第2章无线通信技术基础ppt课件

1、第二章第二章 无线通讯技术根底无线通讯技术根底本章涉及的主要问题本章涉及的主要问题: 点对点无线通讯包含的主要处置环节有点对点无线通讯包含的主要处置环节有哪些哪些?什么是扩频通讯什么是扩频通讯?信令在通讯网的作用是怎样的信令在通讯网的作用是怎样的?电波传播的根本特性电波传播的根本特性12.1 无线通讯信号处置流程无线通讯信号处置流程语音编码语音信道编码调制功率放大接纳解调信道解码语音解码语音无线传输 存在于基站与挪动终端的通讯过程中的点对点通讯，包括了编码、调制、同步、平衡等根本通讯技术。22.2 语音编码语音编码 语音数码化阶段：语音数码化阶段： 抽样、量化、编码抽样、量化、编码 编码方式：

2、编码方式： 时域编码：时域编码：PCM、ADPCM方式等，如方式等，如PHS系统；系统； 频域参数编码：线性预测码等；频域参数编码：线性预测码等； 混合编码：如混合编码：如RPE-LTPGSM、CELPCDMA。3 信道编码常采用纠错编码，其根本方式为：发送端在信道编码常采用纠错编码，其根本方式为：发送端在发送的信息上附加上一些监视码元，这些多余的码元与发送的信息上附加上一些监视码元，这些多余的码元与信息码元之间以某种确定的规那么相互关联。接纳端按信息码元之间以某种确定的规那么相互关联。接纳端按照既定的规那么检查信息码元与监视码元之间的关系，照既定的规那么检查信息码元与监视码元之间的关系，假设

3、传输过程中发生过失，两者间的约束关系就会遭到假设传输过程中发生过失，两者间的约束关系就会遭到破坏，接纳端从而可以发现甚至纠正错误。破坏，接纳端从而可以发现甚至纠正错误。常用纠错码：循环冗余校验码常用纠错码：循环冗余校验码CRC(PHS,CDMA)、卷、卷积码积码(GSM,CDMA)、交错码、交错码(GSM,CDMA)、扰码、扰码(CDMA).2.3 信道编码信道编码42.4 调制和解调调制和解调定义：利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位，可分为移幅键控(ASK)、移频键控(FSK)和移相键控(PSK);各系统采用的方式：PHS：/4-QPSK；GSM：GMSK高斯滤波的最小移频键控；CDM

4、A：QPSK/OQPSK 解调方式：相关解调：利用本地同频率/相位的载波；非相关解调：微分电路+包络检波；52.5 平衡技术平衡技术原理：在一个通讯系统中，发送信号经过等效基带信原理：在一个通讯系统中，发送信号经过等效基带信道滤波器后，假设在接纳端经过平衡器即等效基带道滤波器后，假设在接纳端经过平衡器即等效基带信道滤波器的逆滤波器，那么在效果上等同于经过信道滤波器的逆滤波器，那么在效果上等同于经过一个理想的具有平坦频率呼应和线性相位呼应的信道一个理想的具有平坦频率呼应和线性相位呼应的信道，从而抑制码间干扰的影响。，从而抑制码间干扰的影响。自顺应平衡器：普通采用横向滤波器构造，经过自顺自顺应平衡

5、器：普通采用横向滤波器构造，经过自顺应算法对权值进展调整，使得输出符号与发送符号的应算法对权值进展调整，使得输出符号与发送符号的均方误差最小。均方误差最小。62.6 扩频技术扩频技术1.扩频(Spread Spectrum)通讯的含义：信号的频谱被展宽；采用扩频码序列来调制信号；采用相关/相关解调来解扩。2.扩频通讯的实际根底： 香农公式： 结论：信号带宽可以与信噪比互换。即使信噪比较低，也可采用添加信号带宽的方法来可靠地传输信息。NSBC1log27扩频通讯与宽带通讯的区别扩频通讯与宽带通讯的区别83.直接序列(Direct Sequence)扩频： 在发端直接器具有高码率的扩频码序列与信息

6、序列相乘来扩展信号的频谱。 9 2.7 信令技术信令技术定义：定义： 在通讯系统中传输的除用户信息例如话音以外的其在通讯系统中传输的除用户信息例如话音以外的其它一切控制信号称为信令。它一切控制信号称为信令。 信令完成呼叫接续的建立、撤除、监控等一系列的操作信令完成呼叫接续的建立、撤除、监控等一系列的操作与控制，保证用户信息有效且可靠的传输。与控制，保证用户信息有效且可靠的传输。例：例： 有线有线 网的拨号音、忙音、拨号、振铃、回铃等。网的拨号音、忙音、拨号、振铃、回铃等。信令系统与用户信息传输系统是二个相伴随的系统共同构成信令系统与用户信息传输系统是二个相伴随的系统共同构成整个通讯系统。信令系

7、统可以看成整个通讯系统的神经中枢整个通讯系统。信令系统可以看成整个通讯系统的神经中枢。信令的传送所必需遵守的协议或规定称为信令方式；为完成信令的传送所必需遵守的协议或规定称为信令方式；为完成和实现信令传送的功能实体称为信令设备。和实现信令传送的功能实体称为信令设备。10 信令分类信令分类 (1). 按信令传输通道能否独立分类按信令传输通道能否独立分类 随路信令：与用户信息时分或频分共用传输通道。随路信令：与用户信息时分或频分共用传输通道。 共路信令：运用独立的传输通道。共路信令：运用独立的传输通道。 (2). 按信号类型分类按信号类型分类 模拟信令。模拟信令。 数字信令。数字信令。 (3).

8、按信令传输位置分类按信令传输位置分类 接入信令：用户终端接入信令：用户终端网络节点。网络节点。 网络信令：网络节点之间。网络信令：网络节点之间。117号信令网是共路信令，是与号信令网是共路信令，是与PSTN平行的独立信令网络平行的独立信令网络。它由三个部件组成：。它由三个部件组成： (1) 信令点信令点SP(Signaling Point)：收：收/发信令的设备，既发信令的设备，既可以发出又能接纳信令。它包括：可以发出又能接纳信令。它包括： 业务交换点业务交换点SSP：交换机：交换机 业务控制点业务控制点SCP：数据库：数据库 (2)信令链路：信令传输通路信令链路：信令传输通路 (3)信令转移

9、点信令转移点STP(Signaling Transfer Point)： 将信令音讯从一条信令链路转到另一条信令链路将信令音讯从一条信令链路转到另一条信令链路。 信令音讯可分成：音讯信令单元、链路形状信令单元、信令音讯可分成：音讯信令单元、链路形状信令单元、填充信令单元。它们以分组交换的方式被传送。填充信令单元。它们以分组交换的方式被传送。 我国的我国的7号信令网由号信令网由HSTP、LSTP和和SP三级组成。三级组成。 7号信令号信令127号信令系统协议的构造号信令系统协议的构造UP部分MTP部分13 挪动网中挪动网中7号信令的网络构造号信令的网络构造SCP：业务控制点：SSP：业务交换点；

10、STP：信令转移点14收发任务方式种类：收发任务方式种类：单工、半双工、双工单工、半双工、双工双工方式：双工方式：频分双工频分双工FDD：设备同时具有两个无线通道分别进：设备同时具有两个无线通道分别进展发射和接纳；上、下行通道在频率上是分别的；展发射和接纳；上、下行通道在频率上是分别的；时分双工时分双工TDD：设备由一个无线通道分时进展发射：设备由一个无线通道分时进展发射和接纳；上、下行通道在时间上是分别的；和接纳；上、下行通道在时间上是分别的；系统采用方式：系统采用方式： FDD：GSM、CDMA TDD：PHS 2.8 任务方式任务方式152.9 交换技术交换技术常用的交换方式：常用的交换

11、方式：1.电路交换电路交换2.报文交换报文交换3.分组交换分组交换4.帧中继帧中继5.ATM16 当前陆地挪动通讯主要运用的频段为VHF和UHF,即150 MHz、450 MHz、900 MHz、1800 MHz。挪动通讯中的传播方式主要有直射波、反射波和地外表波等传播方式。3.0 挪动通讯频段的电波传播特性挪动通讯频段的电波传播特性 17 直射波)(lg20lg2045.32dBfdLbs 直射波传播损耗可看成自在空间的电波传播损耗Lbs, Lbs的表示式为式中, d为间隔 (km), f为任务频率(MHz)。 视距传播的极限间隔 知地球半径为R=6370 km, 设发射天线和接纳天线高度分

12、别为hT和hR(单位为m), 实际上可得视距传播的极限间隔 d0为)()()(57. 30kmmhmhdTR18 绕射损耗绕射损耗 设妨碍物与发射点、接纳点的相对位置如下图，图中x表示妨碍物顶点P至直线AB之间的垂直间隔 ，在传播实际中x称为菲涅尔余隙。19 根据菲涅尔绕射实际，可得到妨碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙之间的关系如下图。图中, 横坐标为x/x1，x1称菲涅尔半径第一菲涅尔半径，且有21211ddddx20 反射波反射波dhhcbadRT2反射波与直射波的行距差为 两路信号到达接纳天线的时间差换算成相位差0为 dTt22021 多径效应与瑞利衰落多径效应与瑞利衰落)(cos)()(

13、cos)()(11tttRtttRtRicniiicnii设发射机发A cosct后, 接纳机接纳端收到的合成信号为 式中: Ri(t)为第i条途径的接纳信号；i(t)为第i条途径的传输时间；i(t)为第i条途径的相位滞后，i(t)=-ci(t)。 Ri(t)和i(t)可以以为是缓慢变化的随机过程，故上式可以写成 tttRtttRtRciniiciniisin)(sin)(cos)(cos)()(1122)(cos)()(sin)()(cos)()(tttUttxttxtRccsccniiisniiicttRtxttRtx11)(sin)()()(cos)()()()(arctan)()()(

14、)(22txtxttxtxtUcssc 由于Ri(t)和i(t)随时间的变化与发射信号的载频周期相比，是缓慢变化的，因此xct、xst及包络U(t)、相位(t)也是缓慢变化的。通常，U(t)满足瑞利分布，相位(t)满足均匀分布， R(t)可视为一个窄带过程。进一步地：其中：23 莱斯衰落莱斯衰落 在挪动通讯中，假设存在一个起支配作用的直达波未受衰落影响，这时，接纳端接纳信号的包络为莱斯Riceam分布。 包络的概率密度函数p(r)为： 0)(202)(2222ArIerrpAr假设直达波的振幅趋于0，那么莱斯分布趋向与瑞利分布。24多普勒效应多普勒效应 由于挪动台在运动中，会产生多普勒频移效应，频移值fd与挪动台运动速度v、任务频率f或波长及电波到达角有关，即 cosdf25思索题点对点无线通讯过程中，话音从一方传送到另一方需求经点对