01：射頻通信系統(tǒng)的多址方式

u多址技術及其優(yōu)點

uFDMA（頻分多址）

uTDMA（時分多址）

uCDMA（碼分多址）

u當前各個通信系統(tǒng)采用的多址方式

u什么叫多址方式(Multiple Access)?

?多個獨立的用戶對一個傳輸媒介的同時、私有的使用。

u由于在電話和射頻通信系統(tǒng)初期，運營商力圖在一條電路上同時提供盡可能多的業(yè)務。于是產(chǎn)生了多址技術。

u什么叫信道(Channel)?

?在傳輸媒介上為每個用戶單獨分配的,專用的一個通道。

u物理傳輸媒介是一個公共資源,可以根據(jù)建立在不同使用技術的不同標準細分為單獨的信道。

?多址技術的優(yōu)點

?增加容量:為更多用戶提供服務；

?減少資金投入；

?降低每用戶的費用。

FDMA：

?FDMA (Frequency Division Multiple Access)

?頻分多址；

?每個用戶使用一個不同的頻率；

?一個信道是一個頻率；

?頻分多址的形象類比是:每個用戶都在一個單獨的小房間里通話,相互不受干擾。

TDMA：

?TDMA (Time Division Multiple Access)

?時分多址；

?每個用戶使用一個時間上的一個不同窗口(時隙) (“time slot”)；

?一個信道是在一個指定頻率上的一個指定的時隙；

?時分多址的形象類比是:在同一個小房間的多個用戶(使用相同頻率),在每個時隙只有一個用戶在說話,相互之間不會干擾。

CDMA：

?CDMA (Code Division Multiple Access)；

?碼分多址；

?每個用戶在所有的時間內(nèi)使用相同的頻率,通過不同的code patterns區(qū)分；

?一個信道是一個唯一的(一套)code pattern（s)代碼模式；

?碼分多址的形象類比是:在同一個房間的多個用戶同時對話,每個對話者使用不同的語言,只要保證說話的聲音大小一定,通話可以正常進行。

當前各個通信系統(tǒng)采用的多址方式：

?GSM系統(tǒng)采用FDMA和TDMA混合多址方式；

?在頻域,以每200kHz分成若干個物理信道；

?每個物理信道在每個時隙內(nèi)被一個用戶獨占；

?WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)頻分雙工方式；

?CDMA2000系統(tǒng)采用FDMA和CDMA混合多址方式；

?在頻域,以每1.25MHz分成若干個物理信道；

?每個物理信道在所有時刻都被所有用戶使用；

?TD-SCDMA與CDMA2000系統(tǒng)類似,只是TD系統(tǒng)的前向信道和反向信道為同一載波,采用的是時分雙工。

02：通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)

?調(diào)制/解調(diào)的基本功能；

?GSM系統(tǒng)的調(diào)制方式；

?3G系統(tǒng)的調(diào)制方式。

?為什么要進行調(diào)制?

?調(diào)制的目的是將待傳送的基帶信號通過載波調(diào)制,將其載荷搬移至適應不同信道特性的射頻頻段上進行傳輸。

?調(diào)制的過程：

?調(diào)制的過程一般分為兩步：

1>首先將含有信息的基帶信號利用標準的中頻載波(如70MHz)調(diào)制載荷至中頻頻段；

2>再通過混頻,將中頻信號搬移至所需射頻信道頻段；

?上述兩步也可以合并為一步,即直接進行射頻調(diào)制,進入射頻信道，當前大部分移動通信系統(tǒng)均采用這種方式。

?調(diào)制的主要特性：

?抗干擾性 它是調(diào)制的最主要的特性,主要研究不同調(diào)制方式的抗干擾特性與比較,選擇不同條件下的最佳調(diào)制方式。

?頻譜有效性 它是調(diào)制的另一個主要功能,主要體現(xiàn)在通信系統(tǒng)的有效性和數(shù)量指標方面，頻譜有效性可以用單位頻帶在單位時間內(nèi)所傳送的信息量,即bps/Hz來度量。

?調(diào)制信號的峰均比 峰均比是指已調(diào)信號的峰值功率與平均功率的比值,特別對于CDMA多個碼分信道疊加時,它將直接影響高功放器件的線性度要求和動態(tài)范圍要求等工程實現(xiàn)性能。

GSM系統(tǒng)的調(diào)制方式：

?GSM系統(tǒng)采用的調(diào)制方式為GMSK調(diào)制,屬于二進制連續(xù)相位移頻鍵控(CPFSK)的一種特殊情況,是一種恒包絡調(diào)制,不存在相位躍變點。

?采用GMSK調(diào)制的原因:

?可使用高效率的C類高功率放大器；

?緊湊的功率譜；

?較高的頻譜利用效率。

3G系統(tǒng)的調(diào)制方式：

?GSM系統(tǒng)采用了性能優(yōu)良的GMSK調(diào)制方式,它在二進制調(diào)制中幾乎具有最優(yōu)綜合性能，但是其頻譜效率不如QPSK,在CDMA系統(tǒng)中即采用了QPSK調(diào)制的改進方式。

?ＷＣＤＭＡ的數(shù)據(jù)調(diào)制方式為ＢＰＳＫ（上行）和ＱＰＳＫ（下行）,擴頻調(diào)制采用ＨＰＳＫ（上行）和ＱＰＳＫ（下行）。

?ＣＤＭＡ2000的數(shù)據(jù)調(diào)制采用ＢＰＳＫ（上行）和ＱＰＳＫ（下行）,擴頻調(diào)制方式為ＢＰＳＫ（上行）和ＱＰＳＫ（下行）。

03：射頻通信系統(tǒng)的功率控制

?功率控制的必要性；

?功率控制準則；

?功率控制的方法；

?GSM系統(tǒng)的功率控制；

?CDMA系統(tǒng)的功率控制。

功率控制的必要性

?引入功率控制的主要目的:

1.克服”陰影”效應帶來的慢衰落;

2.克服由于多徑傳播,空間選擇性衰落而引入的慢平坦衰落；

3.降低電流消耗,增加電池使用時間；

4.對于CDMA這樣的干擾受限系統(tǒng),功率控制可減少一系列干擾,這意味著在同一小區(qū)內(nèi)可容納的用戶增多。

功率控制準則

?功率控制,是指在移動通信系統(tǒng)中根據(jù)信道變化情況及接收到的信號電平通過反饋信道,按照一定準則控制,調(diào)節(jié)發(fā)射信號電平。

?從原理上看,功率控制準則可分為:

1.功率平衡準則；

2.信噪比準則；

3.混合平衡準則；

4.誤碼率平衡準則。

功率平衡準則：

?功率平衡是指在接收端,各用戶收到的信號功率應相等；

?對于上行鏈路,功率平衡的目的是使各用戶到達基站的信號功率應相等；

?對于下行鏈路,則是要求各用戶接收到基站的信號功率相等；

信噪比(SNR)平衡準則；

?SNR平衡是指接收到的SNR應相等；

?對于上行鏈路,SNR平衡的目標是使基站接收到的各個用戶SNR應相等；

?對于下行鏈路,SNR平衡的目標是使各用戶接收到的基站信號的SNR應相等；

混合平衡準則：

?功率平衡準則的功控方法易于實現(xiàn),但是其性能不如基于SNR平衡的功控；

?基于SNR平衡的功控也存在局限性,可能造成正反饋而導致系統(tǒng)崩潰；

?為了克服SNR的正反饋而帶來的系統(tǒng)不穩(wěn)定性,可采用功率平衡與SNR平衡相結合的混合平衡準則；

誤碼率BER平衡準則：

?對于數(shù)字與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),往往采用誤碼率BER作為質量標準,所以也有人提出以誤碼率BER平衡作為功控準則；

?實現(xiàn)BER平衡準則有很多困難；

?BER與SNR或信號功率之間不存在簡單的線性對應關系,且與信道性質有關,所以很難建立具體分析模型

?BER一般指平均誤碼率,它需要在一段時間內(nèi)求平均值,因此以它為標準存在一定的時延,這段時延與求BER平均值的時間段是相互矛盾的,平均時間長時延大,延遲后執(zhí)行功控的時間也就越長,從而影響功控準確度

開環(huán)功率控制：

?移動臺(或基站)根據(jù)下行(或上行)鏈路接收到的信號強度或者SNR,對信道的衰落情況進行實時估計,若移動臺(或基站)接收到的信號強度或者SNR很強,表明用戶與基站距離很近,或者存在一個很好的傳播路徑,這時移動臺(或基站可以降低其發(fā)射功率,相反就應增大其發(fā)射功率。

?開環(huán)功率控制在頻分雙工(FDD)系統(tǒng)中只能起到一個粗略控制的作用,而對于時分雙工(TDD)系統(tǒng)中,由于上,下行鏈路使用同一頻段不同時隙,只要上下行時隙間隔不太大,這時信道衰落基本上可以認為是對稱的,開環(huán)功率控制可以有比較好的控制精度。

閉環(huán)功率控制：

?基站根據(jù)它所接收到的移動臺上行鏈路中信號的強弱或SNR狀況,產(chǎn)生功率控制命令,基站將功控指令通過反饋信道回送到移動臺,并控制移動臺的上行發(fā)射功率；

?與開環(huán)功控相比,閉環(huán)功控精度高,控制復雜。

GSM系統(tǒng)的功率控制：

GSM系統(tǒng)采用閉環(huán)功率控制

基站接收到移動臺的信號,進行判斷信號傳播路徑情況,根據(jù)判斷結果發(fā)送功率控制指令給移動臺.移動臺根據(jù)功率控制指令調(diào)節(jié)輸出功率大小。

?在手機中,GSM900最大功率為33dBm,功率調(diào)節(jié)等級為519，DCS最大功率30dBm，功率調(diào)節(jié)等級為015。

CDMA系統(tǒng)的功率控制

?CMDA系統(tǒng)采用開環(huán)加閉環(huán)的功控方式；

?開環(huán)完成移動臺入網(wǎng)功率控制,實現(xiàn)初控,每次移動臺入網(wǎng)嘗試都要通過多次入網(wǎng)探測,每次根據(jù)額定開環(huán)功率步長±0.5dB增加發(fā)射功率,一直到移動臺接收到基站發(fā)送的認可消息探測序列才結束發(fā)送；

?閉環(huán)完成功率修正的精確控制,基站接收并提取信道估計信息進行判斷給出功控指令,通過反饋信道傳送功控指令到移動臺,移動臺執(zhí)行并調(diào)整發(fā)送功率。

04射頻通信系統(tǒng)的天線反饋部分

?天線反饋部分的組成；

?天線性能的衡量標準；

?環(huán)境對天線的影響。

天線反饋部分組成：

?天線反饋部分一般由天線,天線開關單元或者多工單元以及它們之間的匹配網(wǎng)絡組成；

?天線完成電磁波能量和高頻電流的相互轉換；

?天線開關單元,多工單元完成接收和發(fā)送電路的切換,使得同一個天線能完成接收和發(fā)送兩個任務；

?匹配網(wǎng)絡完成天線和天線開關單元,多工單元之間的阻抗匹配,使天線工作在最佳狀態(tài)。

天線性能的衡量標準

?天線的諧振頻率；

天線的諧振頻率反映了天線能將哪些頻率有效的輻射出去；

?天線的回波損耗；

反映了天線與開關單元或者多工單元之間的匹配狀況；

?天線的方向性；

反映了天線輻射的電磁波能量在空間的分布狀況和天線對空間各個方向電磁波能量的感應能力；

?總輻射功率(TRP)；

反映了移動臺整機的發(fā)射功率情況,跟移動臺在傳導情況下的發(fā)射功率和天線輻射性能有關；

?總感應靈敏度(TIS)

反映在整個輻射球面手機接收靈敏度指標的情況,跟手機的傳導靈敏度和天線的輻射性能有關。

環(huán)境對天線的影響

?天線是環(huán)境敏感器件；

?天線周邊物體即使與天線不接觸,甚至相距有點間隔都可能對天線性能產(chǎn)生影響；

?周邊物體對天線性能的影響與該物體的介電常數(shù),電導率,磁導率有關；

?金屬對手機天線輻射的電磁波有強烈的反射和散射作用,天線附近的金屬會對天線的回波損耗,諧振頻率,方向圖產(chǎn)生明顯影響；

?人體對手機天線輻射的電磁波有強烈的吸收作用,會對天線的TRP（總輻射功率）,TIS（總感應靈敏度）產(chǎn)生明顯影響。

審核編輯：劉清