移动通信期末复习总纲｜录音骨架 × PPT图解 × LaTeX公式

不是“PPT目录重排”，而是“老师复习录音的逐点补全”

移动通信期末复习总纲

每一章先保留录音中老师点名的考点，再把对应 PPT 的定义、公式、原图、画图步骤、计算步骤和易错点嵌进去。所有“老师说一般不考”的知识仍保留，统一标成“了解但不略过”。本版假定读者尚未学习过本课程：图题会解释每条线、每个点和每一步为什么这样画。

START

怎么使用这份 HTML

先做题型，再刷模块

入门读法：先看每张“PPT原图”下的这张图在表达什么，再按看图/作图步骤自己复画；看不懂公式时先读公式下方中文含义，不要直接背符号。

主线原则：录音是“考什么”的边界；PPT 是“这一点具体怎么答、怎么画、怎么算”的填充。所有公式以课堂/PPT写法为准，转写中明显矛盾处已标出。

第一轮：概念框架先通读每节“必须会说”的定义与对比，不碰推导细节。

第二轮：图题/计算专攻 MSK、直扩、M序列、OVSF、OFDM、路径损耗、相关带宽、RAKE、爱尔兰表。

第三轮：默写模板对“分析题”“网络结构图”“设计题”按模板空写一遍。

录音给出的卷面结构

选择：15题×2分=30分。重点是参数、术语、对比、字母缩写。

填空：15空×1分=15分。重点是公式、频率、单位、技术归属。

简答/画图/分析：4题×5分=20分。两概念、一画图、一分析。

综合：35分。两计算（15+10）+ 一设计（10）。

优先级：综合题的核心训练是 路径损耗、OVSF码选择、OFDM编码调制匹配；画图题重点防守 MSK相位轨迹、直扩波形、M序列反馈电路。

移动通信基础、代际与 5G 场景

录音骨架PPT补全

1. 移动通信的基本认识

单工：单方向通信；半双工：双向但不能同时；全双工：双方可同时收发。
蜂窝组网：把服务区划分为多个小区，分别设基站；通过频率复用提高有限频谱的重复利用率。
PLMN：公共陆地移动网络。区域层级可记为：服务区 → MSC区 → 位置区LA → 小区。

2. 1G—5G 的一句话脉络

代际	核心特征	考试可写关键词
1G	模拟蜂窝、语音为主	模拟、FDMA、蜂窝、频率复用
2G	数字蜂窝，话音与低速数据	GSM：FDMA+TDMA、GMSK
3G	高速IP数据网络，电路/分组并存	IMT-2000、WCDMA/cdma2000/TD-SCDMA
4G	全IP、扁平化、移动宽带	LTE、OFDMA、EPC、eNodeB
5G	更高带宽、更低时延、更大连接	NR、Massive MIMO、CU/DU/AAU、SBA、切片

3. 5G 场景：两套口径都要会

ITU 三大场景eMBB：增强移动宽带；mMTC：海量机器类通信；URLLC：低时延高可靠通信。

中国白皮书常见四场景连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接、低时延高可靠。

不要混：eMBB/mMTC/URLLC 是 ITU 的三类业务场景；“连续广域覆盖/热点高容量/低功耗大连接/低时延高可靠”是课程任务中常用的四类描述。

调制：PSK、QPSK、OQPSK、π/4-DQPSK、MSK/GMSK 与信号空间

1. 各代系统调制方式：用于选择/连线

系统	课程中对应的典型调制
GSM	GMSK
D-AMPS / IS-136	π/4-DQPSK
CDMA2000	OQPSK、QPSK
WCDMA	BPSK、QPSK
TD-SCDMA	QPSK、8PSK、16QAM
LTE	QPSK、16QAM、64QAM
5G NR	QPSK、16QAM、64QAM、256QAM

2. PSK 与 QPSK

BPSK / 2PSK一个码元携带1 bit，两个相位状态相差 π。相干解调性能优于差分相干解调。

QPSK一个码元携带2 bit，先串并转换为 I、Q 两路； $T_s=2T_b$ 。I路乘 cosω_ct，Q路乘 sinω_ct，二者正交。

QPSK优势：在相同码元速率条件下，频谱与误码特性可与 PSK 对照理解；其真正优势是一个码元传2 bit，传输效率更高。

3. QPSK、OQPSK、π/4-DQPSK 的相位跳变

方式	做法	最大相位跳变	直接后果
QPSK	I、Q 同时变化	π	可能从星座图对角点直接跨越原点，包络可能过零，不利于非线性功放
OQPSK	将 Q 支路延迟 1 个比特周期 T_b	π/2	任一时刻只允许一路变化，避免 180° 直接翻转
π/4-DQPSK	两套相差 π/4 的QPSK星座交替，差分编码	±π/4、±3π/4	最大跳变从 ±π 降到 ±3π/4；频谱更好，且可差分/非相干检测

QPSK：I、Q一起更新→可能180°跳变→包络可能过零

OQPSK：Q延迟T_b→每次只改I或Q→最大±π/2

4. MSK 与 GMSK：录音要求的相位轨迹

MSK：最小频移键控，可视为调制指数 h=0.5 的连续相位FSK。课程作图抓住：相位连续、纵轴相邻刻度间隔 π/2、初始相位可能不是0、k从0开始。

作图固定步骤

写清给定初始相位 φ₀。
横轴按码元周期切格，k 从 0 写起。
按题中 A_k / 比特映射确定每段相位斜率方向。
相位必须连续连接；不要把相位跳变画成垂直线。
纵坐标按 π/2 标刻度，最后检查每段端点。

GMSK是在 MSK 的数据调制前加入高斯低通滤波。其目的：平滑相位/频率变化，降低旁瓣与带外辐射。GSM采用GMSK。

高频失分：把 MSK 相位纵轴间隔误写为 π；忽略非零初相位；把连续轨迹画成跳变；或把 GMSK 解释成“改变主瓣带宽”而没有写“高斯滤波抑制旁瓣”。

5. 信号空间设计准则（必须补回）

在二维正交基下，星座点坐标为 (I,Q)。若各信号等概出现且码元周期相同：

E_i=I_i^2+Q_i^2,\qquad \overline{E}_s=\frac{1}{M}\sum_{i=1}^{M}E_i,\qquad P_{\mathrm{av}}=\frac{\overline{E}_s}{T_s}

d_{\min}=\min_{i\ne j}\sqrt{(I_i-I_j)^2+(Q_i-Q_j)^2}

核心准则在平均功率相同条件下，选 d_min 最大 的信号空间。最小距离越大，噪声把点推过判决边界越难，误码性能越好。

比较规则

d_min相同：平均功率 P_av 小的更好。
P_av相同：d_min大的更好。
两者都不同：先按比例归一化到同一功率再比 d_min；课堂快捷法按 PPT 可比 d_min/P_av，更严谨可看 d_min²/E_avg。

答题句式：“在各信号等概出现、码元周期相同的条件下，平均发射功率相同应选择最小欧氏距离最大的方案；因为最小距离决定最邻近点误判的抗噪裕量。”

扩频、直扩、M序列、Gold、Walsh 与 OVSF

1. 扩频的本质与方式

本质：以带宽换取抗干扰能力。香农观点下，在信道容量一定时，增大带宽可降低所需信噪比。

方式	含义
DS 直接序列扩频	用高码率PN码直接扩展信息频谱，接收端用同一码相关解扩。
FH 跳频	载波频率按扩频码控制不断跳变。
TH 跳时	在一帧的多个时片中，按扩频码决定哪个时片发射。
混合	DS/FH、DS/TH、DS/FH/TH 等。

处理增益：

G_p(\mathrm{dB})=10\log_{10}\!\left(\frac{T_b}{T_c}\right) =10\log_{10}\!\left(\frac{R_c}{R_b}\right)

其中

T_b

为信息比特周期，

T_c

为码片周期，

R_b

为比特速率，

R_c

为码片速率。因为

T_b>T_c

，所以

G_p

为正。

2. 直接序列扩频（DS-SS）画图与原理

信息比特 m(t)⊕高速PN码 c(t)→扩频码片序列→调制发送

接收扩频信号⊕ 同步PN码→解扩→判决恢复信息

扩频实现位置：信息码与高速扩频码的模二加（对应 ±1 表示时为相乘）。
抗窄带干扰：干扰经解扩后被展宽，功率谱密度下降；有用信号被压回窄带，形成处理增益。
波形题：一个信息比特内要完整铺开若干个码片；比特为0/1时按异或规则决定“PN原样/PN取反”。

3. M序列：产生、性质、镜像

产生n级线性反馈移位寄存器(LFSR)产生。反馈系数 C₀…C_n：C_i=1 表示该抽头参与模2加反馈；级数 n 时系数位数是 n+1。

周期 $P=2^n-1$ 。不要写成 2(n−1)。反馈系数首、尾通常为1。

M序列反馈系数转换：

(217)_8=(010\;001\;111)_2

先转为二进制，再按题目给的

C_0

到

C_n

索引方向确定参与模2加反馈的抽头；

C_i=1

表示该抽头参与反馈。

平衡性：一个周期内“1”和“0”的数量只差1。
尖锐自相关：零移位相关最大，非零移位很小，适合同步、测时延、RAKE分辨多径。
互相关：一般为多值，不能简单说“任意M序列严格正交”。
游程性质：长短游程分布近似随机；有1个长度为n的“1”游程及1个长度为n−1的“0”游程。
镜像抽头：按镜像/时间反向关系重构。不能只把原反馈线随意左右翻一下。

4. Gold、Walsh、OVSF 的分工

序列	形成方式与性质	典型用途
Gold码	两个等长度、同码速率 M序列优选对模2加；改变相对相移产生一组序列；具有三值互相关。	扰码、区分不同源/小区
Walsh码	由Hadamard矩阵递推生成，+1/−1正交函数集。	同步正交信道化
OVSF码	正交可变扩频因子码；以码树表示，支持不同SF。	WCDMA信道化、可变数据速率

5. OVSF 设计题：固定四步

先算扩频因子： $SF=\dfrac{R_c}{R_s}$
在 OVSF 码树中找到对应 SF 的那一层，选取该层可用码。
父码、子码、孙码不能同时分配；选中一个节点后，它的祖先和全部后代都禁用。
不同分支、彼此没有祖先/后代关系的码可共存；最后检查各业务速率是否满足。

设计题得分点：写出 SF 计算式 → 写码树层级 → 明确“父子不可共存” → 给出满足条件的一组码分配。答案可不唯一。

多载波与 OFDM：原理、CP、峰均比、同步与设计题

1. 多载波与 OFDM 的基本逻辑

多载波：把高速串行数据拆为多路低速并行数据，分别调制到多个子载波上。单个子载波符号周期变长，抗多径能力增强。
OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing，子载波正交重叠排列；在一个子载波频谱零点处，其他子载波可取峰值，仍能正交分离。
正交条件： $\Delta f=\dfrac{1}{T_u}$ ，T_u为有效符号时长。

2. OFDM 的实现链路

串并转换→QAM/PSK映射→N点IDFT/IFFT→并串转换→加CP→DAC/发射

接收/采样→去CP→FFT→均衡/解映射

IDFT/IFFT 的作用：一次性合成N个正交子载波的时域叠加信号；FFT用于把接收时域符号分离回各子载波数据。

3. 保护间隔与循环前缀 CP

为什么有保护间隔多径延迟会让前一符号尾部拖入后一符号，形成ISI（码间干扰）；还会破坏子载波正交性，形成ICI（载波间干扰）。

为什么用CP而非纯空白CP是把IDFT输出末尾一段复制到前面。它使多径线性卷积在有效区间等效为循环卷积，保留FFT正交分离条件。

T_s=T_u+T_{\mathrm{CP}}

设计时通常要求：

T_{\mathrm{CP}}\ge \tau_{\max}

其中

\tau_{\max}

是信道最大时延扩展，实际工程还会预留一定裕量。

作图点：不要只画“空白保护间隔”。课程要求要画出“把符号末尾复制到前面”的 CP 延拓。

4. OFDM三大附加问题

问题	原因	课程答案
带外泄漏	有限符号截断带来旁瓣	加窗，如升余弦窗，使带外功率谱下降更快
峰均比 PAR/PAPR 大	多个独立子载波叠加，可能同相形成大峰值	预畸变/预编码、编码、加扰，避免大功率码字；功放线性区要更大
同步敏感	频偏、采样偏差、FFT窗口偏移会破坏正交性	载波同步、样值同步、符号同步

5. OFDM 编码+调制联合设计题

N_{\mathrm{info}}=R_bT_s

N_{\mathrm{code}}=\frac{N_{\mathrm{info}}}{R_c},\qquad b=\frac{N_{\mathrm{code}}}{N_{\mathrm{sc}}},\qquad M=2^b

其中

R_c

是信道编码码率，

N_{\mathrm{sc}}

是数据子载波数，

b

是每个子载波需要承载的编码比特数。

课堂例型：20 Mb/s、符号周期 8 μs、40个数据子载波、码率R_c=1/2。

N_info=20×10⁶×8×10⁻⁶=160 bit。
N_code=160/(1/2)=320 bit。
b=320/40=8 bit/子载波。
$M=2^8=256$ ，所以选 256QAM，编码率1/2。

单位坑：PPT题干若出现“8 ms”，但后续计算是160 bit，则实际使用的是 8 μs。考试先统一单位；高阶调制默认优先选QAM，不写256PSK。

无线电波传播与路径损耗：自由空间、奥村模型

1. 三条典型传播路径（按老师口径）

直射波从发射天线直接到接收天线；VHF/UHF的重要传播方式。

地面反射波经地面反射后到达接收机。

地表面波沿地球表面传播；在高频移动通信中随距离迅速减弱，常可忽略。

2. 自由空间损耗与链路预算

Friis自由空间传输式：

P_r=P_tG_tG_r\left(\frac{\lambda}{4\pi d}\right)^2

常用自由空间路径损耗：

L_{\mathrm{fs}}(\mathrm{dB})=32.45+20\log_{10}d(\mathrm{km})+20\log_{10}f(\mathrm{MHz})

链路预算：

P_r(\mathrm{dBm})=P_t(\mathrm{dBm})+G_t(\mathrm{dB})+G_r(\mathrm{dB})-L_{\mathrm{total}}(\mathrm{dB})

物理本质：不是空气“吸收”导致的必然损耗，而是球面扩散使单位面积功率密度下降，固定有效孔径捕获功率变少。
单位：1 W=30 dBm；P(dBm)=10log₁₀(P/mW)=30+10log₁₀(P/W)。
不要重复扣除天线增益：若先写 P_r=P_t+G_t+G_r−L，则L中不要再包含同一对天线增益。

3. Okumura（奥村）模型：考场步骤

适用范围（PPT）：VHF/UHF；基站有效高度30—200m；移动台天线高度1—10m；距离1—20km。

先算自由空间损耗 L_fs。
按频率f和距离d，从曲线查中等起伏地市区基准中值损耗 A_m(f,d)。该基准对应 h_b=200m、h_m=3m。
查基站/移动台天线高度增益修正 H_b、H_m，按课件要求做地形地物修正。
求总传输损耗，再用链路预算求接收功率。

奥村模型课堂计算写法：

L=L_{\mathrm{fs}}+A_m(f,d)-H_b-H_m

若题目给出地形、地物修正因子，再按题目要求加入。

P_r=P_t+G_t+G_r-L

曲线题重点：横轴频率、按距离选曲线、外侧刻度读A_m；先确认单位。若 H_b 是负值，代入“−H_b”后结果会增加损耗。

移动信道、衰落与分析题标准写法

1. 大尺度与小尺度衰落

类别	原因	变化尺度	主要对策
路径损耗	收发距离增大，平均接收功率下降	公里量级	覆盖规划、功率预算
阴影衰落	建筑、地形、植被遮挡	数百波长量级，变化慢	衰落余量、宏分集、站址优化
小尺度衰落	多径时延扩展、多普勒频移	数十波长/短时间，变化快	均衡、分集、编码、交织、RAKE

2. 多径：时域与频域后果

多径：接收信号由不同路径、不同幅度、不同相位、不同到达时刻的分量叠加形成；基站与手机都会受多径影响。
同相：增强；相差180°：相消，深衰落。
时域：一个短脉冲经过信道后变成一串延迟脉冲，叫时间色散/时延扩展；相邻符号重叠造成ISI。
频域：不同频率的增益/相位不再相同，可能形成频率选择性衰落。

若

R_s=200\ \mathrm{kb/s}

，则

T_s=\frac{1}{R_s}=5\ \mu\mathrm{s}

若

\Delta\tau=1\ \mu\mathrm{s}

，则延迟拖尾约占一个码元的

\frac{\Delta\tau}{T_s}=\frac{1}{5}

因此存在较明显的符号重叠风险。

3. 相关带宽、平坦/频率选择性衰落

定义相关带宽 B_c：在这个频率范围内，信道对不同频率分量的幅度增益和相位近似一致。

判据

B_c > 信号带宽 B_s：平坦衰落。
B_c < B_s：频率选择性衰落。

相关带宽与时延扩展成反比。PPT示例采用的工程估算为

B_c\approx\frac{1}{2\pi\Delta\tau}

当

\Delta\tau=1.37\ \mu\mathrm{s}

时，

B_c\approx116\ \mathrm{kHz}

。不同相关系数门限可能使用不同近似式；题干给定公式时，应以题干为准。

不死背单一常数：不同相关系数阈值（0.9、0.5）有不同近似式。考试优先用老师PPT该题给的公式，核心一定是“B_c 与信号带宽比较”。

4. 多普勒、相关时间、快慢衰落

f_m\approx\frac{v}{\lambda}=\frac{vf_c}{c},\qquad T_c\approx\frac{1}{f_m}

T_c>T_s\ \text{（或码片周期）}\Rightarrow\text{慢衰落}

T_c<T_s\ \text{（或码片周期）}\Rightarrow\text{快衰落}

移动速度越大、载波频率越高，最大多普勒频移越大，相关时间越短，信道变化越快。

5. “分析题”万能双维模板

多径维度：由给定时延扩展求/比较相关带宽 B_c 与信号带宽 B_s，得出平坦或频率选择性衰落，并说明是否容易产生ISI、是否需均衡。
多普勒维度：由速度与频率得到 f_m，进而求 T_c；比较 T_c 与符号/码片周期，得出快或慢衰落。
最后写对策：频率选择性/ISI→均衡、CP或多载波；快衰落→交织、时间分集、快速功控；多径→RAKE/分集。

分集、合并与 RAKE 接收

1. 分集的双重含义

分散传输/接收：获得多个统计独立、携带同一信息的衰落信号；集中处理：对这些信号选择或合并，降低同时深衰落概率。

宏分集多基站分集，主要减轻平坦衰落、慢衰落；软切换可形成宏分集。

微分集空间、频率、时间、极化、场分量、角度等，主要对抗快衰落/频率选择性衰落。

2. 各类分集的“条件—实例”

类别	独立条件/特点	课程实例
空间分集	天线间距足够大；市区常取约0.5λ，郊区约0.8λ	多天线接收、天线阵
频率分集	频率间隔大于相关带宽	跳频、直接序列扩频
时间分集	重发间隔大于相关时间	编码、交织、重传
角度分集	不同到达角路径独立；用方向性天线分离	智能天线/波束形成
极化分集	不同极化电磁波衰落相对独立	双极化天线

3. 三种合并方式

方式	规则	性能/复杂度
选择合并 SC	选择瞬时信噪比最高的一支输出	简单，但没有利用其余支路能量
等增益合并 EGC	先相位对齐，各支路等权相加	简单，性能接近MRC
最大比合并 MRC	权值与信号幅度成正比、与噪声功率成反比	最佳线性合并，复杂度更高

4. RAKE：CDMA中把多径“变废为宝”

搜索最强多径→每一路一个相关器/手指→估计延时、相位、强度→加权合并（常MRC）→判决

RAKE可分辨多径的条件：

\Delta\tau>T_{\mathrm{chip}},\qquad T_{\mathrm{chip}}=\frac{1}{R_c}

并且扩频码必须具有尖锐的自相关特性。只有两个条件同时满足，相关器输出的多个峰才容易分开。

IS-95例： $R_c=1.2288\ \mathrm{Mchip/s}$ ， $T_c=0.8137\ \mu\mathrm{s}$ 。市区时延扩展1.5—2.5 μs，大于T_c，多径可分离，RAKE可用。

易错：RAKE属于利用多径时延差的时间分集，但它不需要人为重复发送；延时由环境决定，且分集支路数不固定。

编码、交织、均衡

1. 编码在各代系统中的定位

系统	课程要记的编码
2G GSM	奇偶校验、卷积码
3G WCDMA/cdma2000/TD-SCDMA	CRC、卷积码、Turbo码（数据）
4G LTE	Turbo、LDPC、BTC
5G NR	LDPC：数据信道/大码块；Polar：控制信道/小码块

考试边界：不要求推 LDPC/Polar 的构造和译码；要会“5G数据信道用LDPC、控制信道用Polar”。

2. BCH、Turbo 的基本认识

BCH：线性分组码中的循环码，构造方便、纠错能力强；RS 是非二进制 BCH 码。
Turbo：典型结构为两个递归系统卷积码并行级联，中间通过交织器；采用软信息迭代译码，性能接近香农限。
卷积码：纠错能力强，可配合交织处理随机和突发差错。

3. 交织与解交织：一定会操作

交织按行写入、列读出。把连续突发错误分散成随机错误，便于后级信道编码纠正。

解交织按列写入、行读出。它是交织过程的逆操作。

错误类型：交织本身不“消除”误码；它把连续突发误码打散。最终纠错主要依靠后续译码。

4. 均衡：解决什么？训练序列为什么放在中间？

均衡的本质：补偿信道幅相失真，核心是对抗多径时延引起的ISI。自适应均衡器需要跟踪时变信道。

已知训练序列→估计当前信道→调整均衡器系数→恢复业务比特

为什么训练序列放在GSM突发中间：移动信道随时间变化，训练序列靠近同一突发的数据两侧，能较好代表该突发期间的信道状态，便于均衡器跟踪。

区域覆盖、蜂窝、干扰、系统容量与话务量

1. 区域覆盖与蜂窝

带状网适合公路、铁路、海岸等狭长区域；宜用定向天线形成扁圆覆盖。双频制/三频制可进行频率再用。

大区制一个基站覆盖整个服务区；优点是结构简单、成本低，缺点是容量小、盲区与上下行增益差明显。

蜂窝制实际常用正六边形近似小区：可无缝平铺，邻区距离规则，便于频率规划和复用。

2. 频率复用、区群与同频距离

N=i^2+ij+j^2

D=R\sqrt{3N},\qquad Q=\frac{D}{R}=\sqrt{3N}

频率复用的收益：相同频率在足够远的小区重复使用，提高单位频谱可服务的小区数。
约束：同频干扰不能超过防护比要求。N越小，复用越密、容量越高，但同频干扰越强。
注意：只有当N=1时，D=√3R；一般题必须写 D=R√(3N)。

3. 干扰类型：定义—来源—处理

干扰	核心原因	处理办法
同频干扰	频率复用导致同频小区/信道同时存在	合理复用距离、扇区化、功控；不能靠普通频域滤波完全消掉
邻道干扰	发射带外泄漏、收发滤波不理想	减小带外辐射、提高邻道选择性、规划中避免邻频近用
互调干扰	非线性器件产生组合频率，可能落入有用带内	改善线性度、频率规划、避免三阶互调如 $2f_1-f_2$
阻塞干扰	带外强信号使接收机进入饱和失真	提高带外抑制度/动态范围
远近效应	近用户到基站功率远大于远用户，淹没弱信号	自动发射功率控制，使到达基站功率尽量接近

区分损耗与干扰：路径损耗/阴影衰落是有用信号变弱；干扰是额外的非期望信号叠加。两者都让接收变差，但概念不能混写。

4. 提高蜂窝系统容量的常见办法

小区分裂：减小小区半径、增加基站数，提高单位面积复用次数。
扇区化/定向天线：缩小同频干扰扇区，提高S/I。
优化频率复用：在满足干扰门限下减小N。
功率控制、智能天线、MIMO、动态资源分配：降低干扰并提高频谱效率。

5. 话务量与爱尔兰表：完整计算模板

A=\lambda S,\qquad A_0=\lambda_0S,\qquad B=\frac{A-A_0}{A}

每个用户的忙时话务量：

a=\frac{CTk}{3600}\ \text{Erlang}

其中

C

为每天平均呼叫次数，

T

为每次占用信道时间（秒），

k

为忙时集中系数。

M=\frac{A}{a}

由用户数、C、T、k先求小区总忙时话务量 A。
给定呼损率 B 和信道数 m，用爱尔兰B表在“m / B”交点确定可承载话务量 A，或反查最小信道数。
若题目问可容纳用户数，先由爱尔兰表得到总A，再除以每用户忙时话务量a。

单位坑：若T以秒给出，必须除3600；“集中系数”是全天话务量折算到最忙一小时的比例。

GSM：无线接口、逻辑信道、号码识别、控制管理

1. GSM无线参数

多址与双工GSM采用 FDMA+TDMA；每载频有8个时隙，即8个物理信道；GSM900为FDD。

频率上行890—915 MHz；下行935—960 MHz；上下行间隔45 MHz；载频间隔200 kHz；124对载频。

GSM900中，

n=1,2,\ldots,124

：

f_{\mathrm{up}}(n)=890+0.2n\ \mathrm{MHz}

f_{\mathrm{down}}(n)=935+0.2n\ \mathrm{MHz}

所以

f_{\mathrm{down}}=f_{\mathrm{up}}+45\ \mathrm{MHz}

例：下行936 MHz对应上行891 MHz。

2. GSM逻辑信道：字母一定要会

类别	信道	功能关键词
业务信道	TCH/F	全速率业务信道，承载话音/用户数据
广播信道 BCH	FCCH	频率校正
	SCH	时间同步、帧号等同步信息
	BCCH	广播小区/系统信息、位置区标志
公共控制信道 CCCH	PCH	寻呼被叫移动台
	AGCH	接入授权/分配资源
	RACH	移动台随机接入请求
专用控制信道 DCCH	SDCCH	独立专用控制：登记、鉴权、呼叫建立等
	SACCH	慢速随路控制：持续测量/控制
	FACCH	快速随路控制：紧急控制，如切换命令

3. 物理时隙与突发脉冲

一个TDMA帧含8时隙；每个时隙0.577 ms，约156.25 bit。
NB：常规突发，用于业务信道和专用控制信道。
FB：频率校正突发，用于校正移动台载波频率。
SB：同步突发，用于时间同步。
AB：接入突发，用于随机接入。

4. GSM号码与识别码

缩写	是什么
MSISDN	手机号码
IMSI	国际移动用户识别码，用户身份
IMEI	国际移动设备识别码，设备身份
MSRN	移动台漫游号码，用于呼叫路由
TMSI	临时移动用户识别码，无线接口上尽量代替IMSI保护隐私

5. 位置登记、鉴权、加密、设备识别

位置登记跟踪位置变化，对HLR/VLR中的位置数据登记、删除、更新。位置区标志由BCCH广播；常用TMSI进行登记。开/关机可进行IMSI附着/分离；还有周期性登记。

鉴权与加密鉴权确认用户合法性；AuC提供RAND、SRES、Kc三参数组。Ki和IMSI存储在SIM及AuC。加密保护MS与BTS之间的话音/数据及相关信令。

设备识别EIR依据IMEI管理白名单、黑名单、灰名单，防止非法或被盗设备接入。

呼叫接续主叫/被叫都围绕：请求 → 鉴权 → 加密 → 建立 → 分配信道 → 接续/连接 → 分配或更新TMSI。

网络结构演进、切换与位置管理

1. GSM网络结构和接口

MSUmBTSAbisBSCAMSC→PSTN/其他网络

网元	必须会的功能
BTS	服务小区的无线收发、调制解调、部分基带处理；实现与MS的空口功能。
BSC	无线资源/信道管理，呼叫链路建立与拆除，辖区内切换控制。
MSC	移动交换、呼叫控制、路由、计费，与固定网接口。
HLR	永久用户数据库：签约数据、服务、当前VLR/位置等。
VLR	临时访问用户数据库，保存来去话所需信息及临时位置数据。
AuC / EIR	鉴权中心 / 设备识别寄存器。

2. 1G—5G网络演进

网络	结构抓手
1G	BS—MSC—PSTN，是有线电话网的无线延伸；蜂窝和频率复用是关键创举。
2G GSM	BSS（BTS+BSC）与核心网分层，HLR/VLR/AuC/EIR等数据库独立。
3G	CS域+PS域；WCDMA新增Node B和RNC，RNC管理无线资源。
4G LTE	全IP、扁平化；eNodeB合并NodeB+RNC部分功能；EPC核心网含MME、S-GW、P-GW、HSS。
5G	接入网CU/DU/AAU分离；5GC采用SBA服务化；控制面与用户面进一步分离，支持网络切片。

3. 5G CU、DU、AAU与核心网

CU集中单元，处理非实时高层协议和服务，偏控制/集中。

DU分布单元，处理实时基带、物理层/MAC/RLC等，靠近无线侧。

AAU有源天线单元，≈RRU+天线，集成射频和部分物理层，支持Massive MIMO。

AMF接入和移动性管理。

SMF会话管理。

UPF用户面转发/处理。

UDM统一用户数据管理。

PCF策略控制。

AUSF鉴权服务。

网络切片：在共享的物理基础设施上，按业务需求逻辑划分出具有不同能力/指标的网络实例。

4. 越区切换

类型	含义	关键点
硬切换	先断旧链路，再建新链路	break before make；常见于不同频率/多种系统
软切换	维持旧链路的同时建立新链路，可靠后再断旧链路	make before break；CDMA同频相邻基站，可分集合并
更软切换	同一基站不同扇区间切换	通常由基站内合并管理
接力切换	课程中特指TD-SCDMA的相关切换技术	作为系统特色记忆

切换准则：可基于平均接收信号强度、SNR/SIR、BER；常见组合是“门限+滞后余量”，用于避免乒乓切换。

控制方式：移动台控制(MCHO)、网络控制(NCHO)、移动台辅助(MAHO)。预留部分信道可提高切换成功率。

PPT原图图题精讲**流程图题：位置登记——HLR、旧VLR与新VLR如何协作**

5. 位置管理：两项任务

位置登记/位置更新移动台跨位置区、开关机或周期性触发时，更新HLR/VLR，保证网络知道用户大致在哪个位置区。

呼叫传递有来话时，先查HLR得到当前VLR/路由信息，再在相应位置区寻呼(Paging)移动台，建立呼叫。

CDMA系统关键技术：功率控制、分集、软切换、可变速率、MUD

1. CDMA的特征与问题

不同用户以码序列区分，频率、时间可重叠；全部用户共享同一宽带无线信道。
优点：抗干扰、抗多径、保密性好、软容量、可软切换。
MAI多址干扰：用户码不完全正交、异步等导致互相干扰。
远近效应：近用户强信号压制远用户弱信号。它不是只有CDMA才有的物理现象，但在所有用户共频的CDMA上行尤其严重。

2. 功率控制：分类必须会分

类别	对象与目的	机制
反向/上行功控	控制移动台发射功率，使各用户到达基站功率尽量相同且刚好满足Eb/I₀门限	开环+闭环，内环+外环
开环功控	移动台根据前向接收总功率粗估所需上行功率	快、简单、无反馈；假设上下行路径损耗相同，且受其他基站总功率影响，所以不准
闭环/内环	基站测量Eb/I₀与目标比较，发升/降功率命令	IS-95例：每1.25ms一次，800次/s，每次约1dB调节
外环	根据帧误率调整目标Eb/I₀	较慢，TTI量级
正向/下行功控	控制基站对各移动台的下行功率，刚好满足质量门限	根据前向FER等测量，速度较慢（约20ms到2s）

功控的最终作用：抑制远近效应与干扰累积，降低终端耗电，提升系统容量。

3. CDMA的其他关键技术

分集时间分集：卷积编码、交织；频率分集：宽带扩频；空间/宏分集：多天线与软切换；多径分集：RAKE。

软切换同频CDMA相邻基站覆盖区中，旧链路不断、新链路先建立，再合并，提升可靠性。

可变速率语音编码利用语音激活因子，静音时降低速率/功率，减少干扰并提高容量。

MUD多用户检测接收端估计包括本用户在内的多用户数据，再抵消其他用户干扰，减小MAI并提升容量。

3G / IMT-2000 与三大主流标准

1. 3G概述

3G=第三代移动通信系统；ITU命名为 IMT-2000。
寓意：约2GHz频段、约2000kb/s峰值业务、约2000年前后商用、面向全球标准。
目标：多速率、多媒体/Internet、全球漫游、频谱效率高、容量大、上下行速率可不对称、质量与安全性更好。
典型速率：高速移动约114 kb/s；步行约384 kb/s；室内固定约2 Mb/s（按课件口径）。

2. 三大主流标准对比

标准	核心特征	演进基础	课程关键词
WCDMA	宽带CDMA，5MHz载频，3.84Mc/s，异步基站，功控1600Hz	GSM向3G演进	OVSF信道化、Gold扰码、Node B、RNC、HSDPA
cdma2000	多载波CDMA，n×1.25MHz，同步基站，功控800bps	IS-95/CDMA网络演进	多载波≠OFDM
TD-SCDMA	中国自主标准，TDD、同步、时分双工	独立标准体系	智能天线、联合检测、上行同步、接力切换

3. WCDMA必须掌握的补全点

信道化：数据符号→码片，增加带宽；每符号码片数为扩频因子SF，使用OVSF码。
扰码：在扩频后作用，用Gold码区分不同信号源/小区。
同步 vs 异步：IS-95同步小区常用同PN序列不同时移区分，依赖GPS；WCDMA异步小区用不同扰码区分，不依赖GPS，但小区搜索/切换更复杂。
HSDPA：高速下行分组接入。主要手段：多码道传输、AMC自适应编码调制、HARQ、快速调度。
AMC：信道好用高阶调制/高码率（如16QAM、3/4）；信道差用QPSK、低码率保障质量。
HARQ：出错数据先存储，再请求重传并合并解调；有分集增益，可减少重传次数。
快速调度：RR最公平；Max C/I吞吐量最大；PF折中公平与吞吐。

TOOLBOX

LaTeX 公式总表：章节内出现一次，这里再统一速查

使用方式：本表不是替代章节理解。先在对应章节理解“公式在解决什么”，考前再用本表集中默写。所有公式均已用LaTeX渲染。

模块	公式	用途与判据
香农与扩频	$C=W\log_2(1+S/N)$ $G_p=10\log_{10}(T_b/T_c)=10\log_{10}(R_c/R_b)$	带宽可换取所需信噪比；处理增益必须为正。
M序列	$P=2^n-1$ $R_{xx}(\tau)=1\;(\tau=0),\ -1/P\;(\tau\ne0)$	周期、尖锐自相关、同步与RAKE分径。
OVSF	$SF=R_c/R_s$	先求SF，再选码树层；父子/祖孙不可共存。
OFDM	$\Delta f=1/T_u$ $T_s=T_u+T_{CP}$ $T_{CP}\ge \tau_{max}$	子载波正交与循环前缀设计。
OFDM设计	$N_{info}=R_bT_s$ $N_{code}=N_{info}/R_c$ $b=N_{code}/N_{sc}$ $M=2^b$	码率、编码率、子载波数→调制阶数。
自由空间	$P_r=P_tG_tG_r(\lambda/(4\pi d))^2$ $L_{fs}=32.45+20\log d(\mathrm{km})+20\log f(\mathrm{MHz})$	传播损耗与链路预算。
奥村	$L=L_{fs}+A_m(f,d)-H_b-H_m$ $P_r=P_t+G_t+G_r-L$	先自由空间，再查基准损耗，再做修正。
多径与相关带宽	$B_c\approx 1/(2\pi\Delta\tau)$	$B_c>B_s$ 平坦； $B_c<B_s$ 频率选择性。
多普勒	$f_m\approx v/\lambda=vf_c/c$ $T_c\approx1/f_m$	$T_c>T_s$ 慢； $T_c<T_s$ 快。
分集/RAKE	$T_{chip}=1/R_c$ $\Delta\tau>T_{chip}$	尖锐自相关+时延差超过一个码片，才可分离多径。
蜂窝复用	$N=i^2+ij+j^2$ $D=R\sqrt{3N}$ $Q=\sqrt{3N}$	区群大小、同频距离、复用系数。
同频干扰	$S/I\approx Q^n/k$	理解N、Q、路径衰减指数与干扰门限的关系。
话务量	$A=\lambda S$ $B=(A-A_0)/A$ $a=CTk/3600$ $M=A/a$	爱尔兰表反查前先统一单位。
GSM900	$f_{up}=890+0.2n\;\mathrm{MHz}$ $f_{down}=935+0.2n\;\mathrm{MHz}$	$f_{down}=f_{up}+45\ \mathrm{MHz}$ 。

了解但不略过

补充公式：Hata、Hadamard、Erlang B

H_{2n}=\begin{bmatrix}H_n&H_n\\H_n&-H_n\end{bmatrix}

B(m,A)=\frac{A^m/m!}{\sum_{k=0}^{m}A^k/k!}

L_{\mathrm{Hata}}=69.55+26.16\log_{10}f_c-13.82\log_{10}h_b-a(h_m)+(44.9-6.55\log_{10}h_b)\log_{10}d

爱尔兰B考试按表反查更快；Hata与Hadamard递推用于理解和扩展，不替代课堂主线。

五类答题模板

模板A：解释一种技术“为什么有用”

先写问题（多径/干扰/容量不足）→ 写机制（如何处理）→ 写结果（降低ISI、抑制干扰、提高可靠性/容量）→ 给一个系统实例。

模板B：比较两种体制

按“区分维度/资源、关键参数、优缺点、典型系统”四列写；不要只给概念定义。

模板C：衰落分析

多径：

\Delta\tau\to B_c

与

B_s

比较→平坦/频选+ISI；多普勒：

v,f_c\to f_m\to T_c

与

T_s

比较→快/慢；最后给对策。

模板D：网络结构图

无线接入侧→控制/交换侧→用户数据库→外部网络；每个网元至少写1个关键功能。GSM图优先标：MS—BTS—BSC—MSC，旁挂HLR/VLR/AuC/EIR。

模板E：开放设计题

先列约束条件，再计算参数，再给一组可行选择，最后逐条验证。OVSF验“SF与父子关系”；OFDM验“比特数/子载波为整数、调制阶数为2的整数次幂”。

SUPPLEMENT

老师说“非重点/一般不考”的内容：保留知识点，但标明复习深度

使用方式：这里不是删减内容，而是防止它和综合计算、画图题抢时间。每项都给出“是什么—为什么会出现—复习到哪里”。

了解但不略过

1. 移动通信发展细节、标准组织与年代

是什么：1G、2G、3G、4G、5G的商用时间、国际组织、各标准的提出背景。

为什么保留：它们帮助理解“为什么2G是数字、3G转向CDMA、4G转向OFDM、5G强调新空口和服务化核心网”。

复习深度：不必背每个年份；要能说清 ITU→IMT-2000、3GPP、TD-SCDMA是中国3G标准，并能写出1G到5G的核心演进方向。

了解但不略过

2. 16QAM与信号空间“从零设计”的完整方法

老师提示这类开放式设计一般不会作为卷面设计题的主要形式，但它是理解高阶调制的基础。16QAM常把I、Q两个坐标各取四个电平，例如 $\{-3A,-A,A,3A\}$ ，两两组合得到16个点。

\mathcal S_{16\mathrm{QAM}}=\{I+jQ\mid I,Q\in\{-3A,-A,A,3A\}\}

相邻点间距为

2A

。当星座点更密时，在相同平均功率下

d_{\min}

变小，因此对信噪比要求更高。

复习深度：会看、会算平均功率和最小距离；会解释“高阶QAM频谱效率高但抗噪声更弱”。

了解但不略过

3. M序列优选对、Gold码、Walsh/Hadamard递推

优选对：不是任意两条M序列都适合一起使用；要选择互相关性质较好的组合。Gold码：由等长、同码速率的M序列优选对作模2加得到，改变相对位移可产生一族码。Walsh码：由Hadamard矩阵生成，优势是严格正交。

H_1=[1],\qquad H_{2n}=\begin{bmatrix}H_n&H_n\\H_n&-H_n\end{bmatrix}

M序列双极性归一化自相关常写成

R_{xx}(\tau)=\begin{cases}1,&\tau=0\\-\dfrac{1}{P},&\tau\ne0\end{cases}

复习深度：不必手推优选对判定式；要知道Gold码互相关较好、Walsh码正交、OVSF码树来自Walsh递推思想。

了解但不略过

4. OFDM加窗、5G NR数字化参数与802.11a/g

加窗：OFDM符号被时间截断会产生旁瓣；使用升余弦等窗可降低带外泄漏。5G NR：仍以OFDM为基础，但支持多种子载波间隔，例如15、30、60、120、240 kHz；子载波间隔越大，符号越短，更适合低时延和高频段场景。

\Delta f=15\times2^\mu\ \mathrm{kHz},\qquad T_u=\frac{1}{\Delta f}

复习深度：知道LTE常用15 kHz，5G NR支持多种SCS；不要求背完整帧结构或逐个物理信道。

了解但不略过

5. 奥村地形/地物修正与Hata模型

奥村模型：先用自由空间损耗作为基础，再通过实测曲线和修正因子考虑市区、郊区、开阔地、天线高度等影响。Hata模型：用经验公式拟合奥村曲线，更适合计算机预测。

L_{\mathrm{Hata}}=69.55+26.16\log_{10}f_c-13.82\log_{10}h_b-a(h_m) +(44.9-6.55\log_{10}h_b)\log_{10}d

这里通常把城市市区作为基准，再对郊区/开阔地做修正。

复习深度：录音明确表示奥村计算题通常考“自由空间损耗+查图/基准损耗”的主线，不把复杂地形修正作为主攻；但要知道为什么郊区/开阔地损耗通常小于市区。

了解但不略过

6. 均衡器类型、Turbo/LDPC/Polar内部原理

ZF均衡试图把信道响应完全抵消，能消ISI，但在信道深衰落频点可能严重放大噪声。

MMSE均衡同时考虑ISI与噪声，折中最小均方误差，通常比ZF更稳健。

Turbo码并行级联卷积码+交织器+软信息迭代译码，性能接近香农限。

LDPC/PolarLDPC依靠稀疏校验矩阵、适合并行译码和大码块；Polar依据信道极化、适合控制信道与小码块。

复习深度：不要求手写编码器输出或推译码过程；必须准确答出“均衡对抗ISI”“LDPC数据、Polar控制”。

了解但不略过

7. 蜂窝容量的进一步关系式与容量提升逻辑

若只考虑第一层

k

个同频干扰小区，路径衰减指数为

n

，常用近似：

\frac{S}{I}\approx\frac{Q^n}{k}=\frac{(\sqrt{3N})^n}{k}

系统总信道容量常写为：

C_T=\frac{L}{N}N_S

其中

L

为可用无线信道总数，

N

为区群大小，

N_S

为小区总数。

理解：减小 $N$ 会让每小区获得更多信道，看起来容量上升；但 $Q$ 下降、 $S/I$ 变差，同频干扰会变重。因此容量规划永远是“复用密度”和“干扰门限”的平衡。

了解但不略过

8. 多址技术的完整视野：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA、OFDMA、随机多址与NOMA

方式	用户靠什么区分	核心优缺点
FDMA	不同频率	直观但需要保护频带，频谱利用率有限
TDMA	不同时隙	突发速率高，需要同步，可能需要均衡
CDMA	不同码	软容量、抗多径；受MAI与远近效应影响
SDMA	不同空间波束	通过智能天线/阵列天线进行空间隔离
OFDMA	不同子载波或子载波组	频域资源灵活分配，可利用频率分集
随机多址	竞争式接入	适合突发、低负载接入；可能碰撞
NOMA	非正交资源叠加+先进接收	面向海量连接等场景的探索，接收复杂

复习深度：至少能把“用户到底靠频率、时间、码、空间还是子载波区分”说清。

了解但不略过

9. 3G更细的技术点：帧长、同步与TD-SCDMA特色

WCDMA：5 MHz载频、3.84 Mc/s码片率、可FDD/TDD、异步基站、快速闭环约1600 Hz。
cdma2000：以 $1.25\ \mathrm{MHz}$ 为基本载波，可多载波组合；同步基站、快速闭环约800 bps。
TD-SCDMA：TDD、同步、智能天线、联合检测、上行同步和接力切换是课程特色词。
HSDPA：多码道、AMC、HARQ、快速调度共同提高下行吞吐。

复习深度：不要求死记每种信道码、每个载频细节；但“标准—双工—关键技术—演进来源”要连起来。

复习边界说明

“不考/非重点”在本页中的处理方式

老师在录音中说“不会要求你手推”“一般不作为试题”“不用死记”的内容，仍被保留：本页用紫色“了解但不略过”标记，并把复习深度写清。这样不会遗漏知识点，同时可以把有限时间优先留给计算、图题和分析题。