第2章3G关键技术..doc

第2章 3G关键技术 本章重点介绍3G的关键技术，主要包括以下几方面的内容： 移动通信信道 扩频通信系统 数字调制技术 信源编码技术 信道编码技术 功率控制技术 发送接收技术 蜂窝组网技术 信道是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道有地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等。移动通信采用无线通信方式，因此系统性能主要受无线信道的制约。移动通信重要基础是无线电波的传播，无线电波通过多种方式从发射天线传播到接收天线，按照无线电波的波长人为地把电波分为长波(波长1000米以上)，中波(波长100-1000米)，短波(波长10-100米)，超短波和微波(波长为10米以下)等，参见下1。无线电波分类 波段 波长 频率 主要用途 长波 0Km～m 30KHz～00 KHz - 中波 m～00m 300 KHz～Hz 调幅无线电广播 短波 0m～10m MHz～30MHz 微波 米波 （VHF） 10m～1m 30MHz～300MHz 调频无线电广播 分米波 （UHF） 1m～0.1m 300MHz～3Hz 电视、雷达、 导航、移动通信 厘米波 10cm～1cm 3Hz～30Hz 毫米波 10mm～1mm 30Hz～300Hz 从移动通信信道中的电波传播上看，可分为： （1）直射波：是指在视距覆盖区内无遮拦的传播，它是超短波、微波的主要传播方式。经直射波传播的信号最强，主要用于卫星和外空间通信，以及视距通信。 （2）反射波：是指从不同建筑物或其他反射体反射后到达接收点的传播信号，其信号强度次之。中波和短波等靠围绕地球的电离层与地面的反射而传播。 （3）绕射波：从较大的建筑物或山丘绕射后到达接收点的传播信号，其强度与反射波相当。当波长与障碍物的高度可比时，电磁波具有绕射的能力。实际中，只有长波、中波以及短波的部分波段能绕过地球表面大部分的障碍，到达300Km内较远的地方。 （4）散射波：由空气中离子受激后二次发射所引起的漫反射后到达接收点的传播信号，其信号强度最弱。 比较以上四种电波传播形式，直射波信号强度最强、反射波和绕射波次之、散射波最弱。在移动通信中，无线电波主要以直射、反射和绕射传播，而绕射波随着频率升高衰减增大、传播有限，所以分析移动通信信道时，主要考虑直射波和反射波的影响。 2.1.2 接收信号的四种效应 移动通信信道有三个主要特点：信号传播的开放性，接收点地理环境的复杂性和多样性、以及通信用户的随机移动性，电波有三种主要传播类型：直射、反射、绕射。在它们的共同作用下，接收信号具有4种主要效应：阴影效应、远近效应、多径效应和多普勒效应。 （1）阴影效应：指在无线通信系统中，移动台在运动的情况下，由于大型建筑物和其他物体对电波的传输路径的阻挡而在传播接收区域内形成半盲区，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平均值的起伏变化叫做阴影效应。电磁场阴影效应类似于太阳光受阻挡后产生的阴影，光波的波长较短，阴影可见而电磁波波长较长，阴影不可见。虽然阴影不可见，但我们在接收端（如手机），采用专用仪表测量出来。阴影效应是产生慢衰落的主要原因。 （2）远近效应：由于移动台在小区内随机移动，各移动台与基站之间的距离不同，若各移动台发射信号的功率相同，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者信号弱。通信系统中的非线性将进一步加剧信号强弱的不平衡。这种由于各移动台与基站距离远近不同导致的在接收端，以强压弱，并使弱者即离基站较远的移动台产生通信中断的现象称为远近效应。 （3）多径效应：无线电波有三种主要传播类型：直射、反射绕射由于移动台所处地理环境的复杂性，使得接收信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射及绕射过来的多条不同路径的信号，而且它们到达时的信号强度、时间及载波相位都不同。收信号是上述各路径信号的矢量和，各路径之间可能产生自干扰，称这类干扰为多径干扰或多径效应，如下所示。 多径效应（4）多普勒效应：由于移动台高速移动传播信号频率扩散，扩散程度与移动台的运动速度成正比，即多普勒频率： 接收信号具有3类不同层次的损耗：路径传播损耗、慢衰落损耗和快衰落损耗。 （1）路径传播损耗：是指电波在空中传播所产生的损耗。它反映接收信号电平随空间距离变化的趋势。 （2）慢衰落损耗：主要阴影效应而产生的损耗，反映了接收信号电平平均值起伏变化的趋势。这类损耗一般为无线所特有，从统计规律看对数正态分布，因其变化速率比传送信息率慢又称为慢衰落或大尺度衰落。 （3）快衰落损耗：它也反映接收电平平均值起伏变化趋势，与慢衰落不同在于产生原因不同，多径效应多普勒效应引起，因其变化速率比慢衰落