杂烩移动通讯

来自Jack's Lab
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目录

1 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.

2 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


3 扩频通讯

FHSS

DSSS DSSS

CSS CSS(lora)

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。


Channel State Information (CSI)

Understanding and Implementing MIMO RF Links

MIMO

Antenna_diversity

MIMO



4 调制解调技术

AM/FM/PSK ..

4.1 QAM

Generation-of-QAM-signal-601x220.png

4.2 QAM-16

16-QAM.jpg

5 多路复用技术



5.1 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.

Ofd-cacelation.jpg


  • 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.

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.


5.2 OFDM

一个OFDM发射机的逻辑框图如下(Wikipedia)

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:

Ofdm systemblockdiagram.png

Ofdm symbol generation .png


5.3 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.

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.

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.

5.4 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.

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.

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.

LTE-uplink-SC-FDMA model.gif


6 多工访问技术

TDM FDM


7 系统标准

LTE LTE

UMTS

GSM学习

LPWAN

8 总结

802.11 WLAN

LET Phy

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
SC-FDMA(UP)
OFDMA(Down)  
SOFDMA CSMA/CD FH-CDMA CAD



信号调制 QPSK/8PSK/16QAM

QPSK/BPSK

QPSK/16QAM/64QAM(UP)  
64QAM/16QAM(DOWN)
64QAM
BPSK
802.11b:CCK
802.11g:BPSK/QPSK/QAM 
802.11n:BPSK/QPSK/QAM
DQPSK/GFSK Lora Mod


OnAir信号 bear DSSS OFDM
SOFDMA 
MMIO
802.11b:DSSS  
802.11g:OFDM 
802.11n:MIMO 
AFH FHSS CSS
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