1、4.14.1 移动通信概述移动通信概述4.24.2 无线传播环境及其特性无线传播环境及其特性4.34.3 无线传输技术无线传输技术4.44.4 GSM GSM系统系统4.54.5 IS-95 CDMA IS-95 CDMA系统系统第第4 4章章 移动通信技术移动通信技术参考书目：参考书目：移动通信原理与应用啜钢 王文博 常永宇编著北京邮电大学出版社 现代移动通信系统祁玉生、邵世祥编著人民邮电出版社 参考书目：参考书目：4.1.1 4.1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构成移动通信系统的分类与基本构成4.1.34.1.3 移动通信的特点移动
2、通信的特点4.14.1 移动通信概述移动通信概述l马可尼（18741937）意大利人 1894年 在父亲的庄园试验 1896年 去伦敦 1897年 建立无线电报公司 1899年 首次实现英法无线通信 1916年 实现短波无线电通信 1929年 建立世界性无线通信网l曾获诺贝尔奖金无线电的发明者马可尼无线电的发明者马可尼4.1.14.1.1 移动通信的发展历程移动通信的发展历程1. 1. 第一代模拟移动通信系统第一代模拟移动通信系统 是以是以FDMAFDMA技术为基础的模拟移动通信系统，技术为基础的模拟移动通信系统，如如AMPSAMPS、TACSTACS、NMTNMT等等缺点：缺点：频谱利用率低
3、、容量有限频谱利用率低、容量有限制式太多，互不兼容制式太多，互不兼容不能传送数据信息不能传送数据信息容易窃听容易窃听4.1.14.1.1 无线通信的发展历程无线通信的发展历程1. 1. 第一代模拟移动通信系统第一代模拟移动通信系统2.2. 第二代数字移动通信系统第二代数字移动通信系统 以数字传输、时分多址、码分多址为主体以数字传输、时分多址、码分多址为主体技术，如技术，如GSMGSM、D-AMPSD-AMPS、PDCPDC、CDMACDMA等等4.1.14.1.1 无线通信的发展历程无线通信的发展历程1. 1. 第一代模拟移动通信系统第一代模拟移动通信系统2.2. 第二代数字移动通信系统第二代
4、数字移动通信系统3.3. 第三代移动通信系统第三代移动通信系统 真正实现真正实现“任何人在任何地点、任何时间可以同任任何人在任何地点、任何时间可以同任何对方进行任何形式的通信何对方进行任何形式的通信”的这样一个目标的这样一个目标 第三代移动通信的无线传输技术方案第三代移动通信的无线传输技术方案序号序号提交技术提交技术双工方式双工方式应用环境应用环境多址技术多址技术提交者提交者1 1J:WCDMAJ:WCDMAFDDFDD、TDDTDD所有环境所有环境CDMACDMA日本：日本：ARTBARTB2 2ETSI-UTRA-UMTSETSI-UTRA-UMTSFDDFDD、TDDTDD所有环境所有环
5、境CDMACDMA欧洲：欧洲：ETSIETSI3 3WIMS WCDMAWIMS WCDMAFDDFDD所有环境所有环境CDMACDMA美国：美国：TIATIA4 4WCDMA/NAWCDMA/NAFDDFDD所有环境所有环境CDMACDMA美国：美国：T1P1T1P15 5Global CDMA Global CDMA FDDFDD所有环境所有环境CDMACDMA韩国：韩国：TTATTA6 6TD-SCDMATD-SCDMATDDTDD所有环境所有环境CDMACDMA中国：中国：CATICATI7 7CDMA2000CDMA2000FDDFDD、TDDTDD所有环境所有环境CDMACDMA美
6、国：美国：TIATIA8 8Global CDMA Global CDMA FDDFDD所有环境所有环境CDMACDMA韩国：韩国：TTATTA9 9UWC-136UWC-136FDDFDD所有环境所有环境CDMACDMA美国：美国：TIATIA1010EP-DECTEP-DECTTDDTDD所有环境所有环境CDMACDMA欧洲：欧洲：ETSIETSIIMT-2000IMT-2000标准标准4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统是基于是基于“蜂窝蜂窝”的
7、概念建立的移动通信系统的概念建立的移动通信系统如：如：GSMGSM系统、系统、IS-95 CDMAIS-95 CDMA系统、第三代移动通信系统系统、第三代移动通信系统公众蜂窝移动通信系统组成示意图公众蜂窝移动通信系统组成示意图BSMSBSMSBSMSBSMSMSC1MSC2P S T N移动通信网公用通信网Internet PSTN: 公用电话网 MSC：移动交换中心BS：基站 MS：移动终端是具有单呼、组呼、全呼、紧急告警是具有单呼、组呼、全呼、紧急告警/ /呼叫、多级优先及呼叫、多级优先及私密电话等适合调度业务专用的功能。私密电话等适合调度业务专用的功能。如如TETRATETRA系统、系统
8、、IDENIDEN系统等。系统等。4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统（2 2）集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统PABXPABX电话接口电话接口中央中央控制器控制器基基地地台台总调总调度台度台控制中心控制中心用户交换机用户交换机4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统
9、（2 2）集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统（3 3）无绳电话系统无绳电话系统座座机机市话局市话局用户线用户线最初的无绳电话系统应用于家庭最初的无绳电话系统应用于家庭CT2基站基站第二代无绳电话系统第二代无绳电话系统手持机手持机市话程控交换机市话程控交换机市话网市话网是一种单向通信系统，随着手机的进一步发展，寻呼事业基本完结 4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统（2 2）集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统（3 3）无绳电话系统无绳电话系统（
10、4 4）无线寻呼系统无线寻呼系统无线寻呼系统组成示意图无线寻呼系统组成示意图寻呼控制中心寻呼控制中心P S T NBSBSBSBP机BP机BP机4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统（2 2）集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统（3 3）无绳电话系统无绳电话系统（4 4）无线寻呼系统无线寻呼系统（5 5）卫星移动通信系统卫星移动通信系统4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系
11、统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统（2 2）集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统（3 3）无绳电话系统无绳电话系统（4 4）无线寻呼系统无线寻呼系统（5 5）卫星移动通信系统卫星移动通信系统（6 6）短波、超短波通信短波、超短波通信 短波电离层通信n特点：超远距离、灵活机动；容量小、质量差n用途：海外使馆远洋船队边防哨所应急通信 短波/超短波地面通信n特点：绕射能力、灵活机动、隐蔽性好；容量较小、质量较差n用途：陆军电台对空电台特种通信(武警、公安)无绳电话4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分
12、类移动通信系统分类（1 1）蜂窝公用陆地移动通信系统蜂窝公用陆地移动通信系统（2 2）集群调度移动通信系统集群调度移动通信系统（3 3）无绳电话系统无绳电话系统（4 4）无线寻呼系统无线寻呼系统（5 5）卫星移动通信系统卫星移动通信系统（6 6）短波、超短波通信短波、超短波通信（7 7）微波通信微波通信 微波接力n特点：容量大、质量好、视距传播条件n用途：中小容量微波SDH大容量微波扩频微波高频段微波点对多点微波n用途：无线集中器 无线用户环散射微波通信n衰落时变信道，距离远，频带较窄，质量较差n用途 军用 民用网络网络基地站基地站图图10.27 移动通信系统的组成移动通信系统的组成移动台移动
13、台4.1.24.1.2 移动通信系统的分类与基本构移动通信系统的分类与基本构成成1. 1. 移动通信系统分类移动通信系统分类2.2. 移动通信系统的基本组成移动通信系统的基本组成1. 1. 无线电传播复杂无线电传播复杂4.1.34.1.3 移动通信的特点移动通信的特点1. 1. 无线电传播复杂无线电传播复杂2.2. 无线频谱范围有限无线频谱范围有限4.1.34.1.3 移动通信的特点移动通信的特点无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段104 105 10
14、6 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电信领域使用的电磁波的频谱1. 1. 无线电传播复杂无线电传播复杂2.2. 无线频谱范围有限无线频谱范围有限3.3. 用户和网络管理复杂用户和网络管理复杂4.1.34.1.3 移动通信的特点移动通信的特点4.2 4.2 无线传播环境及其特性无线传播环境及其特性4.2.1 4.2.1 电波的自由空间传播电波的自由空间传播4.2.24.2.2 电波传播的几何模型电波传播的几
15、何模型4.2.3 4.2.3 电波的多径传播和衰落电波的多径传播和衰落4.2.14.2.1 电波的自由空间传播电波的自由空间传播1. 1. 自由空间自由空间 是指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，是指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，电波不发生反射、折射、绕射、散射和吸收现象，只存电波不发生反射、折射、绕射、散射和吸收现象，只存在由电磁波能量扩散而引起的传播损耗在由电磁波能量扩散而引起的传播损耗 实质是因电波扩散损失的能量，其基本特点是接收实质是因电波扩散损失的能量，其基本特点是接收电平与距离的平方以及频率的平方均成反比。电平与距离的平方以及频率的平方均成反比。4.2.14.2.1
16、 电波的自由空间传播电波的自由空间传播1. 1. 自由空间自由空间2.2. 自由空间损耗自由空间损耗T TR Rd dtP2d4tP2d4tPT：发射天线，无方向性天线R：接收天线，无方向性天线D：T、R之间距离Pt：发送端的发送功率图10.1 自由空间传播在接收天线的位置上，每单位面积上的功率为：接收天线的有效面积：接收到的功率：4222224444dfcPdPdPPtttrT TR Rd dtP2d4tPT：发射天线，无方向性天线R：接收天线，无方向性天线D：T、R之间距离Pt：发送端的发送功率图10.1 自由空间传播接收到的功率：路径损耗：22224444dfcPdPdPPtttr224
17、4cdfdPPLrts)(lg20)(lg204 .92)(GHzfkmddBLs4.2.24.2.2 电波传播的几何模型电波传播的几何模型1. 1. 大气折射与等效地球半径大气折射与等效地球半径折射电波地表面（1 1）大气折射对电波传输的影响通常可用地球等效半径来表征大气折射对电波传输的影响通常可用地球等效半径来表征（2 2）k=re/rok=re/rok k称为地球等效半径系数，称为地球等效半径系数，r0=6370kmr0=6370km为地球实际半径为地球实际半径rere为地球等效半径。为地球等效半径。（3 3）在标准大气折射情况下，在标准大气折射情况下， 地球等效半径系数地球等效半径系数
18、k=4/3k=4/34.2.24.2.2 电波传播的几何模型电波传播的几何模型1. 1. 大气折射与等效地球半径大气折射与等效地球半径2.2. 电波的反射电波的反射dr1r2h1h2TR图图10.2 10.2 电波的反射电波的反射直射波的行程：直射波的行程：反射波的行程：反射波的行程：行程差：行程差：122122221221)()(rrrhhdAPRTPRrhhdTRrA直射波的行程：直射波的行程：反射波的行程：反射波的行程：行程差：行程差：假设假设dh1,h2则有则有所以所以122122221221)()(rrrhhdAPRTPRrhhdTRrdhhrdhhdrdhhdr2121222121
19、2211211，设地面反射波的反射系数为设地面反射波的反射系数为，行程差引起的相位差为：，行程差引起的相位差为：接收到的合成电场的强度为接收到的合成电场的强度为：因为因为r1r2d，所以：所以：dhhr2142 jtrerrEE21 drr421总的损耗为总的损耗为：假设行程差远远小于波长，进一步化简上式，得：假设行程差远远小于波长，进一步化简上式，得：衰减，反映反射因素造成的衰减，反映距离因素造成的其中，2t2002221414jtjtrtreLdLLLedEEPPL42221241dhhdL24 dL0 0时：时：1 1时：时：42121dhhL 自由空间模型平面大地模型L(dB)=120
20、+40lgd(km)-20lgh1(m)-20lgh2(m)4.2.24.2.2 电波传播的几何模型电波传播的几何模型1. 1. 大气折射与等效地球半径大气折射与等效地球半径2.2. 电波的反射电波的反射3.3. 刃型遮挡的影响刃型遮挡的影响TRhcH0=0.577F1hc：余隙，障碍物顶点至TR连线的垂直距离h0：自由空间余隙图10.3 电波传播的刃型阻挡TR图10.5 电波传播的菲涅尔区d dd d2 2d d1 1P PQ QF Fn n第n菲涅尔区：满足（TQ+QR)-TR TQ+QR)-TR nn/2/2（n为整数）的所有Q点的集合第n费涅尔区半径Fn：第n菲涅尔区边界上的某个点P到
21、TR连线的距离1212222222112212n)211211FndddnFTRPRTPdFdFdPRdFdFdTPnnnnn，所以有：因为（，当P处于椭圆的正中位置时，F Fn n达到最大值F Fmaxmax，叫做第叫做第n n菲涅尔区的最大半径菲涅尔区的最大半径菲涅尔椭球体图10.4 路径余隙造成的阻挡效应4.2.24.2.2 电波传播的几何模型电波传播的几何模型1. 1. 大气折射与等效地球半径大气折射与等效地球半径2.2. 电波的反射电波的反射3.3. 刃型遮挡的影响刃型遮挡的影响4.4. 电波传播的路径损耗预测电波传播的路径损耗预测（1 1）Okumura-HataOkumura-H
22、ata模型模型dhhhfdBLteretelglg55. 69 .44lg82.13lg16.2655.69)(s（市区）系统工作频率，单位：MHz基站天线高度，单位：m移动台天线高度，单位：m移动天线修正因子4 . 5)28/lg(2)(300,)(1 . 1)54. 1(lg29. 8z300)(79. 4)75.11(lg2 . 3)()8 . 0lg56. 1 ()7 . 0lg1 . 1 (2ss22fLdBLMHzfdBhMHfdBhdBfhfhcrecrecrecre（市区）（郊区）大城市大城市，中小城市4.2.24.2.2 电波传播的几何模型电波传播的几何模型1. 1. 大气折
23、射与等效地球半径大气折射与等效地球半径2.2. 电波的反射电波的反射3.3. 刃型遮挡的影响刃型遮挡的影响4.4. 电波传播的路径损耗预测电波传播的路径损耗预测（1 1）Okumura-HataOkumura-Hata模型模型（2 2）COST-231 HataCOST-231 Hata模型模型是大城市中心校正因子式中：MMtereteCCdhhhfLlglg55. 69 .44lg82.13lg9 .333 .46s4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落1.1. 衰落的基本概念衰落的基本概念（1 1）什么是衰落？什么是衰落？ 在无线通信的传输过程中，由于大气及地面的影
24、在无线通信的传输过程中，由于大气及地面的影响而发生传播损耗及传播延时随时间响而发生传播损耗及传播延时随时间、空间、频率、空间、频率变化变化的现象叫做衰落的现象叫做衰落慢衰落慢衰落快衰落快衰落 空间选择性衰落空间选择性衰落时间选择性衰落时间选择性衰落频率选择性衰落频率选择性衰落4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落1.1. 衰落的基本概念衰落的基本概念（1 1）什么是衰落？什么是衰落？（2 2）衰落的分类衰落的分类 接收电平降低接收电平降低 接收波形畸变接收波形畸变 传播延时变化传播延时变化4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落1.1. 衰落的基本
25、概念衰落的基本概念（1 1）什么是衰落？什么是衰落？（2 2）衰落的分类衰落的分类（3 3）衰落会造成什么影响？衰落会造成什么影响？4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落1.1. 衰落的基本概念衰落的基本概念（1 1）什么是衰落？什么是衰落？（2 2）衰落的分类衰落的分类（3 3）衰落会造成什么影响？衰落会造成什么影响？（4 4）如何对抗衰落？如何对抗衰落？ 减少通信距离；增加发送功率；调整天线高度；选择合减少通信距离；增加发送功率；调整天线高度；选择合适路由适路由 在移动通信中采用微蜂窝、直放站在移动通信中采用微蜂窝、直放站 采用分集技术、均衡技术、瑞克技术、纠错技术
26、等采用分集技术、均衡技术、瑞克技术、纠错技术等4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落（1 1）引起长期慢衰落的原因引起长期慢衰落的原因由传播路径上的固定障碍物的阴影引起的，也称为阴影衰落1.1. 衰落的基本概念衰落的基本概念2.2. 电波传播的长期慢衰落电波传播的长期慢衰落4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落（2 2）长期慢衰落的特点长期慢衰落的特点 衰落变化率缓慢衰落变化率缓慢 衰落速率与频率无关衰落速率与频率无关 反映接收信号的长期变化反映接收信号的长期变化 衰落深度服从正态分布衰落深度服从正态分布2.2. 电波传播的长期慢衰落电波传播的长
27、期慢衰落XLLd距离因素造成的电波损耗满足正态分布的随机变量4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落1.1. 衰落的基本概念衰落的基本概念2.2. 电波传播的长期慢衰落电波传播的长期慢衰落3.3. 电波传播的短期快衰落电波传播的短期快衰落（1 1）引起短期快衰落的原因引起短期快衰落的原因无线电波的多径传播无线电波的多径传播4.2.34.2.3 电波的多径传播与衰落电波的多径传播与衰落3.3. 电波传播的短期快衰落电波传播的短期快衰落（1 1）引起短期快衰落的原因引起短期快衰落的原因（2 2）短期快衰落的特点短期快衰落的特点 衰落变化率快衰落变化率快 反映接收信号的短期变化
28、反映接收信号的短期变化 衰落深度服从瑞利分布或莱斯分布衰落深度服从瑞利分布或莱斯分布空间选择性衰落空间选择性衰落 多径信号到达天线阵列的到达角度的展宽称为角多径信号到达天线阵列的到达角度的展宽称为角度扩展，角度展宽产生空间选择性衰落；度扩展，角度展宽产生空间选择性衰落； 空间选择性衰落用相干距离空间选择性衰落用相干距离R R（两根天线上的信（两根天线上的信道响应保持强相关时的最大空间距离）描述；道响应保持强相关时的最大空间距离）描述； 接收天线距离若大于相干距离，信道呈空间选择接收天线距离若大于相干距离，信道呈空间选择性衰落性衰落 可采用分集技术对抗空间选择性衰落可采用分集技术对抗空间选择性衰
29、落时间选择性衰落时间选择性衰落 由于移动用户与基站的相对运动，每个多径波都由于移动用户与基站的相对运动，每个多径波都会有一个明显的频率移动，引起衰落过程的频率会有一个明显的频率移动，引起衰落过程的频率扩展，称时间选择性衰落信道的条件随着时间扩展，称时间选择性衰落信道的条件随着时间而变化；而变化； 时间选择性衰落可用多普勒频移时间选择性衰落可用多普勒频移fdfd或相干时间或相干时间tdtd来表示；来表示； 取样时间间隔若大于相干时间，信道呈时间选择取样时间间隔若大于相干时间，信道呈时间选择性衰落；性衰落； 可采用信道编码交织技术来对抗时间选择性衰落可采用信道编码交织技术来对抗时间选择性衰落多普勒
30、效应：声波频率在声源移向观察者时会变高，在远离多普勒效应：声波频率在声源移向观察者时会变高，在远离观察者时会变低观察者时会变低当移动体在当移动体在x x轴上以速度轴上以速度v v移动时引起多普勒频率漂移移动时引起多普勒频率漂移第第n n个入射波个入射波n多普勒效应引起的多普勒频移可表示为：多普勒效应引起的多普勒频移可表示为：图图10.7 10.7 入射波和移动方向入射波和移动方向x xO Oy ycosvfd多普勒频移多普勒频移fdfd：cosvfd相干时间相干时间T T：两个瞬时时间的信道冲激响应保持强相关时的：两个瞬时时间的信道冲激响应保持强相关时的最大时间间隔。最大时间间隔。BT1最大多
31、普勒频移最大多普勒频移频率选择性衰落频率选择性衰落 由于各多径信道的时延不同，使得接收信号的由于各多径信道的时延不同，使得接收信号的波形比原脉冲展宽了时延扩展，产生频率选波形比原脉冲展宽了时延扩展，产生频率选择性衰落；择性衰落； 频率选择性衰落用相干带宽频率选择性衰落用相干带宽F F（信道在两个频（信道在两个频移处的频率响应应保持强相关时的最大频率差）移处的频率响应应保持强相关时的最大频率差）描述；描述； 传输带宽若大于相干带宽，信道呈频率选择性传输带宽若大于相干带宽，信道呈频率选择性衰落；衰落； 可采用可采用OFDMOFDM或或rakerake接收技术对抗频率选择性衰接收技术对抗频率选择性衰
32、落落4.3 4.3 无线传输技术无线传输技术4.3.1 4.3.1 天线基本知识天线基本知识4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术4.3.34.3.3 多址技术多址技术4.3.14.3.1 天线基本知识天线基本知识1.1. 天线方向性天线方向性半波振子天线方向图（a）立体方向图（b）垂直面方向图（c）水平面方向图无方向性无方向性无方向性无方向性有方向性有方向性4.3.14.3.1 天线基本知识天线基本知识1.1. 天线方向性天线方向性（1 1）波瓣宽度定义为在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降波瓣宽度定义为在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低低3dB3dB的两点间的夹角的两点
33、间的夹角（2 2）波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强力越强4.3.14.3.1 天线基本知识天线基本知识1.1. 天线方向性天线方向性2.2. 波瓣宽度波瓣宽度4.3.14.3.1 天线基本知识天线基本知识1.1. 天线方向性天线方向性2.2. 波瓣宽度波瓣宽度3.3. 天线增益天线增益 增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线增益是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信号与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比的功率密度之比4.3.14.3.1 天线基本知识天线基本知识2.
34、2. 波瓣宽度波瓣宽度3.3. 天线增益天线增益4.4. 天线的极化天线辐射时形成的电场强度的天线的极化天线辐射时形成的电场强度的方向方向4.3.14.3.1 天线基本知识天线基本知识1.1. 天线方向性天线方向性2.2. 波瓣宽度波瓣宽度3.3. 天线增益天线增益4.4. 天线的极化天线辐射时形成的电场强度的天线的极化天线辐射时形成的电场强度的方向方向5.5. 几种常见的天线几种常见的天线板状天线高增益栅状抛物面天线 八木定向天线室内吸顶天线室内壁挂天线4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术（1 1）什么是分集？什么是分集？ 分散传输，使接收端能
35、获得多个统计独立的、携带分散传输，使接收端能获得多个统计独立的、携带同一信息的衰落信号同一信息的衰落信号 集中处理，即接收机把收到的多个统计独立的衰落集中处理，即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进行合并，以降低衰落的影响信号进行合并，以降低衰落的影响 分集就是指通过两条或两条以上途径传输同一信息，以减分集就是指通过两条或两条以上途径传输同一信息，以减轻衰落影响的一种技术措施轻衰落影响的一种技术措施4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术（1 1）什么是分集？什么是分集？（2 2）分集的目的？分集的目的？补偿信道衰落的影响补偿信道衰落的影响4.3.
36、24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术（1 1）什么是分集？什么是分集？（2 2）分集的目的？分集的目的？（3 3）采用什么途径来接收分集信号？采用什么途径来接收分集信号？ 空间分集：不同天线的接收信号相互独立；空间分集：不同天线的接收信号相互独立； 极化分集极化分集：水平极化和垂直极化水平极化和垂直极化的信号相互的信号相互独立；独立； 频率分集：不同频率频率分集：不同频率的的接收信号相互独立；接收信号相互独立； 时间分集时间分集：不同时间的接收信号相互独立不同时间的接收信号相互独立4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技
37、术分集技术（1 1）什么是分集？什么是分集？（2 2）分集的目的？分集的目的？（3 3）采用什么途径来接收分集信号？采用什么途径来接收分集信号？（4 4）从分集信号中以什么方式作为输出？从分集信号中以什么方式作为输出？ 选择选择式式合并：合并：选择选择最最好的支路作为输出，其它支路丢弃好的支路作为输出，其它支路丢弃 最大比合并最大比合并：调整各个支路的相位，使之同相，然后按调整各个支路的相位，使之同相，然后按照各个支路的信噪比数值进行加权相加照各个支路的信噪比数值进行加权相加 等增益合并：在接收端将收到的多个分集支路信号经过等增益合并：在接收端将收到的多个分集支路信号经过相位调整后，直接进行同
38、相相加相位调整后，直接进行同相相加 三种分集合并的性能比较12345678910246810log2SNR合并SNR支路N (分集支路数)a 为最大比值合并b 为等增益合并c 为选择式合并abc4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术（5 5）显分集和隐分集显分集和隐分集 显分集：构成明显分集信号的传输方式，如：极化分集、显分集：构成明显分集信号的传输方式，如：极化分集、角度分集、时间分集、空间分集、频率分集角度分集、时间分集、空间分集、频率分集 隐分集：分集作用含在传输信号中的方式，在接收端利隐分集：分集作用含在传输信号中的方式，在接收端利用信号处
39、理技术实现分集用信号处理技术实现分集 ，如：交织编码技术、跳频，如：交织编码技术、跳频技术、直接扩频技术等技术、直接扩频技术等 4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术（5 5）显分集和隐分集显分集和隐分集（6 6）宏分集和微分集宏分集和微分集 宏分集：减少慢衰落影响宏分集：减少慢衰落影响 微分集：减少快衰落影响的分集技术微分集：减少快衰落影响的分集技术4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术（1 1）信道编码信道编码 信道编码的目的？信道编码的目的？保证信息传
40、输的可靠性、提高传输质量保证信息传输的可靠性、提高传输质量 在信息码中增加一定数量的多余码元，使它们满足一在信息码中增加一定数量的多余码元，使它们满足一定的约束关系，则由信息码元和监督码元共同组成一个由信定的约束关系，则由信息码元和监督码元共同组成一个由信道传输的码字，这样码字具有一定的抗干扰能力道传输的码字，这样码字具有一定的抗干扰能力4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术（1 1）信道编码信道编码 信道编码的目的？信道编码的目的？ 信道编码的基本原理信道编码的基本原理 分组码分组码 卷积码卷积码4.
41、3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术（1 1）信道编码信道编码 信道编码的目的？信道编码的目的？ 信道编码的基本原理信道编码的基本原理 信道编码分类信道编码分类 交织编码的目的？交织编码的目的？ 把一个由衰落造成的较长的突发差错离散成随机把一个由衰落造成的较长的突发差错离散成随机差错，再用纠正随机差错的编码技术消除随机差错差错，再用纠正随机差错的编码技术消除随机差错4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术（1 1）信
42、道编码信道编码（2 2）交织编码交织编码 将将FECFEC码字序列按行写入而按列读出码字序列按行写入而按列读出 交织编码的目的？交织编码的目的？ 交织编码的基本原理交织编码的基本原理4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术（1 1）信道编码信道编码（2 2）交织编码交织编码373635272625171615343332312423222114131211 cccbbbaaaccccbbbbaaaa6Mm1Mm7Mm5Mm4Mm3Mm2Mm行数123M读出写入图10.9 交织矩阵（1 1）什么是跳频？什么
43、是跳频？ 所谓跳频是指发送信号的载波按照某一随机跳变图样所谓跳频是指发送信号的载波按照某一随机跳变图样在跳变，如载波频率受一组高速变化的伪随机码（码）在跳变，如载波频率受一组高速变化的伪随机码（码）控制而快速变化控制而快速变化4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术3.3. 跳频技术跳频技术NbbN：信道数b：信道间隔 ：时刻时使用的信道频率ff图10.11 跳频信号频谱f 慢跳频慢跳频跳频速率低于信息比特率，即连续几个信息比特跳频一次跳频速率低于信息比特率，即连续几个信息比特跳频一次 （1 1）什么是跳
44、频？什么是跳频？（2 2）跳频分类跳频分类4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术3.3. 跳频技术跳频技术 跳频速率高于或等于信息比特率，即每个信息比特跳跳频速率高于或等于信息比特率，即每个信息比特跳频一次以上频一次以上 慢跳频慢跳频 快跳频快跳频（1 1）什么是跳频？什么是跳频？（2 2）跳频分类跳频分类4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术3.3. 跳频技术跳频技术 抗多径抗多径 接收机在收到最先到达的信号之
45、后立即将载波频率跳接收机在收到最先到达的信号之后立即将载波频率跳变到另一频率上，可避开多径干扰变到另一频率上，可避开多径干扰 （1 1）什么是跳频？什么是跳频？（2 2）跳频分类跳频分类（3 3）跳频作用跳频作用4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术3.3. 跳频技术跳频技术 跳频图案的正交性组成的正交跳频网，可避免同频干扰跳频图案的正交性组成的正交跳频网，可避免同频干扰 抗多径抗多径 抗同频干扰抗同频干扰（1 1）什么是跳频？什么是跳频？（2 2）跳频分类跳频分类（3 3）跳频作用跳频作用4.3.24
46、.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术1.1. 分集技术分集技术2.2. 信道编码和交织技术信道编码和交织技术3.3. 跳频技术跳频技术 当跳频的频率间隔大于信道相关带宽时，可使各个跳当跳频的频率间隔大于信道相关带宽时，可使各个跳频驻留时间内的信号相互独立频驻留时间内的信号相互独立 抗多径抗多径 抗同频干扰抗同频干扰 抗衰落抗衰落（1 1）什么是跳频？什么是跳频？（2 2）跳频分类跳频分类（3 3）跳频作用跳频作用4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术3.3. 跳频技术跳频技术（1 1）什么是跳频？什么是跳频？（2 2）跳频分类跳频分类（3 3）跳频作用跳频作用（4
47、 4）跳频系统原理框图跳频系统原理框图4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术3.3. 跳频技术跳频技术调制器混频器频率合成器伪码解调器混频器频率合成器伪码信码信码图10.10 跳频系统原理框图（1 1）什么是直接序列扩频？什么是直接序列扩频？ 扩频的概念扩频的概念 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传
48、信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据解扩及恢复所传信息数据 4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术3.3. 跳频技术跳频技术4.4. 直接序列扩频技术直接序列扩频技术Why Why 扩频？扩频？ 在给定的信道容量在给定的信道容量C C不变的条件下，信号宽度不变的条件下，信号宽度B B和信噪比和信噪比S SN N是可以互换的是可以互换的 2log (1)SCBN 所谓直接序列扩频，就是直接用具有高码率的扩频码所谓直接序列扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在
49、收端，用相同的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息 （1 1）什么是直接序列扩频？什么是直接序列扩频？ 扩频的概念扩频的概念 直接序列扩频直接序列扩频4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术3.3. 跳频技术跳频技术4.4. 直接序列扩频技术直接序列扩频技术（1 1）什么是直接序列扩频？什么是直接序列扩频？（2 2）直接序列扩频原理框图直接序列扩频原理框图4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术3.3. 跳频技术跳频技术4.4. 直接序列扩频
50、技术直接序列扩频技术扩频调制振荡伪码解扩混频本振伪码窄带信号窄带信号图10.12 直接扩频系统原理框图扩频信号扩频解扩处理过程为什么能获得提高信噪比的好处呢？扩频解扩处理过程为什么能获得提高信噪比的好处呢？（1 1）智能天线的概念智能天线的概念 采用空分多址（采用空分多址（SDMASDMA）技术，利用信号在传输方向上）技术，利用信号在传输方向上的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大的差别，将同频率或同时隙、同码道的信号区分开来，最大限度地利用有限的信道资源限度地利用有限的信道资源 4.3.24.3.2 抗衰落及抗干扰技术抗衰落及抗干扰技术3.3. 跳频技术跳频技术4.4. 直接序
