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移动通信原理

移动通信概述

移动通信的传输技术

移动通信的网络架构

移动通信的信道编码与调制

移动通信的无线传输技术

移动通信的接入网技术

移动通信的发展趋势与挑战

移动通信概述

系统组成

移动通信系统主要由移动台（MS）、基台（BS）、移动交换中心（MSC）及与固定网相连的中继线等组成。

分类方式

根据服务对象和业务性质，移动通信可分为公用移动通信、专用移动通信；根据移动台的活动范围，可分为陆地移动通信、海上移动通信和航空移动通信。

移动通信具有移动性、电波传播条件复杂、噪声和干扰严重、系统和网络结构复杂等特点。

移动通信面临着频谱资源紧张、系统容量需求不断增长、业务质量需求不断提高等挑战，需要不断研究和应用新技术来应对这些挑战。

面临挑战

主要特点

移动通信的传输技术

将基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号的过程，包括模拟调制和数字调制两种方式。

调制技术

解调技术

调制与解调的目的

从已调信号中提取出基带信号的过程，与调制过程相对应。

提高信号传输的抗干扰性、实现信道复用和提高系统容量等。

03

02

01

在同一信道中同时传输多个用户信号的技术，是实现移动通信系统多用户接入的关键。

多址技术的概念

频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）等。

多址技术的分类

各用户信号在频率、时间、码型或空间上相互正交或准正交，以减小用户间的相互干扰。

多址技术的特点

移动通信的网络架构

提供无线覆盖，负责移动台（MS）的接入和通信。基站包括收发信机（BTS）和基带处理单元（BBU），实现无线信号的收发和基带信号处理。

基站（BS）

用户设备，如手机、平板电脑等。移动台通过无线接口与基站通信，实现语音、数据等业务的传输。

移动台（MS）

核心网（CN）

负责移动通信网络的核心控制和业务处理。核心网包括移动交换中心（MSC）、归属位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）等网元，实现呼叫控制、用户数据管理、移动性管理等功能。

无线接入网（RAN）

实现移动台与核心网之间的无线接入。无线接入网包括基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS），实现无线资源的分配、调度和管理。

A接口

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连接移动交换中心（MSC）和基站控制器（BSC）的接口，采用标准的七号信令协议（SS7）。A接口负责呼叫控制、移动性管理等功能的信令传输。

Abis接口

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连接基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）的接口，采用私有协议。Abis接口负责无线资源的分配、调度和管理等功能的信令传输。

Um接口

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连接移动台（MS）和基站收发信台（BTS）的无线接口，采用标准的空中接口协议，如GSM、CDMA等。Um接口负责语音、数据等业务的无线传输。

移动通信的信道编码与调制

线性分组码

将信息序列划分为等长的组，对每个组进行独立的编码和译码，具有较高的编码效率和适中的纠错能力。

差错控制编码

通过增加冗余信息，使得接收端能够检测和纠正传输过程中产生的差错，提高通信的可靠性。

卷积码

利用各组信息之间的相关性进行编码，具有更强的纠错能力和更高的编码效率，但译码复杂度较高。

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相移键控（PSK）

通过改变载波的相位来传递数字信息，具有较高的频带利用率和较好的传输性能。

01

振幅键控（ASK）

通过改变载波的振幅来传递数字信息，实现简单但抗干扰能力较差。

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频移键控（FSK）

通过改变载波的频率来传递数字信息，具有较强的抗干扰能力和较好的传输性能。

直接序列扩频（DS-SS）

在发送端用高速伪随机码对要发送的信息数据进行扩频调制，接收端采用相同的伪随机码进行解扩和相关检测，实现信息的传输。具有抗干扰能力强、抗多径干扰性能好等优点。

跳频扩频（FH-SS）

在发送端，信息数据被调制到一系列预先设定的跳频图案上，接收端按照相同的跳频图案进行接收和解调。具有抗干扰能力强、易于实现码分多址等优点。

跳时扩频（TH-SS）

在发送端，信息数据在特定的时隙内进行发送，接收端在相应的时隙内进行接收。具有较低的截获概率和较好的抗干扰性能，但实现复杂度较高。

移动通信的无线传输技术

分集接收技术是指通过接收多个独立衰落的信号副本，并在接收端进行适当的合并处理，以提高接收信号的信噪比和改善接收性能的技术。

分集接收技术的概念

根据信号副本的获取方式，分集接收技术可分为空间分集、频率分集、时间分集和极化分集等。

分集接收技术的分类

分集接收技术可以提高接收信号的可靠性，降低误码率，并扩大通信系统的覆盖范围。

分集接收技术的优点

MIMO技术的概念

MIMO（Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出）技术是指利用多个天线进行信号的发射和接收，通过空时编码和信号处理技术，实现高速、高可靠性的无