1 無線通訊 介紹基本概念

2021-10-10 03:20:28 字數 1949 閱讀 7545

無線通訊就是利用電磁波的輻射和傳播,經過空間傳輸訊號的通訊方式。利用無線通訊可以傳送電報、**、傳真、資料、影象以及廣播和電視節目等通訊業務。無線通訊系統可以分為移動蜂窩網系統(2g、3g、4g、5g)、無線區域網系統(wlan)、廣播電視系統、衛星通訊系統等。

分頻多重進接技術、分時多重進接技術、分碼多重進接技術與空分多址技術,分別對應fdma、tdma、cdma與sdma。

什麼是多址技術?為什麼要出現多址技術?各個多址技術理解?

其實很簡單

早期的無線電報就不需要多址技術,因為它的通訊方式是能發能收,使用者承載量不大,只需要點對點通訊。而現在的移動通訊,為了實現更高的通訊效率,採用了基礎網路構架。在這個基礎網路構架當中,包括了很多基站,基站之間是相互連線的。手機在通訊的時候,不是直接和另一部手機通過無線電來通訊,而是先傳送訊號到離自己最近的基站,基站把訊號送到離另一部手機最近的基站,再由這個基站通過無線的方式送達目的手機。

那麼,就會有多部手機同時和乙個基站通訊,基站如何區分不同手機的訊號呢?這就需要多址技術了。

如圖:分頻多重進接技術是通過不同的使用者占用不同頻率的通道,從而避免了相互干擾,實現了區分。

手機選擇哪乙個頻率,可以通過濾波器實現。由於濾波器的阻斷都有過渡帶。因而,相鄰的兩個頻率之間一定會保留一定的頻寬作為保護。(後面我們會講到ofdma技術,屬於正交分頻多重進接技術,不保留頻寬保護,提高頻帶利用率)

如圖:從原理上來說,tdma和fdma類似,只不過頻率換成了時間而已,時間資源被劃分成幀,每一幀內又被劃分成若干時隙,需要定時器,並且需要與基站同步。

cdma和ofmda分別是第三代和***移動通訊的多址技術。其實,從數學上看,這兩種技術的差別非常小。

現在使用的是cmda是直接序列擴頻(direct sequence spread spectrum),cdma是用碼(code)來區分使用者的,所謂的碼,就是乙個由1和-1構成的序列,列如 1 1 -1 -1,就是長度為4的擴頻碼。

擴頻操作,就是把使用者資料符號,假設為 x0,乘以上面這個碼,得到 x0,x0,-x0,-x0 。也就是說,經過擴頻知乎,乙個符號變成了 4 個符號。如果要保持使用者的速率不變,就需要 4 倍的頻寬。因此,這個技術被稱為直接序列擴頻。

cdma技術的講解實為複雜,後期會出一章節,詳細推導整個過程。

傳統的 fdma 的各個通道之間為了避免相互干擾,需要保留一定的保護帶,有一定的頻譜損失。而 ofdm 的各個子載波之間沒有保護帶,而且又是正交的,互相之間沒有干擾,所以比 fdma 有較大的頻譜效率優勢。但是,這樣的標準太低,子載波之間的正交是很自然的事情。

ofdma技術的講解,後期也會出一章節,仔細推導關於ofdm技術原理,及原理中qpsk、16qam、64qam,256qam等。

總結:多址技術是無線通訊的基礎性技術,我們按照技術發展的過程介紹了 fdma tdma cdma ofdma ,他們分別是第一代到第五代移動通訊的多址技術。實現 fdma的基礎是濾波器技術,因為其最簡單所以最先應用。而 tdma 是走向寬頻化的第一步,需要依託於定時技術的發展。tdma的問題在於,只有乙個資源劃分的維度,也就是時間,在走向更高的頻寬的時候資源分配存在困難。但是 cdma的問題在於他是乙個自干擾的系統,雖然採用了快速功率控制, ufr、軟切換等技術手段,但是仍然無法克服其缺點。cdma 系統的多使用者檢測是解決這一問題的根本方法,但是由於實際系統設計的限制使得多使用者檢測技術無法應用。 ofdm 也是一種特殊的 cdma ,它利用了線性系統的特性,用比較小的代價克服了通道的多徑效應和多使用者干擾,稱為***移動通訊的多址技術。

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