无线通信专业技术重要知识点.docx

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无线通信专业技术重要知识点

无线通信技术基础知识点总结

第1章电磁场和电磁波

1.电磁场的概念

静电场/静磁场：

电场磁场不随时间变化，但在不同空间位置可以有不同的值。

时谐电磁场：

电场随时间的变化的正弦函数，但在不同的空间位置可以有不同的幅度和相位。

时变电磁场：

在空间某点的电磁场随时间的变化时普通的时间函数，如果变换到频域，其频谱包涵各种频率分量。

2电磁波的概念

电磁波：

磁场的变化要产生电场，而且电场的变化也要产生磁场。

时变电磁场在这种相互作用下，产生电磁辐射，即为“电磁波”。

电磁波的传输：

电磁波不需要依靠介质传送，这一点非常重要！

各种电磁波在真空中的传输速度是固定的（光速，3×108米/秒）。

光波本身就是电磁波，无线电波也具有和光波同样的特性，比如当它通过不同介质时，也会发生折射、反射、绕射、散射和吸收等现象。

电磁波为横波，电磁波的磁场、电场及其传输方向三者互相垂直。

电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空间波。

波长越长的地面波，其衰减也越少。

电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。

中波或短波等空中电波则是靠围绕地球的电离层与地面的反复反射而传播（电离层在距离地面50~400公里之间）。

趋肤效应：

射频信号不是存在于导体中就是以波的形式存在于自由空间中。

当射频信号存在于导体中时，它只是存在于导体的表面。

如果将射频信号放在一个球形的实心导体上，那么它只出现在该导体的表面，不会进入导体内部，如果可以将一个检测仪器放在球里面，它将检测不到射频信号的存在。

射频信号所呈现的这种现象称为“趋肤效应”。

发射机：

把要传送的信号对载波进行调制，经功放放大，再送到天馈线。

接收机：

把收下来的射频载波信号先进行低噪声放大，经变频、中放、解调出原始信号。

自由空间传播损耗：

电磁波在视距的空间传输的过程中，接收机接收的信号功率仅仅是发射机辐射功率的其中一部分，大部分能量都向其它方向扩散了，在自由空间中电波得扩散衰耗称之为自由空间传播损耗。

其计算公式如下：

其中：

f为频率，单位为MHz；d为距离，单位为米

无线电磁波的传播形式：

多普勒频移：

当发射源与接收体之间存在相对运动时，接收体接收的发射源发射信息的频率与发射源发射信息频率不相同，这种现象称为多普勒效应，接收频率与发射频率之差称为多普勒频移。

快衰落：

大量传播路径的存在就产生了所谓的多径现象，合成波的幅度和相位随移动台的运动产生很大的起伏变化，通常把这种现象称为多径衰落或快衰落，多径衰落在性质上属于一种快速变化。

慢衰落：

移动台接收的信号除瞬时值会出现快衰落外，其场强中值随着地区位置改变还会出现较慢的变化，这种变化称为慢衰落。

分集技术：

是一种主要的抗衰落技术。

要解决的问题是如何利用多径信号来改善系统的性能，提高多径衰落信道下传输的可靠性。

通过两条或两条以上途径传输同一信息。

含义：

一是分散传输；二是集中合并处理；分为发送分集和接收分集，或者宏分集和微分集。

发送分集：

指在不同的天线上发射包含同样信息的信号（信号可能并不相同），从而达到空间分集的效果。

接收分集：

用于接收端，通过两个或多个接收天线来实现。

宏分集：

也称为多基站分集，这是一种减少慢衰落影响的分集技术，把多个基站设置在不同的地理位置上和不同方向上，同时和小区的一个移动台通信，移动台可以选用其中信号最好的一个基站进行通信。

在各个方向上的信号传播不是同时受到阴影效应或地形的影响而出现严重的慢衰落，这种方法就能保证通信不会中断。

微分集：

是一种减少快衰落影响的分集技术，在一个基站实现分集。

微分集有五种：

空间分集、极化分集、频率分集、时间分集、隐分集（RAKE接收）。

空间分集：

空间分集接收是在空间不同的垂直高度上设置几副天线，同时接收一个发射天线的信号，然后合成或选择其中一个强信号。

空间分集接收是利用多副接收天线来实现的。

接收端天线之间的距离d≥λ/2。

极化分集：

实际是空间分集的特殊情况，它是用同一频率携带两种不同极化方式的信号来获取增益。

目前移动使用的双极化天线就是极化分集天线，是把采用±45°正交极化阵子的两副天线合成一副天线。

优点：

节省安装空间。

频率分集：

采用两个或两个以上具有一定间隔的频率同时发送和接收同一信息，然后进行合成或选择，以减轻衰落影响的工作方式。

两信号的频率间隔△f=f2-f1越大，信号之间衰落的相关性越小。

时间分集：

将给定的信号在时间上相差一定的间隔重复传输N次，只要时间间隔满足要求，就可以得到N条独立的分集支路。

隐分集（RAKE接收）：

将幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，通过延时和相位校准，使它们在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合为代数求和，能够有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。

把原来是多径干扰的信号变成有用信号组合在一起，达到变害为利的目的。

所有器件可归为有源器件和无源器件。

需要供电装置才能正常工作的叫有源器件，反之叫无源器件。

一般情况下，信号能量经过无源器件都会产生相应的衰减，信号能量经过有源器件会产生相应的增益。

分贝的使用：

dBm+dB=dBm

dBm-dB=dBm

dBm-dBm=dB

dBm+dBm不能直接数值计算，需先进行单位换算

第2章无线通信系统

1.移动通信的工作频段

（1）GSM900频段为：

上行信道：

890～915MHz（移动台发，基站收）；

下行信道：

935～960MHz（基站发，移动台收）。

总带宽（单向）：

25MHz

双工间隔：

45MHz

（2）DCS1800频段为：

上行信道：

1710～1785MHz；

下行信道：

1805～1880MHz。

总带宽（单向）：

75MHz

双工间隔：

95MHz

（3）IS-95（CDMA）工作频段：

上行信道：

825MHz～835MHz；

下行信道：

870MHz～880MHz。

总带宽（单向）：

10MHz

双工间隔：

45MHz

（4）TD-SCDMA（中国移动）的频带为：

1880MHz-1920MHz；2010MHz-2025MHz；2300MHz-2400MHz；共155MHz。

（5）WCDMA（中国联通）的频带是：

1940MHz-1955MHz（上行信道）

2130MHz-2145MHz（下行信道）。

总带宽（单向）：

15MHz

双工间隔：

190MHz

（6）CDMA2000（中国电信）的频带是：

1920MHz-1935MHz（上行信道）

2110MHz-2125MHz（下行信道）；

总带宽（单向）：

15MHz

双工间隔：

190MHz

频点：

频道序号，信道（或载频）宽度的中心频率

（1）GSM900频点序号：

1～124

系统频点序号与频道标称中心频率的关系

基站发：

f2（n）＝935.2＋（n-1）×0.2MHz＝f1（n）＋45MHz

基站收：

f1（n）＝890.2＋（n-1）×0.2MHz

n=1～124

（2）DCS1800频点序号：

512～885

系统频点序号与频道标称中心频率的关系

基站发：

f2（n）＝1805.2＋（n－512）×0.2MHz＝f1（n）＋95MHz

n=512～885

（3）CDMA共有7个频点：

37、78、119、160、201、242、283

系统频点序号与频道标称中心频率的关系

上行：

825+0.03×n         

下行：

870+0.03×n

基站收：

f1（n）＝1710.2＋（n－512）×0.2MHz

2.移动通信的工作方式

移动通信系统的工作方式可以分为单工方式、半双工方式和全双工方式。

单工方式是指通信双方在某一时刻只能处于一种工作状态：

或接收或发送，而不能同时进行收发，通信双方需要交替进行收信和发信。

半双工方式是指通信中有一方（常指基站）可以同时收发信息，而另一方（移动台）则以单工方式工作。

全双工方式是指通信双方均可同时进行接收和发送信息。

这种方式适用于公用移动通信系统，是广泛使用的一种方式。

有频分双工（FDD）和时分双工（TDD）两种模式。

频分双工（FDD）：

利用两个不同的频率来区分收发信道。

即对于发送和接收两种信号，采用不同的频率。

时分双工（TDD）：

利用同一频率但两个不同的时间段来区分收发信道。

即对于发送和接收两种信号，采用不同的时间。

3.移动通信系统的组成

移动通信系统由三个子系统构成：

交换子系统（SS）、基站子系统（BSS）、移动台子系统（MS）。

系统结构框图：

第3章无线蜂窝技术

1.移动通信网覆盖方式

大区制：

一个基站覆盖整个服务区（如一个城市），并由它来负责本服务区移动通信的联络和控制。

大区制组网的优点是网络结构简单，投资少、见效快；缺点是不能频率复用，频率利用率低，系统容量小。

小区制：

将整个服务区划分为若干个小无线区，每个小无线区设置一个基站，这个基站负责本区的移动通信的联络和控制，同时在MSC的统一控制下，实现小区间移动通信的转接及与公众电话网的联系。

小区制的优点是：

可进行频率复用，频率利用率提高；小区范围可根据用户数灵活确定，容量增大。

缺点是：

移动台切换概率增加，控制交换功能复杂，要求提高；基站数增加，建网成本提高。

蜂窝技术：

为了提高有限的频率资源的利用率，将整个服务区划分为若干个无线小区进行网络覆盖，这些无线小区可以间隔一定距离进行频率的重复利用。

这些无线小区采用正六边形的形状进行网络覆盖，因正六边形酷似蜂窝，故将这种小区称为蜂窝小区，称这种采用蜂窝小区组建移动通信网的技术为蜂窝技术。

频率复用技术：

是指同一组频率用于覆盖不同的小区,这些小区彼此之间通过设定有效的距离来避免相互干扰。

频率复用技术是蜂窝移动通信的核心概念。

复用度：

共同使用全部可用频率的N个小区为一个基本复用簇。

复用度大小就是每个基本复用簇中小区的数量。

同频干扰保护比（C/I）：

不同小区使用相同频率时，服务小区载频功率与另外的同频小区对服务小区产生的干扰功率之比。

GSM规范中一般要求C/I>9dB；工程中一般加3dB的余量，即要求大于12dB。

邻道干扰保护比（C/A）：

在同频复用时，服务小区载频功率与相邻频率对服务小区产生的干扰功率之比。

GSM规范中一般要求C/A>-9dB；工程中一般加3dB的余量，即要求大于-6dB。

提高蜂窝系统容量的方法：

小区分裂裂向微小区

中继理论的基本术语如下：

建立时间：

给正在请求的用户分配一个中继无线信道所需的时间。

阻塞呼叫：

由于拥塞无法在请求时间完成的呼叫，又叫损失呼叫。

保持时间：

通话的平均保持时间，以秒为单位。

话务量强度：

表征信道的时间利用率，为信道的平均占用率．以Erlang为单位，是一个无量纲的值，可用来表征单个或多个信道的时间利用率。

负载：

整个系统的话务量强度，以Erlang为单位。

服务等级（GOS）：

表征拥塞的量，定义为呼叫阻塞概率，或是延迟时间大于某一特定时间的概率。

请求速率：

单位时间内平均的呼叫请求次数。

表示为次/秒。

第4章无线多址技术

多址接入技术：

为了实现多用户无线通信，使众多用户高效共享给定频谱资源的技术。

多址接入技术要研究的问题是：

在移动通信环境的电波覆盖区内，如何建立用户之间的无线信道的连接；以及如何从接收的信号中识别出送给指定通信对象的信号。

频分双工（FDD）：

系统为每一个用户提供两个去顶的频率波段，前向波段提供基站向移动台的服务，而反向波段提供移动台到基站的传输。

时分双工（TDD）：

数据的传输和接收在时间上是间歇性的，采用不同的时间来提供前反向链路，时间间隔小，用户察觉不到。

FDMA：

是指将给定的总频段划分成若干个小频道（或称信道），不重叠，不共享，供不同的用户使用。

TDMA：

以传输信号存在的