1、無線通信基礎知識 2課程說明課程說明u 面向對象：初級無線設計人員u 課程目標：1. 熟悉無線電波傳播特性；2. 掌握移動通信基本概念；3. 了解移動通信常用技術；4. 熟悉天饋知識； 3目錄目錄1 1移動通信電波傳播特性移動通信電波傳播特性2 2移動通信基本概念移動通信基本概念3 3移動通信抗干擾、抗衰落技術移動通信抗干擾、抗衰落技術4 4天饋知識天饋知識1.1：無線電波傳播方式1.2：無線電波衰落1.3：多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移 4無線電波傳播方式無線電波傳播方式v 無線通信網絡使用特高頻率：無線通信網絡使用特高頻率： 序號頻段名稱頻率范圍（含上限不含下限）波段名稱（波長）1極低頻3

2、30Hz極長波（10010Mm）2超低頻30300Hz超長波（101Mm）3特低頻3003000Hz特長波（10.1Mm）4甚低頻（VLF）330kHz甚長波（10010km）5低頻（LF）30300kHz長波（101km）6中頻（MF）3003000kHz中波（1000100m）7高頻（HF）330MHz短波（10010m）8甚高頻（VHF） 30300MHz米波（101m）9特高頻（UHF） 3003000MHz分米波（10.1m）10超高頻（SHF） 330GHz厘米波（101cm）11極高頻（EHF） 30300GHz毫米波（101mm）12至高頻3003000GHz絲米波（10.1m

3、m）頻譜劃分 5無線電波傳播方式無線電波傳播方式運營商無線制式采用頻率情況中國移動GSM900889909 MHz (上行)/934954 MHz (下行)GSM180017101735 MHz (上行)/18051830 MHz (下行)TD-SCDMAA頻段：20102025MHzF頻段：18851915MHzE頻段：23202370MHz （室內）TD-LTEF頻段：18851915MHzE頻段：23202370MHz （室內）D頻段：2575-2615MHz中國聯通GSM900909915 MHz (上行)/954960 MHz (下行)GSM180017351755 MHz (上行)

4、/18301850 MHz (下行)WCDMA19401955MHz(上行)/21302145MHz(下行)TD-LTE2300-2320 MHz（室內）、2555-2575 MHzLTE FDD17551765MHz(上行)/18501860MHz(下行)中國電信CDMA825-835 MHz(上行)/870-880 MHz(下行)TD-LTE2370-2390 MHz（室內）、2635-2655 MHzLTE FDD17651780MHz(上行)/18601875MHz(下行) 1920-1935MHz(上行)/2110-2125MHz(下行)運營商各系統使用頻率 6無線電波傳播方式無線電

5、波傳播方式無線電波是一種信號和能量的傳播形式，在傳播過程中，電場和磁場在空間中相互垂直，且都垂直于傳播方向。無線電波的傳播方向正交特性；電生磁、磁生電 7無線電波傳播方式無線電波傳播方式直射波及地面反射波（最一般的傳播形式）對流層反射波（傳播具有很大的隨機性）山體繞射波（陰影區域信號來源）電離層反射波（超視距通訊途徑）傳播途徑 8無線電波衰落無線電波衰落傳播途徑 9無線電波衰落無線電波衰落衰落：移動臺接收到的電波一般是直射波和隨時變化的繞射波、反射波、散射波的疊加，這樣就造成所接收信號的電場強度起伏不定，這種現象稱為衰落衰落類型l 慢衰落 由障礙物阻擋造成陰影效應，接收信號強度下降，場強中值服

6、從對數正態分布。由功控克服。l 快衰落（瑞麗衰落） 由合成波的振幅和相位隨移動臺的運動起伏變化很大，服從瑞利分布 時間選擇性衰落 空間選擇性衰落 頻率選擇性衰落多徑及衰落 10多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移多徑效應是由于山丘、建筑物等的反射、散射或繞射，使得移動臺與基站之間的信號傳播途徑有多條，此時接收到的信號是發射信號經過若干次反射、繞射或散射后的疊加，影響接收端對信號的判別和提取。多徑效應 11多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移陰影效應（Shadow Effect）：在無線通信系統中，移動臺在運動的情況下，由于大型建筑物和其他物體對電

7、波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區域上形成半盲區，從而形成電磁場陰影，這種隨移動臺位置的不斷變化而引起的接收點場強中值的起伏變化叫做陰影效應。陰影效應是產生慢衰落的主要原因。陰影效應 12多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移當移動臺以恒定的速率沿某一方向移動時，由于傳播路程差的原因，會造成相位和頻率的變化。造成的發射和接收的頻率之差。運動中的移動臺，實際合成后的工作頻率與運動速度有關，運動速度越高影響越大， 根據理論分析和仿真測試，當列車時速達到300 公里以上時，系統性能有比較明顯的惡化，而當列車時速達到600 公里以上時，900MHz 手機就無法解出相鄰小區的信息；隨

8、著移動臺的靠近和遠離基站，合成頻率會在中心頻率上下偏移；高度運動的列車會頻繁改變其余基站的距離，頻移現象嚴重，必需采取有效果措施降低干擾。多普勒頻移 13小結小結1.移動通信電波傳播特性1.1：無線電波傳播方式 無線電波有哪些傳播方式？ 移動通信網絡電波屬于那個頻段？各系統的頻段1.2：無線電波衰落 衰落是什么意思？ 衰落形成過程？ 衰落分類及特性？1.3：多徑效應、陰影效應、多譜勒頻移 多徑效應的概念及特性？ 陰影效應的概念及特性？ 多普勒頻移的原因及計算公式？ 14目錄目錄1 1移動通信電波傳播特性移動通信電波傳播特性2 2移動通信基本概念移動通信基本概念3 3移動通信抗干擾、抗衰落技術移

9、動通信抗干擾、抗衰落技術4 4天饋知識天饋知識2.1： 移動通信系統構成2.2： 移動通信系統工作過程2.3： 多址接入、其他基本概念 15移動通信系統構成移動通信系統構成多種標準共存、匯聚集中多個頻段共存移動網絡寬帶化、IP化趨勢發展歷程 16移動通信系統的構成移動通信系統的構成典型2G網絡結構：主要包括BTS、BSC、MSC等網元。主設備目前大都使用分布式設備。2G網絡結構MS：移動臺 BTS：基站收發信臺BSC：基站控制器OMC：操作維護中心MSC：移動業務交換中心VLR：來訪用戶位置寄存器HLR：歸屬用戶位置寄存器AUC：鑒權中心EIR：移動設備識別寄存器PSPDN：分組交換公用數據網

10、PSTN：公用電話網ISDN：綜合業務數字網 17移動通信系統的構成移動通信系統的構成核心網分組域（核心網分組域（PSPS）典型3G網絡結構：主要包括NodeB、RNC等網元。3G網絡結構 NodeB：由控制子系統、傳輸子系統、射頻子系統、中頻/基帶子系統、天饋子系統等部分組成，即3G無線通信基站; RNC：Radio Network Controller(無線網絡控制器)，用于提供NodeB移動性管理、呼叫處理、鏈接管理和切換機制，即3G基站控制器; Iub：Iub接口是RNC和NodeB之間的邏輯接口，完成RNC和NodeB之間的用戶數據傳送、用戶數據及信令的處理; CS：Circuit

11、Switch(電路交換)，屬于電路域，用于TDM語音業務; PS：Packet Switch(分組交換)，屬于分組域，用于IP數據業務 18移動通信系統的構成移動通信系統的構成E-UTRAN中只有一種網元eNode B演進分組核心網EPC演進分組系統EPS4G網絡結構 19移動通信系統的構成移動通信系統的構成4G網絡結構u eNB功能：無線資源管理相關的功能，包括無線承載控制、接納控制、連接移動性管理、上/下行動態資源分配/調度等；IP頭壓縮與用戶數據流加密；UE附著時的MME選擇；提供到S-GW的用戶面數據的路由；尋呼消息的調度與傳輸；系統廣播信息的調度與傳輸；測量與測量報告的配置。u MM

12、E功能：尋呼消息分發，MME負責將尋呼消息按照一定的原則分發到相關的eNB；安全控制；空閑狀態的移動性管理；EPC承載控制；非接入層信令的加密與完整性保護。u SGW功能：終止由于尋呼原因產生的用戶平面數據包；支持由于UE移動性產生的用戶平面切換。u PGW功能：逐用戶數據包的過濾和檢查用戶IP分配 20移動通信系統的構成移動通信系統的構成2G/3G與LTE/EPC的比較 21移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程通信系統工作過程信源編信源編碼碼信道編信道編碼交織碼交織加擾加擾擴頻擴頻調制調制射頻發射頻發射射信源解信源解碼碼去交織去交織信道編信道編碼碼解擾解擾解擴解擴解調解調射頻接射頻接受受

13、語音信號（模擬信號）通過采樣和量化變成數字信號對信息進行編碼，達到糾錯和抗干擾的目的對信息進行加擾加入用于識別用戶的信息，將窄帶信號拓寬將數字信號調制程模擬信號將模擬信號加到載波上進行發射 22移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程信源編碼把語言、圖像等原始信號轉為數字信號進行的編碼。常見的語言編碼方式：通信系統PSTNGSMCDMAWCDMATD-CDMA語言編碼方式PCM(脈沖編碼調制)RPE-LTP(規則脈沖長期預測編碼)QCELP(高通碼激勵線性預測編碼)AMR(自適應多速率編碼)AMR(自適應多速率編碼)編碼速率(kb/s)64131.2/2.4/4.8/9.64.75-12.24

14、.75-12.2 23移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程信道編碼信道編碼是為了保證通信系統的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾而專門設計的一類抗干擾技術和方法它根據一定的監督規律在待發送的信息碼元中（人為的）加入一些必要的監督碼元，在接收端利用這些監督碼元與信息碼元之間的監督規律，發現和糾正差錯，以提高信息碼元傳輸的可靠性。n 卷積編碼卷積碼的監督碼元不僅與本組的信息元有關，而且還與前若干組的信息元有關。這種碼的糾錯能力強，不僅可糾正隨機差錯，而且可糾正突發差錯。卷積碼根據需要，有不同的結構及相應的糾錯能力，但其編碼規律都是相同的。適用于語音數據在內的速率相對較低的業務數據編碼 24移動

15、通信系統工作過程移動通信系統工作過程n Turbo編碼編碼器通過交織器把兩個分量編碼器進行并行級聯，兩個分量編碼器分別輸出相應的校驗位比特；譯碼器在兩個分量譯碼器之間進行迭代譯碼，分量譯碼器之間傳遞去掉正反饋的外信息。適用于傳輸速率高但實時性要求不高的業務數據編碼 25移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程調制分類數字信號三種最基本的調制方法（調幅、調頻和調相）英文簡寫為ASK、FSK和PSK，其他各種調制方法都是以上方法的改進或組合；正交振幅調制QAM是調幅和調相的組合；MSK是FSK的改進；GMSK是MSK的一種改進，是在MSK（最小頻移鍵控）調制器之前插入了高斯低通預調制濾波器，從而可

16、以提高頻譜利用率和通信質量； 26移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程MSK和GMSK調制MSK一是連續相位調制技術，在碼元轉換期間無相位突變實現MSK調制的過程為：先將輸入的基帶信號進行差分編碼，然后將其分成I、Q兩路，并互相交錯一個碼元寬度，再用加權函數cos（t/2Tb）和sin（t/2Tb）分別對I、Q兩路數據加權，最后將兩路數據分別用正交載波調制。MSK使用相干載波最佳接收機解調。GMSK：使用高斯濾波器的連續相位移頻鍵控，在MSK調制器的基礎上增加前置濾波器 27移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程BPSK調制BPSK使用了基準的正弦波和相位反轉的波浪，使一方為0，另一方為

17、1，從而可以同時傳送接受2值(1比特)的信息 28移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程QPSK調制QPSK是在M=4時的調相技術，它規定了四種載波相位，分別為45，135，225，315，調制器輸入的數據是二進制數字序列，為了能和四進制的載波相位配合起來，則需要把二進制數據變換為四進制數據，這就是說需要把二進制數字序列中每兩個比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成，它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK中每次調制可傳輸2個信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調器根據星座圖及接收到

18、的載波信號的相位來判斷發送端發送的信息比特。 29移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程QAM調制QAM是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調幅，利用這種已調信號的頻譜在同一帶寬內的正交性，實現兩路并行的數字信息的傳輸。該調制方式通常有二進制QAM（4QAM）、四進制QAM（l6QAM）、八進制QAM（64QAM），對應的空間信號矢量端點分布圖稱為星座圖，分別有4、16、64個矢量端點。 30移動通信系統工作過程移動通信系統工作過程各系統調制方式GSM系統：GSMKCDMA系統：BPSK，QPSKLTE系統：BPSK，QPSK，16QAM，64QAM（其中上下行數

19、據信道采用QPSK，16QAM，64QAM ，下行控制信道采用BPSK ，上行控制信道采用QPSK） 31多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念單工,半雙工,全雙工u 單工：單工就是指A只能發信號，而B只能接收信號，通信是單向的。u 半雙工：半雙工就是指A能發信號給B，B也能發信號給A，但這兩個過程不能同時進行。u 全雙工：全雙工比半雙工又進了一步。在A給B發信號的同時，B也可以給A發信號 32多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念雙工方式u TDD（時分雙工）：上下行傳輸信號在同一頻帶內，通過將信號調度到不同時隙，采用非連續方式發送，并設置一定的時間間隔方式以避免上下行信號間的干

20、擾。u FDD（頻分雙工）：其上下行傳輸信號在不同的頻帶內，采用連續發射方式發送信號，并在上下行信號間設置一定的頻帶間隔方式，以避免相互間干擾。 33多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念多址接入u 基本概念實現不同地點、不同用戶接入網絡的技術，如何建立用戶之間的無線信道的連接，是多址接入方式的問題。解決多址接入問題的方法叫多址接入技術 u 無線信道：無線信道就是常說的通道（Channel），它是以無線電波信號作為傳輸媒體的數據信號傳送通道，信道具有一定的頻率帶寬;u 多址方式：頻分多址（FDMA）：頻帶劃分，頻帶獨享，時間共享時分多址（TDMA）：時隙劃分，時隙獨享，頻率共享碼分多址（

21、CDMA）：碼型劃分，時隙、頻率共享空分多址（SDMA）：空間角度劃分，頻率、時隙、碼共享 34多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念頻分多址（FDMA）每個用戶使用不同的頻率 一個信道對應一個頻率 35多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念時分多址（TDMA）每個用戶使用不同的時隙 一個信道就是特定頻率的特定時 36多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念碼分多址（CDMA）一個信道對應一種獨特的碼序列。每個用戶使用相同的頻率，但采用不同的編碼序列來區分，或者說靠不同的波形區分 37多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念正交頻分復用（OFDM）正交頻分復用技術，多載波調

22、制的一種，將一個寬頻信道分成若干個正交子信道，將高速數據轉換成并行的低速子數據流，調制到每個子信道上進行傳輸；因為是多載波調制，當各個子載波相位相同或者相近時，疊加信號便會受到相同初始相位信號的調制，從而產生較大的瞬時功率峰值，有較高的峰均比。傳統FDM頻譜 38多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念正交頻分多址（OFDMA）OFDMA是OFDM技術的演進，將OFDM和FDMA技術結合。在利用OFDM對信道進行子載波化后，在部分子載波上加載傳輸數據的傳輸技術；OFDM是一種調制方式，OFDMA是一種多址接入技術，用戶通過OFDMA共享頻帶資源，接入系統。 39多址接入、其他基本概念多址接

23、入、其他基本概念單載波頻分多址（SC-FDMA）SC-FDMA是單波載（Single-carrier），與OFDMA相比之下具有的較低的峰均比（峰值/平均功率比，peak-to-average power ratio），比多載波的峰均比低1-3dB左右（峰均比較大是由于多載波在頻域疊加引起） 40多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念各系統多址技術應用 GSM系統：FDMA/TDMA/FDD WCDMA系統：FDMA/CDMA/FDD CDMA2000系統：FDMA/CDMA/FDD TD-CDMA系統：FDMA/TDMA/CDMA/TDD TD-LTE系統： OFDMA（下行）/SC-

24、FDMA（上行） /TDD FD-LTE系統：OFDMA（下行）/SC-FDMA（上行）/FDD 41多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念 愛爾蘭（Erl）表示話務量的單位，1個Erlang 表示一個完全被占用的信道的話務量強度（即單位小時或單位分鐘的呼叫時長）。話務量公式為：A=C x t。A是話務量，單位為erl（愛爾蘭），C是呼叫次數，單位是個，t是每次呼叫平均占用時長，單位是小時。一般話務量又稱小時呼，統計的時間范圍是1個小時。 擁塞率由于擁塞無法在請求時間完成的呼叫占總呼叫數比例。GOS：表征擁塞水平的量，定義為呼叫阻塞概率。（表示為B，單位為Erlang），或是延遲時間大于

25、某一特定時間的概率（表示為C，單位為Erlang） 切換當移動臺在通話期間從一個小區進入另一個小區時，將呼叫在其進程中從一個無線信道轉換到另一個信道的過程。 漫游 指的是蜂窩移動電話的用戶在離開本地區或本國時，仍可以在其他一些地區或國家繼續使用他們的移動電話手機 42多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念 愛爾蘭（Erl）表示話務量的單位，1個Erlang 表示一個完全被占用的信道的話務量強度（即單位小時或單位分鐘的呼叫時長）。話務量公式為：A=C x t。A是話務量，單位為erl（愛爾蘭），C是呼叫次數，單位是個，t是每次呼叫平均占用時長，單位是小時。一般話務量又稱小時呼，統計的時間范

26、圍是1個小時。 擁塞率由于擁塞無法在請求時間完成的呼叫占總呼叫數比例。GOS：表征擁塞水平的量，定義為呼叫阻塞概率。（表示為B，單位為Erlang），或是延遲時間大于某一特定時間的概率（表示為C，單位為Erlang） 切換當移動臺在通話期間從一個小區進入另一個小區時，將呼叫在其進程中從一個無線信道轉換到另一個信道的過程。 漫游 指的是蜂窩移動電話的用戶在離開本地區或本國時，仍可以在其他一些地區或國家繼續使用他們的移動電話手機 43多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念覆蓋區 扇區：每個天線的覆蓋范圍就是一個扇區 小區：移動性管理里面最小的區域單位，一般情況下，一個扇區為一個小區，但在高速

27、、高鐵等高速移動環境下，通常將多個扇區劃分為一個小區，以避免小區間頻繁切換； 位置區（LA）：位置區是為尋呼而設置的一個區域,覆蓋一片地理區域；，移動交換機或移動交換中心（MSC）能及時知道移動臺的位置； MSC區：在該區域內，有共同的編號方法及路由規劃。由一個移動交換中心控制區域，一個MSC區可以由一個或多個位置區組成； PLMN區：公用陸地移動網，一個PLMN 業務區包括多個MSC業務區，甚至可擴展全國； 44多址接入、其他基本概念多址接入、其他基本概念LTE一般指標 公共參考信號接收功率（RSRP）反映信號場強情況，綜合考慮終端接收機靈敏度、穿透損耗、人體損耗、干擾余量等因素。 公共參考

28、信號信干噪比（RS-SINR）反映了用戶信道環境，和用戶速率存在一定相關性，RS-SINR值越高，傳輸效率就越高，規劃時應保證RS-SINR達到基本接入要求，并盡量提高該指標 邊緣用戶速率指標主要關注用戶在信道環境差時的感受是否能夠滿足業務需求，目前通常定義為95%用戶可達到的速率。 小區平均吞吐量反映了一定網絡負荷和用戶分布情況下的基站承載效率，是網絡規劃重要的容量評價指標。 45小結小結2、移動通信基本概念2.1： 移動通信系統構成 移動通信系統有哪些主要網元？ 各網元的基本功能？2.2： 移動通信系統工作過程 工作流程？ 信源編碼、信道編碼？ 調制分類及主要調制編碼方式？2.3： 多址接

29、入、其他基本概念 工分類型、多址方式？ 小區的概念？ 愛爾蘭、漫游及切換的概念？ RSRP、RS-SINR、邊緣用戶速率、小區平均吞吐量 46目錄目錄1 1移動通信電波傳播特性移動通信電波傳播特性2 2移動通信基本概念移動通信基本概念3 3移動通信抗干擾、抗衰落技術移動通信抗干擾、抗衰落技術4 4天饋知識天饋知識3.1：干擾3.2：分集技術 47干擾干擾u 干擾的形成 干擾的形成包括三個要素：干擾源、傳播途徑和接受載體。三個要素缺少任何一項干擾都不會產生。u 干擾源 產生干擾信號的設備被稱作干擾源，如變壓器、繼電器、微波設備、電機、無繩電話和高壓電線等都可以產生空中電磁信號。當然，雷電、太陽和

30、宇宙射線屬于干擾源。u 傳播途徑 傳播途徑是指干擾信號的傳播路徑。電磁信號在空中直線傳播，并具有穿透性的傳播叫作輻射方式傳播；電磁信號借助導線傳入設備的傳播被稱為傳導方式傳播。傳播途徑是干擾擴散和無所不在的主要原因。u 接受載體 接受載體是指受影響的設備的某個環節吸收了干擾信號，并轉化為對系統造成影響的電器參數。接受載體不能感應干擾信號或弱化干擾信號使其不被干擾影響就提高了抗干擾的能力。 48干擾干擾u按系統分：系統內干擾、系統間干擾u按頻譜分：鄰頻干擾、同頻干擾u按干擾產生原因分：互調干擾、雜散干擾、阻塞干擾 49干擾干擾u 互調干擾、雜散干擾、阻塞干擾互調干擾：當兩個或多個干擾信號同時加到

31、接收機時，由于非線性的作用，這兩個干擾的組合頻率有時會恰好等于或接近有用信號頻率而順利通過接收機，其中三階互調最嚴重。雜散干擾：主要是由于接收機的靈敏度不高造成的。發射機輸出信號通常為大功率信號，在產生大功率信號的過程中會在發射信號的頻帶之外產生較高的雜散。如果雜散落入某個系統接收頻段內的幅度較高，則會導致接收系統的輸入信噪比降低，通信質量惡化。阻塞干擾：接收機在接收弱有用信號時，受到接收頻率兩旁、高頻回路帶內一個強干擾信號的干擾，其害處是將被干擾系統的接收機推向飽和而阻礙通信。在多系統設計時，只要保證到達接收機輸入端的強干擾信號功率不超過系統指標要求的阻塞電平，系統就可以正常工作。 50分集

32、技術分集技術u 目的：對抗信號衰落u 定義： 分集技術是指系統能同時接收兩個或更多個輸入信號，這些輸入信號的衰落互不相關，系統分別解調這些信號然后將他們相加，這樣就可以接收到更多有用信號，克服衰落。系統中的分集方式越多，抗衰落的能力就越強。u 分類時間分集：在不同的時隙上傳輸同一信號；頻率分集：用多個載波傳輸同一信號；極化分集：在不同的極化方式傳輸同一信號；空間分集：用多個天線接受或發射同一信號。 51分集技術分集技術 兩個頻率成分具有相互獨立的衰落特性 條件f2-f1 相關帶寬Bc，頻率間隔 f=f2-f1越大，兩個不同頻率信號之間衰落的相關性越小 缺點：成倍地增加了收發信機，且需成倍地多占

33、用頻帶，降低了頻譜利用率頻率分集 發送端和接收端可以用兩個位置很近但為不同極化（正交極化）的天線分別發送和接收信號，以獲得分集效果極化分集 52分集技術分集技術多徑的每一徑時延不同，進行多徑分離合并重發時間大于信道的相關時間-ARQ技術用信道相關時間，設計交織編碼的深度時間分集應用：RAKE接收機可以在時間上分辨出細微的多徑信號，對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權調整、使之復合成加強的信號，用于CDMA系統，是時間分集的典型應用 53分集技術分集技術 也成為天線分集，是無線通信中使用最多的分集形式之一 就是采用多付接收天線來接收信號，然后進行合并。為保證接收信號的不相關性，這就要求天線之間的

34、距離足夠大，空間分集 54分集技術分集技術形成方向圖，在不同的到達方向上給予不同的天線增益。可以提高接收信號的信噪比，從而提高系統的容量，可以將頻率相近但空間可分離的信號分離開。智能天線陣元間距一般為1/2波長空間分集應用-智能天線 55分集技術分集技術在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，使信號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收，從而改善通信質量。充分利用空間資源，構建空間正交的信道，從而成倍地增加數據率?？臻g分集應用-MIMO 56小結小結3、移動通信抗干擾、抗衰落技術3.1：干擾 了解三種干擾的定義 了解消除干擾的方式3.2：分集技術 了解分集技術的分類 各類分集技術的含義

35、和典型方式 57目錄目錄1 1移動通信電波傳播特性移動通信電波傳播特性2 2移動通信基本概念移動通信基本概念3 3移動通信抗干擾、抗衰落技術移動通信抗干擾、抗衰落技術4 4天饋知識天饋知識4.1：天線輻射原理4.2：無線主要性能參數4.3：常用天線 58天線輻射原理天線輻射原理- -無線電波的極化無線電波的極化無線電波在空間傳播時，其電場方向是按一定的規律而變化的，這種現象稱為無線電波的極化。無線電波的極化是由電場矢量在空間運動的軌跡確定的。如果電波的電場方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場方向與地面平行，則稱為水平極化波。圓極化 線極化 左旋、右旋；垂直、水平 59天線輻射

36、原理天線輻射原理- -無線電波的極化無線電波的極化天線極化是指電場矢量在空間運動的軌跡。 60天線輻射原理天線輻射原理- -無線電波的極化無線電波的極化雙極化天線：由兩組正交的輻射單元組成。1）互補（完備不相關。正交/90度）（規劃工作）2）相當（平衡工作。+45/-45） （勝任工作）3）高效（XPD 降低損耗） （專注工作） 61天線輻射原理天線輻射原理- -天線定義天線定義天線的定義：能夠有效地向空間某特定方向輻射電磁波或能夠有效地接收空間某特定方向來的電磁波的裝置。 62天線輻射原理天線輻射原理- -天線作用天線作用基站天饋系統示意圖防雷保護器防雷保護器主饋線（主饋線（7/8“）饋線卡

37、饋線卡走線架走線架接地裝置接地裝置接頭密封件接頭密封件絕緣密封膠帶，絕緣密封膠帶，PVC絕緣膠帶絕緣膠帶天線調節支架天線調節支架板狀天線板狀天線抱桿（抱桿（ 50114mm）室外跳線室外跳線室內超柔跳線室內超柔跳線饋線過線窗饋線過線窗基站基站天線的作用：將饋管中的高頻電磁能轉成為自由空間的電磁波；反之將自由空間中的電磁波轉化為饋管中的高頻電磁能。 63天線輻射原理天線輻射原理- -天線半波振子天線半波振子天線半波振子：半波振子是天線的基本輻射單元，波長越長，天線半波振子越大。 64天線輻射原理天線輻射原理- -天線方向圖天線方向圖天線輻射方向圖：用來表述天線在空間各個方向上所具有的發射和接收電

38、磁波的能力。一般為三維輻射立體圖。 65天線輻射原理天線輻射原理- -天線方向圖天線方向圖實際評判中是其轉化成的二維平面圖形，即水平面方向圖及垂直面方向圖。 66天線輻射原理天線輻射原理- -天線組成部件天線組成部件天線組成部件同一款基站天線有多種設計方案來實現。設計方案涉及到天線的以下四部分：1）輻射單元（對稱振子 or 貼片陣元）2）反射板（底板）3）功率分配網絡（饋電網絡）4）封裝防護（天線罩） 67天線性能參數天線性能參數天線工作頻率無論天線還是其他通信產品，總是在一定的頻率范圍（頻帶寬度）內工作，其取決于指標的要求。通常情況下，滿足指標要求的頻率范圍即可為天線的工作頻率。一般來說，在

39、工作頻帶寬度內的各個頻率點上，天線性能是有差異的。因此，在相同的指標要求下，工作頻帶越寬，天線設計難度越大。輻射參數主瓣、副瓣；半功率波束寬度；增益；波束下傾角；前后比；交叉極化鑒別率；上旁瓣抑制；下零點填充； 68天線性能參數天線性能參數根據天線輻射參數對網絡性能影響程度，可分類如下：對網絡的不同影響程度對網絡的不同影響程度天線參數天線參數滿足網絡覆蓋要求的基礎指標水平面波束寬度、垂直面波束寬度、電下傾角度、前后比增益能夠提升網絡通信質量的輔助指標交叉極化比、上旁瓣抑制對網絡性能有影響的輔助指標下零點填充方向圖圓度 69天線性能參數天線性能參數半功率波束寬度在方向圖主瓣范圍內，相對最大輻射方

40、向功率密度下降至一半時的角域寬度，也叫3dB波束寬度。水平面的半功率波束寬度叫水平面波束寬度；垂直面的半功率波束寬度叫垂直波束寬度。 70天線性能參數天線性能參數天線增益與波束寬度的關系： 71天線性能參數天線性能參數水平面波束寬度每個扇區的天線在最大輻射方向偏離60時到達覆蓋邊緣，需要切換到相鄰扇區工作。在60的切換角域，方向圖電平應該有一個合理的下降。電平下降太多時，在切換角域附近容易引起覆蓋盲區掉話；電平下降太少時，在切換角域附近覆蓋產生重疊，導致相鄰扇區干擾增加。理論仿真和實際應用結果表明：在密集建筑的城區，由于多徑反射嚴重，為了減小相鄰扇區之間的相互干擾，在60的電平下降至-10dB

41、左右為好,反推半功率寬度約為65；而在空曠的郊區，由于多徑反射少，為了確保覆蓋良好，在60的電平下降至-6dB 左右為好，反推半功率寬度約為90。 72天線性能參數天線性能參數水平面波束寬度、波束偏斜及方向圖一致性決定了覆蓋區方位向的性能好壞。多徑反射傳播：P 1/Rnn = 2460電平設計：市區 n=33.5910.5dB 下降郊野：n=26 dB 下降 73天線性能參數天線性能參數垂直面波束寬度及電下傾角精度決定了網絡覆蓋區中距離向性能的好壞。觀察下圖的垂直面方向圖。波束應該適當下傾，下傾角度最好使得最大輻射指向圖 中目標服務區的邊緣。如果下傾太多（黃色），服務區遠端的覆蓋電平會急劇下降

42、；如果下傾太少，覆蓋在服務區外，且產生同頻干擾問題。 74天線性能參數天線性能參數電下傾角度最大輻射指向與天線法線的夾角。 75天線性能參數天線性能參數前后比抑制同頻干擾或導頻污染的重要指標.通常僅需考察水平面方向圖的前后比,并特指后向30范圍內的最差值。前后比指標越差，后向輻射就越大，對該天 線后面的覆蓋小區造成干擾的可能性就越大。特殊應用中才會考察垂直面方向圖的前后比，比如基站背向區域有超高層建筑物。 76天線性能參數天線性能參數天線增益系指天線在某一規定方向上的輻射功率通量密度與參考天線（通常采用理想點源）在相同輸入功率時最大輻射功率通量密度的比值。 77天線性能參數天線性能參數天線增益

43、、方向圖和天線尺寸之關系天線增益是用來衡量天線朝一個特定方向收發信號的能力，它是選擇基站天線重要的參數之一。天線增益的幾個要點:1）天線是無源器件，不能產生能量。天線增益只是將能量有效集中向某特定方向輻射或接受電磁波的能力。2）天線的增益由振子疊加而產生。增益越高，天線長度越長。3）天線增益越高，方向性越好，能量越集中，波瓣越窄。 78天線性能參數天線性能參數增益影響覆蓋距離指標 ,合理選擇增益！提高天線增益，覆蓋的距離增大，但同時會壓窄波束寬度，導致覆蓋的均勻性變差。天線增益的選取應以波束和目標區相配為前提，為了提高增益而過分壓窄垂直面波束寬度是不可取的，只有通過優化方案，實現服務區外電平快

44、速下降、壓低旁瓣和后瓣，降低交叉極化電平，采用低損耗、無表面波寄生輻射、低VSWR的饋電網絡等途徑來提高天線增益才是正確的。 79天線性能參數天線性能參數交叉極化比極化分集效果優劣的指標為了獲得良好的上行分集增益，要求雙極化天線應該具有良好的正交極化特性，即在60的扇形服務區內，交叉極化方向圖電平應該比相應角度上的主極化電平有明顯的降低，其差別（交叉極化比）在最大輻射方向應大15dB，在60內應大于10dB，最低門檻也應該大于7dB，如圖所示。如此，才可以認為兩個極化接收到的信號互不相關。 80天線性能參數天線性能參數副瓣抑制抑制同頻干擾或導頻污染的輔助指標對于城區建筑物密集的應用場景，一方面

45、因通信容量大要求縮小蜂窩，另一方面因樓房遮擋和多徑反射，難以實現大距離覆蓋。通常采用增益1315dBi的低增益天線，大下傾角做微蜂窩覆蓋，從而，主波束的上側第一、二旁瓣指向前方同頻小區的可能性很大，這就要求在設計天線時，設法對上旁瓣進行抑制，從而降低干擾。 81天線性能參數天線性能參數下零點填充在某些特殊場景有限減少盲點的輔助指標在天線設計時，對下零點進行適當填充，就可能減少掉話率。但零點填充要適可而止，當對零點填充要求較高時，增益損失較大，得不償失。對于低增益天線，由于波瓣較寬，應用時通常下傾角較大，下旁瓣不參與覆蓋，不需要進行零點填充。多徑的影響，導致近距離零點效應不明顯或者消失。 82天線性能參數天線性能參數方向圖圓度評估全向天線均勻覆蓋效果的指標僅需考察水平