及要求376.3教學(xué)重點與難點37本章重點37本章難點376.4教學(xué)設(shè)計38內(nèi)容與課時安排38第1次課38第2次課39第3次課40第4次課406.5作業(yè)及答案416.6思考與討論476.7本章參考資料476.8教學(xué)后記47第7章第三代移動通信系統(tǒng)及其增強技術(shù)487.1授課時數(shù)487.2教學(xué)內(nèi)容及要求487.3教學(xué)重點與難點48本章重點48本章難點487.4教學(xué)設(shè)計48內(nèi)容與課時安排49第1次課49第2次課507.5作業(yè)及答案517.6思考與討論527.7本章參考資料527.8教學(xué)后記53第8章移動通信實驗教學(xué)548.1授課時數(shù)548.2教學(xué)內(nèi)容及要求548.3教學(xué)重點與難點54本章重點54本章難點548.4教學(xué)設(shè)計54內(nèi)容與課時安排54第一單元54第二單元63第三單元718.5思考與討論728.6本章參考資料728.7教學(xué)后記72.課程基本情況課程名稱移動通信系統(tǒng)授課專業(yè)班級專業(yè)核心課年級大三課程編號0109530修課人數(shù)75課程類型必修課普通教育課程<>；學(xué)科基礎(chǔ)課<>；專業(yè)方向課<√>選修課公選課<>；學(xué)科基礎(chǔ)選修課<>；專業(yè)選修<√>授課方式理論課<√>；實踐課<√>考核方式考試<√>考查<>是否采用多媒體是是否采用雙語否學(xué)時分配課堂講授44學(xué)時；實踐課4學(xué)時名稱作者出版社及出版時間教材《移動通信原理與系統(tǒng)》啜鋼、王文博等北京郵電大學(xué)出版社,2010.8參考書目《移動通信》《現(xiàn)代數(shù)字移動通信原理及實用技術(shù)》《數(shù)字蜂房移動通信系統(tǒng)》《無線通信原理與應(yīng)用》郭梯云、鄔國揚、張厥盛編尤克、胡智娟、陳曦編趙榮黎編著蔡濤等譯XX電子科技大學(xué)出版社北京航空航天大學(xué)出版社電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社授課時間2013.2—2013.7.學(xué)時分配章次教學(xué)內(nèi)容學(xué)時安排第一章概述4第二章移動通信電波傳播與傳播預(yù)測模型7第三章移動通信中的信源編碼和調(diào)制解調(diào)技術(shù)3第四章抗衰落和鏈路性能增強技術(shù)6期中小結(jié)期中小結(jié)+作業(yè)評講2實驗移動通信實驗教學(xué)〔課堂預(yù)習(xí)加實際操作6期中考試期中考試〔第10周左右4第五章蜂窩組網(wǎng)技術(shù)4第六章GSM及其增強移動通信系統(tǒng)8第七章第三代移動通信系統(tǒng)及其增強技術(shù)4期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)1共計49學(xué)時.概述授課時數(shù)4個學(xué)時。教學(xué)內(nèi)容及要求教學(xué)內(nèi)容：介紹移動通信原理及其應(yīng)用方面的基本概念,主要包括移動通信發(fā)展進程；第1代到第3代移動通信移動通信的特點；移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程；移動通信的工作方式以及移動通信的應(yīng)用系統(tǒng)。要求：重點掌握移動通信的基本概念和特點；掌握第1,2,3代移動通信的主要特點和相互區(qū)別；掌握移動通信的3種工作方式〔指單工、雙工、半雙工等了解移動通信的應(yīng)用系統(tǒng)分類了解移動通信的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢教學(xué)重點與難點本章重點在本書中,總體來說本章所占比重較小,重點在于：移動通信的基本概念移動通信的工作方式本章難點對本科同學(xué),第一次接觸系統(tǒng)的概念,可能會覺得比較抽象,枯燥。需要盡量補充新的業(yè)界資料和一些新的系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的資料,以幫助學(xué)生提高興趣。教學(xué)設(shè)計授課方式：課堂講授內(nèi)容與課時安排本章內(nèi)容通常均可在前2次課,4個學(xué)時內(nèi)完成。第1次課內(nèi)容〔401.1小節(jié),移動通信發(fā)展簡述〔約40頁重點：移動通信的基本概念3代移動通信的基本特征課前預(yù)習(xí)設(shè)計無。講授思路在正式授課前,先簡單介紹本課程的教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)計劃,教學(xué)方式,教學(xué)目的和考察方式,讓學(xué)生有目的的進行選課。介紹移動通信的特點和工作方式介紹早期移動通信發(fā)展引出移動通信發(fā)展簡述,本點為本節(jié)課重點,需要詳細闡述,舉例說明,可以參考課堂設(shè)計的提問來幫助學(xué)生理解?，F(xiàn)代移動通信的發(fā)展總結(jié)課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：關(guān)鍵性突破的地方可以讓學(xué)生思考其代表的物理含義第三代的標準,可以提問TD-SCDMA是哪一家運營商采用？可以補充的課堂作業(yè)：簡述三代移動通信系統(tǒng)各自的特點第2次課內(nèi)容〔201.2小節(jié),移動通信的特點和工作方式1.3小節(jié),移動通信的分類及應(yīng)用系統(tǒng)重點：移動通信系統(tǒng)的4類工作方式FDD和TDD的對比課前預(yù)習(xí)設(shè)計試舉例一個典型的工作方式為單工的移動通信模式〔針對重點1,引起學(xué)生注意講授思路移動通信的特點頻譜擁擠、頻譜需嚴格管理；電波傳播存在衰落、多徑等問題；面臨環(huán)境的干擾和噪聲；存在高速移動和大動態(tài)范圍的要求；對移動臺體積、重量、功耗的要求高；系統(tǒng)復(fù)雜,系統(tǒng)需組網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)需有越區(qū)切換、漫游等功能移動通信的工作方式單工方式,半雙工方式,雙工方式〔FDD和TDD的概念和對比,移動中繼方式本點為重點,注意和實際系統(tǒng)結(jié)合來講,參看預(yù)習(xí)和課堂提問來輔助學(xué)生理解。移動通信的分類及應(yīng)用系統(tǒng)蜂窩公用移動通信系統(tǒng)<公網(wǎng)>集群系統(tǒng)〔專網(wǎng)無繩電話系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)分組無線網(wǎng)補充實驗室實際科研項目方向,新技術(shù)等介紹課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在對雙工進行定義的地方,請學(xué)生根據(jù)前面對單工方式和半雙工方式的學(xué)習(xí),大家可以考慮一下,如何衍生出雙工方式的定義可以補充的課堂作業(yè)：對比TDD和FDD的優(yōu)勢和缺點其它可選的作業(yè)及參考答案簡述移動通信的特點。答：移動通信與其他通信方式相比,主要具有以下特點。無限電波傳播復(fù)雜多普勒頻移產(chǎn)生調(diào)制噪聲移動臺受噪聲的干擾并在在強干擾情況下工作對移動臺的要求高通道容量有限通信系統(tǒng)復(fù)雜簡述蜂窩式移動通信的發(fā)展歷史,說明各代移動通信系統(tǒng)的特點。答：蜂窩式移動通信利用了無限通信、有線通信和計算機通信的最新技術(shù)成果,是技術(shù)密集型的移動通信方式。經(jīng)歷了如下發(fā)展歷史：第一代模擬移動通信系統(tǒng),其特點為：以FDMA技術(shù)為基礎(chǔ),頻率利用率低,容量有限；制式太多,互不兼容,不利于用戶漫游；業(yè)務(wù)種類受限,不能傳送數(shù)據(jù)信息；容易被竊聽。第二代模擬移動通信系統(tǒng),其特點為：以TDMA為主要接入技術(shù)。以數(shù)字傳輸、時分多址、碼分多址為主體技術(shù),制定了更加完善的呼叫處理和網(wǎng)絡(luò)管理功能。第二代模擬移動通信系統(tǒng)除了傳送語音外,還可傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如傳真和分組的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。第三代模擬移動通信系統(tǒng),其特點為：以CDMA為主要的接入技術(shù)。更大的系統(tǒng)容量和更靈活的高速率數(shù)據(jù)的傳輸,除了語音和數(shù)據(jù)傳輸外,還能傳送高達2Mbit/S的高質(zhì)量的活動圖象.移動通信的工作方式主要有幾種,蜂窩移動通信移動通信系統(tǒng)采用那種方式？答：移動通信的工作方式有以下幾種：1：單工通信2:雙工通信3：半雙工通信4：移動中繼方式。蜂窩式移動通信系統(tǒng)能夠采用的式雙工通信和移動中繼方式。移動通信的概念？答：移動通信是指通信雙方或至少其中一方在運動狀態(tài)中〔或臨時靜止狀態(tài)進行信息交互的通信方式常見移動通信的應(yīng)用系統(tǒng)分類有哪些？答：6大類陸地公眾蜂窩移動通信系統(tǒng)。集群通信無繩電話無線尋呼衛(wèi)星移動通信分組無線網(wǎng)思考與討論本章參考資料移動通信系統(tǒng)發(fā)展迅速,本章主要的參考資料是在網(wǎng)絡(luò)上搜尋最新的移動通信系統(tǒng)的相關(guān)資料。移動通信在線：通信專業(yè)網(wǎng)：t/等等。教學(xué)后記.移動通信電波傳播與傳播預(yù)測模型授課時數(shù)7學(xué)時。教學(xué)內(nèi)容及要求內(nèi)容：本章主要介紹移動通信電波傳輸?shù)幕靖拍詈驮?介紹常用的幾種傳播預(yù)測模型。首先介紹了電波傳播的基本特性,在此基礎(chǔ)上講解了影響電波傳播的3種基本機制——反射、繞射和散射。然后較詳細地論述了移動無線信道及其特性參數(shù)。要求：了解無線通信的電波傳播環(huán)境的特點；掌握電波傳輸方式分類；掌握無線信道的模型、表征及分類理解無線信道中信號經(jīng)歷多徑衰落的基本特性,掌握多徑傳播與快衰落、陰影衰落、時延擴展與相干帶寬的關(guān)系理解描述信道衰落特性的特征量掌握多普勒頻移的計算掌握自由空間損耗的概念和計算不要求鏈路分析和傳播損耗及其計算方法,不要求電波傳播損耗預(yù)測模型教學(xué)重點與難點本章重點無線衰落信道的本質(zhì)和特征。本章難點能夠理解無線電波傳播的復(fù)雜性與時變特性是導(dǎo)致移動通信系統(tǒng)區(qū)別于有線通信系統(tǒng)的根本原因,即〔移動通信信道衰落是移動通信系統(tǒng)需要克服的第一個障礙；能夠定性理解多徑衰落現(xiàn)象的本質(zhì),并能用定量計算一些指標,包括多普勒頻移,時延擴展,電平交叉率與平均衰落周期；能夠區(qū)別平坦衰落與頻率選擇性衰落,快衰落與慢衰落。教學(xué)設(shè)計授課方式：課堂講授+MATLAB演示+學(xué)生實驗本章內(nèi)容是"移動通信系統(tǒng)"課程中的一個關(guān)鍵章節(jié),需要讓學(xué)生明白,正是移動通信信道的特殊與復(fù)雜性導(dǎo)致了移動通信系統(tǒng)區(qū)別于有線通信系統(tǒng)的獨特設(shè)計思路,包括關(guān)鍵技術(shù)與組網(wǎng)。這一部分內(nèi)容涉及"大學(xué)物理"、"電磁場與電磁波"、"天線技術(shù)"、"信號與系統(tǒng)"和"概率論"等多門基礎(chǔ)學(xué)科。上課前,或在前一次課結(jié)束時,布置學(xué)生一些思考題,比如：電磁波頻率與電磁波在自由空間、空氣及其它媒質(zhì)中傳播時具有什么特點？多個同相、或反相信號的疊加會有什么結(jié)果？電磁波傳播具有哪些基本現(xiàn)象？反射、散射、繞射。如何讓學(xué)生理解多徑衰落現(xiàn)象及其特點,理解頻率選擇性衰落、平坦衰落的衡量指標是教學(xué)的難點與關(guān)鍵。利用研究式教學(xué)模式,可通過以下問題貫穿本章節(jié)的全部過程：內(nèi)容與課時安排課堂教學(xué)需要3次課,其中包括少量的MATLAB演示,此外,相關(guān)內(nèi)容還將在實驗課中安排一個實驗。第1次課內(nèi)容〔322.1概述2.2自由空間的電波傳播重點：為什么蜂窩移動通信系統(tǒng)主要使用超高頻<300MHz~3GHz>頻段自由空間的電波傳播損耗的計算和用途課前預(yù)習(xí)設(shè)計GSM系統(tǒng)通信的頻段及該頻段的電磁波的傳輸特點。講授思路從信號與系統(tǒng)中信號經(jīng)過信道所受到的影響,推出：為什么研究無線信道的電波傳播特性復(fù)習(xí)一下白高斯噪聲的定義和特點無線電波的幾種主要傳播方式以及傳播特性從移動信道下的電波傳播機制,講解不同頻段的電波傳輸方式的不同,從而得到不同的電波頻段在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。重點分析蜂窩移動通信系統(tǒng)主要使用超高頻UHF<300MHz~3GHz>的主要原因：〔結(jié)合預(yù)習(xí)題來講UHF頻段主要采用空間波傳播,其覆蓋方式適合于蜂窩移動通信系統(tǒng)UHF頻段所需要的天線較短便于移動UHF頻段受天氣的影響較小自由空間的電波傳播直射：電波沿直線傳播的傳播方式自由空間電波傳播損耗,在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播,無反射、折射、繞射、散射和吸收現(xiàn)象,其單位面積中的能量會因擴散引起損耗前提：發(fā)射天線遠離地球,或沒有阻擋物自由空間電波傳播損耗的推導(dǎo)：Frris自由空間模型<FriisH.T.,Proc.IRE,1946>這里為重點,需要舉例說明。并注意和課堂練習(xí)結(jié)合,可對學(xué)生進行提問和討論。非理想自由空間的傳輸損耗基本概念,路徑損耗指數(shù)的獲取和典型環(huán)境的路徑損耗指數(shù)需要注意某些特定環(huán)境下,n可能小于2,要給學(xué)生舉例解釋課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：概述的地方可以詢問信號輸出和信道之間的關(guān)系無線電波傳播特性處可以解釋現(xiàn)在成熟的GSM系統(tǒng)的頻段問題無線電波傳播特性在講到短波的時候,可以提問圖片中的短波天線無線電波傳播特性最后,可以請學(xué)生分析蜂窩移動通信系統(tǒng)主要使用超高頻UHF<300MHz~3GHz>的主要原因自由空間的傳播損耗的計算,在舉例后,留一個課堂練習(xí),讓學(xué)生自行計算在W和dBm的轉(zhuǎn)換的地方,留一個課堂練習(xí),讓學(xué)生自行計算可以補充的課堂作業(yè)：簡述三代移動通信系統(tǒng)各自的特點第2次課內(nèi)容〔61-322.33種基本電波傳播機制2.4陰影衰落的基本特性2.5移動無線信道及特性參數(shù)2.5.1無線信道的衰落2.5.2多普勒頻移2.5.3多徑信道的信道模型重點陰影衰落的分析和應(yīng)用多普勒頻移的推導(dǎo)和分析課前預(yù)習(xí)設(shè)計為什么在站臺,火車靠近的時候,汽笛聲比較低沉,火車遠離時,汽笛聲會比較尖銳。講授思路3種基本電波傳播機制反射:當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生反射,反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面繞射<diffraction>：當(dāng)接收機和發(fā)射機之間的無線傳播被尖銳的邊緣阻擋時,發(fā)生繞射。第一菲涅爾橢球為電波傳播的主要通道波長越長/頻率越低,電波傳播的主要通道的橫截面積越大,繞射能力越強。散射：當(dāng)入射波在媒介中遇到一個粗糙表面、一群障礙物或大量隨機分布的不勻體時,方向無規(guī)則改變的現(xiàn)象。結(jié)合上面三種傳輸體制的特征,再次驗證無線電波的頻段劃分的依據(jù)陰影衰落的基本特性由移動無線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波路徑的阻擋而形成的電磁場半盲區(qū)〔陰影效應(yīng)r：傳播距離；m為路徑損耗指數(shù)ζ：陰影產(chǎn)生的對數(shù)損耗,服從均值為0,方差為σ的對數(shù)正態(tài)分布。這里為重點之一,注意參考課堂提問,引導(dǎo)學(xué)生進行分析,不同地形條件下,陰影衰落的參數(shù)所代表的物理含義。移動無線信道及特性參數(shù)無線信道的衰落：r<t>=m<t>×r0<t>大尺度衰落：用于描述發(fā)射機與接收機之間的長距離〔幾百或幾千米或長時間上信號強度的變化小尺度衰落：用于描述發(fā)射機與接收機之間的短距離〔幾個波長或短時間〔秒級內(nèi)信號強度的快速變化多徑衰落的產(chǎn)生在移動通信環(huán)境中,發(fā)射的電波經(jīng)歷了不同的路徑導(dǎo)致傳播時間和相位均不相同接收信號的幅度在較短時間內(nèi)急劇變化,產(chǎn)生了衰落多徑衰落的基本特性多徑衰落現(xiàn)象多譜勒效應(yīng)：移動臺在移動中通信,接收信號頻率會發(fā)生變化的現(xiàn)象。這里為重點之一,注意結(jié)合預(yù)習(xí)提問,詳細推導(dǎo)多普勒頻移的公式,并分析其代表的物理含義。多徑信道的信道模型原理：將信道看成作用于信號上的濾波器,可以通過分析濾波器的沖擊響應(yīng)和傳遞函數(shù)得到多徑信道的特性。兩徑信道模型的推導(dǎo)；多徑信道模型的推導(dǎo)；借此可以用預(yù)習(xí)題引出下一節(jié)的內(nèi)容,為什么我們往往稱無線衰落信道為"瑞利信道"課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：對典型環(huán)境下陰影損耗的標準偏差的分布進行分析在多普勒頻移計算的時候,預(yù)留一個課堂練習(xí),讓學(xué)生自行計算在推導(dǎo)完成雙線地面反射路徑損耗的地方,讓學(xué)生自行分析其和自由空間傳播損耗的對比對瑞利分布推導(dǎo)的結(jié)論進行解釋可以補充的課堂作業(yè)：試推導(dǎo)多普勒頻移的公式第3次課〔布置1,2章作業(yè)內(nèi)容〔97-622.5移動無線信道及特性參數(shù)2.5.5多徑信道的統(tǒng)計分析2.5.4多徑信道主要參數(shù)&2.5.6多徑衰落信道分類重點瑞利信道的推導(dǎo)和分析信道特性的推導(dǎo)和應(yīng)用課前預(yù)習(xí)設(shè)計為什么無線衰落信道往往被稱為"瑞利信道"？隨著移動臺的運動速度的加快,信道沖激響應(yīng)會發(fā)生什么變化,為什么？講授思路小結(jié)上一節(jié)課的內(nèi)容,說明小尺度衰落對移動通信系統(tǒng)具有最重要的影響。由多徑條件下接收信號模型的推導(dǎo),說明在實際系統(tǒng)中,多徑的條件很惡劣,需要用統(tǒng)計的方法加以分析,為了能定性的分析信道的特點,并進一步定量的描述信道的特征,以在工程中加以應(yīng)用,需要對信道的統(tǒng)計模型加以分析。從預(yù)習(xí)題：為什么無線衰落信道往往被稱為"瑞利信道"？隨著移動臺的運動速度的加快,信道沖激響應(yīng)會發(fā)生什么變化,為什么？引出其正是本節(jié)課需要解決的問題多徑信道的統(tǒng)計分析多徑信道接收信號包絡(luò)服從瑞利<Rayleigh>衰落分布這里為重點之一,注意詳細推導(dǎo)瑞利分布的由來,讓學(xué)生理解為什么這個信道叫瑞利衰落信道,此處給學(xué)生留出分析和討論的時間。萊斯<Rician>衰落分布時間色散參數(shù)和相關(guān)帶寬頻率色散系數(shù)和相干時間角度色散參數(shù)和相關(guān)距離多徑信道影響的表現(xiàn)和本質(zhì)<2>-<4>為重點之一,要注意引導(dǎo)學(xué)生,為什么需要琢磨信道的特性,在工程中應(yīng)用在什么地方。課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：讓學(xué)生自己計算平均附加時延和rms時延擴展頻率色散系數(shù)和相干時間處留一個例題和課堂練習(xí)讓學(xué)生分析可以補充的課堂作業(yè)：說明時延擴展和相關(guān)帶寬的基本概念第4次課〔1個課時左右內(nèi)容〔142-982.5移動無線信道及特性參數(shù)補充為什么需要學(xué)習(xí)信道,用實例進行描述。移動通信系統(tǒng)的典型信道模型〔了解2.5.7衰落特性的度量<了解>2.5.8衰落信道建模與仿真<了解>2.6電波傳播損耗預(yù)測模型<自學(xué)>小結(jié)重點信道特性的工程應(yīng)用典型的實際信道模型及其特征的分析課前預(yù)習(xí)設(shè)計試舉例說明學(xué)習(xí)信道特性的作用講授思路小結(jié)上一節(jié)課的內(nèi)容,重點提示時域/頻域/空域的信道特征。由預(yù)習(xí)題,討論如何利用上一節(jié)課的內(nèi)容幫助工程系統(tǒng)的設(shè)計。學(xué)習(xí)多徑信道能有效幫助系統(tǒng)設(shè)計通過導(dǎo)頻的設(shè)計、分集的設(shè)計來引導(dǎo)學(xué)生了解信道的特性在工程應(yīng)用在什么地方。COST207信道模型中的多普勒譜〔自學(xué),略講衰落特性的度量〔自學(xué),略講衰落包絡(luò)與時間的關(guān)系衰落信道建模與仿真〔自學(xué),略講信道建?！踩绾误w現(xiàn)空、時、頻三維特性時間維：建立具有多普勒頻譜特性的單徑〔平坦衰落頻率維：建立多徑衰落空間維：建立多天線、多通道衰落電波傳播損耗預(yù)測模型〔自學(xué),略講課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在講導(dǎo)頻設(shè)計時,引導(dǎo)學(xué)生把前面所學(xué)到的相干時間和帶寬的知識用過來?？梢匝a充的課堂作業(yè)：試判斷一個典型傳輸系統(tǒng)是否需要采用均衡?！惨姷?章,課堂作業(yè)PPT本章實驗設(shè)計〔學(xué)生實驗在關(guān)鍵技術(shù)完成后統(tǒng)一進行給學(xué)生一段產(chǎn)生瑞利衰落的Matlab程序,讓學(xué)生根據(jù)不同的參數(shù)輸入,產(chǎn)生并統(tǒng)計衰落的特征。作業(yè)及答案闡述長期慢衰落和短期快衰落的基本概念答:長期慢衰落式由移動通信信道路徑上的固定障礙物的陰影引起的,衰落特性一般服從律,平均信號衰落和關(guān)于平均衰落的變化具有對數(shù)正態(tài)分布的特征.短期快衰落是由于移動臺和地點的變化而產(chǎn)生的.其中,多徑產(chǎn)生時間擴散,引起信號符號間干擾;運動產(chǎn)生多普勒效應(yīng),引起信號相位發(fā)生變化.若載波頻率f=800MHz,移動臺速度v＝60km/h,求最大多普勒頻移。答：多普勒效應(yīng)引起的多普勒頻移可表示為說明時延擴展和相關(guān)帶寬的基本概念。答：時延擴展定義為多徑中最大傳輸時延和最小傳輸時延的差值,就是脈沖展寬的時間。由于時延擴展,接收信號中一個碼元的波形會擴展到其他碼元周期中,引起碼間串?dāng)_。而相關(guān)帶寬定義為多徑傳播中不同頻率成分受到的衰落關(guān)系是否具有一致性。信號的帶寬大于信道的相關(guān)帶寬則會發(fā)生頻率選擇性衰落。時延擴展和相關(guān)帶寬的關(guān)系為:其中為歸一化延譜曲線的均方值時延擴展。長期慢衰落與短期快衰落的基本概念說明多徑衰落對數(shù)字移動通信系統(tǒng)的主要影響若載波頻率f分別為800MHz、2.4GHz和5.8GHz,當(dāng)移動臺以速度v＝50km/h沿電波傳播方向行駛,求接收信號的平均衰落速率,及對于信號包絡(luò)均方值電平Rrms的電平通過率。說明時延擴展和相干帶寬、多普勒頻移與相干時間的基本概念；思考與討論有一市內(nèi)無線局域網(wǎng),載波頻率fc=2.4GHz,規(guī)劃覆蓋半徑30m,使用全向天線。在自由空間路徑損耗模型下〔即LOS信道模型,如果要求覆蓋范圍內(nèi)所有終端的最小接收功率為10μw,問接入點的發(fā)射功率應(yīng)至少為多大？如接入點與終端的載波工作頻率變成5GHz,又至少需要多少發(fā)射功率？從無線信道對移動通信系統(tǒng)影響的角度看,為什么蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)能夠更大程度利用頻率資源？答：正是由于衰落〔主要是路徑損耗的存在,才能設(shè)計蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu),進行頻率復(fù)用。問題2：為什么無線和移動通信系統(tǒng)需要設(shè)計復(fù)雜的編碼、調(diào)制、和檢測方法,以提升無線鏈路傳輸性能？多徑衰落對數(shù)字移動通信系統(tǒng)的影響有哪些方面？本問題的引入,可以從學(xué)生們所熟悉的小靈通,GSM,CDMA系統(tǒng)的接收信號差別和在不同無線環(huán)境中的信號強度來引入。問題3：如何刻畫無線移動通信信道的衰落？內(nèi)容4：解釋數(shù)字移動通信系統(tǒng)受多徑衰落導(dǎo)致字符間干擾的原因,畫出簡單的發(fā)送信號〔比特流遇到多徑傳播現(xiàn)象時的結(jié)果。并給出不同時延擴展情形,進行課堂提問。情形1是字符周期遠大于多徑時延擴展,情形2是字符周期小于時延擴展。本章參考資料楊大成等編著.移動傳播環(huán)境：理論基礎(chǔ)·分析方法和建模技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社,2003.AndreaGoldsmith.WirelessCommunications.London:Cambridge.2006.G.L.Stüber.移動通信原理<第二版>[M].裴昌幸等譯.北京：電子工業(yè)出版社,2004.DavidTse,PramodViswanath,FundamentalsofWirelessCommunication,Cambridge出版社,May2005.MatthiasP?tzold.MobilefadingChannel.NewYorkJohn：Wiley&Sons,Inc.,2002.教學(xué)后記.移動通信中的信源編碼和調(diào)制解調(diào)技術(shù)授課時數(shù)3學(xué)時。教學(xué)內(nèi)容及要求內(nèi)容：本章首先介紹在蜂窩移動通信系統(tǒng)中對調(diào)制解調(diào)技術(shù)的要求,然后介紹蜂窩移動通信系統(tǒng)中常見的兩類調(diào)制方式：頻移鍵控和相移鍵控,其中主要介紹QPSK及其變形。介紹它們以調(diào)信號的特點和功率譜特性,以及它們在蜂窩移動電話系統(tǒng)中的應(yīng)用,最后,補充OFDM技術(shù)。要求：數(shù)字移動通信系統(tǒng)中調(diào)制的作用,調(diào)制基本原理；了解掌握多種調(diào)制方式：QPSK、OQPSK、π/4DQPSK的基本概念,以及特點、區(qū)別和應(yīng)用掌握OFDM技術(shù)的特點教學(xué)重點與難點本章重點數(shù)字調(diào)制方式的特點及區(qū)別〔功率效率和頻譜效率QPSK、OQPSK、π/4DQPSK的區(qū)別OFDM的概念本章難點數(shù)字調(diào)制的帶寬效率與功率效率,數(shù)字調(diào)制信號的頻譜特點；教學(xué)設(shè)計授課方式：課堂講授+MATLAB演示+實驗這一部分內(nèi)容涉及"通信原理"和"信號與系統(tǒng)"相關(guān)知識。由于調(diào)制原理及主要調(diào)制方式在"通信原理"課中已有介紹,本章主要是讓學(xué)生明白調(diào)制在移動通信系統(tǒng)中扮演的角色是什么。內(nèi)容與課時安排本章分成2次課完成。第1次課〔和第2章合并,大概1個課時左右內(nèi)容〔183.1概述3.2信源編碼3.3最小頻移鍵控〔略3.4高斯最小頻移鍵控〔略3.5QPSK調(diào)制重點QPSK及其改進調(diào)試方式的區(qū)別課前預(yù)習(xí)設(shè)計最新的3G-LTE協(xié)議中采用的調(diào)制方式包括哪些〔2個以上。身邊常見的有線通信系統(tǒng)與移動通信系統(tǒng)中采用了哪些數(shù)字調(diào)制方式？〔可選講授思路概述,略講信源編碼,略講最小頻移鍵控,略講高斯最小頻移鍵控,略講3.5QPSK調(diào)制,重點PSK<PhaseShiftKeying>調(diào)制以基帶數(shù)據(jù)信號來調(diào)制載波的相位BPSK<BinaryPhaseShiftKeying>調(diào)制補充：二進制碼與雙極性碼的映射關(guān)系QPSK相位突變會在成型濾波后引起包絡(luò)起伏大,且過零點。設(shè)法減少相位跳變幅度,以減少信號包絡(luò)的波動OQPSKOQPSK的調(diào)制方法與QPSK類似在一條正交支路上引入了一個比特的延時,以使得兩支路的數(shù)據(jù)不會同時發(fā)生變化降低最大相位跳變,相位變化被限制到了±90。/4DQPSKQPSK、OQPSK、π/4QPSK比較QPSK相位轉(zhuǎn)換通過0點,最大相位變化為180OQPSK相位轉(zhuǎn)換不通過0點,最大相位變化為90π/4QPSK相位變化均不過0點,最大相位變化為135這一部分為本章重點,主要從3類調(diào)制的發(fā)展,演進的角度進行解釋,關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn),OQPSK之所以能限制相位變化,是因為在做時延后,結(jié)合格雷映射的特點實現(xiàn)〔可以讓學(xué)生思考,如果是二進制編碼方式,是否還能有這個效果,在差分調(diào)制中,讓學(xué)生理解這種模式的相位取決于當(dāng)前點對應(yīng)的相位偏移,故只能到3/4PI。課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：OQPSK的最大相位變化為多少,為什么？可以補充的課堂作業(yè)：試分析當(dāng)OQPSK的星座圖映射采用如圖所示的二進制編碼模式時,最大相位轉(zhuǎn)移是否是PI/2?〔詳見第3章課堂作業(yè)PPT第2次課〔需要留出少量時間,評講第1,2章的作業(yè)內(nèi)容〔18-463.6高階調(diào)制3.7正交頻分復(fù)用重點正交頻分復(fù)用技術(shù)的主要特點課前預(yù)習(xí)設(shè)計OFDM中循環(huán)前綴的長度是越長越好嗎？為什么OFDM被采納為LTE物理層無線傳輸技術(shù)的標準？〔可選講授思路相干解調(diào)/非相干解調(diào)相干解調(diào),指需要恢復(fù)得到與載頻相干〔同頻同相的參考信號,用其與接收信號相乘并求解非相干解調(diào),指不需要恢復(fù)得到與載頻相干〔同頻同相的參考信號的求解方法3.6高階調(diào)制,重點為什么需要采用高階調(diào)制？有限帶寬下實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,提高頻譜效率多進制調(diào)制中,每若干個<比如k個>比特構(gòu)成一個符號高階調(diào)制階數(shù)越高,性能越差正交頻分復(fù)用單載波傳輸系統(tǒng)多徑時延的長短會限制單載波的傳輸速率OFDM并行多載波的優(yōu)勢和問題OFDM〔正交頻分復(fù)用,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing1.連續(xù)多載波系統(tǒng)2.正交子載波的引入3.循環(huán)前綴的引入4.OFDM的DFT實現(xiàn)OFDM的優(yōu)缺點課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：高階調(diào)制的帶寬效率〔BPSK,QPSK等采用串并變換的作用？符號周期擴展為N倍,但同時會帶來時延可以補充的課堂作業(yè)：試畫出采用OFDM調(diào)制的基本系統(tǒng)收發(fā)原理框圖,并說明其和單載波的主要區(qū)別信號總帶寬2MHz,工作頻段900MHz,采用多載波OFDM調(diào)制<N=1024>,在信道根均方時延為20us時,求各子載波上的信道衰落類型,OFDM系統(tǒng)在最大多普勒擴展超過子載波寬度的5%時,會產(chǎn)生嚴重的子載波間干擾,為避免這一現(xiàn)象,其能支持的最大移動速度為？實驗演示與設(shè)計〔學(xué)生實驗在關(guān)鍵技術(shù)完成后統(tǒng)一進行內(nèi)容1：演示學(xué)生一段關(guān)于數(shù)字調(diào)制技術(shù)在無線衰落信道的Matlab程序,比較不同調(diào)制技術(shù)的性能。內(nèi)容2：給學(xué)生一個用于數(shù)字調(diào)制技術(shù)計算機仿真的Matlab程序,讓學(xué)生進行改進,得到需要的調(diào)制后波形、頻譜,并比較不同的性能。作業(yè)及答案移動通信中對調(diào)制解調(diào)器的要求是什么？答：1：在瑞利衰落條件下,誤碼率盡可能低。2：發(fā)射頻譜窄,帶外輻射,臨道功率與載波功率之比小于－70Db.3：同頻復(fù)用的距離小4：高效率解調(diào)5：能提供較高的傳輸速率6:易于集成。QPSK、OQPSK、/4QPSK的星座圖和相位轉(zhuǎn)移圖有何異同？答：QPSK、OQPSK、/4QPSK的星座圖和相位轉(zhuǎn)移圖分別如下：QPSK、OQPSK的星座圖相同都是一個正方形的四個點,OQPSK的相位轉(zhuǎn)移圖只能在正方形四周移動,所以每隔/2信號相位只能有/2的變化,而QPSK每隔只能發(fā)生的變化。/4QPSK的星座圖的星座圖則是八邊形的八個點,其相位轉(zhuǎn)移圖可以發(fā)生/4或者3/4的變化,相位遷移時不通過原點。試述MSK和FSK調(diào)制的區(qū)別和聯(lián)系。答：MSK的信號頻率和類似于2FSK；MSK信號有頻差但在碼元變化時刻相位是連續(xù)變化,而FSK信號有頻差但在碼元變化時刻行為不一定是連續(xù)變化；信號頻率偏移嚴格符合也和FSK不同；在一個碼元周期內(nèi)信號相位準確的線性變化,而FSK在碼元周期內(nèi)信號相位是不變的。思考與討論問題1：由于頻譜資源的限制、移動臺尺寸及功率消耗的限制,無線和移動通信系統(tǒng)對數(shù)字調(diào)制技術(shù)有什么要求？問題2：從第一代模擬移動通信系統(tǒng)采用跳頻/調(diào)幅,到第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)GSM和IS-95系統(tǒng)采用的GMSK、π/4DQPSK及擴頻調(diào)制,再到未來的移動通信系統(tǒng)采用的寬帶OFDM調(diào)制等,是什么推動和限制了調(diào)制技術(shù)的發(fā)展。本章參考資料AndreaGoldsmith.WirelessCommunications.London:Cambridge.2006.G.L.Stüber.移動通信原理<第二版>[M].裴昌幸等譯.北京：電子工業(yè)出版社,2004.教學(xué)后記.抗衰落和鏈路性能增強技術(shù)授課時數(shù)6學(xué)時。教學(xué)內(nèi)容及要求內(nèi)容：本章介紹移動通信中常用的抗衰落技術(shù),它們分別是分集接收、信道編碼、信道均衡、擴頻技術(shù)等。要求：掌握分集技術(shù)的基本概念、分類、特點和應(yīng)用；掌握分集信號的合并技術(shù),了解其性能；掌握隱分集技術(shù)；掌握自適應(yīng)均衡技術(shù)及其應(yīng)用；了解信道編碼基本原理、分類和特點。教學(xué)重點與難點本章重點分集技術(shù)涉及的相關(guān)概念和原理；自適應(yīng)均衡技術(shù)的原理、優(yōu)化準則、分類和特點。本章難點分集合并技術(shù)；隱分集技術(shù)對抗衰落的原理的理解；自適應(yīng)均衡技術(shù)的數(shù)學(xué)原理。教學(xué)設(shè)計授課方式：課堂講授+MATLAB演示+實驗內(nèi)容與課時安排本章的內(nèi)容分為3個單元講授,每個單元2學(xué)時：第1次課內(nèi)容〔344.1概述4.2分集技術(shù)4.6多天線和空時編碼<因為可以認為是特殊的分集,故提前來講>重點分集技術(shù)的分類和特點課前預(yù)習(xí)設(shè)計在背景嘈雜的環(huán)境下打電話,我們通常需要重復(fù)已經(jīng)說過的話讓對方聽得更清楚,這是利用了什么原理？為什么在移動通信系統(tǒng)中要采用抗衰落技術(shù)？有哪些抗衰落技術(shù)？在以前的課程中是否學(xué)習(xí)到相關(guān)內(nèi)容？請舉例說明。講授思路4.1概述,首先回顧在第三章"無線移動通信信道"中學(xué)習(xí)的移動通信信號在無線信道中傳輸面臨的幾個基本問題：多徑傳播〔頻率選擇性衰落、陰影衰落和多普勒頻移〔時間選擇性衰落,指出這些衰落問題將嚴重影響傳統(tǒng)接收機的性能,必須采取有效的措施對抗衰落。移動信道三大效應(yīng)形成衰落：陰影效應(yīng)多徑效應(yīng)多譜勒效應(yīng)多徑衰落的基本特征相干時間相干帶寬引出移動通信中常用的三類抗衰落技術(shù)：分集、均衡和信道編碼。簡單說明各自的基本概念：分集<Diversity>均衡<Equalization>信道編碼<ChannelCoding>利用預(yù)習(xí)的題目引出本節(jié)課的主題：分集技術(shù)4.2分集〔重點,注意分析對比技術(shù)之間的區(qū)別分集概念分集目標：對抗移動信道造成的各種衰落和碼間串?dāng)_分集本質(zhì)：對同一信號在不同時間、頻率、空間方向的過采樣分集的技術(shù)難點：如何得到多路信號？如何合并多路信號？4.2.2微觀分集的類型1,空間分集多天線分集角度分集極化分集2.頻率分集傳輸信息以不同的頻率進行傳輸傳輸之間的頻率間距>>相干帶寬3.時間分集傳輸信息在不同的時刻重復(fù)傳輸信號重發(fā)時間間隔>>相干時間分集合并技術(shù)：利用多個分集信號來減少衰落影響并獲得增益的技術(shù)最大比合并〔maximumratiocombining選擇式合并等增益合并〔equalgaincombining考慮到選擇式合并和開關(guān)式合并的關(guān)系,兩者放在一起來講。指出選擇式合并每個支路都需要一個專門的接收機,復(fù)雜度高,為此可以采用開關(guān)式合并。利用圖例解釋幾種分集合并技術(shù)的性能差異。隱分集技術(shù)通過例子解釋交織編碼的目的和原理；通過例子解釋跳頻技術(shù)抗衰落的原理；通過例子解釋擴頻技術(shù)抗衰落的原理,簡單介紹Rake接收機。4.6多天線和空時編碼〔重點,注意對接收信號的分析,并和分集技術(shù)進行比較MIMO系統(tǒng)提高無線通信系統(tǒng)容量它可以在不用增加系統(tǒng)帶寬的情況下改善了系統(tǒng)性能,提高了數(shù)據(jù)速率。利用空間分集對抗衰落利用空間復(fù)用提高頻譜效率STBC：空時分組碼VBLAST分層空時碼課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在舉例時間,頻率分集的地方,請學(xué)生自行計算和講解在交織器設(shè)計時,請學(xué)生自行計算和講解可以補充的課堂作業(yè)：合并方式有哪幾種？哪一種可以獲得最大的輸出信噪比？為什么？第2次課內(nèi)容〔35-654.3信道編碼4.4均衡技術(shù)課前預(yù)習(xí)設(shè)計為什么要采用自適應(yīng)均衡？其基本原理是什么？信道編碼技術(shù)的基本原理？在以前的課程中是否學(xué)習(xí)到相關(guān)內(nèi)容？請舉例說明。講授思路4.3信道編碼前言為什么引入信道編碼？移動信道是變參信道,會引起隨機錯誤與突發(fā)錯誤信道編碼的定義在信息碼元中增加一些冗余碼元,用來在接收端檢測或糾正在有噪信道中引入的誤碼信道編碼分類：按碼結(jié)構(gòu)分：分組碼和卷積碼4.4均衡〔Equalization首先指出：當(dāng)高數(shù)據(jù)傳輸速率移動通信系統(tǒng)經(jīng)過多徑傳播信道會導(dǎo)致符號間干擾〔ISI,通過均衡可以在一定程度上減弱ISI的影響。利用圖進行解釋。重點闡述自適應(yīng)均衡原理,包括以下幾點：解釋均衡器在系統(tǒng)中的位置通過簡單的數(shù)學(xué)推導(dǎo)解釋均衡的原理均衡優(yōu)化準則和算法最小峰值失真準則最小均方誤差準則均衡技術(shù)的類型線性均衡器非線性均衡：1、判決反饋均衡〔DFE2、最大似然估計均衡〔MLSE自適應(yīng)均衡器利用圖解釋均衡器的結(jié)構(gòu)舉例均衡器的應(yīng)用以及與分集技術(shù)的結(jié)合課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在舉例卷積碼輸出的地方,請學(xué)生自行計算和講解在舉例均衡器輸出的地方,請學(xué)生自行計算和講解可以補充的課堂作業(yè)：什么是碼字的漢明距離？碼字1101001和0111011的漢明距離等于多少？發(fā)端發(fā)送一個單脈沖信號,接收端輸入序列{xn}=<0,1/4,1,-1/2,0>,將其經(jīng)過一個三抽頭的均衡器,求按峰值畸變最小的均衡器系數(shù)。第3次課內(nèi)容〔66-964.5擴頻通信4.7鏈路自適應(yīng)技術(shù)課前預(yù)習(xí)設(shè)計舉例一個運營商所采用的體制是采用了擴頻技術(shù)的？講授思路4.5擴頻通信擴頻的定義和增益計算擴頻增益,定義為頻譜擴展前的信息帶寬F與頻帶擴展后的信號帶寬W之比,G＝W／F偽噪聲序列PN序列的產(chǎn)生典型：m序列〔最長線性反饋移位寄存器序列直擴系統(tǒng)抗窄帶干擾的原理、特點及抗衰落性能RAKE接收機RAKE接收原理多徑分離多徑合并準則跳頻擴頻通信系統(tǒng)跳頻技術(shù)的原理、本質(zhì)跳頻技術(shù)的抗干擾性能4.7鏈路自適應(yīng)技術(shù)〔略講自適應(yīng)調(diào)制編碼混合自動請求重傳〔HARQ停止等待型回退N步型選擇重傳型課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在舉例卷積碼輸出的地方,請學(xué)生自行計算和講解在舉例均衡器輸出的地方,請學(xué)生自行計算和講解可以補充的課堂作業(yè)：跳頻系統(tǒng)的跳頻系統(tǒng)的跳頻駐留時間Th=10us,碼元周期Ts=1us,在通過多徑信道時,均方根時延擴展大概在什么范圍內(nèi)時,接收信號可能出現(xiàn)頻率選擇性衰落？作業(yè)及答案分集接收如何分類？在移動通信系統(tǒng)中宜采用哪幾種分解形式？答：分集可分為有：空間分集極化分集角度分集頻率分集時間分集移動通信系統(tǒng)可采用空間分集和頻率分集。如MIMO多天線技術(shù)是空間分集；如OFDM寬帶傳輸技術(shù)既可以看成一種調(diào)制技術(shù)也可認為是一種頻率分集。分集信號的合并技術(shù)有哪幾類？試比較幾種合并方式的性能。答：分集信號的合并技術(shù)有：選擇式合并、最大比合并、等增益合并、開關(guān)式合并。其中最大比合并增益最大但較為復(fù)雜,選擇式合并增益最小。交織編碼技術(shù)的原理是什么？它的主要作用是什么？答：交織編碼技術(shù)的原理是有規(guī)律的把信息串打亂以非連續(xù)的方式送出。其作用是把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機差錯,在用隨機糾錯的編碼技術(shù)〔FEC來消除隨機錯誤。均衡器的結(jié)構(gòu)分為哪兩類？兩種均衡器準則分別是什么？答：均衡器的結(jié)構(gòu)分為時域均衡和頻域均衡兩類。頻域均衡準則是使總的傳輸函數(shù)〔信道傳輸函數(shù)和均衡器傳輸函數(shù)滿足物失真?zhèn)鬏敆l件,即校正幅頻特性和群延時特性;頻域均衡準則是使總的沖擊響應(yīng)滿足無碼間串?dāng)_的條件。請說明自適應(yīng)均衡器工作方式的分類及它們的工作原理。答：自適應(yīng)均衡器的工作方式可分為預(yù)置式和自適應(yīng)均衡器工作方式。預(yù)置式均衡器工作方式,是在啟動均衡器工作時需要發(fā)送測試脈沖序列,用以訓(xùn)練均衡器的抽頭系數(shù),是均衡器收斂,之后不再調(diào)整；自適應(yīng)均衡器工作工作方式是利用通信中傳輸?shù)臄?shù)字信號的判決來形成誤差信號,并依據(jù)自適應(yīng)算法跟蹤調(diào)節(jié)抽頭系數(shù)的加權(quán)。何為擴展頻譜通信？這種通信方式有哪些優(yōu)點？答：擴展頻譜通信是一種寬帶調(diào)制技術(shù),通過采用比特率很高的數(shù)字編碼序列去調(diào)制載波或者用用低速率編碼序列的指令去控制載波的中心頻率來來展寬信號的帶寬,獲取信噪比的改善。其優(yōu)點：1：具有選擇地址〔用戶的能力2：在共用信道中實現(xiàn)碼分多址服用。3：信號的功率頻譜密度低,因此信號具有隱蔽性且功率污染小。4：有利于數(shù)字加密、防止竊聽。5：抗干擾性強,可在較低的信噪比條件下,保證系統(tǒng)傳輸質(zhì)量。6：抗衰落能力強。在擴頻通信中,對偽隨機碼的基本要求是什么？答：偽隨機碼的基本要求是1：偽碼的比特率應(yīng)能滿足擴展帶寬的需要。2：偽碼的自相關(guān)要答,且互互相關(guān)要小。3：偽碼迎具有近似噪聲的頻譜性質(zhì),即近似連續(xù)譜,且均勻分布。思考與討論本章內(nèi)容討論的抗衰落技術(shù)在獲得性能增益的同時都有哪些代價？本章參考資料基本參考：《無線通信原理與應(yīng)用》第6章"均衡、分集和信道編碼",〔美〕TheodoreS.Rappaport,蔡濤、李旭、杜振民譯,電子工業(yè)出版社,1999年11月第1版?！稊?shù)字移動通信系統(tǒng)》第六章"抗衰落技術(shù)",郭梯云、楊佳瑋、李建東編著,人民郵電出版社,1995年3月第一版。高級閱讀：《DigitalCommunications》4thEdition,JohnG.Proakis,Chapter11"AdaptiveEqualization".教學(xué)后記蜂窩組網(wǎng)技術(shù)授課時數(shù)4學(xué)時,與實際教學(xué)一致。教學(xué)內(nèi)容及要求內(nèi)容：本章重點介紹了移動通信蜂窩組網(wǎng)的原理和移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),包括：頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)、多址接入技術(shù)、系統(tǒng)容量、CDMA功率控制技術(shù)、切換原理以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等。要求：掌握多址接入技術(shù)的概念和分類；掌握FDMA、TDMA和CDMA三種典型多址方式的原理和區(qū)別；掌握FDMA、TDMA和CDMA系統(tǒng)中容量的定義和計算。掌握關(guān)于蜂窩小區(qū)的概念和特點掌握頻率復(fù)用的概念以及頻率復(fù)用模型掌握同頻干擾的計算掌握服務(wù)等級的計算教學(xué)重點與難點本章重點多址接入的概念和數(shù)學(xué)原理；FDMA、TDMA、CDMA三種多址的原理、關(guān)鍵技術(shù)和特點；蜂窩系統(tǒng)的容量計算。頻率復(fù)用的概念、同頻干擾的計算、服務(wù)等級的計算。本章難點多址接入的數(shù)學(xué)原理；CDMA系統(tǒng)的原理和特點；CDMA系統(tǒng)容量的計算。要通過推導(dǎo),舉例等讓學(xué)生理解同頻干擾和服務(wù)等級的計算,達到靈活運用的程度。教學(xué)設(shè)計授課方式：課堂講授內(nèi)容與課時安排分為2次課第1次課內(nèi)容〔355.1移動通信網(wǎng)的基本概念5.2頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)課前預(yù)習(xí)設(shè)計頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)設(shè)計的原因蜂窩系統(tǒng)小區(qū)的優(yōu)勢講授思路5.1移動通信網(wǎng)的基本概念移動通信網(wǎng)絡(luò)組成空中網(wǎng)絡(luò)多址接入頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)切換和位置更新地面網(wǎng)絡(luò)各基站相互連接基站與固定網(wǎng)絡(luò)的連接5.2頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)小容量的大區(qū)制一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)天線架設(shè)高發(fā)射功率大頻譜效率低,小容量的通信網(wǎng)控制方式簡單、設(shè)備成本低大容量小區(qū)制將服務(wù)區(qū)劃分成許多小面積覆蓋區(qū)域,用一個小功率的發(fā)射機來服務(wù)一個小面積覆蓋區(qū)。第1種是帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)第2種是面狀服務(wù)覆蓋區(qū)簇〔區(qū)群：共同使用全部可用頻率的N個小區(qū)叫做一簇<區(qū)群頻率復(fù)用：將可用頻道分N組,區(qū)群內(nèi)的每個小區(qū)使用不同的頻率組,而相鄰區(qū)群重復(fù)使用相同的頻率組分配模式同頻小區(qū)：同頻小區(qū):使用同一組頻率的小區(qū)同頻干擾：同頻小區(qū)之間的信號干擾叫做同頻干擾〔也叫同道干擾構(gòu)成簇的基本條件：基本圖案〔簇能彼此鄰接且無空隙地覆蓋整個面積。相鄰單元〔簇中,同頻道的小區(qū)間距離相等,且為最大。區(qū)群的大?。篘滿足上述兩個條件的簇的形狀和簇內(nèi)小區(qū)數(shù)N是有限的,并且N應(yīng)該滿足下式：i和j分別為相鄰?fù)l小區(qū)之間的二維距離〔相鄰小區(qū)數(shù),都為正整數(shù),不能同時為零簇間同頻小區(qū)位置的確定沿著任意一條六邊形邊的垂線方向移動i個小區(qū),并逆時針方向旋轉(zhuǎn)60°,再移動j個小區(qū)。蜂窩無線系統(tǒng)的典型干擾課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在舉例時間,同頻干擾計算的地方,請學(xué)生自行計算和講解可以補充的課堂作業(yè)：某蜂窩系統(tǒng)采用BPSK調(diào)制,假設(shè)接收信號為瑞利衰落,用戶要求的誤碼率為10-3,若系統(tǒng)的主要干擾和噪聲只考慮同頻干擾,求能滿足此要求的最小復(fù)用因子N？第2次課內(nèi)容〔355.3多址接入技術(shù)5.4碼分多址關(guān)鍵技術(shù)5.5蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量分析5.6CDMA系統(tǒng)中的功率控制5.7切換、位置更新課前預(yù)習(xí)設(shè)計什么是蜂窩系統(tǒng)的容量？講授思路5.3多址接入技術(shù)多址接入技術(shù)將正交的信號維度〔時域、頻域等劃分為不同的信道后分配給用戶,以支持多用戶通信。盡量保證不同用戶發(fā)射的信號相互正交典型的多址技術(shù)頻分多址<FDMA>：沿頻率軸將信號維度劃分為不同的頻道,頻帶獨享,時間共享。每個用戶占用一個頻道,在呼叫的整個過程中,其他用戶不能共享這一頻段。時分多址<TDMA>：單位：互不重疊并周期重復(fù)的時隙〔TimeSlot,TS。時隙獨享,頻率共享。發(fā)射數(shù)據(jù)采用的是"緩存–突發(fā)"法碼分多址<CDMA>：碼型劃分,時隙、頻率共享CDMA系統(tǒng)的特點各用戶地址碼的準正交性會帶來多址干擾多用戶可共享頻率；容量的軟特性,用戶的增加相當(dāng)于噪聲增加采用擴頻和Rake接收,提高抗干擾能力可以單頻組網(wǎng)平滑的軟切換；低信號功率譜密度,加密效果5.5蜂窩移動通信系統(tǒng)的容量分析一定頻段內(nèi)所能提供的最大信道數(shù)。衡量無線系統(tǒng)頻譜效率的參數(shù)取決于載波干擾功率比C/I和帶寬Bc。5.4碼分多址關(guān)鍵技術(shù)〔已在第4章講過5.6CDMA系統(tǒng)中的功率控制〔放入第6章5.7切換、位置更新〔放入第6章課堂設(shè)計可以設(shè)計課堂提問的點：在舉例容量計算的地方,請學(xué)生自行計算和講解可以補充的課堂作業(yè)：試說明TDMA系統(tǒng)的特點？作業(yè)及答案試說明多址接入方式的基本原理,以及什么是FDMA,TDMA和CDMA方式？蜂窩系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對象的,一個信道只容納一個用戶進行通話,許多同時通話的用戶,互相以信道來區(qū)分,這就是多址。多址接入方式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是信號的正交分割原理。無線電信號可以表達為時間,頻率和碼型的函數(shù),即可寫作：式中,是碼型函數(shù)；是時間和頻率的函數(shù)。當(dāng)以傳輸信號的的載波頻率不同來區(qū)分信道建立多址接入時,稱為頻分多址〔FDMA方式；當(dāng)以傳輸信號存在的時間不同來區(qū)分信道建立多址接入時,稱為時分多址〔TDMA方式；當(dāng)以傳輸信號的碼型不同來區(qū)分信道建立多址接入時,稱為碼分多址〔CDMA方式。試說明FDMA系統(tǒng)的特點。FDMA信道每次只能傳送一個電話。每信道占用一個載頻,相鄰載頻之間的間隔應(yīng)滿足傳輸信號帶寬的要求。符號時間與平均延遲擴展相比較是很大的。移動臺較簡單,和模擬的較接近?；緩?fù)雜龐大,重復(fù)設(shè)置收發(fā)信設(shè)備。FDMA系統(tǒng)每載波每信道單個信道的設(shè)計,使得在接收設(shè)備中必須使用帶通濾波器允許指定信道里的信號通過,濾除其他頻率的信號,從而限制臨近信道間的相互干擾。越區(qū)切換較為復(fù)雜和困難。FDMA系統(tǒng)中存在的干擾主要有哪些？就蜂窩小區(qū)內(nèi)的基站與移動臺系統(tǒng)而言,主要干擾有互調(diào)干擾和領(lǐng)道干擾。在頻率重復(fù)使用的蜂窩系統(tǒng)中,還要考慮同頻道干擾。試說明TDMA系統(tǒng)的特點。突發(fā)傳輸?shù)乃俾矢?遠大于語音編碼速率,這是因為TDMA系統(tǒng)中需要較高的同步開銷。同步技術(shù)是TDMA系統(tǒng)正常工作的重要保證。發(fā)射信號速率隨N的增大而提高,如果達到100kbit/s以上,碼間串?dāng)_就將加大,必須采用自適應(yīng)均衡,用以補償傳輸失真。TDMA用不同的時隙來發(fā)射和接收,因此不需雙工器。即使用FDD技術(shù),在用戶單元內(nèi)部的切換器,就能滿足TDMA在接收機和發(fā)射機間的切換,因而不需使用雙工器。基站復(fù)雜性減小。N個時分信道共用一個載波,占據(jù)相同帶寬,只需一部收發(fā)信機?；フ{(diào)干擾小?？垢蓴_能力強,頻率利用率高,系統(tǒng)容量大。越區(qū)切換簡單。由于在TDMA中移動臺是不連續(xù)的突發(fā)式傳輸,所以切換處理對一個用戶單元來說是很簡單的。什么是m序列？m序列的性質(zhì)有哪些？M序列是最長線性移位寄存器序列的簡稱,它是由帶線性反饋的移存器產(chǎn)生的周期最長的一種偽隨機序列,具有與隨機噪聲類似的尖銳自相關(guān)特性,但它不是真正隨機的,而是按一定的規(guī)律形式周期性的變化。M序列的性質(zhì)：M序列一個周期內(nèi)"1”和"0”的碼元數(shù)大致相等〔"1”比"0”只多一個。這個特性保證了在擴頻系統(tǒng)中,用m序列做平衡調(diào)制實現(xiàn)擴展頻譜時有較高的載波抑制度。m序列中連續(xù)為"1”或"0”的那些元素稱為游程。一個周期P＝2n－1內(nèi),其中長度為1的游程占總游程數(shù)的1/2；長度為2的游程占1/4。m序列和其移位后的序列逐位模2加,所得的序列還是m序列,只是相位不同。m序列發(fā)生器中的移位寄存器的各種狀態(tài),除全0外,其他狀態(tài)在一個周期內(nèi)只出現(xiàn)一次。m序列中連續(xù)為"1”或"0”的那些元素稱為游程。一個周期P＝2n－1內(nèi),其中長度為1的游程占總游程數(shù)的1/2；長度為2的游程占1/4；長度為3的游程占1/8；這樣,長度為k〔的游程占總游程數(shù)的1/2k。在長度為k〔的游程中,連"1”的游程和"0”的游程各占一半,而且只有一個包含n-1個"0”的游程,也只有一個包含n個"1”的游程。舉例說明m序列的自相關(guān)特性。設(shè)m序列〔取值1或0與其后移位的序列逐位模2加所得的序列中,"0”的位數(shù)為A〔序列和相同的位數(shù),"1”的位數(shù)為D〔序列和不相同的位數(shù),則自相關(guān)函數(shù)由下式計算：式中,A為"0"位數(shù)或相同的位數(shù)；D為"1"位數(shù)或不相同的位數(shù)。顯然P=A+D。當(dāng)周期P很大時,m序列的自相關(guān)函數(shù)與白噪聲類似。試說明CDMA方式與FDMA方式,TDMA方式相比有哪些突出的優(yōu)點？CDMA系統(tǒng)的許多用戶共享同一頻率,不管使用的使TDD還是FDD技術(shù)。通信容量大,CDMA是干擾限制性系統(tǒng),任何干擾的減少都直接轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)容量的提高。容量的軟特性。TDMA系統(tǒng)中同時可接入的用戶數(shù)是固定的,無法再多接入任何一個用戶；在DS-CDMA〔直擴CDMA系統(tǒng)中,多增加一個用戶只會使通信質(zhì)量略有下降,不會出現(xiàn)硬阻塞現(xiàn)象。由于信號被擴展在一較寬頻譜上而可以減小多徑衰落。在CDMA系統(tǒng)中,信道數(shù)據(jù)傳輸速率很高。平滑的軟切換和有效的宏分集。低信號功率譜密度。試說明CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)能比TDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)獲得更大通信容量的原因和條件。CDMA是干擾限制性系統(tǒng),任何干擾的減少都直接轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)容量的提高。TDMA系統(tǒng)中同時可接入的用戶數(shù)是固定的,無法再多接入任何一個用戶；在DS-CDMA〔直擴CDMA系統(tǒng)中,多增加一個用戶只會使通信質(zhì)量略有下降,不會出現(xiàn)硬阻塞現(xiàn)象。在CDMA系統(tǒng)中,信道數(shù)據(jù)速率很高。因此碼片時長很短,通常比信道的時延擴展小的多,因此PN序列有低的自相關(guān)性,所以大于一個碼片寬度的時延擴展部分,可受到接收機的自然抑制；另一方面,如采用分集接收最大合并比技術(shù),可獲得最佳的抗多徑衰落效果。而在TDMA系統(tǒng)中,為克服多徑造成的碼間干擾,需要用復(fù)雜的自適應(yīng)均衡,均衡器的使用增加了接收機的復(fù)雜度,同時影響到越區(qū)切換的平滑性。為什么說CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)具有軟容量特性?這種特性有什么好處？在CDMA系統(tǒng)中,多增加一個用戶只會使通信質(zhì)量略有下降,而不會出現(xiàn)通信硬阻塞的情況,所以說CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)具有軟容量特性。軟容量特性的好處在于可以在話務(wù)量高峰期通過提高誤幀率來增加可以用的信道數(shù),還可以通過小區(qū)覆蓋范圍的動態(tài)調(diào)整,平衡各個小區(qū)的業(yè)務(wù)量,對于解決通信高峰的通信阻塞和提高用戶越區(qū)切換的成功率非常有效。為什么說CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)具有軟切換功能？這種功能有何好處？CDMA系統(tǒng)中所有小區(qū)使用相同的頻率。每當(dāng)移動臺處于小區(qū)邊緣時,同時有兩個或兩個以上的基站向移動臺發(fā)送相同的信號,移動臺的分集接收機能同時接收合并這些信號。當(dāng)某一基站的信號強于當(dāng)前基站信號且穩(wěn)定后,移動臺才切換到該基站的控制上去,所以說CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)具有軟切換功能。軟切換很好地利用了直接擴頻系統(tǒng)的特點,軟切換發(fā)生時,移動臺只有在取得了與新基站的連接之后,才會中斷與原基站的聯(lián)系,通信中斷的概率大大降低,保證了通信的可靠性。進入軟切換區(qū)域的移動臺即使不能立即得到與新基站的鏈路,也可以進入切換等待的排隊隊列,從而降低了系統(tǒng)的阻塞率。SDMA的特點是什么？SDMA可否與CDMA、TDMA、FDMA相結(jié)合,為什么？SDMA的特點是通過空間的分割來區(qū)別不同的用戶。在移動通信中,能實現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)是采用自適應(yīng)陣列天線,SDMA使用定向波束天線來服務(wù)于不同的用戶。SDMA可以與CDMA、TDMA、FDMA相結(jié)合。因為在相同的頻率〔在TDMA或CDMA系統(tǒng)中或不同的頻率〔在FDMA系統(tǒng)中,SDMA都可以用來服務(wù)于被天線波束覆蓋的這些不同區(qū)域。若N-CDMA系統(tǒng)的有效頻帶寬度為1.2288MHz,語音編碼速率為9.6kbit/s,比特能量與噪聲功率譜密度比為6dB,則系統(tǒng)容量為多少？接收信號的載干比為說明大區(qū)制和小區(qū)制的概念,指出小區(qū)制的主要優(yōu)點。答：大區(qū)制是指一個基站覆蓋整個服務(wù)區(qū)。如在一座城市內(nèi)只有一個基站并由它負責(zé)移動通信的聯(lián)絡(luò)和控制。其特點是：天線架設(shè)高、發(fā)射功率大、覆蓋半經(jīng)大。小區(qū)制則是利用頻率復(fù)用的概念將整個服務(wù)區(qū)域劃分成若干個小區(qū),分別設(shè)置一個低發(fā)射功率的基站,負責(zé)本小區(qū)的通信。其主要優(yōu)點是:頻率可以復(fù)用利用率高、組網(wǎng)靈活容量大。什么是同頻干擾,它是如何產(chǎn)生的,如何減少？答：同頻干擾是頻率復(fù)用時的一種干擾現(xiàn)象。由于在一個給定的覆蓋區(qū)域內(nèi),存在這許多使用同一組頻率的小區(qū)即同頻小區(qū),他們相互之間的干擾就叫做同頻干擾。為了減少同頻干擾,同頻小區(qū)必須在物理上隔開一個最小的距離,為傳播提供充分的隔離。繪制出單位無線區(qū)群的小區(qū)個數(shù)N=4時,三個單位區(qū)群彼此鄰接時的結(jié)構(gòu)圖形。假設(shè)小區(qū)的半經(jīng)為R,鄰接無線區(qū)群同頻小區(qū)的中心距離如何確定？答:單位無線區(qū)群的小區(qū)個數(shù)N=4時,三個單位區(qū)群彼此鄰接時的結(jié)構(gòu)圖形如下:當(dāng)小區(qū)的半經(jīng)為R時,鄰接無線區(qū)群同頻小區(qū)的中心距離思考與討論幾種多址方式的比較？本章參考資料祁玉生,邵世祥編著,現(xiàn)代移動通信系統(tǒng),人民郵電出版社,1999。第3,4章。《無線通信原理與應(yīng)用》第8章"無線通信多址技術(shù)",〔美〕TheodoreS.Rappaport,蔡濤、李旭、杜振民譯,電子工業(yè)出版社,1999年11月第1版。教學(xué)后記.GSM及其增強移動通信系統(tǒng)授課時數(shù)8學(xué)時,實際授課時間為8個課時。教學(xué)內(nèi)容及要求要求：概念、原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點內(nèi)容：掌握GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及其特征掌握GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)掌握GSM的信道,特別是信道的分類和作用掌握GSM的無線數(shù)字傳輸不要求GSM的信令協(xié)議了解GSM系統(tǒng)的安全管理措施掌握GSM系統(tǒng)的接續(xù)流程掌握GSM系統(tǒng)的移動性管理方法了解GSM的演進過程了解GPRS的技術(shù)掌握GPRS與GSM的區(qū)別和特點教學(xué)重點與難點本章重點GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)GSM的信道,特別是信道的分類和作用GSM的無線數(shù)字傳輸GSM系統(tǒng)的接續(xù)流程移動臺主呼流程、被呼流程GSM系統(tǒng)的移動性管理切換原理、位置更新、漫游GPRS與GSM的區(qū)別和特點本章難點信道,特別是信道的分類和作用接續(xù)過程中,不同階段信道的使用與號碼的使用問題；如何讓學(xué)生不混淆不同區(qū)域的切換過程；如何在有限的時間內(nèi),讓學(xué)生能對GPRS技術(shù)有一定的掌握,對其特點能從技術(shù)上加以解釋；教學(xué)設(shè)計第二單元的信道概念比較枯燥,重點應(yīng)該放在第三、四單元,結(jié)合接續(xù)過程進行講解會讓學(xué)生更感興趣。在對GPRS的講解中,應(yīng)該注意從業(yè)務(wù)和市場的需求出發(fā),讓學(xué)生理解對未來通信的新的要求,從而從根本上了解為什么需要發(fā)展GPRS等新的傳輸機制,并注重討論一下2G3G的過渡問題。內(nèi)容與課時安排4次課第一單元,GSM的發(fā)展,GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及其特征,GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和接口。其中,GSM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和接口是重點。GSM的物理信道與邏輯信道的概念。第二單元,GSM的物理信道與邏輯信道的配置,突發(fā)脈沖的分類與定義和幀偏離、定時提前量與半速率信道技術(shù)。其中,信道的概念、配置是重點。第三單元,GSM的無線數(shù)字傳輸技術(shù),特別是其抗衰落技術(shù)的分類和作用,GSM的信令協(xié)議,GSM的編號方式。其中,抗衰落技術(shù)是關(guān)鍵。第四單元,接續(xù)和移動性管理中的安全性管理；接續(xù)流程；接續(xù)和移動性管理中的移動性管理,包括：位置更新和切換。其中,接續(xù)和移動性管理都是重點,通用分組無線業(yè)務(wù)的概念和特點。第1次課課前預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)問題設(shè)計GSM的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。講授思路首先由目前應(yīng)用最為廣泛的GSM系統(tǒng)出發(fā),介紹其來源和發(fā)展從短消息出發(fā),引出業(yè)務(wù)的定義和區(qū)別電信業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)附加業(yè)務(wù)從手機在整個通信系統(tǒng)中的地位和作用出發(fā),引出整個通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的概念,并以GSM系統(tǒng)為例進行闡述。在這個過程中,可以邀請同學(xué)自己來畫出結(jié)構(gòu)框圖,并結(jié)合協(xié)議的部分,可以介紹主要的接口和作用移動臺：移動設(shè)備〔ME和SIM卡基站子系統(tǒng)：基站收發(fā)設(shè)備和基站控制器網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：MSC、VLR、HLR、AUC和EIR操作支持子系統(tǒng)：操作維護中心和網(wǎng)絡(luò)管理中心第2次課課前預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)問題設(shè)計在移動通信系統(tǒng)中,信息是通過什么渠道傳輸?shù)?又是如何傳輸?shù)?？它與多址方式有什么關(guān)系？講授思路首先回顧第7章的多址技術(shù),由GSM的多址技術(shù),提出：在空中接口中,信息的傳輸渠道從物理上講到底是什么？從而引出物理信道的定義。以我國GSM系統(tǒng)為例,通過一下幾方面闡述物理信道的頻率配置情況工作頻段頻道間隔雙工收發(fā)間隔頻道配置：采用等間隔頻道配置方法頻率復(fù)用方式干擾保護比保護頻帶由在物理信道中究竟傳什么,怎么傳？引出邏輯信道的概念和分類邏輯信道分類過后,如何將它與物理信道進行配置以達到進行高效率通信的目的？邏輯信道與物理信道的映射GSM的時隙幀結(jié)構(gòu)作為一個小結(jié),可以區(qū)分一下物理信道和邏輯信道的區(qū)別,以加強學(xué)生的印象。由如何區(qū)分邏輯信道的問題出發(fā),引出突發(fā)脈沖的概念和分類。突發(fā)脈沖分類：頻率校正突發(fā)脈沖序列同步突發(fā)脈沖序列接入突發(fā)脈沖序列常規(guī)突發(fā)脈沖序列最后,從提高物理信道傳輸質(zhì)量的角度,簡單介紹一下幀偏離、定時提前量與半速率信道技術(shù)。第3次課課前預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)問題設(shè)計不同的手機之間靠什么區(qū)分身份？講授思路首先回顧第3章的信道衰落,介紹GSM系統(tǒng)中的主要抗衰落手段,包括：信道編碼、交織、均衡與天線分集、跳頻和語音激活與功率控制。其中重點介紹一下跳頻、語音激活與功率控制。簡單介紹GSM的信令協(xié)議,主要是其接口,包括以下部分：數(shù)字蜂窩網(wǎng)的區(qū)域結(jié)構(gòu)我國GSM移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電信網(wǎng)中信令的基本功能通過預(yù)習(xí)的問題,不同的手機之間靠什么區(qū)分身份？引出GSM的編號方式,注重講解編號的作用,并引出接續(xù)的部分。其中GSM編號方式分為以下三個大塊：移動臺識別與編號規(guī)劃位置區(qū)和基站的識別MSR/VLR和HLR的識別第4次課課前預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)問題設(shè)計從撥出手機號到聽到對方信號之間,系統(tǒng)進行了哪些處理？為什么出差到了外地,手機仍然可以通信,系統(tǒng)靠什么機制來進行保證？講授思路回顧本次課所需基礎(chǔ)知識：GSM編號方式、邏輯信道與物理信道、脈沖序列、HLR內(nèi)容及VLR內(nèi)容。重點討論手機和基站之間如何通過空中接口完成身份的識別和信息的加密,特別注意結(jié)合編號方式一起討論。從以下幾點簡介GSM的幾種安全性措施：接入網(wǎng)絡(luò)——鑒權(quán)無限路徑——加密移動設(shè)備——設(shè)備識別用戶識別碼——臨時用戶識別碼TMSISIM卡——PIN碼保護由預(yù)習(xí)的問題,引出接續(xù)流程的定義,包括客戶狀態(tài)、移動臺主呼和移動臺被呼過程,注意其中邏輯信道的使用和不同編號的作用。介紹移動臺的幾種狀態(tài)、主呼和被呼流程。由"移動通信如何保證移動中通信"的問題,引出移動性的管理問題,包括：位置更新和切換,可以和日常生活中切換的現(xiàn)象結(jié)合起來講解。由未來人們對移動業(yè)務(wù)的類型、速率所提出的越來越高的要求,提出需要采用新的技術(shù)。明確本課時需要解決的問題就是為什么需要GPRS？GPRS是什么？GPRS怎么樣？這3個問題。從GSM的演進簡單介紹HSCSD,GPRS和EDGE,這里先著重從速率上簡單講。重點闡述GPRS技術(shù)的特點,分組交換和電路交換的區(qū)別,GPRS添加的網(wǎng)絡(luò)組件和作用,GPRS與WAP如何結(jié)合上網(wǎng)。進行本章的小結(jié)和串講。作業(yè)及答案說明GSM系統(tǒng)的業(yè)務(wù)分類。GSM按照ISDN對業(yè)務(wù)的分類方法對其業(yè)務(wù)進行了分類,即分為基本業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)?；緲I(yè)務(wù)按功能又可分為電信業(yè)務(wù)〔teleservices,又稱用戶終端業(yè)務(wù)和承載業(yè)務(wù)〔bearerservices。GSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)分類如下圖所示。電信業(yè)務(wù)：是指為用戶通信提供的包括終端設(shè)備功能在內(nèi)的完整能力的通信業(yè)務(wù)。包括：電話業(yè)務(wù)；緊急呼叫業(yè)務(wù)；短消息業(yè)務(wù)；傳真業(yè)務(wù)；承載業(yè)務(wù)：提供用戶接入點間信號傳輸?shù)哪芰?。附加業(yè)務(wù)：是對基本業(yè)務(wù)的改進和補充,它不單獨向用戶提供,而必須與基本業(yè)務(wù)一起提供。畫出GSM系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。說明GSM系統(tǒng)專用和公共邏輯信道的作用,畫出邏輯信道示意圖。邏輯信道是指依據(jù)移動網(wǎng)通信的需要,為傳送的各種控制信令和語音或數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在TDMA的8個時隙所分配的控制邏輯信道或語音、數(shù)據(jù)邏輯信道。邏輯信道分為公共信道和專用信道兩大類。公共信道的作用是用于傳送基站向移動臺廣播消息和用于傳送移動業(yè)務(wù)交換中心與移動臺之間建立連接所需的雙向信號；專用信道的作用是用于傳送用戶語音或數(shù)據(jù),還包括一些控制信息。邏輯信道如下圖所示：簡述移動用戶主呼〔移動用戶呼叫固定用戶的主要過程。在服務(wù)小區(qū)內(nèi),移動用戶撥號,便啟動程序；通過隨機接入信道<RACH>向系統(tǒng)發(fā)送請求接入消息；BS分配一個專用信道給MS；MS在SDCCH發(fā)業(yè)務(wù)請求消息；MSC/VLR對MS進行鑒權(quán)；鑒權(quán)通過,對用戶發(fā)加密信息；分配業(yè)務(wù)信道；建立與被叫客戶的通路,向被叫用戶振鈴,向MS回送呼叫接通信號；被叫用戶應(yīng)答,向移動臺發(fā)送應(yīng)答連接消息,最后進入通話階段。GSM系統(tǒng)中,突發(fā)脈沖序列共有哪幾種？普通突發(fā)脈沖序列攜帶哪些信息？突發(fā)脈沖是以不同的信息格式攜帶不同邏輯信道,在一個時隙內(nèi)傳輸,由100多個調(diào)制比特組成的脈沖序列。因此可以將突發(fā)脈沖看成是邏輯信道在物理信道傳輸?shù)妮d體。根據(jù)邏輯信道的不同,突發(fā)脈沖也不盡相同。突發(fā)脈沖有五種類型。普通突發(fā)脈沖〔NB:NormalBurst；頻率校正突發(fā)脈沖〔FB:FrequencyCorrectionBurst；同步突發(fā)脈沖〔SB:SynchronizationBurst；接入突發(fā)脈沖〔AB:AccessBurst；空閑突發(fā)脈沖〔DB:DummyBurst。普通突發(fā)脈沖用于構(gòu)成TCH,以及除FCCH、SYCH、RACH和空閑突發(fā)脈沖以外的所有控制信道信息,攜帶它們的業(yè)務(wù)信息和控制信息。簡述GSM系統(tǒng)的鑒權(quán)中心〔AUC產(chǎn)生鑒權(quán)三參數(shù)的原理以及鑒權(quán)原理。在GSM系統(tǒng)中,為了鑒權(quán)和加密的目的應(yīng)用了三種算法,即A3、A5和A8算法。其中,A3算法是為了鑒權(quán)之用；A8算法用于產(chǎn)生一個供用戶數(shù)據(jù)加密使用的密鑰Kc；而A5用于用戶數(shù)據(jù)的加密。鑒權(quán)原理：GSM系統(tǒng)的鑒權(quán)原理是基于GSM系統(tǒng)定義的鑒權(quán)鍵Ki。當(dāng)客戶與GSM網(wǎng)絡(luò)運營商簽約進行注冊登記時,被分配一個移動用戶號碼〔MSISDN和一個移動用戶識別號碼〔IMSI。與此同時還要產(chǎn)生一個與IMSI對應(yīng)的移動用戶鑒權(quán)鍵Ki。鑒權(quán)鍵Ki被分別存放在網(wǎng)絡(luò)端的鑒權(quán)中心〔AC中和移動用戶的SIM卡中。鑒權(quán)的過程就是在網(wǎng)絡(luò)的VLR中驗證網(wǎng)絡(luò)端和用戶端的鑒權(quán)鍵Ki是否相同。為了安全的需要,GSM用鑒權(quán)鍵Ki和一個由AC中偽隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機數(shù)〔RAND：RandomNumber作為鑒權(quán)算法A3的輸入,經(jīng)A3后,輸出加密的數(shù)據(jù),即符號響應(yīng)〔SRES：SignalResponse。鑒權(quán)時移動用戶在空中向網(wǎng)絡(luò)端傳送SRES,并在網(wǎng)絡(luò)的VLR中比較。畫出GSM系統(tǒng)語音處理的一般框圖。GSM系統(tǒng)地越區(qū)切換有幾種類型？簡述越區(qū)切換的主要過程。GSM系統(tǒng)地越區(qū)切換有三種類型：同一BSC內(nèi)不同小區(qū)間的切換：在BSC控制范圍內(nèi)切換要求BSC建立與新的基站之間的鏈路,并在新的小區(qū)基站分配一個業(yè)務(wù)信道,而網(wǎng)絡(luò)MSC對這種切換不做控制。同一MSC/VLR內(nèi)不同BSC控制的小區(qū)間的切換：其主要過程為：當(dāng)原BSC決定切換時,需要向MSC請求切換；然后再建立MSC與新的BSC、新的BTS的鏈路,選擇并保留新小區(qū)空閑業(yè)務(wù)信道供移動臺切換后使用；最后命令移動臺切換到新頻率的新業(yè)務(wù)信道上。切換成功后移動臺同樣需要了解周圍小區(qū)的信息,若位置區(qū)域發(fā)生了變化,呼叫完成后必須進行位置更新。不同MSC/VLR控制的小區(qū)間的切換：當(dāng)移動臺從正在為其服務(wù)的原MSC的區(qū)域移動到另一個MSC管轄的區(qū)域時,目標MSC要向原MSC提供一路由信息以建立兩個移動交換機的連接。畫出GSM系統(tǒng)的協(xié)議模型圖。SIM卡由哪幾部分組成？其主要功能是什么？SIM卡的內(nèi)部是由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件組成的完整的單片計算機,包含生產(chǎn)廠商代碼、生產(chǎn)串號、卡的資源配置數(shù)據(jù)等基本參數(shù)。激活的SIM卡包含國際移動用戶識別號〔IMSI、鑒權(quán)密鑰、用戶接入等級控制,以及用戶存儲的業(yè)務(wù)種類和網(wǎng)絡(luò)信息等內(nèi)容。SIM卡的主要功能是存儲認證用戶身份特征,網(wǎng)絡(luò)操作,安全保密等有關(guān)信息；鑒權(quán)過程在GSM網(wǎng)絡(luò)和SIM卡之間進行,以驗證用戶身份的合法化；SIM卡含加密參數(shù),用于系統(tǒng)對用戶傳輸信息進行加密處理。簡述GSM系統(tǒng)中的第一次位置登記過程。當(dāng)一個新的移動用戶在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)開機登記時,它的登記信息通過空中接口送到網(wǎng)絡(luò)端的VLR中,并在此進行鑒權(quán)登記。在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部,VLR和HLR要隨時交換信息,更新它們的數(shù)據(jù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)端允許一個新的用戶接入網(wǎng)絡(luò)時,網(wǎng)絡(luò)要求對新的移動用戶的IMSI的數(shù)據(jù)作"附著"標記,表明此用戶是一個被激活的用戶可以入網(wǎng)通信。移動用戶關(guān)機時,要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送最后一次消息,其中包括分離處理請求,MSC/VLR收到"分離"消息后,就在該用戶對應(yīng)的IMSI上作"分離"標記,去"附著"。簡述GPRS網(wǎng)絡(luò)所提供的兩種業(yè)務(wù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)提供的兩種業(yè)務(wù)為：點對點業(yè)務(wù)：點對點業(yè)務(wù)是GPRS網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)請求者和業(yè)務(wù)接收者之間提供的分組傳送業(yè)務(wù)。又分為兩種：點對點面向無連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)〔PTP-CLNS：屬于數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)類型,即數(shù)據(jù)用戶之間的信息傳遞沒有端到端的呼叫建立過程,分組的傳送沒有邏輯連接,且沒有交付確認保證。主要支持突發(fā)非交互式應(yīng)用業(yè)務(wù),如基于IP的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。點對點面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)〔PTP-CONS：屬于虛電路型業(yè)務(wù),要為兩個用戶之間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯電路〔PVC或SVC。它要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的過程。它是面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議〔CONP支持的業(yè)務(wù),即X.25協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。點對多點業(yè)務(wù)：點對多點業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個業(yè)務(wù)請求者的請求,把信息傳送給多個用戶或一組用戶,由點對多點業(yè)務(wù)請求者定義用戶組成員。GPRS使用IMGI識別組成員,業(yè)務(wù)請求者可定義所傳送信息的地理區(qū)域,地理區(qū)域可以是一個或幾個,即所有成員可能分布在不同的地理區(qū)域內(nèi)。說明GPRS的業(yè)務(wù)質(zhì)量種類。GPRS為用戶提供了五種可協(xié)商的業(yè)務(wù)質(zhì)量〔Qos的基本屬性：峰值吞吐量等級；平均吞吐量等級；可靠性等級；延遲等級；優(yōu)先級。每一種屬性都有多個級別的值可供選用,不同級別屬性值的組合構(gòu)成了對要求不同的Qos各種應(yīng)用的支持。描述SGSN、GGSN的功能和作用。SGSN的功能類似GSM系統(tǒng)中的MSC/VLR,主要是對移動臺進行鑒權(quán)、移動性管理和路由選擇；建立移動臺GGSN的傳輸通道；接收基站子系統(tǒng)透明傳來的數(shù)據(jù)；進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后經(jīng)過GPRS的IPBackbone〔骨干網(wǎng)傳給GGSN〔或SGSN,或反向進行；另外還進行計費和業(yè)務(wù)統(tǒng)計。GGSN實際上是GPRS網(wǎng)絡(luò)對外部