无线通信原理与应用
无线通信原理与应用
无线通信原理与应用无线通信是指通过无线电波或红外线等无线传输技术进行信号的传输和通信的方式。
无线通信技术的发展，极大地改变了人们的生活方式和工作模式，无线通信已经成为现代社会不可或缺的一部分。
本文将围绕无线通信的原理和应用展开讨论。
首先，无线通信的原理是基于无线电波的传输。
无线电波是一种电磁波，具有传播速度快、传输距离远、穿透力强等特点。
在无线通信中，发射设备将信息转换成电磁波，并通过天线发送出去；接收设备则通过天线接收电磁波，并将其转换成可识别的信息。
这种无线电波的传输方式，使得无线通信具有了跨越空间障碍进行信息传递的能力。
其次，无线通信技术的应用非常广泛。
在移动通信领域，无线通信技术被广泛应用于手机、无线局域网、蓝牙等设备中，使得人们可以随时随地进行通信和信息交流。
在军事领域，无线通信技术被用于军事通信系统，实现了远程指挥和作战指挥的需求。
在物联网领域，无线通信技术被应用于各种智能设备和传感器中，实现了设备之间的互联互通。
在卫星通信领域，无线通信技术被应用于卫星通信系统，实现了全球范围内的通信覆盖。
此外，无线通信技术的发展也带来了一系列的挑战和机遇。
由于无线通信技术的频谱资源有限，因此如何更有效地利用频谱资源成为了无线通信技术发展的重要课题。
同时，随着5G技术的逐渐成熟，无线通信技术也将迎来更加广阔的发展前景，5G技术将为无线通信带来更高的传输速率、更低的时延和更多的连接数，从而推动无线通信技术在智能交通、智能医疗、工业互联网等领域的广泛应用。
总之，无线通信技术作为现代通信技术的重要组成部分，其原理和应用都具有重要的意义。
随着科技的不断进步和创新，无线通信技术也将不断发展和完善，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能性。
相信在不久的将来，无线通信技术将会迎来更加美好的发展前景。
无线通信技术的原理及其应用
无线通信技术的原理及其应用随着科技不断发展，无线通信技术在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。
在我们使用手机、电视、计算机等设备时，我们就在使用无线通信技术。
那么，无线通信技术究竟是如何实现的呢？其原理是什么？又有哪些应用呢？本文将为您一一解答。
一、无线通信技术的原理无线通信技术首先要解决的问题就是信号的传输。
信号在传输过程中会遇到许多干扰，包括信号衰减、噪声、多径传播等。
因此，要想实现无线通信，就必须掌握一些基础的原理。
1. 调制与解调调制技术是无线通信技术的核心，它将数字信号变成模拟信号，使其能够在空气中传输。
调制分为两种基本类型：模拟调制和数字调制。
模拟调制主要用于传输模拟信号，如声音和视频，而数字调制则用于传输数字信号，如二进制数据。
解调与调制相反，它将模拟信号或数字信号转换回原始信号。
在无线通信中，解调器负责接受调制信号，并将其解码为原始信号。
2. 频率与带宽信号的频率与带宽是无线通信中的核心概念。
在传输信号时，需要将信号转换为一定的频率，并将其发送到接收器。
频率和带宽是用于描述信号的两个重要参数。
频率是指信号在单位时间内震动的次数，而带宽则是指信号频率的范围。
3. 中继与增益中继是无线通信中提高信号质量和距离的一种技术。
中继器是一个设备，它只接收和重发信号，而不对信号进行任何处理。
中继器可以清除干扰和降低信号衰减，以保证信号的质量。
增益是指信号在传输过程中的增加，它可以通过放大器和信号处理器实现。
二、无线通信技术的应用无线通信技术的应用非常广泛，几乎涵盖了我们生活的方方面面。
接下来我们将为您列举一些常见的应用。
1. 移动通信移动通信是无线通信技术的典型应用，它包括GSM、CDMA、3G、4G和5G等多种通信协议。
这些协议可以提供音频、图像和数据传输等服务。
2. 互联网互联网也是无线通信技术的典型应用之一。
移动设备、无线网络和卫星通信等技术，使我们可以在任何地方访问互联网。
在我们日常生活中，使用无线网络上网已经成为了一种习惯。
无线电通信技术的原理和应用
无线电通信技术的原理和应用随着科技的发展，人们对通讯技术的需求不断增加，无线电通信技术也日益受到广泛关注。
本文将介绍无线电通信技术的基本原理和应用。
一、无线电通信技术的基本原理无线电通信技术是一种利用电磁波进行通信的技术。
它的基本原理是借助发射机将电能转化成电磁波，利用无线电波在空间中的传播共振特性，经过传播和接收，让信息得以传递。
1. 电磁波的性质电磁波是一种横波，由电场和磁场相互垂直并相互作用构成，可以在真空中传播。
电磁波具有频率、波长、速度等特性，其中频率和波长间成反比例关系，频率越高，波长越短，速度不变。
2. 发射机的原理发射机是将电流变成电磁波的装置。
当电流通过发射机的天线时，会产生一定频率的电磁波，从而将信号传输到接收站点。
发射机有多种类型，包括调幅（AM）发射机和调频（FM）发射机。
3. 接收机的原理接收机的主要功能是将传输的电磁波转化为电流信号，经过放大和处理后提取出所需的信息。
接收机分为调幅（AM）接收机和调频（FM）接收机。
调幅接收机通过调制指定信号的振幅来传输信息，调频接收机则是通过调制信号的频率实现信息传输。
二、无线电通信技术的应用随着技术的发展，无线电通信技术的应用也日益广泛。
1. 无线电广播无线电广播是指通过调幅或调频的方式向大众传播音乐、新闻、文化、体育等信息的一种方式。
无线电广播的传输距离不受地形的限制，可以传播到很远的地方。
2. 无线电电视无线电电视是指通过无线电波将电视信号传输到接收机从而实现电视节目的观看。
无线电电视在信号质量、清晰度、传输距离等方面比有线电视更具优势。
3. 无线电通信无线电通信是指通过无线电波实现远距离通讯的一种方式。
无线电通信的应用包括移动电话、卫星通信、航空通信、海运通信等。
无线通信技术的发展已经极大地改变了人们的工作和生活方式，使得通讯更方便快捷。
4. 无线电导航无线电导航是指通过无线电信号实现导航的方式，包括全球定位系统（GPS）、雷达导航等。
无线通信原理
无线通信原理
无线通信原理是指通过电磁波进行信息传输的一种技术，它广泛应用于移动通信、无线局域网、卫星通信等领域。
无线通信原理的基础是电磁波的传播与接收。
在无线通信中，信息信号首先经过调制处理，将其转换为能够在电磁波中传播的信号。
调制技术包括振幅调制、频率调制和相位调制等。
通过不同的调制方式，可以实现信号的多路复用和抗干扰能力的提高。
在发射端，经过调制处理的信号被转换为无线电波，输出到天线中。
天线将电磁波辐射到空间中，并传播到接收端。
在接收端，天线将接收到的电磁波转换为电信号，并经过解调处理，还原出原始的信息信号。
无线通信的实质是电磁波在空间中的传播，它遵循电磁波的传播规律。
电磁波的传播速度是固定的，并且遵循直线传播的特性。
当传播距离较远时，由于电磁波衰减的影响，信号强度会逐渐减弱。
为了提高无线通信的可靠性和覆盖范围，通信系统通常会采用多径传播和天线阵列技术。
多径传播是指电磁波在传播过程中，会受到地面、建筑物等障碍物的反射、折射和散射，导致信号路径多样化的现象。
天线阵列技术则是通过多个天线分别接收传播路径中的电磁波，实现空间上的信号接收和处理，提高通信质量和可靠性。
无线通信原理的发展离不开信号处理和调制解调技术的进步。
随着科技的不断发展，无线通信原理将会继续完善和创新，为人们的通信需求提供更加便利和高效的解决方案。
02无线通信原理与应用
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2.1.2 工作方式
3、单工通信工作原理：
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2.1.2 工作方式
4、单工通信的特点： 优点：设备简单（收发合用部分电路或部件）、省
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市话局
• 小区制移动通信系统特点 利用小区覆盖，频率重用提高系统容量 系统需要进行频率规划，克服同频干扰 系统需要进行过境切换，保证通话连续 系统需要进行用户管理，保证漫游实现
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2.2.4 蜂窝通信的基本原理
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2.3信道分配策略
1、固定分配 （2）等频距配置法
– 举例
等频距配置时可根据群内的小区数N来确定同一信道组内各信道 之间的频率间隔，例如，第一组用（ l，1＋N，l＋2N，l＋3N，…）， 第二组用（ 2，2＋N，2＋2N，2＋3N，… ）等。例如N=7，则信道 的配置为：
第一组1、8、15、22、29、…
电池作为电源的移动台则更不利） —改进做法：移动台采用单工方式，基地台采用双
工方式，即所谓的半双工通信。
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2.1.3 调制方式分类
调制方式、种类的表示符号， 对于调制种类的符号表示要反映调制形式的全貌
和所需带宽。不同的调制种类由四部分构成：
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2.1 无线通信基础知识
无线通信原理与应用(第二版)(1)
(3.1)
共同使用全部可用频率的 N 个小区称为一个簇。如果簇在系统中复制了 M 次，则双向信道的 总数 C 可以作为容量的一个度量：
解： 已知：总带宽 = 33 MHz 信道带宽 = 25 kHz × 2 单向信道 = 50 kHz/ 双向信道 总的可用信道 = 33 000/50 = 660 个信道
(a) N = 4 每个小区的信道数目 = 660/4 ≈ 165 个信道
(b) N = 7 每个小区的信道数目 = 660/7 ≈ 95 个信道
3.2 频率复用
蜂窝无线系统依赖于整个覆盖区域内信道的智能分配和复用[Oet83]。每个蜂窝基站都分配一 组无线信道，这组信道用于称为“小区”的一个小地理范围内，该信道组所包含的信道不能在其相 邻小区中使用。基站天线的设计要做到能覆盖某一特定小区。通过将覆盖范围限制在小区边界以内， 相同的信道组就可用于覆盖不同的小区。要求这些同信道组的小区两两之间的距离足够远，从而使 其相互间的干扰水平在可接受的范围内。为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程称 为频率复用或频率规划[Mac79]。
为了充分利用无线频谱，必须要有一个能实现既增加用户容量又以减小干扰为目标的频率复用 方案。为了达到这些目标，已经发展了各种不同的信道分配策略。信道分配策略可以分为两类：固 定的和动态的。选择哪一种信道分配策略将会影响系统的性能，特别是在移动用户从一个小区切换 到另一个小区时的呼叫处理方面（[Tek91], [LiC93], [Sun94], [Rap93b]）。
无线通信技术的基本原理
无线通信技术的基本原理无线通信技术是现代通讯领域的重要组成部分，广泛应用于移动通信、互联网、物联网等领域。
它以无线电波传播作为信息传输的媒介，实现了人们的远距离通信。
本文将介绍无线通信技术的基本原理和相关应用。
一、1. 无线信号传输无线通信技术的基本原理是利用无线电波传送信号。
无线电波是一种电磁波，具有较长的波长和低频率。
在通信过程中，信号首先被转换成电信号，然后通过天线发射出去，最后接收端的天线接收到电磁波并将其转换为电信号，完成信号的传输。
2. 调制与解调为了在无线信道中传输信息，需要将信息信号与载波信号进行叠加，这个过程称为调制。
调制的目的是改变载波信号的某些属性，如振幅、频率或相位，将信息信号嵌入其中。
接收端通过解调过程将嵌入信号提取出来，还原为原始信息信号。
3. 多址技术由于无线通信资源的有限性，为了提高频谱利用率，多址技术被引入到无线通信中。
多址技术是指允许多个用户在同一频段上进行通信，而互不干扰。
常用的多址技术包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。
二、无线通信技术的应用1. 移动通信移动通信是无线通信技术的一个重要应用领域。
通过无线通信技术，人们可以随时随地进行电话通话、短信发送或接收，实现移动办公、移动支付等功能。
目前，移动通信已经发展到第五代（5G）阶段，提供了更快的数据传输速度和更低的延迟。
2. 互联网无线通信技术也广泛应用于互联网领域。
通过Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术，人们可以方便地接入互联网，进行在线购物、社交媒体使用、在线娱乐等活动。
无线通信技术的发展也推动了物联网的兴起，实现了各种设备的互联互通。
3. 物联网物联网是指通过无线通信技术将各种物理设备连接到互联网上，实现信息的感知、传输和处理。
物联网的发展使得人们可以通过智能家居系统控制家电设备，通过智能穿戴设备监测健康状况，通过智能交通系统提高交通效率等。
4. 卫星通信卫星通信是一种通过卫星进行空间传输的无线通信技术。
无线通信技术的基本原理和应用
无线通信技术的基本原理和应用无线通信技术已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，可以说我们的生活离不开无线通信技术的支持。
从最早的无线电通信到现在的移动通信、卫星通信等，无线通信技术不断的发展和创新，使得我们的通信方式也越来越丰富和便捷。
一、无线通信技术的基本原理无线通信技术的基本原理是利用无线电波进行信号的传输和接收。
无线电波是一种电磁波，它可以在空气和其它介质中传播，以一定的速度向四面八方扩散，并在接收信号的设备中转换成电信号。
因此，无线通信技术的基本原理就是在实现通信时，通过无线电波进行信号的传输和接收。
无线通信技术的发展经历了多年的发展，其基本原理也随之不断发展和创新。
随着通信技术的发展，各种新的无线通信技术层出不穷，如Wi-Fi、蓝牙、LTE等，这些新的通信技术也都是基于无线电波进行通信传输的。
二、无线通信技术的应用无线通信技术的应用非常广泛，可以说无处不在。
无线通信技术已经深入到了我们的生活中的各个方面，如移动通信、电视广播、卫星通信等等。
下面我们简单介绍一些常见的无线通信技术。
1、移动通信移动通信是指以无线电波为载体，通过移动通信终端实现人与人之间的语音、短信、数据等交流。
移动通信的发展使得人们的交流越来越便捷，手机成为了我们生活中必不可少的物品。
目前，移动通信的技术发展已经进入第四代，实现了更加迅速、稳定、安全、高效的通信服务。
而且，未来更高速的移动通信技术也在研究和发展中。
2、卫星通信卫星通信是指以人造卫星为中继器，通过无线电波实现地面各地之间的通信。
在偏远的地区、大海和沙漠等地方，通过卫星通信、对指挥作战、抢险救援、天气预报、自然资源勘查等各种工作起到了重要的作用。
3、电视广播电视广播是指以电视频道为手段，通过无线电波将图像和声音信号传播到接收端，实现电视节目的播出和观看。
电视广播在人们的娱乐生活中也已经成为一个重要的部分，人们可以通过电视广播了解各种新闻、娱乐节目等等。
4、无线网络无线网络是指利用无线电波进行数据传输的电子设备之间进行通信的网络系统。
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MA的适用性
话音业务特点：实时、速率恒定，且具有一定的 端到端时延要求。
数据业务特点：突发（峰值速率远大于平均速 率）、而对传输的实时性却要求不高。
允许冲突的MA
允许冲突的MA是指用户对信道的使用具 有系统无法控制（或不必控制）的突发 性和随机性，从而在共用信道时会发生 冲突的多址方式。
确切地说， TDMA即 TDMA/FDMA CDMA即 CDMA/FDMA
时分多址 TDMA
TDMA的帧和时隙
GSM帧结构
GSM时隙的类型
在GSM术语中，时隙又被称为突发 （burst），根据功用不同，GSM共有5 种突发类型：
常规突发，也就是业务突发； 频率校正突发； 同步突发； 随机接入突发； 空闲突发
使多个用户同时进行通信的问题可以被 划分为两个部分：
对某个特定基站而言，怎样与多个移动台同 时通信？多址问题
多个基站情况下，如何将频谱资源分配给它 们以使得可能用户的总数最大化？以及这些 基站在给定地理区域上如何布置？蜂窝网 络规划问题（第3章已介绍过）
多址是一个什么样的问题？3
公用通信网络使用通信资源（如频谱）的特点： 为了提高资源的使用效率，通信资源为用户所共 享。
无线通信原理与应用
第9章 无线通信多址接入技术
主要内容
多址是一个什么样的问题？ 允许冲突的多址方式简介 双工方式的回顾 无冲突的多址方式简介 系统容量
多址是一个什么样的问题？1
一个无线通信系统使用分配给其特定业务的指定 频段。
例如：美国当初为AMPS系统分配的频段是： 824～849MHz（共25MHz） 用于反向通信， 869～896MHz（共25MHz） 用于前向通信。
GSM的不同突发及其结构（pp391）
业务突发的组成
用来传送业务数据（如用户话音）的突发称为 业务突发，也称为常规突发。业务突发一般由 4部分组成：
尾比特：用于为功率上升、下降留出时间； 业务数据：实际的有效载荷，比如：经过编码、交
织和加密处理的数字话音； 训练序列：是已知序列，用于均衡。 保护间隔：实际上是一段空白时间，用于防止在接
多址（Multiple Access）技术的本质是在共享通 信资源的基础上，使系统中各个用户能够实现有 效的互通互联的技术。互通互联的有效性指的是 在保证用户通信的前提下尽可能地提高信道的使 用效率。
所谓通信资源，也可以称作信道（Channel）， 依照信道使用中是否允许冲突（即同时使用同一 信道）出现，将多址技术分为：
时隙ALOHA将发送时间划分成一个个的时隙， 时隙长度一般略大于用户分组长度。每个用户 分组的发送起始时刻只能是时隙的起始时刻， 这样就减小了发生碰撞的易损区间，从而减小 了冲突概率，可以达到提高吞吐率的目的。
吞吐量和传输延迟
CSMA
载波侦听多址(CSMA)：减小冲突，提高系统 吞吐率的另一种办法就是减小分组发送的盲目 性。CSMA是在发送之前进行“侦听”来确定 信道的忙闲状态，然后再决定是否发送分组。 即“先听后讲”。可分为以下两种类型：
多址和双工方式的系统例
无冲突的MA
所谓无冲突的MA是指由系统以特定的方 式来划 分信道，然后将不同的信道分 配给不同的用户使 用，以保证信道使 用过程中不发生冲突。
如：蜂 窝网中，若采用FDMA方式， 一般不会在同一小区中同时使用同一频 道。
常用的无冲突的MA
频分多址（FDMA） 不同信道即不同频道
CSMA/CD 用于IEEE802.3 以太网（有线网）， CD：冲突检测
CSMA/CA 用于IEEE802.11 无线局域网，CA：冲 突避免
FDD与TDD1
FDD与TDD2
FDD与TDD3
注意：双工开关在一次通话 期间快速交替接通发射机和 接收机，而用户并不会发觉 到这一点，用户体验到的是 “全双工”通信。
Frequenc
时分多址（TDMA） 不同信道即y不同时隙
Time
码分多址（CDMA） 不同信道即不同扩频序列
Code
空分多址（SDMA） 不同信道即天线的不同 点状定向辐射区域
Space
频分多址 FDMA
FDMA是TDMA和CDMA的基础
由于信号调制的结果是已调信号占用一 定的带宽，所以信号的无线传输最终表 现为对频谱的占用。因此FDMA是 TDMA和CDMA的基础。
收端（BS处）不同用户时隙出现时间重叠。
保护间隔
像GSM这样的TDMA／FDD系统，系统都是 成对地向用户提供业务时隙的，即前向和反向 链路使用相同编号的时隙（但前向链路时隙和 反向链路时隙使用的发送载频不同）。由于移 动台处一般采用同一频率合成器生成本地载频， 所以它不可能同时形成不相同的前向链路接收 载频和反向链路发射载频，因此，GSM系统规 定，前向和反向相同编号时隙之间错开3个时 隙的时间宽度。如下页图所示。
保护间隔的图示
一个前向帧（8个时隙）
fc1 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7 TS0 TS1 TS6 TS7 TS0 TS1 TS2 TS3 TS4 TS5 TS6 TS7
3个时隙的偏移
注意：这里fc1和fc2分别表示前向和反向链路载频， 系统会同时提供一对时隙给用户使用，如一对 TS0，但它们之间有固定的3个时隙的偏移。
常用的允许冲突的MA方式包括：
纯ALOHA（Pure ALOHA） 时隙ALOHA（Slotted ALOHA） 载波侦听多址（CSMA）
ALOHA的易损（冲突）区间
ALOHA与时隙ALOHA
ALOHA协议中分组发送的起始时刻不受限制， 完全是随机的，这就增加了不同用户分组发生 冲突的概率，造成系统的吞吐率（成功发送分 组的概率）受到较大的限制。
又如：900MHz GSM系统的工作频段是： 890～915MHz（共25MHz） 用于反向通信， 935～960MHz（共25MHz） 用于前向通信。
频谱是一种稀缺资源，并且已分配的频段不易被 拓展。鉴于此，无线系统必须为在指定频段内允 许尽可能多的用户同时通信做出一些规定。
多址是一个什么样的问题？2