第二章无线通信与移动网络技术
第二章 无线通信与移动网络技术
Wired / Wireless
1、无线个域网(WPAN)与无线局域网
IEEE 802.15高速率WPAN标准提供符合要求的PHY无线数据速率并 满足MAC的QoS要求, 支持低功率、低成本、近距离数字图像与多 媒体客户应用.
无线个域网与无线局域网
红外技术
(红外线辐射波长范围:700～1300nm)
并取得专利 1897年, 马可尼建立了世界上第一家无线电器材公司-马可尼公司 1901年, 马可尼在英格兰与纽芬兰之间进行了横跨大西洋的莫尔
斯电报码发射与接收试验, 通信距离超过3000公里 1909年, 马可尼获得诺贝尔物理学奖
电磁波
Frequency (f) is the number of oscillations (cycles) per second. Unit is Hertz or Hz Wavelength(λ) is the distance covered by one oscillation (cycle) as the wave travels through space
调制解调技术很多, 差异性表现在效率,能耗,复杂度等
基带传输:不调制, 计算机或终端等设备直接发出的二进制数字信 号(即“1”或“0”, 方波固有的频带称为基带信号)
频带传输: 先将基带信号变换(调制)成较高频率范围的模拟信号( 频带信号), 再在模拟信道中传输
基带传输要求信道有较宽通频带，设备简单，但传输距离较短； 频带传输则相反
根据天线的能力, 可以实现10 ~ 100m无线通信, 主要面 向10m内的个人网络
蓝牙技术既能实现点对点连接, 也能实现点对多点连接
点对多点时, 几个蓝牙单元分享信道, 被划分为时隙预留给同步 数据包
无线通信与移动网络技术
无线通信与移动网络技术无线通信与移动网络技术的发展被认为是现代信息通信领域的重要里程碑。
随着移动设备的普及和人们对无线连接的需求不断增长，无线通信与移动网络技术正成为当代社会不可或缺的一部分。
本文将介绍无线通信与移动网络技术的概念、应用、发展趋势，并探讨它们对我们日常生活带来的影响。
一、无线通信的概念与应用1.1 无线通信的定义无线通信是指通过无线信号传输数据和信息的一种通信方式。
相比有线通信，无线通信具有更大的灵活性和便利性，可以在不受地理位置限制的情况下实现通信。
无线通信广泛应用于移动电话、卫星通信、无线局域网等领域。
1.2 移动电话的发展移动电话是无线通信技术最为普及的应用之一。
从早期的1G到现在的4G，移动电话技术经历了多个发展阶段。
通过移动电话，人们可以随时随地进行语音通话、短信发送、互联网浏览等操作，大大提高了人们的沟通效率和生活质量。
1.3 无线局域网的应用无线局域网（Wireless Local Area Network，简称WLAN）是在局域网范围内使用无线连接设备的网络。
通过WLAN，人们可以在家庭、办公室等地方无线接入互联网，获得高速、便捷的网络体验。
WLAN技术的发展也为智能家居、智能办公等领域带来更多的可能性。
二、移动网络技术的概念与发展2.1 移动网络技术的定义移动网络技术是指通过移动通信网络实现无线设备之间的信息传输和通信的技术体系。
它是无线通信和互联网技术的结合，使得人们可以通过移动设备随时随地访问互联网和获取信息。
2.2 3G、4G和5G的发展在移动网络技术的发展过程中，3G、4G和5G是最为重要的里程碑。
3G技术的出现实现了移动宽带接入，使得人们可以通过移动设备进行视频通话、互联网浏览等操作。
4G则进一步提升了移动互联网的速度和稳定性，为移动视频、在线游戏等提供了更好的体验。
而5G技术的推出将极大提高通信速度和容量，将成为智能交通、智能制造等领域的重要支撑。
2.3 移动网络的应用与影响移动网络技术的普及和应用对我们的日常生活产生了深远的影响。
无线网络与移动通信
无线网络与移动通信一、引言无线网络和移动通信是如今社会生活中不可或缺的关键技术。
随着科技的飞速发展，人们对通信技术的需求也越来越大。
本文将介绍无线网络和移动通信的基本概念、原理和应用，并探讨它们对我们现代生活的影响。
二、无线网络无线网络是指通过无线技术实现的网络连接方式。
与传统的有线网络相比，无线网络具有更大的灵活性和便捷性。
无线网络的基本组成部分包括无线设备、无线接入点和网络基础设施。
1. 无线网络的基本原理无线网络利用无线电波技术，通过将数据转化为无线信号进行传输。
无线信号在发送端经过调制、编码等处理，然后通过无线介质传输到接收端，最后再经过解码、解调等处理恢复为原始数据。
2. 无线网络的应用领域无线网络的应用非常广泛，涵盖了个人生活、商务办公、工业控制等多个领域。
在个人生活中，无线网络使我们能够随时随地上网、收发电子邮件、播放在线音乐和视频等。
在商务办公中，无线网络为员工提供了灵活的办公环境，实现了移动办公的便利。
在工业控制中，无线网络可以用于监控、测量和远程操作等领域。
三、移动通信移动通信是指通过移动设备进行的跨地域通信。
移动通信技术的发展使得人们可以随时随地进行语音通话、短信发送和数据传输等活动。
移动通信的基本原理包括信道编码、调制解调、信道多址技术等。
1. 移动通信的发展历程移动通信技术从1G时代的模拟通信逐渐发展到如今的4G和5G时代的数字通信。
每一代移动通信技术的推出都在数据传输速率、容量和覆盖范围等方面有了显著的提高。
2. 移动通信的应用场景移动通信技术的广泛应用使得人们的交流更加便捷高效。
我们可以通过移动电话与家人、朋友进行语音通话；通过手机短信发送信息和祝福；通过移动互联网浏览新闻、购物和社交媒体等。
移动通信技术也在医疗、教育、交通等领域发挥着重要作用。
四、无线网络与移动通信的影响无线网络和移动通信的快速发展对我们的生活方式、工作环境和社会文化产生了巨大的影响。
1. 提升生活效率无线网络和移动通信使得我们可以随时随地获取信息、与他人交流和处理工作事务。
无线通信与移动网络技术
无线通信与移动网络技术无线通信和移动网络技术是现代社会中不可或缺的重要组成部分。
随着科技的不断发展和社会的不断进步，无线通信和移动网络技术已深入到人们的生活和工作中，给人们带来了巨大的便利和改变。
一、无线通信技术的发展随着无线通信技术的不断进步，移动通信已经从2G时代发展到了5G时代。
在2G时代，人们开始使用SIM卡，可以通过手机进行语音通信和简单的短信传输。
随着技术的革新，3G时代引入了移动互联网的概念，人们可以通过手机上网，浏览网页，收发电子邮件等。
到了4G时代，数据传输速度得到了极大的提升，人们可以高清视频通话，进行在线游戏等高要求的互联网应用。
而现在，我们已经进入了5G时代，无线通信技术实现了超高速传输、低延迟和大容量的特点，可以支持更多更复杂的互联网应用，如自动驾驶、远程医疗等。
二、移动网络技术的发展移动网络技术的发展是与无线通信技术密不可分的。
从最早提出的蜂窝网络概念，到后来的移动网络标准制定，移动网络技术经历了多个阶段的发展。
在2G时代，GSM技术成为了国际上的通用移动通信标准，人们可以在全球范围内使用手机进行通信。
而在3G时代，WCDMA和CDMA2000等技术应运而生，提供了更高的数据传输速度和更好的语音质量。
到了4G时代，LTE成为了主流移动通信技术，可以提供更高的传输速度和更丰富的应用服务。
现在，我们已经进入了5G时代，移动网络技术在支持无线通信的同时，也为更多的物联网设备提供了连接和服务，实现了物与物之间的互联互通。
三、无线通信与移动网络技术的应用无线通信与移动网络技术在现代社会中的应用非常广泛。
首先，它们为人们提供了方便快捷的通信工具，任何时间、任何地点，人们都可以通过手机、平板电脑等设备进行语音、视频通话，传递信息。
其次，无线通信和移动网络技术推动了互联网应用的发展，人们可以通过移动设备浏览新闻、购物、交友、学习等。
再次，它们还在物联网领域有着重要的应用，人们可以通过智能家居设备，实现对家庭设备的智能控制，如控制灯光、温度、安防等。
计算机网络的无线与移动通信技术
计算机网络的无线与移动通信技术现代社会中，计算机网络的发展日新月异，无线与移动通信技术成为推动计算机网络发展的重要动力。
本文将从无线网络和移动通信技术两个方面进行探讨，为读者全面介绍计算机网络的无线化和移动化趋势，并深入探讨无线与移动通信技术的各种应用。
一、无线网络无线网络是指将计算机网络的连接方式从有线转变为无线的技术体系。
无线网络使用了无线通信的技术手段，使得计算机设备可以不再依赖有线连接而进行通信和数据传输，极大地增强了网络的便携性和灵活性。
目前，无线网络广泛应用于各个领域。
其中，最为人熟知的是无线局域网（WiFi），它在家庭、办公和公共场所提供了便捷的无线上网功能。
此外，无线网络还广泛应用于智能家居、智能城市、工业控制等领域，使得设备之间的互联更加智能化和高效。
另外，无线网络还有许多新兴的应用领域。
例如，物联网（Internet of Things）是指通过无线通信技术将各类物理设备和传感器连接到互联网上，实现设备之间的互联互通。
这种无线网络的应用将大大改善人们的生活和工作环境，推动社会的智能化发展。
二、移动通信技术移动通信技术是一种无线通信技术，它使得移动设备（如手机、平板电脑等）可以在不受地理位置限制的情况下进行通信。
移动通信技术的核心是无线电技术和信号处理技术。
通过设计高效的通信协议和信号传输机制，移动通信技术使得用户可以方便地进行语音通话、短信传输、数据传输等各种通信活动。
随着移动通信技术的不断发展，目前已经进入了5G时代。
5G技术拥有更高的传输速度、更低的延迟和更大的网络容量，将为人们提供更便捷、更高速的无线通信体验。
三、无线与移动通信技术的应用无线与移动通信技术的应用十分广泛。
在日常生活中，人们可以利用无线网络进行在线购物、观看视频、社交娱乐等活动。
移动通信技术则使得人们可以通过手机随时随地进行通信和信息传递。
在教育领域，无线与移动通信技术也发挥了重要作用。
学校可以利用无线网络为学生提供互联网资源，提供更加灵活的学习方式。
无线网络与移动通信技术
无线网络与移动通信技术无线网络与移动通信技术的不断发展，已经深刻改变了我们的生活方式和工作模式。
从最初简单的无线局域网技术，到如今的5G移动通信技术，它们不仅带来了更加便捷的通信体验，也为各个行业带来了巨大的发展机遇。
一、无线网络的发展历程无线网络的发展可以追溯到上世纪六十年代，通过无线电波传输数据的技术开始出现。
当时的无线网络只能实现短距离的通信，而且速度较慢。
然而，随着科技的进步，无线网络开始逐渐成为普及化的通信方式。
1997年，IEEE发布了第一个无线局域网标准802.11，标志着无线网络技术的正式诞生。
随后的几年里，无线网络标准不断更新，速度和稳定性也得到了显著提升。
二、移动通信技术的发展历程移动通信技术是指利用无线电波将语音、数据和多媒体信息传输到移动设备之间的通信方式。
它的发展也经历了数十年的演变。
上世纪六十年代开始，第一代移动通信技术1G问世，通过模拟信号进行语音通信。
然而，1G技术的容量有限，无法满足日益增长的通信需求。
1990年代初，2G技术问世，引入了数字信号技术，不仅提升了通信质量，还可以进行简单的数据传输。
随后，3G技术的出现进一步提升了移动通信的速度和功能，实现了全球范围内的无线通信。
而如今的4G 和5G技术更是将移动通信推向了新的高度，实现了更快的数据传输速度和更低的延迟。
三、无线网络与移动通信的应用无线网络与移动通信技术的广泛应用已经渗透到我们的日常生活和各个行业。
在日常生活中，我们可以通过无线网络随时随地上网、收发电子邮件、观看视听娱乐节目。
在商业领域，无线网络与移动通信技术可以提升企业的生产效率，通过无线传输数据和信息，实现了移动办公、远程会议等工作模式的发展。
在医疗领域，无线网络与移动通信技术可以帮助医院实现远程医疗、远程监护等功能，大大提高了诊疗效率和患者的医疗体验。
四、无线网络与移动通信技术的未来发展随着科技的不断进步，无线网络与移动通信技术的未来发展前景广阔。
无线通信与移动网络技术研究
无线通信与移动网络技术研究在现代社会中，无线通信和移动网络技术已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
无论是电信领域、互联网行业还是智能设备产业，都需要依靠无线通信和移动网络技术的支持才能够稳定运行。
本文将探讨无线通信和移动网络技术的发展历程、技术原理以及应用前景。
一、无线通信的发展历程无线通信起源于19世纪末期，当时发明了无线电技术，使得人们可以通过无线电波进行远距离的通信。
随着电波天线的问世，无线通信技术开始走向实用化。
而在20世纪后半期，随着卫星通信、移动通信和无线互联网的兴起，无线通信迎来了快速发展的黄金时期。
1.1 电波通信的初创无线通信的先驱者是意大利发明家马可尼，他在19世纪末发明了无线电技术，并首次使用无线电波进行远距离传输信号。
这一创举奠定了无线通信技术的基础。
而后，无线电技术得到不断完善，并在两次世界大战中发挥了巨大的作用。
无线电波的传输速度和稳定性成为了无线通信技术发展的关键。
1.2 卫星通信的突破20世纪50年代，人类首次成功发射了人造卫星。
卫星通信技术的出现标志着无线通信技术进入了一个新的阶段。
通过地球同步轨道上的通信卫星，人们可以进行全球范围内的通信，使得信息传输跨越了地理的限制。
1.3 移动通信的进步20世纪70年代，移动通信开始走向实用化。
第一代移动通信系统（1G）的问世，使得人们可以随时随地进行电话通话。
之后的2G、3G、4G等移动通信技术的发展进一步提高了通信质量和数据传输速度，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
1.4 无线互联网的崛起随着移动设备的普及以及互联网技术的发展，无线互联网迅速崛起。
人们可以通过无线网络连接到互联网，享受丰富的移动互联网服务。
无线互联网的出现使得人们可以随时随地获取信息、进行在线交流和进行移动办公，极大地提高了工作效率和生活质量。
二、移动网络技术的原理移动网络技术是实现无线通信的关键。
移动网络技术通过将地面通信基站与移动设备连接起来，实现了移动设备之间以及移动设备与互联网之间的通信。
无线通信与移动网络
无线通信与移动网络移动通信技术的发展在当今社会起到了举足轻重的作用，使得人们能够随时随地进行无线通信和接入移动网络。
本文将对无线通信和移动网络的概念、发展历程以及应用领域进行论述，以便更好地了解和利用这些技术。
一、无线通信的概念与发展历程无线通信是指通过电磁波传输信息而没有使用物理连接的通信方式。
它的出现使得传统的有线通信不再受制于时间和空间的限制，提供了更大的便利性和自由度。
无线通信的发展可以追溯到19世纪末，当时人们开始研究和应用电磁波的传输性质。
20世纪初，在无线电技术的基础上，无线通信逐渐成为一种成熟的通信方式。
随着时间推移，无线通信技术不断更新换代，从2G（第二代移动通信）发展到3G、4G甚至5G。
每一代技术的出现，都为人们提供了更高的传输速度和更稳定的连接质量。
二、移动网络的概念与应用领域移动网络是建立在无线通信基础上的一种网络结构，可以提供信号覆盖范围广、可移动性强的通信服务。
移动网络的发展使得人们可以通过移动设备（如智能手机、平板电脑等）随时随地访问互联网，享受丰富的信息资源和便捷的在线服务。
移动网络的应用领域非常广泛。
首先是个人通信，人们可以通过移动网络进行语音通话、短信和即时通讯等。
其次是移动互联网，人们可以使用移动应用程序（APP）进行在线购物、社交媒体、视频播放等活动。
此外，移动网络还应用于物联网、智能交通、远程医疗等领域，提供了更多的便利和效益。
三、无线通信与移动网络的挑战与前景随着无线通信和移动网络的不断发展，也面临着一些挑战。
首先是频谱资源的有限性，随着无线设备的增加，频谱资源面临供不应求的矛盾。
其次是网络安全问题，移动网络的开放性和连接性使得数据随时可能受到黑客攻击和信息泄露的威胁。
然而，无线通信与移动网络的发展前景依然广阔。
未来，随着5G技术的商用化和物联网的快速发展，人们将享受到更快的网速和更稳定的连接质量。
同时，移动网络的应用也将进一步拓宽，涉及到更多的行业和领域，为人们的生活和工作带来更多便利。
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的同时, 也接收干扰信号, 干扰信号的频率随移动台的移动变化
基站
fd
v
cos
移动台
天线
All wireless devices have at least one antenna; most use the same antenna to transmit and receive
调制解调技术很多, 差异性表现在效率,能耗,复杂度等
基带传输:不调制, 计算机或终端等设备直接发出的二进制数字信 号(即“1”或“0”, 方波固有的频带称为基带信号)
频带传输: 先将基带信号变换(调制)成较高频率范围的模拟信号( 频带信号), 再在模拟信道中传输
基带传输要求信道有较宽通频带，设备简单，但传输距离较短； 频带传输则相反
电视与调频广播、无线寻呼、地面移动通信 短波广播、业余无线电 中波广播、航海与航空导航信标 航海与航空导航信标、航空导航
导航、声纳、航空 军事潜艇通信
多径效应
电磁波多径传播, 造成多径 信号幅度、相位及到达时 间不同, 多径信号叠加将产 生电平衰退(fading)和时延 扩展, 产生附加调频噪声, 接收信号失真
第 二章 无线通信与移动网络技术
内容
2.1 无线通信技术基础 2.2 无线个域网 2.3 无线局域网 2.4 无线城域网 2.5 无线广域网
2.1 无线通信技术基础
2.1.1 无线通信 2.1.2 调制解调技术 2.1.3 无线信道接入技术 2.1.4 多址接入 2.1.5 无线通信网络系统分类
红外光
微米波
300GHz
极高频(EHF)
特高频(SHF)
3000MHz
超高频(UHF)
频率
远程探测、激光通信、光空间通信 雷达、射电天文学 微波链路、卫星通信
电视与调频广播、无绳电话、个人无线电
30MHz
甚高频(VHF) 高频(HF)
中频(MF)
300kHz
低频(LFF)
扩频射频带宽大于被传输的信号带宽, 数十至数十万倍 射频带宽由扩频函数确定
2.1.3 无线信道接入技术
在无线通信中, 信道共享
控制共享信道的接入是MAC子层的主要任务 协议设计原则: 公平性(多节点公平使用信道); 高利用率
无线信道接入技术
动态多点随机接入技术
ALOHA协议; 带冲突避免的载波侦听多址接入协议(CSMA/CA)
智能天线
波束转换智能天线 (b)
自适应阵列智能天线(a)
2.1.2 调制解调技术
载波: 无线通信都采用某种调制方式将信号加载在连续的 无线电波上进行传输
调制解调技术:数字信号与模拟信号之间进行转换, 以便 计算机进行远距离数据通信
无线通信中不可或缺的环节, 决定无线通信能力的关键技术之一 在带宽有限的信道中提高数字信号的传输效率
基站
反射体
直射波
反射波
散射波 散射体
移动台
阴影衰退
快衰落:大尺度衰落, 常由地形、阴影引起. 快衰落速率达每秒30 ～40次, 衰落深度(信号变动范围)达30dB. 又称瞬时性衰落
慢衰落:小尺度衰落, 常由多径, 信号干扰引起, 产生多普勒效应
基站
障碍物
移动台
多普勒(Doppler)效应
移动台与基站的相对运动引起接收信号的附加频率变化, 距离越近, 附加频率越高
无线电频谱
电磁波频谱相当宽, 包括红外线, 可见光, X射线 国际电信联盟(ITU)定义3000GHz以下的电磁频谱为无
线电通信专用资源
无线接入容量, 有限的自然资源 无线电频谱为人类共享
频率划分受政策、技术、可使用的无线电设备等限制
ITU当前只划分了9KHz~400GHz范围 由于传播特性所限, 无线通信业务一般工作在300GHz以下 各频段所对应的业务与应用参见下图 频率资源紧张已成为 世界各国面临的难题
斯电报码发射与接收试验, 通信距离超过3000公里 1909年, 马可尼获得诺贝尔物理学奖
电磁波
Frequency (f) is the number of oscillations (cycles) per second. Unit is Hertz or Hz Wavelength(λ) is the distance covered by one oscillation (cycle) as the wave travels through space
2.1.1 无线通信
– 中国古代 烽火台 – 1865年, 麦克斯韦(J. C. Maxwell)建立了著名的电、磁、
光现象相统一的麦克斯韦方程 – 1887年, 赫兹(H. R. Hertz)首次证明了在数米远两点之间
可以发射和检测电磁波 – 1895年, 波波夫在俄国彼得堡的物理化学分会上, 宣读关
The antenna must be at least one quarter wavelength in size to work well.
So, no matter how small you make a cellular phone, the antenna is going to have to be about this size!
扩展频谱
扩频/展频:
传输信号的频谱经扩频函数扩展成宽频信号再传输 接收端采用相同的编码进行解调及处理, 恢复原始数据
扩频通信频带带宽提高通信的抗干扰能力和安全性
单位频带内功率降低, 对其它电子设备的干扰减小 衰落具有频率选择性, 仅对一小部分信号造成影响
直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(HFSS), 后者应用较多, 扩频原则:
于“金属屑与电振荡关系”的论文, 并当众展示了他发 明的无线电接收机
无线通信
马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、卫星通信等领域 1895年, 马可尼(G. M. Marconi) 成功进行了约3公里的无线电通信 1897年, 马可尼赴英国发展, 获得科学界和实业界的重视与支持,
并取得专利 1897年, 马可尼建立了世界上第一家无线电器材公司-马可尼公司 1901年, 马可尼在英格兰与纽芬兰之间进行了横跨大西洋的莫尔