移动通信总结3

.频谱分配方法：1. 为特定目的而分配的频谱段，以拍卖的形式进行分配；2.除拍卖以外，一些特定频段被作为开放频段而留出，只要符合一定的行业规定，就可以无需许可而免费使用； 3. 另一种频谱分配方式是重叠，就是在已经分配了的频谱上重复分配一个业务作为次要业务，原有的业务称为主业务；4. 全世界都在研究具有创新性的频谱划分规则如认知无线电。

标准：1.保证互通性和互操作性；2.形成规模经济从而降低成本；3. 标准的制定过程不完善，参与的公司都有各自的打算；4. 标准形成以后，想再加入某些创新或改进比较困难；5.标准的出台往往带有政治色彩。

技术挑战：1.Wireless channels are a difficult and capacity-limited broadcast communications medium ；2. Traffic patterns, user locations, and network conditions are constantly changing ；3. Applications are heterogeneous with hard constraints that must be met by the network ；4. Energy and delay constraints change design principles across all layers of the protocol stack ；5. Spectrum limitation and incompatible standards 。

移动通信要点总结：1. 必须利用无线电波传输信息，传播特性差。

传播环境复杂：阴影效应和多径效应造成电波传播的幅度衰落和时延扩展；用户高速移动：多普勒频移造成电波传播特性的快速随机变化。

2. 工作于复杂的干扰环境。

外部干扰：天电、机电和信道热噪声；系统内部和不同系统之间的干扰：邻道、同信道、互调、多址和远近效应。

3. 网络结构多种多样，网络管理复杂。

用户注册和登记，鉴权和计费，安全和保密。

4.可利用的频谱资源有限，而通信业务量的需求与日俱增。

用户容量问题，业务容量问题。

5.用户终端成为个人消费品。

第2章：传输基础 时域概念：;v f c f λλ==。

频域概念：基频，当所有频率是该频率的整数倍。

总的信号周期是基波频率信号的周期。

频谱，信号包含的频率范围。

绝对带宽，信号的频谱宽度。

有效带宽：当信号频谱无限宽时，信号能量主要集中在一个较窄的频带内。

数据速率和带宽：如果在其他条件相同的情况下，通过增加一倍的带宽，数据速率加倍。

给定的带宽可以支持多种速率。

任何数字信号频谱都是无限宽；任何传输系统都是带限的；任意给定的传输媒质，所传输的带宽越宽成本越高；限制频带会带来信号的畸变。

数据：实际传输的信息、消息。

信号：数的电磁表示。

传输：经过信号处理的数据的通信。

模拟数据：连续变化。

数字数据：取离散值。

模拟信号：（根据频率的不同）可以在各种传输媒质中传播的连续变化的电磁波；模拟信号可以传播模拟数据和数字数据。

数字信号：一串电压脉冲，比模拟信号便宜，不容易受噪声干扰，受衰减影响很大，数字信号也可以传输模拟数据和数字数据。

数据与信号的组合：数字数据-数字信号，编码设备和比数字-模拟设备简单，成本也低；模拟数据-数字信号，可以使用现代的传输和转换设备；数字数据-模拟信号，一些传输媒质只能传输模拟信号，如卫星；模拟数据-模拟信号，模拟数据容易转换成模拟信号。

模拟传输：传输模拟信号不用考虑传输的内容；衰减限制了传输链路的长度；级联的放大器可以放大信号，但会带来信号的畸变，但是模拟信号允许畸变失真。

数字传输：需要考虑传输的内容；衰减严重影响数据的完整性；只能在有限的距离传播；使用中继器可以扩大传输距离，需要考虑中继信号的恢复和重传。

信道容量：在一定条件下，信道可以传输的最大的数据速率。

奈奎斯特带宽：考虑一个无噪声信道，数据速率仅受信道带宽的限制。

带宽为B ，该信道所支持的最大的数据速率是2B 。

这个限制是符号间干扰。

信道容量：22,2log C B C B M ==，第一种是二进制，第二种是多进制，多进制可提高数据速率，但会增加接收机负担。

香侬容量公式：()22S log 1SNR log 1N C B B ⎛⎫=+=+⎪⎝⎭，增加信噪比可以增加信道容量，通过增加信道带宽也可以增加信道容量，但是传输媒质：发射机与接收机之间的物理通路。

导向媒质：电磁波沿固体媒质被引导传播。

例如，铜质双绞线，铜质同轴电缆，光纤等。

非导向媒质：提供电磁波传输的媒质，但是不引导电磁信号的传输，即无线传输。

例如，大气，外层空间。

复用技术：频率分集复用（FDM)：每一个信号都需要一定的带宽（以载波频率为中心），称为信道。

为了防止干扰，信道被保护带宽（保护间隔）分离，保护带宽就是频谱中未使用的部分。

时间分集复用：与FDM 类似，特定信源提供在特定的时隙发送数据，这个特定的时隙就是一个信道。

时隙的周期称为帧。

同步时分复用：时隙预先分配且固定，各源发送传输的时间是同步的。

异步时分复用：动态分配各数据源在媒质上的时间。

第三章：天线与电波传输1.天线：天线是电导体或电导体系统。

（任意的一个电导体都是天线。

）发射，将电磁能量辐射到自由空间。

接收，从自由空间收集电磁能量。

辐射方向：表征天线性能的常用方法。

在天线的传播方向上，传输功率与距离成一定比例。

波束宽度(半功率波束宽度)：是天线方向性的度量，定义为天线波束两个半功率点之间的夹角。

与天线增益有关，一般天线增益越大，波束就越窄，探测角分辨率就越高。

半波偶极天线：包含两个等长的直线导体，两者被一个很小的间隙隔开；天线的长度等于所传输信号波长的一半。

抛物面天线：其方向相性与天线直径成正比，直径越大，方向性越好。

3天线增益：是天线定向性的度量。

与由理想的全向天线在各个.方向上所产生的输出相比，天线增益定义为在一个特定方向上的功率输出。

与天线增益相关的是天线的有效面积22244c A f A G eeπλπ==4传播方式：地波、天波、直线LOS5直线传播：一个天线到地平线的直线的无线电波：h d K =57.3两个天线之间的最大距离： ()2157.3h h K +K6直线传播主要的损耗：衰减和衰减失真、自由空间损耗、噪声、大气吸收、多径、折射。

7自由空间损耗：假设没有其他的衰减或损伤源存在，跨距离的信号传输也会有衰减，因为信号随距离的增加会在越来越大的面积范围内散布。

Pt 是发射天线功率，Pr 是接收天线功率，d 是两天线之间的直视距离；（考虑天线增益），()()()()22222222244t r r t r t r t r td d f d cd P P A A G G G G c f A A ππλλ====，()()()20log 20log 10log dB t r L d A A λ=+-()()()20log 20log 10log 169.54dBt r f d A A =-+-+，波长越长，路径损耗越大。

从第一个方程来看，增加频率会增加自由空间损耗；但是，从第二个方程来看增加频率会减小路径损耗。

原因是增加频率会使天线增益增加，这部分增加的量比所带来的路径损耗减小的量多，所以整体表现为路径损耗的减小。

自由空间不吸收电磁能量，其传输损耗表明球面波在传播过程中，随着传播距离增大而引起的电磁能量扩散损耗；由自由空间损耗可看出：接收天线所捕获的信号功率仅仅是发射天线辐射功率的很小一部分。

8如果天线的尺寸和间距相同的话，载波的波长越长（频率越低），则自由空间路径损耗越大。

频率增加，自由空间损耗增加。

9噪声：每个数据发射事件的接收信号都是由传输信号构成的，这些传输信号可能被传输系统所产生的各种失真修改，还包括了在传输端和接收端之间的某些地方插入的额外信号，这些额外信号就是噪声。

噪声是对通信系统性能带来影响的主要限制因素。

分类：热噪声、互调噪声、串扰、脉冲噪声。

10热噪声：()W/Hz k 0T N =k = 1.3803 × 10-23J/KTB N k = B T N log 10 log 10k log 10++=B T log 10 log 10dBW 6.228++-=11多径传播的原因：自由空间传播、反射、散射、绕射。

影响；多径衰落、时延扩展、相关带宽、多普勒频展。

12多径衰落：移动传播环境中，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。

电波通过各个路径的距离不同，各条路径反射波到达时间和相位也不相同。

不同相位的多个信号在接收端叠加，有时同相叠加而增强，有时反相叠加而减弱。

这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。

这种由于多径现象所引起的衰落称为多径衰落。

13时延扩展：假设基站发射一个极短的脉冲信号S i (t)=a 0δ(t)，经过多径信道后，由于路径长度不一样，则发射信号沿各个路径到达接收天线的时间就不一样，移动台接收信号呈现为一串脉冲，结果使脉冲宽度被展宽了。

这种因多径传播造成信号时间扩散的现象，称为多径时散，或时延扩展。

可直观的理解为在一串接收脉冲中，最大传输时延和最小传输时延的差值。

14相关带宽：表示信道在两个频移处的频率响应保持强相关情况下的最大频率差。

强相关表示发射信号在信道带宽内具有不变的增益和线性相位。

15多普勒频移：由于移动台运动，接收信号会产生多普勒频移。

在多径环境，这种频移定义为多普勒频展，也称为随机调频。

当移动台在运动中通信时，接收信号频率会发生变化。

16多径移动信道存在的两类扩展：多径效应引起的在时域上的时延扩展；多径的多普勒效应引起在频域上的多普勒扩展。

时延扩展在时域上使信号的波形展宽，并相应在频域上规定了相关带宽；多普勒频展在频域上使接收信号的频谱展宽，并相应在时域上规定了相干时间。

17多径衰落：快衰落、，慢衰落、平坦衰落、选择性衰落。

18快慢衰落：快——微观变化，接收信号包络在数十波长的短区间内的变化，服从瑞丽分布、莱斯分布等。

慢——宏观变化，接收信号包络在数百波长的区间内的变化，服从对数正态分布。

19频率选择性衰落：衰落状况与频率有关；不同频率成分衰落不一致，衰落信号波形将产生失真。

非频率选择性（平坦衰落）：衰落状况与频率无关；各频率成分衰落一致，衰落信号的波形不失真。

信号带宽<相关带宽：非频率选择性衰落；信号带宽>相关带宽：频率选择性衰落。

20衰落信号的特征：1)衰落率：信号包络在单位时间内以正斜率通过中值电平的次数。

是信号包络衰落的速率，是对衰落特征最简洁的描述。

与发射频率、移动台行进速度、方向及多径传播的路径数有关。