無線基礎(chǔ)知識(shí)高效培訓(xùn)

1、無線基礎(chǔ)知識(shí)高效培訓(xùn)無線通信系統(tǒng)1無線通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：無線通信系統(tǒng)分類1：按技術(shù)體制分類：模擬、數(shù)字、數(shù)模兼容按工作波長分類：短波、微波等按無線傳輸方式分類：微波中繼、衛(wèi)星等按工作狀態(tài)分類：固定、移動(dòng)等按在通信網(wǎng)中的位置分類：無線傳輸、無線接入2無線通信系統(tǒng)2無線通信系統(tǒng)分類2：按接入技術(shù)分類固定無線接入：藍(lán)牙BlueTooth、無線本地環(huán)WLL、本地多點(diǎn)分布式業(yè)務(wù)LMDS、多點(diǎn)多信道分布業(yè)務(wù) MMDS、無線局域網(wǎng)WLAN。移動(dòng)無線接入：個(gè)人手持 系統(tǒng) PHS、蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng) TACS、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA。3無線通信頻率1無線通信系統(tǒng)頻段4無線通信頻率2移動(dòng)通信系統(tǒng)

2、：微波：411GHz,13GHz,15GHz,18GHz衛(wèi)星：1.5GHz,2.5GHz,4/6GHz,11/14GHz,12/14GHz,20GHz,30GHz,40GHz無線接入：2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz,28GHz,38GHz5香農(nóng)定理香農(nóng)定理公式： C=Blog2(1+S/N) C：信道容量bit/s)B：信道帶寬(Hz)S：信號功率WN：噪聲功率W擴(kuò)頻通信系統(tǒng)即基于香農(nóng)定理Eb/N0dBC/Wb/sHz-1.6dB6雙工方式雙工方式TDD時(shí)分雙工：收發(fā)信共用一射頻頻點(diǎn)，上、下行鏈路使用不同的時(shí)隙來進(jìn)行通信。FDD頻分雙工：收發(fā)信使用一個(gè)不同的射頻頻點(diǎn)來進(jìn)行

3、通信。反向信道前向信道頻率頻率分隔頻分雙工反向信道前向信道時(shí)間時(shí)間分隔時(shí)分雙工7多址方式多址方式TDMA時(shí)分多址：傳送給不同終端用戶的信息通過同一載波的不同時(shí)隙來區(qū)分。 FDMA頻分多址：傳送給不同終端用戶的信息通過不同頻點(diǎn)載波來區(qū)分。CDMA碼分多址：傳送給不同終端用戶的信息通過不同碼調(diào)制來區(qū)分。SDMA空分多址：按空間角度劃分用戶，依靠智能天線實(shí)現(xiàn)。PowerFrequencyTimeFDMAFrequencyPowerTimeFDMA/TDMACDMAPowerTimeFrequencySDMA8dB、dBi、dBd、dBm、dBuv、dBc的區(qū)別dB：表示兩者數(shù)值之間的相對大小關(guān)系。數(shù)

4、值A(chǔ)比B大多少dB計(jì)算公式為：功率10*lg(A/B)，電壓20* lg(A/B)dBi、dBd：兩者均為表示天線增益的單位dBi是用理想點(diǎn)源全向天線為參考得出的天線增益dB值dBd是用半波耦極子的天線增益為參考得出的天線增益dB值dBi、dBd兩者之間的數(shù)值關(guān)系：同一天線增益dBi=dBd2.15dBdBm、dBuv：dBm表示信號功率相對于1mw的對數(shù)值,計(jì)算公式為10*lg(功率值(mw)/lmw)dBuv表示信號強(qiáng)度電壓值相對于1uv的對數(shù)值,計(jì)算公式為20*lg(信號電壓值(uv)/luv)同一信號dBm=dBuv-107dBdBc：表示與載波功率的相對值，計(jì)算公式為10*lg(功率

5、值/載波功率)9Bit、Symbol、Chip的區(qū)別Bit是信源編碼后的輸出，是二進(jìn)制數(shù)字序列；Symbol是信道編碼后的輸出，根據(jù)信道編碼方式的不同，1個(gè)bit輸出1n個(gè)symbol；Chip是擴(kuò)頻后的輸出，以及擴(kuò)頻碼發(fā)生器的輸出，一般多個(gè)chip對1個(gè)symbol進(jìn)行擴(kuò)頻；10上行、下行、前向、反向的區(qū)別上行、下行：所謂上行鏈路和下行鏈路是針對 側(cè)來說的，上行鏈路是移動(dòng)臺(tái)到基站，下行鏈路是基站到移動(dòng)臺(tái)；前向、反向：所謂前向鏈路和反向鏈路是針對基站側(cè)方向來說的，基站到移動(dòng)臺(tái)為前向鏈路，移動(dòng)臺(tái)到基站為反向鏈路。11Ec/Io、Eb/Nt、C/I的概念1Ec：碼片能量Eb：業(yè)務(wù)信道的比特能量C：

6、載波功率Eb、Ec、C的關(guān)系：Eb=Ec+W/R(dB)，C=W*Ec，W為碼片速率，R為業(yè)務(wù)速率；Io：干擾功率譜密度，包括熱噪聲Ioc：其它小區(qū)和用戶的干擾功率譜密度，不包括熱噪聲No：熱噪聲功率譜密度，No=10*lg(KT)NfNt：噪聲功率譜密度，包括熱噪聲和干擾Io、Ior、No、Nt的關(guān)系：Io=Nt=No+Ioc，I=W*IoW為載波帶寬12Ec/Io、Eb/Nt、C/I的概念2Ec/Io：空中模擬電波中的信號與噪聲的比值。Eb/Nt：單位比特所含能量與單邊噪聲信號功率譜密度的比值，也就是解調(diào)門限，在沒有干擾時(shí)與Eb/No相同，否那么比Eb/No小，但在一般情況下把Eb/Nt和

7、Eb/No混為一體，在所有通信系統(tǒng)中都大于0。C/I：載干比，載波功率與干擾功率的比值SNR：信噪比，信號與噪聲的比值Io與Nt：都是指噪聲譜密度，但I(xiàn)o的說法偏重于干擾，Nt的說法偏重于噪聲。Ec/Io=Ec/Nt=SNR=C/I=Ior/(No+Ioc)=Eb/Nt-W/R(dB)13提 綱無線通信根本知識(shí)電磁波傳播信號傳輸處理天線移動(dòng)通信系統(tǒng)14電磁波傳播方式1按傳播空間劃分：外表波傳播：以繞射方式，沿著地球外表傳播。 天波傳播：通過高空電離層反射傳播。 空間波傳播：通過直線傳播和地面反射傳播。 散射傳播：利用大氣對流層和電離層的不均勻性來散射傳播。長波外表波傳播；中波、短波外表波、天波

8、傳播；微波(空間波、散射波傳播)。15電磁波傳播方式2按傳播行為方式劃分：繞射：當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時(shí)發(fā)生繞射。反射：當(dāng)電波遇到比波長大得多的物體時(shí)發(fā)生反射。散射：當(dāng)波穿行的介質(zhì)存在小于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常大時(shí)，發(fā)生散射。散射16自由空間傳播自由空間傳播：電波在理想的完全無阻擋的真空中的傳播。計(jì)算公式：Lf92.4+20log(d*f0),單位dB。d為發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離，單位km；f0為射頻中心頻率，單位GHz。17菲涅爾區(qū)菲涅爾區(qū)：電波在空中傳播時(shí)需要一定凈空的空間?；蛘哒f電波在空中是以射束的形式傳播的。一般的講，凈空要大于第一費(fèi)涅爾區(qū)才

9、可以認(rèn)為直射電波不受阻擋的損耗。費(fèi)涅爾區(qū)是根據(jù)惠更斯原理推導(dǎo)出來的。在900MHz頻段，反射點(diǎn)與接收點(diǎn)間距在1000米時(shí)，其第一費(fèi)涅爾區(qū)的最大半徑約為9米。第一費(fèi)涅爾區(qū)圍繞電波傳播途徑是一個(gè)橢圓球體，是電波傳播中能量最集中的區(qū)域。自由空間中接收點(diǎn)場強(qiáng)大約為第一費(fèi)涅爾區(qū)場強(qiáng)的一半。電波直射傳播中，凈空要大于第一費(fèi)涅爾區(qū)才可以認(rèn)為直射電波不受阻擋的損耗。對于反射波，反射面要求大于第一費(fèi)涅爾區(qū)，否那么能量會(huì)損耗。在天線附近，費(fèi)涅爾區(qū)的定義是不適用的，天線安裝時(shí)考慮該因素。18大、小尺度路徑損耗大尺度路徑損耗：無線信號經(jīng)長距離上的場強(qiáng)變化。如自由空間損耗。 小尺度路徑損耗：無線信號經(jīng)過短時(shí)間或短距離傳

10、播后其幅度快速衰落，又叫快衰落。多徑傳播是引起小尺度傳播的主要原因。19快、慢衰落無線信號隨時(shí)間和位置的變化而上下波動(dòng)的現(xiàn)象，即稱為“衰落(Fading) ?？焖ヂ洌河捎诙鄰絺鞑ザ鸬慕邮招盘枅鰪?qiáng)短時(shí)間內(nèi)隨機(jī)快速起伏。統(tǒng)計(jì)分布服從瑞利分布。慢衰落：傳播路徑上阻擋物陰影引起的接收信號強(qiáng)度中值的緩慢變化。統(tǒng)計(jì)分布服從對數(shù)正態(tài)分布。20平衰落和選擇性衰落平衰落：發(fā)射信號的頻譜特性在接收機(jī)內(nèi)仍能保持不變的衰落。選擇性衰落：發(fā)射信號的頻譜特性在接收機(jī)內(nèi)發(fā)生了畸變的衰落。射頻帶寬大于相干帶寬時(shí)，易發(fā)生選擇性衰落。21多普勒頻移多普勒頻移：基站與移動(dòng)臺(tái)間的相對運(yùn)動(dòng)會(huì)引起頻率調(diào)制的現(xiàn)象。多普勒頻移公式：fd

11、=V/*COS，單位HzV：移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速率，單位m/s；：波長，單位為m； ：移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向與入射波的夾角。22降雨損耗頻率大于等于10GHz以上的電磁波，降雨損耗對信號傳播的影響較大；頻率小于10GHz以下的電磁波，降雨損耗對信號傳播的影響較??；降雨強(qiáng)度越大、頻率越高那么降雨損耗越大。23建筑物的穿透損耗各頻段的無線電波穿透建筑物的能力不同波長越短，穿透能力越強(qiáng)穿透損耗越小各建筑物對無線電波的吸收能力也不同建筑材料結(jié)構(gòu)樓層窗體一般在030dB的范圍內(nèi)。24極化波的極化：是指電場的取向隨時(shí)間變化的方式。極化方式：電場矢量的兩個(gè)正交分量具有不同振幅和相位關(guān)系時(shí)，可能形成三種不同的極化。 線極化：

12、電場取向固定不變。圓極化：電場取向隨時(shí)間作圓的變動(dòng)。 橢圓極化：電場取向隨時(shí)間作橢圓的變動(dòng)25干擾按系統(tǒng)分類：系統(tǒng)內(nèi)干擾、系統(tǒng)外干擾按頻譜分類：鄰頻干擾、同頻干擾按干擾產(chǎn)生的原因分類：互調(diào)干擾、雜散干擾、阻塞干擾26常用傳播模型1Okumnra模型：適用條件傳播距離 1Km100Km，頻率 100MHz3000MHz，基站高度 20米1000米，移動(dòng)臺(tái)高度 1米10米。Hata模型：適用條件傳播距離 1Km20Km，頻率150MHz1500MHz，基站高度 30米200米，移動(dòng)臺(tái)高度1米10米。Cost-231-Hata模型(市區(qū))：適用條件傳播距離 1Km20Km，頻率1500MHz2000

13、MHz，基站高度 30米200米，移動(dòng)臺(tái)高度 1米10米。Cost-231 Walfish-Ikegami模型：適用條件傳播距離 0.02Km5Km，頻率800MHz2000MHz，基站高度 4米50米，移動(dòng)臺(tái)高度1米3米，當(dāng)基站天線高度周圍房屋高度時(shí)，預(yù)測才較準(zhǔn)確。27常用傳播模型2Okumura Hata公式無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中最常用的模型：根據(jù)Okumura曲線圖所做的經(jīng)驗(yàn)公式，頻率范圍150MHz1500MHz。fc為頻率hte為有效發(fā)射天線高度，30200mhre為有效接收天線高度，110mahre為有效移動(dòng)天線修正因子，是覆蓋去大小的函數(shù)，對于不同的地區(qū)有不同的修正因子28提 綱無線通信

14、根本知識(shí)電磁波傳播信號傳輸處理天線移動(dòng)通信系統(tǒng)29信源編碼信源編碼：把語言、圖像等原始信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號進(jìn)行的編碼。常見通信系統(tǒng)的語音編碼：30信道編碼信道編碼：在被發(fā)送信息上增加冗余的數(shù)據(jù)。常見的信道編碼方式有卷積編碼和Turbo編碼。卷積編碼：適用于語音業(yè)務(wù)在內(nèi)的速率相對較低的業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)編碼。Turbo編碼：適用于傳輸速率較高但實(shí)時(shí)性要求不高的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)編碼。31調(diào)制32分集分集的概念：通過多個(gè)接收機(jī)接收同一內(nèi)容的信號，然后通過選擇最好的一路信號或幾路接收到的信號同相合成。分集的目的：對抗衰落分集的類型：頻率分集：用多個(gè)載波傳輸同一信號空間分集：用多個(gè)天線接收或發(fā)射同一信號極化分集：在不同的極

15、化方式傳輸同一信號時(shí)間分集：在不同的時(shí)隙上傳輸同一信號，如RAKE、交織33交織交織的原理：把一個(gè)較長的突發(fā)過失離散成隨機(jī)過失，再利用糾正隨機(jī)過失的編碼技術(shù)消除隨機(jī)過失。交織的原因：深度衰落，較長時(shí)間人為干擾，大自然突發(fā)噪聲。交織深度越大，抗突發(fā)過失能力越強(qiáng)。34擴(kuò)頻將窄帶信號展開成寬帶信號，可以抗干擾基于香農(nóng)定理35提 綱無線通信根本知識(shí)電磁波傳播信號傳輸處理天線移動(dòng)通信系統(tǒng)36天線的分類按形狀分類：鞭狀、板狀、吸頂、拋物面等按方向性分類：全向、定向按極化分類：單極化、雙極化按下傾分類：機(jī)械下傾、電下傾按頻帶分類：單頻、雙頻、多頻按安裝位置分類：室內(nèi)、室外37天線的參數(shù)1天線增益：在相同輸入

16、功率的情況下，天線最大方向的功率密度與參考的功率密度之比值。半功率角：比最大方向增益小3dB的兩方向之間的夾角。天線前后比F/B：天線最大方向與其相反方向的增益之比值。天線效率A：A=Pr/PA，Pr是天線的輻射功率, PA是天線的輸入功率。天線的方向性系數(shù)D：在同樣輻射功率時(shí),有方向性天線在最大輻射輻射方向遠(yuǎn)區(qū)某點(diǎn)的功率通量密度與無方向性天線在該點(diǎn)的功率通量密度之比D=Sm/Sr (當(dāng)Pm = Pr時(shí))。Pm 、 Pr當(dāng)分別表示被研究天線與標(biāo)準(zhǔn)天線的輻射功率。38天線的參數(shù)2天線的方向性天線波瓣俯視圖天線波瓣立體圖天線波瓣水平增益變化圖天線波瓣垂直增益變化圖39天線的參數(shù)3天線輸入阻抗：天線

17、輸入電壓與輸入電流之比。饋線阻抗與天線輸入阻抗不匹配時(shí)，會(huì)發(fā)生反射，形成駐波。天線駐波比VSWR：駐波最大電壓與最小電壓的比值。天線交叉極化隔離度XPD：是指在同極化射束方向性圖的峰值上的信號電平與給定方向上交叉極化信號電平的比值。40天線的參數(shù)4反射系數(shù)、駐波比VSWR、回波損耗RL反射系數(shù):天線入口反射電壓與輸入電壓之比回波損耗RL:天線入口輸入功率與反射功率之比三者關(guān)系41提 綱無線通信根本知識(shí)電磁波傳播信號傳輸處理天線移動(dòng)通信系統(tǒng)42移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)通信的雙方，至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的無線通信。移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)：有線與無線相結(jié)合的通信方式電波傳播有嚴(yán)重的衰落現(xiàn)象在強(qiáng)干擾情

18、況下工作存在陰影區(qū)忙區(qū)多普勒效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)43蜂窩通信系統(tǒng)蜂窩通信系統(tǒng)：覆蓋區(qū)分成假設(shè)干個(gè)小的區(qū)域小區(qū)，每個(gè)小區(qū)至少用一臺(tái)發(fā)射機(jī)進(jìn)行覆蓋。優(yōu)點(diǎn)：對頻率、導(dǎo)頻或者其它資源進(jìn)行復(fù)用，資源利用率高，系統(tǒng)容量大，效勞性能較好，用戶終端電池使用時(shí)間長，輻射小。缺點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜。小區(qū)基站小區(qū)/基站六邊形三葉草44第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)FDMA模擬話音主要制式：AMPS；TACS，ETACS，JTACS，NTACS；NMT-450， NMT-900；NTT主要缺點(diǎn)：頻譜利用率低業(yè)務(wù)種類單一制式多，互不兼容平安保密性差45第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)2GTDMA+FDMA或CDMA+FDMA數(shù)字話音主要制式：GSM中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、IS-95中國聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)最早采用的制式、IS-136、PD