無(wú)線通信基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)梳理

1.無(wú)線通信基礎(chǔ)

1.1.基礎(chǔ)知識(shí)：

1.1.1.移動(dòng)信道

三個(gè)特點(diǎn)：

傳播的開(kāi)放性：一切無(wú)線信道都是基于電磁波在空間傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳播的。

接收點(diǎn)地理環(huán)境的復(fù)雜性與多樣性一般可將地理環(huán)境劃分為下列三類(lèi)典型區(qū)域：高樓林立

的城市中心繁華區(qū)；以一般性建筑物為主的近郊小城鎮(zhèn)區(qū)；以山丘、湖泊、平原為主的農(nóng)

村及遠(yuǎn)郊區(qū)。

通信用戶的隨機(jī)移動(dòng)性慢速步行時(shí)的通信；高速車(chē)載時(shí)的不間斷通信。

1.1.2.電磁傳播

直射波：它指在視距覆蓋區(qū)內(nèi)無(wú)遮擋的傳播，直射波傳播的信號(hào)最強(qiáng)。

多徑反射波：指從不同建筑物或其他物體反射后到達(dá)接收點(diǎn)傳播信號(hào)，其信號(hào)強(qiáng)度次之。

繞射波：從較大的山丘或建筑物繞射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號(hào)，其強(qiáng)度與反射波相當(dāng)。

散射波：由空氣中離子受激后二次發(fā)射所引起的漫反射后到達(dá)接收點(diǎn)的傳播信號(hào)，其信號(hào)強(qiáng)

度最弱。

1.1.3.三種效應(yīng)

陰影效應(yīng)

移動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中，由于大型建筑物和其他物體對(duì)電波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區(qū)

域上形成半盲區(qū)，從而形成電磁場(chǎng)陰影，這種隨移動(dòng)臺(tái)位置的不斷變化而引起的接收點(diǎn)

場(chǎng)強(qiáng)中值的起伏變化叫做陰影效應(yīng)。陰影效應(yīng)是產(chǎn)生慢衰落的主要原因。

遠(yuǎn)近效應(yīng)

由于接收用戶的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶與基站間的距離也是在隨機(jī)的變化，若各用戶發(fā)

射功率一樣，那么到達(dá)基站的信號(hào)強(qiáng)弱不同，離基站近信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)信號(hào)弱。通信

系統(tǒng)的非線性則進(jìn)一步加重，出現(xiàn)強(qiáng)者更強(qiáng)、弱者更弱和以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，通常稱這類(lèi)

現(xiàn)象為遠(yuǎn)近效應(yīng)。因?yàn)镃DMA是一個(gè)自干擾系統(tǒng),所有用戶共同使用同一頻率,所以“遠(yuǎn)

近效應(yīng)”問(wèn)題更加突出。

多普勒效應(yīng)

它是由于接收的移動(dòng)用戶高速運(yùn)動(dòng)而引起傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶

的運(yùn)動(dòng)速度成正比。多普勒頻移同移動(dòng)臺(tái)速度波長(zhǎng)及運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。

1.1.4.香農(nóng)公式

公式：C=Blog2(1+S/N),C為信道容量，B為信號(hào)帶寬，S/N為信躁比。

應(yīng)用：擴(kuò)頻序列利用了此公式的結(jié)論，當(dāng)信道容量C不變時(shí)，提高信號(hào)帶寬B可以換取較

低的S/N.(抗干擾)。根據(jù)B與S/N的關(guān)系可以確定最大的信道容量。

例題：帶寬為200Khz,SNR為10db的信道的理論最大數(shù)據(jù)速率為多少？

SNR=10db,S/N=10,B=200Khz,C=200000log2(1+1000)=1.99Mbps

1.1.5.Log速算

記住Log2=0.3,則10以內(nèi)的數(shù)字可以根據(jù)此值近似換算。對(duì)可不用計(jì)算大致估算結(jié)果。

Log3?log(3X3/3)?Iogl0-log3?l-log3,^fIUlog3~0.5

Log4=21og2p2X03=0.6

log5=log(10/2)?l-log2=0.7

Iog6=log2+log3?0.3+0,5?0.8

log7介于log6與log8之間，x0.85

Iog8=31og2?0.9

Iog9=21og3?0.98

例題：WCDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)傳輸帶寬3.84M,數(shù)據(jù)速率為60k,則系統(tǒng)擴(kuò)頻增益是

()o(C)(摘自華為《WCDMA培訓(xùn)多媒體系列教程》物理層習(xí)題)

A、6dBB、7dBC、18dBD、23dB

計(jì)算：lOlog(384/6)=101og(8X8)=10(Iog8+log8)=10X(31og2+31og2)=10X(0.9+0.9)

=18db

1.2.無(wú)線衰落：

無(wú)線衰落可分為大范圍衰落和小范圍衰落，其中前者包括信號(hào)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳播的效應(yīng)(幾百

個(gè)波長(zhǎng)或更多)，小范圍衰落機(jī)制則影響著接收機(jī)附近的信號(hào)。

小范圍衰落由多徑傳播(時(shí)間分布特性)和多普勒頻移(時(shí)間變化特性)兩者作用的結(jié)果。

分別表現(xiàn)為時(shí)間展寬(時(shí)延拓展)和時(shí)間變化(多普勒展寬)。

121.時(shí)間分布特性

時(shí)間分布特性對(duì)信道的影響-----多徑傳播的較大影響之一是信號(hào)的時(shí)間展寬拓展。

在時(shí)域上，從接收機(jī)得到的最短路徑上的第一個(gè)信號(hào)到它收到最長(zhǎng)路徑上的最后一個(gè)信號(hào)，

其間的時(shí)延是有限的，最大的時(shí)延拓展用Tm標(biāo)識(shí)。

在頻域上，時(shí)間展寬可以描述為頻率相關(guān)函數(shù)，標(biāo)識(shí)兩個(gè)信號(hào)脈沖響應(yīng)之間的相關(guān)程度，信

道的信號(hào)損傷不會(huì)明顯變化的頻率范圍稱作相干帶寬。用F0標(biāo)識(shí)，與Tm成反比。

Sign

falReceived

strenIrmulses

Transmitgth

Impulse

Delaytime

to

圖1.時(shí)間分布對(duì)信道的影響：a）最大時(shí)延；b）相干帶寬。

122.時(shí)間變化特性

時(shí)間變化特性對(duì)信道的影響

在時(shí)域，用相干時(shí)間TO來(lái)標(biāo)識(shí)，可以視為與信道的脈沖響應(yīng)高度相關(guān)的時(shí)間長(zhǎng)度；

在頻域，信號(hào)在頻率上展寬，接收機(jī)并不是在一個(gè)頻率上得到一個(gè)信號(hào)，而是在不同的頻率

上得到信號(hào)的不同部分，稱為多普勒展寬，用Fd來(lái)標(biāo)識(shí)，與相干時(shí)間TO成負(fù)相關(guān)的關(guān)系。

1.2.3.時(shí)間色散

時(shí)延拓展和相干帶寬是描述本地信道時(shí)間色散特性的兩個(gè)參數(shù)。前者是描述時(shí)域，后者是描

述頻域的參數(shù)，兩者成反比關(guān)系。

時(shí)延拓展:

理解：多徑效應(yīng)在時(shí)域的表現(xiàn)形式，延遲拓展小于符號(hào)周期，則發(fā)生平坦衰落，延遲擴(kuò)展大

于符號(hào)周期，則發(fā)生頻率選擇性衰落。時(shí)延拓展越小越好。

時(shí)延拓展導(dǎo)致碼間干擾，可以通過(guò)均衡技術(shù)來(lái)補(bǔ)償。

相干帶寬

理解：多徑效應(yīng)在頻域的表現(xiàn)形式，傳輸帶寬小于相干帶寬，信號(hào)的相關(guān)性很好，信道的衰

落特性平坦；大于相干帶寬，信號(hào)的相關(guān)性變差，信道呈頻率選擇性衰落。

公式：B=l/L,L為時(shí)延拓展。

例題：在城市環(huán)境中，三種典型擴(kuò)散值分別為：時(shí)延擴(kuò)散L=5us、角度擴(kuò)散力=20°、多普

勒頻率擴(kuò)散B=120Hzo在設(shè)計(jì)Rake接收時(shí)，必須滿足其頻率相關(guān)區(qū)間大于,才有多

徑分集效果。(D)(《移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)》P11)

(A)120Hz

(B)120KHz

(C)200Hz

(D)200KHz

Rake接收機(jī)的原理是當(dāng)傳播時(shí)延超過(guò)一個(gè)碼片周期時(shí)，多徑信號(hào)可以看作互不相關(guān)的，它

可以對(duì)抗頻率選擇性衰落，其時(shí)延擴(kuò)散L=5us,對(duì)應(yīng)頻域的相干帶寬B=l/L=200Khz,所

以頻率相關(guān)區(qū)為選答案D。

1.2.4.頻率色散

相干時(shí)間和多普勒展寬是描述頻率色散特性的兩個(gè)參數(shù)，其中相干時(shí)間是多普勒拓展在時(shí)域

的表示。

相干時(shí)間

理解：信道沖激響應(yīng)維持不變的時(shí)間間隔的統(tǒng)計(jì)平均值，在這一段時(shí)間間隔內(nèi)，兩個(gè)到達(dá)的

信號(hào)有很強(qiáng)的幅度相關(guān)性。如果基帶信號(hào)帶寬的倒數(shù)大于信道相干時(shí)間，那么傳輸中基帶信

號(hào)就有可能發(fā)生改變，導(dǎo)致接收機(jī)信號(hào)失真。

公式：

此處，B為多普勒頻移。

例題：在城市環(huán)境中，三種典型擴(kuò)散值分別為：時(shí)延擴(kuò)散L=5us、角度擴(kuò)散力=20°、多普

勒頻率擴(kuò)散B=120Hz。如果采用信道交織技術(shù)，則其交織區(qū)間必須大于。(A)(《移動(dòng)

通信中的關(guān)鍵技術(shù)》P1D

83us

5us

78us

88us

交織是利用時(shí)間分集為了克服時(shí)間選擇性衰落，同相干時(shí)間有關(guān)(多普勒頻寬)，其相干時(shí)

間T=l/B=83us

多普勒展寬(頻移)

相關(guān)解析：多普勒頻移同移動(dòng)臺(tái)速度波長(zhǎng)及運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，與無(wú)線電波入射方向角之間的夾

角有關(guān)，若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波方向運(yùn)動(dòng)，則頻移為正，反之則負(fù)。信號(hào)經(jīng)不同方向傳播，其

多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多普勒擴(kuò)散，因而增加了信號(hào)帶寬。

公式：fi=vcos0/A,e為源端與目的端與入射波的夾角。

例題：若某信號(hào)載頻為1850mhz,一汽車(chē)以26.82m/s的速度運(yùn)動(dòng)，計(jì)算若汽車(chē)沿直線背向

發(fā)射機(jī)運(yùn)動(dòng)，以及汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向同入射波方向成直角時(shí)的接收機(jī)載波頻率。

%=1850Mhz所以波長(zhǎng)2=C/%=0.162m,車(chē)速v=26.82m/s

當(dāng)背向發(fā)射機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，多普勒頻移為負(fù)，所以此時(shí)載波頻率為/=%-齊=1850X1()6—

26.82/0.162=1849.999834HZ

當(dāng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向與入射波方向成直角時(shí)，6=90,cos6=0,此時(shí)沒(méi)有多普勒頻移。

1.3.損耗分類(lèi)：

1.3.1.路徑傳播損耗

又稱衰耗，它是指電波在空間傳播所產(chǎn)生的損耗，它反映了傳播在宏觀大范圍(即公里

量級(jí))的空間距離上的接收信號(hào)電平平均值的變化趨勢(shì)。以下給出自由空間傳播損耗公

式，作為了解的內(nèi)容。

Lbs=32.45+20IgFMHz+201gDkm式中，Lbs稱為自

由空間的路徑傳播損耗。

分別將PHS1900、3GHz的頻率f取900、2400(3G系統(tǒng)最高工

作頻率到2.4GHz),可知：在相同空間距離條件下，2.4GHz信號(hào)的空間損

耗比PHS1900約大2dBo

1.3.2.慢衰落損耗

它是由于在電波傳輸路徑上受到建筑物及山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損

耗。它反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長(zhǎng)量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，其變化率較

慢故又稱為慢衰落，由于慢衰落表示接收信號(hào)的長(zhǎng)期變化，所以又稱長(zhǎng)期衰落

(long-term-fading)一般認(rèn)為慢衰落符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布：

1.3.3.快衰落損耗

它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)之間相互疊加,其合成信號(hào)幅度表現(xiàn)為快速的起伏變化,

它反映微觀小范圍內(nèi)數(shù)十波長(zhǎng)量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，其變化率比慢衰

落快，故稱它為快衰落。

深衰落點(diǎn)在空間上的分布是近似的相隔半個(gè)波長(zhǎng)。因其場(chǎng)強(qiáng)服從瑞利分布，又稱為瑞利

衰落，衰落的振幅、相位、角度隨機(jī)。

仔細(xì)劃分快衰落又可分為以下三類(lèi)：空間選擇性衰落、頻率選擇性衰落、時(shí)間選擇性衰

落。所謂選擇性是指在不同的空間，不同的頻率和不同的時(shí)間其衰落特性是不一樣的。

空間選擇性衰落

多徑信號(hào)到達(dá)天線陣列的到達(dá)角度的展寬稱為角度擴(kuò)展。角度展寬給出信號(hào)的主要能量

的角度范圍，產(chǎn)生空間選擇性衰落。

空間選擇性衰落用相干距離AR描述，其中入為波長(zhǎng)；平為天線擴(kuò)散角。

相干距離為兩根天線上的信道響應(yīng)保持強(qiáng)相關(guān)時(shí)的最大空間距離。相干距離越短，角度

擴(kuò)展越大；反之，相干距離越長(zhǎng)，角度擴(kuò)展越小。接收天線距離小于相關(guān)距離，信號(hào)的

相關(guān)性很好，信道的衰落特性平坦；大于相干距離，信號(hào)的相關(guān)性變差，信道呈空間選

擇性衰落。

頻率選擇性衰落

假設(shè)發(fā)射端發(fā)射的是一個(gè)時(shí)間寬度極窄的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)多徑信道后，由于各信道時(shí)延

的不同，接收端接收到的信號(hào)為一串脈沖，即接收信號(hào)的波形比原脈沖展寬了。這種由

于信道時(shí)延引起的信號(hào)波形的展寬稱為時(shí)延擴(kuò)展。時(shí)延擴(kuò)展產(chǎn)生頻率選擇性衰落。

頻率選擇性衰落用相干帶寬AB描述，其中Tm為時(shí)延擴(kuò)展。

AB=1/Tm

相干帶寬為信道在兩個(gè)頻移處的頻率響應(yīng)保持強(qiáng)相關(guān)時(shí)的最大頻率差。相干帶寬越小，

時(shí)延擴(kuò)展越大；反之，相干帶寬約大，時(shí)延擴(kuò)展越小。

傳輸帶寬小于相干帶寬，信號(hào)的相關(guān)性很好，信道的衰落特性平坦；大于相干帶寬，信

號(hào)的相關(guān)性變差，信道呈頻率選擇性衰落。

另一個(gè)描述多徑時(shí)延擴(kuò)展的參數(shù)是最大時(shí)延擴(kuò)展Am(xdB),定義為比直達(dá)信號(hào)功率下降

xdB的多徑信號(hào)的相對(duì)時(shí)延。不存在直達(dá)信號(hào)的情況下，可以是最強(qiáng)的多徑信號(hào)的功率。

時(shí)間選擇性衰落

由于移動(dòng)用戶與基站的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每個(gè)多徑波都會(huì)有一個(gè)明顯的頻率移動(dòng)。由運(yùn)動(dòng)引起

的接收信號(hào)頻率的移動(dòng)稱為多普勒頻移力，它與移動(dòng)用戶的運(yùn)動(dòng)速度成正比。

其中v為移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度；入為無(wú)線電波長(zhǎng)；0為電波和移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的夾角。

多普勒擴(kuò)展是一種由于多普勒頻移現(xiàn)象引起的衰落過(guò)程的頻率擴(kuò)散，又稱時(shí)間選擇性衰

落。時(shí)間選擇性衰落用相干時(shí)間AT描述，

其中B為最大多普勒頻移。

1.4.抗衰方法:

1.4.1.擴(kuò)頻：

擴(kuò)展了信道帶寬，克服窄帶信號(hào)的頻率選擇性衰落特性o

￥U

---------------7,，川-----

發(fā)射信---------------接收到的衰落信

圖5擴(kuò)頻原理

1.4.2.Rake：

CDMA擴(kuò)頻碼在選擇時(shí)就要求它有很好的自相關(guān)特性。這樣，在無(wú)線信道中出現(xiàn)的時(shí)延擴(kuò)

展，就可以被看作只是被傳信號(hào)的再次傳送。如果這些多徑信號(hào)相互間的延時(shí)超過(guò)了一個(gè)碼

片的長(zhǎng)度(wcdma一個(gè)碼片持續(xù)時(shí)間0.26us(78m),這在無(wú)線環(huán)境里面是很容易實(shí)現(xiàn)的(市

區(qū)的典型值是1到2us)),那么它們將被CDMA接收機(jī)看作是互不相關(guān)的有用的信號(hào)。

核心：多徑，延時(shí)，克服頻率選擇性衰落。

交織可以在不附加任務(wù)開(kāi)銷(xiāo)的情況下，使系統(tǒng)獲得時(shí)間分集。對(duì)抗時(shí)間選擇性衰落。重要特

點(diǎn)是將突發(fā)性誤碼連續(xù)錯(cuò)誤變成了隨機(jī)性的獨(dú)立差錯(cuò)。它的缺點(diǎn)是有造成系統(tǒng)延時(shí)，交織的

區(qū)間越大，其抗誤碼性能越好，但帶來(lái)的延時(shí)也越大，需要平衡兩者之間的關(guān)系。

舉例：

交織矩陣為：

01061116

02071217

03081318

04091419

05101520

按列寫(xiě)入，假設(shè)原始信息序列是：

0102030405060708091011121314151617181920假設(shè)突發(fā)性錯(cuò)誤是07080910

按行讀出，解碼以后的信息序列為：

0106111602071217030813180409141905101520,錯(cuò)誤特性隨機(jī)化了。

1.4.4.均衡：

補(bǔ)償時(shí)分信道中由于多徑效應(yīng)而產(chǎn)生的碼間干擾。主要指對(duì)信道中幅度和延遲進(jìn)行補(bǔ)償。均

衡器的效果是補(bǔ)償信道的頻率選擇性，使衰落趨于平坦、相位趨于線性。均衡器不能抵銷(xiāo)平

衰落。

信道時(shí)域響應(yīng)f(t),均衡器時(shí)域響應(yīng)heq(t),希望均衡后的信道響應(yīng)為：

g(t)=f*(t)0heq(t)=8(t)

就有：Heq(f)F*(-f)=l

Heq(f)為均衡器頻域響應(yīng)，F(xiàn)⑴為信道頻域響應(yīng)。

均衡器是傳輸信道的逆濾波器；

由于傳輸信道的時(shí)變性，均衡器必需是參數(shù)可變的自適應(yīng)均衡器；

1.4.5.分集：

空間分集：空間發(fā)射分集、空間接收分集。

極化分集：利用水平分量和垂直分量的不相關(guān)性。

頻率分集：寬帶信號(hào)。

時(shí)間分集：以超過(guò)信道相干時(shí)間的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)射信號(hào)。

分集的三種主要合并方式：最大比合并、選擇比合并、等增益合并。

?選擇式合并：選擇最好的支路作為輸出，其它支路丟棄。

?等增益合并：調(diào)整各個(gè)支路主徑的相位，使之同相，然后進(jìn)行等增益相加。

?最大比合并：調(diào)整各個(gè)支路的相位，使之同相，然后按照各個(gè)支路的信噪比數(shù)值進(jìn)行加

權(quán)相加。

1.4.6.信道編碼：

目的：信道編碼是為了保證信息傳輸?shù)目煽啃浴⑻岣邆鬏斮|(zhì)量而設(shè)計(jì)的一種編碼。它是在信

息碼中增加一定數(shù)量的多余碼元，使碼字具有一定的抗干擾能力。

實(shí)質(zhì)：信道編碼實(shí)際上是以降低信息的傳輸效率為代價(jià)來(lái)增加碼字的抗干擾能力。

CRC：是一種循環(huán)碼，用于檢錯(cuò)。具有很強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，而且編碼器及譯碼器都很容易實(shí)現(xiàn)。

卷積編碼：編碼方法可以用卷積運(yùn)算形式表達(dá)，輸入比特k,輸出比特n,編碼率R=k/n。

Turbo編碼：Turbo碼采用幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)措施，交織技術(shù)、級(jí)聯(lián)碼技術(shù)、軟輸出技術(shù)、迭代

技術(shù)，其性能非常優(yōu)異，很好地應(yīng)用了隨機(jī)性編譯碼的條件，從而獲得了幾乎接近香農(nóng)理論

極限的譯碼性能。(對(duì)抗誤碼)但最大的缺點(diǎn)在于設(shè)備復(fù)雜度和譯碼的時(shí)延。3GPP選用turbo

碼作為各類(lèi)非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)高速數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)編碼。

15衰落曲線:

1.5.1.瑞利分布：

當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間沒(méi)有很強(qiáng)的視距傳播路徑時(shí),瑞利分布是一個(gè)很好的信道傳播模

型。它可以適當(dāng)?shù)乇硎臼袇^(qū)中的信道條件，其中大樓會(huì)阻礙視距傳播路徑，而且信號(hào)被

各種物體反射后，在接收端時(shí)間上被展寬。在時(shí)域中，瑞利衰落在40dB或更深的槽之

間有不高于10dB的周期峰值（深度衰落）（如圖3a）。

在頻域中，瑞利分布生成一條U形曲線（如圖3b）。密集散射模型可以用來(lái)描述

蜂窩通信的情況，這意味著多徑信號(hào)的幅度將呈現(xiàn)瑞利分布，而到達(dá)角度（多徑相位）

將呈現(xiàn)正態(tài)分布。

Threshold

Facfc

圖3.瑞利分布：a）時(shí)域；b）頻域。

1.5.2.萊斯分布：

在農(nóng)村環(huán)境中，阻礙信號(hào)物體較少，多徑信號(hào)包括一條很強(qiáng)的視距傳播路徑以及少量的

反射路徑，頻譜功率呈萊斯（Rician）分布。直射路徑的到達(dá)角度和直射路徑與其它路

徑之間的功率之比相結(jié)合，決定了來(lái)自直射路徑能量對(duì)多徑衰落的正態(tài)瑞利模型會(huì)有多

大影響。頻域中的圖看起來(lái)象瑞利分布，但是直射路徑引起的頻移處，功率有一個(gè)峰值。

圖4.萊斯分布（頻域）。

1.6.傳播模型：

Okumura模型：預(yù)測(cè)城區(qū)信號(hào)時(shí)廣泛使用此模型。為成熟的蜂窩和陸地移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)路徑損

耗提供最簡(jiǎn)單和最精確的解決方案。

模型可以表示為：L50（db）=Lf+d）_G（瓦）-G（九）—Garea

￡50傳播路徑損耗值的50%,Lf自由空間傳播損耗,Amu自由空間中值損耗，G（瓦）和G（鼠）

為基站天線高度增益因子和移動(dòng)天線高度增益因子,最后一項(xiàng)為環(huán)境類(lèi)型的增益。作為修正,

Okumura-Hata模型頻率范圍為150Mhz至I]1500Mhz,以市區(qū)傳播損耗為標(biāo)準(zhǔn)，其他低于

在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。

Walfish-lkegami模型：考慮了屋頂和建筑物高度的影響，用來(lái)估計(jì)800—2000Mhz城區(qū)、

密集城區(qū)環(huán)境的預(yù)測(cè)。

Cost231-Hata模型用來(lái)估計(jì)1500—2000Mhz的宏蜂窩（1-20km）預(yù)測(cè)。

例題：經(jīng)典傳播模型中實(shí)用于150-1500MHz宏蜂窩預(yù)測(cè)，適用于

800-2000MHZ城區(qū)、密集市區(qū)環(huán)境預(yù)測(cè)；適用于1500-2000MHz宏蜂窩預(yù)測(cè)。（A）

A、Okumura-Hata、Walfish-lkegamiCost231-Hata；

B、Cost231-Hata>Walfish-lkegami>Okumura-Hata；

C、Walfish-Ikegam>Okumura-Hata>Cost231-Hata0

1.7.通信模型：

有效性：占用盡可能少的資源（頻段、時(shí)隙、功率）傳送盡可能多的信源信息。

可靠性：傳輸中抵抗各類(lèi)可觀自然干擾的能力。

安全性：安全保密性能。

2.第3代移動(dòng)通信

2.1.基本常識(shí)：

2.1.1.ARFCN

頻率信道號(hào)ARFCN=載波頻率X5。

如華為頻點(diǎn)為2132.4,貝1|ARFCN號(hào)：2132.4X5=10662。

2.1.2.Eclo

定義：CPICH上接收的每個(gè)碼片能量與頻帶功率密度的比值，它等于CPICH上測(cè)量的接收

信號(hào)碼功率RSCP除以信道帶寬內(nèi)接收到的全部功率RSSL

公式：EcIo=RSCP/RSSI.

公共導(dǎo)頻信道（CPICH）的Ec/I。的測(cè)量主要用于切換的判斷。

2.1.3.載干比C/I

定義：又稱寬帶信干比，指信號(hào)功率與干擾的比值。在WCDMA系統(tǒng)中，由于有了擴(kuò)頻和

解擴(kuò)，所以要求的載干比C/I遠(yuǎn)小于GSM等系統(tǒng)。

公式：C/I=Eb/No-處理增益

例如：WCDMA系統(tǒng)中，對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，Eb/No的典型值為5dB,處理增益為25dB,則

C/I=Eb/No-處理增益=5dB-25dB=-20dB,即信號(hào)功率可以比干擾功率低20dB。

2.1.4.相鄰信道泄漏比ACLR

定義：ACLR為發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵射頻參數(shù)，它是表示發(fā)射功率允許泄漏到第一或第二鄰近載波

的數(shù)值，單位：dB?如圖所示。

2.1.5.手機(jī)標(biāo)識(shí)

RNTI

RNTI稱為無(wú)線網(wǎng)路臨時(shí)標(biāo)識(shí)，分為C-RNTI、U-RNTI等；

C-RNTI：在一個(gè)小區(qū)內(nèi)標(biāo)識(shí)有RRC連接的UE；

U-RNTI：在UTRAN內(nèi)標(biāo)識(shí)有RRC連接的UE,U-RNTI=SRNCID+S-RNTI;

MSISDN

MSISDN又稱為移動(dòng)臺(tái)國(guó)際身份號(hào)碼，MSISDN=CC+NDC+SN,

其中：CC=國(guó)家碼3位（中國(guó)為+86）

NDC=國(guó)內(nèi)目的地碼7位（前3位識(shí)別網(wǎng)號(hào)，后4位識(shí)別歸屬區(qū)）

SN=用戶號(hào)碼

例如：+8613912345678

IMSI

IMSI稱為國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼，在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中唯一的識(shí)別一個(gè)移動(dòng)用戶的號(hào)碼

IMSI=MCC+MNC+MSIN,

其中：MCC—移動(dòng)國(guó)家號(hào)碼3位（中國(guó)為460）

MNC—移動(dòng)網(wǎng)號(hào)2位或3位

MSIN—移動(dòng)臺(tái)識(shí)別號(hào)

TMSI

為了對(duì)IMSI保密，VLR給來(lái)訪移動(dòng)用戶分配一個(gè)TMSI號(hào)碼，它僅在本地使用。

P-TMSI

為了對(duì)IMSI保密，SGSN給來(lái)訪的GPRS移動(dòng)用戶分配一個(gè)唯一的P-TMSI號(hào)碼，它僅在

本地使用。

2.1.6.網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)

位置區(qū)標(biāo)識(shí)LAI

由3部分組成，LAI=MCC+MNC+LAC

其中：LAC為位置區(qū)編碼

路由區(qū)標(biāo)識(shí)RAI

路由區(qū)標(biāo)識(shí)由位置區(qū)標(biāo)識(shí)LAI加上路由區(qū)編碼RAC組成，即:RAI=MCC+MNC+LAC+RAC。

2.1.7.多徑分集

WCDMA系統(tǒng)中，多徑分量之間的時(shí)間差要大于一個(gè)碼片的長(zhǎng)度，接收機(jī)才能將多徑分量

區(qū)分開(kāi)來(lái)。

WCDMA的碼片速率為3.84Mchip/s,碼片長(zhǎng)度為速率的倒數(shù)，即：l+3840000chip/s=0.26us,

所以多徑分量之間的時(shí)間差為0.26us;

多徑分量之間的長(zhǎng)度差=光速小碼片速率=3.0X108m/s+3840000chip/s=78m；

22基礎(chǔ)概念:

2.2.1.幀結(jié)構(gòu)：

一個(gè)無(wú)線幀的速率為3.84Mchip/s、時(shí)間為幀長(zhǎng)10ms、分15個(gè)時(shí)隙，具體每個(gè)信道類(lèi)型有

不同的時(shí)隙內(nèi)部信息結(jié)構(gòu)。信息比特同速率之間的幾個(gè)關(guān)系式如下：

每個(gè)時(shí)隙的傳送信息比特：10x2。其中K與擴(kuò)頻因子之間的關(guān)系：SF=256/2"簡(jiǎn)單記憶

如下：每個(gè)時(shí)隙傳送比特X15XSF=3840000。

例題:下列選項(xiàng)滿足專用上行物理信道擴(kuò)頻因子SF與相關(guān)每時(shí)隙承載比特?cái)?shù)關(guān)系的是（C）

A.12880

B.12840

C.12820

D.12810

解答：一個(gè)無(wú)線幀分15個(gè)時(shí)隙，所以每個(gè)時(shí)隙比特XSF=3.84M/15=2560,所以SF與每時(shí)

隙承載比特?cái)?shù)之間的乘積應(yīng)該等于2560o

2.2.2.OVSF碼樹(shù)：

e.T

Uch,2,0=(1,1)LT

cch,1,0=(1)T

|_c,=(1.-1)[

ch21Cch,4,2=(1尸1,1,-1)

T

6,4,3=(1,-1,-1,1)

SF=1SF=2SF=4

舉例而言，從左往右看，對(duì)于選定Cch2.1作為擴(kuò)頻碼，那么Cch4.2不能再作為擴(kuò)頻碼。從

右往左看，加入選定Cch4.0作為擴(kuò)頻碼，那么Cch2.0不能再作為擴(kuò)頻碼。這可以總結(jié)成一

種碼的選擇規(guī)則，只要滿足以上選取原則的碼彼此之間是正交的。

砌［6擔(dān)）；遠(yuǎn)06⑼二）

C(8,0

C(16,1)

6^0(4,0)

q9(16,2).；'7C(16,2)

C(8,1

C(16,3)C（16,3）

不同的SF對(duì)應(yīng)了不同的業(yè)務(wù)速率。SF越大，基本信息速率越小。系統(tǒng)可以通過(guò)改變SF,

可以相應(yīng)調(diào)整業(yè)務(wù)速率。

2.2.3.地址碼：

用戶地址碼：上行長(zhǎng)擾碼區(qū)分用戶，各擾碼的自相關(guān)性良好。

基站地址碼：下行用擾碼區(qū)分基站的不同扇區(qū)（小區(qū)），主擾碼primaryscramblingcode。

信道地址碼：上下行OVSF碼區(qū)分不同信道，不同業(yè)務(wù)速率對(duì)應(yīng)不同的SF。見(jiàn)下表。

SF8CodeTree

SFCodeTree

2Number

381

4161128K1

532123464K2

6641fach45678

712812DCh45678910111213141516122K11

8256coichIbchpichlaich5I67I8911011|1213|1415|1617|1819l20211222312425126271282913031132

9

8384K1

161I2128K2

23264K4

6412345678

12812345678910111213141516122K16

2561I23I45I67I8911011|1213|1415|1617|1819|2O211222312425126271282913031132

16

178384K1

18161128K2

1932123464K4

206412345678

2112812345678910111213141516122K16

222561I23I45I67I8911011|1213|1415|1617|1819|2O211222312425126271282913031132

23

248384K1

25161128K2

2632123464K4

?76412345678

2812812345678910111213141516122K16

292561I23I45I67I8911011|1213l1415|1617l1819l20211222312425126271282913031132

on

2.3.重要計(jì)算：

2.3.1.擴(kuò)頻增益：

定義：標(biāo)識(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)解擴(kuò)之后信躁比的改善程度，也可以表示為發(fā)送端碼元擴(kuò)展的倍數(shù)或者

信號(hào)帶寬擴(kuò)展的倍數(shù)。

公式：G=101ogio(R/凡)，其中凡為擴(kuò)頻后chip的速率，凡為擴(kuò)頻前的bit速率

例題：WCDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)傳輸帶寬3.84M,數(shù)據(jù)速率為60k,則系統(tǒng)擴(kuò)頻增益是

()。(C)(摘自華為《WCDMA培訓(xùn)多媒體系列教程》物理層習(xí)題)

A、6dBB、7dBC、18dBD、23dB

計(jì)算：10logio(384/6)=10logiolog(64)=18db

2.3.2.干擾容限：

解析：表示載正常工作的條件下，接收機(jī)輸入端所能承受的干擾比信號(hào)高出的分貝數(shù)值，它

直觀反映了擴(kuò)頻系統(tǒng)接收機(jī)所容許的干擾最大強(qiáng)度值。

公式：M=G-(Ls+101og(—,其中“為實(shí)際傳輸路徑損耗

例：某擴(kuò)頻系統(tǒng)已知G=21db,〃=5db,lOlog(S/N)=6db,則有M=21—5—6=10db,

說(shuō)明該擴(kuò)頻系統(tǒng)最大承受干擾為10db,即容許最大干擾比信號(hào)強(qiáng)10倍。

233.擴(kuò)頻因子：

SF=RJR,,其中凡為擴(kuò)頻后chip的速率，凡為擴(kuò)頻前的bit速率；取log后稱為擴(kuò)頻增

益。每個(gè)不同的信道可能采取不同的擴(kuò)頻因子。如碼樹(shù)中選中CH+3表示該SF=4。

符號(hào)速率X擴(kuò)頻因子=碼片速率

例題：WCDMA,碼片速率=3.84MHz,擴(kuò)頻因子=4,則符號(hào)速率=960Kbps；

24物理過(guò)程:

241.小區(qū)搜索過(guò)程:

時(shí)隙同步由于在UTRAN中所有的primarySCH的同步碼都是相同的并且在每個(gè)slot的前

256chips中發(fā)送每個(gè)slot中都是相同的UE使用一個(gè)matchedfilter或者類(lèi)似的技術(shù)就可以很容

易獲得時(shí)隙同步。

Primary

SCH

Secondary

SCH

時(shí)隙同步后就要進(jìn)行幀同步幀同步是使用secondarySCH的同步碼實(shí)現(xiàn)的SecondarySCH的

同步碼一共有16個(gè)，在每個(gè)時(shí)隙中是不同的按照在每個(gè)時(shí)隙中碼字的不同形成64組碼序列這

64組碼序列有一個(gè)特性他們的循環(huán)移位后的結(jié)果是唯一的因此UE就使用這64組碼序列一個(gè)

一個(gè)的和接收到的信號(hào)相關(guān)相關(guān)值最大的那個(gè)就是這個(gè)小區(qū)所用的secondary同步序列同

時(shí)也確定了這個(gè)小區(qū)的擾碼組和幀同步（見(jiàn)《WCDMA系統(tǒng)物理層設(shè)計(jì)》P177表）

獲得這個(gè)小區(qū)的primaryscramblingcode主擾碼獲取這個(gè)碼字后由于CPICH和PCCPCH都使

用這個(gè)擾碼而且他們的信道碼是固定的UE就可以讀廣播信道了在上一步驟中UE獲得了本

小區(qū)的擾碼組這個(gè)擾碼組中有8個(gè)主擾碼UE如何知道系統(tǒng)到底使用了那個(gè)通常UE就一個(gè)一

個(gè)在CPICH上試直到找到相關(guān)結(jié)果最大的一個(gè)這就確定了主擾碼。

3E-〃匕N烏O

3E-方比-

~r

洋力心■&晶7

一Z

■

集比匕4ZF<5*8*63

---

三at耳.

1

三j七"名r<5*8*<53t

1dX-7

乏re&異zbew烏

2.4.2.RACH接入過(guò)程：

RACH隨機(jī)接入過(guò)程

開(kāi)始

I結(jié)束物理層隨機(jī)接入過(guò)程

2.4.3.功率控制過(guò)程:

實(shí)際應(yīng)用中主要關(guān)心上行功率控制。包括上行內(nèi)環(huán)功率控制和上行外環(huán)功率控制。核心掌握:

上行控制功率是控制上行。所謂環(huán)其實(shí)是以NB為中心，NB以下UE之間為內(nèi)環(huán)，NB以上

同RNC之間為外環(huán)。

功率平衡、誤碼率平衡、信噪比(SIR)平衡、誤塊率(BLER)平衡；

上行內(nèi)環(huán)功率控制根據(jù)SIR來(lái)平衡，手機(jī)同基站之間通過(guò)TPC指令溝通，增大或減小功率。

上行外環(huán)功控根據(jù)BLER來(lái)平衡，RNC通過(guò)調(diào)整SIRtarget指令與NB溝通。

功率控制過(guò)程

上行DPCCH/DPDCH正常發(fā)射功率控制?高層確定初始發(fā)射功率.DPCCH/DPDCH

發(fā)射功率的偏差由網(wǎng)絡(luò)側(cè)利用增益因

,開(kāi)環(huán)功率蹩1子計(jì)算確定。

功率控制

、快速閉環(huán)功率控制?上行DPCCH發(fā)射功率的變化在其導(dǎo)頻區(qū)

I閉環(huán)功率控制二一_域開(kāi)始前發(fā)生，變化由UE推導(dǎo)得出。

----慢速閉環(huán)功針制

UE的發(fā)射功率不能超過(guò)一個(gè)最大的允

測(cè)量SIR許值.其大小要低于該終端所屬

率等級(jí)中的最大輸出功率

外環(huán)

設(shè)SiSIRtarget

洞整功率

NodeB

如果SIRest>SIRtarget.TPC命令="0”.要求增加發(fā)射功率,

如果SIRestXSIRtarget.TPC命令:“1”.要求降低發(fā)射功率

25空口協(xié)議:

Radio

(Access)

Bearers

邏輯信道

傳輸侑道

物理信道

需要掌握的兩點(diǎn)核心思想：分層通信、控制與承載分離的思想。邏輯信道分業(yè)務(wù)信道和控制

信道。傳輸信道分專用、公用傳輸信道、目的是為了效率和擴(kuò)展性。

HigherLayer

data

Logical

Channels

(Data

Dependent)

Transport

Channels

(L1Characteristics

Dependent)

Ph