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研发中心第一章 射频通信的电磁波第二章 射频通信系统的多址方式第三章 射频通信系统的调制解调第四章 射频通信系统的功率控制第五章 射频通信系统的天馈部分射频通信使用的波段和频段射频通信的电磁波传播个人移动通信使用的电磁波目前射频通信使用的波段从超长波波段到亚毫米波 段(包括亚毫米波以下),以至光波.射频通信使用的频 率范围和波段见下表1:表1射频通信使用的频率范围和波段频段名称频率范围波段名称波长范围 极低频(ELF)3~30Hz极长波 10E8~10E7m超低频(SLF)30~300Hz超长波10E7~10E6m特低频(ULF)300~3000Hz特长波10E6~10E5m 甚低频(VLF)3~3kHz甚长波10E5~10E4m低频(LF)30~300kHz长波10E4~10E3m中频(MF)300~3000kHz中波10E3~10E2m高频(HF)3~30MHz短波100~10m表1射频通信使用的频率范围和波段(续)频段名称频率范围波段名称波长范围 甚高频(UHF)30~300MHz超短波(米 波)10~1m特高频(UHF)300~3000MHz分米波1~0.1m 超高频(SHF)3~30GHz厘米波10~1cm 极高频(EHF)30~300GHz毫米波10~1mm 至高频(THF)300~3000GHz亚毫米波1~0.1mm光波从300MHz~3000GHz称为微波波段,现在的个人移动通信系统即工作 在分米波波段射频通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点,下面按波长分述如下:Ø极长波（极低频ELF）传播极长波是指波长为1~10万公里（频率为3~30Hz）的 电磁波。

理论研究表明，这一波段的电磁波沿陆地表面 和海水中传播的衰耗极小Ø超长波（超低频SLF）传播超长波是指波长1千公里至1万公里（频率为 30~300Hz）的电磁波这一波段的电磁波传播十分稳 定，在海水中衰耗很小（频率为75Hz时衰耗系数为 0.3dB/m）对海水穿透能力很强，可深达100m以上Ø￿￿ 甚长波（甚低频VLF）传播甚长波是指波长10公里~100公里（频率为 3~30kHz）的电磁波射频通信中使用的甚长波 的频率为10~30kHz，该波段的电磁波可在大地与 低层的电离层间形成的波导中进行传播，距离可达 数千公里乃至覆盖全球Ø长波（低频LF）传播长波是指波长1公里~10公里（频率为30~300kHz ）的电磁波其可沿地表面传播（地波）和靠电离 层反射传播（天波）Ø中波（中频MF）传播u中波是指波长100米~1000米（频率为300~3000kHz ）的电磁波中波可沿地表面传播（地波）和靠电离层 反射传播（天波）中波沿地表面传播时，受地表面的 吸收较长波严重中波的天波传播与昼夜变化有关Ø短波（高频HF）传播u长短波是指波长为10米~100米（频率为3~30MHz） 的电磁波短波可沿地表面传播（地波），沿空间以直 接或绕射方式传播（空间波）和靠电离层反射传播（天 波）。

Ø中超短波（甚高频VHF）传播u超短波是指波长为1米~10米（频率为 30~300MHz）的电磁波超短波难以靠地波和天 波传播，而主要以直射方式（即所谓的“视距”方式 ）传播Ø微波传播u微波是指波长小于1米（频率高于300MHz）的 电磁波目前又按其波长的不同，分为分米波（ 特高频UHF）、厘米波（超高频SHF）、毫米波 （极高频EHF）和亚毫米波（至高频THF）Ø微波传播u微波的传播类似于光波的传播，是一种视 距传播其主要在对流层内进行总的说 来，这种传播方式比较稳定，但其传播也 受到大气折射和地面反射的影响另外， 对流层中的大气湍流气团对微波有散射作 用利用这种散射作用可实现微波的超视 距传播uGSM:850MHz,900MHz,1800MHz,190 0MHz;uCDMA2000:850MHz,1900MHz;uTD-SCDMA:2100MHz;u蓝牙,Wifi:2400MHz;uGPS:1570MHz;u都工作在微波波段,它们的电磁波传播方式 为微波传播.u多址技术及其优点uFDMAuTDMAuCDMAu当前各个通信系统采用的多址方式u什么叫多址方式(Multiple Access)? Ø多个独立的用户对一个传输媒介的同时、私有的使用u由于在和射频通信系统初期，运营商力图在一条 电路上同时提供尽可能多的业务。

于是产生了多址技 术.u什么叫信道(Channel)? Ø在传输媒介上为每个用户单独分配的,专用的一个通道u物理传输媒介是一个公共资源, 可以根据建立在不同使用技术的不同标准细分为单独的信道.TransmissionMediumØ多址技术的优点 ◦ 增加容量:为更多用户提供服务 ◦ 减少资金投入 ◦ 降低每用户的费用 ◦ 管理方便ØFDMA (Frequency Division Multiple Access) Ø频分多址 Ø每个用户使用一个不同的频率 Ø一个信道是一个频率Ø频分多址的形象类比是:每个用户都在一个单独的 小房间里通话,相互不受干扰.FrequencyTimePowerFDMAØTDMA (Time Division Multiple Access) Ø时分多址 Ø每个用户使用一个时间上的一个不同窗口(时隙) (“time slot”) Ø一个信道是在一个指定频率上的一个指定的时隙Ø时分多址的形象类比是:在同一个小房间的多个用 户(使用相同频率),在每个时隙只有一个用户在说话 ,相互之间不会干扰.FrequencyTimePowerTDMAØCDMA (Code Division Multiple Access) Ø码分多址 Ø每个用户在所有的时间内使用相同的频率,通过不同的 code patterns区分 Ø一个信道是一个唯一的 (一套) code pattern(s)Ø码分多址的形象类比是:在同一个房间的多个用户 同时对话,每个对话者使用不同的语言,只要保证说 话的声音大小一定,通话可以正常进行.FrequencyTimePowerCDMAØGSM系统采用FDMA和TDMA混合多址方式 Ø在频域,以每200kHz分成若干个物理信道; Ø在时域,分成8个时隙; Ø每个物理信道在每个时隙内被一个用户独占.ØCDMA2000系统采用FDMA和CDMA混合多址方式 Ø在频域,以每1.25MHz分成若干个物理信道; Ø在码域,分成不同的code patterns; Ø每个物理信道在所有时刻都被所有用户使用.ØTD-SCDMA与CDMA2000系统类似,只是TD系统的 前向信道和反向信道为同一载波,采用的是时分双工.而 上两者采用的是频分双工.Ø调制/解调的基本功能Ø数字调制/解调的分类ØGSM系统的调制方式ØCDMA2000系统的调制方式FedExDataMailerFedExDataMailerReceivingØ为什么要进行调制? Ø 调制的目的是将待传送的基带信号通过载波调制,将其载 荷搬移至适应不同信道特性的射频频段上进行传输.Ø调制的过程 Ø调制的过程一般分为两步: 1>首先将含有信息的基带信号利用标准的中频载波(如 70MHz)调制载荷至中频频段,2>再通过混频,将中频信号搬移至所需射频信道频段. Ø上述两步也可以合并为一步,即直接进行射频调制,进入射 频信道.当前大部分移动通信系统均采用这种方式. Ø调制的主要特性 Ø抗干扰性 它是调制的最主要的特性,主要研究不同调制 方式的抗干扰特性与比较,选择不同条件下的最佳调制方 式. Ø频谱有效性 它是调制的另一个主要功能,主要体现在通 信系统的有效性和数量指标方面.频谱有效性可以用单位 频带在单位时间内所传送的信息量,即bps/Hz来度量. Ø调制信号的峰平比 峰平比是指已调信号的峰值功率与 平均功率的比值,特别对于CDMA多个码分信道叠加时, 它将直接影响高功放器件的线性度要求和动态范围要求 等工程实现性能.Ø数字式调制是将数字基带信号通过正弦型载波相乘 调制成带通信号.Ø其基本原理是用数字基带信号0与1去控制正弦载波 中的一个参量: Ø若控制载波的幅度,称为振幅键控ASK; Ø若控制载波的频率,称为频率键控FSK; Ø若控制载波的相位,称为相位键控PSK; Ø若联合控制载波的幅度和相位两个参量,称为幅度相位调制 ,又称为正交幅度调制QAM;ØGSM系统采用的调制方式为GMSK调制,属于二进制 连续相位移频键控(CPFSK)的一种特殊情况,是一种 恒包络调制,不存在相位跃变点.Ø采用GMSK调制的原因:Ø极低的旁瓣能量 Ø可使用高效率的C类高功率放大器Ø已调信号峰平比低 Ø紧凑的功率谱 Ø较高的频谱利用效率ØMSK调制器原理框图预编码 (差分 编码)串/并 变换码码MSK信号X(t)ØMSK调制器原理框图的主要实现步骤如下: 1.输入二元码 ,经预编码(差分编码)后,得 码 2.再经串/并变换后变成两路并行双极性不归零码,且相互 间错开一个 波形,分别为 和 ,符号宽度为2 3. 和 分别乘以 和 ,再乘以载波分量与 4.上,下两路信号相加,即得到MSK信号X(t) Ø采用差分编码的预编码的目的是为了解决在实际解 调时遇到的相位模糊问题. Ø在GSM系统中进行数据传输,就产生了GPRS技术Ø为了进一步提高数据传输速度,采用了增强型GPRS 技术,即EDGEØ在EDGE技术中存在两种调制方式: 1. GMSK调制 2. 3 /8-8PSK调制(3 /8相位旋转的8PSK调制技术) Ø 在这两种技术中,当Scheme为MCS1~MCS4时,采用 GMSK调制;当Scheme为MCS5~MCS9时,采用 3 /8- 8PSK调制;Ø由于3 /8-8PSK调制,需要PA工作性状态,因此 PA的效率不可能做得很高,输出功率较低 ØGSM系统采用了性能优良的GMSK调制方式,它在二 进制调制中几乎具有最优综合性能.但是其频谱效率 不如QPSK,在CDMA系统中即采用了QPSK调制的改 进方式.Ø在CDMA2000中采用CQPSK及其进一步组合改进 的混合相移键控HPSK.Ø功率控制的必要性Ø功率控制准则Ø功率控制的方法ØGSM系统的功率控制ØCDMA系统的功率控制张三李四赵六王五Ø引入功率控制的主要目的有: 1. 克服”阴影”效应带来的慢衰落; 2. 克服由于多径传播,空间选择性衰落而引入的慢平坦衰落; 3. 克服上行链路中的”远近”效应; 4. 克服下行链路中的’角’效应; 5. 降低电流消耗,增加电池使用时间 6. 对于CDMA这样的干扰受限系统,功率控制可减少一系列 干扰,这意为着在同一小区内可容纳的用户增多.Ø所谓功率控制,是指在移动通信系统中根据信道变化 情况及接收到的信号电平通过反馈信道,按照一定准 则控制,调节发射信号电平.Ø从原理上看,功率控制准则可分为:1. 功率平衡准则 2. 信噪比准则 3. 混合平衡准则 4. 误码率平衡准则Ø功率平衡准则 Ø功率平衡是指在接收端,各用户收到的信号功率应相等 Ø对于上行链路,功率平衡的目的是使各用户到达基站的信号 功率应相等 Ø对于下行链路,则是要求各用户接收到基站的信号功率相等Ø信噪比(SIR)平衡准则 ØSIR平衡是指接收到的SIR应相等 Ø对于上行链路,SIR平衡的目标是使基站接收到的各个用户 SIR应相等 Ø对于下行链路,SIR平衡的目标是使各用户接收到的基站信 号的SIR应相等Ø混合平衡准则 Ø功率平衡准则的功控方法易于实现,但是其性能不如基于 SIR平衡的功控 Ø基于SIR平衡的功控也存在局限性,可能造成正反馈而导致 系统崩溃 Ø为了克服SIR的正反馈而带来的系统不稳定性,可采用功率 平衡与SIR平衡相结合的混合平衡准则Ø误码率BER平衡准则 Ø对于数字与数据通信系统,往往采用误码率B。