无线网络基础.pptx

会计学1无线网络基础无线网络基础课程目的课程目的n n学习完本课程，你将能够：学习完本课程，你将能够：n n了解无线通信的背景分类了解无线通信的背景分类n n了解无线通信的系统组成了解无线通信的系统组成n n了解无线通信的各种规范了解无线通信的各种规范n n了解无线通信的电波传播了解无线通信的电波传播n n了解无线通信的传播模型了解无线通信的传播模型n n了解无线通信的多址技术了解无线通信的多址技术n n了解无线通信的抗衰落了解无线通信的抗衰落n n了解无线通信的抗干扰了解无线通信的抗干扰第1页/共97页目录目录q历史及发展q系统及网络q组成及规范q电波传播q传播模型q多址技术q抗衰落q抗干扰第2页/共97页物理发现物理发现模拟通信得到发展通信技术发展通信技术发展开辟模拟通信新纪开辟模拟通信新纪元元物理发现物理发现1928年奈奎斯特准则和取样定理1948年山农定理在理论上为数字通在理论上为数字通信准备了条件信准备了条件物理发现物理发现20世纪50年代发明半导体20世纪60年代发明集成电路开辟了数字通信新开辟了数字通信新纪元纪元数字通信得到发展通信技术发展通信技术发展1906年发明电子管物理发现物理发现20世纪40年代提出静止卫星概念，但无法实现1963年第一次实现同步卫星通信通信技术发展通信技术发展开辟空间通信新纪开辟空间通信新纪元元20世纪50年代航天技术物理发现物理发现光纤通信得到发展通信技术发展通信技术发展开辟光纤通信新纪开辟光纤通信新纪元元20世纪60年代发明激光20世纪70年代高锟发明光导纤维历史与发展历史与发展第3页/共97页51G2G3G2.5G80s初80s末96年2002年无线通信系统时间GSMPDCD-AMPS IS-95AW-CDMACDMA2000TD-SCDMAAMPSTACSNMTNTTJ-TACS GPRSIS-95B第一代(80年代)模拟第二代(90年代)数字第三代(2000)FDMATDMA为主为主、CDMA800/900/1800/1900MHz450/800/900MHzCDMA为主为主、TDMA2GHz、扩展频段4GLTE第四代(2010)2010年移动通信技术发展历程移动通信技术发展历程第4页/共97页201020102008200820002000198719872010年，中国移动用户总数为5.84亿，3G用户数2070万；2010年，中国联通用户总数为1.53亿，3G用户数1131万；2010年，中国电信用户数接近1亿2009年，工信部发放给中国移动、中国电信和中国联通3G牌照2008年，中国联通，开通WCDMA试验网2008年，中国移动启动TD-SCDMA社会化测试和试商用工作2008年，中国电信收购中国联通CDMA网，进入移动通信领域2002年，中国联通CDMA移动通信网正式开通商用。2005年，中国移动GRPS正式商用，进入2.5G时代。2000年，中国电信、中国移动正式挂牌成立。1999年，移动通信分营工作启动，移动电信分家1996年，移动电话实现全国漫游，并开始提供国际漫游服务。1995年，GSM数字电话网正式开通。1994年，中国联通成立1994年，邮电部移动通信局成立，负责运营移动通信业务。1987年，第一个模拟蜂窝移动电话系统在广东省建成并投入商用201320132013年，工信部发放给中国移动、中国电信和中国联通4G牌照中国移动通信发展简史中国移动通信发展简史第5页/共97页目录目录q历史及发展q系统及网络q组成及规范q电波传播q传播模型q多址技术q抗衰落q抗干扰第6页/共97页按照连接方式按照连接方式m电路连接、分组连接等按照应用背景按照应用背景m固定接入、移动接入、数据接入等按照多址方式按照多址方式m点对点、点对多点等按照传播方式按照传播方式m地面视距、地面超视距、对流层散射、电离层反射、卫星等按照频段范围按照频段范围m短波、超短波、微波、毫米波等无线系统分类一无线系统分类一第7页/共97页短波短波/超短波通信超短波通信m天波（电离层）：数据/电话、单边带m地波：小型接力机、单双工电台、对讲机微波通信微波通信m微波接力（模拟、数字）、散射、点对多点微波m电视、电话、数据卫星通信卫星通信m高轨道（同步静止）、中轨道、低轨道m电视、电话、数据移动通信移动通信m蜂窝电话、无绳电话、无线数据、集群系统、寻呼系统m卫星移动系统无线系统无线系统分类二分类二第8页/共97页长波30300 KHz10-1km中波0.3-1.5 MHz1000-200m短波1.5-30 MHz100-10m超短波米波30-300 MHz10-1m微波分米波0.33 GHz100-10cm厘米波30-300 GHz10-1cm毫米波30-300 GHz 10-1mm亚毫米波300-3000 GHz1-0.1mm光波红外光3103-3105 GHz100-1m可见光3105-3106 GHz0.8-0.4m波长波长第9页/共97页无线数据接入无线数据接入mWLAN、WWAN、WMAN、WHAN、WPAN、WVANm802.11、HIPERLAN，Bluetooth无线移动接入无线移动接入m2G3G4G无线固定接入无线固定接入mWLL，ISM，LMDS地面无线系统应用分类地面无线系统应用分类第10页/共97页主要性能主要性能频率规划频率规划传输质量传输质量传输范围传输范围标准及协议标准及协议用户容量用户容量业务种类业务种类无线系统及网络的主要性能无线系统及网络的主要性能第11页/共97页GSM900GSM900频段频段为为885890(885890(上行上行)/930935()/930935(下行下行)（此频段属于（此频段属于EGSMEGSM），），890909890909(上行上行)/935954()/935954(下行下行)（此频段属于（此频段属于PGSMPGSM），共），共24M24MGSM1800GSM1800频段频段为为17101720(17101720(上行上行)/18051815()/18051815(下行下行)，共，共10M10MTD-SCDMATD-SCDMAA A频段：频段：20102025MHz20102025MHz，建设，建设最好的，最早使用的，广泛室外使用的频段最好的，最早使用的，广泛室外使用的频段F F频段：频段：18801920MHz18801920MHz，考虑，考虑与小灵通干扰，应从低开始使用与小灵通干扰，应从低开始使用E E频率：频率：23202370MHz23202370MHz，主要，主要室内室内使用，室内使用，室内防止与防止与WLANWLAN冲突冲突TD-LTETD-LTE频段为频段为1880 1880-1900 MHz-1900 MHz、2320-2370 MHz2320-2370 MHz、2575-2635 MHz2575-2635 MHz中国移动的频率划分中国移动的频率划分第12页/共97页中国中国中国中国联通联通联通联通GSM900GSM900频段为频段为909915(909915(上行上行)/954960()/954960(下行下行)，共，共6M6MGSM1800GSM1800频段为频段为17451755(17451755(上行上行)/18401850()/18401850(下行下行)，共，共10M10MWCDMAWCDMA分配的频率是分配的频率是194019401955MHz(1955MHz(上行上行)/2130)/21302145MHz(2145MHz(下行下行)LTELTE频段为：频段为：2300-2320 MHz2300-2320 MHz、2555-2575 MHz2555-2575 MHz；中国电信中国电信中国电信中国电信800M800M的频段：的频段：825-835 MHz(825-835 MHz(上行上行)/870-880 MHz()/870-880 MHz(下行下行),),共共10MHz;10MHz;CDMA2000CDMA2000分配的频率是分配的频率是192019201935MHz(1935MHz(上行上行)/2110)/21102125MHz(2125MHz(下行下行)LTELTE频段频段为：为：2370-2390 MHz2370-2390 MHz、2635-2655 MHz2635-2655 MHz；联通和电信的频率划分联通和电信的频率划分第13页/共97页n n什么是蜂窝？什么是蜂窝？n n引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限的频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。的频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。n n蜂窝的主要特点：蜂窝的主要特点：n n通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区的不同小区间重复利用，通过控制发射功率使得频谱资源在一个大区的不同小区间重复利用，n n通过将小区划分成更小的小区的方法（小区分裂）来增大系统的容量通过将小区划分成更小的小区的方法（小区分裂）来增大系统的容量。无线移动接入无线移动接入-蜂窝系统蜂窝系统第14页/共97页n n容量容量n n小区容量：每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数。小区容量：每个小区在给定工作频段上所能支持的最大用户数。n n系统容量：整个系统在给定频段上单位面积所能支持的用户数。系统容量：整个系统在给定频段上单位面积所能支持的用户数。n n影响容量的因素：影响容量的因素：n n可用带宽；要求的载波可用带宽；要求的载波-干扰比；频率再用因子；小区大小；提高容干扰比；频率再用因子；小区大小；提高容量的其它措施，如：话音激活、扇区化等。量的其它措施，如：话音激活、扇区化等。n n比较比较n nCDMACDMA（IS-95IS-95）比比TDMATDMA（GSMGSM）的系统容量可提高）的系统容量可提高3 34 4倍。倍。无线移动接入无线移动接入-容量容量第15页/共97页无线移动接入无线移动接入-2G蜂窝的概念蜂窝的概念每载波带宽:200kHz基本物理层技术基本物理层技术复用方式:TDMA+FDMA每载波8个时隙网络功能网络功能电路交换硬切换第16页/共97页qq第第第第三三三三代蜂窝系统代蜂窝系统代蜂窝系统代蜂窝系统WCDMAWCDMA：机会/问题WCDMA特点特点强调宽带技术，最小带宽5MHzBTS间不需要同步和GPS正反向信道相干解调机会/问题WCDMA基本参数基本参数码片速率：4.096/8.192/16.3843Mc/s,波道间隔：5/10/20 MHz功率控制速率：1600b/s编码方式：卷积码 R=1/3,1/2,k=9和Turbo Code无线移动接入无线移动接入-3G第17页/共97页q第第三三代蜂窝系统代蜂窝系统CDMA-2000：机会/问题以以IS-95为基础为基础相同的码片速率、软切换技术、功率控制技术机会/问题技术改进技术改进反向信道连续导频和相干解调多载波方式提高传输速率机会/问题基本参数基本参数码片速率：1.2288/3.686Mc/s,波道间隔：N1.25/5 MHz功率控制速率：800b/s编码方式：卷积码 R=1/4,1/3,1/2,k=9和Turbo Code无线移动接入无线移动接入-3G第18页/共97页无线移动接入无线移动接入-3G蜂窝的概念蜂窝的概念每载波带宽:1.6MHz相邻小区可以使用相同频率基本物理层技术复用方式复用方式:TDMA+CDMA+FDMASDMA每时隙有16个码道数字调制(QPSK)网络功能网络功能电路，包交换硬，接力切换第19页/共97页n n第第四四代代蜂窝蜂窝系统系统TD-LTETD-LTE：n n信道信道带宽灵活带宽灵活配置配置1.4M1.4M，3M3M，5M5M，10M10M，15M15M，20M20Mn n功率控制功率控制：开环结合闭环开环结合闭环n nMIMOMIMO多天线技术多天线技术：支持：支持n n双工方式双工方式：TDDTDDn n子帧上下行配置子帧上下行配置:无线帧中多种子帧上下行配置方式无线帧中多种子帧上下行配置方式n nHARQ:HARQ:个数与延时随上下行配置方式不同而不同个数与延时随上下行配置方式不同而不同n n调度周期调度周期:随上下行配置方式不同而不同，最小随上下行配置方式不同而不同，最小1ms1ms无线移动接入无线移动接入-4G第20页/共97页 我国发放TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三张牌照，将分属中国移动、中国联通和中国电信。TD-SCDMATD-SCDMA：特点：在频谱利用率、对业务支持具有灵活性等独特优势。优势：中国自有3G技术，获政府支持 WCDMAWCDMA：特点：基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术。优势：有较高的扩频增益，发展空间较大，全球漫游能力最强，技术成熟性最佳。CDMA2000CDMA2000：特点：是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，由美国高通公司为主导提出。优势：可以从原有的CDMA1X直接升级到3G，建设成本低廉。国内国内3G网络形势网络形势第21页/共97页 LTE是英文Long Term Evolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的部分，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营成本的降低。3GPP长期演进(LTE)项目是近几年来3GPP启动的最大的新技术研发项目，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。3GPP LTE项目的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h高速移动用户提供100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。LTELTE网络网络第22页/共97页目录目录q历史及发展q系统及网络q组成及规范q电波传播q传播模型q多址技术q抗衰落q抗干扰第23页/共97页组成框图组成框图25发基带发基带单元单元发中频发中频单元单元发射频发射频单元单元发天线发天线单元单元收基带收基带单元单元收中频收中频单元单元收射频收射频单元单元收天线收天线单元单元无线传播无线传播信道信道基带信号基带信号：即基本的信息信号，指发射机调制之前或接收机调制之后的信号；中频信号中频信号：是基带信号或射频信号经过变频而获得的一种信号.为了使放大器的稳定的工作和减小干扰.射频信号射频信号：就是我们所说的电磁波.可以向空间辐射第24页/共97页基带单元框图基带单元框图26发端接发端接口处理口处理发端信发端信道处理道处理发端调发端调制映射制映射发端基发端基带滤波带滤波收端接收端接口处理口处理收端信收端信道处理道处理收端解收端解调映射调映射收端基收端基带滤波带滤波比特流及时钟输入比特流及时钟输出复接、分接扰码、去扰纠错、交织均衡、去干扰扩频映射二进/多进映射基带成形匹配滤波基带复矢量信号输出基带复矢量信号输入第25页/共97页中频单元框图中频单元框图27复数复数调制器调制器中频放中频放大滤波大滤波复数复数解调器解调器中频信中频信道处理道处理AGC中频放大中频放大收端收端中频滤波中频滤波发送中频信号输出接收中频信号输入基带复矢量信号输入基带复矢量信号输出发端发端中频本振中频本振载波时载波时钟同步钟同步第26页/共97页射频单元框图射频单元框图28上上变频器变频器射频功射频功率放大率放大下下变频器变频器射频信射频信道处理道处理射频前射频前置放大置放大收端收端射频滤波射频滤波发送射频信号输出接收射频信号输入接收中频信号输出发端发端射频本振射频本振收端射收端射频本振频本振发送中频信号输入发端发端射频滤波射频滤波频率控制第27页/共97页天线单元框图天线单元框图29发送射频信号输入接收射频信号输出天天线线收发双工收发双工FDD/TDD发射信号接收信号第28页/共97页qq多址方式多址方式qq双工方式双工方式qq调制解调方式调制解调方式qq信道编码方式信道编码方式qq信源编码方式信源编码方式qq发送频谱发送频谱qq发送功率发送功率qq信道速率信道速率qq误码门限误码门限q工作频段及频谱安排q传输距离及传输方式q传输容量q传输质量q业务方式q供电方式及耗电量q环境条件q可靠性性能指标概述性能指标概述第29页/共97页mm工作频段：根据频谱规划，划分给工作频段：根据频谱规划，划分给该项业务的工作频率范围。该项业务的工作频率范围。mm波道配置：根据频谱规划，在工作波道配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出若干个波道，供用户选频段内划分出若干个波道，供用户选用。用。mm收发配置：根据频谱规划，在工作收发配置：根据频谱规划，在工作频段内划分出发送和接收子频段。频段内划分出发送和接收子频段。频段宽度频段宽度波道间隔波道间隔收发频差收发频差ffff1f1f1f2工作频段及频谱安排工作频段及频谱安排第30页/共97页n n发送频谱框架发送频谱框架qq发送功率发送功率n n为了保证有一个较好的电磁环境，为了保证有一个较好的电磁环境，无线通信系统的发送功率有较严格无线通信系统的发送功率有较严格的规定。的规定。发送功率的等级：发送功率的等级：n n无绳电话：无绳电话：毫瓦级毫瓦级n n移动电话：瓦级移动电话：瓦级n n微波通信：十瓦级微波通信：十瓦级n n卫星通信：百瓦级卫星通信：百瓦级主瓣宽度：主瓣宽度：B带外辐射：带外辐射：Lf0fBLdB发送频谱和发送功率发送频谱和发送功率第31页/共97页技术体制：考虑原则技术体制：考虑原则 m在给定的频率、功率和空间条件下实现最大的传输容量。m在给定的信道衰落和干扰条件下实现最好的业务质量。m成本、体积、重量、耗电等。有效性有效性可靠性可靠性灵活性灵活性实用性实用性m为固定及移动用户提供最灵活的无线接入手段。技术体制技术体制-考虑原则考虑原则第32页/共97页技术体制：关于有效性技术体制：关于有效性 采用有效的信源编码技术，在保证原始消息质量的条件下，尽可能压缩传输所需的比特率。控制发射机的功率，在通信区域内划分出许多蜂窝状小区，从而提高无线频 谱的利用率。采用高效率的调制技术（包括频谱成形技术），尽可能压缩传输给定比特率所需的带宽。利用天线的自动定向或扇区划分，在通信区域内形成许多定向的小区，从而提高无线频谱利用率。信源编码技术信源编码技术蜂窝技术蜂窝技术调制技术调制技术智能天线技术智能天线技术技术体制技术体制-有效性有效性第33页/共97页m冗余度技术：l纠错编码，比特上的冗余度；l扩频与跳频，频率上的冗余度；l电平储备，功率上的冗余度；l备份切换，设备上的冗余度。m抵销技术：l均衡，用频域或时域的方法校正信道的传递函数；l分集，用多重频率、时间或天线接收的信号抵销多径效应；l多用户检测；l自适应干扰抵销。技术体制：关于可靠性技术体制：关于可靠性技术体制技术体制-可靠性可靠性第34页/共97页m无线多路l无线多路是无线通信灵活性的表现之一。l无线多路一般遵循多路电话的标准，如：PDH的基群、二次群等，SDH的STM-1等。采用TDM体制。l无线通信还能提供灵活的旁路业务。m无线多址l无线多址接入是无线通信灵活性的表现之二。l采用FDMA、TDMA、CDMA、SDMA等多址接入技术。l既能固定接入，也能移动接入。l在蜂窝移动系统中，越区和漫游技术的重要性重要性。技术体制：关于灵活性技术体制：关于灵活性技术体制技术体制-灵活性灵活性第35页/共97页m便携性l便于携带，是无线通信作为个人通信物理层基础的重要特点。l为了满足便携性，对个人便携终端（如：手机）的体积、重量、功耗都提出了很高的要求。l为解决此问题需要综合的技术。m经济性l随着个人通信的发展，无线通信已从传统的投资类产品转化为市场巨大的消费类产品。l在市场竞争的推动下，无线通信产品的成本价格必须大幅度下降。l降低成本的关键：采用系统集成技术和批量生产技术。技术体制：关于实用性技术体制：关于实用性技术体制技术体制-实用性实用性第36页/共97页目录目录q历史及发展q系统及网络q组成及规范q电波传播q传播模型q多址技术q抗衰落q抗干扰第37页/共97页无线电波无线电波无线电波是无线通信中信息传播的载体无线电波无处不在无线广播无线电视卫星通信移动通信雷达第38页/共97页无线电波无线电波n无线电波的传播n速度、频率和波长第39页/共97页无线电波传播机制无线电波传播机制n直射n反射n散射n绕射（衍射）第40页/共97页反射反射n n发生在光滑的、远大于波长的介质表面，如平坦的陆地、海面、建筑物和墙壁等物体的表面第41页/共97页绕射绕射n n当接收机和发射机之间的无线路径被物体的边缘阻挡时发生绕射n绕射使得无线电信号能够传播到阻挡物后面。第42页/共97页绕射损耗绕射损耗n收发之间有阻挡物和没有阻挡物两种情况接收场强的比值第43页/共97页散射散射n n当电磁波穿行的介质中存当电磁波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非位体积内阻挡体的个数非常巨大时，发生散射常巨大时，发生散射n散射波产生于粗糙表面、小物体或其它不规则物体。在实际通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会引发散射 第44页/共97页城区的电波传播城区的电波传播n很少有直射波能直接到达移动台，大部分情况，接收的信号主要是反射波、绕射波和散射波的叠加 第45页/共97页城区的电波传播城区的电波传播n电波在城市峡谷中的波导效应第46页/共97页开阔地的电波传播开阔地的电波传播n在开阔地，电波传播方式相对简单，主要以直射波和反射波为主，平坦地面传播的路径损耗为式中有式中有y y =4=4。该式表明增加天线高度一倍，可补偿。该式表明增加天线高度一倍，可补偿6dB6dB损耗损耗 ；而移动台接收功率随距离的；而移动台接收功率随距离的4 4次方变化，即距离增大一倍，接收到的功率减小次方变化，即距离增大一倍，接收到的功率减小12dB12dB。第47页/共97页陆地移动通信中的无线信号陆地移动通信中的无线信号n陆地无线电波传播极其复杂，存在直射、反射、绕射和散射等多种传播方式和多径，有时会引起严重的信号衰落 n基站发出的无线电信号的传播路径损耗受地面地形地物的影响很大，基站越高信号传得越远 n无线电波传播还和频率相关，频率越高，传播路径损耗越大，绕射能力越弱，传播的距离也越近第48页/共97页自由空间自由空间的电波传播的电波传播n n自由空间电波传播损耗是无线电工程的一个基本参数，可提供一个有用的比较标准，来评价传输路径的性能n n所谓自由空间是指充满均匀、线性、各向同性理想介质的无限大空间。在自由空间中，电磁波能量没有介质损耗，还不需要考虑边界条件n n无限大真空空间是自由空间的一个典例第49页/共97页自由空间的电波传播自由空间的电波传播nPr:接收信号功率接收信号功率nPt：发射信号功率：发射信号功率nGt：发射天线增益：发射天线增益nGr：接收天线增益：接收天线增益nd：接收和发射天线之间的距离：接收和发射天线之间的距离n：射频信号波长：射频信号波长第50页/共97页自由空间传播的路径损耗自由空间传播的路径损耗自由空间传播路径损耗，两个天线在自由空间条件下的特性,以理想全向天线为例：其中，f为频率，d为距离。上式与距离d成反比，当d增加一倍，自由空间路径损耗增加6分贝。同时当减小波长l（提高频率f）路径损耗增大。第51页/共97页自由空间传播的路径损耗自由空间传播的路径损耗n n自由空间的路径损耗与频率和距离的关系：第52页/共97页自由空间自由空间的路径损耗计算前提条件的路径损耗计算前提条件n n必须要满足天线的远场，天线的近场与远场是以距必须要满足天线的远场，天线的近场与远场是以距离离 划分：划分：（D D 为天线的最大物理尺寸）n且要求及如工作频段850M的一个室外基站天线，假设天线的最大尺寸为2m，我们计算得到其远场距离为：第53页/共97页菲涅尔区菲涅尔区菲涅尔区菲涅尔区微波传输中可以这么简单的理解：微波传输中可以这么简单的理解：从发射机到接收机传播路径上，有直射从发射机到接收机传播路径上，有直射波和反射波，在直射波波下面的椭圆形区叫做菲涅尔区。奇数菲涅尔区依波和反射波，在直射波波下面的椭圆形区叫做菲涅尔区。奇数菲涅尔区依次和直射波相差半波长奇数倍，但是同相位到达，可以对直射波做有益的次和直射波相差半波长奇数倍，但是同相位到达，可以对直射波做有益的补充。偶数菲涅尔正好相反，可以削弱直射波的能量。补充。偶数菲涅尔正好相反，可以削弱直射波的能量。一般设计的要求只一般设计的要求只需要第一菲尼尔区。需要第一菲尼尔区。无线电波波束的菲涅耳区是一个直接环绕在可见视线通路周围的椭球区域。无线电波波束的菲涅耳区是一个直接环绕在可见视线通路周围的椭球区域。其厚度会因信号通路长度和信号频率的不同而有变化其厚度会因信号通路长度和信号频率的不同而有变化菲涅尔区一菲涅尔区一第54页/共97页 正如上图所示，当坚硬物体突入菲涅耳区内的信号通道时，锐边衍射就会正如上图所示，当坚硬物体突入菲涅耳区内的信号通道时，锐边衍射就会使部分信号偏转，致使其到达接收天线的时间略微晚于直接信号。由于这使部分信号偏转，致使其到达接收天线的时间略微晚于直接信号。由于这些偏转的信号与直接信号有相位差，所以它们会降低其功率或者将其完全些偏转的信号与直接信号有相位差，所以它们会降低其功率或者将其完全抵消。如果树木或其他抵消。如果树木或其他“软软”物体突入菲涅耳区，它们就会削弱通过的信物体突入菲涅耳区，它们就会削弱通过的信号号(降低其强度降低其强度)。简而言之，尽管事实上你能够看到一个位置，但这并不。简而言之，尽管事实上你能够看到一个位置，但这并不意味着你就能够建立到该位置的优质无线微波电链路。意味着你就能够建立到该位置的优质无线微波电链路。菲涅尔区二菲涅尔区二第55页/共97页菲涅尔区半径与距离菲涅尔区半径与距离菲涅尔区半径与距离菲涅尔区半径与距离从发射机到接收机传播路径上，有直射波和反射波，反射波的电场方向正从发射机到接收机传播路径上，有直射波和反射波，反射波的电场方向正好好 与原来相反，相位相差与原来相反，相位相差180180度；如果天线高度较低且距离较远时，直射波路度；如果天线高度较低且距离较远时，直射波路 径与反射波路径差较小，则反射波将会产生破坏作用。径与反射波路径差较小，则反射波将会产生破坏作用。实际传播环境中，第一菲涅尔区定义为包含一些反射点的椭圆体，在这些实际传播环境中，第一菲涅尔区定义为包含一些反射点的椭圆体，在这些反反 射点上反射波和直射波的路径差小于半个波长。射点上反射波和直射波的路径差小于半个波长。在长为在长为d d路径上某一点（到发射机距离为路径上某一点（到发射机距离为dt dt，到接收机距离为，到接收机距离为drdr）的第一菲涅）的第一菲涅 尔区的半径为尔区的半径为菲涅尔区三菲涅尔区三第56页/共97页举例说明：在典型的城市基站覆盖距离为举例说明：在典型的城市基站覆盖距离为2km2km的路径上某点，假设该点距的路径上某点，假设该点距离离 发射天线发射天线100m100m，对于对于900MHz900MHz频率而言该点第一菲涅尔区半径频率而言该点第一菲涅尔区半径h0h0 5m5m。为获得最理想的覆盖范围，天线周围净空要求为为获得最理想的覆盖范围，天线周围净空要求为5050100m100m。对。对900M900M的的GSMGSM来说，在此距离的第一菲涅尔区半径约为来说，在此距离的第一菲涅尔区半径约为5m5m，这意味着基站天线底，这意味着基站天线底部要部要 高出周围环境高出周围环境5m5m。巧妙利用周围建筑物的高度，可以得到我们想要。巧妙利用周围建筑物的高度，可以得到我们想要的基站覆的基站覆 盖范围。盖范围。菲涅尔区四菲涅尔区四第57页/共97页目录目录q历史及发展q系统及网络q组成及规范q电波传播q传播模型q多址技术q抗衰落q抗干扰第58页/共97页传播模型的分类传播模型的分类n n传播模型按性质来分可以分为传播模型按性质来分可以分为:n n经验模型经验模型n n半经验模型半经验模型n n确定性模型确定性模型经验模型经验模型是根据大量的测试结果统计分析后导出的公式如：OkumuraHata模型COST231-Hata模型第59页/共97页半经验模型半经验模型n n半经验模型是在经验性模型基础上改进而成半经验模型是在经验性模型基础上改进而成n nCOST231 Walfisch-IkegamiCOST231 Walfisch-Ikegami模型模型n n校正之后的校正之后的Standard MacrocellStandard Macrocell模型模型第60页/共97页确定性模型确定性模型n n确定性模型是对实际的现确定性模型是对实际的现场环境直接应用电磁理论场环境直接应用电磁理论计算的方法计算的方法n n环境的描述从地形地物数环境的描述从地形地物数据库中得到，环境描述的据库中得到，环境描述的精度决定确定性模型的精精度决定确定性模型的精度度n n通常基于几何绕射理论通常基于几何绕射理论（GTDGTD）、物理光学）、物理光学（POPO）的射线跟踪或其他）的射线跟踪或其他精确方法精确方法nRay Tracing模型模型第61页/共97页常用传播模型常用传播模型n nOkumuraOkumuraHataHata模型模型:适用于适用于 900MHz 900MHz 宏蜂窝预测宏蜂窝预测n nCOST231COST231HataHata模型模型:适用于适用于1800MHz 1800MHz 宏蜂窝预测宏蜂窝预测n nCOST231COST231WIMWIM模型模型:适用于适用于900900和和1800MHz 1800MHz 微蜂窝预测微蜂窝预测n nKeenan-Motley:Keenan-Motley:适用于适用于900900和和1800MHz 1800MHz 室内环境预测室内环境预测n n规划软件规划软件ASSETASSET中使用中使用:适用于适用于900900和和1800MHz 1800MHz 宏蜂窝预测宏蜂窝预测第62页/共97页OkumuraHata模型模型n nHata Hata 在在 Okumura Okumura 模型基础上，设定了一系列的限制条件，通模型基础上，设定了一系列的限制条件，通过曲线拟合出来的经验公式过曲线拟合出来的经验公式n n模型假设条件：模型假设条件：n n作为两个全向天线之间的传播损耗处理；作为两个全向天线之间的传播损耗处理；n n作为准平滑地形而不是不规则地形处理；作为准平滑地形而不是不规则地形处理；n n以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采用以城市市区的传播损耗公式作为标准，其他地区采用校正公式进行修正。校正公式进行修正。适用频段f为1501500MHz；基站天线有效高度为30200米；移动台天线高度为110米；通信距离为135km；第63页/共97页OkumuraHata模型模型 为天线高度增益校正因子 为在郊区和开阔区域中应用小城市的校正因子第64页/共97页COST231-Hata模型模型 n nCOST231-HataCOST231-Hata模型也是以模型也是以OkumuraOkumura等人的测试结果为依据，通等人的测试结果为依据，通过对较高频段的过对较高频段的OkumuraOkumura传播曲线进行分析得到的公式传播曲线进行分析得到的公式n n适用条件适用条件:n nf f为为150015002000MHz2000MHz；n n基站天线有效高度为基站天线有效高度为3030200200米；米；n n移动台天线高度为移动台天线高度为1 11010米；米；n n通信距离为通信距离为1 135km35km；第65页/共97页Cost231-WIM模型公式模型公式 第66页/共97页Standard Macrocell模型模型 移动台距基站的距离 基站天线的有效高度 绕射损耗 地物校正因子 第67页/共97页室外室外传播模型的应用传播模型的应用第68页/共97页不同不同精度的模型精度的模型第69页/共97页Keenan-Motley模型模型对数距离模型对数距离模型1378.72.18零售仓库零售仓库895.21.81食品杂货店仓库食品杂货店仓库306.75.22通过三层通过三层306.55.04通过二层通过二层735.14.19通过一层通过一层50112.92.76同一楼层同一楼层63416.33.14所有位置所有位置测试点数测试点数ns s 注：国外某建筑物的实测得到的路径损耗指数和标准差注：国外某建筑物的实测得到的路径损耗指数和标准差第70页/共97页衰减因子模型衰减因子模型衰减因子模型衰减因子模型注：国外某建筑物的实测得到的注：国外某建筑物的实测得到的FAF和测量与预测误差的标准差和测量与预测误差的标准差 路径损耗指数路径损耗指数n1典型取值为典型取值为2.8FAF(dB)位置数位置数办公楼办公楼1通过一层通过一层12.97.052通过二层通过二层18.72.89通过三层通过三层24.41.79通过四层通过四层271.59办公楼办公楼2通过一层通过一层16.22.921通过二层通过二层27.55.421通过三层通过三层31.67.221s s 第71页/共97页室内室内传播模型的应用传播模型的应用第72页/共97页传播传播模型矫正模型矫正 为了获得符合本地区实际环境的无线传播模型，提高覆盖预测的准确性，为网络规划打好基础，必须进行传播模型的校正。CW测试即连续波测试，是进行模型校正的必经步骤，通过CW测试和数字地图可以获得进行模型校正的数据。这些测试数据中的经纬度信息和接收电平形成模型校正的数据源。利用随机过程的理论分析移动通信的传播，可以表示为：其中x为距离，r(x)为接收信号，r0（x）为瑞利衰落，m（x）为本地均值，也就是长期衰落和空间传播损耗的合成。第73页/共97页目录目录q历史及发展q系统及网络q组成及规范q电波传播q传播模型q多址技术q抗衰落q抗干扰第74页/共97页信号分割信号分割信号分割信号分割 多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质，实现各用户之间通信的技术，又称为“多址连接”技术。总共分为：FDMA：频分多址是把不同的用户分配在频率不同的信道上。TDMA：时分多址是把不同的用户分配在时隙不同的信道上。SDMA：空分多址是利用空间分割构成不同的信道。CDMA：码分多址允许所有使用者同时使用全部频带，且把其他使用者发出讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞(collision)问题。CDMA中所提供语音编码技术，通话品质比目前GSM好，且可把用户对话时周围环境噪音降低，使通话更清晰。第75页/共97页双工技术双工技术双工技术双工技术多址还要考虑双工方式qFDD：m收发频率分开、接收和发送通过滤波器来完成；m特点：合理安排频率；qTDD：m收发共用一个频率、接收和发送通过开关来完成；m特点：收发存在时间间隔。第76页/共97页各种系统各种系统各种系统各种系统中国移动用的是中国移动用的是TD-SCDMATD-SCDMAqTD表示双工方式是时分双工TDD,S表示同步，CDMA表示多址方式是码分多址，实际中TD-SCDMA中的“址”是由时间T,频率F和扩频码字C共同决定的。（注意TD-SCDMA不要读成了TDS-CDMA。）中国联通用的是中国联通用的是WCDMAWCDMAqW表示宽带的意思，宽带就是占用更多车道的意思，WCDMA双工方式是FDD，WCDMA中的“址”是频率F和扩频码字C共同决定。中国电信用的是中国电信用的是CDMA2000CDMA2000q双工方式是FDD，CDMA2000中的“址”是频率F和扩频