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===无线电爱好者视角=== 这绝对是在学校没有好好学习的人做的读书笔记. == 博杂名词 == 1G 2G 2.xG 3G 4G Wifi WiMax BlueThooth LPWAN Lora GSM UTSM/CDMA/W-CDMA LTE CDMA/OFDM DSSS/CSS/Hop ==扩频通讯== FHSS DSSS [https://en.wikipedia.org/wiki/Direct-sequence_spread_spectrum#Uses DSSS] CSS [http://www.sghoslya.com/p/lora-is-chirp-spread-spectrum.html CSS(lora)] [https://en.wikipedia.org/wiki/Chirp_spread_spectrum CSS(wikipedia)] MIMO 是令人敬畏的技术, 令人敬畏的计算。 无线电中最不好的东西, 多路径传输被用来增强信噪比,复用频谱。 刻意而为的不同的天线方向, 极化方式(相位控制),天线阵列排列方式被用于增加带宽或增加信噪比。 [https://www.gaussianwaves.com/2014/08/characterizing-a-mimo-channel/ Channel State Information (CSI)] [https://www.digikey.com/en/articles/techzone/2014/jan/understanding-and-implementing-mimo-rf-links Understanding and Implementing MIMO RF Links ] [https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1273367 MIMO] [https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_diversity Antenna_diversity ] [https://en.wikipedia.org/wiki/MIMO MIMO] ==调制解调技术== AM/FM/PSK .. ===QAM=== [[文件:Generation-of-QAM-signal-601x220.png ]] ===QAM-16=== [[文件:16-QAM.jpg]] ==多路复用技术== *TDMA *FDMA *CDMA *[https://en.wikipedia.org/wiki/UMTS#W-CDMA_.28UTRA-FDD.29 WCDMA] *OFDM/OFDMA *[https://en.wikipedia.org/wiki/Single-carrier_FDMA SC-FDMA] ====Orthogonal Frequency==== 什么是正交的频率. 其实没有独立的正交频率, 正交频率出现在和一个固定周期的信号调制不同载波(不同频率), 如果载波的频率间隔满足一定条件, 就叫做一个正交子频率划分. 这个条件就是, 频率间隔等于调制信号周期的倒数. 调制信号一般是一个symbol, 比如QAM的symbol. 最后条件就变为, 频率间隔等于信号传输周期的倒数. 这种频率间隔可以这样理解 * 因为这种关系, 每个symbol传输时间内, 所有其他频率都跑完完整的n个周期, 总的干扰贡献为0. 信道之间无干扰, 不需要在子信道之间插入防止干扰的频率带. [[文件:Ofd-cacelation.jpg|800px]] * 因为这种关系, 每个信道的边带的0点都重和, 并且在其他信道的中心. 这是另一种理解正交划分无干扰的方式. [[文件:Ofdm_orthogonalspacedsubcarriers.png ]] 总之, 之所以无干扰, 数学上大概是这样的场景, 这样的调制, 就是一系列的乘法, 最后按照频率合并同类项的时候, 其他信道的信号的调制边带加起来都是0. *[https://www.electronics-notes.com/articles/radio/multicarrier-modulation/ofdm-orthogonal-frequency-division-multiplexing-what-is-tutorial-basics.php OFDM basics] ====OFDM==== 一个OFDM发射机的逻辑框图如下(Wikipedia) [[文件:OFDM transmitter ideal.png]] 发送数据做了调制后(比如QAM), 被分配到到正交的子载波, 通过IFFT(频域到时域)转换出I/Q两个信号(同一个IFFT信号相差90度), 经过DAC, 与载波混频(也是相差90度的LO)得到发送信号. 这基本上就是SSB信号发射机一样的结构. 实际上混频部分也可以数字化处理, 所以最终的实现可以数字直接IFFT输出OFDM基带信号,经过上变频发射. 下图是802.11的OFDM实现逻辑: [[文件:Ofdm_systemblockdiagram.png]] [[文件:Ofdm_symbol_generation_.png]] *[https://www.csie.ntu.edu.tw/~hsinmu/courses/_media/wn_11fall/ofdm_new.pdf OFDM台湾大学教程] *[http://rfmw.em.keysight.com/wireless/helpfiles/89600b/webhelp/subsystems/wlan-ofdm/Content/ofdm_basicprinciplesoverview.htm OFDM] *[http://file.scirp.org/Html/10_70106_115.htm OFDM1] *[https://en.wikipedia.org/wiki/Constellation_diagram OFDM Constellation] *[https://en.wikipedia.org/wiki/Orthogonal_frequency-division_multiplexing OFDM wikipedia] ====OFDMA==== 即本上是增强版本的OFDM, 不仅可以TDMA, 还可以FDMA. 这就是说任意时刻, OFDMA可以传输多个用户数据, 并且可以灵活配置用户占用的子信道, 避免干扰, 调整子信道的功率等. [[文件:Difference-between-ofdm-and-ofdma.jpg]] 相应的,发射机需要将不同用户的constellation影射到不同的OFDM正交信道.下图没有明确指出多用户数据映射关系, 我全当那些并派的多箭头代表多个用户的数据. [[文件:OFDMA-transmitter.jpg]] 可见,最后IFFT之后同一时刻在不同子载波包含多个用户的数据. *[http://ijettjournal.org/volume-12/number-2/IJETT-V12P214.pdf SC-FDMA & OFDMA in LTE physical layer] ====SC-FDMA==== LTE中上下行复用技术不同, 下行是OFDMA, 上行是一个OFDMA的变种, SC-FDMA. [[文件:LTE-downlink-uplink.jpg]] SC-FDMA叫单载波频分复用. 基本上是在OFDMA发射机前吧调制数据(QAM etc)变成时域波, 在进行FFT后分配到子信道上. 而不是直接拿QAM数据进行IFFT. [[文件:Difference-between-SC-FDMA-and-OFDMA.jpg]] 这样做的结果就是这个用户的上行子载波信道的强度不再是均匀的, 好像被constellation幅度调制了, 这样可以降低发射功耗,延长手机寿命,速度慢点儿. [[文件:LTE-uplink-SC-FDMA_model.gif]] *[http://www.rfwireless-world.com/Articles/difference-between-SC-FDMA-and-OFDMA.html difference OFDM with SC-OFDM ] *[http://www.rfwireless-world.com/Articles/Difference_between_SC_and_OFDM.html SC vs OFDM] *[http://ijettjournal.org/volume-12/number-2/IJETT-V12P214.pdf SC-FDMA & OFDMA in LTE physical layer] *[http://arch.naist.jp/~hong/Lecture/Advanced_Cutting_Edge/Lecture_3.pdf MIMO OFDMA] == 多工访问技术== TDM FDM ==系统标准== LTE [https://en.wikipedia.org/wiki/LTE_(telecommunication) LTE] [https://en.wikipedia.org/wiki/UMTS#W-CDMA_.28UTRA-FDD.29 UMTS] [http://ecee.colorado.edu/~ecen4242/gsm/index.htm GSM学习] [https://en.wikipedia.org/wiki/LPWAN LPWAN] == 总结 == [https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 802.11 WLAN] [http://rfmw.em.keysight.com/wireless/helpfiles/89600b/webhelp/Subsystems/lte/content/lte_overview.htm LET Phy] {| class="wikitable" |- ! 分类标准 ! 1 ! 2 ! 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |- | 世俗名 | 2G | 3G | 4G | WiMAX | WLAN | BlueThooth | Lora |- | 系统标准 | GSM/PDC/iDEN/IS136 | UMTS(W-CDMA/TD-CDMA) CDMA2000 | LTE | X | X | X | LPWAN |- | 双工复用 duplex | FDM | FDD(WCDMA,CDMA2000) TDD(TD-CDMA) | FDD/TDD | TDD/FDD | CSMA | CSMA | N/A |- | 多路复用 Multiplex | TDMA+FDM | CDMA CDMA2000: Sync Orth WCDMA: Aync PN |<!-- 4G --> SC-FDMA(UP) OFDMA(Down) | SOFDMA | CSMA/CD | FH-CDMA | CAD <!--lora--> |- | 信号调制 | QPSK/8PSK/16QAM | <!---3G--> QPSK/BPSK |<!-- 4G --> QPSK/16QAM/64QAM(UP) 64QAM/16QAM(DOWN) |<!--Wimax--> 64QAM BPSK |<!--WLan--> 802.11b:CCK 802.11g:BPSK/QPSK/QAM 802.11n:BPSK/QPSK/QAM | DQPSK/GFSK <!--BT--> |Lora Mod |- <!-- tech 2g 3g 4g Wimax Wlan BT lora --> | OnAir信号 | bear | DSSS | OFDM | SOFDMA <!--wimax--> MMIO | 802.11b:DSSS <!--WLan--> 802.11g:OFDM 802.11n:MIMO |AFH FHSS <!--BT--> | CSS |}
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