一、绪论
1.1、无线移动通信发展历程
20世纪五六十年代,贝尔实验室蜂窝概念:分出多个小区,每个小区一个基站,相同的频段可以在相距较远的小区间重复使用,小区间干扰处理技术使得相同的频段可以在相邻的小区间重复使用。
第一代移动通信系统是模拟通信系统,形成于20世纪80年代,采用频分多址(FDMA)技术,支持模拟话音业务。
第二代移动通信系统是数字通信系统,形成于20世纪90年代,采用时分多址(TDMA)技术,支持数字话音业务和低速率数据业务(9.6-14.4kbps)。
第三代移动通信系统,形成于 2000 年后,采用码分多址(CDMA)技术,支持多媒体数据业务,峰值速率达 2-10Mbps。
第四代移动通信系统,形成于 2010 年后,采用正交频分复用(OFDM)和多天线 MIMO技术,支持移动宽带数据业务,峰值速率达 100-1000Mbps。
无线通信的特点:
- 无线信道中实现通信;
- 带宽有限,取决于可使用的频率资源和信道的传播特性;
- 干扰和噪声影响大;
- 在移动通信中存在多径衰落,在移动环境下,接收信号起伏变化;
1.2、无线通信传播链路
单小区内,用户与基站通信前,基站会预先给用户分配时频资源。CDMA和OFDM中,不同用户可以使用相同的时频资源(通过不同的扩频码和空间信道特性分离)。
上行链路:用户向基站;下行链路:基站向用户。
1、编码与交织:信道编码器可采用卷积码、Turbo码、LDPC码等,通过增加冗余信息,提高传输的可靠性。交织器对编码后的比特序列按一定规则重新排列,抵抗无线信道的衰落,可以运用交织技术来分散成串的误差。
2、符号映射:码比特流变成星座图符号。
3、数字基带发送处理:周期性插入收发端均知的同步序列和训练序列,用于在接收端建立系统同步和获得信道参数的估计值。OFDM系统中包括OFDM调制,在蜂窝移动通信系统中还包括时频资源的映射。
4、基带调制:将数字基带信号转化为模拟基带信号。
成形脉冲要满足奈奎斯特条件(均方根升余弦脉冲),一般由DAC完成。
5、载波调制:模拟基带信号转化为可以在空中传播的高频率的带通射频信号。电磁波频率高于100kHz时才可以在空中传播。
$s_{b,I}(t)$和$s_{b,Q}(t)$代表实部和虚部。$s_{b,r}(t)$和$s_{b,a}(t)$代表幅度和相位。