现代无线通信技术 邬正义 (8)
现代无线通信技术 邬正义 (10)
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第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
2 页
10.1.1 简介
OFDM的基本思想是将信号流划分成多路子数据 流，再去并行调制多路载波。其子载波的频谱虽然 重叠但保持了良好的正交性。
OFDM发射 机原理
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第
10.1 正交频分多路调制（OFDM）技术
3 页
10.1.1 简介
OFDM接收机原理
14 页
10.2.2 MIMO信道模型
考虑一个由 M T 个发射天线和 M R 个接收天线构成 的MIMO系统的信道模型。在第j个发射天线到第i个 接收天线之间的时变信道脉冲响应为hi,j(t , t) 。
h1,1(t ,t)
H(t
, t)
h2,1(t , t)
hMR ,1(t , t)
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第
10.2 多天线与空时处理技术
11 页
10.2.1 简介
MIMO基本原理： MIMO系统就是利用多天线来实现空域复用
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第
10.2 多天线与空时处理技术
12 页
10.2.1 简介
MIMO基本原理：
传输信息流s(k)经过空时编码形成N个信息子流 ci(k)，i=1，…，N。这N个子流由N个天线发射出去 ，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机 利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据 子流，从而实现最佳的处理。
令N个子信道载波频率为 f0,..., fN1 , 并使其满足关 系：
fk f0 k / TN ,k 0,1,...N 1
单个子载波信号为：
f
k
(t
)
cos(2 f
现代无线通信技术
(1)RadioTransmission Interface of The Digital Pan European Mobile System泛欧数字移动通信系统无线电发射接口引言The paper describes the radio interface format of the system, which was selected after comparing hardware experimental equipment, based on different radio access techniques (FDMA, TDMA, ...) as well as different modulation and coding schemes. After presenting the selection process, a description of the radio interface specification is made, together with a presentation of the expected performance in terms of frequency reuse. Hardware results from measurements of a validation system built in France according to this specification are a1so presented.本文描述的系统的无线电接口格式，这是比较硬的实验设备选中后，根据不同的无线电接入技术（FDMA，TDMA，...），以及不同的调制和编码方案。
呈现所述选择过程之后，无线接口规范的描述是，在频率复用的术语介绍的预期性能的一起。
从按照本说明书在法国建造一个验证系统的硬件的测量结果a1so呈现。
(2)The Wireless Revolution无线革命AbstractCurrent demand for and recent developments in wireless communication are described. Funding for wireless worldwide is examined. Tools and techniques used to characterize radio propagation are discussed, and some research results are presented对于目前的需求和近期发展无线通信的描述。
收音机电路的设计
收音机电路的设计(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--题目调幅收音机电路的设计姓名孔令鑫学号 0205所在系电子电气工程系专业年级P10电子信息二O一一年十二月三十目录一、设计的目的、意义................................................................................. 错误!未定义书签。
二、方框图的设计 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
三、单元电路设计 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
四、设计的电路原理图................................................................................. 错误!未定义书签。
五、设计总结 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
六、参考文献 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
一、设计技术指标收音机的基本工作原理：天线收到电磁波信号，经过调谐器选频后，选出要接收的电台信号。
现代无线通信技术 邬正义 (3)
中频转接方式设备简单，不会造成信号的频率失 真，是模拟系统常用的中继方式。在传送电视节目时， 由于彩色电视信号对频率失真特别敏感，因此一般都 采用中频转接的中继方式。
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第
3.4 微波中继系统的组成和工作方式
1、基带转接 来自天线的微波信号首先通过混频器下变频至中
频（IF），经过解调、取样判决后，得到基带数字信 号，然后将恢复的基带码流重新调制，经混频器上变 频至微波发射频率（RF），将信号放大后再通过天 线发射出去。这种转接方式称为基带转接。
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第
3.4 微波中继系统的组成和工作方式
10 页
3.4.2 中继方式
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第
3.4 微波中继系统的组成和工作方式
4 页
3.4.1 系统组成
❖微波中继系统主要功能是实现远距离通信，通信距 离往往长达数千米甚至上万米，整个通信链路由多个 相距几十千米的中继站构成，系统中包含了各种类型 的微波通信站。
终端站
终端站
中继站
枢纽站
分路站
微波中继通信线路系统的示意图
终端站
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第
3.4 微波中继系统的组成和工作方式
13 页
3.4.2 中继方式
2、中频转接
接收机
来自
天线 IF
放大器
RF
带通 滤波器
IF 混频器
发射机
IF 均 衡 器 和整形器
IF
混频器
RF
带通 滤波器
送至 天线
RF功 率 放大器
微波发生器
中频转接方式
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第
6章现代无线通信信号处理技术解析PPT课件
• (1)地波传播——无线电波沿地球表面的传 播。
• 主要用于低频及甚低频远距离无线电导航 、标准频率和时间信号的广播、对潜通信 等业务。
• 传播特点：
• 传输损耗小、作用距离远；受电离层扰动 影响小，传播情况稳定；有较强的穿透海 水及土壤的能力；但大气噪声电平高，工 作频带窄
电磁场与电磁波—6章现代无线 通信信号处理技术
仍可保持通信。
电磁场与电磁波—6章现代无线 通信信号处理技术
• 3)流星电离余迹散射传播。利用发生在80～120km处流星电离 余迹对电波的散射作用，实现2000km内的远距离传播。常用 频段为30～70MHz。由于流星电离余迹持续时间短，但出现频 繁，可利用它建立瞬间通信，在军事上应用较多。
• (4)地-电离层波导传播。电波在以地球表面及电离层下缘为 界的地壳形空间内传播。
• 根据不同频段的电波在媒质中传播的物理过程，可将电波 传播方式分类为：
• (1)地波传播 • (2)对流层电波传播(视距、散射传播) • (3)电离层电波传播(反射、散射、流星电离余迹散射传播
)
• (4)地—电离层波导传播 • (5)外大气层及行星际空间电波传播
电磁场与电磁波—6章现代无线 通信信号处理技术
。其主要传播特点是：传播距离限于视线 距离以内，一般为10 ～50km；频率愈高受
电磁场与电磁波—6章现代无线 通信信号处理技术
•
2)散射传播。利用对流层中介质的不
均匀性对电波的散射作用，实现超视距传
播，常用频段为200MHz～5GHz。由于散射
波相当微弱，传输损耗大，需使用大功率
发射机、高灵敏度接收机及高增益天线等
短波远距离广播、通信，船岸间航海移动通信，飞机地面问
现代通信技术附：无线通信技术
径传播时的相对时延差通常用最大多径时延差来表征。设信
道最大多径时延差为Δτm，则定义多径传播信道的相关带宽 为
1 BC m
(13)
相关带宽表示信道传输特性相邻两个零点之间的频率
间隔。如果信号的频谱比相关带宽宽，则将产生严重的频率 选择性衰落。为了减小频率选择性衰落，就应使信号的频谱 小于相关带宽。在工程设计中，为了保证接收信号质量， 通 常选择信号带宽为相关带宽的1/5~1/3。
射、散射、绕射等的信号的叠加，即接收信号是发送信号经过 多径传播后的叠加信号。
无线通信系统中，陆地移动信道和短波电离层反
射信道是两种典型的具有快衰落特性的随参信道，这种 信道具有以下三个特点： (1) 对信号的衰耗随时间随机变化； (2) 信号传输的时延随时间随机变化； (3) 多径传播。
+an(t)cosωc［t-τn(t)］
ai (t ) cos wc [t i (t )]
i 1 n
(1)
式中， ai(t)为从第i条路径到达接收端的信号振幅，τi(t) 为第i条路径的传输时延。传输时延可以转换为相位的 形式， 即
r(t)= ai (t ) cos[ wc (t ) i (t )]
k 2 cos 2
2k cos
(t )
2
2
j 2sin
(t )
2
j sin
cos
(t )
2
(t )
cos
(t )
2
(t )
2
(12)
2k cos
(t )
2
对于固定的Δτi，信道幅频特性如图 3 - 23(a)所示。 式
数字调幅广播的DRM与IBOC技术
稳健性 模式 传输 条件 镜像衰落或高斯信道 具有长时延扩展的时间 和频率选择性信道 同 7 ! 同时具有强的 多普勒扩展 同 7 ! 同时具有严重的 多普勒扩展
图2
;=1 系统的频带宽度和频谱占用方式
表(
;=1 系统的 >0;1 参数表
有用符号 长度 !,"#$ 保护间隔 时间 !-"#$
推荐使用 符号持续 子载波频率 子载波数 频段 时间 !!"#$ 间隔 "%& ’() *%& 带宽内 +
表%
逻辑 信道 调制 方式 保护 等级
控制和状态信息 模拟音频
系统控制处理
(A/ 系统调制方式和编码率
编码率 说明
图&
0/ ’9:; 的前端系统结构
!?@@ "38 "32 "34! "346 "38 "32% "38 "38 "32
!" !*5 !<& !<% %<& !<& !<% !<& !<% &*8
- 0R$!#Z[,!对 #& .78 频段以下地面发射声音广播的
数字化提出了指 导性意见 ’ "&&! 年 Z 月 !)*+ 通 过 了
#H!
0R$!%!Z 建议书 !给出了调幅波段数字声音广播的 " 个
推 荐 系 统 ! 即 世 界 无 线 电 组 织 的 ,-. 系 统 和 美 国
,-. 是包括长波 ) 中波和短波广播频段的一种数
I基金项目 J 江苏省高校自然科学研究指导性项目资助 +&#\],%!&&&! ,$
现代无线通信第六章 下一代无线通信技术
这种传输机制的优点在于系统设计简单。 但是，被中继放大的不仅包含有用信号，此外包含在接 收信号中的噪声部分也将被放大。
放大转发中继
假设传输的带宽为1，传输时间为1，中继采用半双工 模式，将单位时间平均分为两个时隙；
在第一个时隙，源节点S采用广播模式发送数据给中继节点R
和目的节点D；
在第二个时隙，中继节点R对收到的信号进行一个适当的放
第六章 下一代无线通信技术展望
内容
协同通信 认知无线电 AdHoc和无线
Mesh
异构泛在无线网络融合
一、协同通信
协同通信(Cooperative
Communication)
基本思想是用户间可以共享彼此的天线，以构
建一个虚拟的MIMO系统，使SISO系统获得MIMO 系统的好处。
解码转发中继
第一个时隙，源节点到中继节点和目的接收节点采用广播通 信方式，此时目的节点并不进行解码，中继节点也只接收信 息而不发送信息，考虑传输时间1/2，带宽为1，有
1 p C1 log 2 (1 ) 2 N1
第二个时隙，目的节点将此时隙接收到的中继发送的信号与 之前一个时隙接收到的源节点发送信号进行合并解码，考虑 传输时间1/2，带宽为1，该信道容量可以确定为
二、认知无线电
CR技术主要包含以下功能。 频谱监测功能，为用户提供可用频谱的比例，并监测当前工作 频段上PU工作情况；
接入管理功能，基于网络条件CR为设备选取合适的工作频谱； 适配调制功能，根据可用频谱调整传输参数，与其他用户以协 同方式接入当前信道；
功率控制功能，使设备在传输过程中可以在不同的功率水平之 间切换;
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8.2 链路自适应技术
第 13
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8.2.2 功率控制
2、Ad Hoc网络中的功率控制策略
在Ad Hoc网络中，链路层功率控制策略是在保持信干噪比 的前提下增加或减小信号功率，或者在信道条件好的时候增加 数据速率。
链路层功率控制策略主要有以下两种:
(1) 固定SINR策略：使用于具有时延限制的连续业务，以固 定速率发送。这种策略消耗能量比较大，因为大部分功率用于 在深衰落时维持SINR。
1、功率控制的概念
在移动通信中,功率控制分为前向功率控制和反向功率控制。
所谓反向功率控制，又称为上行链路功率控制，就是要求移 动台无论处于什么位置，其信号在到达基站的接收机时，都具 有相同的电平，且正好达到信干比要求的门限，这样可以防止 远近效应，减小多址干扰。根据移动台是否参加控制，又可分 为反向开环功率控制和反向闭环功率控制两种方式。
(2) 自适应调整策略：当信道质量好时，增加发射功率和速
率；当信道质量不好时，降低发射功率和速率；当信道质量低
于一定的门限后，停止发送。可使信道的平均吞吐量最大，但
无中心的自组织性 动态变化的网络拓扑 多跳路由 无线传输
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8.2 链路自适应技术
第 7
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由于能量的限制，自组织网络的链路层设计面临许 多新的挑战。
由于多路径衰落引起的幅度与相位的扰动, 延迟扩 展引起的码间串扰, 来自其他节点信号的干扰等等因 素，使得无线信道的单位容量相对较小。
自组织网络链路层设计的目标是在相对小的能量条 件下，使数据速率接近最基本的信道容量。
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8.2 链路自适应技术
第 8
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8.2.1 自适应编码调制
信道编码能有效地减小功率来获得给定的误码率， 这在能量受限的Ad Hoc网络的链路设计中尤为重要 。
自适应编码的目的是最小化能量，以获得高的频谱 效率。一般而言，自适应编码都是与调制相结合的， 很少单独使用。
在自组织网络中不仅要传输不同速率和不同质量要
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8.1 基本概念
第 4
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8.1.2 移动Ad Hoc网络的定义与基本概念
Ad Hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终 端组成的一个多跳的临时性自治系统。
移动终端具有路由功能，可以通过无线构成任意的 网络拓扑，这种网络可以独立工作，也可以与 Internet或蜂窝无线网络连接。
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8.1 基本概念
第 5
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8.1.2 移动Ad Hoc网络的定义与基本概念
在Ad Hoc网络中，每一个移动终端同时具有路由 器和主机两种功能。
作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；
作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据 路由策略和路由表参与分组转发和路由维护工作。
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8.1 基本概念
第 6
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8.1.3 移动Ad Hoc网络的特点
求的多种业务，同时无线信道的传播特性经常会随时
间和传播地点的变化而变化，所以自组织网络必须具
有自适应改变其传输速率的
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8.2 链路自适应技术
第 9
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8.2.1 自适应编码调制
实现可变速率调制的方法： ①可变速率正交振幅调制（VR-QAM） ②可变扩频增益码分多址（VSG-CDMA） ③多码码分多址（MC-CDMA）
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8.1 基本概念
第 2
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8.1.1 移动Ad Hoc网络的产生背景与历史
Ad Hoc网络的前身是分组无线网，对分组无线网的研究源 于军事通信的需要。
早在1972年，美国的国防高级研究计划署就启动了分组无 线网项目PRNET，研究在战场环境下利用分组无线网进行数 据通信。
在此之后，DARPA于1983年启动了高残存性自适应网络项 目，研究如何将PRNET的研究成果加以扩展，以支持更大规 模的网络。
反向开环功率控制指移动台接收并测量基站发来的信号强度 ，估计正向传输损耗，根据估值来调节移动台的反向发射功率 。它主要是为了补偿阴影、拐弯等效应，应具有很大的动态范 围。反向闭环功率控制指基站检测移动台发射的信号强度，并 形成功率控制指令，移动台根据指令调整发射功率。
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8.2 链路自适应技术
第 12
1994年，DARPA又启动了全球移动信息系统项目，旨在对 能够满足军事应用需要的、高抗毁性的移动信息系统进行全 面深入的研究。
成立于1991年的IEEE 802.11标准委员会采用了“Ad Hoc 网络”一词来描述这种特殊的自组织对等式多跳移动通信网 络，Ad Hoc网络就此诞生。
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8.1 基本概念
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8.1.2 移动Ad Hoc网络的定义与基本概念
Ad Hoc 一词来源于拉丁语，其含意为“for the special purpose only”，翻译成中文，意思是“专 用的、特定的”。通常也可以称为“无固定设施网” 或者 “自组织网”。
由于组网快速、灵活，使用方便，目前，Ad Hoc 网络已经得到国际学术界和工业界的广泛关注，并正 在得到越来越广泛的应用，成为移动通信技术发展的 一个重要方向。
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8.2.2 功率控制
1、功率控制的概念
前向功率控制又称为下行链路功率控制，要求基站 调整向移动台发射的功率，使任一移动台无论处于小 区中的什么位置，收到基站信号的电平都刚刚达到信 干比所要求的门限。
在前向功率控制中，基站根据测量结果调整每个移 动台的发射功率，对路径衰落小的移动台分派较小的 前向链路功率，而对那些远离基站的和误码率高的移 动台分派较大的前向链路功率。
第8章 Ad Hoc网络
第 1
页
8.1 基本概念
8.1.1 移动Ad Hoc网络的产生背景与历史
无线通信网络按照其组网控制方式可分为两类。 一类是集中控制式的，这一类无线网络的运行要依赖 预先部署的网络基础设施。典型的例子就是蜂窝移动 通信系统。另一类是没有集中控制的，这一类网络可 以临时快速自动组网，我们将要介绍的Ad Hoc网络 就属于这一类。
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8.2 链路自适应技术
第 10
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8.2.2 功率控制
在Ad Hoc网络中，在链路层使用功率控制的目的 是补偿信道的随机变化，在一定的速率和BER条件下 ，选择合适的发射功率，最小化链路中断的概率，满 足业务对时延的限制，同时减小对相邻节点的干扰。
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8.2 链路自适应技术
第 11
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8.2.2 功率控制