Министерство образования Российской Федерации
Московский государственный институт электронной техники
(технический университет)
В.А.Галкин
Мобильные системы радиосвязи
Часть 1
Радиоканал
Учебное пособие
Утверждено редакционно-издательским советом института
Москва 2003
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
ББК 32.884.1я73 Г16
УДК 621.396.93(075.8)
Рецензенты: докт. техн. наук, проф. В.Б.Козырев канд. техн. наук, доц. Н.С.Давыдова
Галкин В.А. |
|
|
|
Г16 Мобильные |
системы |
радиосвязи. |
Часть 1. |
Радиоканал: |
|
|
|
Уч. пособие. - М.: МИЭТ, 2003. - |
300 с.: ил. |
|
|
ISBN 5-7256-0333-4 |
|
|
|
Настоящее учебное пособие включает в себя изложение технических решений и методов построения оптимального цифрового радиоканала для мобильных систем радиосвязи и общей организации системы связи.
В первой части курса "Радиоканал" рассматриваются теоретические основы построения радиоканала, а именно: свойства цифровых модулирующих сигналов, классические узкополосные методы модуляции и модулированные сигналы с расширенным спектром, методы оптимального приема цифровых модулированных сигналов в условиях белого гауссовского шума и фединга, методы синтеза и преобразования частот. Приводятся основные модели распространения радиоволн в городских условиях, учитывающие эффекты многолучевого распространения радиоволн и фединг. Изложены основные положения отечественных и зарубежных стандартов для радиоаппаратуры систем подвижной радиосвязи и требования к радиоканалу с точки зрения общей организации сети связи.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Предназначено для студентов старших курсов, обучающихся по направлению "Радиотехника".
ISBN 5-7256-0333-4 |
© МИЭТ, 2003 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Оглавление |
|
Введение............................................................................... |
3 |
1. Беспроводные сети связи.............................................. |
5 |
1.1. Мобильные системы связи....................................... |
6 |
1.1.1.Мобильные системы связи первого 6
поколения ..............................................................................
1.1.2.Мобильные системы связи второго 11
поколения ..............................................................................
1.1.3.Мобильные системы связи третьего 16
поколения ..............................................................................
1.2. Общее представление сети связи............................. |
19 |
1.2.1. Модель OSI-7 для открытых сетей связи ..... |
20 |
1.2.2. Уровни модели OSI-7 ........................................ |
24 |
1.2.3. Реализация модели OSI-7 для радиосетей ..... |
28 |
1.3. Функциональная схема сети радиосвязи ................ |
31 |
Заключение ....................................................................... |
38 |
2. Цифровые модулирующие сигналы .......................... |
39 |
2.1. Представление цифрового сигнала во |
|
временной и частотной областях ............................. |
40 |
2.2. Виды и параметры цифровых сигналов................. |
46 |
2.2.1. Виды цифровых сигналов............................... |
47 |
2.2.2. Параметры цифровых сигналов ................... |
49 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
2.2.3. Спектральная плотность мощности |
|
цифровых сигналов .......................................... |
52 |
2.3. Прохождение цифрового сигнала по линейным |
|
цепям и межсимвольная интерференция................. |
60 |
2.3.1. Искажения сигнала в линейных цепях ........... |
61 |
2.3.2. Межсимвольная интерференция................... |
62 |
2.3.3. Критерий Найквиста...................................... |
64 |
2.3.4. Ограничение полосы частот цифрового |
68 |
сигнала .................................................................................. |
|
Заключение ....................................................................... |
74 |
3. Узкополосные модулированные сигналы ................ |
75 |
3.1. Общие свойства модулированных сигналов .......... |
76 |
3.1.1. Определение модулированного сигнала во |
|
временной и частотной областях .................. |
77 |
3.1.2. Функциональные схемы модуляторов и |
|
демодуляторов .................................................. |
81 |
3.1.3.Ограничение спектра модулированного 85
колебания ..............................................................................
3.1.4.Энергия и расстояние между символами
модулированного сигнала ................................. |
89 |
3.2. Импульсная амплитудная модуляция РАМ............ |
91 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
3.3. Фазовая модуляция РМ ............................................ |
|
100 |
|
3.3.1. |
Общее |
представление |
100 |
фазомодулированного сигнала............................................ |
|
|
|
3.3.2. Бинарная фазовая модуляция BPSK............... |
102 |
||
3.3.3. Квадратурная фазовая модуляция QPSK ..... |
106 |
||
3.3.4. Дифференциальная бинарная фазовая |
|
||
модуляция DBPSK.............................................. |
|
108 |
|
3.3.5. Дифференциальная квадратурная фазовая |
|
||
модуляция π/4 DQPSK....................................... |
|
110 |
|
3.3.6. |
Квадратурная |
сдвиговая фазовая |
114 |
модуляция OQPSK................................................................ |
|
|
|
3.3.7. Амплитудно-фазовая модуляция QAM.......... |
115 |
||
3.4. Частотная модуляция FM ......................................... |
|
117 |
|
3.4.1. Общее представление частотно- |
|
||
модулированного сигнала ................................. |
118 |
||
3.4.2. Частотная модуляция минимального |
|
||
фазового сдвига MSK........................................ |
|
124 |
|
3.4.3. Гауссовская (GMSK) и сглаженная (TFM) |
|
||
частотная модуляция........................................... |
|
126 |
|
3.4.4. Модуляторы и демодуляторы частотно- |
|
||
модулированных сигналов................................. |
128 |
||
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Заключение ....................................................................... |
134 |
4. Модулированные сигналы с расширенным 135 |
|
спектром .............................................................................. |
|
4.1. Сигналы с непосредственным расширением |
137 |
спектра DSSS........................................................................ |
|
4.1.1. Основные свойства DSSS сигналов................ |
138 |
4.1.2. Система связи c DSSS сигналами .................. |
141 |
4.2. Широкополосные сигналы со скачками частоты |
144 |
FHSS ...................................................................................... |
|
4.3. Сверхширокополосные сигналы UWB ................... |
148 |
4.4. Многомерные сигналы ............................................. |
150 |
4.4.1. Общее описание многомерных сигналов ....... |
150 |
4.4.2. Многомерная ортогональная частотная |
|
модуляция OFDM............................................... |
152 |
Заключение ....................................................................... |
154 |
5. Cинтез и преобразование частот................................. |
155 |
5.1. Функциональная схема ФАПЧ и синтезатора |
156 |
частоты.................................................................................. |
|
5.2. Основное уравнение синтезатора частоты ............. |
158 |
5.3. Параметры синтезатора частоты ............................. |
164 |
5.3.1. Полоса удержания (захвата)......................... |
164 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
5.3.2.Ошибка частоты и фазы в 165
установившемся режиме....................................................
5.3.3.Переходные характеристики и время
установления частоты.................................... |
167 |
5.3.4. Шумовые характеристики и паразитные |
|
комбинационные составляющие ..................... |
169 |
5.3.5. Устойчивость.................................................. |
171 |
5.4. Частотная модуляция в синтезаторе частоты......... |
172 |
5.5. Преобразование частоты в петле ФАПЧ ................ |
177 |
5.6. Угловая модуляция и преобразование частоты в |
|
квадратурном смесителе............................................ |
179 |
Заключение ....................................................................... |
183 |
6. Распространение радиоволн в условиях города ...... |
184 |
6.1. Методы анализа распространения радиоволн........ |
185 |
6.2. Расчет дальности радиосвязи в модели |
|
"большого расстояния" .............................................. |
189 |
6.2.1.Расчет дальности связи по методике 190
МККР ....................................................................................
6.2.2.Расчет дальности связи по методике 194
EUROCOST ...........................................................................
6.2.3. Расчет теневых зон радиосвязи .................... |
194 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
6.2.4.Распространение радиоволн внутри 197
здания ....................................................................................
6.3.Анализ распределения поля в модели "малого 199
расстояния"...........................................................................
6.3.1.Энергия принимаемого сигнала в
многолучевом радиоканале............................... |
200 |
6.3.2. Параметры многолучевого канала ................ |
204 |
6.3.3. Типы фединга в многолучевом канале ........... |
207 |
Заключение ....................................................................... |
209 |
7. Детектирование и прием цифровых сигналов......... |
210 |
7.1. Критерий максимального правдоподобия.............. |
212 |
7.2. Корреляционный и согласованный прием.............. |
215 |
7.3. Согласованный фильтр............................................. |
221 |
7.4. Достоверность приема бинарной цифровой |
|
информации в условиях белого гауссовского |
226 |
шума............................................................................. |
|
7.5. Функции BER бинарных модулированных 232 |
|
сигналов ................................................................................ |
|
7.6. Функции BER многопозиционных |
237 |
модулированных сигналов ............................................. |
|
7.7. Когерентное детектирование ................................... |
243 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
7.7.1.Когерентное детектирование BPSK 243
сигнала ..................................................................................
7.7.2.Схема Костаса оптимального
детектирования сигналов с угловой |
246 |
модуляцией......................................................... |
|
7.8. Тактовая синхронизация........................................... |
251 |
Заключение ....................................................................... |
254 |
8. Прием сигналов в условиях фединга......................... |
255 |
8.1. Разнесенный прием в широкополосных каналах... |
256 |
8.1.1. Статистика принимаемых сигналов............ |
257 |
8.1.2. Достоверность приема информации ............ |
260 |
8.1.3. Методы реализации разнесенного приема.... |
266 |
8.2. Применение эквалайзера в частотно- |
267 |
селективных каналах ........................................................... |
|
8.2.1. Общие принципы работы эквалайзера.......... |
268 |
8.2.2. Линейный и нелинейный эквалайзеры............ |
271 |
8.3. Интерливинг .............................................................. |
274 |
Заключение ....................................................................... |
275 |
9. Стандарты на радиоканал мобильной связи ........... |
277 |
9.1. Требования к параметрам передатчика................... |
278 |
9.2. Требования к параметрам приемника ..................... |
284 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
9.3. Методы обеспечения требований стандартов к |
|
параметрам передатчика............................................ |
288 |
9.4. Методы обеспечения требований стандартов к |
|
параметрам приемника .............................................. |
291 |
Заключение ....................................................................... |
295 |
|
296 |
Литература .......................................................................... |
|
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com