通信分类
调制:将低频信号搬移到高频信号上去(载波信号)
解调:将有用信号从载波信号中分离出来
多路复用技术:频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)、统计时分多路复用(STDM)、波分多路复用(WDM)
频分多路复用FDM:
统计时分多路复用STDM :根据用户实际需要动态地分配线路资源
波分复用WDM:在一根光纤中同时传输多个波长光信号
通信的性能指标
噪声:信道中不需要的电信号的统称,是一种加性干扰。会使模拟信号失真,使数字信号错码,且限制传输速率。
加性噪声来源:人为噪声、自然噪声、热噪声
随机噪声的分类:单频噪声、脉冲噪声、起伏噪声
高斯白噪声:在很宽的频率范围内具有平坦的功率谱密度
发射频率:一般4~6GHz,属于微波波段
根据轨道划分:同步轨道卫星通信系统、中轨道卫星通信系统MEO、低轨道卫星通信系统LEO
优点:
缺点:
光的折射和反射
优点
缺点
蜂窝式公众移动电话系统
主要特点:
第一代移动通信系统:AMPS,ETSCS,TACS
第二代移动通信系统:GSM,DAMPS
第三代移动通信系统:WCDMA,CDMA2000,TD-SCDMA
第四代移动通信系统:TD-LTE(OFDM,MIMO)
5G核心技术至少包括:高密度异构网络,大规模MIMO,同时同频全双工通信,毫米波、可见光传输,传输波形设计,网络架构虚拟化,频谱效率和能量效率提升技术
TD-SCDMA关键技术:
大规模MIMO:实现小区内空间复用、小区间干扰抑制,提高频谱效率和能量效率
光纤通信:以光波为载体,以光导纤维为传输媒介的通信方式
光纤通信元年:1970年
电磁波谱
光波波谱:波谱在
~
之间,波长在0.8um~1.8um之间,是近红外波段
短波长波段:0.85um
长波长波段:1.31um和1.55um
光源器件:发光二极管LED、半导体激光器LD
光收器件:PIN光电二极管、APD雪崩光电二极管
折射率:n=光在真空中的速度/光在该媒质中的速度
调制方式:直接调制、外调制(产生和调制分开)
光纤的损耗特性:
光纤损耗:dB/km。除杂质吸收峰外,损耗随波长的增加而减小
衰减系数:
;
光纤的色散:不同波长的光在相同传输介质中的传播速度不同的现象,包括模式色散、材料色散、波导色散
光纤的模式:光纤中不同的传播光束被称为模式
模式数量:
和
分别为纤芯和包层的折射率
模式色散:
减少模式色散的措施:
材料色散:
准同步数字系列(PDH)
同步数字系列(SDH):将复接、线路传输、交换功能融为一体的、由统一网管系统操作的综合信息传送网络
SDH等级与速率 :
SDH设备:终端复用器TM、分插复用器ADM、再生器REG
SDH复用特点:
同步复用设备的特点:
交叉连接方式:
SDH自愈网的实现手段:
SDH网络管理系统:
光纤放大器:对光信号直接进行放大的光放大器件
光复用技术分类:
WDM系统光纤带宽:
WDM工作原理
WDM系统基本结构:光发送机、光中继放大、光接收机、波分复用器、光监控通道、网络管理系统
多个电信道信号调制具有同一个光频的不同光信道,经复用后在一根光纤中传输的扩容技术,使用宽带光电器件代替高速电子器件
OTDM关键器件和技术:
不经过任何光电转换,在光域直接将输入光信号交换到不同的数据端
分类:
基本器件:半导体放大器、耦合波导开关
现代通信手段:光纤通信、微波通信、卫星通信
微波:一种电磁波,射频为300MHz~300GHz,波长在1mm至1m
微波通信的理论基础:电磁场理论
数字微波通信系统
分类:
微波传输容量:
数字微波设备分类:分体式微波、全室内型微波、全是外型微波
**影响电波传播的因素:**菲涅尔半径、余隙、K因子,地形、大气
微博传播的各种衰落:
1. 自由空间损耗、大气吸收衰落
2. .雨雾衰减、K形
3. 多径、波导、闪烁
数字微波抗衰落技术:频率分集、空间分集
微波通信的特点:
第一菲涅尔区半径:
K因子:
标准大气条件下K=4/3,真实地球半径
K值分类:
我国选用K标准:4/3、2/3、考虑越站干扰时∞
数字微波系统抗衰落技术
微波网络组网方式:链型、星型、树型、环型
微波保护模式:
有源中继站:
无源中继站:
微波通信的主要应用:
主要发展:
网络结构:
蜂窝式组网理论:无线蜂窝式小区覆盖(正六边形)、小功率发射、频率复用(同频干扰)、多信道共用、越区切换
移动通信网基本组成
各子系统功能:
定义:是解决在网络中多个用户如何高效共享一个物理链路的技术,设计多址信道的分割、接入方式、分配策略、控制机制等多方面内容
核心问题:对于一个共享信道,当信道的使用产生竞争时,如何采用有效的协调机制或服务准则来分配信道的使用权
方法:频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多只CDMA、空分多址SDMA(定向波束天线)、极化多址以及其他利用信号统计特性复用的多址技术
自适应式阵列天线:
智能天线的性能改进:
TD-SCDMA系统更适合采用智能天线
TD-SCDMA信道单元:
**接力切换:**TD-SCDMA移动通信系统的核心技术之一
OFDM技术:各子载波之间满足正交性
OFDM技术优越性:
OFDM原理:将高速的数据流分解为N个并行的低速数据流,在N个子载波上同时进行传输(频率间隔
)。这些同时传输的数据符号,构成一个OFDM符号
OFDM优点:
OFDM的ISI:
循环前缀CP:将信号后面部分复制到前面当GI用。原本信号与信道做线性卷积,现在是循环卷积,利于信号均衡的设计
OFDM信道估计:信道均衡简化为预测每个子载波的信道衰落因子。在发射信号中插入导频符号,接收机通过插值技术得到每个子载波的信道衰落
FFT比DFT快204.8倍
OFDM技术缺点:高峰均比、频偏敏感、相位敏感
OFDM系统的接收可以采用相干检测(需进行信道估计)和非相干检测
多载波系统具有时频二维结构,采用导频符号辅助信道估计更灵活
OFDM同步问题:
OFDM中的同步:定时偏移和载波频偏都会严重影响OFDM系统的检测性能,频率同步和时间同步对OFDM系统来说是必须的
OFDM时间同步需要估计:
OFDM的时频同步处理分为捕获和跟踪两个阶段:
同步算法分类:
频偏主要由发射机和接收机的本地振荡器的不稳定性造成
OFDM的链路自适应技术:
OFDM系统的多小区多址和干扰抑制:可能的解决方案包括跳频OFDMA、加扰、小区间频域协调、干扰消除等
MIMO优势:提高频谱效率
技术特点:采用空时处理技术进行信号处理,在不增加带宽的情况下成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率;但对频率选择性衰落无能为力;有效利用了随机衰落和多径传播的力量,在同样的带宽条件下为无线通信的性能带来改善
MIMO信道容量:
SISO信道容量:
MIMO系统的增益类型:
MIMO技术领域的研究热点之一:空时编码
空时编码技术:
高速移动的信道的时变特征更明显
LET选用了对移动性支持更好的SFBC编码
MIMO-OFDM结合:
TDMA的两种协调机制:
MAC层作用:
MAC协议分类:
面临的主要问题:
指标与要求:
吞吐量指标:单位时间内在信道上成功传送的信息量,单位是bit/s、Kbit/s、Mbit/s。若在1秒内成功传送的帧数为n,每帧长度为L比特,则吞吐量为nL(bit/s)。归一化S=nL/R=nT,R为信道传输速率,单位是bit/s
总业务量G:网络信道上所有站在单位时间内要求传送的帧的信息量的总和;归一化G=λL/R=λT,λ为按泊松分布帧的到达率
纯ALOHA原理:在时间上不划分时间片的ALOHA协议。不管信道忙与闲,立即发送出去,若碰撞则延迟后再发;碰撞窗口为2T
分时隙ALOHA原理:将信道传输时间按一帧时长T划分成时间片;碰撞窗口为T
载波监听多址接入协议。以减小碰撞率和提高吞吐能力为目的
类型:
性能比较:
移动无线网络的分类:
自组织网络的显著特点:
自组织网络的节点结构:
拓扑结构:
无线Mesh网络与蜂窝网络的主要区别:
无线Mesh网络主要优点:
路由算法的概念:
路由算法的分类:
自组织路由技术:
无线Mesh网络路由的特点:
无线Mesh网络路由协议分类:
多判决路由:
动态源路由DSR协议:包括路由发现和路由维护两大部分,允许节点动态地发现到目的地的多跳路由
DSR协议优缺点:
传感网络:
传感器网络的实体:
传感器网络的特点:
传感器节点的限制:
挑战性问题:
传感器网络的协议栈:
传感器网络物理层:
传感器网络MAC协议的功能:
MAC协议的能量浪费因素:
MAC协议的节能策略:
WSN路由协议:
WSN应用层:
WSN时间同步:
WSN定位机制:
WSN关键技术:
功能:
WSN特点及对路由设计的影响:
路由协议的关键问题分析:
路由协议的分类:
洪泛路由:
DD定向扩散路由协议是以数据为中心的路由协议,突出特点是引入了梯度来描述网络中间节点对该方向继续搜索获得匹配数据的可能性
LEACH路由协议是一种基于聚类路由协议,分为类准备阶段和就绪阶段。为了使能耗最小化,就绪阶段持续时间比类准备阶段长。在类准备阶段,随机选择一个传感器阶段作为类头节点。一旦处于就绪阶段,类头节点开始接收类内个节点采集的数据,然后采用数据融合和数据压缩等技术进行汇聚,并传输给Sink节点
**LEACH协议的优点:**随机选择簇头,平均分担路由业务,减小了能耗
LTE:长期演进LTE(Long Term Evolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进
LTE设计目标:
无线技术演进路径:
LET网络结构:
LTE各网元功能:
上下行资源单位:
LTE多址方式概述:
OFDM特点:同相位的子载波的波形在时域上直接叠加。因子载波数量多,造成峰均比PAPR较高,调制信号的动态范围大,提高了对功放的要求
下行多址方式OFDMA:将传输带宽划分成一系列正教的子载波资源,将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交,所以小区内用户之间没有干扰
上行多址方式SC-FDMA:和OFDMA相同,将传输带宽划分成一系列正教的子载波资源,将不同的子载波资源分配给不同的用户实现多址。不同的是,任一终端使用的子载波必须连续
SC-FDMA特点:
多天线技术:
多天线技术分类:MIMO,SISO,SIMO,MISO
多码字传输:
波束赋形技术:
传输模式:
HARQ技术:
HARQ定时关系:
自适应HARQ:重传时可以改变初传的一部分或全部属性,如调制方式、资源分配等,这些属性的改变需要信令额外通知
非自适应HARQ:重传时改变的属性是发射机与接收机事先协商好的,不需要额外信令通知
LTE下行采用自适应HARQ,LTE上行同时支持自适应HARQ和非自适应HARQ
AMC自适应调制编码:基于信道质量,选择最合适的调制方式(好的信道条件=》减少冗余,高阶调制;坏的信道条件=》增加冗余,低阶调制)。在发送功率恒定的情况下,通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率,确保链路的传输质量
ICIC小区间干扰协调:降低邻区干扰;提升小区边缘数据吞吐量,改善小区边缘用户体验;可以改善小区边缘用户吞吐率达到40%以上
ICIC实现:
LTE支持频段:
LTE帧结构:
TD-LTE帧结构特点:
TD-LTE帧结构和TD-SCDMA帧结构对比:
物理信道简介:
LTE终端测量量:
RS-CINR:真正的RS信号质量。因为RS在所有RE资源中均匀分布,所以RS-CINR一定程度上可以表征业务信道PDSCH的信号质量
物理层过程——小区搜索:是UE实现与E-UTRSN下行时频同步并获取服务小区ID的过程
物理层过程——下行同步:是UE进入小区后要完成的第一步,只有完成下行同步,才能开始接收其他信道并进行其他活动
物理层过程——随机接入:在UE收取了小区广播信息之后,当需要接入系统时,UE即在PRACH信道发送Preamble码,开始出发随机接入流程
LTE功率控制:
下行功率控制:
LTE网络干扰来源:
小区间干扰抑制技术:
三种干扰抑制技术对比:
LTE-Advanced关键技术: