無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) - 0304資料

1、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)(jch)通信(tng xn)系統(tǒng)培訓(xùn)教程無(wú)線網(wǎng)優(yōu)產(chǎn)品線共九十八頁(yè)課程(kchng)目的學(xué)習(xí)完本課程，你將能夠：了解無(wú)線通信的背景分類(lèi)了解無(wú)線通信的系統(tǒng)組成了解無(wú)線通信的各種( zhn)規(guī)范了解無(wú)線通信的電波傳播了解無(wú)線通信的傳播模型了解無(wú)線通信的多址技術(shù)了解無(wú)線通信的抗衰落了解無(wú)線通信的抗干擾共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)(xtng)及網(wǎng)絡(luò)組成及規(guī)范電波傳播傳播模型多址技術(shù)抗衰落抗干擾共九十八頁(yè)物理(wl)發(fā)現(xiàn)模擬(mn)通信得到發(fā)展通信技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟模擬通信新紀(jì)元物理發(fā)現(xiàn)1928年奈奎斯特準(zhǔn)則和取樣定理1948年山農(nóng)定理在理論上為數(shù)字通信準(zhǔn)備了條件物理發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)50年代發(fā)

2、明半導(dǎo)體20世紀(jì)60年代發(fā)明集成電路開(kāi)辟了數(shù)字通信新紀(jì)元數(shù)字通信得到發(fā)展通信技術(shù)發(fā)展1906年發(fā)明電子管物理發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)40年代提出靜止衛(wèi)星概念，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)1963年第一次實(shí)現(xiàn)同步衛(wèi)星通信通信技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟空間通信新紀(jì)元20世紀(jì)50年代航天技術(shù)物理發(fā)現(xiàn)光纖通信得到發(fā)展通信技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟光纖通信新紀(jì)元20世紀(jì)60年代發(fā)明激光20世紀(jì)70年代高錕發(fā)明光導(dǎo)纖維歷史與發(fā)展共九十八頁(yè)51G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年無(wú)線通信(tng xn)系統(tǒng)時(shí)間(shjin)GSMPDCD-AMPS IS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMTNTTJ-TACS GP

3、RSIS-95B第一代(80年代)模擬第二代(90年代)數(shù)字第三代(2000)FDMATDMA為主、CDMA800/900/1800/1900MHz450/800/900MHzCDMA為主、TDMA2GHz、擴(kuò)展頻段4GLTE第四代(2010)2010年移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展歷程共九十八頁(yè)20102008200019872010年，中國(guó)移動(dòng)用戶(hù)(yngh)總數(shù)為5.84億，3G用戶(hù)數(shù)2070萬(wàn)；2010年，中國(guó)聯(lián)通用戶(hù)總數(shù)為1.53億，3G用戶(hù)數(shù)1131萬(wàn)；2010年，中國(guó)電信用戶(hù)數(shù)接近1億2009年，工信部發(fā)放給中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通3G牌照2008年，中國(guó)聯(lián)通，開(kāi)通WCDMA試驗(yàn)網(wǎng)2008

4、年，中國(guó)移動(dòng)啟動(dòng)TD-SCDMA社會(huì)化測(cè)試和試商用工作2008年，中國(guó)電信收購(gòu)中國(guó)聯(lián)通CDMA網(wǎng)，進(jìn)入移動(dòng)通信領(lǐng)域(ln y)2002年，中國(guó)聯(lián)通CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)正式開(kāi)通商用。2005年，中國(guó)移動(dòng)GRPS正式商用，進(jìn)入2.5G時(shí)代。2000年，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)正式掛牌成立。1999年，移動(dòng)通信分營(yíng)工作啟動(dòng)，移動(dòng)電信分家1996年，移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)全國(guó)漫游，并開(kāi)始提供國(guó)際漫游服務(wù)。 1995年，GSM數(shù)字電話網(wǎng)正式開(kāi)通。1994年，中國(guó)聯(lián)通成立1994年，郵電部移動(dòng)通信局成立，負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。1987年，第一個(gè)模擬蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)在廣東省建成并投入商用20132013年，工信部發(fā)放給中國(guó)移

5、動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通4G牌照中國(guó)移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)組成及規(guī)范電波傳播傳播模型(mxng)多址技術(shù)抗衰落抗干擾共九十八頁(yè)按照連接方式電路連接、分組連接等按照應(yīng)用背景固定接入、移動(dòng)接入、數(shù)據(jù)接入等按照多址方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等按照傳播方式地面視距、地面超視距、對(duì)流層散射、電離層反射、衛(wèi)星等按照頻段范圍短波、超短波、微波、毫米波等無(wú)線系統(tǒng)分類(lèi)一共九十八頁(yè)短波/超短波通信天波（電離層）：數(shù)據(jù)/電話、單邊帶地波：小型接力機(jī)、單雙工電臺(tái)、對(duì)講機(jī)微波通信微波接力（模擬、數(shù)字）、散射、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波電視、電話、數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信高軌道（同步靜止）、中軌道、低軌道電視、電話、數(shù)

6、據(jù)移動(dòng)通信蜂窩電話、無(wú)繩電話、無(wú)線數(shù)據(jù)、集群系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)衛(wèi)星移動(dòng)系統(tǒng)無(wú)線系統(tǒng)分類(lèi)二共九十八頁(yè)長(zhǎng)波30300 KHz10-1km中波0.3-1.5 MHz1000-200m短波1.5-30 MHz100-10m超短波米波30-300 MHz10-1m微波分米波0.33 GHz100-10cm厘米波30-300 GHz10-1cm毫米波30-300 GHz 10-1mm亞毫米波300-3000 GHz1-0.1mm光波紅外光3103-3105 GHz100-1m可見(jiàn)光3105-3106 GHz0.8-0.4m波長(zhǎng)(bchng)共九十八頁(yè)無(wú)線數(shù)據(jù)接入WLAN、WWAN、WMAN、WHAN、WPAN

7、、WVAN802.11、HIPERLAN，Bluetooth無(wú)線移動(dòng)接入2G3G4G無(wú)線固定接入WLL，ISM，LMDS地面無(wú)線系統(tǒng)應(yīng)用(yngyng)分類(lèi)共九十八頁(yè)主要性能頻率規(guī)劃傳輸質(zhì)量傳輸范圍標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議用戶(hù)容量業(yè)務(wù)種類(lèi)無(wú)線系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的主要(zhyo)性能共九十八頁(yè)GSM900頻段為885890(上行)/930935(下行)（此頻段屬于EGSM），890909(上行)/935954(下行) （此頻段屬于PGSM），共24MGSM1800頻段為17101720(上行)/18051815(下行)，共10MTD-SCDMAA頻段：20102025MHz，建設(shè)最好的，最早使用的，廣泛室外使用的頻段

8、F頻段：18801920MHz，考慮與小靈通干擾，應(yīng)從低開(kāi)始使用E頻率：23202370MHz，主要室內(nèi)(sh ni)使用，室內(nèi)(sh ni)防止與WLAN沖突TD-LTE頻段為1880 -1900 MHz、2320-2370 MHz、2575-2635 MHz中國(guó)移動(dòng)的頻率(pnl)劃分共九十八頁(yè)中國(guó)聯(lián)通GSM900頻段(pn dun)為909915 (上行)/954960(下行)，共6MGSM1800頻段為17451755(上行)/18401850(下行) ，共10MWCDMA分配的頻率是19401955MHz(上行)/21302145MHz(下行)LTE頻段為：2300-2320 MHz

9、、2555-2575 MHz；中國(guó)電信800M的頻段：825-835 MHz(上行)/870-880 MHz(下行),共10MHz;CDMA2000分配的頻率是19201935MHz(上行)/21102125MHz(下行) LTE頻段為：2370-2390 MHz、2635-2655 MHz；聯(lián)通和電信(dinxn)的頻率劃分共九十八頁(yè)什么是蜂窩？引入蜂窩概念是無(wú)線移動(dòng)通信的重大突破，其主要目的是為了在有限的頻譜資源(zyun)上提供更多的移動(dòng)電話用戶(hù)服務(wù)。蜂窩的主要特點(diǎn)：通過(guò)控制發(fā)射功率使得頻譜資源在一個(gè)大區(qū)的不同小區(qū)間重復(fù)利用，通過(guò)將小區(qū)劃分成更小的小區(qū)的方法（小區(qū)分裂）來(lái)增大系統(tǒng)的容量。

10、無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-蜂窩系統(tǒng)共九十八頁(yè)容量小區(qū)容量：每個(gè)小區(qū)在給定工作頻段(pn dun)上所能支持的最大用戶(hù)數(shù)。系統(tǒng)容量：整個(gè)系統(tǒng)在給定頻段上單位面積所能支持的用戶(hù)數(shù)。影響容量的因素：可用帶寬；要求的載波-干擾比；頻率再用因子；小區(qū)大??；提高容量的其它措施，如：話音激活、扇區(qū)化等。比較CDMA（IS-95）比TDMA（GSM）的系統(tǒng)容量可提高34倍。無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-容量共九十八頁(yè)無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-2G蜂窩的概念每載波帶寬: 200kHz基本物理層技術(shù)復(fù)用方式: TDMA +FDMA每載波8個(gè)時(shí)隙網(wǎng)絡(luò)功能(gngnng)電路交換硬切換共九十八頁(yè)第三代蜂窩(fngw)系統(tǒng)

11、WCDMA：機(jī)會(huì)/問(wèn)題WCDMA特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)寬帶技術(shù)，最小帶寬5MHzBTS間不需要同步和GPS正反向信道相干解調(diào)機(jī)會(huì)/問(wèn)題WCDMA基本參數(shù)碼片速率：4.096/8.192/16.3843Mc/s,波道間隔：5/10/20 MHz功率控制速率：1600b/s編碼方式：卷積碼 R=1/3, 1/2, k=9和Turbo Code無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-3G共九十八頁(yè)第三代蜂窩(fngw)系統(tǒng)CDMA-2000：機(jī)會(huì)/問(wèn)題以IS-95為基礎(chǔ)相同的碼片速率、軟切換技術(shù)、功率控制技術(shù)機(jī)會(huì)/問(wèn)題技術(shù)改進(jìn)反向信道連續(xù)導(dǎo)頻和相干解調(diào)多載波方式提高傳輸速率機(jī)會(huì)/問(wèn)題基本參數(shù)碼片速率：1.2288/3.686M

12、c/s,波道間隔：N1.25/5 MHz功率控制速率：800b/s編碼方式：卷積碼 R=1/4, 1/3, 1/2, k=9和Turbo Code無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-3G共九十八頁(yè)無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-3G蜂窩的概念每載波帶寬: 1.6MHz相鄰小區(qū)可以(ky)使用相同頻率基本物理層技術(shù)復(fù)用方式:TDMA+CDMA+FDMASDMA每時(shí)隙有16個(gè)碼道數(shù)字調(diào)制(QPSK)網(wǎng)絡(luò)功能電路，包交換硬，接力切換共九十八頁(yè)第四代蜂窩系統(tǒng)TD-LTE：信道帶寬靈活配置1.4M，3M，5M，10M，15M，20M功率控制(kngzh)：開(kāi)環(huán)結(jié)合閉環(huán)MIMO多天線技術(shù)：支持雙工方式：TDD子幀上下行配

13、置:無(wú)線幀中多種子幀上下行配置方式HARQ:個(gè)數(shù)與延時(shí)隨上下行配置方式不同而不同調(diào)度周期:隨上下行配置方式不同而不同，最小1ms無(wú)線移動(dòng)(ydng)接入-4G共九十八頁(yè) 我國(guó)發(fā)放TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三張牌照，將分屬中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信。 TD-SCDMA： 特點(diǎn)：在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 優(yōu)勢(shì)：中國(guó)(zhn u)自有3G技術(shù)，獲政府支持 WCDMA： 特點(diǎn)：基于GSM網(wǎng)發(fā)展出來(lái)的3G技術(shù)規(guī)范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術(shù)。 優(yōu)勢(shì)：有較高的擴(kuò)頻增益，發(fā)展空間較大，全球漫游能力最強(qiáng)，技術(shù)成熟性最佳。 CDMA2000： 特點(diǎn)：是由窄帶CDMA

14、(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來(lái)的寬帶CDMA技術(shù)，由美國(guó)高通公司為主導(dǎo)提出。 優(yōu)勢(shì)：可以從原有的CDMA1X直接升級(jí)到3G，建設(shè)成本低廉。 國(guó)內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)(wnglu)形勢(shì)共九十八頁(yè) LTE是英文Long Term Evolution的縮寫(xiě)。LTE也被通俗的稱(chēng)為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。 LTE的研究，包含了一些普遍認(rèn)為很重要的部分(b fen)，如等待時(shí)間的減少、更高的用戶(hù)數(shù)據(jù)速率、系統(tǒng)容量和覆蓋的改善以及運(yùn)營(yíng)成本的降低。 3GPP長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)項(xiàng)目是近幾年來(lái)3GPP啟動(dòng)的最大的新技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目，這種以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)可以

15、被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)。 3GPP LTE項(xiàng)目的主要性能目標(biāo)包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶(hù)的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶(hù)平面內(nèi)部單向傳輸時(shí)延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時(shí)間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時(shí)間小于100ms；支持100Km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠?yàn)?50Km/h高速移動(dòng)用戶(hù)提供100kbps的接入服務(wù)；支持成對(duì)或非成對(duì)頻譜，并可靈活配置1.25 MHz到20MHz多種帶寬。LTE網(wǎng)絡(luò)(wnglu)共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)組成及規(guī)范電波傳播傳播模型多址技術(shù)(jsh)抗

16、衰落抗干擾共九十八頁(yè)組成(z chn)框圖25發(fā)基帶單元(dnyun)發(fā)中頻單元發(fā)射頻單元發(fā)天線單元收基帶單元收中頻單元收射頻單元收天線單元無(wú)線傳播信道基帶信號(hào)： 即基本的信息信號(hào)，指發(fā)射機(jī)調(diào)制之前或接收機(jī)調(diào)制之后的信號(hào)；中頻信號(hào)： 是基帶信號(hào)或射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻而獲得的一種信號(hào).為了使放大器的穩(wěn)定的工作和減小干擾.射頻信號(hào)： 就是我們所說(shuō)的電磁波.可以向空間輻射共九十八頁(yè)基帶單元(dnyun)框圖26發(fā)端(fdun)接口處理發(fā)端信道處理發(fā)端調(diào)制映射發(fā)端基帶濾波收端接口處理收端信道處理收端解調(diào)映射收端基帶濾波比特流及時(shí)鐘輸入比特流及時(shí)鐘輸出復(fù)接、分接擾碼、去擾糾錯(cuò)、交織均衡、去干擾擴(kuò)頻映射二進(jìn)/

17、多進(jìn)映射基帶成形匹配濾波基帶復(fù)矢量信號(hào)輸出基帶復(fù)矢量信號(hào)輸入共九十八頁(yè)中頻(zhngpn)單元框圖27復(fù)數(shù)(fsh)調(diào)制器中頻放大濾波復(fù)數(shù)解調(diào)器中頻信道處理AGC中頻放大收端中頻濾波發(fā)送中頻信號(hào)輸出接收中頻信號(hào)輸入基帶復(fù)矢量信號(hào)輸入基帶復(fù)矢量信號(hào)輸出發(fā)端中頻本振載波時(shí)鐘同步共九十八頁(yè)射頻單元(dnyun)框圖28上變頻器射頻(sh pn)功率放大下變頻器射頻信道處理射頻前置放大收端射頻濾波發(fā)送射頻信號(hào)輸出接收射頻信號(hào)輸入接收中頻信號(hào)輸出發(fā)端射頻本振收端射頻本振發(fā)送中頻信號(hào)輸入發(fā)端射頻濾波頻率控制共九十八頁(yè)天線單元(dnyun)框圖29發(fā)送射頻信號(hào)(xnho)輸入接收射頻信號(hào)輸出天線收發(fā)雙工FD

18、D/TDD發(fā)射信號(hào)接收信號(hào)共九十八頁(yè)多址方式雙工方式調(diào)制解調(diào)(ji dio)方式信道編碼方式信源編碼方式發(fā)送頻譜發(fā)送功率信道速率誤碼門(mén)限工作頻段及頻譜安排傳輸(chun sh)距離及傳輸(chun sh)方式傳輸容量傳輸質(zhì)量業(yè)務(wù)方式供電方式及耗電量環(huán)境條件可靠性性能指標(biāo)概述共九十八頁(yè)工作(gngzu)頻段：根據(jù)頻譜規(guī)劃，劃分給該項(xiàng)業(yè)務(wù)的工作(gngzu)頻率范圍。波道配置：根據(jù)頻譜規(guī)劃，在工作頻段內(nèi)劃分出若干個(gè)波道，供用戶(hù)選用。收發(fā)配置：根據(jù)頻譜規(guī)劃，在工作頻段內(nèi)劃分出發(fā)送和接收子頻段。頻段(pn dun)寬度波道間隔收發(fā)頻差ffff1f1f1f2工作頻段及頻譜安排共九十八頁(yè)發(fā)送(f sn)頻

19、譜框架發(fā)送功率為了保證有一個(gè)較好的電磁環(huán)境，無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)送功率有較嚴(yán)格的規(guī)定(gudng)。發(fā)送功率的等級(jí)：無(wú)繩電話：毫瓦級(jí)移動(dòng)電話：瓦級(jí)微波通信：十瓦級(jí)衛(wèi)星通信：百瓦級(jí)主瓣寬度：B帶外輻射：Lf0fBLdB發(fā)送頻譜和發(fā)送功率共九十八頁(yè)技術(shù)體制(tzh)：考慮原則 在給定的頻率(pnl)、功率和空間條件下實(shí)現(xiàn)最大的傳輸容量。在給定的信道衰落和干擾條件下實(shí)現(xiàn)最好的業(yè)務(wù)質(zhì)量。成本、體積、重量、耗電等。有效性可靠性靈活性實(shí)用性為固定及移動(dòng)用戶(hù)提供最靈活的無(wú)線接入手段。 技術(shù)體制-考慮原則共九十八頁(yè)技術(shù)體制：關(guān)于有效性 采用有效的信源編碼技術(shù)，在保證原始消息質(zhì)量的條件下，盡可能壓縮傳輸所需的比特率

20、?？刂瓢l(fā)射機(jī)的功率，在通信區(qū)域內(nèi)劃分出許多蜂窩狀小區(qū)，從而提高無(wú)線頻 譜的利用率。采用高效率的調(diào)制技術(shù)（包括頻譜成形技術(shù)），盡可能壓縮傳輸給定比特率所需的帶寬。 利用天線的自動(dòng)定向或扇區(qū)劃分，在通信區(qū)域內(nèi)形成許多定向的小區(qū)，從而提高無(wú)線頻譜利用率。信源編碼技術(shù)蜂窩技術(shù)調(diào)制技術(shù)智能天線技術(shù)技術(shù)(jsh)體制-有效性共九十八頁(yè)冗余度技術(shù)：糾錯(cuò)編碼，比特上的冗余度；擴(kuò)頻與跳頻，頻率上的冗余度；電平儲(chǔ)備，功率上的冗余度；備份切換，設(shè)備上的冗余度。抵銷(xiāo)技術(shù)：均衡，用頻域或時(shí)域的方法校正信道的傳遞函數(shù)；分集，用多重頻率、時(shí)間或天線接收的信號(hào)抵銷(xiāo)多徑效應(yīng)；多用戶(hù)檢測(cè)；自適應(yīng)干擾抵銷(xiāo)。技術(shù)體制：關(guān)于可靠性技術(shù)

21、(jsh)體制-可靠性共九十八頁(yè)無(wú)線多路無(wú)線多路是無(wú)線通信靈活性的表現(xiàn)之一。無(wú)線多路一般遵循多路電話的標(biāo)準(zhǔn)，如：PDH的基群、二次群等，SDH的STM-1等。采用TDM體制。無(wú)線通信還能提供靈活的旁路業(yè)務(wù)。無(wú)線多址無(wú)線多址接入是無(wú)線通信靈活性的表現(xiàn)之二。采用FDMA、TDMA、CDMA、SDMA等多址接入技術(shù)。既能固定接入，也能移動(dòng)接入。在蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)中，越區(qū)和漫游技術(shù)的重要性。技術(shù)體制：關(guān)于靈活性技術(shù)(jsh)體制-靈活性共九十八頁(yè)便攜性便于攜帶，是無(wú)線通信作為個(gè)人通信物理層基礎(chǔ)的重要特點(diǎn)。為了滿(mǎn)足便攜性，對(duì)個(gè)人便攜終端（如：手機(jī)）的體積、重量、功耗都提出了很高的要求。為解決此問(wèn)題需要綜合的

22、技術(shù)。經(jīng)濟(jì)性隨著個(gè)人通信的發(fā)展，無(wú)線通信已從傳統(tǒng)的投資類(lèi)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)巨大的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的推動(dòng)下，無(wú)線通信產(chǎn)品的成本價(jià)格必須大幅度下降。降低成本的關(guān)鍵：采用系統(tǒng)集成技術(shù)和批量生產(chǎn)技術(shù)。技術(shù)體制：關(guān)于實(shí)用性技術(shù)(jsh)體制-實(shí)用性共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)(wnglu)組成及規(guī)范電波傳播傳播模型多址技術(shù)抗衰落抗干擾共九十八頁(yè)無(wú)線電波(wxin dinb)無(wú)線電波是無(wú)線通信中信息傳播的載體無(wú)線電波無(wú)處不在無(wú)線廣播無(wú)線電視衛(wèi)星通信(wixng tngxn)移動(dòng)通信雷達(dá)共九十八頁(yè)無(wú)線電波(wxin dinb)無(wú)線電波(wxin dinb)的傳播速度、頻率和波長(zhǎng)共九十八頁(yè)無(wú)線

23、電波(wxin dinb)傳播機(jī)制直射反射(fnsh)散射繞射（衍射）共九十八頁(yè)反射(fnsh)發(fā)生在光滑(gung hu)的、遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)的介質(zhì)表面，如平坦的陸地、海面、建筑物和墻壁等物體的表面共九十八頁(yè)繞射當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無(wú)線路徑被物體(wt)的邊緣阻擋時(shí)發(fā)生繞射繞射使得無(wú)線電信號(hào)(xnho)能夠傳播到阻擋物后面。共九十八頁(yè)繞射損耗(snho)收發(fā)之間有阻擋物和沒(méi)有(mi yu)阻擋物兩種情況接收?qǐng)鰪?qiáng)的比值共九十八頁(yè)散射(snsh)當(dāng)電磁波穿行(chun xn)的介質(zhì)中存在小于波長(zhǎng)的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常巨大時(shí)，發(fā)生散射散射波產(chǎn)生于粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體。在實(shí)際通

24、信系統(tǒng)中，樹(shù)葉、街道標(biāo)志和燈柱等都會(huì)引發(fā)散射 共九十八頁(yè)城區(qū)(chngq)的電波傳播很少有直射波能直接(zhji)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)，大部分情況，接收的信號(hào)主要是反射波、繞射波和散射波的疊加 共九十八頁(yè)城區(qū)的電波(din b)傳播電波在城市峽谷(xig)中的波導(dǎo)效應(yīng)共九十八頁(yè)開(kāi)闊地的電波(din b)傳播在開(kāi)闊地，電波傳播方式相對(duì)簡(jiǎn)單，主要以直射波和反射(fnsh)波為主，平坦地面?zhèn)鞑サ穆窂綋p耗為式中有y = 4 。該式表明增加天線高度一倍，可補(bǔ)償6dB損耗 ；而移動(dòng)臺(tái)接收功率隨距離的4次方變化，即距離增大一倍，接收到的功率減小12dB。共九十八頁(yè)陸地移動(dòng)(ydng)通信中的無(wú)線信號(hào)陸地?zé)o線電波傳播極

25、其復(fù)雜，存在直射、反射、繞射和散射等多種傳播方式和多徑，有時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重的信號(hào)衰落(shuilu) 基站發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)的傳播路徑損耗受地面地形地物的影響很大，基站越高信號(hào)傳得越遠(yuǎn) 無(wú)線電波傳播還和頻率相關(guān)，頻率越高，傳播路徑損耗越大，繞射能力越弱，傳播的距離也越近共九十八頁(yè)自由空間的電波(din b)傳播自由空間電波傳播損耗(snho)是無(wú)線電工程的一個(gè)基本參數(shù)，可提供一個(gè)有用的比較標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)評(píng)價(jià)傳輸路徑的性能所謂自由空間是指充滿(mǎn)均勻、線性、各向同性理想介質(zhì)的無(wú)限大空間。在自由空間中，電磁波能量沒(méi)有介質(zhì)損耗，還不需要考慮邊界條件無(wú)限大真空空間是自由空間的一個(gè)典例共九十八頁(yè)自由空間的電波(din

26、b)傳播Pr:接收信號(hào)功率Pt：發(fā)射信號(hào)功率Gt：發(fā)射天線(tinxin)增益Gr：接收天線增益d：接收和發(fā)射天線之間的距離：射頻信號(hào)波長(zhǎng)共九十八頁(yè)自由空間傳播的路徑(ljng)損耗自由空間傳播路徑損耗，兩個(gè)天線在自由空間條件下的特性(txng),以理想全向天線為例： 其中，f為頻率，d為距離。上式與距離d成反比，當(dāng)d增加一倍，自由空間路徑損耗增加6分貝。同時(shí)當(dāng)減小波長(zhǎng)l （提高頻率f ）路徑損耗增大。共九十八頁(yè)自由空間傳播(chunb)的路徑損耗自由空間的路徑損耗(snho)與頻率和距離的關(guān)系：共九十八頁(yè)自由空間的路徑損耗(snho)計(jì)算前提條件必須要滿(mǎn)足(mnz)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)，天線的近場(chǎng)與遠(yuǎn)

27、場(chǎng)是以距離 劃分： （D 為天線的最大物理尺寸）且要求及如工作頻段850M的一個(gè)室外基站天線，假設(shè)天線的最大尺寸為2m，我們計(jì)算得到其遠(yuǎn)場(chǎng)距離為：共九十八頁(yè)菲涅爾區(qū)微波傳輸中可以這么簡(jiǎn)單的理解： 從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳播路徑上，有直射波和反射波，在直射波波下面的橢圓形區(qū)叫做菲涅爾區(qū)。奇數(shù)菲涅爾區(qū)依次和直射波相差半波長(zhǎng)奇數(shù)倍，但是同相位到達(dá)，可以對(duì)直射波做有益的補(bǔ)充。偶數(shù)菲涅爾正好相反，可以削弱直射波的能量。一般設(shè)計(jì)的要求只需要第一菲尼爾區(qū)。無(wú)線電波波束的菲涅耳區(qū)是一個(gè)(y )直接環(huán)繞在可見(jiàn)視線通路周?chē)臋E球區(qū)域。其厚度會(huì)因信號(hào)通路長(zhǎng)度和信號(hào)頻率的不同而有變化菲涅爾區(qū)一共九十八頁(yè) 正如上圖所示，當(dāng)堅(jiān)

28、硬物體突入菲涅耳區(qū)內(nèi)的信號(hào)通道時(shí)，銳邊衍射就會(huì)使部分信號(hào)偏轉(zhuǎn)，致使其到達(dá)接收天線的時(shí)間(shjin)略微晚于直接信號(hào)。由于這些偏轉(zhuǎn)的信號(hào)與直接信號(hào)有相位差，所以它們會(huì)降低其功率或者將其完全抵消。如果樹(shù)木或其他“軟”物體突入菲涅耳區(qū)，它們就會(huì)削弱通過(guò)的信號(hào)(降低其強(qiáng)度)。簡(jiǎn)而言之，盡管事實(shí)上你能夠看到一個(gè)位置，但這并不意味著你就能夠建立到該位置的優(yōu)質(zhì)無(wú)線微波電鏈路。菲涅爾區(qū)二共九十八頁(yè)菲涅爾區(qū)半徑與距離從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳播路徑上，有直射波和反射波，反射波的電場(chǎng)方向正好 與原來(lái)相反，相位相差180度；如果天線高度較低且距離較遠(yuǎn)時(shí)，直射波路 徑與反射波路徑差較小，則反射波將會(huì)產(chǎn)生破壞作用。 實(shí)際傳播

29、環(huán)境中，第一菲涅爾區(qū)定義為包含一些反射點(diǎn)的橢圓體，在這些(zhxi)反 射點(diǎn)上反射波和直射波的路徑差小于半個(gè)波長(zhǎng)。 在長(zhǎng)為d路徑上某一點(diǎn)（到發(fā)射機(jī)距離為dt ，到接收機(jī)距離為dr）的第一菲涅 爾區(qū)的半徑為菲涅爾區(qū)三共九十八頁(yè)舉例說(shuō)明：在典型的城市基站覆蓋距離為2km的路徑上某點(diǎn)，假設(shè)該點(diǎn)距離發(fā)射天線100m，對(duì)于900MHz頻率而言該點(diǎn)第一菲涅爾區(qū)半徑h05m。為獲得最理想的覆蓋范圍，天線周?chē)鷥艨找?yoqi)為50100m。對(duì)900M的GSM來(lái)說(shuō)，在此距離的第一菲涅爾區(qū)半徑約為5m，這意味著基站天線底部要高出周?chē)h(huán)境5m。巧妙利用周?chē)ㄖ锏母叨?，可以得到我們想要的基站覆蓋范圍。菲涅爾區(qū)四

30、共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)組成及規(guī)范電波傳播傳播模型(mxng)多址技術(shù)抗衰落抗干擾共九十八頁(yè)傳播模型(mxng)的分類(lèi)傳播模型按性質(zhì)(xngzh)來(lái)分可以分為:經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶虢?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛_定性模型經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪歉鶕?jù)大量的測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析后導(dǎo)出的公式如：OkumuraHata模型COST231-Hata模型共九十八頁(yè)半經(jīng)驗(yàn)(jngyn)模型半經(jīng)驗(yàn)(jngyn)模型是在經(jīng)驗(yàn)(jngyn)性模型基礎(chǔ)上改進(jìn)而成COST231 Walfisch-Ikegami模型校正之后的Standard Macrocell模型共九十八頁(yè)確定性模型(mxng)確定性模型是對(duì)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境直接應(yīng)用電磁理論計(jì)算的方法

31、環(huán)境的描述從地形地物數(shù)據(jù)庫(kù)中得到，環(huán)境描述的精度決定確定性模型的精度通常基于幾何繞射理論（GTD）、物理光學(xué)(w l un xu)（PO）的射線跟蹤或其他精確方法Ray Tracing模型共九十八頁(yè)常用傳播(chunb)模型OkumuraHata模型:適用于 900MHz 宏蜂窩(fngw)預(yù)測(cè)COST231Hata模型:適用于1800MHz 宏蜂窩預(yù)測(cè)COST231WIM模型:適用于900和1800MHz 微蜂窩預(yù)測(cè)Keenan-Motley:適用于900和1800MHz 室內(nèi)環(huán)境預(yù)測(cè)規(guī)劃軟件ASSET中使用:適用于900和1800MHz 宏蜂窩預(yù)測(cè)共九十八頁(yè)OkumuraHata模型(mx

32、ng)Hata 在 Okumura 模型基礎(chǔ)上，設(shè)定了一系列的限制條件，通過(guò)曲線擬合出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)公式模型假設(shè)條件：作為(zuwi)兩個(gè)全向天線之間的傳播損耗處理；作為準(zhǔn)平滑地形而不是不規(guī)則地形處理；以城市市區(qū)的傳播損耗公式作為標(biāo)準(zhǔn)，其他地區(qū)采用校正公式進(jìn)行修正。適用頻段f為1501500MHz；基站天線有效高度為30200米；移動(dòng)臺(tái)天線高度為110米；通信距離為135km；共九十八頁(yè)OkumuraHata模型(mxng) 為天線高度增益校正因子 為在郊區(qū)(jioq)和開(kāi)闊區(qū)域中應(yīng)用小城市的校正因子共九十八頁(yè)COST231-Hata模型(mxng) COST231-Hata模型也是以O(shè)kumura

33、等人的測(cè)試結(jié)果為依據(jù)，通過(guò)對(duì)較高頻段的Okumura傳播曲線進(jìn)行分析得到的公式適用條件(tiojin):f為15002000MHz；基站天線有效高度為30200米；移動(dòng)臺(tái)天線高度為110米；通信距離為135km；共九十八頁(yè)Cost231-WIM模型(mxng)公式 共九十八頁(yè)Standard Macrocell模型(mxng) 移動(dòng)臺(tái)距基站的距離 基站天線的有效高度 繞射損耗 地物校正因子 共九十八頁(yè)室外(sh wi)傳播模型的應(yīng)用共九十八頁(yè)不同精度(jn d)的模型共九十八頁(yè)Keenan-Motley模型(mxng)對(duì)數(shù)距離(jl)模型1378.72.18零售倉(cāng)庫(kù)895.21.81食品雜貨店

34、倉(cāng)庫(kù)306.75.22通過(guò)三層306.55.04通過(guò)二層735.14.19通過(guò)一層50112.92.76同一樓層63416.33.14所有位置測(cè)試點(diǎn)數(shù)ns 注：國(guó)外某建筑物的實(shí)測(cè)得到的路徑損耗指數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差共九十八頁(yè)衰減(shui jin)因子模型衰減因子(ynz)模型注：國(guó)外某建筑物的實(shí)測(cè)得到的FAF和測(cè)量與預(yù)測(cè)誤差的標(biāo)準(zhǔn)差 路徑損耗指數(shù)n1典型取值為2.8FAF (dB)位置數(shù)辦公樓1通過(guò)一層12.97.052通過(guò)二層18.72.89通過(guò)三層24.41.79通過(guò)四層271.59辦公樓2通過(guò)一層16.22.921通過(guò)二層27.55.421通過(guò)三層31.67.221s 共九十八頁(yè)室內(nèi)傳播(chu

35、nb)模型的應(yīng)用共九十八頁(yè)傳播模型(mxng)矯正 為了獲得符合本地區(qū)實(shí)際(shj)環(huán)境的無(wú)線傳播模型，提高覆蓋預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃打好基礎(chǔ)，必須進(jìn)行傳播模型的校正。CW測(cè)試即連續(xù)波測(cè)試，是進(jìn)行模型校正的必經(jīng)步驟，通過(guò)CW測(cè)試和數(shù)字地圖可以獲得進(jìn)行模型校正的數(shù)據(jù)。這些測(cè)試數(shù)據(jù)中的經(jīng)緯度信息和接收電平形成模型校正的數(shù)據(jù)源。 利用隨機(jī)過(guò)程的理論分析移動(dòng)通信的傳播，可以表示為： 其中x為距離，r(x)為接收信號(hào)，r0（x）為瑞利衰落 ，m（x）為本地均值，也就是長(zhǎng)期衰落和空間傳播損耗的合成。共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)組成及規(guī)范(gufn)電波傳播傳播模型多址技術(shù)抗衰落抗干擾共九十

36、八頁(yè)信號(hào)(xnho)分割 多址技術(shù)是指把處于不同地點(diǎn)的多個(gè)用戶(hù)接入一個(gè)公共傳輸媒質(zhì)，實(shí)現(xiàn)各用戶(hù)之間通信的技術(shù)，又稱(chēng)為“多址連接”技術(shù)?？偣卜譃?：FDMA：頻分多址是把不同的用戶(hù)分配在頻率不同的信道上。 TDMA：時(shí)分多址是把不同的用戶(hù)分配在時(shí)隙不同的信道上。 SDMA：空分多址是利用空間分割構(gòu)成不同的信道。 CDMA：碼分多址允許所有使用者同時(shí)使用全部頻帶，且把其他使用者發(fā)出(fch)訊號(hào)視為雜訊，完全不必考慮到訊號(hào)碰撞 (collision) 問(wèn)題。CDMA中所提供語(yǔ)音編碼技術(shù)，通話品質(zhì)比目前GSM好，且可把用戶(hù)對(duì)話時(shí)周?chē)h(huán)境噪音降低，使通話更清晰。 共九十八頁(yè)雙工(shun n)技術(shù)多址

37、還要考慮雙工方式FDD：收發(fā)(shuf)頻率分開(kāi)、接收和發(fā)送通過(guò)濾波器來(lái)完成；特點(diǎn)：合理安排頻率；TDD：收發(fā)共用一個(gè)頻率、接收和發(fā)送通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)完成；特點(diǎn)：收發(fā)存在時(shí)間間隔。共九十八頁(yè)各種( zhn)系統(tǒng)中國(guó)移動(dòng)用的是TD-SCDMATD表示雙工方式是時(shí)分雙工TDD,S表示同步，CDMA表示多址方式是碼分多址，實(shí)際中TD-SCDMA中的“址”是由時(shí)間T,頻率F和擴(kuò)頻碼字C共同決定(judng)的。（注意TD-SCDMA不要讀成了TDS-CDMA。）中國(guó)聯(lián)通用的是WCDMAW表示寬帶的意思，寬帶就是占用更多車(chē)道的意思，WCDMA雙工方式是FDD，WCDMA中的“址”是頻率F和擴(kuò)頻碼字C共同決定。

38、中國(guó)電信用的是CDMA2000雙工方式是FDD，CDMA2000中的“址”是頻率F和擴(kuò)頻碼字C共同決定。GSM系統(tǒng)用FDD雙工方式和TDMA多址方式，以傳輸話音和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為目的。共九十八頁(yè)頻分多址信道(xn do)配置FDMA/FDD、TDD信道(xn do)配置圖代碼時(shí)間頻率信道1信道2信道3信道n共九十八頁(yè)時(shí)分多址信道(xn do)配置TDMA/TDD、FDD 信道(xn do)配置圖代碼時(shí)隙時(shí)間頻率信道N信道1信道2信道3共九十八頁(yè)空分多址利用天線實(shí)現(xiàn)空分多址控制(kngzh)用戶(hù)的空間輻射能量；使用定向波束天線服務(wù)于不同用戶(hù)；扇形天線是一種基本方式；自適應(yīng)天線，效果更好；最適合和T

39、DMA及CDMA系統(tǒng)結(jié)合。共九十八頁(yè)目錄(ml)歷史及發(fā)展系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)(wnglu)組成及規(guī)范電波傳播傳播模型多址技術(shù)抗衰落抗干擾共九十八頁(yè)什么叫衰落？在無(wú)線通信的信道傳輸(chun sh)過(guò)程中，由于大氣及地面的影響而發(fā)生傳播損耗及傳播延時(shí)隨時(shí)間變化的現(xiàn)象叫做衰落。衰落根據(jù)其頻率特性可以分為二類(lèi)：非頻率選擇性衰落（又稱(chēng)平衰落）和頻率選擇性衰落。衰落根據(jù)其時(shí)間特性可以分為二類(lèi)：快衰落和慢衰落。概述(i sh)共九十八頁(yè)快衰落（Fast Fading）：主要由于多徑傳播而產(chǎn)生的衰落，由于移動(dòng)體周?chē)性S多散射、反射和折射體，引起信號(hào)的多徑傳輸，使到達(dá)的信號(hào)之間相互(xingh)疊加，其合成信號(hào)幅度表

40、現(xiàn)為快速的起伏變化，其變化率比慢衰落快，故稱(chēng)它為快衰落，慢衰落（Slow Fading）：由于移動(dòng)臺(tái)的不斷運(yùn)動(dòng)，電波傳播路徑地形地貌是不斷變化的，因而局部中值也是不斷變化的這種變化所造成的衰落比多徑效應(yīng)引起的快衰落要慢得多，稱(chēng)為慢衰落?？焖ヂ?shuilu)與慢衰落(shuilu)共九十八頁(yè)概述(i sh)衰落的影響接收電平降低，無(wú)法保證正常通信。接收波形畸變，產(chǎn)生嚴(yán)重的誤碼。傳播延時(shí)變化，破壞與時(shí)延有關(guān)的同步。在快衰落情況下，由于電平變化迅速，影響某些跟蹤過(guò)程?？顾ヂ涫菬o(wú)線通信必需認(rèn)真解決的問(wèn)題！如何對(duì)抗衰落減少通信距離；增加發(fā)送功率；調(diào)整天線高度；選擇合適路由；在移動(dòng)通信中采用微蜂窩、直放

41、站；采用分集技術(shù)、均衡技術(shù)、瑞克技術(shù)、糾錯(cuò)技術(shù)等。共九十八頁(yè)對(duì)抗原理頻率選擇性衰落主要是由于多徑效應(yīng)引起的。多徑效應(yīng)最嚴(yán)重的后果之一是在信道傳遞函數(shù)中引入一個(gè)非理想的Hc(f)，破壞奈奎斯特準(zhǔn)則和匹配濾波(lb)準(zhǔn)則，從而產(chǎn)生碼間串?dāng)_，使有效的Eb/No惡化。對(duì)抗頻率選擇性衰落就是要消除非理想Hc(f)的影響。對(duì)抗頻率選擇性衰落的主要方法:分集技術(shù)：對(duì)不同途徑的多徑信號(hào)進(jìn)行合并；瑞克技術(shù)：對(duì)時(shí)間上擴(kuò)散的信號(hào)進(jìn)行分離與合并；均衡技術(shù)：減少碼間干擾；糾錯(cuò)技術(shù)：通過(guò)添加糾錯(cuò)編碼，提高系統(tǒng)可靠性 。頻率選擇性衰落的對(duì)抗(dukng)技術(shù)共九十八頁(yè)原理：利用無(wú)線傳播環(huán)境中來(lái)自不同途徑的多徑信號(hào)的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立

42、性進(jìn)行合并，從而實(shí)現(xiàn)分集。首先要找出來(lái)自不同途徑的多徑信號(hào)，這些途徑可以是不同的空間、不同的極化、不同的頻率、不同的時(shí)間。其次要以某種方法進(jìn)行合并。 應(yīng)該指出： 分集技術(shù)不僅能改善頻率選擇性衰落(shuilu)，同時(shí)也能改善非頻率選擇性衰落(shuilu)。分集原理(yunl)共九十八頁(yè)分集方式(fngsh)分集方式 不同天線的接收信號(hào)相互獨(dú)立水平極化和垂直極化的信號(hào)相互獨(dú)立不同頻率的接收信號(hào)相互獨(dú)立不同時(shí)間的接收信號(hào)相互獨(dú)立空間分集極化分集頻率分集時(shí)間分集共九十八頁(yè)分集方式(fngsh)從分集信號(hào)中以什么方式作為輸出選擇最好的支路作為輸出，其它支路丟棄調(diào)整各個(gè)支路的相位，使之同相，然后按照各