WC01 绪论与基础¶

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划重点¶

第一章	第三章	第四章	第五章	第六章	第七章	第九章	题型	数量	分值
2	若干	若干	若干	若干	若干	若干	填空题	10	3
0	1	1	1	1	1	0	问答题	5	6
0	1	1	1	1	0	0	计算题	4	10
≤5分	20分	20分	20分	20分	15分

2024-2025第二学期无线通信考试内容¶

填空题

GSM过区准则
小区区群定义；同频小区6n；划分扇区后同频干扰个数
对数正态阴影衰落模型（写出这个名字）
双射模型和自由空间的区别
多普勒频偏计算
瑞利信道的幅值和相位服从XX
莱斯信道 k 退化为瑞利信道
常见的两种脉冲成型滤波器无isi的是哪一种
星座图维度与什么有关（正交基），最小码距决定了误码性能
三种分集合并方式

简答题

划分扇区缺点
多径效应和远近效应定义
小尺度衰落定义，引起了什么
多载波调制的优点
分集类型与条件

计算题

已知SIR求n，覆盖次数，系统容量（?）
链路预算 \(PL(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)\)
电平通过率、平均衰落时间频偏快慢衰落
msk相位图，波形图，编码IQ路结果

章节	重点	补充
第一章	移动通信历史与概念数字调制的优势与特点	蜂窝网络基本构成：MS \| BS \| MSC 4G关键技术（OFDM \| MIMO）蜂窝网络的特点（需要抗干扰、加密、统一管理、提高频带利用率、终端便捷稳定） AMPS带宽30KHz、GSM200KHz
第三章	小区与区群：小区、区群、路径损耗指数、同频复用距离D、同频复用比Q 区群大小、设计条件（计算规则i^2 +ij+j^2 ）顶点激励特点（阴影、功率、BS数量）同频小区每一层的数量（`6n`）信道分配：邻频干扰（带外衰减、接收滤波器主瓣泄露）远近效应、功率控制固定信道分配减小邻频干扰分配方案过区切换：两个切换时机选择因子（RSS\|SIR）四种过区切换准则（门限\|滞后余量）软/硬切换（软切换与分集的联系）基于对象的切换策略（上行`NCHO`、下行`MCHO`、`MAHO`）伞状小区（快慢用户）、小区拖尾（LOS）干扰与系统容量：同频干扰（SIR估算仅考虑第一层）较粗略的计算、较精确的计算 P_r=P_0(\frac{d}{d_0})^{-n} 邻频干扰产生原因与对策（主瓣高60~70dB）远近效应原因与功率控制互调干扰（非线性器件，相容频道【任意两频道的差值都不相同】）系统容量提升：用户容量、GOS、话务量与中继效率的概念与计算（会给公式） Pr[\text{ 阻塞 }]=\frac{\frac{A^C}{C!}}{\sum_{k=0}^C\frac{A^k}{k!}}=GOS 将信道分组会造成中继效率（系统容量）的下降提高系统容量的三种方式及其优缺点小区分裂（信道分配方案不变 \| SIR↓ \| 区群不一致 \| 切换）划分扇区（SIR↓ \| 天线↑ \| 信道划分中继效率↓ \| 切换）分区微小区（信道分配方案不变 \| SIR↓ \| 复杂度成本↑）	问答题：小区与区群概念&固定信道分配策略提高系统容量的三种方式及其优缺点计算题：【信干比 \| 话务量】二选一
第四章	自由空间的电波传输：远场条件 d\geq d_f=\frac{2L^2}{\lambda} 接收功率 P_r = \frac{P_T \cdot G_T \cdot G_R }{(4\pi d)^2} \cdot \frac{c^2}{f^2} 路径损耗定义与dB下化简式 PL(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz) 非视距传输：三种无线电传播方式与发生条件（波长与尺寸）自由空间模型与双线反射模型的区别（损耗指数 \| 无波长） P_{r}=P_{T}\frac{G_{T}G_{r}h_{t}^{2}h_{r}^{2}}{d^{4}} 刃型绕射模型与绕射损耗菲涅耳半径：r_n=h=\sqrt{\frac{n\lambda d_1d_2}{d_1+d_2}}=\sqrt{\frac{n\lambda d_1d_2}{d}} 最小菲涅耳半径绕射参数：\nu=h\sqrt{\frac{2(d_1+d_2)}{\lambda d_1d_2}}=\alpha\sqrt{\frac{2d_1d_2}{\lambda(d_1+d_2)}} `h=0`的绕射损耗为`6dB` 对数正态阴影衰落模型：阴影衰落（计算、Q函数）路径损耗指数、平均接收信号功率、对数高斯阴影中断概率定义与计算小区边缘覆盖概率理想小区边界R上的实际接收功率大于最小分辨率的概率小区面积覆盖率及其关系（解释参数变化与现象）当小区边缘覆盖概率一定时，覆盖面积与`b`，即与路径衰减指数和标准差\sigma \mid n 有关衰落容限提高边缘覆盖率（从50%开始）所需要增加的发射功率（dB）称为大尺度下的衰落容限（Fading Margin）链路预算	填空题：反射、散射与绕射发生条件问答题：小区面积覆盖率，解释参数变化与现象计算题：对数正态阴影衰落模型，链路预算
第五章	多径信道冲激响应模型：影响小尺度衰落的因素（多径时延 \| 多普勒频偏 \| 信号传输带宽）宽/窄带信号异同，可分离多径的条件移动多径参数：注意下标多径时延的统计描述功率延迟分布连续下服从指数衰减定义与计算（离散与连续） \bar\tau 、\sigma_\tau 、\tau_{max}=\tau_x-\tau_0 B_{c}\approx\frac{1}{5\sigma_{\tau}} 多普勒扩展（频偏与相干时间） B_{D}=\frac{f_{max}-f_{min}}{2}=\frac{2f_{m}}{2}=\frac{v}{\lambda}=\frac{v}{c} \cdot f_c T_{C}=\sqrt{\frac{9}{16\pi f_{m}^{2}}}=\frac{0.423}{f_{m}} 多径效应、多普勒效应带来的相关带宽、相干时间平坦/频选衰落 \| 快/慢衰落接收信号幅度随机变化小尺度衰落类型：平坦衰落（瑞利信道、莱斯信道）瑞利衰落幅度与方差关联、发生条件（信号幅度相近）莱斯信道与瑞利的关系（LoS、K因子）衰落指标：电平通过率与平均衰落持续时间（公式会给）都服从瑞利分布 \rho=R/R_{rms} ，{R_{rms}=\sqrt2\sigma} N_{_R}=\int_{0}^{\infty}\dot{r}p(r=R,\dot{r})d\dot{r}=\sqrt{2\pi}f_{_m}\rho e^{-\rho^2} LCR与AFD负相关 \overline{\tau}=\frac{e^{\rho^{2}}-1}{\rho f_{m}\sqrt{2\pi}}=\frac{1-e^{-\rho^{2}}}{N_R}	计算题：时延扩展rms、相关带宽相干时间计算多普勒效应/频移判断衰落分类，是否需要均衡电平通过率、平均衰落持续时间
第六章	基本要求与指标：带宽效率与功率效率的转化案例 MPSK调制的约束（恒包络、60dB、简单高效）脉冲成型： RC 无ISI，滚降系数、带外衰减快，频带利用率↓ 需要线性功放高斯脉冲成型滤波器 h_{G}(t)=\frac{\sqrt{\pi}}{\alpha}\exp\left(-\frac{\pi^{2}}{\alpha^{2}}t^{2}\right) 不过零点，一定存在ISI 相较于RC，瀑布图右移，需要允许失真可通过部分响应补偿信号空间：二维星座图 QPSK星座图绘制分布特点与功率关联、绘制（正交基与信号空间）距离与误码性能线性调制技术： QPSK及其优化 OQPSK π/4DQPSK \varphi_k=\theta_{\mathrm{k}}-\theta_{k-1} I_{k}=\cos\theta_{k},Q_{k}=\sin\theta_{k} 相位变化图调制解调框图（基带差分检测）恒包络调制： MSK S(t)=\cos\left[\omega_{c}t+\frac{\pi a_{k}}{2T_{b}}t+x_{k}\right]\quad kT_{b}\leq t\leq(k+1)T_{b} 附加相位：\theta(t)=\frac{\pi a_k}{2T_b}t+x_k\quad,\quad kT_b\leq t\leq(k+1)T_b 三大特点累积相位相差π（频偏和调制指数） \omega_d=\frac{\pi}{2T_b}\:\text{或}\: f_d=\frac{1}{4T_b} h=\frac{2\Delta\omega_d}{\omega_b}=\frac{2 \cdot \pi/(2T_b)}{{2\pi /T_b}}=0.5 正交两个载频都是0.25的整数倍，相差0.5 相位连续条件 x_k=x_{k-1}+\frac{k\pi}{2}(a_{k-1}-a_k) x_{k}=\begin{cases}\quad x_{k-1}&\quad,\quad a_{k-1}=a_{k}\\x_{k-1}\pm k\pi&\quad,\quad a_{k-1}\neq a_{k}&\end{cases} I_{k}{\color{red}\cos\frac{\pi t}{2T_{b}}}\cos2\pi f_{c}t-Q_{k}{\color{red}\sin\frac{\pi t}{2T_{b}}}\sin2\pi f_{c}t \begin{cases}\mathbf{I}_\mathrm{k}=\cos{x}_{k}\\\mathbf{Q}_\mathrm{k}={a}_{k}\cos{x}_{k} = a_kI_k&\end{cases} 调制解调框图与判决规则相位轨迹图调制波形规律（过零点、f1与f2关系，周期数相差0.5） GMSK中高斯滤波器作用：降低旁瓣 OFDM：子载波正交性、CP、IFFT实现跳频与直接序列扩频：（概念、扩频增益、特点与作用）小m序列特点产生（本原多项式）自相关/互相关特性（一个本原多项式产生的是自序列，不同的是互相关） 01游程特点（总数、长度为为`n`的`1`游程与一个长度为`n-1`的`0`游程）解扩条件c(t-T_d)\bullet c(t-\hat{T}_d)=1 两者抗窄带干扰的与原理与差异 FHSS需要跳变频率间隔大于衰落信道相关带宽，且频道切换速度够快 DSSS基于自相关特性将窄带干扰扩展为宽带干扰	细细的看，都很重要，不论是考试还是面试计算题：π/4DQPSK \| MSK计算与波形绘制二选一
第七章	开始的妙妙表格（不同衰落类型与其抗干扰技术）分集分集的原理（支路独立不相关）显分集分类（使用条件） RAKE接收机几种合并方式（原理和优缺点）交织（注意存储所引起的时延）双工模式均衡类型（自适应均衡技术、基于信道估计的均衡算法）	填空题 \| 问答题：分集
第九章	TDMA（GSM）系统；保护间隔 CDMA（远近效应与功率控制）系统容量 m=\frac{B_t}{B_cN} TDMA：m=\frac{B_t}{B_c\sqrt{\frac{2}{3}\left(\frac{C}{I}\right)_{\min}}} FDMA：m=\frac{sB_t}{B_c'\sqrt{\frac{2}{3}\left(\frac{C}{I}\right)_{\min}}}

绪论¶

基本概念¶

MS（mobile station）：终端

BS（Base station）：基站
MSC（Mobile Switch Center）：移动交换中心

PSTN（public switched telephone network）：固话系统

发展历史¶

4G关键技术

MIMO

OFDM

移动通信发展全景图¶

特点¶

利用无线通信 | 需要抗衰落、抗干扰
需要安全加密
需要提高频带利用率
需要统一管理
终端便捷稳定

常见无线波段¶

频谱资源¶

有限
排他
复用
非耗竭
易污染

工作方式之全双工¶

全双工分为时分、频分双工 TDD|FDD

TDD为准全双工，只是把时隙切分得足够小

题外话—TDM|TDMA|TDD 的区别¶

TDM（时分复用）是将多路信号按时间片依次分配传输的技术，常用于电话系统和数字通信网络等，通过时间分割实现多路信号共享信道
TDMA（时分多址接入）是多用户在不同时间片发送信号以实现多址通信的信道接入技术，广泛应用于移动通信系统（如GSM）、无线局域网和蓝牙技术等，通过时隙分配提高频谱利用率
TDD（时分双工）是通过时间区分上下行通信的技术，主要用于移动通信网络（如4G、5G），通过灵活调整上下行时隙比例适应不同业务需求。
GSM采用FDD，上下行频段间隔45MHz 说人话，即 1. TDD用于将时隙划分并规定上、下行 2. 在802.16中，TDM用于下行，TDMA用于上行，即TDM用于一到多传输时的多路复用，TDMA用于多到一传输时的多址接入 3. 现协议采用技术不再一致

FDD则采用不同的频段信道传输

常见无线通信系统¶

寻呼系统（Paging）
无绳电话（cordless tele）
蜂窝系统（cellular system）
集群通信系统（蜂窝系统变形 | 警用频道 | 高优先级 | 中继延伸）
卫星移动通信（铱系统 | 低轨卫星 | 阴影效应 | 雨衰效应）
无线局域网（WLAN | 802.11）

个域网（蓝牙 | 1Mbps）

WSN¶

蜂窝系统¶

小区制无线通信系统

核心思想是【频率复用】

小区(cell)采用正六边形，故称为蜂窝系统

频率复用¶

频率资源可重复使用，即网络中的【子网】概念

问题转化为【涂色问题】

多址 MA¶

区分用户的技术

目的：在满足QoS的前提下，使用最少的信道

频分多址 FDMA¶

例 | AMPS 系统（FDMA/FDD）

AMPS系统所需带宽为30KHz 考虑MS的低功耗要求，上行信道（Reverse Channel）位于较低频

章节	重点	补充
第一章	移动通信历史与概念数字调制的优势与特点	蜂窝网络基本构成：MS \| BS \| MSC 4G关键技术（OFDM \| MIMO）蜂窝网络的特点（需要抗干扰、加密、统一管理、提高频带利用率、终端便捷稳定） AMPS带宽30KHz、GSM200KHz
第三章	小区与区群：小区、区群、路径损耗指数、同频复用距离D、同频复用比Q 区群大小、设计条件（计算规则i^2 +ij+j^2 ）顶点激励特点（阴影、功率、BS数量）同频小区每一层的数量（`6n`）信道分配：邻频干扰（带外衰减、接收滤波器主瓣泄露）远近效应、功率控制固定信道分配减小邻频干扰分配方案过区切换：两个切换时机选择因子（RSS\|SIR）四种过区切换准则（门限\|滞后余量）软/硬切换（软切换与分集的联系）基于对象的切换策略（上行`NCHO`、下行`MCHO`、`MAHO`）伞状小区（快慢用户）、小区拖尾（LOS）干扰与系统容量：同频干扰（SIR估算仅考虑第一层）较粗略的计算、较精确的计算 P_r=P_0(\frac{d}{d_0})^{-n} 邻频干扰产生原因与对策（主瓣高60~70dB）远近效应原因与功率控制互调干扰（非线性器件，相容频道【任意两频道的差值都不相同】）系统容量提升：用户容量、GOS、话务量与中继效率的概念与计算（会给公式） Pr[\text{ 阻塞 }]=\frac{\frac{A^C}{C!}}{\sum_{k=0}^C\frac{A^k}{k!}}=GOS 将信道分组会造成中继效率（系统容量）的下降提高系统容量的三种方式及其优缺点小区分裂（信道分配方案不变 \| SIR↓ \| 区群不一致 \| 切换）划分扇区（SIR↓ \| 天线↑ \| 信道划分中继效率↓ \| 切换）分区微小区（信道分配方案不变 \| SIR↓ \| 复杂度成本↑）	问答题：小区与区群概念&固定信道分配策略提高系统容量的三种方式及其优缺点计算题：【信干比 \| 话务量】二选一
第四章	自由空间的电波传输：远场条件 d\geq d_f=\frac{2L^2}{\lambda} 接收功率 P_r = \frac{P_T \cdot G_T \cdot G_R }{(4\pi d)^2} \cdot \frac{c^2}{f^2} 路径损耗定义与dB下化简式 PL(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz) 非视距传输：三种无线电传播方式与发生条件（波长与尺寸）自由空间模型与双线反射模型的区别（损耗指数 \| 无波长） P_{r}=P_{T}\frac{G_{T}G_{r}h_{t}^{2}h_{r}^{2}}{d^{4}} 刃型绕射模型与绕射损耗菲涅耳半径：r_n=h=\sqrt{\frac{n\lambda d_1d_2}{d_1+d_2}}=\sqrt{\frac{n\lambda d_1d_2}{d}} 最小菲涅耳半径绕射参数：\nu=h\sqrt{\frac{2(d_1+d_2)}{\lambda d_1d_2}}=\alpha\sqrt{\frac{2d_1d_2}{\lambda(d_1+d_2)}} `h=0`的绕射损耗为`6dB` 对数正态阴影衰落模型：阴影衰落（计算、Q函数）路径损耗指数、平均接收信号功率、对数高斯阴影中断概率定义与计算小区边缘覆盖概率理想小区边界R上的实际接收功率大于最小分辨率的概率小区面积覆盖率及其关系（解释参数变化与现象）当小区边缘覆盖概率一定时，覆盖面积与`b`，即与路径衰减指数和标准差\sigma \mid n 有关衰落容限提高边缘覆盖率（从50%开始）所需要增加的发射功率（dB）称为大尺度下的衰落容限（Fading Margin）链路预算	填空题：反射、散射与绕射发生条件问答题：小区面积覆盖率，解释参数变化与现象计算题：对数正态阴影衰落模型，链路预算
第五章	多径信道冲激响应模型：影响小尺度衰落的因素（多径时延 \| 多普勒频偏 \| 信号传输带宽）宽/窄带信号异同，可分离多径的条件移动多径参数：注意下标多径时延的统计描述功率延迟分布连续下服从指数衰减定义与计算（离散与连续） \bar\tau 、\sigma_\tau 、\tau_{max}=\tau_x-\tau_0 B_{c}\approx\frac{1}{5\sigma_{\tau}} 多普勒扩展（频偏与相干时间） B_{D}=\frac{f_{max}-f_{min}}{2}=\frac{2f_{m}}{2}=\frac{v}{\lambda}=\frac{v}{c} \cdot f_c T_{C}=\sqrt{\frac{9}{16\pi f_{m}^{2}}}=\frac{0.423}{f_{m}} 多径效应、多普勒效应带来的相关带宽、相干时间平坦/频选衰落 \| 快/慢衰落接收信号幅度随机变化小尺度衰落类型：平坦衰落（瑞利信道、莱斯信道）瑞利衰落幅度与方差关联、发生条件（信号幅度相近）莱斯信道与瑞利的关系（LoS、K因子）衰落指标：电平通过率与平均衰落持续时间（公式会给）都服从瑞利分布 \rho=R/R_{rms} ，{R_{rms}=\sqrt2\sigma} N_{_R}=\int_{0}^{\infty}\dot{r}p(r=R,\dot{r})d\dot{r}=\sqrt{2\pi}f_{_m}\rho e^{-\rho^2} LCR与AFD负相关 \overline{\tau}=\frac{e^{\rho^{2}}-1}{\rho f_{m}\sqrt{2\pi}}=\frac{1-e^{-\rho^{2}}}{N_R}	计算题：时延扩展rms、相关带宽相干时间计算多普勒效应/频移判断衰落分类，是否需要均衡电平通过率、平均衰落持续时间
第六章	基本要求与指标：带宽效率与功率效率的转化案例 MPSK调制的约束（恒包络、60dB、简单高效）脉冲成型： RC 无ISI，滚降系数、带外衰减快，频带利用率↓ 需要线性功放高斯脉冲成型滤波器 h_{G}(t)=\frac{\sqrt{\pi}}{\alpha}\exp\left(-\frac{\pi^{2}}{\alpha^{2}}t^{2}\right) 不过零点，一定存在ISI 相较于RC，瀑布图右移，需要允许失真可通过部分响应补偿信号空间：二维星座图 QPSK星座图绘制分布特点与功率关联、绘制（正交基与信号空间）距离与误码性能线性调制技术： QPSK及其优化 OQPSK π/4DQPSK \varphi_k=\theta_{\mathrm{k}}-\theta_{k-1} I_{k}=\cos\theta_{k},Q_{k}=\sin\theta_{k} 相位变化图调制解调框图（基带差分检测）恒包络调制： MSK S(t)=\cos\left[\omega_{c}t+\frac{\pi a_{k}}{2T_{b}}t+x_{k}\right]\quad kT_{b}\leq t\leq(k+1)T_{b} 附加相位：\theta(t)=\frac{\pi a_k}{2T_b}t+x_k\quad,\quad kT_b\leq t\leq(k+1)T_b 三大特点累积相位相差π（频偏和调制指数） \omega_d=\frac{\pi}{2T_b}\:\text{或}\: f_d=\frac{1}{4T_b} h=\frac{2\Delta\omega_d}{\omega_b}=\frac{2 \cdot \pi/(2T_b)}{{2\pi /T_b}}=0.5 正交两个载频都是0.25的整数倍，相差0.5 相位连续条件 x_k=x_{k-1}+\frac{k\pi}{2}(a_{k-1}-a_k) x_{k}=\begin{cases}\quad x_{k-1}&\quad,\quad a_{k-1}=a_{k}\\x_{k-1}\pm k\pi&\quad,\quad a_{k-1}\neq a_{k}&\end{cases} I_{k}{\color{red}\cos\frac{\pi t}{2T_{b}}}\cos2\pi f_{c}t-Q_{k}{\color{red}\sin\frac{\pi t}{2T_{b}}}\sin2\pi f_{c}t \begin{cases}\mathbf{I}_\mathrm{k}=\cos{x}_{k}\\\mathbf{Q}_\mathrm{k}={a}_{k}\cos{x}_{k} = a_kI_k&\end{cases} 调制解调框图与判决规则相位轨迹图调制波形规律（过零点、f1与f2关系，周期数相差0.5） GMSK中高斯滤波器作用：降低旁瓣 OFDM：子载波正交性、CP、IFFT实现跳频与直接序列扩频：（概念、扩频增益、特点与作用）小m序列特点产生（本原多项式）自相关/互相关特性（一个本原多项式产生的是自序列，不同的是互相关） 01游程特点（总数、长度为为`n`的`1`游程与一个长度为`n-1`的`0`游程）解扩条件c(t-T_d)\bullet c(t-\hat{T}_d)=1 两者抗窄带干扰的与原理与差异 FHSS需要跳变频率间隔大于衰落信道相关带宽，且频道切换速度够快 DSSS基于自相关特性将窄带干扰扩展为宽带干扰	细细的看，都很重要，不论是考试还是面试计算题：π/4DQPSK \| MSK计算与波形绘制二选一
第七章	开始的妙妙表格（不同衰落类型与其抗干扰技术）分集分集的原理（支路独立不相关）显分集分类（使用条件） RAKE接收机几种合并方式（原理和优缺点）交织（注意存储所引起的时延）双工模式均衡类型（自适应均衡技术、基于信道估计的均衡算法）	填空题 \| 问答题：分集
第九章	TDMA（GSM）系统；保护间隔 CDMA（远近效应与功率控制）系统容量 m=\frac{B_t}{B_cN} TDMA：m=\frac{B_t}{B_c\sqrt{\frac{2}{3}\left(\frac{C}{I}\right)_{\min}}} FDMA：m=\frac{sB_t}{B_c'\sqrt{\frac{2}{3}\left(\frac{C}{I}\right)_{\min}}}