河南城建学院(无线通信基础及应用复习汇总)

1、总复习1【1】1.1 无线通信系统的基本构成无线通信系统的基本构成 1.2 无线通信系统的主要规格指标无线通信系统的主要规格指标 1.3 无线通信技术的发展无线通信技术的发展 1.4无线通信的发展趋势无线通信的发展趋势 1.5 现代无线通信系统实例现代无线通信系统实例 1.6 无线通信面临的技术挑战无线通信面临的技术挑战 第一章第一章 绪论绪论总复习1【2】1.1 无线通信系统的构成无线通信系统的构成无线通信系统的基本构成如图无线通信系统的基本构成如图1-1所示。所示。图1-1 无线通信系统的基本构成总复习1【3】双工器的作用：双工器的作用：对对发射机与接收机进行隔离，将来发射机与接收机进行隔

2、离，将来自发射机的发射信号送到天线发射出去，而不会进自发射机的发射信号送到天线发射出去，而不会进入接收机入接收机; 同时将来自天线的接收信号送到接收机同时将来自天线的接收信号送到接收机, 而不进入发射机。而不进入发射机。 总复习1【4】按按通话状态通话状态的不同，无线通信系统可以分为如下三种类型。的不同，无线通信系统可以分为如下三种类型。（1） 单工无线通信系统。单工无线通信系统。只提供单向通信的系统只提供单向通信的系统。（2） 半双工无线通信系统。半双工无线通信系统。通信双方交替地进行收信和通信双方交替地进行收信和发信，收信和发信不能同时进行发信，收信和发信不能同时进行。（3） 全双工无线通

3、信系统。全双工无线通信系统。允许通信双方同时进行发信允许通信双方同时进行发信和收信的无线通信系统。移动通信中广泛采用的通信方式。蜂和收信的无线通信系统。移动通信中广泛采用的通信方式。蜂窝电话是当前典型的全双工系统。窝电话是当前典型的全双工系统。无线通信系统的分类无线通信系统的分类1 总复习1【5】实现全双工系统采用的技术：实现全双工系统采用的技术：时分双工时分双工(TDD)和频分双工和频分双工(FDD)两种。两种。FDD是将发射机和接收机设计在两个不同的无线频率上工是将发射机和接收机设计在两个不同的无线频率上工作，从而实现收发隔离的双工技术。作，从而实现收发隔离的双工技术。TDD是在同一个无线

4、频率信道上使通信系统的发射机和接是在同一个无线频率信道上使通信系统的发射机和接收机分时工作，发射时不接收，接收时不发射，通过分时收机分时工作，发射时不接收，接收时不发射，通过分时控制来避免发射机和接收机之间可能产生的干扰。控制来避免发射机和接收机之间可能产生的干扰。TDD技术的优点技术的优点:1、不需要使用成对的频谱资源。、不需要使用成对的频谱资源。2、可根据业务需要动态地分配上下行链路的比例，适、可根据业务需要动态地分配上下行链路的比例，适用于上下行链路不对称和具有不同数据传输速率的业务。用于上下行链路不对称和具有不同数据传输速率的业务。总复习1【6】按照无线小区按照无线小区覆盖半径的大小覆

5、盖半径的大小，无线通信系统可以分，无线通信系统可以分为为大区制、中区制和小区制系统大区制、中区制和小区制系统。 早期的无线通信系统采用大区制，一个基站的覆盖半径早期的无线通信系统采用大区制，一个基站的覆盖半径为为3050 km，功率为，功率为50-200w，天线塔高大于，天线塔高大于30m 。 优点优点: 网络结构简单，投资少，见效快。网络结构简单，投资少，见效快。缺点：缺点： (1)需使用大功率发射机，并要求天线架设得很高。需使用大功率发射机，并要求天线架设得很高。 (2) 覆盖范围有限。覆盖范围有限。 (3) 系统容量有限。系统容量有限。 (4) BS和和MS均需要有较大的发射功率。均需要

6、有较大的发射功率。 （5）扩容非常困难。）扩容非常困难。无线通信系统的分类无线通信系统的分类2 总复习1【7】 小区制小区制就是将整个服务区划分为若干个小区，在各小区就是将整个服务区划分为若干个小区，在各小区中分别设置中分别设置基站基站，负责本小区移动通信的联络和控制。，负责本小区移动通信的联络和控制。 另设立另设立移动交换中心移动交换中心，负责与各基站之间的联系和对系，负责与各基站之间的联系和对系统的集中控制管理。统的集中控制管理。 在小区制中，可以应用在小区制中，可以应用频率复用技术频率复用技术，提高了频带利用，提高了频带利用率。率。优点：优点：大大提高系统容量；大大提高系统容量；缺点：缺

7、点：技术复杂技术复杂(位置等记、越区切换等位置等记、越区切换等)，投资相对较大。，投资相对较大。 蜂窝系统一般蜂窝系统一般采用小区制采用小区制，其覆盖半径一般为，其覆盖半径一般为120 km，在城市高密度用户区域甚至可达到在城市高密度用户区域甚至可达到1 km以下。以下。无线覆盖介于大区制与小区制之间的系统称为无线覆盖介于大区制与小区制之间的系统称为中区制系统中区制系统。为了解决为了解决频率资源有限与用户数量不断增加频率资源有限与用户数量不断增加之间的矛盾，采用之间的矛盾，采用小区制覆盖方式小区制覆盖方式。总复习1【8】移动交换中心蜂窝A基站移动台上行链路蜂窝B下行链路R移动台、基站、无线小区

8、、移动台、基站、无线小区、小区覆盖半径、上行链路、下行链路小区覆盖半径、上行链路、下行链路几个常用术语几个常用术语 总复习1【9】多址多址技术技术基本类型基本类型:目的：主要是解决多个用户能方便地接入网络，不会目的：主要是解决多个用户能方便地接入网络，不会造成相互干扰或拥堵，并能很好的区分不同用户。造成相互干扰或拥堵，并能很好的区分不同用户。空分多址空分多址SDMASDMA、随机多址随机多址等等 码分多址码分多址CDMACDMA 时分多址时分多址TDMATDMA频分多址频分多址FDMAFDMA典型的典型的多址方式多址方式总复习1【10】FDMA：利用不同用户分配：利用不同用户分配不同工作频率不

9、同工作频率的方法避免多用的方法避免多用户相互干扰。户相互干扰。 TDMA：让所有用户工作在同一个频率上，但在时间上分让所有用户工作在同一个频率上，但在时间上分配配不同的时间段不同的时间段（称为（称为时隙时隙），由于不同用户工作在不同），由于不同用户工作在不同的时隙，从而避免了相互间的干扰。的时隙，从而避免了相互间的干扰。 CDMA：也是让所有用户工作在同一个频率上，但对不同也是让所有用户工作在同一个频率上，但对不同用户的用户的信息使用信息使用不同的伪随机码序列不同的伪随机码序列进行扩频调制进行扩频调制，在接，在接收端采用相同的伪随机码序列进行相关解调，以达到区分收端采用相同的伪随机码序列进行相

10、关解调，以达到区分不同用户的目的。不同用户的目的。 第一代模拟无线通信系统采用了第一代模拟无线通信系统采用了FDMA技术。技术。GSM系系统采用统采用TDMA方式，方式，CDMA系统采用码分多址接入方式。系统采用码分多址接入方式。 三种工作方式既可单独使用，也可混合使用，而且通三种工作方式既可单独使用，也可混合使用，而且通常在无线通信中混合使用。常在无线通信中混合使用。总复习1【11】FDD系统的工作频段是成对分配的系统的工作频段是成对分配的上行上行890909 MHz (19 MHz)移动移动GSM下行下行935954 MHz (19 MHz)上行上行909915 MHz (6 MHz)联通

11、联通GSM下行下行954960 MHz (6 MHz)上行上行825835 MHz (10 MHz)电信电信CDMA下行下行870880 MHz (10 MHz) 收发频段收发频段间隔都是间隔都是45 MHz1.2 无线通信系统的主要规格指标无线通信系统的主要规格指标1. 工作频段及频谱使用工作频段及频谱使用总复习1【12】2. 覆盖距离和传输方式覆盖距离和传输方式无线覆盖距离无线覆盖距离陆地移动通信陆地移动通信系统系统 距离在距离在50 km以内；以内；(自由空间自由空间)地面绕射地面绕射传播传播 距离为距离为200 km； (地波地波) 对流层对流层反射传播反射传播 距离可达几百千米；距离

12、可达几百千米；(天波天波)电离层电离层传播传播 距离可达几千千米；距离可达几千千米；(天波天波) 卫星通信系统可以达到洲际无线覆盖的范围。卫星通信系统可以达到洲际无线覆盖的范围。3. 信道速率与传输质量信道速率与传输质量4. 调制方式与信道编码方式调制方式与信道编码方式常用的数字调制方式有常用的数字调制方式有MSK (最小频移键控最小频移键控) 、GMSK (高斯滤波高斯滤波最小频移键控最小频移键控) 、QPSK (四相相移键控四相相移键控) 等。等。5. 多用户接入方式多用户接入方式总复习1【13】1.3 无线通信技术的发展无线通信技术的发展数字技术的发展、程控技术的发展、蜂窝概念的提出数字

13、技术的发展、程控技术的发展、蜂窝概念的提出1.4 无线通信的发展趋势无线通信的发展趋势 无线通信未来的发展总体上表现为一种无线通信未来的发展总体上表现为一种融合发展融合发展的趋势。的趋势。 多种通信网络相融合的多媒体个人通信，多种通信网络相融合的多媒体个人通信，其目标其目标是实现：是实现：无论任何人无论任何人 (Whoever)在任何时候在任何时候(Whenever)和在任何地和在任何地方方(Wherever), 都能够和另一个人都能够和另一个人(Whomever)进行任何类进行任何类型型(Whatever)的信息交换。的信息交换。(5W)总复习1【14】1.5 现代无线通信系统实例现代无线通

14、信系统实例1.5.1 无线寻呼系统无线寻呼系统1.5.2 蜂窝电话蜂窝电话 1.5.3 集群通信系统集群通信系统 1.5.4 无绳电话无绳电话1.5.5 无线局域网无线局域网1.5.6 个人域网个人域网 1.5.7 固定无线接入固定无线接入总复习1【15】1.5.1 无线寻呼系统无线寻呼系统无线寻呼无线寻呼是给用户发送短消息的一种单向无线通信系统。是给用户发送短消息的一种单向无线通信系统。特点特点：单向通信；小巧、便于携带；价格低廉；较小的频率：单向通信；小巧、便于携带；价格低廉；较小的频率资源和较大的用户容量。资源和较大的用户容量。流行于流行于20世纪世纪80年代至年代至90年代早期。年代早

15、期。总复习1【16】1.5.2 蜂窝电话蜂窝电话 蜂窝电话的蜂窝电话的特点特点: 能向用户提供随时随地的全双工通信。能向用户提供随时随地的全双工通信。 该系统主要由基站（该系统主要由基站（BS）、移动台（）、移动台（MS）和移动业务）和移动业务交换中心（交换中心（MSC）构成。）构成。一个一个MSC可以控制多个基站控制器可以控制多个基站控制器(BSC) ，一个，一个BSC可以控制多个基站收发信机可以控制多个基站收发信机(BTS)。基站BTS移动交换机MSC基站控制器BSC数据库VLR/HLR网络管理公共电话网PSTN基站控制器BSC基站BTS基站BTS基站BTS手持机HSMS移动台MS移动台总

16、复习1【17】MSC是整个网络的核心，其主要功能是控制整个蜂窝是整个网络的核心，其主要功能是控制整个蜂窝系统的工作和对用户进行管理。系统的工作和对用户进行管理。 MSC配接有两个数据库分别称为配接有两个数据库分别称为归属位置寄存器归属位置寄存器HLR和和访问位置寄存器访问位置寄存器VLR ，用于对移动用户进行管理。，用于对移动用户进行管理。 当移动台从一个基站覆盖小区移动到另一个基站覆盖当移动台从一个基站覆盖小区移动到另一个基站覆盖小区时，小区时，MSC会控制基站将对移动台的服务从一个小区转会控制基站将对移动台的服务从一个小区转移到另一个小区，这个过程称为移到另一个小区，这个过程称为越区切换越

17、区切换。总复习1【18】1.5.3 集群通信系统集群通信系统集群通信是一种专门用于指挥调度的移动通信系统。作集群通信是一种专门用于指挥调度的移动通信系统。作为某一封闭用户群的专用网络使用。用户主要包括公安、消为某一封闭用户群的专用网络使用。用户主要包括公安、消防、军队、政府部门、出租车等。防、军队、政府部门、出租车等。 特点特点：用户规模较小，用户密度远远小于公众通信的蜂：用户规模较小，用户密度远远小于公众通信的蜂窝网络，因此集群通信系统一般都设计成窝网络，因此集群通信系统一般都设计成中大区制中大区制。采用。采用单单工或半双工方式工或半双工方式。总复习1【19】1.5.4 无绳电话无绳电话无绳

18、电话是一种无绳电话是一种全双工系统，全双工系统，是对固定电话的移动性是对固定电话的移动性扩展。允许手持机用户在一定范围内自由活动时进行通话。扩展。允许手持机用户在一定范围内自由活动时进行通话。家用型：座机、手机组成；家用型：座机、手机组成；图1-7 简单无绳电话原理总复习1【20】1.5.5 无线局域网无线局域网无线局域网（无线局域网（WLAN）是采用无线链路实现通信的计）是采用无线链路实现通信的计算机局域网。算机局域网。 WLAN网络的无线传输媒质包括无线电波网络的无线传输媒质包括无线电波、红外线或、红外线或激光。目前大多数激光。目前大多数WLAN都工作在都工作在2.4 GHz免许可频段。免

19、许可频段。 1.5.6 个人域网个人域网个人域网（个人域网（PAN）是一种覆盖范围比）是一种覆盖范围比WLAN更小的无更小的无线局域网。其核心思想是用无线电传输代替传统的有线电线局域网。其核心思想是用无线电传输代替传统的有线电缆，实现个人信息终端网络互联。缆，实现个人信息终端网络互联。 主要技术包括：蓝牙、红外和主要技术包括：蓝牙、红外和HomeRF。总复习1【21】2.1无线信道传播概述无线信道传播概述 2.2大尺度路径损耗大尺度路径损耗 2.3小尺度衰落和多径效应小尺度衰落和多径效应 第二章第二章 无线通信基础无线通信基础总复习1【22】 电磁波的传播特性主要表现两个方面：电磁波的传播特性

20、主要表现两个方面：u大尺度衰落大尺度衰落(慢衰落慢衰落)：主要影响通信距离或覆盖范围。：主要影响通信距离或覆盖范围。 大尺度路径损耗、阴影衰落、雨衰大尺度路径损耗、阴影衰落、雨衰u小尺度衰落小尺度衰落(快衰落快衰落) ：主要影响接收信号质量。：主要影响接收信号质量。 多径效应、多普勒效应多径效应、多普勒效应 无线电波的四种传播机制：直射、反射、绕射和散射无线电波的四种传播机制：直射、反射、绕射和散射 电磁场可划分为三个不同的区域：电磁场可划分为三个不同的区域：近场区、中间区和远场区。近场区、中间区和远场区。2.1 无线信道传播概述无线信道传播概述 总复习1【23】表2-1 无线电频率的频段划分

21、及主要应用米波米波总复习1【24】总复习1【25】 移动通信中接收信号存在的四种效应移动通信中接收信号存在的四种效应阴影效应；阴影效应； 多径效应；多径效应；远近效应：收发机距离远近的不同引起的。远近效应：收发机距离远近的不同引起的。(功率控制功率控制)多普勒效应：用户高速移动引起的。多普勒效应：用户高速移动引起的。 不同频率的无线电波在空间有三种基本传播方式：不同频率的无线电波在空间有三种基本传播方式：地球表面波传播地球表面波传播(中长波中长波) 、天波传播、天波传播(短波短波)和空间波传播。和空间波传播。 空间波传播时，两点之间的最大通信距离为：空间波传播时，两点之间的最大通信距离为：12

22、trddd2R( hh ) 总复习1【26】2.2 大尺度路径损耗大尺度路径损耗 建立贴合实际的大尺度损耗模型，需要将不同的地域环境进建立贴合实际的大尺度损耗模型，需要将不同的地域环境进行分类。行分类。 根据地形起伏情况，分成根据地形起伏情况，分成中等起伏地形和不规则地形两大类中等起伏地形和不规则地形两大类。 中等起伏地形中等起伏地形：指在无线传播路径的地形剖面图上，地面起：指在无线传播路径的地形剖面图上，地面起伏高度不超过伏高度不超过20米，并且起伏缓慢，起伏地形最高点与最低米，并且起伏缓慢，起伏地形最高点与最低点之间的水平距离大于它们之间的高度差。点之间的水平距离大于它们之间的高度差。 按

23、服务区域的人口密度、建筑物密度及高度等情况进行分类：按服务区域的人口密度、建筑物密度及高度等情况进行分类：大城市、中等城市、小城镇和农村大城市、中等城市、小城镇和农村。 按照地物密集程度不同可分为：按照地物密集程度不同可分为：开阔地、郊区、市区开阔地、郊区、市区总复习1【27】2.2.2 自由空间传播模型自由空间传播模型 电波向周围空间扩散传播时，距离越远，单位面积上所电波向周围空间扩散传播时，距离越远，单位面积上所接收的能量就越少，这种电波扩散衰耗称为接收的能量就越少，这种电波扩散衰耗称为自由空间传播自由空间传播损耗损耗。 自由空间传播自由空间传播的条件：的条件：理想的均匀介质；无阻挡、无理

24、想的均匀介质；无阻挡、无反射、无绕射、无散射，无吸收。反射、无绕射、无散射，无吸收。 自由空间传播模型用于自由空间传播模型用于预测预测接收机和发射机之间完全无接收机和发射机之间完全无遮挡时的视线路径接收信号强度。遮挡时的视线路径接收信号强度。 直射波直射波可近似按自由空间传播模型进行预测，是电磁可近似按自由空间传播模型进行预测，是电磁波传播的最简单情况。波传播的最简单情况。总复习1【28】 Friis公式给出了在自由空间中，公式给出了在自由空间中，距发射机距发射机d处接收天线处接收天线的接收功率为：的接收功率为：24rttrPP G Gd 仅适用于仅适用于天线远场区天线远场区,远场距离远场距离

25、df 计算公式计算公式：22Ddf（D为天线的最大物理线性尺寸）为天线的最大物理线性尺寸）信号强度随着距离信号强度随着距离的平方成反比衰减。的平方成反比衰减。ttret22rPL(dB)10lg10lg20lg10lg10lg4(4)2PG GAdGPd 以以dB为单位表示，则在自由空间传播距离为单位表示，则在自由空间传播距离d时产生的衰减为时产生的衰减为n 接收天线接收天线有效面积：有效面积：Ae = Gr 2 / 4 其中：其中：Gr为接收天线增益，为接收天线增益， 为信号波长。为信号波长。总复习1【29】 以距离以距离d0作为接收功率的参考点，距离为作为接收功率的参考点，距离为d处的接收

26、功率：处的接收功率：fddd020rr0dP ( d )P ( d )d d0必须满足远场区条件。必须满足远场区条件。以以dBm为单位表示为为单位表示为式中，式中，Pr（d0）的单位为）的单位为mW。dddPdP00rrlg20)(lg10)dBm)(总复习1【30】明确几个常用单位：损耗单位损耗单位dB： 10logdBW表示大于或小于表示大于或小于1瓦的分贝数：瓦的分贝数：10log1WdBmW（dBm）表示大于或小于）表示大于或小于1毫瓦的分贝数：毫瓦的分贝数：10log1mW0dBmW 1mW0dBW 1W总复习1【31】2.2.4 电磁波基本传播机制电磁波基本传播机制电磁波传播四种机

27、制：电磁波传播四种机制：直射、反射、绕射和散射直射、反射、绕射和散射。1. 电磁波的反射和透射电磁波的反射和透射反射的条件：反射的条件：当电波传播中遇到两种不同介质的光滑当电波传播中遇到两种不同介质的光滑界面时，如果界面的尺寸界面时，如果界面的尺寸远大于远大于电波的波长时，产生反射。电波的波长时，产生反射。 地面反射双线模型地面反射双线模型 224trrttrh hPP G Gd 接收信号功率随传播距离接收信号功率随传播距离的的4次方成反比衰减，这表明其接收功率衰减次方成反比衰减，这表明其接收功率衰减比自由空间（比自由空间（2次方衰减）要快的多。次方衰减）要快的多。总复习1【32】用于预测远距

28、离通信范围的大尺度路径损耗。用于预测远距离通信范围的大尺度路径损耗。以以dB为单位表示的路径损耗计算公式为为单位表示的路径损耗计算公式为PL(d)=40 lgd(10lgGt+10 lgGr+20 lght+20 lghr)4trh hd 衰减指数变化的拐点：衰减指数变化的拐点：总复习1【33】4. 电磁波的绕射电磁波的绕射 定义：电磁波被尖锐障碍物的边缘阻挡时，阻挡面产生定义：电磁波被尖锐障碍物的边缘阻挡时，阻挡面产生的的二次波传播二次波传播到障碍物之后的现象。到障碍物之后的现象。 绕射损耗所研究的是绕射损耗所研究的是以自由空间传播损耗为基础的附加以自由空间传播损耗为基础的附加损耗损耗。研究

29、结果表明，随阻挡体高度（可以为负）的不。研究结果表明，随阻挡体高度（可以为负）的不同，绕射损耗既可以为正，也可以为负。同，绕射损耗既可以为正，也可以为负。单个障碍物刃形绕射模型单个障碍物刃形绕射模型 绕射增益绕射增益G可以通过可以通过Fresnel积分计算积分计算G（dB）= 20 lg|F(F)| 2Fj2F1je d2tFt 总复习1【34】RXTXRXTXdF2ddddFresnel参数F的表达式为RXRXobsTXTXobsdarctanarctandhhdhh式中： 一个障碍物对信号的影响还可根据一个障碍物对信号的影响还可根据Fresnel区估算出来区估算出来总复习1【35】 信道传

30、播模型信道传播模型一、一、Okumura （奥村）模型（奥村）模型二、二、 奥村奥村-哈塔哈塔(Okumura-Hata)路径损耗模型路径损耗模型 多重刃形绕射情况的处理多重刃形绕射情况的处理（1）Bullington方法方法(布灵顿布灵顿)。（2） Epstein-Petersen(普斯丁普斯丁-彼得森彼得森 )方法。方法。（3） Deygout(戴高特戴高特 )方法。方法。（4） 国际电联（国际电联（ITU）提出的半经验模型。）提出的半经验模型。 存在散射的情况下，对粗糙表面的反射系数存在散射的情况下，对粗糙表面的反射系数进行修正：进行修正：rough=s散射损耗系数散射损耗系数s：s=e

31、xp2(k0h sin)2 总复习1【36】2.3 小尺度衰落和多径效应小尺度衰落和多径效应 1、小尺度衰落：小尺度衰落：无线信号在短时间内或短距离上传播后，无线信号在短时间内或短距离上传播后，其幅度、相位或时延快速变化，以至于大尺度路径损耗其幅度、相位或时延快速变化，以至于大尺度路径损耗的影响可以忽略不计，又称为的影响可以忽略不计，又称为多径衰落多径衰落。2、小尺度衰落产生的原因：小尺度衰落产生的原因： 多径传播引起的多径效应多径传播引起的多径效应 环境物体的运动引起的多普勒频移环境物体的运动引起的多普勒频移总复习1【37】d max10 (,);22) 0 (,);23)4)0 180dd

32、dffvff 结论：）0时，接近发射机的方向运动接收频率上升时，远离发射机的方向运动接收频率下降，运动速度越快，频移越严重；发生在接收机沿着收发机连线运动的情况，此时或。结论：结论：dcdmaxvff cosfcosc 其中，表示其中，表示多普勒频移最大值多普勒频移最大值。cmaxdfcvf 多普勒频移多普勒频移(基于双线模型基于双线模型)多普勒频移的大小多普勒频移的大小取决于取决于通信系统的工作频率、接收通信系统的工作频率、接收机相对发射机的移动速度以及相对运动的方向。机相对发射机的移动速度以及相对运动的方向。总复习1【38】多径传播分成两种情况：多径传播分成两种情况：1、无主导分量无主导分

33、量的多径传播。当发射机与接收机之间没有的多径传播。当发射机与接收机之间没有LOS路径时，通常多径分量中没有幅度特别大的，则属于路径时，通常多径分量中没有幅度特别大的，则属于无主导分量的情况。无主导分量的情况。2、有主导多径分量有主导多径分量的多径传播。当发射机与接收机之间存的多径传播。当发射机与接收机之间存在视线传播（在视线传播（LOS）路径时，）路径时，LOS传播分量要强于其他多传播分量要强于其他多径分量径分量, 这时这时LOS分量成为主导分量。分量成为主导分量。3、小尺度衰落的统计特性小尺度衰落的统计特性总复习1【39】(1) 无主导分量的多径传播。无主导分量的多径传播。 (2) 有主导多

34、径分量的多径传播。有主导多径分量的多径传播。222200( )( ,)exp()(0)21( )( ,)(02)2rrp rp rdrpp rdr 则：幅度衰落幅度衰落r服从瑞利分布；服从瑞利分布；相位失真相位失真服从均匀分布服从均匀分布rrAIrrPAr0,e)(2022r222幅度衰落幅度衰落r服从莱斯分布；服从莱斯分布；相位失真相位失真服从均匀分布服从均匀分布总复习1【40】4、 电平通过率和平均衰落持续时间电平通过率和平均衰落持续时间 是描述衰落频率的两个统计量。是描述衰落频率的两个统计量。 电平通过率电平通过率平均衰落持续时间平均衰落持续时间2max0max(),2,/2Rddrms

35、Np RdfefR RRrrr，其中：最大多普勒频移21eADFmaxd2f衡量多径传播对无线通信系统影响的两个参数。衡量多径传播对无线通信系统影响的两个参数。总复习1【41】2.3.2 多径信道的冲激响应模型多径信道的冲激响应模型 无线传播信道是一种无线传播信道是一种线性时变信道。线性时变信道。 对于具有线性时变特性的无线信道，在短时间和短距对于具有线性时变特性的无线信道，在短时间和短距离运动的情况下，相对运动的速度可以看做不变，可以用离运动的情况下，相对运动的速度可以看做不变，可以用信道的冲激响应描述线性时变无线信道特性，即可用信道的冲激响应描述线性时变无线信道特性，即可用时变时变的冲激响

36、应模型来描述的冲激响应模型来描述。【定义【定义】线性时变信道的冲激响应线性时变信道的冲激响应 是信道在是信道在t 时刻对于时刻对于 时刻作用于信道的输入冲激的响应。时刻作用于信道的输入冲激的响应。,htt总复习1【42】10( , )( , )exp(2( )( , ) ( )Nbic iiiih ta tjfttt t时刻时刻 第第i多多径分量的径分量的幅度幅度t时刻时刻 第第i多多径分量的附径分量的附加时延加时延t时刻时刻 第第i多多径分量的径分量的信信道道附加相移附加相移第第i多径分量自多径分量自由空间传播的由空间传播的附加相移附加相移时变多径信道的基带冲激响应模型基带冲激响应模型为：为

37、： 信道测量分两种：信道测量分两种：窄带信道测量窄带信道测量主要用于建立无线传播的主要用于建立无线传播的大尺度损耗模型大尺度损耗模型。宽带信道测量宽带信道测量用于建立无线传播信道的用于建立无线传播信道的小尺度统计模型小尺度统计模型。宽带信道测量宽带信道测量：直接射频脉冲测量、扩频相关器测量、信直接射频脉冲测量、扩频相关器测量、信道频域测量道频域测量2.3.3 无线多径信道特性测量无线多径信道特性测量总复习1【43】2.3.4 无线多径信道特性参数无线多径信道特性参数时间色散特性参数和频率色散特性参数时间色散特性参数和频率色散特性参数 由于信号路径的不同延迟，接收信号具有比发射信号更长由于信号路

38、径的不同延迟，接收信号具有比发射信号更长的持续时间。这一现象称为的持续时间。这一现象称为时间色散时间色散。时间色散特性参数：时间色散特性参数：平均附加时延、最大附加时延、时平均附加时延、最大附加时延、时延扩展、相干带宽等延扩展、相干带宽等 由于多径分量引入不同的多普勒频移，接收信号具有比发由于多径分量引入不同的多普勒频移，接收信号具有比发射信号更大的带宽。这一现象称为射信号更大的带宽。这一现象称为频率色散频率色散。 频率色散特性参数：频率色散特性参数：多普勒扩展、相干时间多普勒扩展、相干时间等等总复习1【44】1cB 信道相干带宽rms时延扩展多径时延越大多径时延越大相干带宽越窄相干带宽越窄信

39、号带宽信号带宽Bs（符号周期）（符号周期）相干带宽相干带宽Bc（rms时延扩展）时延扩展）时间色散时间色散平坦衰落平坦衰落频率选择性衰落频率选择性衰落BsBc时间色散特性参数时间色散特性参数总复习1【45】1cdTB相干时间多普勒扩展信号带宽信号带宽Bs（符号周期）（符号周期）多普勒扩展多普勒扩展Bd（信道相干时间）（信道相干时间）频率色散频率色散快衰落快衰落慢衰落慢衰落BsBd频率色散特性参数频率色散特性参数总复习1【46】2.3 信道相关函数快快/ /慢衰落和平坦慢衰落和平坦/ /频率选择性衰落之间，在概频率选择性衰落之间，在概念上是平等的。念上是平等的。小结小结：多普勒扩展多普勒扩展发送

40、信号的发送信号的带宽带宽发送信号的发送信号的带宽带宽相干带宽相干带宽Bs频率选择频率选择 慢衰落慢衰落平坦平坦慢衰落慢衰落频率选择频率选择 快衰落快衰落平坦平坦快衰落快衰落BscBdB总复习1【47】快快/ /慢衰落和平坦慢衰落和平坦/ /频率选择性衰落之间，在概频率选择性衰落之间，在概念上是平等的。念上是平等的。小结小结：发送信号的发送信号的符号周期符号周期发送信号的发送信号的符号周期符号周期rms时延扩展时延扩展相干时间相干时间Ts频率选择频率选择 慢衰落慢衰落平坦平坦慢衰落慢衰落频率选择频率选择 快衰落快衰落平坦平坦快衰落快衰落TscT总复习1【48】3.1 3.1 信源编码信源编码3.

41、2 3.2 信道编码信道编码3.3 3.3 调制技术调制技术3.4 3.4 多址技术多址技术3.5 3.5 抗衰落技术抗衰落技术第第3 3章章 无线通信基本技术无线通信基本技术总复习1【49】 3.1 信源编码信源编码信源编码实质信源编码实质就是将信源的原始符号按一定规则进行的一就是将信源的原始符号按一定规则进行的一种变换。种变换。信源编码分为信源编码分为有损编码有损编码和和无损编码无损编码两种。两种。无失真编码无失真编码：零失真的信源编码；：零失真的信源编码；有损编码有损编码：失真较小并且处于可接受范围内的信源编码。：失真较小并且处于可接受范围内的信源编码。3.1.1 语音编码语音编码语音编

42、码器分成两类语音编码器分成两类:波形编码器波形编码器和和声码器（参量编码器）声码器（参量编码器）。波形编码波形编码是将时域的模拟语音信号经过采样、量化、编码是将时域的模拟语音信号经过采样、量化、编码形成数字的语音信号的过程形成数字的语音信号的过程(将波形直接变换成数字码流将波形直接变换成数字码流)。参量编码参量编码是基于人类语言发声机理，提取表征语音的特征是基于人类语言发声机理，提取表征语音的特征参量，然后对特征参量进行编码的一种方法。参量，然后对特征参量进行编码的一种方法。总复习1【50】3.2 信道编码信道编码信道编码：信道编码：根据一定的规律，在待发送的信息码元中人为的根据一定的规律，在

43、待发送的信息码元中人为的加入一些必要的（监督）码元。在接收端根据规律，发现和加入一些必要的（监督）码元。在接收端根据规律，发现和纠正差错，以提高码元传输的可靠性。纠正差错，以提高码元传输的可靠性。按照功能和结构分类，信道编码可以分为以下三按照功能和结构分类，信道编码可以分为以下三类：类：检错检错编码、纠错编码和混合编码。编码、纠错编码和混合编码。3.2.2 线性分组码线性分组码3.2.3 循环码循环码 3.2.4 卷积码卷积码交织编码技术：交织编码技术：把一个消息块原来连续的比特按一定规则分把一个消息块原来连续的比特按一定规则分开发送传输，使突发差错信道变为离散信道。开发送传输，使突发差错信道

44、变为离散信道。 总复习1【51】3.3 调制技术调制技术3.3.1 调制技术概述调制技术概述调制的目的调制的目的就是使携带信息的信号与信道特性相匹配，就是使携带信息的信号与信道特性相匹配，从而有效地利用信道传输。从而有效地利用信道传输。3.3.2 最小频移键控最小频移键控(MSK)最小频移键控（最小频移键控（MSK）：调制指数为）：调制指数为0.5的连续相位的连续相位2FSK，对应对应2FSK信号的两个频率正交的最小频率间隔。信号的两个频率正交的最小频率间隔。高斯滤波最小频移键控高斯滤波最小频移键控(GMSK)：将矩形脉冲信号先通过高斯将矩形脉冲信号先通过高斯低通滤波器，形成高斯形脉冲，再进行

45、低通滤波器，形成高斯形脉冲，再进行MSK调制，即在调制，即在MSK调制器前加入一高斯低通滤波器来实现。调制器前加入一高斯低通滤波器来实现。3.3.3 /4 QPSK (/4正交相移键控调制正交相移键控调制)/4 QPSK：是两个彼此相差：是两个彼此相差 /4的的QPSK信号叠加形成的。信号叠加形成的。总复习1【52】3.4.1 频分多址频分多址(FDMA)3.4.4 扩频多址扩频多址(SSMA)/码码分多址分多址(CDMA)3.4.3 空空分多址分多址(SDMA)3.4.2 时时分多址分多址(TDMA)3.4.5 分组分组无线电无线电(PR)/随机随机多址多址(RA)3.4 多址技术多址技术总

46、复习1【53】1、：希望多个用户可以同时利用同一个信道相互希望多个用户可以同时利用同一个信道相互通信而不会相互干扰。通信而不会相互干扰。2、常见的多址方式：时分多址、常见的多址方式：时分多址(TDMA)、频分多址、频分多址(FDMA)、码分多址码分多址(CDMA)和空分多址和空分多址(SDMA)3、频分多址频分多址(FDMA)频分多址：把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道频分多址：把通信系统的总频段划分成若干个等间隔的频道(或称信道或称信道)分配给不同的用户使用。分配给不同的用户使用。 FDMA系统中可以同时支持的信道数：系统中可以同时支持的信道数：Bt是系统带宽，是系统带宽，Bg是保护

47、带宽，是保护带宽， Bc是信道带宽。是信道带宽。cgt2BBBN总复习1【54】n不需要信道均衡；不需要信道均衡；n系统开销小；系统开销小；n容易产生互调干扰；容易产生互调干扰；n收发频率间隔必须大于一定的数值。收发频率间隔必须大于一定的数值。时分多址时分多址(TDMA)时分多址：把一个载波在时间上分割成时分多址：把一个载波在时间上分割成周期性的帧周期性的帧，每，每一帧再分割成若干个一帧再分割成若干个时隙时隙，然后根据一定的时隙分配原，然后根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号。送信号。总复习1【55】n频谱利

48、用率高，系统容量较大。频谱利用率高，系统容量较大。n移动台的电池消耗较低。移动台的电池消耗较低。n时隙分配灵活。时隙分配灵活。n需采用自适应均衡。需采用自适应均衡。n系统开销相对较大。系统开销相对较大。nTDMA系统的信道数：系统的信道数： Btot是系统带宽，是系统带宽，Bg是保护带宽，是保护带宽， Bc是信道带宽。是信道带宽。 m是每一个无线载频所能支持的最大是每一个无线载频所能支持的最大TDMA用户数；用户数；cgtot)(B2BBmN总复习1【56】空分多址空分多址(SDMA)特点：特点：通过空间分割来区分不同用户通过空间分割来区分不同用户方式：方式：利用自适应天线阵列，使用定向天线服

49、务于不同的用户利用自适应天线阵列，使用定向天线服务于不同的用户SDMA的优点：的优点：l 可以提高天线增益，从而提高系统容量；可以提高天线增益，从而提高系统容量；l 可以削弱来自外界的干扰。可以削弱来自外界的干扰。 SDMA的缺点：的缺点： SDMA的关键技术是智能天线技术，对多用户的动态捕捉、的关键技术是智能天线技术，对多用户的动态捕捉、识别与跟踪以及信道的辨识等极为复杂。识别与跟踪以及信道的辨识等极为复杂。总复习1【57】扩频多址扩频多址(SSMA)/码分多址码分多址(CDMA)原理：原理：以以扩频技术扩频技术为基础的一种多址方式，利用不同的为基础的一种多址方式，利用不同的码码型型来实现不

50、同用户的信息传输，又称为码分多址。来实现不同用户的信息传输，又称为码分多址。对于扩频码对于扩频码的选择要求：的选择要求：1、要求满足正交性，自相关性强、互相关性弱；、要求满足正交性，自相关性强、互相关性弱；2、要求其能够提供足够多的地址码；、要求其能够提供足够多的地址码；3、要求周期足够长；、要求周期足够长； 4、要求地址码类似白噪声，以增强隐蔽性；、要求地址码类似白噪声，以增强隐蔽性；5、要求地址码产生与捕获容易、同步建立时间较短。、要求地址码产生与捕获容易、同步建立时间较短。 常用的基本扩频方式有常用的基本扩频方式有3种：直接序列扩频、跳频扩频种：直接序列扩频、跳频扩频和跳时扩频。和跳时扩

51、频。直接序列码分多址直接序列码分多址(DS-CDMA)原理：将携带信息的窄带信号与高速扩频码原理：将携带信息的窄带信号与高速扩频码(PN码码)相乘相乘而获得的宽带扩频信号。而获得的宽带扩频信号。总复习1【58】DS-CDMA系统的优点：系统的优点：1、具有较强的、具有较强的抗窄带干扰、抗多径衰落能力和较好的抗窄带干扰、抗多径衰落能力和较好的保密性。保密性。2、许多用户可共享频率资源，无需复杂的频率分配和、许多用户可共享频率资源，无需复杂的频率分配和管理；管理；3、具有、具有“软容量软容量”特性，特性，即在一定限度内用户数增加，只会即在一定限度内用户数增加，只会使得信噪比下降，而不会终止通信，即

52、增加用户数目只会线性地增使得信噪比下降，而不会终止通信，即增加用户数目只会线性地增加系统噪声。加系统噪声。 4、具有、具有“小区呼吸功能小区呼吸功能” ，即小区负荷量可以动态控制，即小区负荷量可以动态控制，相邻小区可通过覆盖范围的互动来重新分担负荷；相邻小区可通过覆盖范围的互动来重新分担负荷；5、可以通过、可以通过“软切换软切换”实现移动台的越区管理，保证实现移动台的越区管理，保证越区时通信的连续性。越区时通信的连续性。DS-CDMA系统存在的问题：系统存在的问题： 1、多址干扰问题；、多址干扰问题； 2、远近效应；、远近效应；总复习1【59】3.5 抗抗 衰衰 落落 技技 术术3.5.1 分

53、集接收分集接收定义：利用定义：利用多径信号多径信号来改善系统性能的技术。来改善系统性能的技术。基本思想：基本思想：把接收到的多个把接收到的多个多径多径信号分别加以处理，信号分别加以处理，然后将处理后的信号合并输出，从而达到改善接收信然后将处理后的信号合并输出，从而达到改善接收信号质量的目的。号质量的目的。作用：可以作用：可以减小接收信号的衰落深度和衰落的持续时减小接收信号的衰落深度和衰落的持续时间。间。包含两个过程：包含两个过程：分散传输和集中处理（信号合并）分散传输和集中处理（信号合并）。针对针对慢衰落和快衰落慢衰落和快衰落，常用的分集技术可以分为，常用的分集技术可以分为宏分宏分集和微分集集

54、和微分集。通常所说的是微分集。主要包括通常所说的是微分集。主要包括空间分集、频率分集、空间分集、频率分集、时间分集、角度分集和极化分集时间分集、角度分集和极化分集；总复习1【60】空间分集空间分集依据：小尺度衰落的空间独立性。依据：小尺度衰落的空间独立性。特点：要求接收机至少有两副天线，天线之间必须特点：要求接收机至少有两副天线，天线之间必须有足够大的空间间隔；有足够大的空间间隔；频率分集频率分集依据：当载频间隔大于相关带宽时，两个信号所遭依据：当载频间隔大于相关带宽时，两个信号所遭受的衰落是独立的。受的衰落是独立的。特点：需用两部以上发射机同时发送信号，并用两特点：需用两部以上发射机同时发送

55、信号，并用两部以上独立接收机接收信号；需要占用两个以上频部以上独立接收机接收信号；需要占用两个以上频带，降低了频谱利用率；带，降低了频谱利用率；总复习1【61】时间分集时间分集 依据：依据：小尺度衰落具有时间独立性小尺度衰落具有时间独立性 优点：优点：减少了接收天线的数目；减少了接收天线的数目； 缺点：缺点：引入了信号处理时延，要占用更多的时隙资源，引入了信号处理时延，要占用更多的时隙资源，从而降低了传输效率。从而降低了传输效率。角度分集角度分集 利用多个方向性尖锐的接收天线，分别指向不同的利用多个方向性尖锐的接收天线，分别指向不同的方向进行接收相互独立的多径信号。方向进行接收相互独立的多径信

56、号。极化分集极化分集 在发送端和接收端可以用两个位置很近但极化方向在发送端和接收端可以用两个位置很近但极化方向相互正交的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。相互正交的天线分别发送和接收信号，以获得分集效果。总复习1【62】合并合并技术技术在接收端使用在接收端使用合并技术位置的不同合并技术位置的不同，可以分为检测前合，可以分为检测前合并技术和检测后合并技术；并技术和检测后合并技术；合并器中合并器中加权系数的确定依据加权系数的确定依据不同，分为不同，分为选择式合并、选择式合并、最大比值合并和等增益合并最大比值合并和等增益合并三种方式。三种方式。 选择式合并：选择式合并：加权系数只有一项为加权系

57、数只有一项为1，其余均为，其余均为0。特点：方法简单，实现容易；但性能最差。特点：方法简单，实现容易；但性能最差。 最大比值合并：最大比值合并：各支路的加权系数由该支路信噪比决定。各支路的加权系数由该支路信噪比决定。特点：实现复杂，但性能最好。特点：实现复杂，但性能最好。等增益合并：等增益合并：即将最大比值合并中各支路加权系数均取为即将最大比值合并中各支路加权系数均取为1。特点：实现较容易，设备也简单，其性能接近于最大比值特点：实现较容易，设备也简单，其性能接近于最大比值合并。合并。总复习1【63】3.5.2 均衡技术均衡技术 用于消除码间干扰的各种技术用于消除码间干扰的各种技术3.5.3 R

58、AKE接收技术接收技术所谓所谓RAKE接收机，就是利用多个并行相关检测器获接收机，就是利用多个并行相关检测器获取多径信号中的各路信号，按照一定的准则合成一路取多径信号中的各路信号，按照一定的准则合成一路信号供解调用的接收机。是分集方式中的一种信号供解调用的接收机。是分集方式中的一种路路径分集。径分集。 适合对象：适合对象：主要是适合于直接序列扩频通信系统。主要是适合于直接序列扩频通信系统。总复习1【64】第四章第四章 移动通信网络技术移动通信网络技术4.1 概概 述述 移动通信系统的基本组成移动通信系统的基本组成移动通信系统的结构：移动台移动通信系统的结构：移动台(MS)、基站子系统、基站子系

59、统(BSS)、网络子系统。网络子系统。基站子系统：基站控制器基站子系统：基站控制器BSC、基站收发信机、基站收发信机BTS。VLRBTSBTSBTSBTSMSCOMCHLRAUCEIR公用电话网PSTNISDNPDN基于子系统BSS网络子系统NSSMSMSMS移动终端BSCBSC总复习1【65】 4.2 频率复用技术和系统容量频率复用技术和系统容量4.2.1 频率复用技术频率复用技术区域划分两大类：区域划分两大类： 小容量的大区制和小容量的大区制和 大容量的小区制大容量的小区制小区制又分为小区制又分为2种：带状服务区和面状服务区种：带状服务区和面状服务区为增加用户容量，采用为增加用户容量，采用

60、小区制（蜂窝网小区制（蜂窝网），可以实现频），可以实现频率复用；率复用；蜂窝网：小区形状蜂窝网：小区形状正六边形正六边形根据蜂窝小区的覆盖半径，蜂窝又可划分为三类：宏蜂根据蜂窝小区的覆盖半径，蜂窝又可划分为三类：宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝。窝、微蜂窝和微微蜂窝。区群：区群：由使用不同频率组的一组小区组成。在区群之间由使用不同频率组的一组小区组成。在区群之间可进行频率复用。可进行频率复用。 同一区群内小区不能频率复用，不同区群的小区才能频率复用同一区群内小区不能频率复用，不同区群的小区才能频率复用总复习1【66】要满足以上两个条件，区群内的小区数要满足以上两个条件，区群内的小区数N应满足：应满足：