物理层关键技术
5G网络物理层关键技术要点
5G网络物理层关键技术要点1、毫米波通信技术通信技术的发展离不开对频谱资源的利用,目前对频谱资源的利用主要集中在300MHz到3GHz的频段,对毫米波的利用非常有限,毫米波中包含大量的频谱资源。
对毫米波中的频段资源进行利用也是5G 无线通信技术的重要内容。
其中,对毫米波的研究内容主要包括:路径损耗、建筑物穿透损耗以及雨衰等。
（1）路径损耗发射功率的敷设扩散以及信道对传输的影响作用是导致路径损耗的主要原因。
这也是无线通信技术中不可避免的问题,遇到干扰、噪声以及其他信号的影响都会造成一定程度的损耗情况,除此之外,信号的自身情况也会造成一定的损耗。
研究表明,频率越高,损耗越严重,这就意味着相对于其他波段,毫米波的损耗情况更严重,这也是毫米波研究过程中的一个困难。
在实际中,在高频段通过使用大规模的接受发射天线,可以对能量进行一定的聚集,获得较好的增益情况,进而改善毫米波损耗过大的情况。
（2）建筑物穿透损耗在对通信技术进行研究时,发现当信号通过建筑物时,会发生一定的损耗,并且这种损耗跟频率有关,通常低频段的信号可以在穿透建筑物时,保留较好的信号强度。
毫米波在这方面的损耗要更大些。
这就意味着使用毫米波进行信号传输时,很可能由于信号损耗过大导致失真,不过目前随着无线网络的不断普及,可以在室内的有效范围之内使用WIFI增加信号强度,保证信号质量。
（3）雨衰对传播特性的研究也是毫米波研究的重要内容,其中雨衰作为一个重要因素不得不提。
雨衰能够对无线系统的传播路径长度进行影响,进而使信号的可靠性下降,这样就会对高频段的微波链路造成一定的限制。
随着雨量的增大,对毫米波系统的干扰效果会越来越明显。
其中雨滴的作用还会使信号发生散射,使信号的质量严重下降。
2、大规模MIMO技术作为5G无线通信网络物理层的另外一个关键技术,大规模MIMO 技术对于无线通信技术的发展具有重要的作用。
对该技术的研究主要会通过对大规模MIMO技术的简单介绍,该技术的信道状态信息的获取方式以及大规模MIMO在高频段的应用进行。
WiMAX系统物理层关键技术
有 的技 术 要 求 ．由于 ＡＭ Ｃ技 术 需 要 根 据 信 道 条 件 来 判 断将 要 采 用 的 编 码 方 案 和 调 制 方 案 ，所 以 ＡＭ Ｃ技 术 必 须 根 据
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接 收机工作原理
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运营探讨 ・ 棚嘲 涸瓣瓣
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（ ）计 算 出快 速 傅 立 叶 逆 变 换 样 值 之 后 一 个 保 护 间 ３ 隔被 加 到 了样 值 前 形 成 一 个 循 环 拓 展 的 ＯＦ ＤＭ信 息码 字 。 （ 循 环 拓 展 信 息 码 的 样 值 再 次 通 过 一 个 并 ／ 转 换 器 ４） 串 模 块 。然 后 按 照 串 行 的 方 式 通 过 信 道 （ 过 适 当的 滤 波 和 经
4G移动通信系统的关键技术
4G移动通信系统的关键技术4G移动通信系统的关键技术一：引言4G移动通信系统是第四代移动通信技术的代表，它具有更高的速率、更低的时延和更大的容量。
本文将对4G移动通信系统的关键技术进行详细介绍。
二：物理层技术1. OFDM技术OFDM（正交频分复用）技术是4G移动通信系统的关键基础技术，它能够有效地抵抗多径衰落以及频率选择性衰落，提高系统的频谱效率和抗干扰性能。
2. MIMO技术MIMO（多输入多输出）技术可以利用多个天线进行信号的传输和接收，通过空域上的多径传播提高系统的速率和容量，并提高信号的可靠性。
三：网络层技术1. IP分包技术IP分包技术可以将数据分成多个小包进行传输，提高网络的灵活性和传输效率，适应多种不同的应用场景。
2. 全IP网络技术全IP网络技术是4G移动通信系统中的核心技术，它通过统一的IP协议对语音、数据和视频进行传输，提供统一的服务和优化的网络接入。
四：数据链路层技术1. 自适应调制与编码技术自适应调制与编码技术可以根据信道条件来动态调整调制方式和编码率，提高信号的传输质量和系统的容量。
2. 空间复用技术空间复用技术可以将频率和空间进行灵活的分配，提高系统的频谱效率和容量。
五：移动接入层技术1. LTE技术LTE（Long Term Evolution）技术是4G移动通信系统中最主流的技术，它具有更高的速率和容量，支持多种应用场景和业务需求。
2. WiMAX技术WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）技术是另一种重要的4G移动通信技术，具有较大的覆盖范围和灵活的接入方式。
六：安全与管理技术1. 身份鉴别与认证技术身份鉴别与认证技术可以保护用户和网络的安全，防止未经授权的访问和攻击。
2. 密钥管理技术密钥管理技术可以确保通信过程中的数据安全性，通过合理的密钥、分发和更新策略，保护用户隐私和通信内容的保密性。
Ad hoc网络物理层关键技术
织 网络 来说 ，静 态 分配 方式 不 能适 应节 点 的移 动 和 （） ４ 多跳路 由。 由于节点发射功率 的限制 ， 节点 拓 扑 的变化 ； 在一 个分 布 式 多跳 系统 内 ， 行 动 态 而 进 的覆 盖 范 围有 限 。当它要 与其 覆盖 范 围之 外 的节 点 分 配也 还有 很 多 问题需 要解 决 ， Ｃ ＭＡ Ｃ 将 Ｓ ／ Ａ和 Ｔ — Ｄ 进行通信时 ， 需要 中间节点的转发 。 此外 ， 自组织网 ＭＡ结 合 ， 提高 信道分 配 效率 ， 减少 冲突 。 络 中的多 跳路 由是 由普 通 节点协 作 完成 的 ，其 信道 多信 道无 线 自组 织 网络 ，则 需要 关 注 如何 在 节 是多跳 共享 的无 线信道 。 点 间分 配 信 道 ， 以提 高 网 络吞 吐量 ， 免 冲 突 ， 现 避 实
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（ ｅ － ｒａ ｉ ｎ ｅ ｏｋ 。其 中没 有 绝 对 的控 制 中 够 以任 意 速度 和任 意方 式 在 网 中移 动 ，并 可 以随 时 Ｓｌ ｏｇｎｚ ｇＮ ｔ ｒ ） ｆ ｉ ｗ
心 ， 有节 点 的地 位平 等 ， 所 网络 中的 节点 通过 分 布式 关 闭 电台 ， 加上 无线 发 送装 置 的天线 类 型多 种多 样 、 算 法来 协调 彼 此 的行 为 ，无需 人 工干 预 和任 何其 他 发送 功率 的变化 、 线 信道 间 的互相 干 扰 、 无 地形 和 天 预 置 的 网络 设 施 ，可 以在 任何 时 刻任 何地 方 快 速展 气等 综合 因素 的影 响 ，移动 终端 间通过 无线 信 道形
维普资讯
他 安全 措 施 。其 中本 文选择 跳 频 的方式 来 改善 其 抗
物联网系统架构设计与关键技术
物联网系统架构设计与关键技术随着科技的快速发展，物联网（Internet of Things）正在改变人们的生活方式和工作方式。
物联网系统的设计与关键技术是实现物联网普及和应用的重要基础。
本文将探讨物联网系统的架构设计和关键技术，以及它们在实际应用中的作用和挑战。
一、物联网系统架构设计物联网系统架构设计是为了实现物联网设备之间的无缝连接和数据交互。
一个典型的物联网系统包括物理层、感知层、网络层和应用层。
1. 物理层物理层是物联网系统的基础，它包括各种传感器、执行器和通信设备。
传感器负责收集环境信息，执行器负责控制物理设备的操作，通信设备负责设备之间的通信。
2. 感知层感知层是物联网系统的数据采集和处理层。
它接收来自物理层的数据，并进行处理和储存。
感知层可以使用各种技术，如无线传感器网络（WSN）和云计算。
3. 网络层网络层负责物联网设备之间的通信和数据传输。
它使用各种网络技术，如WiFi、蓝牙、ZigBee和LoRaWAN等。
网络层还需要考虑设备管理和安全性。
4. 应用层应用层是物联网系统的最上层，它提供各种基于物联网的应用和服务。
物联网应用可以涵盖各个领域，如智能家居、智能城市和工业自动化等。
二、物联网系统关键技术1. 传感技术传感技术是物联网系统中的核心技术之一。
它可以将实体世界的信息转换为数字信号，并提供给物联网系统使用。
常用的传感技术包括温度传感器、湿度传感器和压力传感器等。
2. 通信技术通信技术是实现物联网设备之间通信的关键技术。
无线通信技术广泛应用于物联网系统中，如WiFi、蓝牙和ZigBee等。
此外，还有诸如NFC、RFID和LoRaWAN等新兴通信技术。
3. 数据处理与存储技术物联网系统涉及大量的数据处理和存储。
云计算技术为物联网系统提供了强大的数据处理和存储能力。
边缘计算技术和大数据分析技术也对物联网数据的实时处理和智能分析提供了支持。
4. 安全与隐私技术由于物联网系统涉及大量的敏感信息，安全与隐私技术是至关重要的。
cdma物理层
标题：CDMA物理层的关键技术：无线通信中的频分多址接入
CDMA（码分多址）是一种无线通信技术，广泛应用于蜂窝网络中。
在CDMA物理层，频分多址接入（FDMA）是一种重要的技术，它允许多个用户在同一频带内同时通信。
FDMA的基本原理是将整个频带分成若干个小的频带，每个用户分配一个特定的频带进行通信。
由于CDMA信号在发送前已经被编码和调制，因此每个用户可以在分配的频带内独立发送自己的信号，而不影响其他用户的信号。
这使得CDMA系统能够有效地利用有限的频带资源。
在CDMA物理层中，另一个关键技术是扩频通信。
扩频通信是将传输信号的带宽扩展到远大于信息所需要的数据传输速率。
这种技术有助于增加系统的抗干扰性，减少信号干扰，并提供更好的安全性。
在CDMA系统中，扩频技术使得每个用户信号在发送前被扩展到一个很宽的频带上，这有助于增加系统的容量和可靠性。
此外，CDMA物理层还包括调制和解调技术。
调制技术用于将用户数据转换为适合在无线信道上传输的形式，而解调技术则用于从接收到的信号中恢复出原始数据。
在CDMA系统中，常用的调制技术包括QPSK（四相相移键控）和QAM（正交幅度调制），这些技术能够提供更高的数据传输速率和更好的性能。
总的来说，CDMA物理层的关键技术包括频分多址接入、扩频通信、调制和解调技术等。
这些技术共同确保了CDMA系统的可靠性和性能，使其成为无线通信领域的重要技术之一。
LTE关键技术
LTE关键技术介绍我们来交流一下LTE的关键技术。
其实说到关键技术，主要还是物理层的关键技术，LTE 在物理层采用了OFDM和MIMO等技术，极大地提高了系统的系统和吞吐量。
1、网络架构3GPP LTE接入网在能够有效支持新的物理层传输技术的同时，还需要满足低时延、低复杂度、低成本的要求。
原有的网络结构显然已无法满足要求，需要进行调整与演进。
2006年3月的会议上，3GPP确定了E-UTRAN的结构，接入网主要由演进型eNodeB（eNB）和接入网关（aGW）构成，这种结构类似于典型的IP宽带网络结构，采用这种结构将对3GPP 系统的体系架构产生深远的影响。
eNodeB是在NodeB原有功能基础上，增加了RNC的物理层、MAC层、RRC、调度、接入控制、承载控制、移动性管理和inter-cell RRM等功能。
aGW可以看作是一个边界节点，作为核心网的一部分。
但在如何处理小区间干扰协调、负载控制等问题上各成员还存在分歧，是采用RRM Server进行集中式管理，还是采用分散管理，尚未达成一致。
2、基本的传输技术和多址技术之前提到了3GPP RAN1工作组，它是专门负责物理层传输技术的甄选、评估和标准制定的。
在对各公司提交的候选方案进行征集后，确定了以OFDM为物理层基本传输技术方案。
实际上在确定这个方案的时候，3GPP内部分为两大阵营：支持OFDM的和支持CDMA的。
支持CDMA的公司主要考虑的是后向兼容性，支持OFDM的公司主要是考虑到某些公司对于CDMA技术的垄断性把持。
在选择OFDM作为物理层基本传输技术的同时，大家对OFDM 的具体实现上还存在分歧：一部分公司认为上行的峰平比较大，对终端的寿命和耗电量有很高的需求，由此建议上行采用低峰平比的单载波技术；另一部分公司则认为在上行也可采用滤波、循环削峰等方法有效降低OFDM峰均比。
最后，经过激烈的讨论的艰苦的融合，3GPP最终选择了大多数公司支持的方案，下行OFDM；上行SC-FDMA。
TD-LTE的几项关键物理层技术浅述
一
帧被分 成两个半 帧。针对不 同的上 下行 比例 关系 ，可
以得到如表 １ 示的上下行配比配置 （ 中Ｄ 表下行 ， 所 表 代
性能对 于无线通信来说至 关重 要。２ Ｇ系统 主要 采用的是
责 任 编 辑 ：左 永君 ｚ ｏ ｏ ｇｕ ＠ｍｂ ｏ ｃ ｕ ｙ ｎ ｊｎ ｃ ｍ．ｎ
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９
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毫
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5G无线通信网络中的物理层设计与性能优化
5G无线通信网络中的物理层设计与性能优化随着5G技术的快速发展，无线通信网络的设计和性能优化变得越来越重要。
在5G无线通信网络中，物理层设计是其中一个关键的方面，它涉及到信号传输、波束成形、多天线技术等多个方面。
本文将介绍5G无线通信网络中物理层设计的关键技术，并探讨如何通过性能优化来提高系统的效率和可靠性。
首先，波束成形是5G无线通信网络中物理层设计的重要技术之一。
波束成形通过调整发射和接收天线的相位和幅度，使信号能够聚焦在特定的方向上，从而增加系统的信号强度和覆盖范围。
利用波束成形技术，可以实现更高的数据传输速率和更低的时延。
此外，波束成形还可以减少多径干扰，提高系统的可靠性。
另一个重要的物理层设计技术是多天线技术。
在5G无线通信网络中，采用多天线技术可以实现空间多路复用（SM）和空间分集（SD）等多种技术，从而提高系统的频谱效率和抗干扰能力。
利用多天线技术，可以同时传输多个独立的数据流，从而提高系统的容量。
此外，多天线技术还可以通过接收多个信号的方法来提高系统的可靠性。
除了波束成形和多天线技术，5G无线通信网络还需要考虑信道估计和调度算法等方面的性能优化。
由于5G网络中的信道状况发生频繁变化，准确的信道估计是确保高质量通信的关键。
通过精确估计和预测信道状态，系统可以及时调整发送和接收参数，从而降低误码率和提高传输速率。
此外，在5G网络中，由于存在大量的用户和不同类型的应用场景，合理的调度算法可以根据不同的需求来分配资源，提高系统的整体效率和公平性。
为了进一步优化5G无线通信网络的性能，还可以考虑其他技术手段，如非正交多址（NOMA）、全双工通信（FDD）等。
NOMA技术可以有效利用频谱资源，实现多用户同时传输；FDD技术可以同时实现上行和下行通信，提高系统的频率利用率。
通过综合考虑和应用这些技术，可以进一步提高5G无线通信网络的效率和可靠性。
在实际应用中，5G无线通信网络的物理层设计和性能优化需要综合考虑多方面的因素，如天线的数量、信道的频谱资源、用户需求等。
5gnr物理层技术详解原理模型和组件
5gnr物理层技术详解原理模型和组件5G NR（New Radio）物理层技术是指在第五代移动通信系统中负责传输和处理无线信号的部分。
它是5G网络的核心组成部分，具有较高的数据传输速率、更低的延迟和更好的网络覆盖等特点。
本文将详细介绍5G NR物理层技术的原理模型和组件。
1.原理模型5G NR物理层技术的原理模型是基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术的。
OFDM技术将高速数据流划分为若干个低速子载波进行传输，每个子载波之间相互正交，从而有效地减少了传输中的干扰。
5GNR物理层技术的原理模型主要包括以下几个关键概念：-子载波：数据流划分成的低速子信道，相互之间正交传输，降低了串扰和干扰。
-前导和导频：用于同步和频率偏移校正，提高信号的可靠性和稳定性。
-CRC：循环冗余校验，用于检测和纠正数据传输中的错误。
-符号：将数字数据转换为模拟信号进行传输。
-码字：将符号与前导、导频等组合形成完整的数据块进行传输。
2.组件5GNR物理层技术包括一系列组件，每个组件都承担着特定的功能和任务，它们共同协作完成数据的传输和接收。
- PDCP（Packet Data Convergence Protocol）：负责数据包的压缩和解压缩，以及数据传输的可靠性和安全性。
- RLC（Radio Link Control）：在无线链路上提供可靠的数据传输，包括分段、重传和重组等功能。
- MAC（Medium Access Control）：负责资源调度和管理，确保不同用户之间的公平竞争和资源分配平衡。
- PHY（Physical Layer）：是整个物理层技术的核心部分，负责将数字数据转换为模拟信号，并进行调制、编码、分段和重组等操作。
- RF（Radio Frequency）：负责将调制后的模拟信号转换为射频信号，并进行放大和发送，以及接收和解调射频信号。
5g nr物理层技术详解：原理、模型和组件
5g nr物理层技术详解：原理、模型和组件5G NR（New Radio）是第五代移动通信网络的无线接入技术标准。
它定义了5G移动通信系统的物理层技术，包括无线信道的调制方式、多址接入技术、信道编码、调制解调器等关键组件。
下面将详细介绍5G NR物理层技术的原理、模型和组件。
首先，5G NR物理层技术的原理是通过利用更高的频率和宽带来提高数据传输速率和网络容量。
与之前的4G LTE相比，5G NR使用了更高的频段，如毫米波频段（mmWave）。
这些频段具有更大的带宽，可以支持更高的数据速率。
此外，5G NR还引入了更多的天线，通过波束赋形技术来增加覆盖范围和网络容量。
其次，5GNR的物理层模型由不同的层次组成，包括下行物理信道、上行物理信道和共享信道。
下行物理信道用于从基站向终端设备传输数据，上行物理信道用于从终端设备向基站传输数据，而共享信道用于多个终端设备之间的互通和共享。
最后，5GNR物理层技术的关键组件包括：1.调制解调器：5GNR使用了新的调制方式，如正交频分多址（OFDM）和正交频分多址接入（OFDMA），以提高频谱效率和抗干扰能力。
2.多址接入技术：5GNR引入了非正交多址（NOMA）和资源块分配灵活性，以支持更多的终端设备同时连接到网络。
3.天线和波束赋形：5GNR采用了多输入多输出（MIMO）天线技术，并通过波束赋形来改善无线信号的覆盖范围和网络容量。
4.信道编码：为了提高系统的可靠性和容错性，5GNR使用了更高效的信道编码技术，如低密度奇偶校验（LDPC）和极化编码。
总之，5GNR物理层技术是5G移动通信系统的关键组成部分，通过利用更高的频率和宽带来提高数据传输速率和网络容量。
它的原理是基于更高的频段和波束赋形技术，物理层模型包括下行物理信道、上行物理信道和共享信道，关键组件包括调制解调器、多址接入技术、天线和波束赋形以及信道编码等。
这些技术的应用使得5GNR成为更快、更稳定的无线通信技术。
LTE的物理层技术-OFDM
LTE的关键物理层技术LTE的关键物理层技术主要有：正交频分的多载波传输（OFDM）、多入多出（MIMO）、高阶调制（LTE最高64QAM）。
OFDM的特点正交频分传输是一种多载波传输技术，整个传输信号由很多子载波组成，各子载波之间互为正交（而传统的频分复用技术的各载波是不正交），来避免子载波之间的互相干扰。
与传统的频分复用相比，正交频分复用技术使得子载波可以排列更紧密，频谱效率更高。
（CDMA系统中的各码道之间也是互相正交的。
正交信号之间的互相干扰是可以消除的）OFDM的作用OFDM的引入主要是为了抗信道衰弱。
无线信道由于信号在传输过程中的各种反射、折射、多谱LE频移，使接收到的信号的幅度和相位产生剧烈的变化，就会产生严重的衰弱现象。
在同样的衰弱情况下，较窄的信道带宽，在整个传输带宽内，它的衰弱可能是比较一致的，称为平坦衰落（从时域的角度看，也称为慢衰落）；而较宽的信道带宽，在整个传输带宽内，它的衰弱可能是变化的，称为不平坦衰落（从时域的角度看，也称为快衰落）。
平坦衰落由于在传输信道带宽内信号变化是一致的，在产生衰落时可以用较简单的均衡技术来恢复；而不平坦衰落导致的传输失真的恢复比较困难。
由于LTE要求的传输速率相当高，它的信道带宽必然比较宽（20M，而LTE－A 可以达到100M）；并且，LTE系统需要支持这种使用环境，最高移动速度达到500公里每小时（LTE －TDD支持的最高速度是300公里）（衰落最严重的情况是市区内高速运动）。
因此，LTE系统的信道衰落比较严重（在高速率的传输系统中，OFDM已成为一种趋势）。
OFDM在抗多径衰落方面有着先天的优势。
OFDM把较宽的带宽分割成很多子载波（LTE中子载波带宽15K），因此，在每个子载波内，衰落是平坦的。
这样，就可以通过简单的均衡技术来达到较好的效果。
OFDM技术的主要特点∙1．高速数据先经过串并转换，再调制到各子载波。
这样子载波上的码速率就很低，可以有效降低码间串扰。
5G-NR物理层过程(控制)-5G技术方案-5G关键技术
同步过程小区搜索小区搜索过程是 UE 获得和小区时间和频率同步，并检测物理层小区 ID 的过程。
为进行小区搜索，UE 需接收下列同步信号：主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）。
主辅同步信号在 TS 38.211 中定义。
UE 应假设PBCH、PSS 和SSS 在连续的 OFDM 符号内接收，并且形成 SS/PBCH 块。
对于半帧中的SS/PBCH 块，候选SS/PBCH 块的 OFDM 符号索引号和第 1 个 OFDM 符号索引根据下列情况确定：o15 KHz 子载波间隔：候选 SS/PBCH 块的第 1 个 OFDM 符号有索引{2, 8} + 14*n。
对于载波频率小于等于 3 GHz，有 n=0, 1。
对于载波频率大于 3 GHz 且小于 6 GHz，有n=0, 1, 2, 3。
o30 KHz 子载波间隔：候选SS/PBCH 块的第1 个OFDM 符号有索引{4, 8, 16, 20} + 28*n。
对于载波频率小于等于 3 GHz，有 n=0。
对于载波频率大于 3 GHz 且小于 6 GHz，有n=0, 1。
o30 KHz 子载波间隔：候选 SS/PBCH 块的第 1 个 OFDM 符号有索引{2, 8} + 14*n。
对于载波频率小于等于 3 GHz，有 n=0, 1。
对于载波频率大于 3 GHz 且小于 6 GHz，有n=0, 1, 2, 3。
o120 KHz 子载波间隔：候选SS/PBCH 块的第 1 个 OFDM 符号有索引{4, 8, 16, 20} + 28*n。
对于载波频率大于 6 GHz，有n=0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18。
o240 KHz 子载波间隔：候选 SS/PBCH 块的第 1 个 OFDM 符号有索引{8, 12, 16, 20, 32, 36, 40, 44} + 56*n。
无线物理层安全信号处理-无线通信安全问题-
21
移动通信信道特性—阴影衰落
阴影衰落
为研究阴影衰落规律，通常把同一类地形、地物中的某段距离（
1-2km）作为样本区间，每间隔20m（小区间）左右观察信号电
平的中值变动，以统计信号在各个小区间的累积分布和标准偏差
大量实验数据表明，阴影衰落可以模拟为一个服从对数正态分布
的随机变量，其均值为0，标准方差为环境特征。
波形失真
当信道在频域具有较强的选择性时，这样的信道将导致
传输信号的时域波形失真
为克服码间干扰的影响，在接收端一般要设置均衡器
34
移动通信信道特性—多径衰落
基于多径时延扩展的小尺度衰落分类
通常当 ≥ 10 ，该信道为平坦衰落（flat fading）；
若 < ，该信道时频率选择性衰落（frequencyselective fading）
多径信道参数：时间色散参数
均方根（rms）时延扩展()是功率延迟分布的二阶矩。
表示附加时延在 ҧ 周围散布的情况，有
30
移动通信信道特性—多径衰落
多径信道参数：时间色散参数
最大附加时延(X dB)表示多径信号能量从初值衰落到低于
最大能量X dB的时间间隔
其中0是第一个信号达到的时间， x 是最大时延值，其
20移动通信信道特性—阴影源自落 阴影衰落 当电波在无线传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植被等障碍物
时，在障碍物的后面形成电波的阴影区
移动台在运动中通过不同障碍物的阴影时，就会导致接收天线场
强的变化，从而引起衰落
阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，将其归类为大尺度衰落
阴影衰落的深度（接收信号局部中值变化的幅度）由信号频率和
5G无线通信网络物理层关键技术
5G无线通信网络物理层关键技术随着物联网、大数据、云计算等技术的发展，人们对无线通信的需求越来越高。
为了满足日益增长的无线通信需求，5G无线通信网络物理层关键技术应运而生。
物理层是无线通信网络中最基础的部分，它负责无线传输信号的调制、编码、多址和信道编码等任务。
本文将重点介绍5G无线通信网络物理层的关键技术。
1. 波束赋形技术波束赋形技术是5G物理层关键技术中的一项重要技术，它可以帮助无线通信系统实现高效的空间复用和波束对准。
传统的无线通信系统往往采用全向传输的方式，信号传输范围广但效率低。
而波束赋形技术可以根据接收端位置和通信需求来调整信号的方向，从而提高信号传输的效率。
波束赋形技术可以通过开展大规模天线阵列和采用波束赋形算法来实现。
2. 多用户MIMO技术多用户MIMO技术是5G物理层关键技术中的另一项重要技术，它可以提高系统的频谱效率和覆盖范围。
MIMO技术通过在发射端和接收端增加多个天线来实现多路径传输，从而提高信号的可靠性和数据传输速率。
而多用户MIMO技术则是在多个用户间实现MIMO技术，它可以支持同时传输多个用户的数据，从而提高系统的容量和效率。
3. 毫米波通信技术4. 大规模天线阵列技术5. 网络切片技术网络切片技术是5G物理层关键技术中的一项重要技术，它可以帮助系统实现个性化的通信服务。
传统的无线通信系统往往采用统一的网络架构来为所有用户提供通信服务，而网络切片技术可以根据不同用户的需求和应用场景来配置不同的网络切片，从而实现个性化的通信服务。
网络切片技术可以帮助系统实现更高的容量和更低的延迟，满足不同用户的通信需求。
5G无线通信网络物理层关键技术是5G无线通信系统的核心技术，它可以帮助系统实现更高的频谱效率、更大的容量和更低的延迟。
随着技术的不断发展，我们有理由相信5G 无线通信网络物理层关键技术将会不断创新和完善，为人们的生活带来更多便利和乐趣。
5gnr物理层技术详解原理模型和组件
5gnr物理层技术详解原理模型和组件5G NR（New Radio）是第五代移动通信技术的核心部分，它的物理层技术在实现更高的数据速率、更低的延迟和更高的系统容量方面起着重要的作用。
本文将对5G NR物理层技术的原理、模型和组件进行详细解析。
首先，我们来介绍一下5G NR物理层技术的原理。
5G NR物理层技术基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）多址技术，主要采用了以下几种关键技术：1. Massive MIMO（Massive Multiple-Input Multiple-Output）：大规模天线阵列技术，可以通过使用大量的基站天线和用户设备天线来实现更好的信道容量和频谱效率。
2. Beamforming：波束赋形技术，通过控制天线的相位和幅度，将无线信号聚焦在特定的方向上，以提高信号质量和覆盖范围。
3. Non-Orthogonal Multiple Access（NOMA）：非正交多址技术，通过在时间、频率和功率维度上对用户进行分组和调度，实现更高的频谱效率和系统容量。
其次，我们来了解一下5GNR物理层技术的模型。
5GNR物理层技术采用了灵活的帧结构和资源分配方式，以满足不同的应用场景和通信需求。
其模型主要包括以下几个方面：1.帧结构：5GNR物理层的帧结构分为多个子帧，每个子帧包含多个符号。
不同的子帧可以在时间和频率上进行灵活配置，以适应不同的业务需求。
2.资源分配：5GNR将系统资源划分为多个资源块，每个资源块包含若干连续的子载波和时域符号。
资源块可以按照静态或动态的方式进行分配，以满足不同用户的需求。
3.调制方式：5GNR物理层采用了更高阶的调制方式，如16QAM、64QAM和256QAM，以提高数据速率和频谱效率。
最后，我们来介绍一下5GNR物理层技术的组件。
5GNR物理层技术由多个组件构成，包括以下几个主要组件：1.下行链路：5GNR物理层的下行链路主要包括基站到用户设备的传输信道和物理信道。
物理层关键技术(ppt 47页)
PACS
个人通信 ADPCM
32
WCDMA
蜂窝 AMR
信息率-失真理论
information rate-distortion theory
研究在限定失真下为了恢复信源符号所必需 的信息率，简称率失真理论。
率失真理论就是用以计算不同类型的信源在 各种失真限度下所需的最小信息率。
率失真函数--计算率失真函数是率失真理论 的中心问题。率失真函数只指出限失真条件 下所必需的最小信息率。从理论上讲，尚应 能证明实际存在一种编码方法，用这样的信 息率就能实现限失真的要求。
次数，一般可用MIPS 表示； 处理时延：复杂度高→处理时延大。
数据比特率(bps)
数据比特率越低压缩倍数就越大，可通信的话路 数也就越多，移动通信系统也就越有效。
数据比特率降低，语音质量也随之相应降低，为 了补偿质量的下降，可采用提高设备硬件复杂度 和算法软件复杂度的办法。
降低比特速率另一种有效方法是采用可变速率的 自适应传输，它可以大大降低语音的平均传送率。
I1 (上 限 )log2N ＝ log2(256)1080bps I2(下 限 )log2N ＝ log2(128)1070bps
最后可计算出压缩比K为：
K 64Kbps 914~800倍 70~80bps
混合编码的性能估计
显然混合编码的理论压缩比是介于上述两类 编码之间，且与语音质量需求有关。若要求 混合编码偏重于个性特征，则其压缩比靠近 波形编码的压缩比值，若要求混和编码偏重 于共性，则其压缩比靠近于参量编码。
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数据比特率(bps)
数据比特率越低压缩倍数就越大，可通信的话路 数也就越多，移动通信系统也就越有效。
数据比特率降低，语音质量也随之相应降低，为 了补偿质量的下降，可采用提高设备硬件复杂度 和算法软件复杂度的办法。
降低比特速率另一种有效方法是采用可变速率的 自适应传输，它可以大大降低语音的平均传送率。
采用一类反射系数格形算法 采用矢量量化技术
27
混合编码的基本原理
混合编码是介于波形编码与参量编码之间的一种 编码方法，兼有参量编码低速率与波形编码的高 质量的优点。
实现混合编码的基本思想是以参量编码原理，特 别是以LPC原理为基础，保留参量编码低速率的优 点，并适当的吸收波形编码中能部分反映波形个 性特征的因素。重点改善自然度性能。
17
ADPCM波形编码
ADPCM是利用样本与样本之间的高度相关性和量 化阶自适应来压缩数据的一种波形编码技术。
该算法利用了语音信号样点间的相关性，并针对 语音信号的非平稳特点，使用了自适应预测和自 适应量化，在32kbps/8kHz速率上能够给出网络等 级话音质量。
ADPCM标准是一个代码转换系统,它使用ADPCM 转换技术实现64Kb/s A律或u律PCM(脉冲编码调制) 速率和32Kb/s速率之间的相互转换。
15
复杂度与处理时延
语音编码硬件复杂度取决于DSP处理能力，而软件复杂度则主要体现 在算法复杂度上。算法复杂度增大，也会带来更长的运算时间和更大 的处理时延 。
如下所示，我们给出几种已知低数据比特率语音编码的上述四个参数 与性能比较表格。
编码器类型
脉码调制PCM 自适应差分脉码调制ADPCM 自适应子带编码 多脉冲线性预测编码 随机激励线性预测编码 线性预测声码器
数据压缩
目的：在保证一定图像（或声音）质量的条 件下，以最小的数据率来表达和传送图像或 声音信息。
数据能够压缩的可能性在于：
原始数据中存在着大量的冗余信息（时间冗余、 空间冗余、统计冗余）；
人的视觉和听觉器官都具有某种不敏感性，舍去 人的感官所不敏感的信息，对图像或声音质量的 影响很小，在某些情况下甚至可以忽略不计。
根据语音产生机理，采用下列物理模型：
周期性信号源 随机性信号源
u(n)
时变线性滤波 输出
器
合成话音C ( n )
增益控制G
24
反映语言特征的主要参数
基音频率与基金周期：声带振动频率、周期 共振峰频率：声道的谐振频率 语音强度： 浊音/清音判决
浊音：有声音—英语元音、汉语韵母 清音：无声音—英语多数辅音、汉语多数声母
I1(上限) log2 N＝log2 (256)10 80bps
I
(下限)
2
log2
N＝log2 (128)10
70bps
最后可计算出压缩比K为：
K 64Kbps 914 ~ 800倍 70 ~ 80bps
混合编码的性能估计
显然混合编码的理论压缩比是介于上述两类 编码之间，且与语音质量需求有关。若要求 混合编码偏重于个性特征，则其压缩比靠近 波形编码的压缩比值，若要求混和编码偏重 于共性，则其压缩比靠近于参量编码。
25 23 20 17 2.34 2 1.5 1 3.42 4 5.3 8
波形编码的性能估计
由上述分析结果可以得到如下结论： 当语音质量达到进入公网要求标准时，即 σ2/D≈26dB,其K=3.4 倍。 若进一步考虑实际语音分布与主观因素的影 响(因为正态分布R(D)其压缩倍数可以进一步增 大，取K=4 (保守值)这时语音速率可以从未压 缩的PCM 64Kbps降至1/4速率的16Kbps。
ADPCM编码原理
32Kbps ADPCM编码原理如下图所示
ADPCM输出
c'(n)
PCM 线性码
x(n) d(n)
自适应 量化器
c (n )
逆量化 dˆ( n ) 器
y(n)
y(n)
y(n)
定标因子
自适应
自适应
速度控制
QL(n)
自适应 x (n ) 预测器
xˆ (n )
21
ADPCM编码原理
还可以进一步采用语音激活技术，充分利用至少 3/8的有效空隙，可获得大致约2.67dB的有效增益。
14
语音质量
度量方法不外乎客观与主观两个角度： 客观度量可以采用信噪比、误码率、误帧率，
相对而言简单、可行。 主观度量是由人耳主观特性来判断，比客观
度量复杂。目前国际上常采用的主观评判方 法称为MOS方法 。
波形编码的性能估计
信息率--失真R(D)为：
R(D)
1 2 (1 2 )
2 log2
D
D：最大允许失真，σ2：方差，ρ相关系数 广义平稳遍历马氏链信源且有R( ) 2 0 1 上式的计算结果如下表所示
信噪比(dB) 35 R(D)(bit/样点) 4 压缩倍数K 2
32 28 3.5 2.5 2.28 3.2
移动通信语音编码技术概述
语音编码：移动通信数字化的基础，第1/2 代蜂窝系 统的根本区别。
语音编码的意义：
提高通话质量（数字化+信道编码纠错）； 提高频谱利用率（低码率编码）； 提高系统容量（低码率，语音激活技术）。
移动通信对语音编码的要求：
编码速率低，语音质量好； 有较强的抗噪声干扰和抗误码的性能； 编译码延时小，总延时在65ms 以内； 编译码器复杂度低，便于大规模集成化； 功耗小，便于应用于手持机。
语音编码的分类
波形编码
将时间域信号直接变换为数字代码，目的是尽可能精确地再现原来 的话音波形
PCM、ΔM
参量编码(声源编码)
将信源信号在正交变换域提取特征参量，并将其变换为数字代码 线性预测编码LPC
混合编码
波形编码+参量编码 数字语音信号中既有语音特征参量又有部分波形编码
波形编码质量最高，其质量几乎与压缩处理之前相同，适 用于公用骨干(固定)通信网。参量编码质量最差，仅适合于 特殊通信系统，比如军事与保密通信系统。混和编码质量 介于两者之间，目前主要用于移动通信网。
ADPCM解码原理
32Kbps ADPCM译码原理如下图所示
c(n) 逆量化 y(n)
dˆ(n) + xˆ(n) + x(n)
PCM 线性码
自适应 预测
同步编码 调整
y(n)
定标因子 自适应
y(n)
QL (n)
自适应 速度控制
23
参量编码的基本原理
参量编码不直接传送语音波形，而是传送产 生、激励语音波形的基本参量。
限失真信源编码定理
限失真信源编码定理：只要信源符号序列长 度N足够大，当每个符号的信息率大于R(D) ，必存在一种编码方法，其平均失真可无限 逼近D；反之，若信息率小于R(D)，则任何 编码的平均失真必将大于D。
利用信息论中连续(模拟)有记忆信源的信息 率--失真R(D)函数理论可以分析波形编码的 性能。
应用：WAV，MP3，G.721等
ADPCM基本用小的量化阶去 编码小的差值,使用大的量化阶去编码大的差值,使 用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值,使实 际样本值和预测值之间的差值总是最小。ADPCM 记录的量化值不是每个采样点的幅值,而是该点的幅 值与前一个采样点幅值之差。
数据比特率 (Kbps) 64 32 16 8 4 2
复杂度 (MIPS)
0.01 0.1 1 10 100 1
时延 (ms)
0 0 25 35 35 35
质量 (MOS)
4.3 4.1 4 3.5 3.5 3.1
16
语音压缩编码原理
波形编码的基本原理
自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)是建立在差分脉 冲编码调制(DPCM)的基础上，而DPCM又是建立在 脉冲编码调制(PCM)的基础上。
研究在限定失真下为了恢复信源符号所必需 的信息率，简称率失真理论。
率失真理论就是用以计算不同类型的信源在 各种失真限度下所需的最小信息率。
率失真函数--计算率失真函数是率失真理论 的中心问题。率失真函数只指出限失真条件 下所必需的最小信息率。从理论上讲，尚应 能证明实际存在一种编码方法，用这样的信 息率就能实现限失真的要求。
改进LPC主要从三方面入手：改进语音生成物理模 型、激励源结构和合成滤波器结构，提高语音质 量；改进参量量化和传输方法，进一步压缩传输 速率；采用自适应技术，进一步解决系统与信源 和信道之间的统计匹配。
28
移动通信中的语音编码
本节将结合第二代(2G)的GSM与IS-95系统以 及 第 三 代 (3G) 的 WCDMA 和 CDMA2000 等 不 同系统所采用的语音编码具体方案，着重从 原理上来阐述移动通信中的语音编码。
4.5，6.7，11.2
CT2
无绳 ADPCM
32
DECT
无绳 ADPCM
32
PHS
无绳 ADPCM
32
PCS-1800 蜂窝 RPE-LTP规则脉冲激励长期预测编码 13
PACS
个人通信 ADPCM
32
WCDMA 蜂窝 AMR
信息率-失真理论
information rate-distortion theory
IMA ADPCM算法对量化步长的调整使用了简单的 查表方法，对于一个输入的PCM值X(n)，将其与前 一时刻的X(n-1)预测值做差值 得到d(n)，然后根据 当前的量化步长对d(n)进行编码，再用此样点的编 码值调整量化步长，同时还要得到当前样点的预测 值供下一样点编码使用。
ADPCM编码原理
移动通信中的语音编码
高质量的混合编码是移动通信中的优选方案。