移动通信04.ppt
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1、移动通信第四讲移动信道中的电波传播与分集接收(一) 回顾n我们已经了解了BTS小区cell、LocationArea(BSC)区、MSC区等概念n分级之下的无缝覆盖n导出了常用移动通信系统模型MTBTSBSCMSC/VLRCNHLR/AUC用户BSSNSS回顾n知道了移动通信接入网AN与电信网络基础设施之间的关系运营者CN网络移动通信网MT回顾n为了深入分析起见,借用ISO组织倡导的OSI(开放系统互连)7层协议模型n得到了移动通信系统(接入系统)的分层描述方法功能分层轴设 备 分 布 轴回顾n具体到GSM系统以及深受其影响的系统n有如下模型RR链路层物理层 无线信道链路层线缆链路层线缆链路层
2、线缆人 MTBTSBSCMSCMMCCRRMMRRMMCCLevel 3Level 2Level 1回顾n其中的直接连接子系统的接口协议n中继连接子系统的对等实体的意义n尤其是空中接口RR链路层物理层 无线信道链路层线缆链路层线缆链路层线缆人 MTBTSBSCMSCMMCCRRMMRRMMCCLevel 3Level 2Level 1回顾n对于物理层、高层协议的简单评述n物理层复杂,系统体制及协议的多样性n高层量大,有一定的继承性n尽量使得高层协议于底层设备无关回顾n物理层的打包传输n物理帧,及其对高层协议包(信令、数据)的承载n物理帧的一般格式帧 头帧 号信 息均 衡训 练校 验信 息回顾n
3、发送、接收的一般过程n发送信源压缩、纠错编码、交织、成帧、基带成形、中频调制、射频搬移、放大发射。n接收天线接收、低噪声放大、射频搬移、中频解调、捕捉、同步、译码。回顾信源编码信源信道编码中频调制BPF混频BPF功放BPFI 中频0射频0交织成帧成形BPF信宿LNA放大混频BPF解调译码I 中频0射频I捕捉同步回顾n捕捉同步环节非常重要n初始捕捉针对物理帧头n有频差存在n靠包络检波思想,来确定帧头是否到达n到达以后的检验序贯检测n一旦粗同步上,对帧头进行信道估计,并且抵消系统间的频率差异载波同步回顾n帧同步(组同步、符号同步)在序贯检测完成后认为已经完成n位同步对发送的物理帧,以高于其物理为速
4、率的若干倍的本地位时钟,进行采样、处理,择其中的较大值使用,并且以之为接收端的位时钟。动态调整时钟电路或算法,保持位同步。回顾n这样得到了解调、译码后的数据。n能否正确操作,取决于输入端的信号功率,及整套算法。n但是接收功率是一个至关重要的因素。n那么,接收功率应该多大?发射功率应是多大?与哪些因素有关?n经济性、无线电电磁干扰的角度理解。移动通信无线信道概述 n无线信道指的是:n超长波 (100-10km)极低频VLF(3 - 30KHz)n长波 (101km) 低频LF (30300KHz)n中波 (1000100m)中频MF (0.33MHz)n短波 (10010m)高频HF (330M
5、Hz)n超短波(米波)(101m) 甚高频VHF(30300MHz)n微波(分米波)(101dm) 特高频UHF(0.33GHz)n微波(厘米波)(101cm) 超高频SHF(330GHz)n微波(毫米波)(10-1mm) 极高频EHF(30-300GHz) 移动通信无线信道概述n微波段内还有所谓:nC波段(3.625至6.425GHz)、nKu波段(10.95至14.50GHz)等称谓n起源于战时雷达等设备工作频率的保密称呼。 无线电波的传播特性 nVLF: 超长波,地表面波传播nLF: 长波, 地表面波传播nMF: 中波, 地表面波传播nHF: 短波, 电离层反射传播nVHF:超短波,视距
6、直射、反射、散射nUHF:分米微波,视距直射、反射、散射nSHF:厘米微波,视距直射、反射、散射nEHF:毫米微波,视距直射、反射、散射 移动通信无线信道 n占用VHF、UHF频段居多n以直射、折射、绕射、反射、散射等无线电波传播方式为主,传递到收方n因而信道是时变的,或叫变参信道。 VHF、UHF电波传播特性 n150MHz频段 传呼等n450MHz频段 集群通信、模拟手机等n900MHz频段 GSM、CDMA等n1800MHz频段 GSM(DCS-1800)等n2000MHz频段 IMT-2000(3G)n2400MHz频段 WLAN、Bluetooth、HomeRF等 VHF、UHF频段
7、电波以直射、反射传输为主 n该频段地面波传播部分衰耗大,所以接收到的地表波信号能量几乎可以不计。 n该频段电波会穿透电离层,不会反射回来,因而接收不到电离层反射回来的电波能量。 n以直射(折射可被看作分段直射)、受障碍物反射传播(散射可被看作漫反射)方式为主要形式传播。 n绕射指的是VHF、UHF频段电波经过山体、森林时被部分吸收的现象,这部分影响可折合到直射传播时的能量损耗上去。 自由空间中的直射波传播 n直射波可按自由空间中的传播来考虑 n没有阻挡,没有吸收。 n实际上地面上空的空气在一定条件下的电波传播 n大气各向同性,、1、空中无阻挡,接收处无地面反射的电波传播也可看作自由空间传播。
8、自由空间中的直射波传播 续(1)n自由空间中直射波的能量扩散 n虽然自由空间中直射波不会被阻挡或被吸收,但能量仍会由于电波扩散而受到衰减。 自由空间传输损耗公式 nLfs = PT / PRnPT:辐射功率,瓦 nPr:接收功率,瓦 nGT:发散天线增益 nGR:接收天线增益 自由空间传输损耗公式 续(1)n可根据电波在自由空间传播规律列出得到下式: nPr=SAR=(PTGT/4d2)(2GR/4) =PTGTGR( / 4d )2nLfs=PT/PR= GTGR( 4d / )2自由空间传输损耗公式 续(2)nLfs(db)=10lg( 4d / )2 - 10lg( GTGR )n此中:
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