【正文】 ——考慮到信道的影響 信道估計(jì) h(t)——超寬帶 h(t,f) 發(fā)送參考信號(hào)（ 2個(gè)：間隔很小，可認(rèn)為 h(t)基本不變） ——用第一個(gè)信號(hào)做模板，第二個(gè)信號(hào)與第一個(gè)信號(hào)進(jìn)行 匹配濾波 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 68 3. UWB技術(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 69 3. UWB技術(shù) ? Due to the low power spectral density (PSD), multiple pulses will be associated with a single symbol. ., the pulse rate is often higher than the data rate. ? The received signal is modeled as ? The channel is modeled as 多徑信道模型 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 70 3. UWB技術(shù) ? Multiple Access Schemes ? Receiver Decision Statistic In diversity system 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 71 3. UWB技術(shù) Channel Measurement and simulation Introduction ? Experimental and simulation techniques – The advantage of experimental methods: all system and channel parameters affecting the propagation of UWB signals are accounted for without preasumptions. – disadvantage: expensive, time consuming, and limited by the characteristics of available equipment, such as sensitivity, bandwidth, dispersion, and the attenuation of the connecting cables. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 72 3. UWB技術(shù) – Simulation are free from the limitations of experimental approaches, cost effective, and less time consuming. The accuracy of simulation results depends on the amount of details included in the simulation model. More details lead to more plex puter programs, and require more putational time. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 73 3. UWB技術(shù) ? Narrowband wireless munication system and UWB – In NB systems, the information signal modulates a very high frequency sinusoidal carrier。 Frequency domain Time Domain Measurement Techniques – Ideal diracdelta excitation signal ? impulse response – Very short duration pulses ? Time domain channel measurement Pulse generator, digital sampling oscilloscope, transmitting and receiving antennas, triggering signal generator 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 76 3. UWB技術(shù) LNA前端采用差分放大電路 用作收發(fā)兩端同步 差分放大電路注意：兩側(cè)電阻要對(duì)稱，這樣才能起到抑制溫漂等作用；同時(shí)，輸入電阻不可以太小。 電纜越長，失真越嚴(yán)重 ——光耦（電變光） +光纖 +（光變電） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 77 3. UWB技術(shù) ? Problem: How to synchronize the transmitting and receiving sides? ? A: use a sample of the radiated pulse captured by means of a small antenna situated close to the transmitting antenna to trigger the sampling oscilloscope. ? B: use a triggering generator with two outputs to synchronize the transmitter and the receiver. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 78 3. UWB技術(shù) ? Two categories of noise – Narrowband noise: interference from nearby narrowband systems ? eliminate ( FFT?bandpass filter? IFFT) – Wideband noise: random short pulses that are not repetitive ? reduce (averaging multiple acquisitions) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 79 3. UWB技術(shù) ? Sampling and triggering issues – Period T, N sampling points/T – Problem: How to sampling and triggering with a low frequency? 數(shù)字采樣示波器思想：用慢掃描看快信號(hào) ——信號(hào)必須是周期的 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 80 3. UWB技術(shù) Frequency Domain Measurement Techniques ? Based on measurements at different frequency points using a sweep harmonic(諧波 ) generator ? Chief advantage: improved measurement precision – A plex transfer function value described by its magnitude and phase terms ? inverse Fourier transform ? impulse response of the channel – Vector work analyzer (VNA) amp。 在下一個(gè)信號(hào)到來前，此處為噪聲功率 如果第一徑功率不是最強(qiáng)的，那么一定不是 LOS傳輸 如果是 LOS傳輸，則起始點(diǎn)代表收發(fā)機(jī)之間距離 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 89 3. UWB技術(shù) ? Zoomed profile for multipath 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 90 3. UWB技術(shù) ? Electromagic simulation 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 91 3. UWB技術(shù) ? Channel Modeling 多徑是一組一組到達(dá)的，可以理解為有 k組、每組中有 l個(gè)信號(hào)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 92 3. UWB技術(shù) ? Antennas 單極子天線 ——天線長度對(duì)應(yīng)有效接受和發(fā)射信號(hào)的帶寬，最有效的天線長度為 λ/2。 優(yōu)點(diǎn)：可以做成平面；帶寬也可以很寬，適合 UWB信號(hào)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 94 3. UWB技術(shù) TEM羊角天線：由三個(gè)面組成，不同橫截面適應(yīng)不同波長，可以有很大的頻率變化范圍。 ——用作窄帶天線 兩者的前開口都可以形成很好的波束，實(shí)現(xiàn)定向輻射，增益大，但是相應(yīng)的方向性差，并且都是三維（體）形狀。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 97 4. 3G/4G新技術(shù) ? 4G的一般描述： “第四代移動(dòng)通信的概念可稱為 廣帶接入和 分布網(wǎng)絡(luò) ，具有 非對(duì)稱 的和超過 2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。此外，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)將是由多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，也是寬帶接入 IP系統(tǒng)”。 廣帶：接入范圍廣、接入設(shè)備廣 ——無所不在。 非對(duì)稱：上行和下行采用兩種不同的通信模式。更好的業(yè)務(wù)質(zhì)量（ QoS）更高的頻譜利用率 ,更高的安全性 \智能性和靈活性； ?可以容納更多的用戶 ,應(yīng)能支持包括非對(duì)稱性業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種業(yè)務(wù)； “非對(duì)稱”進(jìn)一步解釋：往往對(duì)下行要求更快的傳輸速率和更寬的帶寬，而對(duì)上行的要求不高。 下行系統(tǒng)容易做的速率快： 有效抑制多用戶干擾 ——各用戶之間信息同步； 一對(duì)多通信 ——增加發(fā)射機(jī)功率（縮小小區(qū)半徑）。 因此，往往是下行速度很快，上行略有提高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 99 4. 3G/4G新技術(shù) ? 關(guān)于 4G的業(yè)界共識(shí) ?4G系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動(dòng)與無線接入網(wǎng)和 IP網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢(shì)，將在不同的固定和無線平臺(tái)以及跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中提供無線服務(wù)； ?能實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)多個(gè)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游，包括網(wǎng)絡(luò)無縫、終端無縫和內(nèi)容無縫； ?將是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，不僅聯(lián)系人與人，更將聯(lián)系人與機(jī)器、環(huán)境，人們將能夠隨時(shí)隨地的接入需要的多媒體信息，并可遠(yuǎn)端控制其他設(shè)備。 ?帶寬更寬。 ?智能性更高。 ?兼容性能更平滑。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 101 4. 3G/4G新技術(shù) ?靈活性較強(qiáng)。 ?通信費(fèi)用更加便宜。 如圖 ?將能實(shí)現(xiàn)不同 QoS的業(yè)務(wù)。 主要思想： 將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的 低速 子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。 OFDM——信道利用率 兩載波之間正交 ——正交子信道 低速 ——時(shí)間長、帶寬小 ——平坦衰落 在子信道（平坦衰落）中做信道均衡，相比于在頻率選擇性信道中做更加容易。 ?接收端接收到的信號(hào)是時(shí)域信號(hào) 串并轉(zhuǎn)換后移去 CP，如果 CP長度大于 信道的記憶長度 時(shí)， ISI僅僅影響 CP，而不影響有用數(shù)據(jù)，去掉 CP也就去掉了 ISI的影響。 OFDM——標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)上采樣 信道利用率高： 同一用戶 —傳輸速率更高； 不同用戶 —容量增加。 頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。 OFDM信號(hào)的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譜利用率可以接近 Nyquist極限。 OFDM系統(tǒng)把數(shù)據(jù)分散到許多個(gè)子載波上，大大降低了各子載波的符號(hào)速率，從而減弱多徑傳播的影響，若再通過采用加循環(huán)前綴作為保護(hù)間隔的方法，甚至可以完全消除符號(hào)間干擾。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 110 4. 3G/4G新技術(shù) ? OFDM的優(yōu)點(diǎn) （ 3） 適合高速數(shù)據(jù)傳輸。通過選取各子信道，每個(gè)符號(hào)的比特?cái)?shù)以及分配給各子信道的功率使總比特率最大。 通過各子載波的聯(lián)合編碼，可具有很強(qiáng)的抗衰落能力。但通過將各個(gè)信道聯(lián)合編碼，可以使系統(tǒng)性能得到提高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 112 4. 3G/4G新技術(shù) ?OFDM的優(yōu)點(diǎn) （ 5）基于離散傅立葉變換 (DFT)的 OFDM有快速算法， OFDM采用 IFFT和 FFT來實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，易用 DSP實(shí)現(xiàn)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 113 4. 3G/4G新技術(shù) OFDM技術(shù)：寬帶 ——窄帶；時(shí)間變長；頻率（時(shí)間）對(duì)準(zhǔn)。 ?根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對(duì)于普通的SISO(SingleInputSingleOutput)系統(tǒng)， MIMO還可以包括 SIMO系統(tǒng)和 MISO系統(tǒng)。 多天線 ——多波束 發(fā)：空間復(fù)用 收：空間分集 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）通信工程系 121 4. 3G/4G新技術(shù) ?MIMO(MultipleInputMultipleOutput) MIMO系統(tǒng)框圖 MIMO核心：空時(shí)編碼與解碼 MOMI應(yīng)用： SIMO——基站到手機(jī)（下行） MISO——手機(jī)到基站（上行） MIMO——無線路由器 哈爾濱工業(yè)大