第02讲概论2.ppt

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1、无线通信工程,第02讲：概论（2）,系统组成性能指标技术体制技术规范,系统组成,无线传输系统组成框图,基带单元框图,什么是复接、分接？什么是扰码、去扰？信道处理的功能是什么？调制/解调映射的功能是什么？基带滤波的功能是什么？建议同学们复习一下“通信原理”的基本内容。,基带单元的思考题,中频单元框图,射频单元框图,天线单元框图,性能指标,多址方式双工方式调制解调方式信道编码方式信源编码方式发送频谱发送功率信道速率误码门限,工作频段及频谱安排传输距离及传输方式传输容量传输质量业务方式供电方式及耗电量环境条件可靠性,概述,工作频段及频谱安排,工作频段：根据频谱规划，划分给该项业务的工作频率范围。波道

2、配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出若干个波道，供用户选用。收发配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出发送和接收子频段。,传输距离和传输方式,传输距离地面视距传播：取决于天线高度、工作频段和地形，一般50公里以内。地面绕射传播：一般20公里以内。对流层传播：一般几百公里。电离层传播：可达几千公里。卫星传播：洲际传播,传输方式单工点对点方式。双工点对点方式。中继（或称接力）方式有源中继无源中继地面点对多点方式。卫星点对多点方式。平流层气球方式。,传输容量传输容量指对用户有效的传输信息容量传输容量表示方法用总的电话路数来表示，如：M16路，PCM30路等 用准同步系列（PDH）的群路数来表示，如

3、：1E1，4E1等用有效传输的比特率来表示，如：2Mb/s，8Mb/s传输容量有时还要考虑一些附加的信息,传输容量和信道速率,信道速率信道速率指在无线信道中传送的总速率，一般用比特率表示信道比特包括：用户信息比特和辅助信息比特辅助信息比特如：信道编码比特勤务和监控比特帧同步比特,PDH系列（欧洲标准）PCM电话速率：64kb/s基群速率E1：64kb/s32=2048kb/s二次群速率E2：2048kb/s 4+?=8448kb/s 三次群速率E3：8448kb/s 4+?=34368kb/s四次群速率E4：34368kb/s 4+?=139264kb/s,传输容量和信道速率（续）,SDH系列

4、STM-0:51.840Mb/sSTM-1：155.520Mb/sSTM-4：622.080Mb/sSTM-16:2488.320Mb/s,传输质量和误码门限,传输质量数字信号传输质量之一：误码，包括：长时间统计的零星误码短时间统计的误码超过某个值（如：10-3，10-6)的时间百分数数字信号传输质量之二：同步，包括：时钟抖动时钟丢失,误码门限（接收机灵敏度）无线传输系统的重要性能指标为达到一定误码率所需要的最小接收电平，称为该系统的误码门限误码门限计算公式：Pr0=kT0 Nf fb Eb/N0 其中：k为玻尔兹曼常数，T0 为绝对温度，Nf 为噪声系数，fb 为信道速率，Eb/N0 为保证

5、一定误码率所需要的归一化信噪比,传输质量和误码门限（续）,误码门限公式的推导和门限误码率对应的归一化信噪比为（Eb/N0）门限，就得到门限接收电平，即误码门限：,双工方式,频分双工（FDD）,时分双工（TDD）,调制解调方式,调制方式模拟调制及数字调制常用数字调制方式：FSK、MSK、GMSK、TFMBPSK、QPSK、8PSK16QAM、64QAM、256QAM全数字调制方法任何调制都可以正交展开，即用同相/正交分量表示,解调方式模拟解调和数字解调数字解调相干解调非相干解调同步问题的重要性载波同步时钟同步全数字解调方法,信道编码方式,信道编码的目的：消除误码平台取得功率增益考虑原则：系统对信

6、道编码的要求系统能提供多少冗余度,常用的信道编码：分组码卷积码Turbo码、LDPC码纠错编码和交织结合纠错编码和调制结合代数译码和概率译码,信道编码方式（续）,信源编码方式,语音压缩编码增量调制（M）16Kb/s，32Kb/s脉冲编码调制（PCM）64Kb/s自适应差分脉码调制（ADPCM）32Kb/s其它中低速语音编码16Kb/s，8Kb/s，4.8Kb/s，2.4Kb/s,图象压缩编码JPEG，静止图象32,64,128 Kb/sH.261，会议电视64,128,384,1920Kb/sMPEG-1，存储媒体2Mb/s以下MPEG-2，数字电视2Mb/s以上,发送频谱和发送功率,发送频谱

7、框架,发送功率为了保证有一个较好的电磁环境，无线通信系统的发送功率有较严格的规定。发送功率的等级：无绳电话：毫瓦级移动电话：瓦级微波通信：十瓦级卫星通信：百瓦级,f0,f,主瓣宽度：B,B,带外辐射：L,LdB,供电方式及耗电量,供电方式交流供电、直流供电间断供电、不间断供电各种方式：220V电网发电机太阳能蓄电池干电池,耗电量无线通信系统的重要指标降低耗电量的方法：减少整个系统的传输损耗，减少发射功率采用效率高的功率器件提高电源变换器的效率,环境条件,温度条件保证指标的温度范围保证工作的温度范围储存的温度范围湿度条件冲击及振动条件电磁干扰条件腐蚀条件特种条件,温度条件举例民品：5400C 保

8、证指标0450C 保证工作军品10450C 保证指标20500C 保证工作,可靠性,可靠性基本关系失效率：在单位时间内从正常转为失效的概率平均无故障工作时间TT 1/可靠度p：无故障工作的概率p=exp(-t)可用率PP t工作/(t工作+t中断),无线通信的可靠性包括：设备可靠性和传播可靠性。为提高设备可靠性：采用高可靠性的元件采用设备的备份措施为提高传播可靠性：在传播能力上留有余量采用抗信道衰落技术采用波道的备份措施,技术体制,考虑原则,有效性：在给定的频率、功率和空间条件下实现最大的传输容量。可靠性：在给定的信道衰落和干扰条件下实现最好的业务质量。灵活性：为固定及移动用户提供最灵活的无线

9、接入手段。实用性：成本、体积、重量、耗电等。,关于有效性,信源编码技术：采用有效的信源编码技术，在保证原始消息质量的条件下，尽可能压缩传输所需的比特率。调制技术：采用高效率的调制技术（包括频谱成形技术），尽可能压缩传输给定比特率所需的带宽。,蜂窝技术：控制发射机的功率，在通信区域内划分出许多蜂窝状小区，从而提高无线频谱的利用率。智能天线技术：利用天线的自动定向或扇区划分，在通信区域内形成许多定向的小区，从而提高无线频谱利用率。,关于可靠性,冗余度技术纠错编码，比特上的冗余度；扩频与跳频，频率上的冗余度；电平储备，功率上的冗余度；备份切换，设备上的冗余度。,抵销技术均衡，用频域或时域的方法校正信

10、道的传递函数；分集，用多重频率、时间或天线接收的信号抵销多径效应；多用户检测；自适应干扰抵销。,关于灵活性,无线多路无线多路是无线通信灵活性的表现之一。无线多路一般遵循多路电话的标准，如：PDH的基群、二次群等，SDH的STM-1等。采用TDM体制。无线通信还能提供灵活的旁路业务。,无线多址无线多址接入是无线通信灵活性的表现之二。采用FDMA、TDMA、CDMA、SDMA等多址接入技术。既能固定接入，也能移动接入。在蜂窝移动系统中，越区和漫游技术的重要性。,关于实用性,便携性便于携带，是无线通信作为个人通信物理层基础的重要特点。为了满足便携性，对个人便携终端（如：手机）的体积、重量、功耗都提出

11、了很高的要求。为解决此问题需要综合的技术。,经济性随着个人通信的发展，无线通信已从传统的投资类产品转化为市场巨大的消费类产品。在市场竞争的推动下，无线通信产品的成本价格必须大幅度下降。降低成本的关键：采用系统集成技术和批量生产技术。,技术规范,概述,无线通信技术规范的重要性无线频谱的合理使用无线系统的干扰协调无线用户的入网接口无线设备的跨域漫游无线通信技术规范的核心无线传输技术（空中接口技术）无线入网技术,标准系列,国际电联的标准：CCIR、CCITT、ITU世界各国的地区性标准欧洲标准北美标准日本标准我国标准国家标准部门标准,无线法规,由信息产业部无线电管理局（原国家无委会）制定无线电法规，

12、作为国家行政法规颁布。各种无线产品必须符合无线法规制定的入网标准。各种无线产品的研制、生产、引进、使用都必须向主管部门（各级无委会）申报，特别是无线发射机。各项无线通信工程的设计、施工和运营都必须向主管部门（各级无委会）申报，特别是使用频率。违反国家无线法规的行为都属于违法行为。,频谱规划,无线频谱的使用由无线电管理局统一规划，并实行许可证制度。频谱规划种类：广播电视、射电天文、雷达定位、民用通信、军用通信等。民用通信举例：微波通信、卫星通信、移动通信、无线寻呼、无绳电话、无线数据等。频谱规划中允许不同业务共享某个频段，但在技术上和管理上要做好协调。,无线固定接入的频率规划,450.5452.

13、5MHz/460.5462.5MHz，FDD模式，窄带无线接入。18001805MHz，S-CDMA TDD模式，公众网或专用网无线接入。19001920MHz，TDD模式，用于PHS、DECT、TDMA/CDMA TDD、Cordless DECT。24002483.5MHz及57255850MHz，ISM频段扩频SS系统接入及Bluetooth/Pico-cell无线接入。34003430MHz/35003530MHz，FDD模式，中高速无线接入。24/26GHz及38GHz，FDD模式，LMDS宽带无线接入。,无线移动接入的频率规划,数字蜂窝GSM：885-915/930-960MHz数

14、字蜂窝DCS-1800：1710-1755/1805-1850MHz数字蜂窝IS-95：825-835/870-880MHz数字集群：806-821/851-866MHz3G-FDD（主要频段）1920-1980/2110-2170MHz3G-FDD（补充频段）1755-1785/1850-1880MHz3G-TDD（主要频段）1880-1920，2010-2025MHz3G-TDD（补充频段）2300-2400MHz,军用电台的频率规划,频率范围 波段 系统（设备）名称200500KHz 中长波 陆军电台 1.630MHz 短波 海陆空电台3088MHz VHF 陆军、海军108174MHz

15、 VHF 海军、空军225400MHz UHF 空军,数字微波技术规范,工作频段：2GHz，4GHz，6GHz，8GHz，11GHz等传输容量：小容量 2Mb/s，8Mb/s中容量 34Mb/s，68Mb/s大容量 140Mb/s，155Mb/s传输质量：高误码，误码率超过1103的时间百分数低误码，误码率超过1106的时间百分数零星误码不超过1109传输距离：2500Km，1000Km，300Km,扩频微波技术规范,工作频段：2.4-2.4835 GHz,5.725-5.85 GHz无需许可证频段传输容量：不小于250 kbits/s扩谱方式：直接序列扩谱（DSSS），扩频比为11跳频扩谱（

16、FHSS），跳频速率为2.5次/秒发射功率：不大于 100 mW峰值功率密度：不大于10 dBW/100KHz（跳频）不大于20dBW/1MHz（直扩）,第一代/第二代移动通信技术规范,模拟蜂窝TACS频率 900MHz间隔 25KHz调制 话音FM，信令FSK多址 FDMA双工 FDD模拟蜂窝AMPS频率 800MHz间隔 30KHz调制 话音FM，信令FSK多址 FDMA双工 FDD,数字蜂窝GSM频率 900MHz间隔 200KHz调制 GMSK多址 TDMA/FDMA双工 FDD 数字蜂窝Q-CDMA(IS-95)频率 800MHz间隔 1.25MHz调制 扩频QPSK多址 CDMA/FDMA双工 FDD,第三代移动通信技术规范,WCDMA频率 2GHz间隔 5MHz码片 3.84Mcps多址 CDMA双工 FDDcdma2000频率 2GHz间隔 1.25MHz码片 1.2288Mcps多址 CDMA双工 FDD,TD-SCDMA频率 2GHz间隔 1.6MHz码片 1.28Mcps多址 CDMA/TDMA双工 TDD,