第3节 无线传输
无线传输
- 无线传输所使用的频段很广。
- 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。
- 微波在空间主要是直线传播。
地面微波接力通信
卫星通信
2.3.1移动通信的发展脉络移动通信技术的发展脉络
- 第一代移动通信技术
LMR
IMTS
AMPS - 第二代移动通信技术
D-AMPS
GSM
CDMA - 第三代移动通信技术
IMS2000
WCDMA和CDMA2000
2.5G的GPRS
3G
2.3.2 第一代移动通信：LMR
- LMR
Land Mobile Radio（Push to Talk System) - 结构
发射器
若干对讲机 - 技术特点：
频率专用
单一频率
第一代移动通信：IMTS
- IMTS
Improved Mobile Telephone System - 结构
发射器
若干移动电话 - 特点
使用了双频率
频率不是专用
利用FDM划分了信道，按需分配 - 缺点
发射器的功率很大；
划分了信道，支持23个信道，容量有限；
AMPS（Advanced Mobile Phone System）
- 对IMTS的改进
降低发射器的功率，从而缩小了小区的面积；
增加一个地区划分小区的数量，从而增加了总的用户数量
两个使用了相同频率段的小区决不相邻。 - 结构
信道的划分
- FCC分配了双向25MHZ带宽的频率段
发送频率段：824~851MHZ
接收频率段：869~896MHZ - 信道数量：
每一个单向信道带宽＝0.03MHZ
数量 ＝ 25MHZ/0.03MHZ＝832个信道 - 分类
控制信道：从基站－>移动电话
呼叫信道：从基站－>移动电话
访问信道：双向
数据信道：双向
频率的复用和小区的分裂
呼叫管理过程
- 移动电话自定位
21条控制信道 - 呼叫过程
访问信道 - MTSO定位
呼叫信道 - 连接过程
访问信道
数据信道
越区切换/移交
- 硬切换
有300ms的延迟 - 软切换
无缝
2.3.3第二代移动通信:数字语音
- 基本接入方法
FDMA
TDMA
CDMA - 声码器的使用
不用于PCM
1.数字蜂窝电话
- 利用FDM，划分出信道
- 利用TDM，同一个信道让多个用户使用。
- 分类：
D-AMPS:数字的高级移动电话系统
GSM：全球移动通信系统
2. 码分复用 CDMA
- 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
- 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
- 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
- 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。
码片序列(chip sequence)
- 每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。
如发送比特 1，则发送自己的 m bit 码片序列。
如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。 - 例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。
发送比特 1 时，就发送序列 00011011，
发送比特 0 时，就发送序列 11100100。 - S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
CDMA 的重要特点
- 每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。
- 在实用的系统中是使用伪随机码序列。
码片序列的正交关系
- 令向量 S 表示站 S 的码片向量，令 T 表示其他任何站的码片向量。
- 两个不同站的码片序列正交，就是向量 S 和T 的规格化内积(inner product)都是 0：
码片序列的正交关系举例
- 令
向量 S 为(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)，
向量 T 为(–1 –1 +1 –1 +1 +1 +1 –1)。 - 把向量 S 和 T 的各分量值代入公式式就可看出这两个码片序列是正交的。
- (－1×－1）＋（－1×－1）＋（－1×＋1）＋（＋1×－1）＋（＋1×＋1）＋（－1×＋1）＋（＋1×＋1）＋（＋1×－1）＝1＋1－1－1＋1－1＋1－1＝0
正交关系的另一个重要特性
- 任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。
- 一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。
例子
- A：00101110—— -1-1+1-1+1+1+1-1
- B：01011100—— -1+1-1+1+1+1-1-1
- S：A+B ———— -2 0 0 0+2 +2 0-2
- S*A = (A+B)*A=A*A+B*A=1+0=(8/8)=1
- S*B = (A+B)*B=A*B+B*B=0+1=1
CDMA 的工作原理
2.3.4 第三代移动通信
- IMT2000
工作在2000MHZ的频率上 - 两个标准
WCDMA
CDMA2000 - 折衷方案
GPRS - 3G
千呼万唤，犹抱琵琶…
