第10章-欧绮-040610

有一个链路预算的公式没有打，你们自己加哈还有GSM，CDMA的特点没有打无线通信信道的特点：带宽有限；干扰和噪声影响大；在移动通信中存在多径衰落无线通信技术1．无线通信系统可以分成两类：利用无线电波来解决信息传输的问题。利用无线作为系统接入，形成有覆盖能力的通信网络。2．无线电波的传播特点：传播具有覆盖性，容易形成面的覆盖；利用高度定向天线，无线电波还有面的特点；无线电波的传播还有时变多径性；由于无线电波的传播环境时开放的，所以无线通信具有易受干扰性。1．无线传播环境和特性1所谓的自由空间时指：理想的电磁波传播环境。自由空间传播的损耗实质是因为电波的扩散损失的能量，基本特点是接收电平与距离的平方以及频率的平方成反比。Ls=pt/pr=(4πd/λ)2=(4πdf/c)22等效地球半径Re=KR0,K=4/33．电波的多径传播和衰落（1.）长期慢衰落：是指由传播路径上的固定障碍物的阴影引起的，也叫阴影衰落。衰落的速率与工作频率无关，只与周围地形，地物分布，高度和物体的移动速度有关。一般表示为电波传输距离的平均损耗加一个正态对数分量。L=Ld+X，Ld是电波损耗，X是满足正态分布的随机分量。（2）.短期快衰落：收发两端的移动引起的多径时延叠加引起快衰落周围的环境改变也会引起快衰落。如果收发两端完全静止，周围的环境不改变就不会有快衰落。a．信道的时变性：描述信道的时变快慢经常使用信道的相关时间Td或多普勒频移Fd来描述。当发送信号码元的时间Ts*Fd1,发送信号经历慢衰落；当Ts*Fd与1可比时，信号经历快衰落（多普勒效应：当移动体在x轴上以速度v移动时引起多普勒频率漂移Fd=v*cosα/λ,α是入射波和移动台移动方向之间的夹角）b．信道的多径性：多径引起信道的频率选择性。当发送信号的带宽B与多径时延扩展τm的乘积〈〈1，经历信号平衰落；当发送信号的带宽B与多径时延扩展τm的乘积与1可比时，信号经历频率选择性衰落。c．信道衰落的分布：当多径数很大，且每径的衰落和时延随机（接受到的多径信号幅度都是差不多的话，）那么快衰落信号的包络符合瑞利分布，如果多径结构中有明显的直射路径或明显的强径时（有某个是较大的时候）就符合莱斯分布。d．中断率和衰落余量：当信噪比低于某个限值时，此时的信道将处于不能满足要求的状态，称为中断。，为了保证中断率低于一定的指标平时的接收电平应该比最小与要的接收功率留出一点余量，余量越多，中断率越小。4．链路预算步骤：根据不同的传输模型得到链路的损耗，根据接收机的等效噪声估算接收载噪比，如果传输中经受衰落，还要根据信道的衰落特性设计传播损耗的余量，以保证中断率符合要求。公式：自己手抄啦，必考的！！太累了，我偷偷懒，呵呵：P2．无线传输技术天线具有方向性（全向天线和定向天线），天线的波瓣宽度（在主瓣最大辐射方向两侧）辐射强度降低3db的两点间的夹角定义为。。）越小，增益越大，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。天线增益：在输入功率相等的条件下，实际天线和理想的球型的辐射单元在空间同一点所产生的信号的功率密度之比（dbi）天线的极化：天线辐射时形成的电场强度的方向，垂直极化比水平极化要好。A调制调制就是对信号源的编码信息进行处理，使其变成适合信道传输的形式的过程。要求高的带宽效率，高的功率效率，低的带外辐射，对多径不敏感，恒定包络。GSM---GMSKCDMA---PSK如果采用恒定包络调制可以工作在线性放大区，具有较高的功率效率，但是会引起大的带外辐射；为了获得较高的频谱利用率，采用多电平调制，已调波的包络变化大，由于要求线性放大，因此会使功率效率降低。B分集原理：利用无线传播环境中来自不同途径的多径信号的统计独立性进行合并，从而实现分集。两重含义：分散传播，使接收端可以获得多个独立和携带同一信息的衰落信号，集中处理，即接收机把收到的信号进行合并，降低衰落的影响。分集技术按获得多路信号的方式分：空间位置分集（多天线阵），空间角度分集（智能天线），时间分集（rake接收，ARQ重传，交织），频率分集（跳频技术，直接序列扩频），极化分集按信号传输的方式分：显分集（天线极化分集，频率分集，时间分集），隐分集（交织和编码技术，跳频技术，直接序列扩频技术）分集的目的分：宏观分集（抗长期衰落）微观分集（抗短期衰落）分集合并方式：选择性合并，最大比合并，等增益合并C.信道编码信道编码：在发送信息的时加入冗余的数据位来改善链路的性能。D.跳频技术（解决同步及定时使实现跳频系统的关键问题）跳频抗多径：发射载波是Wo，若接收机在收到信号后立刻将载波的频率跳到另一频率上，就可以避开多径延迟对接收信号的干扰。要求跳频信号驻留的时间小于多径延迟的时间差，就是要跳频的速率足够快（难）跳频抗同频干扰：同频干扰是蜂窝移动通信小区制蜂窝结构和频率重用模式的产物。采用跳频图案的正交性组成正交跳频网，可避免。跳频抗衰落：当跳频频率间隔大于信道相关带宽时，可使各个跳频驻留时间内的信号相互独立，这样在不同的载波频率上同时发生衰落的可能性很小。快跳频系统：传输的符号速率小于跳频速率，即一个符号在多个跳频载波上，不同的时隙中传输的（频率分集，时间分集）慢跳频系统：传输的符号速率大于跳频速率，即在一跳驻留时间内传输多个符号，可以把深衰落的影响分开，减轻深衰落对传输的影响。E.直接序列扩频原理：基带信号的信码通过速率很高的编码序列进行调制，将其频谱展宽。称为扩频。直接扩频抗多径：当发送的直接序列扩频信号的码片宽度等于或者小于最小的多径时延差时接收端利用直扩信号的自相关性进行相关解扩，把有用的信号检测出来。从而具有抗多径能力。直接扩频抗干扰：利用直扩信号的自相关性，经相关接收和窄带通滤波后，得信号。抗干扰能力用扩频处理增益Gp表征Gp＝Bw/Bs直接扩频抗衰落：指的是抗频率选择性衰落。当直扩信号的频谱扩展宽度较大时，其频率成分同时发生衰落的可能性很小，接收端通过对直接扩频信号的相关处理，则起到频率分集的作用F．智能天线（开关多波束智能天线，自适应阵智能天线）G．均衡（补偿时分信道中由于多径效应产生的码间干扰）均衡是对信道特性的均衡，接收端的均衡器产生和信道相反的特性，抵消由于多径产生的码间干扰。是传输信道的逆滤波器。通过均衡器来消除信道的频率和时间的选择性。均衡器的效果是补偿信道的频率选择性，是衰落趋于平坦，相位趋于线性，但是不可以抵消平衰落。自适应均衡：减少码间干扰频域均衡：使总的传输函数满足无失真传输条件时间均衡：使总的冲击响应满足无码间干扰的条件。工作模式：训练模式和跟踪模式H多址技术频分多址：频道划分频带独享时间共享时分多址：时隙划分时隙独占频率共享码分多址：码型划分时隙频率共享空分多址：空间角度划分频率时隙码型共享FDMA每个信道一个载频，载频间隔25khz或30khz；因为每个信道只是传送一路信号，信号频带较窄，所以受到的多径时延扩展可以忽略，码间干扰小，不需要有自适应均衡。基站结构复杂，公用设备成本高，功率损耗大；发射机功率放大器的非线性会产生交调干扰；过区切换复杂，只能采用硬切换；在模拟的蜂窝系统中，采用频分多址方式使唯一的选择。TDMA每个用户的数据在称为时隙的一段时间内传送，几个时隙组成一帧（包括头比特，信息数据和尾比特）。每个时隙由时隙头加信息比特。同步技术是TDMA正常工作的重要保证，同步包括帧同步，时隙同步和比特同步；发射信号速率随着N增大提高，码间干扰会加大，必须采用自适应均衡；采用不同的时隙来发射和接收，不需要双工器；基站复杂性小，相比FDMA，抗干扰性强，频带利用率高，系统容量大；越区切换简单CDMACDMA技术是基于扩展频谱技术，用正交的码字来标识不同用户和信道。在接收端用相应的码字作相关接收。由于不同信道之间的码字正交的在相关接收是，只有相应的能量被接收，其他的信号能量在相关后只有少量的残余。特点：每个基站自需要一个射频系统；小区内以CDMA建立信道连接；是一个多址干扰受限系统，需要有相当严格的功率控制；具有软容量，具有软切换能力；低信号功率谱密度存在问题：CDMA是一种干扰受限的系统，这是由于地址码不可能完全正交，即使采用理想的正交码和理想的正交分割，但是由于信道传输及同步电路的不理想，会产生多址干扰（MAI）什么是远近效应？由于移动用户所在的位置处于动态的变化中，基站接收到的各个用户的信号功率可能相差很大，即使各个用户到基站的距离相等，深衰落的存在也会使到达基站的信号各不相同，强信号对弱信号有明显的抑制作用，会使弱信号的接收性能很差，甚至无法通信（讲义中的定义：假定所有的用户的发送功率都一样，则来自不同地址的码型噪声由于传输距离的不同就会有很大的区别，特别使对于距离近的用户，产生的码型噪声就会很大，因此就会造成接收干扰的提高，有效用户数的降低）；解决办法：功率控制（开环控制和闭环）SDMA原理：利用用户的地理位置不同，在与用户通信的过程中采用天线的波束成形技术，使不同的波束方向对准不同的用户。随机接入多址技术用户可以随意发送信息，如果发现碰撞，就采用相应的退避算法重发，直至发送成功。可以采用纯ALOHA方式，时隙ALOHA方式，预约ALOHA方式双工技术频分双工（fdd）收发两个方向的通信使靠不同的频带进行的，在两个频带之间保持一定的频带间隙，减少影响，fdd可以采用任何的多址方式时分双工（tdd）：收发两个方向的信号时间上分开，频率上使用相同的资源，为防止冲突，当一个方向转换到另一个方向市，需要保留一定的时隙，可以和TDMA,CDMA结合使用。3．陆地移动通信系统陆地移动通信是指通信双方或至少有一方是在运动中通过陆地通信网络进行信息交换。组成：任何移动通信系统都可以由移动终端（移动台），基地站和网络组成。移动终端可以在任何移动通信系统覆盖的地方，通过基地站接入网络。可以和其他网络实现互连分类：蜂窝公用陆地移通信系统；集群调度移动系统；无绳电话系统；无线寻呼系统蜂窝公用陆地移动通信系统基于蜂窝的概念建立的移动通信系统。一个大的区域划分为几个小的区域cell（GSM,IS-95CDMA,第三代移动通信系统）分类：集群调度移动系统（具有单个呼，组呼，全呼，紧急告警/呼叫，多级优先及私密电话等适合调度业务）无绳专用电话系统（由移动终端和基站台组成）无线寻呼系统（有人工和自动接续两种方式）陆地移动通信的特点：1．至少有一方是处于移动状态，因此必须利用无线电波进行传输。2．频谱资源有限，频谱资源越来越紧张。3．整个万国支持用户的移动性，使用户和网络管理复杂度提高4．由于移动通信用户的普及，用户终端已成为个人消费品，因此对价格，质量，维护和管理各方面提出了要求。陆地移动通信技术包括无线链路级技术，系统网络级技术无线包括保证信息在移动的过程中可靠地传输的各种技术和支持多用户同时接入的多址技术系统包括无线网络覆盖技术，各种无线资源管理技术，移动性管理，安全管理很支持网络节点互连的各种协议。陆地移动通信系统基本业务是语音业务。同时还有移动数据业务蜂窝蜂窝：把覆盖区划分为小区，使得在不同的小区内可以再使用相同的频率。为了减少小区之间的干扰，再相邻的小区里使用不同的频率。为了提高频谱再用，在不同的空间上进行频率再用，即若干各个小区组成一个区群，区群内的每个小区占用不同的频率。另外一个区群可重复使用相同的频带。相同频率的小区可以产生同频干扰。特点：低功率的发射机和小的覆盖范围；频率再用；切换和中央控制；小区分裂可用于增加容量；类型：（巨区，宏区，微区，微微区，分层蜂窝结构）小区群：一组相邻使用不同频率的小区频率再用因子N：一个小区群中的小区数同频干扰：同频复用比q：q＝D/R=（3N）1/2小区半径R和最近的同频小区中心间的距离Dq值越小，容量越大，但是q值增大，同频干扰减少，传输性能提高。小区分裂是一种将拥塞的小区分成更小的小区的方法，分裂后的每个小区都有自己的基站，并相应地降低天线的高度和发射机的功率。小区分裂可以提高信道的的复用次数从而提高系统的容量。切换：切换是将正处于通信状态中的移动用户转移到新的业务信道上的过程。（