無線通信技術(shù)概要介紹
基礎(chǔ)知識無線電波傳播特性移動通信網(wǎng)的概念和特點(diǎn)蜂窩小區(qū)和原理及相關(guān)技術(shù)多址接入和系統(tǒng)容量
自由空間的電波傳播自由空間的傳播損耗在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，只存在電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗接收功率式中，Pt為發(fā)射功率，以球面波輻射,Ar為接收天線的有效面積，λ為工作波長，Gt，Gr分別表示發(fā)射天線和接收天線增益，d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。
自由空間的電波傳播自由空間的傳播損耗當(dāng)Gt=Gr=1時(shí)，分貝式接收換算
電波傳播機(jī)制反射（Reflection）當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面
電波傳播機(jī)制繞射（Diffraction）當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射。
電波傳播機(jī)制散射（Scattering）當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。
陰影衰落的基本特性陰影衰落（慢衰落）移動無線通信信道傳播環(huán)境中的地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波傳播路徑的阻擋而形成的電磁場陰影效應(yīng)特點(diǎn)衰落與傳播地形和地物分布、高度有關(guān)
陰影衰落的基本特性表達(dá)式傳播路徑損耗和陰影衰落分貝式式中,r移動用戶和基站之間的距離ζ由于陰影產(chǎn)生的對數(shù)損耗（dB），服從零平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差σdB的對數(shù)正態(tài)分布，m路徑損耗指數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明m＝4，標(biāo)準(zhǔn)差σ＝8dB，是合理的
多徑衰落的基本特性由于移動信道中直射、反射和折射現(xiàn)象的同時(shí)存在，使得發(fā)射信號通過不同的傳播路徑，形成幅度、相位及到達(dá)時(shí)間相互區(qū)別的多個(gè)信號而到達(dá)接收臺。并且不同多徑成分的相位、幅度等都是隨機(jī)、獨(dú)立變化的。這樣接收信號的幅度將急劇變化，產(chǎn)生多徑衰落。多徑效應(yīng)引起的問題：額外的路徑損耗、突發(fā)性誤碼、嚴(yán)重的碼間干擾
時(shí)延擴(kuò)展（多徑時(shí)散）(delayspread）在多徑傳播條件下，當(dāng)發(fā)射端發(fā)送一個(gè)極窄的脈沖信號時(shí)，經(jīng)過多條不同的傳播路徑后，接收端信號則為一串脈沖組成（可能是離散的，也可能聯(lián)成一片），即這樣，信號在時(shí)間軸上被“展寬”了，因此稱這種現(xiàn)象為時(shí)延擴(kuò)展.
典型的時(shí)延譜
典型的時(shí)延譜說明Tm為最大時(shí)延擴(kuò)展為平均延時(shí)為均方值時(shí)延擴(kuò)展，表征時(shí)延擴(kuò)展的程度。由于時(shí)延擴(kuò)展,接收信號中一個(gè)碼元的波形會擴(kuò)展到其他碼元周期中，引起碼間串?dāng)_。為了避免碼間干擾，應(yīng)使碼元周期大于多徑效應(yīng)引起的時(shí)延擴(kuò)展。
多普勒頻移原因:移動體在x軸上以速度v移動時(shí)會引起多普勒（Doppler）頻率漂移表達(dá)式多普勒頻移cosα式中v移動速度λ波長xα入射波與移動臺移動方向之間的夾角＝最大多普勒(Doppler)頻移入射電波
多普勒頻移多普勒頻移與移動臺運(yùn)動的方向、速度以及無線電波入射方向之間的夾角有關(guān)：若移動臺朝向入射波方向運(yùn)動，則多普勒頻移為正（接收信號頻率上升）；反之若移動臺背向入射波方向運(yùn)動，則多普勒頻移為負(fù)（接收信號頻率下降）。信號經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機(jī)信號的多普勒擴(kuò)散，因而增加了信號帶寬。
移動通信網(wǎng)的基本概念移動通信在追求最大容量的同時(shí)，還要所追求最大的覆蓋，也就是無論移動用戶移動到什么地方移動通信系統(tǒng)都應(yīng)覆蓋到。這個(gè)通信網(wǎng)就是移動通信網(wǎng)。移動通信網(wǎng)絡(luò)由兩部分組成：一部分為空中網(wǎng)絡(luò)，另一部分為地面網(wǎng)絡(luò)部分。
移動通信網(wǎng)的基本概念空中網(wǎng)絡(luò)是移動通信網(wǎng)的主要部分，主要包括：多址接入：在給定的頻率資源下，如何提高系統(tǒng)的容量是蜂窩移動通信系統(tǒng)的重要問題。由于采用何種多址接入方式直接影響到系統(tǒng)的容量，所以一直是人們研究的熱點(diǎn)。頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)：蜂窩小區(qū)和頻率復(fù)用是一種新的概念和想法。它主要是解決頻率資源限制的問題，并大大增加系統(tǒng)的容量。蜂窩小區(qū)和頻率復(fù)用實(shí)際上是一種蜂窩組網(wǎng)的概念是由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室最早提出的。蜂窩式組網(wǎng)理論的內(nèi)容如下：
移動通信網(wǎng)的基本概念無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射：蜂窩式組網(wǎng)放棄了點(diǎn)對點(diǎn)傳輸和廣播覆蓋模式，將一個(gè)移動通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域，稱為蜂窩小區(qū)。一個(gè)較低功率的發(fā)射機(jī)服務(wù)一個(gè)蜂窩小區(qū)，在較小的區(qū)域內(nèi)設(shè)置相當(dāng)數(shù)量的用戶。頻率復(fù)用：蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率，由于傳播損耗提供足夠的隔離度，在相隔一定距離的另一個(gè)基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率，稱為頻率復(fù)用。
移動通信網(wǎng)的基本概念多信道共用和越區(qū)切換：由若干無線信道組成的移動通信系統(tǒng)，為大量的用戶共同使用并且仍能滿足服務(wù)質(zhì)量的信道利用技術(shù)，稱為多信道共用技術(shù)。事實(shí)上，不是所有的呼叫都能在一個(gè)蜂窩小區(qū)內(nèi)完成全部接續(xù)業(yè)務(wù)的，為了保證通話的連續(xù)性，當(dāng)正在通話的移動臺進(jìn)入相鄰無線小區(qū)時(shí)，移動通信系統(tǒng)必須具備業(yè)務(wù)信道自動切換到相鄰小區(qū)基站的越區(qū)切換功能，即切換到新的信道上，從而不中斷通信過程。
移動通信網(wǎng)的基本概念切換和位置更新：采用蜂窩式組網(wǎng)后，切換技術(shù)就是一個(gè)重要的問題。對于不同的多址方式，切換技術(shù)也有所不同。位置更新是移動通信所特有的，由于移動用戶要在移動網(wǎng)絡(luò)中任意移動，網(wǎng)絡(luò)需要在任何時(shí)刻聯(lián)系到用戶，以有效的管理移動用戶。完成這種功能的技術(shù)稱為移動性管理。
移動通信網(wǎng)的基本組成
移動通信網(wǎng)的基本組成移動通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆蓋而成，呈蜂窩狀，通過接口與公眾通信網(wǎng)（PSTN、PSDN）互聯(lián)。移動通信系統(tǒng)包括移動交換子系統(tǒng)（SS）、操作維護(hù)管理子系統(tǒng)（OMS）和基站子系統(tǒng)（BSS）（通常包括移動臺），是一個(gè)完整的信息傳輸實(shí)體。
頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)移動通信網(wǎng)的區(qū)域覆蓋方式分為兩類：一類是小容量的大區(qū)制；另一類是大容量的小區(qū)制。大區(qū)制是指一個(gè)基站覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)。為了增大單基站的服務(wù)區(qū)域，天線架設(shè)要高，發(fā)射功率要大。但是這只能保證移動臺可以接收到基站的信號。反過來，當(dāng)移動臺發(fā)射時(shí)，由于受到移動臺發(fā)射功率的限制，就無法保障通信了。大區(qū)制只能適用于小容量的通信網(wǎng)，例如用戶數(shù)在1000以下。這種制式的控制方式簡單，設(shè)備成本低，適用于中小城市、工礦區(qū)以及專業(yè)部門，是發(fā)展專用移動通信網(wǎng)可選用的制式。
頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)小區(qū)制移動通信系統(tǒng)的頻率復(fù)用和覆蓋有兩種：帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)和面狀服務(wù)覆蓋區(qū)。帶狀服務(wù)覆蓋區(qū)（雙頻組頻率配置）f1f2f1f2f1f2f1
面狀服務(wù)覆蓋區(qū)FrequencyReusePatternofN=4
FrequencyReusePatternofN=7
頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)實(shí)際上，由于無線系統(tǒng)覆蓋區(qū)的地形地貌不同，無線電波傳播環(huán)境不同，產(chǎn)生的電波的長期衰落和短期衰落不同，一個(gè)小區(qū)的實(shí)際無線覆蓋是一個(gè)不規(guī)則的形狀。當(dāng)用六邊形來模擬覆蓋范圍時(shí)，基站發(fā)射機(jī)或者安置在小區(qū)的中心(中心激勵(lì)小區(qū))或者安置在六邊形的頂點(diǎn)之中的三個(gè)上(頂點(diǎn)激勵(lì)小區(qū))。
頻率復(fù)用和蜂窩小區(qū)考慮一個(gè)共有S個(gè)可用的雙向信道的蜂窩系統(tǒng),如果每個(gè)小區(qū)都分配K個(gè)信道(k
