10第十章 无线通信与网络PPT课件

❖ N 0 噪声功率谱密度 B 已调信号占用的带宽
❖ 目前，扩频技术也得到广泛应用。扩展频谱的 优点： ❖ 很多用户可以在一个频带中同时使用，而不会 相互产生明显的干扰。 ❖ 良好的抗多径干扰的特性。
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3 无线介质接入方案
① 固定分配接入 ❖ 固定分配方式固定地将信 道划分为不同的子信道并分配 给各个用户。 ❖ 常用的固定分配接入方法： ❖ FDMA 频分多址 ❖ TDMA 时分多址 ❖ CDMA 码分多址 ❖ 即分别采用频率、时间或 码字区分不同用户传输的多址 方式。
❖ 从接入网络的组网方式来分，无线通信网可分 为无线广域网、无线局域网和无线个域网。
❖ 根据是否存在固定的网络基础设施来分，无线 系统可分为蜂窝系统和Ad hoc系统。
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❖ 无线通信的发展前景
❖ 多址技术：将有限的通信资源在多个用户之间进 行有效的切割与分配，在保证多用户之间通信 质量的同时尽可能地降低系统的复杂度并获得 较高系统容量
❖ 软件无线电 ：智能多模式终端的进一步发展， 是无线系统从模拟到数字发展的新阶段
❖ 自适应技术 ：实时检测信道，根据信道状况自 动调整通信参数，包括自适应天线，自适应调 制，自适应信道均衡等
❖ 多用户检测：在接收端尽量消除信道之间的多址 干扰。
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二、无线通信的基本原理
1 无线电波的传播特性
（a）直射 （c）绕射
❖ 调制信号为数字信号时，通常称为键控（SK: Shift Keying），三种基本的键控方式为振幅键控 （ASK）、频率键控（FSK）和相位键控(PSK)。
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❖ 调制方案的性能常用它的功率效率和带宽效率
来衡量。
❖功率效率 ： p
Eb N0
带宽效率：B＝RBbps/Hz
❖
❖ E b 每比特信号能量 R 每秒数据率
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2 调制解调技术
❖ 调制就是对信号源的编码信息进行处理，使其 变为适合传输并适应信道复用的形式。
❖ 解调则是将基带信号从载波中提取出来，使接 收者理解或做进一步的处理。
❖ 调制信号为模拟信号时，最基本的调制方式是： 幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制 （PM）。还可以有三种基本方式的组合调制方式。
频器混频，产生固定的中频信号IF，放大后送到基带部分进行
的弯曲表面而进行的传播。 空间波传播又称视距传播。在可视距离内，电
磁波由天线发射出来，沿直线传播到接收天线。 天波传播是利用电离层的折射和反射来传播的
电磁波。
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❖ 决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电 信号的频率。 长波和中波的传播都是借助地波的，并且比较 稳定，多用作远距离通信与导航。 短波通信可以借助天波传送。短波传播主要用 于国际无线电广播，远距离无线电话和电报通信等。 超短波和微波只能用空间直射波进行视距通信， 传播距离大致上限制在视距范围之内。超短波和微 波波段广泛用于卫星通信，宇宙飞船与地面站之间 的通信，遥测等系统中。
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② 随机接入方法
③ 随机接入方法就是在通信时为了处理突发性数据而产 生的。分成两类，第一类基于ALOHA接入方案，另一类是 基于CSMA（载波侦听）的随机接入技术。
重发送
重发送

终端1 终端2 终端3
终端1 终端2 终端3
冲突
（a）
ALOHA协议原理图 （a）纯ALOHA协议 （b）时隙ALOHA协议
❖ 目前在无线通信领域，射频多指300MHz至5.8GHz的频 率范围。射频技术在当今各个领域得到了广泛应用。如: 高速语音、数据、图文与图像传输； 蜂窝式个人通信与基站； 低轨道卫星移动通信； 无线局域网； 无线接入技术（包括Bluetooth）； 全球卫星定位系统； 卫星直播电视； 多点多址分布系统。
冲突
（b）
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ALOHA是最简单的随机接入技术，它以分组 形式允许多用户在共用信道上发送消息。
延迟
终端1 终端2 终端3
侦听
侦听
图10-5 CSMA协议原理图
基于载波侦听的随机接入技术在发送前先监 测信道，并采取相应措施减少工作站发送消息的 盲目性，从而减少冲突概率。
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三、射频系统及应用
1 无线通信射频系统概述
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❖ 无线射频系统一般由接收机和发射机两部分构成。
❖ 发送信号时，从基带模块送出含有信息的模拟信号，经中 频放大后，在混频器中的升频器中混频成为射频信号，送到射 频功率放大器中进行功率放大，再通过天线发送出去。
❖ 接收信号时，通过天线接收进来的射频信号经滤波和低噪
声放大器放大后，与本地振荡器所产生的本地振荡信号再经降
第十章 无线通信与网络
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一、概述
❖ 无线通信是以自由空间作为介质，利用电磁波 传播信号的通信系统。它是目前通信领域发展最为 活跃的技术。 ❖ 无线通信的优点：
不需架线挖沟，建设成本低，周期短； 覆盖范围广； 扩容灵活； 维护简单。
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无线通信系统 包括信号源、发送 设备、传输信道 （即为空间介质）、 接收设备和收信装 置等。
（b）折射 （d）散射
直射、反射、绕射 和散射是无线通信 系统中四种最基本 的传播方式。
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➢ 电磁波在均匀空间中是以直线方式传播的；
➢ 在直射过程中，如果电磁波入射到一个尺寸比波 长大得多的物体时（如地球表面、建筑物和墙壁 表面），将发生反射；
➢ 如果电磁波被不规则的边缘阻挡时，由阻挡表面 产生的二次波存在于整个空间，甚至于阻挡物的 后面，也就是电磁波能够绕过障碍物传播，即为 电磁波的绕射。
❖ 信号源用于将待传递信息变成基带电信号； ❖ 发送设备主要解决电信号与信道的匹配； ❖ 信号以电磁波形式在空间介质中传播； ❖ 接收设备的功能与发送设备相反。
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❖ 无线通信系统分类
❖ 从通信方式来分，无线通信可分为移动通信和 固定通信两种；
❖ 从通信的信道来分，无线通信可分为卫星通信、 红外通信、短波通信等。
➢ 当电磁波传播过程中遇到尺寸小于波长的目标物 或者障碍物的数目很多时（如粗糙表面、小物体
或其他不规则物体），电磁波将产生散射。
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❖ 无线电波是一种电磁波，当电磁波自波源（天 线）发出后，要经过地波（表面波）传播，空间波传 播和天波传播等各种可能的途径才能到达接收天线。 地波传播又称表面波传播，是电磁波绕着地球