1无线通信基础.PDF

1. 无线通信基础 1.1. 基础知识： 1.1.1. 移动信道 三个特点： 传播的开放性 ：一切无线信道都是基于电磁波在空间传播来实现信息传播的。 接收点地理环境的复杂性与多样性 一般可将地理环境划分为下列三类典型区域：高楼林立 的城市中心繁华区； 以一般性建筑物为主的近郊小城镇区； 以山丘、湖泊、平原为主的农 村及远郊区。 通信用户的随机移动性 慢速步行时的通信； 高速车载时的不间断通信。 1.1.2. 电磁传播 直射波：它指在视距覆盖区内无遮挡的传播，直射波传播的信号最强。 多径反射波：指从不同建筑物或其他物体反射后到达接收点传播信号，其信号强度次之。 绕射波：从较大的山丘或建筑物绕射后到达接收点的传播信号，其强度与反射波相当。 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。 1.1.3. 三种效应 阴影效应 移动台在运动中，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 域上形成半盲区，从而形成电磁场阴影，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。阴影效应是产生慢衰落的主要原因。 远近效应 由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站间的距离也是在随机的变化，若各用户发 射功率一样，那么到达基站的信号强弱不同，离基站近信号强，离基站远信号弱。通信 系统的非线性则进一步加重，出现强者更强、弱者更弱和以强压弱的现象，通常称这类 现象为远近效应。因为 CDMA 是一个自干扰系统，所有用户共同使用同一频率，所以“远 近效应” 问题更加突出。 多普勒效应 它是由于接收的移动用户高速运动而引起传播频率的扩散而引起的，其扩散程度与用户 的运动速度成正比。多普勒频移同移动台速度波长及运动方向有关。 1.1.4. 香农公式 公式：C ＝B log 2 （1＋S/N），C 为信道容量，B 为信号带宽，S/N 为信躁比。 应用：扩频序列利用了此公式的结论，当信道容量 C 不变时，提高信号带宽 B 可以换取较 低的 S/N. （抗干扰）。根据B 与 S/N 的关系可以确定最大的信道容量。 例题：带宽为 200Khz ，SNR 为 10db 的信道的理论最大数据速率为多少？ SNR＝10db，S/N=10,B＝200Khz ，C ＝200000 log 2 （1＋1000）＝1.99Mbps 1.1.5. Log速算 记住 Log2 ＝0.3，则 10 以内的数字可以根据此值近似换算。对可不用计算大致估算结果。 Log3 ≈log （3 ×3/3 ）≈log10-log3 ≈1-log3,所以 log3 ≈0.5 Log4 ＝2log2 ≈2 ×0.3=0.6 log5 ＝log （10/2） 1-log2=0.7 ≈ log6=log2+log3 ≈0.3+0,5 ≈0.8 log7 介于 log6 与 log8 之间，≈0.85 log8=3log2 ≈0.9 log9=2log3 ≈0.98 例题：WCDMA 系统中，系统传输带宽 3.84M ，数据速率为 60k ，则系统扩频增益是 ( ) 。 （C ） （摘自华为《WCDMA培训多媒体系列教程》物理层习题） A 、6dB B、7dB C、18dB D、23dB 计算：10log （384/6 ）=10log(8 ×8)=10 （log8+log8 ）=10 ×(3log2 ＋3log2 ）＝10×（0.9+0.9 ） =18db 1.2. 无线衰落： 无线衰落可分为大范围衰落和小范围衰落，其中前者包括信号经过长距离传播的效应（几百 个波长或更多），小范围衰落机制则影响着接收机附近的信号。 小范围衰落由多径传播（时间分布特性）和多普勒频移（时间变化特性）两者作用的结果。 分别表现为时间展宽（时延拓展）和时间变化（多普勒展宽）。 1.2.1. 时间分布特性 时间分布特性对信道的影响―――多径传播的较大影响之一是信号的时间展宽拓展。 在时域上，从接收机得到的最短路径上的第一个信号到它收到最长路径上的最后一个信号， 其间的时延是有限的，最大的时延拓展用 Tm 标识。 在频域上，时间展宽可以描述为频率相关函数，标识两个信号脉冲响应之间的相关程度，信 道的信号损伤不会明显变化的频率范围称作相干带宽。用 F0 标识，与 Tm 成反比。 图 1. 时