無線基礎(chǔ)知識培訓(xùn)入門篇

無線基礎(chǔ)知識培訓(xùn)入門篇第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日無線通信系統(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、移動等按在通信網(wǎng)中的位置分類：無線傳輸、無線接入第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日無線通信系統(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、本地多點分布式業(yè)務(wù)LMDS、多點多信道分布業(yè)務(wù)MMDS、無線局域網(wǎng)WLAN。移動無線接入：個人手持電話系統(tǒng)PHS、蜂窩移動通信系統(tǒng)TACS、GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA。第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日無線通信頻率（1）無線通信系統(tǒng)頻段第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日無線通信頻率（2）移動通信系統(tǒng)：微波：4～11GHz,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,38GHz第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日香農(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（W）N：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-1.6dB第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日雙工方式雙工方式TDD（時分雙工）：收發(fā)信共用一射頻頻點，上、下行鏈路使用不同的時隙來進(jìn)行通信。FDD（頻分雙工）：收發(fā)信使用一個不同的射頻頻點來進(jìn)行通信。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間時間分隔時分雙工第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日多址方式多址方式TDMA（時分多址）：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，依靠智能天線實現(xiàn)。PowerFrequencyTimeFDMAFrequencyPowerTimeFDMA/TDMACDMAPowerTimeFrequencySDMA第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日dB、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)值A(chǔ)比B大多少dB計算公式為：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=dBd＋2.15dBdBm、dBuv：dBm表示信號功率相對于1mw的對數(shù)值,計算公式為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，計算公式為10*lg(功率值/載波功率)第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日Bit、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bit輸出1～n個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chip對1個symbol進(jìn)行擴(kuò)頻；第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日上行、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手機(jī)側(cè)來說的，上行鏈路是移動臺到基站，下行鏈路是基站到移動臺；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，基站到移動臺為前向鏈路，移動臺到基站為反向鏈路。第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日Ec/Io、Eb/Nt、C/I的概念（1）Ec：碼片能量Eb：業(yè)務(wù)信道的比特能量C：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*Io（W為載波帶寬）第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日Ec/Io、Eb/Nt、C/I的概念（2）Ec/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，在沒有干擾時與Eb/No相同，否則比Eb/No小，但在一般情況下把Eb/Nt和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)第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日提綱無線通信基本知識電磁波傳播信號傳輸處理天線移動通信系統(tǒng)第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日電磁波傳播方式（1）按傳播空間劃分：表面波傳播：以繞射方式，沿著地球表面?zhèn)鞑?。天波傳播：通過高空電離層反射傳播?？臻g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（表面波傳播）；中波、短波（表面波、天波傳播）；微波(空間波、散射波傳播)。第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日電磁波傳播方式（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發(fā)生繞射。反射：當(dāng)電波遇到比波長大得多的物體時發(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)阻擋體的個數(shù)非常大時，發(fā)生散射。散射第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日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。計算公式：Lf＝92.4+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。第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日菲涅爾區(qū)菲涅爾區(qū)：電波在空中傳播時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，凈空要大于第一費涅爾區(qū)才可以認(rèn)為直射電波不受阻擋的損耗。費涅爾區(qū)是根據(jù)惠更斯原理推導(dǎo)出來的。在900MHz頻段，反射點與接收點間距在1000米時，其第一費涅爾區(qū)的最大半徑約為9米。第一費涅爾區(qū)圍繞電波傳播途徑是一個橢圓球體，是電波傳播中能量最集中的區(qū)域。自由空間中接收點場強(qiáng)大約為第一費涅爾區(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涅爾區(qū)，否則能量會損耗。在天線附近，費涅爾區(qū)的定義是不適用的，天線安裝時考慮該因素。第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日大、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)過短時間或短距離傳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。第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日快、慢衰落無線信號隨時間和位置的變化而上下波動的現(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)短時間內(nèi)隨機(jī)快速起伏。統(tǒng)計分布服從瑞利分布。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)計分布服從對數(shù)正態(tài)分布。第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日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，易發(fā)生選擇性衰落。第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日多普勒頻移多普勒頻移：基站與移動臺間的相對運動會引起頻率調(diào)制的現(xiàn)象。多普勒頻移公式：fd=V/λ*COSθ，單位HzV：移動臺移動速率，單位m/s；λ：波長，單位為m；θ：移動臺運動方向與入射波的夾角。第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日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小；降雨強(qiáng)度越大、頻率越高則降雨損耗越大。第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日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?。└鹘ㄖ飳o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0～30dB的范圍內(nèi)。第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日極化波的極化：是指電場的取向隨時間變化的方式。極化方式：電場矢量的兩個正交分量具有不同振幅和相位關(guān)系時，可能形成三種不同的極化。線極化：電場取向固定不變。圓極化：電場取向隨時間作圓的變動。橢圓極化：電場取向隨時間作橢圓的變動第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日干擾按系統(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、阻塞干擾第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日常用傳播模型（1）Okumnra模型：適用條件——傳播距離1Km～100Km，頻率100MHz～3000MHz，基站高度20米～1000米，移動臺高度1米～10米。Hata模型：適用條件——傳播距離1Km～20Km，頻率150MHz～1500MHz，基站高度30米～200米，移動臺高度1米～10米。Cost-231-Hata模型(市區(qū))：適用條件——傳播距離1Km～20Km，頻率1500MHz～2000MHz，基站高度30米～200米，移動臺高度1米～10米。Cost-231Walfish-Ikegami模型：適用條件——傳播距離0.02Km～5Km，頻率800MHz～2000MHz，基站高度4米～50米，移動臺高度1米～3米，當(dāng)基站天線高度>周圍房屋高度時，預(yù)測才較準(zhǔn)確。第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日常用傳播模型（2）OkumuraHata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)驗公式，頻率范圍150MHz～1500MHz。fc為頻率hte為有效發(fā)射天線高度，30～200mhre為有效接收天線高度，1～10ma（hre）為有效移動天線修正因子，是覆蓋去大小的函數(shù)，對于不同的地區(qū)有不同的修正因子第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日提綱無線通信基本知識電磁波傳播信號傳輸處理天線移動通信系統(tǒng)第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日信源編碼信源編碼：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：第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日信道編碼信道編碼：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時性要求不高的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)編碼。第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日調(diào)制第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日分集分集的概念：通過多個接收機(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：用多個載波傳輸同一信號空間分集：用多個天線接收或發(fā)射同一信號極化分集：在不同的極化方式傳輸同一信號時間分集：在不同的時隙上傳輸同一信號，如RAKE、交織第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日交織交織的原理：把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機(jī)差錯，再利用糾正隨機(jī)差錯的編碼技術(shù)消除隨機(jī)差錯。交織的原因：深度衰落，較長時間人為干擾，大自然突發(fā)噪聲。交織深度越大，抗突發(fā)差錯能力越強(qiáng)。第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日擴(kuò)頻將窄帶信號展開成寬帶信號，可以抗干擾基于香農(nóng)定理第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日提綱無線通信基本知識電磁波傳播信號傳輸處理天線移動通信系統(tǒng)第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日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)、室外第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日天線的參數(shù)（1）天線增益：在相同輸入功率的情況下，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,有方向性天線在最大輻射輻射方向遠(yuǎn)區(qū)某點的功率通量密度與無方向性天線在該點的功率通量密度之比D=Sm/Sr(當(dāng)Pm=Pr時)。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。第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日天線的參數(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第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日天線的參數(shù)（3）天線輸入阻抗：天線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，會發(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。第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期日天線的參數(shù)（4）反射系數(shù)Г、駐波比VSWR、回波損耗RL反射系數(shù)Г:天線入口反射電壓與輸入電壓之比