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标题: 移动通信技术 重要知识点  [查看完整版帖子] [打印本页]
时间:  2018-3-19 11:41
作者: sxiang034     标题: 移动通信技术 重要知识点

第1章 无线通信基础知识1. 无线通信的基础知识
    无线通信：利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式称为无线电通信，简称无线通信。
    电磁波：是一种能量传输形式，电场和磁场在空间是相互垂直且交替变化的，同时这两者又都垂直于传播方向，简称电波。
    信号：信号是运载消息的工具，是消息的载体。
    模拟信号：幅度连续变化的信号（时间可以是连续和离散）
    数字信号：幅度取值是有限值、是离散的信号（时间可以是连续和离散）
    信噪比：在规定的条件下，传输信道特定点上的有用功率与和它同时存在的噪声功率之比。反映噪声对信号的干扰程度，通常以分贝表示。计算式：S/N(dB)=10lg(S/N)
    信号强度：以数值表示信号的强弱，常用单位为dBm。计算式：P2（dBm ）=10lg(P2 mW/1mW）
    重点掌握dBm的计算：
    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
    频谱：指这个信号的所包含的频率范围。
    频谱利用率：频谱被重复使用的频率。
2. 调制及相关知识
    调制：就是把要传送的音频（基带）信号加载到一个频率高的多的多的信号（载波）上传送出去。
    载波：在无线通信中用作传输信息的电波信号，是一种传输手段（工具）。
    音频（基带）信号：要送给对方的信息。
    已调信号：调制后的信号。    
    为什么要调制？（调制的目的）
    （1）将基带信号变换成适合在信道中传输的已调信号；
    （2）改善系统的抗噪声性能；
    （3）实现信道的多路复用。
3. 无线通信系统的组成模型：
    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。
    天线：分为发射天线和接收天线：发射天线：天线把射频载波信号变成电磁波发射出去；接收天线：把接收到的电磁波变成射频载波信号。
4. 通信网的概念及构成要素
通信网：用于完成任意用户之间信息传递和交换的全部设备的总和，是通信系统的系统。
构成要素：
用户终端：含传感器、信号处理设备、产生辨别信令和协议等；
传输线路：信道，有线和无线的，包括复用设备；
交换设备：电路交换、分组交换和多址接入等；
通信协议和标准：信令、传输标准和质量标准等。
第2章移动通信概论1. 移动通信的概念：
    指通信的双方，至少有一方是在移动中进行信息传输与交换的。
2. 移动通信的特点：
（1）用户的移动性；（2）电波传播条件复杂；（3）噪声和干扰严重；
（4）系统和网络结构复杂；（5）有限的频率资源
3. 移动通信的工作频段：
    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)。
    DCS 1800 频段为：上行信道：1710～1785MHz；
                     下行信道： 1805～1880MHz。
    IS-95(CDMA)工作频段：上行信道：825 MHz～835MHz；
                          下行信道：870MHz～880MHz。
    中国移动TD-SCDMA的频带为：1880MHz -1920MHz；2010MHz-2025MHz；2300MHz-2400MHz；共155MHz。
    中国电信CDMA2000的频带是：1920MHz -1935MHz(上行信道)
                              2110MHz -2125MHz(下行信道)；
    中国联通WCDMA的频带是：1940MHz-1955MHz(上行信道)
                            2130MHz-2145MHz(下行信道)。
4. 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，是广泛应用的一种方式 。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。
5. 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：
6. 移动通信的调制技术：
从第二代移动通信开始，移动通信便进入了数字通信的时代，因此现在的移动通信调制主要采用数字调制技术。数字调制技术指的是用数字信号调制载波的某一参数的技术，根据调制参数的不同，可以分为振幅键控调制（ASK）、移频键控（FSK）与移相键控（PSK）。
目前的移动通信的调制技术应用最多的是两种调制技术：高斯最小移频键控（GMSK）与四相移相键控（QPSK）。其中GSMK主要应用在GSM系统中，QPSK主要应用在CDMA系统中。
第3章移动通信信道与天线1. 移动通信电波传播的主要方式
    反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时发生反射。反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面。
    绕射：当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。
    散射：当波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射。
2. 描述移动通信衰落特征的物理量：
    场强中值：具有50%概率的场强之值。
    衰落深度：衰落严重程度：20lg(Ei/EO) (Ei：接收电平值；EO：场强中值)。
    衰落速率：衰落频繁程度，单位时间内场强包络与场强中值相交次数的一半。
    衰落持续时间：场强低于某一给定电平值的持续时间。
3. 移动通信信道的衰落特性
   自由空间传播损耗:自由空间中电波直线传播，不被吸收，不反射、折射和散射，电磁波能量没有损失，像在真空一样。在自由空间中电波得扩散衰耗称之为自由空间传播损耗，仅与传播距离、频率有关。
    多径效应：电波在传播过程中，由移动台周围的局部散射体（地形，地物和移动体等）引起多径传播效应称为多径效应。因为多径，信号到达接收端的时间不同，产生时延，相位不同，多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号的幅度有时同向加强，有时反向减弱快速起伏，即表现为快衰落。
    阴影效应：在移动通信中，由于建筑物和其他物体对电波的传播路径的阻挡儿在传播接收区域上形成半盲区，以致电波的折射传播随时间变化而变化，形成电磁场阴影。这种随移动台位置的不断变化而引起的接收点场强中值的起伏变化叫做阴影效应。阴影效应表现为慢衰落。
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。
延时扩展：由于多径传播的影响，在移动无线信道中，当电波从发送端向接收端传播时，电波经过一次或多次反射，使无线信号沿着不同的路径传播。每条路径的长度不同，因而信号的到达时间是不同的。当发送端发送一个极窄的脉冲信号至移动台时，由于存在多条路径且路径长度不同，则发射信号沿各路径到达接收天线的时间就不一样，并且传播路径随移动台的运动儿变化，因而移动台接收到的信号由许多不同延时的脉冲组成，称这种信号扩展为延时扩展。延时扩展在移动电话中主要表现为回音。
    码间串扰：延时扩展引起的一个码元的波形扩展到其它码元周期中。
    相关带宽：表征多径信道特性的一个重要参数，它是指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性，通常，相关带宽近似等于最大多径延时Tm的倒数。
当信号的带宽小于相关带宽时，发生非频率选择性衰落（或平坦衰落）；当信号带宽大于相关带宽时，发生频率选择性衰落。
4. 天线的相关知识：
（1）基本概念
    天线：是辐射和接收电磁波的金属导体系统。把高频电流转换成电磁波辐射到空间，也把接收到的电磁波转换成高频电流。
    振子：产生显著辐射的直导线。
    对称振子：两臂长度相等的振子，也叫半波振子。
    天线辐射图：使用极坐标，用水平平面和垂直平面描述天线辐射能量的去向。
    半功率（角）波束宽：天线辐射图上主瓣辐射最大能量（0dB）处降低3dB的两个交点与圆心连线形成的夹角。
    主瓣：天线辐射图上包含所需最大辐射方向的辐射波瓣。
    副瓣：天线辐射图上主瓣旁边的波瓣，也叫旁瓣。依次第一旁瓣、第二旁瓣。
    前瓣：天线辐射图上辐射能量最大方向上的波瓣。
    后瓣：天线辐射图上辐射能量最大反方向的波瓣。
    零点（零陷）：天线辐射图上主瓣与旁瓣、旁瓣与旁瓣之间的凹点。
（2）天线的特性参数
    天线增益：指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的场强的平方之比，即功率之比。     
    dBi：一个天线与各向同性辐射器（点源天线）相比较的增益。
           Gi=10lg(Eo2/Ei2)  (dBi) =20lg(Eo/Ei)  (dBi)
           其中，Ei为点源天线在某点处的场强。
    dBd：一个天线与对称振子相比较的增益。Gd=10lg(Eo2/Ed2) (dBd)
         其中，Ed为对称振子天线在某点处的场强。   dBi=dBd+2.15
    前后比：前后瓣最大电平之比。
    天线的方向性：天线向一定方向辐射电磁波的能力。
    天线下倾角：调整天线俯仰角，使波束指向朝向地面。有电下倾和机械下倾两种。
    输入阻抗：天线和馈线的连接端，即馈电点两端感应的信号电压与信号电流之比。输入阻抗有电阻分量和电抗分量。输入阻抗的电抗分量会减少从天线进入馈线的有效信号功率。因此，必须使电抗分量尽可能为零，使天线的输入阻抗为纯电阻。
    阻抗匹配：指天线系统的输入阻抗与传输系统的特性阻抗相同，一般为50欧姆。
    驻波比：指射频端口的匹配性能，是表征反射电压与入射电压的大小关系。
    极化方向：电波的电场方向。
    垂直极化波：电波的电场方向垂直于地面；
    水平极化波：电波的电场方向与地面平行。
    单极化天线：采用一种极化方式的天线。移动通信系统中一般采用垂直极化方式的单极化天线。
    双极化天线：两个不同极化方式的天线为一个整体，传输两个独立的波。
    辐射效率：是天线辐射功率与输入功率之比，它与天线的损耗电阻、辐射电阻、工作波长等有关。要增大辐射电阻，减小损耗电阻。
  （3）实际应用中的天线
    全向天线：水平方向功率均匀辐射，垂直方向辐射能量集中。
    定向天线：亦称扇区天线，水平和垂直方向图是非均匀的，辐射功率集中在一个方向上。
    GPS天线：CDMA系统中接收GPS信号，转换成GPS时钟。 GPS时钟为CDMA网络提供基本的时间同步，用以切换等。
智能天线：原理是将无线电信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号的到达方向，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。
5. 抗衰落分集技术
    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。


时间:  2018-3-19 13:41
作者: 芙蓉落叶

感谢分享，很好的总结



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