Описываются принципы формирования канальных сигналов в системах с кодовым разделением, GSM, Wi-Fi, LTE, принципы помехоустойчивого кодирования для борьбы с пакетными ошибками, приводятся примеры расчета характеристик сотовых систем, уровней радиосигнала для систем связи с подвижными объектами и устройств, компенсирующих канальные искажения. <...> Структура сигнала GSM 24 Краткие итоги лекции 1 26 Вопросы по лекции 1 27 Упражнения 28 Лекция 2. <...> Поколение 4G 32 Краткие итоги лекции 2 33 Вопросы по лекции 2 34 Лекция 3. <...> Оценка числа пользователей на соту в системах СDMA 37 Краткие итоги лекции 3 41 Вопросы по лекции 3 41 Упражнения 42 Раздел 2. <...> Преимущества CDMA 47 Краткие итоги лекции 4 48 Вопросы по лекции 4 49 Упражнения 50 Лекция 5. <...> Скремблирование цифрового сигнала 60 Краткие итоги лекции 5 63 Вопросы по лекции 5 64 Упражнения 64 5 Раздел 3. <...> Rake-приемник 75 Краткие итоги лекции 6 76 Вопросы по лекции 6 77 Упражнения 78 Раздел 4. <...> Модель Окамуры-Хата 88 Краткие итоги лекции 7 90 Вопросы по лекции 7 91 Раздел 5. <...> Скачки по частоте 101 Краткие итоги лекции 8 101 Вопросы по лекции 8 102 Упражнения 103 Лекция 9. <...> Особенности устройства мобильной станции сотовой связи 112 Краткие итоги лекции 9 116 Вопросы по лекции 9 117 Упражнения 117 Лекция 10. <...> Гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK) 126 Краткие итоги лекции 10 127 Вопросы по лекции 10 128 Упражнения 129 Раздел 6. <...> Сетевая архитектура SAE 188 Краткие итоги лекции 15 190 Вопросы по лекции 15 191 Упражнения 192 Заключение 193 Список литературы 194 Глоссарий 195 Список терминов и сокращений 202 7 ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящий курс лекций предназначен для студентов по направлениям подготовки бакалавров 11.03.01 «Радиотехника», 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». <...> Качественный скачок заключается <...>
Системы_связи_с_подвижными_объектами_Учебное_пособие.pdf
УДК 621.396
Рецензенты:
доктор техн. наук, проф. Карташевский В.Г.
Диязитдинов Р.Р.
Системы связи с подвижными объектами. Учебное пособие. – Самара: ФГБОУ ВО
ПГУТИ, 2016. – 204 с.
Рассматриваются принципы построения систем связи с подвижными объектами, основные
технологии беспроводных сетей доступа, способы взаимодействия между мобильными и
базовыми станциями и схемы построения приемо-передающих устройств радиосвязи.
Описываются принципы формирования канальных сигналов в системах с кодовым
разделением, GSM, Wi-Fi, LTE, принципы помехоустойчивого кодирования для борьбы с
пакетными ошибками, приводятся примеры расчета характеристик сотовых систем,
уровней радиосигнала для систем связи с подвижными объектами и устройств,
компенсирующих канальные искажения.
Учебное издание
печатается в авторской редакции
Одобрено редакционно-издательским советом Поволжского государственного
университета телекоммуникаций и информатики
Данное учебное пособие рекомендуется к использованию в образовательных
учреждениях, реализующих образовательные программы высшего профессионального
образования, по дисциплине «Системы связи с подвижными объектами» по направлениям
подготовки бакалавров 11.03.01 «Радиотехника», 11.03.02 «Инфокоммуникационные
технологии и системы связи».
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
Диязитдинов Р.Р., 2016
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение
Раздел 1. Основы построения систем связи с подвижными объектами
Лекция 1. Основы организации систем связи с подвижными объектами
1.1. Принципы организации радиосвязи
1.2. Классификация радиочастот
1.3. Общие принципы построения РРЛ
1.4. Принципы построения систем сотовой связи
1.5. Принципы установления связи в системы подвижной радиосвязи
1.6. Структура сигнала GSM
Краткие итоги лекции 1
Вопросы по лекции 1
Упражнения
Лекция 2. Поколения мобильной телефонии
2.1. Поколение 1G
2.2. Поколение 2G
2.3. Поколение 3G
2.4. Поколение 4G
Краткие итоги лекции 2
Вопросы по лекции 2
Лекция 3. Трафик и емкость сотовых систем
3.1. Трафик и способы повышения емкости сотовых систем
3.2. Расчет количества каналов
3.3. Оценка числа пользователей на соту в системах СDMA
Краткие итоги лекции 3
Вопросы по лекции 3
Упражнения
Раздел 2. Основы многоканальных систем передачи
Лекция 4. Методы многостанционного доступа
4.1. Виды систем множественного доступа
4.2. TDMA
4.3. FDMA
4.4. CDMA
4.5. Преимущества CDMA
Краткие итоги лекции 4
Вопросы по лекции 4
Упражнения
Лекция 5. АЦП, ИКМ, скремблирование
5.1. АЦП
5.2. Нелинейное кодирование
5.3. ИКМ
5.4. Скорость передачи цифрового потока
5.5. Достоинства цифрового сигнала
5.6. Скремблирование цифрового сигнала
Краткие итоги лекции 5
Вопросы по лекции 5
Упражнения
4
стр
7
8
10
10
10
16
17
19
22
24
26
27
28
29
29
30
31
32
33
34
35
35
36
37
41
41
42
43
43
44
44
45
46
47
48
49
50
51
51
55
58
59
60
60
63
64
64
Стр.4
Раздел 3. Кодовое разделение каналов
Лекция 6. Радиосвязь на основе технологии CDMA
6.1. Технология CDMA
6.2. Принцип работы CDMA
6.3. Rake-приемник
Краткие итоги лекции 6
Вопросы по лекции 6
Упражнения
Раздел 4. Модели предсказания
Лекция 7. Модели предсказания уровня сигналов (Окамуры, Окамуры-Хата)
7.1. Модель Окамуры
7.2. Модель Окамуры-Хата
Краткие итоги лекции 7
Вопросы по лекции 7
Раздел 5. Система GSM
Лекция 8. Структура системы GSM
8.1. Структура системы GSM (Global System for Mobile Communications)
8.2. Аутентификация SIM
8.3. Идентификация абонентского оборудования (Equipment Identity Register)
8.4. Handover (Хэндовер)
8.5. Роуминг
8.6. Эквалайзинг
8.7. Скачки по частоте
Краткие итоги лекции 8
Вопросы по лекции 8
Упражнения
Лекция 9. Устройство подвижной и базовой станции
9.1. Подвижная станция
9.2. Базовая станция
9.3. Принципы формирования сигналов стандарта GSM
9.4. Особенности устройства мобильной станции сотовой связи
Краткие итоги лекции 9
Вопросы по лекции 9
Упражнения
Лекция 10. Модуляция сигналов в цифровых системах радиосвязи
10.1. Бинарная фазовая модуляция (BPSK)
10.2. Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK)
10.3. Квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом (О-QPSK
(π /4 –DQPSK)
10.4. Относительная квадратурная фазовая манипуляция с фазовым сдвигом π/4
10.5. Манипуляция с минимальным частотным сдвигом (MSK)
10.6. Гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK)
Краткие итоги лекции 10
Вопросы по лекции 10
Упражнения
Раздел 6. Помехоустойчивое кодирование
Лекция 11. Основы обнаруживающих и корректирующих кодов
11.1. Принципы кодирования
11.2. Основные характеристики корректирующих кодов
11.3. Корректирующие коды Хемминга
11.4. Перемежение символов
Краткие итоги лекции 11
5
65
65
65
72
75
76
77
78
79
79
79
88
90
91
92
92
92
94
95
96
97
98
101
101
102
103
104
104
107
109
112
116
117
117
118
118
119
121
122
125
126
127
128
129
130
130
130
136
141
145
149
Стр.5
Вопросы по лекции 11
Упражнения
Лекция 12. Эквалайзеры
12.1. Линейные искажения
12.2. Расчет эквалайзера
Краткие итоги лекции 12
Вопросы по лекции 12
Упражнения
Раздел 7. Сети беспроводного доступа
Лекция 13. OFDM
13.1. Характеристика ОFDM
13.2. Преобразование сигнала в ОFDM
Краткие итоги лекции 13
Вопросы по лекции 13
Упражнения
Лекция 14. Wi-Fi
14.1. История развития Wi-Fi
14.2. Стандарт IEEE 802.11g
14.3. Топологии беспроводных сетей Wi-Fi
14.4. Зона покрытия Wi-Fi
Краткие итоги лекции 14
Вопросы по лекции 14
Лекция 15. LTE
15.1. История развития LTE
15.2. Принципы построения радиоинтерфейса по технологии LTE
15.3. Многоантенные системы
15.4. Сетевая архитектура SAE
Краткие итоги лекции 15
Вопросы по лекции 15
Упражнения
Заключение
Список литературы
Глоссарий
Список терминов и сокращений
150
150
151
151
153
158
158
158
159
159
159
161
167
168
168
169
169
169
173
175
177
178
180
180
181
187
188
190
191
192
193
194
195
202
6
Стр.6