通信基础知识

无线通信基础知识点无线传播特性电磁传播－直射、反射、散射和绕射无线环境中的信号衰减分成三部分路径损耗：幅度衰减较大大尺度变化：伴随中等幅度衰减的具有对数正态分布特性的慢变化成分（慢衰落）小尺度衰落：衰减幅度较小的快变化成分（快衰落）快衰落包络分布的描述方法瑞利分布：非视距传播莱斯分布：视距传播此外还有因传播频率的扩散而引起的多普勒效应等无线传播特性发送信号接收信号干扰0dB发送信号-25dB接收信号衰落0+发送信号接收信号时延023+发送信号接收信号抖动多径效应接收信号时间强度0发射信号信号被离基站近的UE的信号“淹没”，无法通信一个UE就能阻塞整个小区远近效应Powerf几个概念多址扩频编码交织分集多址接入PowerPowerPowerFDMATDMACDMA频分多址技术业务信道在不同频段分配给不同的用户。如TACS、AMPS。时分多址技术业务信道在不同的时间分配给不同的用户。如GSM、DAMPS。码分多址技术所有用户在同一时间、同一频段上、根据不同的编码获得业务信道。FastSpreadingSequenceSlowInformationSentTXSlowInformationRecoveredRXFastSpreadingSequenceWidebandSignal扩频技术扩频通信就是将信号的频谱展宽后进行传输的技术。其理论解释为Shannon定理：C=Wlog2(1+S/N)扩频通信示意图fS（f）f0扩频前的信号频谱信号S（f）ff0扩频后的信号频谱信号S（f）ff0解扩频后的信号频谱信号干扰噪声fS（f）f0解扩频前的信号频谱信号干扰噪声信号脉冲干扰白噪声直接扩频（DS－SS）通过将伪噪声序列与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，其伪噪声序列由伪噪声生成器产生误码率受限于多址干扰和远近效应的影响用功率控制来克服远近效应，受限于功率检测的精度WCDMA采用的是直接扩频方式扩频的方式符号速率×SF=3.84McpsWCDMA中，上行信道码的SF为：4~256下行信道码的SF为：4~512WCDMA系统的扩频OVSF:正交可变扩频因子OVSF码扰码数据比特扩频后码片WCDMA的解扩解扩的方法输入信号本地PN码在T=Ts时刻判决解扩输出积分0Ts(*)dtSymbolSpreadingDespreading1-11-11-11-11-1Data=010010SpreadingcodeSpreadsignal=Data×codeSpreadingcode=1-1-11-111-1(SF=8)Data=Spreadsignal×codeChip直接扩频与解扩示意图扩频与解扩扩频定义与处理增益PG=Wc/RWc是码片速率R是信息速率用dB表示为PG=10log10(Wc/R)接收端进行相关解扩即可恢复原始信号扩展倍数越多，处理增益越高，抗干扰能力越强无纠错编码：BER10-1~10-2不能满足通信需要卷积编码：BER10-3满足语音通信需要Turbo码：BER10-6满足数据通信需要信道编码的目的编码目的：在原数据流中加入冗余信息，使接收机能够检测和纠正由于传输媒介带来的信号误差，同时提高数据传输速率。信道编码的原理信道编码信道编码技术是通过给原数据添加冗余信息，从而获得纠错能力目前使用较多的是卷积编码和Turbo编码（1/2，1/3）使用编码增加了无效负荷和传输时间适合纠正非连续的少量错误床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床？前前明明月月光光春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国WCDMA的信道编码在WCDMA系统中主要用于话音信道和控制信道，编码速率为1/2和1/3。Output0G0=557(octal)InputDDDDDDDDOutput1G1=663(octal)Output2G2=711(octal)Rate1/3convolutionalcoder——卷积码纠错编码技术——Turbo码在WCDMA系统中主要用于数据业务信道，编码速率为1/3，分组长度最大到5114比特，可以实现大分组，时延长的业务传送。xkxkzkTurbocodeinternalinterleaverx’kz’kDDDDDDInputOutputInputOutputx’k1stconstituentencoder2ndconstituentencoderTurbo编码结构基于两个或多个弱差错控制码组合，信息比特在两个编码交织器之间交织，产生两个相同的信息流，然后这些信息流复用并有可能打孔。解码时需要进行循环叠代计算。交织器卷积编码器1卷积编码器2复用输入输出WCDMA的信道编码——Turbo码交织技术交织：打乱原来的数据排列规则，按照一定顺序重新排列。作用：减小信道快衰落带来的影响。缺点：带来了附加的额外延时在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。x1x6x11x16x21x2x7…x22x3x8…x23x4x9…x24x5x10…x25输入数据A=(x1x2x3x4x5…x25)输出数据A’=(x1x6x11x16…x25)举例：交织技术交织器根据采用的技术不同，又可分为多种，如分组交织器、随机交织器、循环移位交织器、半随机交织器、奇偶交织器、均匀交织器等。WCDMA系统采用了分组交织器（又称矩形交织器）和均匀交织器两种技术。分组交织器在第一次交织（帧间交织）和第二次交织（帧内交织）中用到，特点是方式简单、对短序列交织效果较好，但交织后码元的去相关不彻底。均匀交织器在Turbo编码中用到，其特点是交织算法复杂，但去相关较彻底。交织技术原理床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国？？？？？？？？？？春春眠眠？不觉觉晓晓白白发发三三？千丈？红红豆豆生生南？国国？？？？编码信道编码对连续的码元出错不能纠错交织技术原理缺点：由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要求有不同的选择在特殊情况下，若干个随机独立差错有可能交织为突发差错。x1x6x11x16x21x2x7…x22x3x8…x23x4x9…x24x5x10…x25输入数据A=(x1x2x3x4x5…x25)输出数据A’=(x1x6x11x16…x25)举例：优点交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。提高纠错编码的有效性。信道编码和交织技术的使用床前明月光春眠不觉晓白发三千丈红豆生南国床床前前明明月月光光春春眠眠不不觉觉晓晓白白发发三三千千丈丈红红豆豆生生南南国国床春白红床春白红前眠发豆前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床春白红？？？？？？？？前眠发豆明不三生明不三生月觉千南月觉千南光晓丈国光晓丈国床？？前明明月月光光春？？眠不不觉觉晓晓白？？发三三千千丈丈红？？豆生生南南国国编码交织去交织解码突发错误WCDMA的交织技术WCDMA使用到的交织类型帧内交织一个帧内部的数据比特位置的变换操作帧间交织不同帧之间数据的位置变换Turbo编码的内部交织Turbo编码的内部交织比较复杂，它不属于上面两种简单的交织模式，它的算法可以看作是帧内交织和帧间交织的复杂嵌套。分集技术的概念两重含义：分散传输；集中处理是通过利用和查找自然界无线传播环境中的独立（或至少高度不相关）多径信号来实现的可简单解释为：如果一条路径中的信号经历了深度衰落，而另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号。优点易获得相对稳定的信号可获得分集处理增益提高信噪比空间分集又称天线分集，如果天线间的距离大于半个波长，则从不同的天线上收到的信号包络基本上是不相关的时间分集以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次接收到的信号具有独立的衰落环境，从而产生分集效果频率分集在多个频率上传送信号，其理论基础是在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落极化分集信号在空中传播进行了多次反射，由于不同极化方向的反射系数不同，使得信号在不同的极化方向上是不相关的分集的分类开环发射分集使用空时编码对信号进行处理，并从两根天线上发射，综合利用了时间分集和空间分集技术闭环发射分集由接收端反馈参数控制两根发射天线的加权，是带反馈技术的空间分集交织技术是一种隐含的时间分集技术，与WCDMA系统选用的编码方案配合使用RAKE接收技术也是一种隐含的时间分集技术。认为：一个码片时间信道的相关时间，RAKE接收利用的多径信号被认为是发射机多次发送过来的信号WCDMA使用的分集技术一些概念资源集合（类）资源要素小区（Cell）频点主扰码P-SCH/S-SCHP-CPICH/S-CPICHP-CCPCH其它公共传输信道（CTrCH）PRACHSCCPCHPCPCH无线链路（RadioLink）专用（传输/物理）信道下行共享（传输/物理）信道•本地小区•本地小区是一个物理资源的概念。NodeB在配置一个本地小区时在物理资源上必须具备建立一个小区的所有硬件资源，这些资源主要包括频点、基带、射频单元。本地小区的配置由OAM配置。RNC通过审计响应消息知道NodeB侧目前的本地小区情况。•本地小区组•包含几个本地小区。同一本地小区组内的基带资源可以共享。BMC分配专用信道资源时首先确定将建立的专用信道所在的本地小区组，再从本地小区组的共享资源中分配所需资源。•无线链路：•UE在采用专用信道通信过程中，与UTRAN某一个小区（UTRAN接入点）之间的一个逻辑关联。UE与一个小区之间仅有一个RL；UE可以同时存在多个RL（在多个小区之间软切换或更软切换）