3G通信系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料完全體

3G移動(dòng)通信系統(tǒng)筆記整理3G移動(dòng)通信16班老師：劉耕興PPT0MIMO技術(shù)內(nèi)容提要：MIMO技術(shù)的背景，MIMO技術(shù)的實(shí)質(zhì)，MIMO的系統(tǒng)模型，MIMO的信道模型MIM技術(shù)背景隨著3及后移動(dòng)通系高速據(jù)的發(fā)展多多輸天術(shù)越越人們的趣其在率寬受的信道越顯它的勢(shì)。MIM技術(shù)的質(zhì)－間和空復(fù)用MIM技術(shù)的點(diǎn)高數(shù)據(jù)速率，提高系統(tǒng)容量，提高傳輸質(zhì)量信息論已經(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線(xiàn)和不同的發(fā)射天線(xiàn)之間互不相關(guān)時(shí)，MIMO系統(tǒng)能夠很好的提高系統(tǒng)的抗衰落和抗噪聲性能，從而獲得巨大的容量。例如：當(dāng)接收天線(xiàn)和發(fā)送天線(xiàn)數(shù)目都為8根，且平均信噪比為20dB時(shí)，鏈路容量可以高達(dá)42b/s/Hz，這是單天線(xiàn)系統(tǒng)所能達(dá)到容量的8倍多,與發(fā)送天線(xiàn)數(shù)目成線(xiàn)性關(guān)系。有關(guān)MIMO技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)1.3GPP標(biāo)準(zhǔn)（WCDMA系統(tǒng)）空時(shí)發(fā)送分集（Space-TimeTransmitDiversity）閉環(huán)發(fā)送分集（ClosedLoopTransmitDiversity）分層空時(shí)結(jié)構(gòu)（BellLaboratoriesLayeredSpace-Time）2.3GPP2標(biāo)準(zhǔn)（cdma2000系統(tǒng)）空時(shí)擴(kuò)頻（Space-TimeSpreading）正交發(fā)送分集（OrthogonalTransmitDiversity）MIMO技術(shù)的實(shí)質(zhì)1分立式多天線(xiàn)是指各個(gè)天線(xiàn)間相互距離足夠遠(yuǎn)，且各個(gè)發(fā)射天線(xiàn)到各個(gè)接收天線(xiàn)間的信號(hào)傳輸可視為互相獨(dú)立的；2MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線(xiàn)進(jìn)行空間分集和時(shí)間分集的技術(shù)，它采用的是分立式多天線(xiàn)，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量?？臻g分集（1）基本原理：在發(fā)射端或接收端安置多個(gè)天線(xiàn)，如果天線(xiàn)之間相隔足夠遠(yuǎn)，那么可以認(rèn)為各天線(xiàn)是互不相關(guān)的，從而在發(fā)射端或接收端之間構(gòu)筑了多條相互獨(dú)立的通道?？臻g分集1接收分集2發(fā)送分集接收分集：是采用多個(gè)接收天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的空間分集，是移動(dòng)通信中的傳統(tǒng)技術(shù)，可以分為選擇合并、最大比合并、等增益合并等，一般適用于上行鏈路。發(fā)送分集：即利用多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)空間分集。適用于下行鏈路中，因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)很難具備多根不相關(guān)的接收天線(xiàn)，無(wú)法采用接收分集。作用：利用空間分集，信號(hào)既沒(méi)有在時(shí)間域內(nèi)引入冗余，也沒(méi)有在頻率域內(nèi)引入冗余，但是信號(hào)賦予了一定的空間結(jié)構(gòu)，在空間上引入了冗余，因此提高了傳輸性能?？諘r(shí)分集空時(shí)分集是將空間和時(shí)間結(jié)合起來(lái)，采用空時(shí)聯(lián)合編碼，分別在時(shí)域和空間域引入冗余，從而達(dá)到提高傳輸性能的一種分集方法。典型的算法即空時(shí)碼算法。不但能夠帶來(lái)分集增益還能夠帶來(lái)編碼增益。特點(diǎn)是能夠抗衰落和抗噪聲。空間復(fù)用空間復(fù)用技術(shù)是同時(shí)在不同發(fā)送天線(xiàn)上發(fā)送不同數(shù)據(jù)流，在接收端利用空間豐富的散射性將發(fā)送信號(hào)分離出來(lái)的一種技術(shù)。特點(diǎn)：頻譜的利用率很高。受傳輸環(huán)境的影響大。MIMO系統(tǒng)模型MIMO信道模型帶有相關(guān)性的信道模型：天線(xiàn)之間的間距，入射波的到達(dá)角，入射波的角度擴(kuò)展MIMO信道Shannon容量1.基于前面所述的信道模型，根據(jù)信息論的結(jié)論，此MIMO系統(tǒng)能達(dá)到的系統(tǒng)Shannon容量為其中表示取方陣的行列式，IN是N×N單位矩陣，P為每根接收天線(xiàn)的信噪比，HH表示信道矩陣的共軛轉(zhuǎn)置。2.由于信道矩陣H是隨機(jī)的，上式的容量也是一個(gè)隨機(jī)變量。MIMO信道Shannon容量（4）在理想情況下，即MIMO信道可以等效為最大數(shù)目的獨(dú)立、等增益、并行的子信道時(shí)，得到最大的Shannon容量(為保證系統(tǒng)性能比較是在相同條件下，將發(fā)射功率歸一化，每根發(fā)送天線(xiàn)的發(fā)射功率與成比例)當(dāng)信道列矢量互相正交時(shí)可以達(dá)到的容量可以看出，對(duì)于采用多天線(xiàn)發(fā)送和接收技術(shù)的系統(tǒng)，理想情況下的信道容量將隨著發(fā)射天線(xiàn)的數(shù)目成線(xiàn)性增長(zhǎng)，這就為MIMO的高速數(shù)據(jù)速率傳輸?shù)於死碚摶A(chǔ)。MIMO信道Shannon容量（5）當(dāng)接收天線(xiàn)和發(fā)送天線(xiàn)數(shù)目都為8根，且平均信噪比為20dB時(shí)，鏈路容量可以高達(dá)42b/s/Hz。2.在大信噪比下，僅僅在鏈路的一端采用多天線(xiàn)，比兩端都采用多天線(xiàn)所取得的容量要小。例如，N=M=2在大信噪比下的容量比N=4,M=1的容量要大。MIMO系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：接收分集，發(fā)送分集，分層空時(shí)結(jié)構(gòu)，空時(shí)編碼，空時(shí)擴(kuò)頻，正交發(fā)送分集，空時(shí)發(fā)送分集接收分集采用一個(gè)發(fā)送天線(xiàn)，多個(gè)接收天線(xiàn)的分集方式，能夠抗衰落和抗噪聲最大比合并算法（MRC）分集增益為容量為發(fā)送分集采用多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)，一個(gè)接收天線(xiàn)的分集方式，能夠抗衰落如果和接收分集保持相同的總的發(fā)送功率，則每個(gè)發(fā)送天線(xiàn)的發(fā)送功率為發(fā)送分集的1/M.分集增益為分層空時(shí)結(jié)構(gòu)為了充分利用MIMO的信道容量，G..J.Foschini提出了分層空時(shí)結(jié)構(gòu)（BLAST）BLAST的優(yōu)點(diǎn)是真正意義上實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)通信，因?yàn)樗诙鄺l并行信道里發(fā)送的是獨(dú)立的、沒(méi)有冗余的信息流，所以它的傳輸速率將遠(yuǎn)大于利用傳統(tǒng)技術(shù)所得到的傳輸速率。3.將信源數(shù)據(jù)分為多個(gè)數(shù)據(jù)子流，分別經(jīng)過(guò)多個(gè)信道編碼器編碼，或不經(jīng)過(guò)信道編碼，直接送入調(diào)制映射器進(jìn)行信號(hào)映射。輸出的多路調(diào)制信號(hào)進(jìn)行空間域和時(shí)間域的信號(hào)構(gòu)造（對(duì)角結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)等）后，再由多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)射出去。經(jīng)無(wú)線(xiàn)信道傳播后，由多個(gè)接收天線(xiàn)接收。在接收機(jī)中經(jīng)空時(shí)檢測(cè)、解調(diào)、譯碼，得到判決數(shù)據(jù)。特點(diǎn)高散射，高信噪比，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)锽LAST的發(fā)射機(jī)不需要信道的信息，只需在接收端進(jìn)行信道預(yù)測(cè)。結(jié)構(gòu)劃分：發(fā)送端將單個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)串變并到多個(gè)發(fā)送天線(xiàn)上，同時(shí)的、并行的發(fā)送這些數(shù)據(jù)，利用多輸入和多輸出方式在同一頻率上傳輸并行信息流。如果信道是多徑散射環(huán)境足夠強(qiáng)，在接收端可以采用BLAST算法，恢復(fù)出原始信號(hào)。BLAST根據(jù)構(gòu)造方式的不同，可以分為對(duì)角結(jié)構(gòu)（D-BLAST：DiagonalBLAST）和垂直結(jié)構(gòu)（V-BLAST：VerticalBLAST）。1.D-BLAST是一種在接收端和發(fā)送端均使用多天線(xiàn)矩陣，并運(yùn)用一種較好的斜層編碼的結(jié)構(gòu)，碼塊在空時(shí)結(jié)構(gòu)中分散在對(duì)角線(xiàn)上。在獨(dú)立的瑞利散射環(huán)境中，這種處理技術(shù)理論上可以使容量與發(fā)送天線(xiàn)數(shù)目成線(xiàn)性增長(zhǎng)，而且接近于Shannon容量極限的90%。但是這種算法較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)較困難。2.V-BLAST是一種簡(jiǎn)化的BLAST檢測(cè)算法，也就是碼塊垂直分散在每根天線(xiàn)上在室內(nèi)慢衰環(huán)境中其頻譜效率可以達(dá)到40bit/s/Hz。發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)：發(fā)射機(jī)采用循環(huán)變動(dòng)的結(jié)構(gòu)，就避免了某一路數(shù)據(jù)因?yàn)樾诺罈l件的不好，而導(dǎo)致連續(xù)的誤碼，從而影響整個(gè)接收機(jī)的性能。D-BLAST能夠達(dá)到Shannon容量的90%，其運(yùn)算極其復(fù)雜，所以貝爾實(shí)驗(yàn)室又進(jìn)一步提出了V-BLAST算法。分層空時(shí)結(jié)構(gòu)算法：ZF消除算法：使用ZF迫零矩陣，并結(jié)合干擾抵消法.ZF不消除算法：直接采用ZF迫零矩陣與接收信號(hào)相乘，一次性解調(diào)出所有天線(xiàn)的發(fā)射信號(hào).MMSE消除算法：使用MMSE迫零矩陣，并結(jié)合干擾抵消法.MMSE不消除算法：直接采用MMSE迫零矩陣與接收信號(hào)相乘，一次性解調(diào)出所有天線(xiàn)的發(fā)射信號(hào).由于BLAST所能達(dá)到的高容量，一般適用于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)本地環(huán)路以及固定點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)通信，此時(shí)收端和發(fā)端都可以使用多天線(xiàn)。由于下行鏈路中，移動(dòng)臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)多天線(xiàn)，所以BLAST的一個(gè)潛在的應(yīng)用是在臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)和手持設(shè)備上應(yīng)用。空時(shí)編碼空時(shí)編碼的概念是J.H.Winter于1987年提出的，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)?？諘r(shí)編碼就是將空間域上的發(fā)送分集和時(shí)間域上的信道編碼相結(jié)合的聯(lián)合編碼技術(shù)?？臻g域上的編碼可以利用空間冗余度來(lái)實(shí)現(xiàn)分集，以克服信道衰落，提高性能?？諘r(shí)發(fā)送分集滿(mǎn)分集度系統(tǒng)所能獲得的最大分集增益等于發(fā)射天線(xiàn)數(shù)和接收天線(xiàn)數(shù)之積NM；滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率與未使用空時(shí)分組碼的單天線(xiàn)系統(tǒng)相同。也就是說(shuō)，如果空時(shí)編碼矩陣C具有T×N階（其中N為發(fā)送天線(xiàn)數(shù)，T為發(fā)送時(shí)隙數(shù)），且T個(gè)時(shí)隙發(fā)送Z個(gè)符號(hào)時(shí)，那么滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率就意味著Z/T=1?？諘r(shí)格碼是將發(fā)送分集與網(wǎng)格編碼調(diào)制相結(jié)合的聯(lián)合編碼方式。所獲得的編碼方案在不犧牲系統(tǒng)帶寬的情況下獲得滿(mǎn)分集增益和高編碼增益，進(jìn)而提高傳輸質(zhì)量。空時(shí)格碼的譯碼采用最大似然譯碼器，通常采用Viterbi譯碼器進(jìn)行最大似然譯碼空時(shí)格碼基本原理：假設(shè)分立式多天線(xiàn)陣列有M個(gè)接收天線(xiàn)和N個(gè)發(fā)射天線(xiàn)。信息源數(shù)據(jù)經(jīng)空時(shí)編碼后，在時(shí)隙t形成調(diào)制符號(hào)，分別由不同的發(fā)射天線(xiàn)同時(shí)發(fā)送出去。調(diào)制符號(hào)是信號(hào)星座圖中的任一點(diǎn)。信號(hào)星座圖是經(jīng)過(guò)能量歸一化的，即星座圖的每一點(diǎn)都除以因子。假設(shè)各個(gè)天線(xiàn)發(fā)射的能量相同，總發(fā)射能量就為EE=ME采用STTC能同時(shí)得到編碼增益和分集增益，雖然它能夠提供比現(xiàn)在系統(tǒng)高3-4倍的頻譜效率，但是其譯碼復(fù)雜度隨著狀態(tài)數(shù)的增加而指數(shù)增長(zhǎng)?？諘r(shí)分組碼是利用正交設(shè)計(jì)的原理分配各發(fā)射天線(xiàn)上的發(fā)射信號(hào)格式，實(shí)際上是一種空間域和時(shí)間域聯(lián)合的正交分組編碼方式?？諘r(shí)分組碼可以使接收機(jī)解碼后獲得滿(mǎn)分集增益，且保證譯碼運(yùn)算僅僅是簡(jiǎn)單的線(xiàn)性合并，使譯碼復(fù)雜度大大降低。將空時(shí)發(fā)送分集加以推廣至多于兩根發(fā)射天線(xiàn)的情況，這就是空時(shí)分組碼空時(shí)分組碼根據(jù)調(diào)制符號(hào)的實(shí)數(shù)、復(fù)數(shù)又可分為兩種情況。具體情況如下：。若調(diào)制符號(hào)為實(shí)數(shù)，比如BPSK、PAM調(diào)制，滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率的N×N階的空時(shí)分組編碼矩陣只存在于發(fā)射天線(xiàn)數(shù)N=2,4,8的情況而發(fā)射天線(xiàn)數(shù)N=3的情況可以由中任選3列構(gòu)造，發(fā)射天線(xiàn)數(shù)N＝5,6,7的情況可以由中分別任選5,6,7列構(gòu)造，此時(shí)的構(gòu)造也都是滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率的，但不是方陣。并且接收端譯碼后都可以實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)分集度。。若調(diào)制符號(hào)為復(fù)數(shù)，比如多進(jìn)制相位調(diào)制（M-PSK）、多進(jìn)制正交幅度調(diào)制(M-QAM)，當(dāng)發(fā)射天線(xiàn)數(shù)為2時(shí)，對(duì)應(yīng)的空時(shí)分組碼就是空時(shí)發(fā)送分集當(dāng)發(fā)射天線(xiàn)數(shù)大于2時(shí)，已經(jīng)有文獻(xiàn)證明了，滿(mǎn)分集度、滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率，又保持正交性的空時(shí)分組碼是不存在的。于是，提出了對(duì)于三根發(fā)射天線(xiàn)，數(shù)據(jù)速率為1/2的C3；四根發(fā)射天線(xiàn)，數(shù)據(jù)速率為1/2的C4空時(shí)發(fā)送分集（STTD）是最簡(jiǎn)單的空時(shí)分組碼，它采用兩根發(fā)射天線(xiàn)，一根接收天線(xiàn)?？諘r(shí)碼和分層空時(shí)結(jié)構(gòu)的比較空時(shí)碼用并行的信道得到分集，它的頻譜效率不如分層空時(shí)結(jié)構(gòu)?？諘r(shí)編碼中所說(shuō)的滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率是指系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率與未使用空時(shí)分組碼的單發(fā)射天線(xiàn)相同，而并不是MIMO所能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率。而分層空時(shí)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多路完全獨(dú)立數(shù)據(jù)的并行傳輸，因此能達(dá)到MIMO系統(tǒng)的最大速率；由于空時(shí)碼引入了空間冗余度，使得其獲得較大的分集增益，且空時(shí)格碼還能得到編碼增益；而分層空時(shí)結(jié)構(gòu)只能獲得分集增益，且不如空時(shí)碼，使得它主要應(yīng)用于高信噪比的條件下；。分層空時(shí)結(jié)構(gòu)要求接收天線(xiàn)數(shù)大于發(fā)射天線(xiàn)數(shù)，且要在強(qiáng)散射的環(huán)境下，而空時(shí)碼對(duì)接收端的天線(xiàn)沒(méi)有嚴(yán)格的要求；在強(qiáng)散射環(huán)境下，BLAST是眾多空時(shí)分集方案中最優(yōu)的，但是隨著散射環(huán)境的減弱，BLAST的所有算法的譜效率都要有所下降。、正交發(fā)送分集cdma2000前向鏈路中，采用正交發(fā)送分集（OTD）來(lái)利用多天線(xiàn)比特流分離成兩組數(shù)據(jù)流，分別送到兩根發(fā)送天線(xiàn)，每根發(fā)送天線(xiàn)采用唯一的Walsh碼或準(zhǔn)正交函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)頻。正交發(fā)送分集在cdma2000中的具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)下頁(yè)圖。比特流在分離成兩組子流之后，一組數(shù)據(jù)采用重復(fù)，另一組數(shù)據(jù)采用反轉(zhuǎn)，最后采用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻，分別送到不同的天線(xiàn)上發(fā)送。采用這種方法是為了保證每個(gè)用戶(hù)有足夠的Walsh碼?？諘r(shí)擴(kuò)頻cdma2000前向鏈路中，同樣也采用空時(shí)擴(kuò)頻（STS）利用多天線(xiàn)，其原理見(jiàn)下頁(yè)圖。碼信息比特分離成奇偶兩組子數(shù)據(jù)流b1,b2，經(jīng)過(guò)一定的形式變換之后，分別送到兩根發(fā)送天線(xiàn)上進(jìn)行發(fā)送。發(fā)送的信號(hào)滿(mǎn)足以下等式：分集技術(shù)的比較正交發(fā)送分集和空時(shí)擴(kuò)頻使得EC/IO有改善，特別是在單徑慢衰落的瑞利信道中。并且通過(guò)仿真得出結(jié)論，空時(shí)擴(kuò)頻的性能比正交發(fā)送分集的性能要好。同樣，通過(guò)鏈路仿真得出，空時(shí)擴(kuò)頻和空時(shí)發(fā)送分集性能非常接近，但是空時(shí)發(fā)送分集需要相對(duì)復(fù)雜的接收機(jī)處理，并且由于發(fā)射天線(xiàn)數(shù)目大于兩根時(shí)，不存在滿(mǎn)數(shù)據(jù)速率的空時(shí)塊碼，所以空時(shí)發(fā)送分集無(wú)法直接擴(kuò)展到發(fā)射天線(xiàn)數(shù)目大于兩根的情況。綜述MIMO技術(shù)是第三代和未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、大系統(tǒng)容量，提高傳輸質(zhì)量的重要途徑。其中，基于分立式多天線(xiàn)的MIMO技術(shù)中的分層空時(shí)結(jié)構(gòu)和空時(shí)分組碼都成為近年來(lái)移動(dòng)通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?？諘r(shí)分組碼譯碼的低復(fù)雜度使其成為最廣泛應(yīng)用的一種空時(shí)編碼，3GPP就以其作為發(fā)送分集的一種方式。分層空時(shí)結(jié)構(gòu)可以獲得極高的數(shù)據(jù)速率，是未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)中為了獲得大系統(tǒng)容量而極有可能采用的方案之一，3GPP標(biāo)準(zhǔn)已將其作為MIMO技術(shù)中的一個(gè)重要提案。cdma2000系統(tǒng)中采用空時(shí)擴(kuò)頻（STS：Space-TimeSpreading）和正交發(fā)送分集（OTD：OrthogonalTransmitDiversity）兩種發(fā)送分集方案。PPT1MIMO多天線(xiàn)羅塞塔石碑在這塊1799年被世人發(fā)現(xiàn)的石碑上，分別用埃及象形文，埃及草書(shū)與古希臘文三種文字刻著埃及國(guó)王托勒密五世詔書(shū)。這種記錄方式對(duì)現(xiàn)代的研究者來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直是福音，只要有一種文字能夠被識(shí)別，詔書(shū)的內(nèi)容就得以保存。多天線(xiàn)技術(shù)隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的快速發(fā)展，頻譜資源的嚴(yán)重不足已經(jīng)日益成無(wú)線(xiàn)通信事業(yè)發(fā)展的瓶頸，如何充分開(kāi)發(fā)利用有限的頻譜資源，提高頻譜利用率，是當(dāng)前通信界研究的熱點(diǎn)課題之一。1影響無(wú)線(xiàn)通信中信息傳輸可靠性的主要障礙：多徑效應(yīng)引起的時(shí)延展寬信道時(shí)變性引起的頻譜展寬空間相關(guān)引起的角度展寬2多天線(xiàn)技術(shù)通過(guò)對(duì)發(fā)射與接收信號(hào)的空域和時(shí)域上的處理，能提高系統(tǒng)的容量和質(zhì)量。多天線(xiàn)技術(shù)的概念：多天線(xiàn)又叫陳列天線(xiàn)。它由在空間按照一定的幾何形狀排列的多個(gè)陣元組成。每個(gè)陣元都可以獨(dú)立地接收和發(fā)射信號(hào)。更確切地說(shuō)是對(duì)發(fā)射與接收信號(hào)進(jìn)行空域的處理，如果與時(shí)域相結(jié)合，變成為空時(shí)信號(hào)處理技術(shù)，通過(guò)空時(shí)信號(hào)的處理來(lái)提高系統(tǒng)的容量與質(zhì)量。隨著移動(dòng)通信中服務(wù)用戶(hù)的增多，頻率資源的日趨緊張，用戶(hù)速度需求的逐漸增加，傳統(tǒng)的FDMA、TDMA和CDMA這些時(shí)頻域的信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求。所以引入了多天線(xiàn)技術(shù)。多天線(xiàn)技術(shù)分類(lèi)：1.智能天線(xiàn)技術(shù)：有效抵抗多徑衰落的影響，提高通信質(zhì)量;并能夠克服多用戶(hù)間干擾，通過(guò)空分多址增加頻譜效率與信道容量;對(duì)功率的控制也可以通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期增加基站的覆蓋范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.MIMO技術(shù)：MIMO技術(shù)是在3G向LTE演進(jìn)中被引入，由于與OFDM(正交頻分復(fù)用技術(shù))的結(jié)合而在LTE中具有了舉足輕重的地位。主要區(qū)別：空間排列方式、后續(xù)信號(hào)處理的結(jié)構(gòu)和方法以及工作原理MIMO技術(shù)的發(fā)展MIMO技術(shù)的研究方向MIMO系統(tǒng)所適用的無(wú)線(xiàn)信道模型。信道建模從一般的相關(guān)性信道和ULA的MIMO信道建模向更接近實(shí)際情況的各種無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境和可能使用的不同天線(xiàn)配置方式的信道建模方向發(fā)展，信道模型更接近真實(shí)的無(wú)線(xiàn)環(huán)境。從信道容量的角度對(duì)MIMO的信息論研究。容量分析從獨(dú)立信道和一般的相關(guān)性MIMO信道的容量分析向具體使用不同發(fā)射方案在各種MIMO信道條件下的容量分析方向發(fā)展，這種容量分析更準(zhǔn)確。MIMO空時(shí)信號(hào)處理算法及應(yīng)用。目前已經(jīng)有了大量關(guān)于MIMO空時(shí)信號(hào)處理的算法。從空間復(fù)用到空間分集都形成了豐富的系列。MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用與信道容量隨著無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境的不同而發(fā)生著變化。針對(duì)不同的信道條件產(chǎn)生最優(yōu)的MIMO設(shè)計(jì)成為目前的研究方向。移動(dòng)終端的MIMO系統(tǒng)的研究真正的MIMO系統(tǒng)要發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)必須在發(fā)射端和接收端同時(shí)使用MIMO技術(shù)。但移動(dòng)終端由于本身的幾何尺寸和使用上的限制,使得MIMO技術(shù)在移動(dòng)終端目前難以實(shí)現(xiàn),因此今后必須對(duì)在移動(dòng)終端如何使用MIMO技術(shù)進(jìn)行深入研究。多天線(xiàn)模型SISO系統(tǒng)模型:上式以TS進(jìn)行抽樣得出SISO信道容量對(duì)于時(shí)限信號(hào){x(t):|t|<=T/2},功率受限于ＰＴ，即滿(mǎn)足１／Ｔ∫－Ｔ／２到Ｔ／２x2（t）dt<=Pt,通過(guò)一系列的理論推導(dǎo)，我們可以得出一個(gè)著名的公式：C=Wlog2（1+（Pt/N0W））假設(shè)W=1HZ，Ts=1s,則Pt即發(fā)送能量，其信道容量:C=log2（1+((Es/N0)*h2)）幻燈片9SISO信道容量

S幻燈片10SIMO模型SHAPEHAPESIMO模型MISO模型信道容量：MIMO模型MIMO模型同樣我們考慮到窄帶平坦衰落信道的假設(shè)，有其矩陣表示：以TS進(jìn)行抽樣后得到如下式子MIMO信道的典型模型典型模型：1.ISTMETRA計(jì)劃模型2.C.Xiao模型3.“onering”模型4.“tworing”模型多天線(xiàn)技術(shù)SISO系統(tǒng)時(shí)間分集MIMO系統(tǒng)空間分集然而，我們很快就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：不管在時(shí)間上還是空間上的分集，傳輸?shù)男什⒉桓?。比如在右圖中，盡管我們有4根發(fā)送天線(xiàn)，但由于發(fā)送內(nèi)容相同，一個(gè)時(shí)刻（t1）實(shí)際上只傳輸了一個(gè)符號(hào)（X）。要知道，如果在不同的天線(xiàn)上發(fā)送不同的數(shù)據(jù)，我們一次就可以傳輸4個(gè)符號(hào)！“分集”告訴我們，把數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送多次可以提高傳輸?shù)目煽啃??！皬?fù)用”則說(shuō)，把資源都用來(lái)發(fā)送不同的數(shù)據(jù)可以提高傳輸速率。衡量空間分集的標(biāo)準(zhǔn)：分集增益（數(shù)看從發(fā)送天線(xiàn)到接收天線(xiàn)間有多少條“可辨識(shí)”的傳播路徑）衡量復(fù)用的標(biāo)準(zhǔn)：自由度（衡量復(fù)用的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)然是看一個(gè)系統(tǒng)每時(shí)刻最多可以發(fā)送多少個(gè)不同的數(shù)據(jù)）MIMO系統(tǒng)中信道的衰落無(wú)線(xiàn)通信中最讓人捉摸不透的就是信道的衰落和干擾MIMO系統(tǒng)中信道的衰落雖然天線(xiàn)間間距很小，但大量反射體的存在實(shí)際上打亂了信號(hào)的傳播路徑，讓信號(hào)從“不同”的角度到達(dá)接收端，間接的實(shí)現(xiàn)了路徑分離的效果。所以總結(jié)以上發(fā)現(xiàn)，我們找到了破解“衰落相關(guān)性”的秘籍，那就是：增大天線(xiàn)間距，或者差異化信號(hào)的發(fā)射角度，到達(dá)角度。2*2MIMO系統(tǒng)在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中，“信道狀態(tài)信息（ChannelConditionInformation，CSI）”就相當(dāng)于“天氣信息”，那么如果我們能夠在發(fā)送端掌握到及時(shí)、準(zhǔn)確的“信道狀態(tài)信息”，是不是就能“避開(kāi)”那些信道條件不好的傳播路徑，從而提升通信系統(tǒng)的性能,即2*2MIMO系統(tǒng)2*2MIMO系統(tǒng)最佳的傳輸矩陣H得出以下式子SVD分解：矩陣的奇異值分解PPT2多入多出(MIMO)技術(shù)概述：1.MIMO（MultipleInput-Multipleoutput）即多入多出技術(shù)，是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域智能天線(xiàn)技術(shù)的重大突破，它擴(kuò)展了一維智能天線(xiàn)技術(shù)，具有極高的頻譜利用率，能在不增加帶寬的情況下成倍提高通信系統(tǒng)的容量，且信道可靠性大為增強(qiáng)，是新一代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)（即所謂的Beyond3G/4G）采用的核心技術(shù)之一。目前，世界各國(guó)學(xué)者都在對(duì)MIMO的理論、性能、算法和實(shí)現(xiàn)等各方面進(jìn)行著廣泛的研究，MIMO技術(shù)已成為通信技術(shù)發(fā)展中最為炙手可熱的課題。2.MIMO是指信號(hào)系統(tǒng)發(fā)射端和接收端，分別使用了多個(gè)發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)，因而該技術(shù)被稱(chēng)為多發(fā)送天線(xiàn)和多接收天線(xiàn)（簡(jiǎn)稱(chēng)多入多出）技術(shù)，它可看著是分集技術(shù)的一種衍生。3.在實(shí)際的通信環(huán)境中，信號(hào)往往是通過(guò)周?chē)矬w的多次反射和散射才到達(dá)接收天線(xiàn)的，這被稱(chēng)為徑，信號(hào)的多徑傳送會(huì)產(chǎn)生多徑干擾，從而引起信號(hào)的衰落，因而一直被認(rèn)為是不利信號(hào)準(zhǔn)確傳輸?shù)挠泻σ蛩??？朔姆椒ㄊ遣捎梅旨姆椒ā小胺稚ⅰ焙汀凹稀倍睾x，一方面它將載有相同信息的幾路信號(hào)通過(guò)相對(duì)獨(dú)立的途徑（利用多發(fā)射天線(xiàn)）分散傳輸，另一方面設(shè)法將分散傳輸?shù)浇邮拯c(diǎn)的幾路信號(hào)最有效地收集起來(lái)（利用多接收天線(xiàn)），因?yàn)榘才徘‘?dāng)?shù)亩喔碧炀€(xiàn)提供的多個(gè)空間信道，不會(huì)全部同時(shí)受到衰落，因此有降低信號(hào)電平的衰落幅度的作用，具有優(yōu)化接收的含義。3.9.1MIMO技術(shù)原理MIMO技術(shù)的實(shí)質(zhì)：是為系統(tǒng)提供了空間復(fù)用增益和空間分集增益。信號(hào)在傳送中遇到物體發(fā)生反射和散射，產(chǎn)生多條路徑，MIMO技術(shù)將這些路徑變?yōu)閭魉托畔⒆恿鞯摹疤摂M信道”。在接收端可用單一天線(xiàn)，也可用多個(gè)天線(xiàn)進(jìn)行接收，當(dāng)然每個(gè)接收天線(xiàn)接收到的是所有發(fā)送信號(hào)與干擾信號(hào)的疊加，MIMO的空時(shí)解碼系統(tǒng)利用數(shù)學(xué)算法拆開(kāi)和恢復(fù)糾纏在一起的傳輸信號(hào)并將它們正確地識(shí)別出來(lái)。MIMO系統(tǒng)在發(fā)射端和接收端均采用多個(gè)天線(xiàn)和多個(gè)通道，如圖3-37所示?？諘r(shí)分組編碼就是在空間域和時(shí)間域兩維方向上對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼。（1）空時(shí)網(wǎng)格碼（STTC）（2）空時(shí)分組碼（STBC）（3）分層空時(shí)碼（LSTC）PPT8頁(yè)：傳輸信息流S（k）經(jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成M個(gè)信息子流這M個(gè)子流由M個(gè)天線(xiàn)發(fā)送出去，經(jīng)空間信道后由N個(gè)接收天線(xiàn)接收，多天線(xiàn)接收機(jī)能夠利用先進(jìn)的空時(shí)編碼處理技術(shù)分開(kāi)并解碼這些數(shù)據(jù)子流，從而實(shí)現(xiàn)最佳處理。MIMO是在收發(fā)兩端使用多個(gè)天線(xiàn)，每個(gè)收發(fā)天線(xiàn)之間對(duì)應(yīng)一個(gè)MIMO子信道，在收發(fā)天線(xiàn)之間形成M*N信道矩陣H，在某一時(shí)刻t，信道矩陣如圖所示：其中H的元素是任意一對(duì)收發(fā)天線(xiàn)之間的增益PPT9頁(yè)：M個(gè)子流同時(shí)發(fā)送到信道，各發(fā)射信號(hào)占用同一個(gè)頻帶，因而并未增加帶寬。若各發(fā)射天線(xiàn)間的通道響應(yīng)獨(dú)立，則MIMO系統(tǒng)可以創(chuàng)造多個(gè)并行空間信道。通過(guò)這些并行的信道獨(dú)立傳輸信息，必然可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率。對(duì)于信道矩陣參數(shù)確定的MIMO信道，假定發(fā)射端總的發(fā)射功率為P，與發(fā)送天線(xiàn)的數(shù)量M無(wú)關(guān)；接收端的噪聲用n*1矩陣n表示，其元素是獨(dú)立的零均值高斯復(fù)數(shù)變量，各個(gè)接收天線(xiàn)的噪聲功率均為㎡；ρ為接地端平均信噪比。此時(shí)，發(fā)射信號(hào)是M維統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，能量相同，高斯分布的復(fù)向量。發(fā)射功率平均分配到每一個(gè)天線(xiàn)上，則容量公式為PPT10頁(yè)：固定N，令M增大，使得，這時(shí)可以獲得到容量的近似表達(dá)式：det代表行列式,IN代表M維單位矩陣,HH表示的共扼轉(zhuǎn)置。從上式可以看出，此時(shí)的信道容量隨著天線(xiàn)數(shù)的增加而線(xiàn)性增大。即可以利用MIMO信道成倍地提高無(wú)線(xiàn)信道容量，在不增加帶寬和天線(xiàn)發(fā)射功率的情況下，頻譜利用率可以成倍地提高，充分展現(xiàn)了MIMO技術(shù)的巨大優(yōu)越性PPT11頁(yè)：貝爾實(shí)驗(yàn)室給出了MIMO系統(tǒng)的信道極限容量公式。在信道轉(zhuǎn)換矩陣H為正交矩陣時(shí)，就是天線(xiàn)之間相互獨(dú)立，互不相關(guān)的情況下，MIMO系統(tǒng)的信道容量公式為：1.由此可見(jiàn)，MIMO系統(tǒng)熔煉會(huì)隨著發(fā)射端或者接收端天線(xiàn)數(shù)中較小的一方的增加而線(xiàn)性增加。而要達(dá)到盡可能理想的，前提是什么？天線(xiàn)要獨(dú)立，發(fā)射天線(xiàn)到接受天線(xiàn)的所有路徑的無(wú)線(xiàn)衰落特性相互獨(dú)立。反之，MIMO的系統(tǒng)信道容量會(huì)降低。從上面的公式還可以看出，2x2天線(xiàn)配置與2x4天線(xiàn)配置的系統(tǒng)極限容量應(yīng)該是接近的,但是發(fā)射天線(xiàn)數(shù)目反背后，可以起到分集作用，提高接收端信噪比，下行平均容量會(huì)提高。3.9.2MIMO技術(shù)的應(yīng)用方案前面分析指出MIMO技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，但對(duì)頻率選擇性衰落無(wú)能為力，而OFDM技術(shù)卻有很強(qiáng)的抗頻率選擇性衰落的能力。因此將兩種技術(shù)有效整合，便成為最佳的實(shí)用方案，如圖3-38所示。圖中，數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次串并轉(zhuǎn)換。首先將數(shù)據(jù)分成N個(gè)并行數(shù)據(jù)流，將這N個(gè)數(shù)據(jù)流中的第n（n[1，N]）個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行第二次串并轉(zhuǎn)換成L個(gè)并行數(shù)據(jù)流，分別對(duì)應(yīng)L個(gè)子載波，接著對(duì)這L個(gè)并行數(shù)據(jù)流進(jìn)行IFFT變換，再將信號(hào)從頻域轉(zhuǎn)換到時(shí)域，然后從第n（n[1，N]）個(gè)天線(xiàn)上發(fā)送出去。這樣共有NL個(gè)M-QAM（正交振幅調(diào)制）符號(hào)被發(fā)送。整個(gè)MIMO系統(tǒng)假定具有N個(gè)發(fā)送天線(xiàn)，M個(gè)接收天線(xiàn)。在接收端第m（m[1,M])個(gè)天線(xiàn)接收到的第l（l[1，L]）個(gè)子載波的接收信號(hào)為：其中Hm,n,l是第l個(gè)子載波頻率上的從第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)到第m個(gè)接收天線(xiàn)之間的信道矩陣，并且假定該信道矩陣在接收端是已知的,Cn,l是第l個(gè)子載波頻率上的從第n個(gè)發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送的符號(hào),Nm,l是第l個(gè)子載波頻率上的從第m個(gè)接收天線(xiàn)接收到的高斯白噪聲。這樣在接收端接收到的第l個(gè)子載波頻率上的N個(gè)符號(hào)可以通過(guò)V-BLAST算法進(jìn)行解譯碼，重復(fù)進(jìn)行L次以后，NL個(gè)M-QAM符號(hào)就可以被恢復(fù)出來(lái)。MIMO+OFDM系統(tǒng)，通過(guò)在OFDM傳輸系統(tǒng)中采用天線(xiàn)陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)空間分集，以提高信號(hào)質(zhì)量，是MIMO與OFDM相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新技術(shù)。它采用了時(shí)間、頻率結(jié)合空間三種分集方法，使無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)對(duì)噪聲、干擾、多徑的容限大大增加。深刻揭示了MIMO+OFDM系統(tǒng)的技術(shù)原理與理論基礎(chǔ)。多天線(xiàn)技術(shù)增益和系統(tǒng)性能改善的關(guān)系:PPT3LTE組網(wǎng)架構(gòu)2.1層次的改變?cè)?GUMTS中,規(guī)定的組網(wǎng)架構(gòu)是4層:終端(UE)、基站（NodeB）、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制（RNC）、核心網(wǎng)。LTE/SAE將無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)演進(jìn)為eUTRAN.去掉了RNC。在LTE架構(gòu)中，減少了一層。從而減少了基站與核心網(wǎng)之間信息交互的多節(jié)點(diǎn)開(kāi)銷(xiāo)。好處：節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少，用戶(hù)平面時(shí)延縮短。2）簡(jiǎn)化了控制面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)的過(guò)程，減少了狀態(tài)遷移時(shí)間。3）降低了系統(tǒng)復(fù)雜性，減少了接口類(lèi)型。2.1.2接口的變化1.在eNodeB之間增加了一個(gè)X2接口?？梢砸怨饫w為載體，實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)側(cè)IP化傳輸，讓基站網(wǎng)元之間可以協(xié)調(diào)工作。這一點(diǎn)，是LTE相比以往無(wú)線(xiàn)制式的最為本質(zhì)的不同。2.eNode的互聯(lián)，任何亮點(diǎn)之間的傳輸故障，不會(huì)造成基站成為孤點(diǎn)。而在UMTS中，一點(diǎn)RNC與NodeB之間連接斷掉，NodeB立即變?yōu)楣曼c(diǎn)。最小化了SinglePointsofFailure。3.2基站的變化在3G階段，無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)UTRAN，由NodeB和RNC組成。LTE中eUTRAN去掉了RNC這個(gè)網(wǎng)元之后，底層功能給了eNB，高層給了核心網(wǎng)的AGW（AccesseNodeB在原來(lái)的NodeB基礎(chǔ)上，增加了原RNC的系統(tǒng)接入控制，承載控制，移動(dòng)性管理，宏分集合并，無(wú)線(xiàn)資源管理等控制功能原SGSN，GGSN路由選擇功能?？梢赃@樣理解，eNodeB的功能主要是從3G階段的NodeB，RNC，SGSN，GGSN四個(gè)網(wǎng)元的部分功能演化而來(lái)的。

WLAN中，AP有胖瘦之分，比如IEEE802.11a/b/g/n，位瘦AP，主要功能只有接入點(diǎn)功能。而胖AP除了接入點(diǎn)功能之外，還有AC（AccessControl，接入控制）功能，加密，認(rèn)證，轉(zhuǎn)發(fā)，管理維護(hù)，移動(dòng)性等等?？梢岳斫鉃椋琇TE的eNodeB變胖了。802.11ac802.11ac是802.11n的繼任者。工作頻率為5.8GHz頻段。能夠提供能夠提供最少1Gbps帶寬進(jìn)行多站式無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信，或是最少500Mbps的單一連接傳輸帶寬。技術(shù)指標(biāo)：160MHz的RF（射頻）帶寬，更多的MIMO空間流（8路），多用戶(hù)MIMO，以及更高階的調(diào)制。802.11ad與UWB極高帶寬與傳輸速度。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)處在競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。相對(duì)而言，UWB的呼聲更高。UWB（UltraWideband）關(guān)鍵詞：脈沖無(wú)線(xiàn)電。802.15.3a不用載波，而是用寬度在ns級(jí)的快速上升和下降脈沖。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率?？垢蓴_性能強(qiáng)，傳輸速率高，系統(tǒng)容量大發(fā)送功率非常小。UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)系統(tǒng)電源工作時(shí)間。而且，發(fā)射功率小，其電磁波輻射對(duì)人體的影響也會(huì)很小，應(yīng)用面就廣。802系列IEEE802.1：高層局域網(wǎng)協(xié)議（Bridging(networking)andNetworkManagement）IEEE802.2：邏輯鏈路控制（Logicallinkcontrol）IEEE802.3：以太網(wǎng)（Ethernet）IEEE802.4：令牌總線(xiàn)（Tokenbus）IEEE802.5：令牌環(huán)（Token-Ring）IEEE802.6：城域網(wǎng)（MAN,MetropolitanAreaNetwork）IEEE802.7：寬帶TAG（BroadbandLANusingCoaxialCable）IEEE802.8：光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）IEEE802.9：綜合業(yè)務(wù)局域網(wǎng)（IntegratedServicesLAN）IEEE802.10：局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全（InteroperableLANSecurity）IEEE802.11：無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WirelessLAN&Mesh）IEEE802.12：需求優(yōu)先級(jí)（Demandpriority）IEEE802.13：（未使用）IEEE802.14：電纜調(diào)制解調(diào)器（Cablemodems）IEEE802.15：無(wú)線(xiàn)個(gè)人網(wǎng)（WirelessPAN）（藍(lán)牙）IEEE802.15.1：無(wú)線(xiàn)個(gè)人網(wǎng)絡(luò)（WPAN,WirelessPersonalAreaNetwork）IEEE802.15.4：低速無(wú)線(xiàn)個(gè)人網(wǎng)絡(luò)（LR-WPAN,LowRateWirelessPersonalAreaNetwork）ZigBeeIEEE802.16：寬帶無(wú)線(xiàn)接入（BroadbandWirelessAccess）E/MIEEE802.17：彈性數(shù)據(jù)包環(huán)傳輸技術(shù)（Resilientpacketring）IEEE802.18：無(wú)線(xiàn)電管制技術(shù)（RadioRegulatoryTAG）IEEE802.19：共存標(biāo)簽（CoexistenceTAG）IEEE802.20：移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入（MobileBroadbandWirelessAccess）IEEE802.21：媒介獨(dú)立換手（MediaIndependentHandover）IEEE802.22：無(wú)線(xiàn)區(qū)域網(wǎng)（WirelessRegionalAreaNetwork）IEEE802.23：緊急服務(wù)工作組2.3EPC（EvolvedPacketCore）EPC演進(jìn)的分組核心EPC演進(jìn)CS域沒(méi)有了，減少了CS域的網(wǎng)元種類(lèi)，實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)IP化。---VoIP全面基于分組業(yè)務(wù)。全網(wǎng)IP化。各網(wǎng)元之間接口都使用IP傳輸。eNodeB之間也以IP傳輸。CS域業(yè)務(wù)由PS域承載。（IPvs.ATM）Qos？用戶(hù)面與控制面的分離。LTE核心網(wǎng)支持多網(wǎng)融合，包括非3GPP制式。如GSM，CDMA，WLAN，WiMAX。功能劃分

PPT4TDD與FDD4.1TDD與FDD技術(shù)差異1.FDD是在分離的兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來(lái)分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來(lái)區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。FDD在支持對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。2.TDD用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中,接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載,其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。3.為了建立起上行和下行的通道，F(xiàn)DD通過(guò)頻率來(lái)分割，在兩個(gè)對(duì)稱(chēng)頻率上，一個(gè)管下載，一個(gè)管上傳。就好像是雙車(chē)道，兩個(gè)方向的汽車(chē)互不干擾，暢通無(wú)阻。4.TDD采用另一種方式。它只用一個(gè)頻率，既負(fù)責(zé)上傳，又負(fù)責(zé)下載。好處是比FDD省了一個(gè)頻率占用，資源利用率更高（實(shí)際上TDD為了避免干擾，需要預(yù)留較大保護(hù)帶，也會(huì)消耗一些資源）。因?yàn)槭恰皢涡械馈鄙吓茈p向“車(chē)流”，TDD只能通過(guò)時(shí)間來(lái)控制交通（時(shí)分雙工），一會(huì)讓下載的流量通過(guò)，一會(huì)又讓上傳的流量通過(guò)。速率理論上講，在相同的帶寬條件下，比如FDD分配10M+10M，TDD分配20M，TDD的速率會(huì)低于FDD,這主要原因是TDD的幀結(jié)構(gòu)中有個(gè)叫做特殊子幀的幀，這些幀會(huì)被浪費(fèi)一部分（比如其中的保護(hù)時(shí)隙）并不傳送任何數(shù)據(jù)，而FDD的幀不存在這種完全浪費(fèi)掉的情況?，F(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，其實(shí)差異并沒(méi)有這么大。性能差異——移動(dòng)性支持由于FDD是連續(xù)控制系統(tǒng)，而TDD是時(shí)間分隔控制的系統(tǒng)。所以在高速移動(dòng)時(shí)，由于多普勒效應(yīng)影響。一般情況下，TDD移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)速度只能達(dá)到FDD一半甚至更低。原因是，在高速移動(dòng)是，信道狀態(tài)變化太劇烈。而資源的調(diào)度需要時(shí)間。這個(gè)調(diào)度時(shí)間，F(xiàn)DD是上下行同時(shí)調(diào)度而TDD是分時(shí)調(diào)度。所以響應(yīng)時(shí)間會(huì)慢許多。性能差異——覆蓋面高通曾發(fā)表報(bào)告說(shuō)TDD覆蓋僅為FDD的80%。在發(fā)射功率相同的情況下，TDD上行鏈路存在發(fā)射功率的時(shí)間（一個(gè)10ms幀中）要比FDD時(shí)間短。換一個(gè)角度，從時(shí)域上看，一個(gè)10ms中，TDD上行鏈路可占用4ms（4個(gè)子幀），而FDD上行鏈路占用10ms，所以FDD較TDD模式可使用的RB資源更多，產(chǎn)生吞吐量越大。頻段分配3GPP規(guī)定了TDD和FDD兩種制式不同的頻段，從LTE頻譜分配來(lái)看，F(xiàn)DD頻段普遍較低，TDD頻段主要分布在高頻段，網(wǎng)絡(luò)的頻譜越高覆蓋能力越弱在3G制式中，WCDMA采用FDD方式，而TD-SCDMA采用TDD方式。所以，LTEFDD標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化程度是領(lǐng)先于LTETDD的。換句話(huà)說(shuō)，支持LTEFDD的陣營(yíng)更強(qiáng)大。這兩者最大的差異除了雙工方式不同之外，還有一點(diǎn)存在巨大差異。4.2幀結(jié)構(gòu)不同F(xiàn)DD幀結(jié)構(gòu)TDD幀結(jié)構(gòu)PPT5基本術(shù)語(yǔ)解釋移動(dòng)通信技術(shù)的演進(jìn)路線(xiàn)：多種標(biāo)準(zhǔn)共存、匯聚集中多個(gè)頻段共存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)寬帶化、IP化趨勢(shì)LTELTE（LongTermEvolution）是3GPP主導(dǎo)制定的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，關(guān)注的核心：無(wú)線(xiàn)接口和無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)架構(gòu)的技術(shù)演進(jìn)問(wèn)題?！按_保在未來(lái)10年內(nèi)領(lǐng)先”。帶寬靈活配置。下行100Mbps，上行50Mbps。時(shí)延控制。高速接入支持。。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。LTE設(shè)計(jì)目標(biāo)：“最小化可選項(xiàng)，沒(méi)有冗余的強(qiáng)制特性”EDGE+、HSPA+和LTE什么是區(qū)別無(wú)線(xiàn)制式的重要標(biāo)準(zhǔn)？——多址技術(shù)。LTE的多址技術(shù)：OFDMAWCDMA是寬帶CDMATD-SCDMA是SDMA（智能天線(xiàn)空分多址）、TDMA、CDMA、FDMA、而EDGE+、HSPA+就是LTE技術(shù)做到的向后兼容。EDGE+、HSPA+與LTE技術(shù)特性對(duì)比幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)正交性、相關(guān)性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，所謂正交，就是相互之間沒(méi)有交集，互不干擾。相反，相關(guān)性則體現(xiàn)了兩者之間有聯(lián)系，任意一方會(huì)對(duì)另一方產(chǎn)生一定的影響。正交碼、正交子載波。正交碼是在CDMA中廣泛采用的一種擴(kuò)頻碼片序列。其作用就是使得相互正交的碼片序列可以在同一時(shí)隙，頻點(diǎn)，空間資源上傳送不同的信息，而接收端使用相同的擴(kuò)頻碼就可以把原始信息正確解擴(kuò)出來(lái)。正交子載波在無(wú)線(xiàn)制式中，頻分多址作為一個(gè)重要技術(shù)被廣泛采用。但傳統(tǒng)頻分多址用不相重疊的兩個(gè)頻帶且頻帶間有一定的保護(hù)帶寬來(lái)區(qū)分不同信道。我們驚喜地發(fā)現(xiàn)，頻帶有所重疊的載波，也可以區(qū)分不同的信道。這就引入了正交子載波的概念。什么樣的子載波是正交的？正弦波和余弦波有這樣的特點(diǎn)：（1）正弦波和余弦波的乘積在一個(gè)周期T內(nèi)的積分等于0正弦波或余弦波的平方在一個(gè)周期T內(nèi)積分大于0在發(fā)送端用一定頻率的正弦波調(diào)制的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，把要調(diào)制的數(shù)據(jù)（a=0或1）作為正弦波的系數(shù)。若在接收端用余弦波解調(diào)，得到的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是0用正弦波解調(diào)，就能把數(shù)據(jù)a解調(diào)出來(lái)。同樣的，任意兩個(gè)不同的正弦波或余弦波（頻率為ω的整數(shù)倍），任意一個(gè)正弦波和任意一個(gè)余弦波都是正交的。這就是ＬＴＥ關(guān)鍵技術(shù)之一的ＯＦＤＭ正交頻分技術(shù)復(fù)用、分集、多址技術(shù)分集技術(shù).同一信號(hào)經(jīng)過(guò)相互獨(dú)立的不同通路，在接收端加以整合。.種類(lèi)很多。.ＬＴＥ的ＭＩＭＯ技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用和空間分集的關(guān)鍵。自適應(yīng)自適應(yīng)（Self-Adaptive）是指在通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)自身能根據(jù)環(huán)境，目標(biāo)、資源供給等條件的變化，調(diào)節(jié)自身的狀態(tài)，無(wú)需人為參與，稱(chēng)為自適應(yīng)。自適應(yīng)的實(shí)現(xiàn)：功率控制或者速率控制。功率自適應(yīng)功率控制是無(wú)線(xiàn)鏈路自適應(yīng)的一項(xiàng)重要技術(shù),功率控制分為開(kāi)環(huán)功控和閉環(huán)功控速率自適應(yīng)隨著距離變化，環(huán)境變化等，調(diào)整速率，以確保正確性和可連接性。共享和專(zhuān)用聯(lián)系電路交換域（ＣＳ域）與分組交換域（ＰＳ域）對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用信道與共享信道的區(qū)別如下，用戶(hù)數(shù)據(jù)的排列與占用信道的時(shí)間與容量皆不相同。競(jìng)爭(zhēng)方式、調(diào)度方式無(wú)線(xiàn)資源配置的方式可以分為兩種：基于競(jìng)爭(zhēng)的分配方式和基于調(diào)度的分配方式。.競(jìng)爭(zhēng)，則無(wú)人管理，各發(fā)各的消息。誰(shuí)搶到誰(shuí)就是老大。.調(diào)度方式則是有領(lǐng)導(dǎo)安排分配，現(xiàn)在輪沒(méi)輪到你是領(lǐng)導(dǎo)決定的。１.輪詢(xún)算法（最公平）２.最大載干比算法（可能是最不公平）３.部分公平算法（在公平與不公平之間努力尋找平衡點(diǎn)）業(yè)務(wù)面和控制面業(yè)務(wù)信道（TrafficChannel，TCH）與控制信道（ControlChannel，CCH）集中和分布（分散）層級(jí)化、扁平化、網(wǎng)狀網(wǎng)層級(jí)化與扁平化對(duì)比扁平化網(wǎng)絡(luò)

PPT6OFDMLTE關(guān)鍵技術(shù)——OFDM3.1OFDM技術(shù)原理在20世紀(jì)60年代，世界上第一個(gè)多載波調(diào)制系統(tǒng)（MCMMultiCarrierModulation）由美國(guó)軍方建立。但很快，OFDM技術(shù)發(fā)展遇到了瓶頸。使用FFT可以很好地實(shí)現(xiàn)OFDM技術(shù)，但是技術(shù)條件限制，實(shí)現(xiàn)FFT的設(shè)備復(fù)雜度過(guò)大等原因限制。導(dǎo)致OFDM技術(shù)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)應(yīng)用僅限于軍事領(lǐng)域。DSP（DigitalSignalProcessing）芯片技術(shù)發(fā)展，使得FFT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)設(shè)備成本降低，小型化。OFDM技術(shù)走向了高速數(shù)字移動(dòng)通信領(lǐng)域。早期使用了OFDM的無(wú)線(xiàn)制式有：WLAN，WiMAX等。3.1.1OFDM與CDMA為什么LTE中選擇OFDM而非CDMA？CDMA不適合寬帶傳輸。因?yàn)樵诖髮拵r(shí)，擴(kuò)頻實(shí)現(xiàn)變得困難，復(fù)雜度上升。WCDMA只有5M帶寬，而未來(lái)的帶寬需求是100M以上。CDMA技術(shù)絕大多數(shù)屬于高通專(zhuān)利，每年的專(zhuān)利費(fèi)很高。而OFDM技術(shù)專(zhuān)利期限已過(guò)。不存在專(zhuān)利限制。在高帶寬上，OFDM的優(yōu)勢(shì)非常明顯。如果LTE采用CDMA演進(jìn)，可重用物理層技術(shù)，有利于UTRAN的平滑演進(jìn)，但是無(wú)法滿(mǎn)足帶寬靈活，時(shí)延低，等目標(biāo)。OFDM的應(yīng)用，除了可以滿(mǎn)足以上目標(biāo)外，更重要的是更有利于實(shí)現(xiàn)MIMO。3.1.2OFDM本質(zhì)在傳統(tǒng)FDM中，對(duì)于濾波器的要求非常高。而且通過(guò)保護(hù)頻帶，確實(shí)可以避免不同載波間的干擾，但對(duì)頻率利用率來(lái)說(shuō)，是災(zāi)難性的。且如果載波數(shù)量多了，濾波器的實(shí)現(xiàn)就變得非常困難。而OFDM是利用相互正交的子載波去實(shí)現(xiàn)多載波通信的。OFDM的調(diào)制解調(diào)過(guò)程3.2OFDM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)OFDM主要有三大模塊1.串并2.FFT/IFFT3.CP3.2.1并行傳輸無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸過(guò)程中，影響信號(hào)接收質(zhì)量的因素有哪些？多徑效應(yīng)是影響較大的其中之一空間選擇性衰落頻率選擇性衰落時(shí)間選擇性衰落如何解決？信道均衡是糾正信道對(duì)不同頻率響應(yīng)差異，恢復(fù)信號(hào)的常用手段。但是在高帶寬下，信道均衡的操作非常困難。3.2.2FFTOFDM中的各個(gè)子載波是正交的，而實(shí)際傳輸?shù)臅r(shí)候，我們不可能把成百上千的子載波每個(gè)都單獨(dú)發(fā)送。能做到的就是將大量的子載波進(jìn)行整合。提出使用快速傅里葉變換可以較好地實(shí)現(xiàn)正交變換，但是再OFDM早期，F(xiàn)FT需要的采樣點(diǎn)太多，而DSP運(yùn)算能力有限，所以限制了OFDM的應(yīng)用。在發(fā)射端，OFDM系統(tǒng)使用IFFT模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)多載波映射疊加過(guò)程，使得OFDM的大量窄帶子載波頻域信號(hào)，經(jīng)過(guò)IFFT變換為時(shí)域信號(hào)。而在接收端不再如傳統(tǒng)系統(tǒng)中采用帶通濾波器來(lái)分隔子載波，而是使用FFT模塊把重疊在一起的波形分隔出來(lái)。3.2.3循環(huán)前綴多徑時(shí)延對(duì)于傳輸系統(tǒng)的影響是什么？——ISI符號(hào)間干擾。在OFDM系統(tǒng)中，由于多徑效應(yīng)，不同子載波到達(dá)接收端后，不能再保持絕對(duì)正交性。失去正交的子載波之間，就會(huì)有強(qiáng)干擾——多載波間干擾（InterCarrierInterference，ICI）如何解決？如果在OFDM符號(hào)發(fā)送前，在碼元間插入保護(hù)間隔。如何實(shí)現(xiàn)保護(hù)時(shí)間間隔？插入循環(huán)前綴。插入循環(huán)前綴CP（CyclicPrefix）的實(shí)質(zhì)目的是為了在真正符號(hào)出現(xiàn)前，“浪費(fèi)”掉一定的碼元時(shí)間，從而起到保護(hù)的作用。將每個(gè)OFDM符號(hào)的尾部一段復(fù)制到符號(hào)之前來(lái)實(shí)現(xiàn)。為什么不直接加空閑的保護(hù)時(shí)間段？總的來(lái)說(shuō)CP的作用主要有兩個(gè)：1.作為保護(hù)間隔，減少了ISI。2.保證了子信道間的正交性，大大減少I(mǎi)CI。3.3OFDM重要參數(shù)FFT參數(shù)使用FFT的目的是為了實(shí)現(xiàn)頻域多個(gè)子載波與時(shí)域信號(hào)之間的映射。與FFT相關(guān)的參數(shù)有FFT采樣點(diǎn)數(shù)NFFT，采樣頻率Fs，采樣周期Ts。采樣點(diǎn)NFFT越大，信息失真就越小，但是對(duì)芯片運(yùn)算要求高。Fs與Ts互為倒數(shù)。頻域參數(shù)△f，為OFDM子載波間隔。不能設(shè)計(jì)過(guò)小，原因是？不能設(shè)計(jì)過(guò)大，原因是？過(guò)小使得頻率間隔小，從而對(duì)抗多普勒頻移能力下降。過(guò)大