第3讲 无线通信系统
无线传输设备维护(无线通信系统基站维护)资料
梁洪卫 gubeichun@
东 北 石 油 大 学
交 流 提 纲
1
无线传输技术基础
2
无线通信系统网络结构
3
基站设备维护
东 北 石 油 大 学
第3讲 基站设备维护
3.1 基站设备介绍 3.2 天馈系统安装与维护
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3.1 基站设备介绍
东 北 石 油 大 学
基站天线在整个网络建设中占经费比例不 到3%，但它对网络性能的影响却超过60%。
在实际网优工作中，通过天线的选择与调整
是简单但收效最大的方法。强化天线的性能 和品质起着四两拨千斤的作用。
主馈线（7/8“）
BBU
RRU
蓄电池组 地.2 天馈系统安装与维护
33
东 北 石 33 油 大 学
3.2 天馈系统安装与维护
一
天线基本知识及原理
二
天线的波束成型简介
34
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目 录
天线基本知识及原理
1、天馈系统简安装
一
2、天线类型及各部件材质介绍
3、天线原理及指标介绍
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配线架
配线架有DDF（数字配线架）和ODF（光纤配线 架），在移动基站中所有信号线缆均要通过配线架进行 连接。
16系统 DDF端子板
48芯ODF单元框
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其他
走线架
馈线窗
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电源线的走线实例
走线架上各类线缆的固定
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机柜内线路走线
CN Iu Iu
SRNS
RNC Iub NodeB Iub NodeB Iur
《无线通信》课程教学大纲
(4) MIMO与空时处理；(5) 全数字接收机；(6) 通信系统的主要性能指标。
2．重、难点提示(1) 重点是双工、复用、多址；(2) 难点是通信系统的主要性能指标。
第二章通信信号与系统的表征（4学时）1．教学内容(1) 带通信号及系统的复基带表示；(2) 信号空间表示法；(3) 随机信号。
2．重、难点提示(1) 重点是带通信号的复基带表示、线性带通系统的复基带表示；(2) 难点是信号波形的矢量表示、平稳与周期平稳随机过程。
第三章无线传输信道（4学时）1．教学内容(1) 传播模型；(2) 平坦衰落信道；(3) 频率选择性衰落信道；(4) 方向性衰落信道；(5) 衰落信道仿真。
2．重、难点提示(1) 重点是确定线性时变信道的系统函数、随机线性时变信道分类；(2) 难点是双向冲激响应、MIMO信道响应矩阵。
第四章无线信道容量（6学时）1．教学内容(1) 信道模型；(2) 信息度量；(3) 加性高斯噪声信道容量；(4) 平坦衰落信道容量；(5) MIMO信道容量。
2．重、难点提示(1) 重点是离散输入连续输出信道、离散时间AWGN信道；(2) 难点是带限白高斯噪声信道、香农信道容量公式。
第五章数字调制信号及其功率谱密度（4学时）1．教学内容(1) 奈奎斯特脉冲成形；(2) 数字调制信号表示；(3) 调制信号功率谱。
2．重、难点提示(1) 重点是无记忆调制信号、有记忆调制信号；(2) 难点是调制信号复包络的功率谱密度、完全响应CPM信号功率谱。
第六章平坦衰落信道数字传输的接收与性能（4学时）1．教学内容(1) 接收信号的矢量表示；(2) 一般矢量信道中的检测；(3) AWGN信道中相干接收性能；(4) AWGN信道中非相干接收性能；(5) AWGN信道中CPM信号的检测。
九、选用教材和参考书目［1］《现代无线通信原理》（第一版），林基明编，科学出版社，2015年；［2］《大话无线通信》（第一版），丁奇编，人民邮电出版社，2010年；［3］《移动通信技术》（第二版），高健编，机械工业出版社，2012年；［4］《移动通信技术》（第一版），宋拯编，北京理工大学出版社，2012年；［5］《无线通信原理与应用》（第二版），拉帕波特编，电子工业出版社，2012年；［6］《无线移动通信系统》(第四版)(英文版)，Dharma P. Agrawal（D. P. 阿格拉沃尔），[美] Qing-An Zeng（曾庆安）著，谭明新改编，电子工业出版社，2016年;［7］《无线通信原理与应用》（第一版），石明卫编，人民邮电出版社，2014年。
无线通信系统概论
第1章 绪论
信号的时间特性要求传输该信号的电路的时间特性 （如时间常数）与之相适应。
2. 频谱特性 对于较复杂的信号（如话音信号、 图像信号等）, 用频谱分析法表示较为方便。
0 t
图 1 — 2 信号分解
信号幅度
第1章 绪论
对于周期性信号, 可以表示为许多离散的频率分量 （各分量间成谐频关系）, 例如图 1 — 3即为图 1 — 2所 示信号的频谱图; 对于非周期性信号, 可以用傅里叶变换 的方法分解为连续谱, 信号为连续谱的积分。
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用对自我的永远不满意，来换取顾客 的永远 满意。2 020年9 月22日 星期二 10时40 分29秒 10:40:2 922 September 2020
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内部审核定期做，系统维持不会错。 上午10 时40分2 9秒上 午10时4 0分10:40:2920 .9.22
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来料检验照标准，交期品质必然稳。2 0.9.222 0.9.221 0:4010:40:291 0:40:29 Sep-20
第1章绪论音频放大器调制器激励放大输出功率放大载波振荡器天线开关高频放大混频器中频放大与滤波解调器音频放大器话筒本地振荡器扬声器变频器图11无线通信系统的基本组成第1章绪论超外差接收机的主要特点就是由频率固定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大
第1章 绪论
第1章 绪论
➢1.1 无线通信系统概述 ➢1.2 信号、频谱与调制 ➢1.3 本课程的特点 ➢思考题与习题
脆弱的生命需要安全的呵护。10:40:29 10:40:2 910:40 9/22/20 20 10:40:29 AM 安全来于警惕，事故出于麻痹。20.9.2 210:40:2910:4 0Sep-2 022-Sep -20 质量是制造出来的，而不是靠检验出 来的。1 0:40:29 10:40:2 910:40 Tuesday , September 22, 2020 不懂莫逞能事故不上门。20.9.2220.9.2 210:40:2910:4 0:29Sep tember 22, 2020
无线集群通信系统
车载电台组呼车站组
车载电台私密呼叫车站台
调组呼叫
七、城轨集群系统的运行方式
01
城轨集群系统的运行方式
02
车站用户呼叫车载电台 调组呼叫 车站调组、车载电台监视呼叫——扫描——接收呼叫
二、TETRA空中接口
3、逻辑信道：两方或多方通信的逻辑通信路径 1）业务信道：传送话音和数据业务 TCH/S：传输4.8Kbit/s数字话音 TCH/7.2：传输7.2Kbit/s数据 TCH/4.8：传输4.8Kbit/s数据 TCH/2.4: 传输2.4Kbit/s数据 最高可提供7.2kbit/s数据业务
呼叫接续速度快（300～500ms)
以组呼为主，同基站群组内用户共享下行无线频道
采用按键讲话（PTT）方式，进行单工、半双工呼叫
支持私密选呼与群组呼叫
组内呼叫讲话时，按住PTT键，同组被叫不需要摘机可直接接听
01
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主要特点：
5.1 无线集群通信系统概述
城轨无线调度通信采用数字集群，集群系统将调度网的频点集中使用，资源共享
二、射频覆盖方案
二、射频覆盖方案
无线覆盖范围： 泄露同轴电缆：隧道、地面、高架运行线路及沿线地下站站台区 吸顶低廓天线：沿线车站站厅（部分出入通道） 室外全向天线和低廓天线：车辆段、停车场 越区切换： 非声明型切换、非通知型切换、3类通知型切换、2类通知型切换、1类通知型切换
主从同步：
独立同步 无线集群终端
1
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4
5
安全性与无线终端鉴权
位置登记
1、接口
直通模式的空中接口：数字无线电路径 组呼、选呼、短数据业务，直通模式下中继扩大覆盖范围
第三代移动通信技术——3G
目前国际电联接受的3G标准
目前国际电联接受的3G标准主要有以下三种： WCDMA、CDMA2000与TD-SCDMA。CDMA是 Code Division Multiple Access（码分多址）的缩写， 是第三代移动通信系统的技术基础。第一代移动通信 系统采用频分多址（FDMA）的模拟调制方式，这种系 统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。 第二代移动通信系统主要采用时分多址（TDMA）的数 字调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送 信令，使系统性能大为改善，但TDMA的系统容量仍然 有限，越区切换性能仍不完善。CDMA系统以其频率规 划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力 强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大 的发展潜力。
三个技术标准的比较
1、双工模式
WCDMA与CDMA2000都是采用FDD（频分数字双工）模式，TD-SCDMA采用TDD （时分数字双工）模式。FDD是将上行（发送）和下行（接收）的传输使用分 离的两个对称频带的双工模式，需要成对的频率，通过频率来区分上、下行， 对于对称业务（如语音）能充分利用上下行的频谱，但对于非对称的分组交 换数据业务（如互联网）时，由于上行负载低，频谱利用率则大大降低。TDD 是将上行和下行的传输使用同一频带的双工模式，根据时间来区分上、下行 并进行切换，物理层的时隙被分为上、下行两部分，不需要成对的频率，上 下行链路业务共享同一信道，可以不平均分配，特别适用于非对称的分组交 换数据业务（如互联网）。TDD的频谱利用率高，而且成本低廉，但由于采用 多时隙的不连续传输方式，基站发射峰值功率与平均功率的比值较高，造成 基站功耗较大，基站覆盖半径较小，同时也造成抗衰落和抗多普勒频移的性 能较差，当手机处于高速移动的状态下时通信能力较差。WCDMA与CDMA2000能 够支持移动终端在时速500公里左右时的正常通信，而TD-SCDMA只能支持移动 终端在时速120公里左右时的正常通信。TD-SCDMA在高速公路及铁路等高速移 动的环境中处于劣势。
《无线通信技术》课程教学大纲
无线通信技术Wireless Communication Technique课程代码：学分：2学时：32（讲课学时：32 ）先修课程：模拟电子技术、高频电子线路、计算机网络技术、通信原理适用专业：通信工程、电子信息工程建议教材：《无线通信技术》布雷克科学出版社2004 年版开课系部：信息工程系一、课程的性质与任务本课程是电信专业方向的一门面向设计与应用的专业课程。
通过对本课程的学习，使学生能掌握、了解移动网络、无线接入技术、无线局域网等网络技术及无线通信技术，适应现代社会通信事业快速发展的需要，并对移动通信原理、数字移动通信系统、个人通信有较深刻的理解，成为高素质技能型专门人才，为未来参加工作、增加就业竞争力打下良好的基础。
本课程主要学习无线通信、移动通信与因特网、无线接入技术、无线局域网、WAP技术、无线寻呼、电话与因特网、蓝牙技术等内容，要求学生在学习本课程以后，从计算机网络的系统组成、组网和应用各方面理解和掌握较新的网络及无线通信技术。
二、课程的基本内容及教学要求第一部分基本概念1.教学内容（1）概论（2）无线通信简史（3）无线通信系统原理（4）信号与噪声（5）频率域（1）“融合”与无线通信2. 教学要求（1）了解无线通信简史、无线通信系统原理（2）掌握信号与噪声、频率域的基本概念3. 重点和难点重点：无线通信系统基本组成、信号与噪声、频率域难点：无线通信系统原理、频率域第二部分模拟调制方案1.教学内容（1）概论（2）幅值调制（3）抑制载波AM 系统（4）频率调制和相位调制2. 教学要求（1）了解频率调制和相位调制（2）掌握幅值调制、抑制载波AM 系统的基本概念3. 重点和难点重点：幅值调制、抑制载波AM 系统难点：频率调制和相位调制第三部分数字通信1.教学内容（1）概论（2）采样（3）脉码调制（4）增量调制（5）数据压缩2. 教学要求（1）了解增量调制、数据压缩（2）掌握采样、脉码调制的基本概念3. 重点和难点重点：采样、脉码调制难点：增量调制、数据压缩第四部分数字调制1.教学内容（1）概论（2）频移键控(FSK)（3）相移键控(PSK)（4）正交调幅(QAM)（5）多路复用与多址（6）扩频系统2. 教学要求（1）了解正交调幅(QAM) 、扩频系统（2）掌握频移键控(FSK)、相移键控(PSK) 、多路复用与多址的基本概念3. 重点和难点重点：频移键控(FSK) 、相移键控(PSK) 、多路复用与多址难点：频移键控(FSK) 、相移键控(PSK) 、多路复用与多址第五部分电话技术基础1.教学内容（1）概论（2）网络拓扑（3）本地环路及其信号（4）数字电话技术（5）电话网络信令（6）数字本地环路2. 教学要求（1）了解电话网络信令、数字本地环路（2）掌握网络拓扑、本地环路及其信号、数字电话技术的基本概念3. 重点和难点重点：网络拓扑、本地环路及其信号、数字电话技术难点：本地环路及其信号、数字电话技术第六部分传输线路与波导管1.教学内容（1）概论（2）电磁波（3）波沿传输线路的传播（4）反射与驻波（5）传输线路损耗（6）波导管2. 教学要求（1）了解电磁波、波沿传输线路的传播（2）掌握反射与驻波、传输线路损耗的基本概念3. 重点和难点重点：波沿传输线路的传播、反射与驻波、传输线路损耗难点：反射与驻波第七部分无线电传播1.教学内容（1）概论（2）自由空间传播（3）地面传播（4）卫星传播2. 教学要求（1）了解卫星传播（2）掌握自由空间传播、地面传播的基本概念3. 重点和难点重点：自由空间传播、地面传播难点：卫星传播第八部分天线1.教学内容（1）概论（2）简单天线（3）天线特性（4）其他简易天线类型（5）天线阵列（6）反射器（7）蜂窝天线和PCS 天线2. 教学要求（1）了解反射器、蜂窝天线和PCS 天线（2）掌握天线特性、天线阵列的基本概念3. 重点和难点重点：天线特性、天线阵列难点：天线阵列、反射器第九部分发射机与接收机电路1.教学内容（1）概论（2）发射器（3）接收机（4）收发机2. 教学要求（1）了解发射器（2）掌握接收机、收发机的基本概念3. 重点和难点重点：接收机、收发机难点：收发机第十部分蜂窝无线电系统1.教学内容（1）概论（2）历史回顾（3）高级移动电话系统(AMPS) 介绍（4）AMPS 控制系统（5）安全与保密（6）蜂窝电话标准及工作原埋（7）小区站设备（8）利用蜂窝电话进行传真和数据通信（9）数字蜂窝系统2. 教学要求（1）了解高级移动电话系统、数字蜂窝系统（2）掌握AMPS 控制系统、小区站设备、利用蜂窝电话进行传真和数据通信的基本概念3. 重点和难点重点：AMPS 控制系统、小区站设备、利用蜂窝电话进行传真和数据通信难点：AMPS 控制系统第十一部分个人通信系统1.教学内容（1）概论（2）蜂窝系统与PCS 系统的区别（3）IS-136(TDMA)PCS（4）GSM（5）IS-95CDMAPCS（6）几种调制方案的比较（7）PCS 系统数据通信（8）测试蜂窝系统和PCS 系统2. 教学要求（1）了解IS-136(TDMA)PCS（2）掌握蜂窝系统与PCS 系统的区别，GSM 的基本概念3. 重点和难点重点：蜂窝系统与PCS 系统、GSM 、PCS 系统数据通信难点：蜂窝系统和PCS 系统第十二部分星基无线系统1.教学内容（1）概论（2）卫星轨道（3）卫星用于通信（4）卫星与转发器（5）信号与噪声计算（6）使用地球静止卫星的系统（7）使用低轨( L EO)卫星的系统（8）使用中轨(MEO) 卫星的系统2. 教学要求（1）了解IS-136(TDMA)PCS（2）掌握蜂窝系统与PCS 系统的区别，GSM 的基本概念3. 重点和难点重点：蜂窝系统与PCS 系统、GSM 、PCS 系统数据通信难点：蜂窝系统和PCS 系统第十三部分寻呼系统与无线数据网1.教学内容（1）概论（2）寻呼与消息系统（3）无线局域网（4）无线分组数据业务2. 教学要求（1）了解寻呼与消息系统、无线分组数据业务（2）掌握无线局域网的基本概念3. 重点和难点重点：无线局域网难点：无线分组数据业务三、实践环节的要求无实践环节四、课程学时分配课程内容讲课实验习题课讨论课课程设计上机小计基本概念 2 2 模拟调制方案 2 2 数字通信 2 2 数字调制 2 2 电话技术基础 4 4 传输线路与波导管 2 2无线电传播 4 4 天线 2 2 发射机与接收机电路 2 2 蜂窝无线电系统 2 2 个人通信系统 2 2 星基无线系统 2 2 寻呼系统与无线数据网 2 2 机动 2 2 共计32 32五、考核笔试：40%，上课出勤：15%，作业：20%，课程设计：25%六、教材与主要参考书《无线通信技术》布雷克科学出版社2004 年版《无线通信系统与技术》潘焱人民邮电出版社2011 年版制定人：审定人：批准人：。
现代无线通信技术 第3章 蜂窝结构系统
?解?如果n4时??4137351876cindb???43241386cndbi???例系统总的可用信道数s280相同区域内用n7的区群需要复制4次而用n4的区群需要复制7次求二者能提供的信道总数?6?n7时?每个小区的可用信道数?则总的可用信道数?同频复用比q?n4时?每个小区的可用信道数?则总的可用信道数?同频复用比q4740???2840?1120cmnk???280740ksn??????280470?kmnk?sn???747028701960c??3458qn??3346qn???413187cindb??431386cndbi??为什么可用信道数不同?结论
解：
13dBC101130 19.95 I
同时N应满足区群构成条件，即N可为4, 7, 9……，所 以区群大小N至少为4时，才能满足系统的载干比要求
n
C
3N
( 3N)4
19.95
N3.65
Im
6
例：蜂窝小区N=7的模式，设n=4，问其载干比?
解
1
4
C/I 3N73.518.7dB
6
如果，N=4时，
越区切换分类：分硬切换和软切换两类。
越区切换准则 ➢ 相对信号强度准则；
3.2.3 越区切换
《物联网技术及应用》最新版教学大纲课程简介
《物联网技术及应用》课程教学大纲课程名称：物联网技术及应用课程编码：暂不填写学分： 2.0 总学时：32理论学时： 32 实验学时： 0 上机学时： 0 实践学时：0开设实验（上机）项目总数 0 个，其中，必修（0）个，选修（0）个开课单位：物联网工程学院自动化系适用专业：自动化一、课程的性质、目的该课程是物联网学院自动化专业的专业选修课，旨在帮助学生对物联网有一个整体认识，掌握其体系结构和相关技术。
通过对自动识别技术与RFID、传感技术、定位系统、智能信息设备的学习，掌握感知识别层的基本知识；通过对无线宽带网、无限低速网、移动通信网的学习，掌握网络构建层的基本知识；通过对大数据与海量信息存储、数据库系统、物联网中的信息安全与隐私保护的学习，掌握管理服务层的基本知识；通过对智能交通、智能物流、智能建筑等系统的学习，了解物联网技术在多个领域中的应用；最后还应将物联网前沿状况介绍给学生。
在这个过程中强调掌握物联网涉及的基本概念和知识，提高自身对不断变化的物联网的适应能力。
二、课程培养目标1.立德树人通过课程学习了解物联网技术的发展历史以及其应用成果，明确科技进步和科技创新对国民经济的发展、国家军事力量的进步所发挥的作用，引领学生树立为中华民族伟大复兴的中国梦努力奋斗的信念。
通过介绍国家在物联网领域所取得的进步和发展，培养学生的民族自豪感和民族自信心。
通过介绍我国物联网领域的前沿发展，引导学生树立家国情怀、民族精神以及敢为人先、开拓创新、追究卓越的科学精神。
同时要意识到我国在一些领域与国外还存在较大差距，激发学生承担社会责任，以国家富强、民族复兴为己任，努力学习。
2.课程目标通过本课程的学习，学生所具备的素质、掌握的技能、知识和能力如下：课程目标1. 使学生了解一定的物联网相关技术。
掌握低频、高频、超高频和2.4G 有源RFID 读写器的原理及应用；了解低功耗WiFi、ZigBee、Bluetooth 4.0 BLE等多种无线传感网络。
2019年江苏通信工程师备考教材
通信专业技术人员职业水平考试由工业和信息化部教育与考试中心负责，各地的考务工作由各地考试管理机构负责。
考试实行全国统一大纲、统一试题、统一时间、统一标准、统一证书的考试办法。
根据小编的了解，2019年的通信工程师考试教材目前还没有发布，官方也暂未进行说明，但是按照历年来看，通信工程师考试教材一般4年一改，2018年已经改过了，所以如无重大变化，2019年预计会沿用2018年的考试教材。
以下为2018年通信工程师考试教材介绍，供大家参考：初级通信工程师考试教材：1、《通信专业综合能力-初级》本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲》要求编写，内容共8章，分别对通信职业道德、法律法规、计算机应用基础、通信系统、现代通信网、现代通信技术、现代电信业务、通信网络安全进行了系统讲解。
本书注重通信企业对通信专业技术人员职业水平的实际要求，力求反映现代通信技术、业务的最新发展。
2、《通信专业实务-初级》本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲》要求编写，内容共10章，分别是现代通信网概述、传输网、接入网、互联网、固定通信网、移动通信系统、交换与网管、电信支撑网、通信动力与环境、通信业务等。
本书内容满足通信企业对通信专业技术人员初级职业水平的实际要求，也力求反映现代通信技术、业务的新发展。
中级通信工程师考试教材：1、《通信专业综合能力-中级》本书依据《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲》的要求编写。
全书共10章，分别对通信职业道德、法律法规、计算机应用基础、通信系统、现代通信网、移动通信、互联网与物联网、现代电信业务、通信网络安全、通信工程项目管理进行了系统讲解。
本书注重通信企业对通信专业技术人员中级职业技能的实际要求，力求反映现代通信技术、业务的新发展。
2、《通信专业实务-互联网技术》本书内容紧扣《全国通信专业技术人员职业水平考试大纲》，层次清晰、内容丰富、通俗易懂，满足通信及互联网企业对通信专业技术人员中级职业水平的实际要求，力求反映当代互联网技术的最新发展与应用。
WIFI通讯技术
Wifi无线通讯系统技术部分第一章技术简介WIFI相关简述全称Wireless Fidelity。
802.11b有时也被错误地标为Wi-Fi，实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。
但是后来人们逐渐习惯用WIFI来称呼802.11b 协议。
它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。
笔记本电脑技术——迅驰技术就是基于该标准的。
IEEE（［美国］电子和电气工程师协会）802.11b无线网络规范是IEEE 802.11网络规范的变种，最高带宽为11 Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。
其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。
Wi-Fi (Wireless Fidelity)，无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
该技术使用的是2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。
其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。
该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。
正确读音[wai] [fai]拼音音译为：“waifai”但据著名的美国韦氏大学词典和法国的罗贝尔词典，读音都是[wifi]。
WIFI突出优势其一，无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右约合15米，而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。
最近，由Vivato公司推出的一款新型交换机。
据悉，该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络300英尺接近100米的通信距离扩大到4英里约6.5公里。
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
电 磁 波 工 作 范 围 Nhomakorabea5
物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
波段名称 极长波 超长波 应用 地下通信，地下遥感，对潜通信等 地质结构探测，电离层研究，对潜通信等
无 线 电 波 各 频 段 的 主 要 应 用
频段名称 极低频(ELF) 超低频(SLF)
CSMA
设备B 设备A
频率
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物 联 网 概 论
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第3讲 无线通信系统
CSMA比FDMA/TDMA能更好的利用资源：在发送数据之前，一直检 测是否存在相同频率的载波。如果存在，就不发送数据；如果不 存在，即可发送数据。不仅提高了资源利用效率，也提高了通信 的可靠性。 ―先听后说，边说边听”
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CSMA/CD是一种分布式介质访问控制（MAC）协议，网中的各个站 （节点）都能独立决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据 帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。 如果两个以上的节点同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲 突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送失败。
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第3讲 无线通信系统 频谱（信道）是区别各种电波的重要依据。从几十兆到 几千兆的频谱（信道）上，集中了各种不同的无线应用， 而且这些无线电传播都使用同一个通信媒介——空气， 所以为了保证各种无线通信之间不相互干扰，就需要对 无线信道的使用进行必要的管理。 ISM：国际通信 联盟无线电通 信局规定，此 频段主要是开 放给工业、科 学、医学三个 主要机构使用。
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
• 基本调制方法：调幅（AM）、调频（FM)、调相 (PM)
基带信号
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调幅
调频
调相
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
• 解调（Demodulate)：从携带信息的已调信号中恢 复信息的过程，是调制的逆过程。
调制
基带信号
解调
已调信号
– 可靠性：用差错率衡量，包括误码率和误信率
– 误码率(Ps)=错误的码元数/传输的总码元数 – 误信率(Pb)=错误的比特数/传输的总比特数 – 误码率(Ps)=误信率(Pb)？
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物 联 网 概 论 多路访问技术
第3讲 无线通信系统
无线通信与有线通信存在许多差异：
• • • 无线链路是通过相同的传输媒介——空气来传播无线 电信号； 无线通信的误码率比有线系统高几个数量级，RF链路 的可靠性比有线链路低许多。 为了实现在同一范围内多点间通讯，必须防止数据包 在空气中的传输时相互碰撞，必须建立可靠的无线传 输通路。 FDMA/TDMA/CSMA/FHSS是无线通信中实行多路访问、 提高信道效率和可靠性的常用技术
当统计的码元很大时，它与理论上的码元差错概率很
接近，故用同一符号Pe表示。
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
(2)比特差错率
比特差错率指在传输的比特总数中发生差错的比特 数所占的比例（平均值）也称误字符（码组）率。当统计 的比特数很大时，比特差错率与理论上的比特差错率概率 很接近，故用同一符号Peb表示。 Pb=错误的比特数/传输的总比特数 误字符（码组）率等于接收出现差错的字符（码组） 数/总的发送字符（码组）数。
同步传输
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物 联 网 概 论
分 类 三
第3讲 无线通信系统
按 信 息 传 输 方 向 与 时 间 关 系
单工
任意时刻，信号只能从甲方向 乙方单向传输，甲方只能发信， 乙方只能收信
半双工
任意时刻，信号可从甲方向乙 方传输，或从乙方向甲方传输， 但甲乙双方不能同时收发
全双工
任意时刻，信号既能从甲方向 乙方传输，也能从乙方向甲方 传输，甲乙双方可同时收发
• 调制与解调两种变换对信号的变化起决定性作用， 而其他过程对信号不会产生质的变化，只是对信 号进行了放大或改善了信号特性。
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
数据传输方式
分 类 一
将代表信息的数字序 列以成组的方式在两 条或两条以上的并行 信道上同时传输，优 点是速度快，缺点是 需要的信道多、设备 复杂、成本高，适用 于近距离通信，如计 算机与其它高速数字 设备。
频率范围 3～30Hz 30～300 Hz
特低频(ULF)
甚低频(VLF) 低频(LF)
300～3000 Hz
3～30 kHz 30～300 kHz
特长波
甚长波 长波
水下潜艇通信，电离层结构研究等
导航，声纳，时间与频率标准传递等 无线电信标，导航等
中频(MF)
高频(HF) 甚高频(VHF) 特高频(UHF) 超高频(SHF) 极高频(EHF) 超极高频
物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
3.4.2 有效性指标-----频带利用率
频带利用率η 是描述数据传输速率和带宽之间关系的1
个指标。它是单位时间内所能传 输的信息速率，可表示为 系统的传输速率/系统的頻带宽度（B），单位为Bd/HZ或 bit/(s .Hz) η =NBd/B η =R/B
从以上可看出，若码元速率相同，加大M或减少B都可使頻带 利用率提高。前者可采用 多进制调制技术实现，后者可采 用单边调制、部分响应等压缩发送信号频谱的方法。
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物 联 网 概 论 可靠性指标------传输的差错率 （1）码元差错率
第3讲 无线通信系统
码元差错率指正在传輸的码元总数中发生差错的码元
数所占的比例（平均值），简称误码率，表示为 Pe=N/M PS
式表示码元差错率与错误接收码元数和码元传输总数 的关系，M为码元传输总数，N为 错误接收码元数。
并行传输
按 信 息 传 输 顺 序
发 送 设 备
……
接 收 设 备
串行传输
数字序列以串行方式一 个接一个地在一条信道 上 传 输 。 如 RS232C 、 USB等。
发 送 设 备
0 1 0
接 收 设 备
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
分 类 二
异步传输
按 同 步 方 式
以字符为单位的传输，每个字符的起始时刻可以 是任意的，起始代码+字符代码+终止代码。收发 双方的时钟信号不需要严格同步，传输效率较低， 实现简单。 以固定的时钟节拍来发送数据信号，在一串数据 流中，各信号码元之间的相对位置是固定的，传 输效率高，但接收方为了从收到的数据流中正确 区分每个信号码元，必须建立准确的时钟同步， 实现比较复杂。
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
模 拟 通 信 系 统
• 有效性：用系统的传输频带宽度来衡量
– 传输介质：一般都有足够的带宽容量
– 对信号的处理方式：起决定性作用 • 可靠性：用接收端最终输出的信噪比来 评价
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
数 字 通 信 系 统
• 有效性：用信息传输速率（比特率/波特率）来衡量 – 单位时间传输的码元（0/1）个数
•
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物 联 网 概 论
频分多址（FDMA）访问技术 •
第3讲 无线通信系统
频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA ），即不同的用 户分配在时隙相同而频率不同的信道上。把在频分多路传输系统中集 中控制的频段根据要求分配给用户。同固定分配系统相比，FDMA使 信道容量可根据要求动态地进行交换。 在FDMA系统中，分配给用户一个信道， 即一对频谱，一个频谱用作前向信道 即基站向移动台方向的信道，另一个 则用作反向信道即移动台向基站方向 的信道。这种通信系统的基站必须同 时发射和接收多个不同频率的信号， 任意两个移动用户之间进行通信都必 须经过基站的中转，因而必须同时占 用 2 个信道（ 2 对频谱）才能实现双工 通信。
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• •
物 联 网 概 论
载波侦听（CSMA）访问技术
第3讲 无线通信系统
• CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波侦听 多路访问/冲突检测，工作原理： – 若媒体空闲，则传输； – 若媒体忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传输； – 若在传输中监听到干扰，则发干扰信号通知所有站点，等候一段 时间，再次传输。
物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
物联网技术概论
电子信息系
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
第三章 无线通信系统
通信系统结构 调制解调技术 数据传输方式 通信技术指标 多路访问技术
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物 联 网 概 论
第3讲 无线通信系统
无线通信系统结构
• • 信息传播过程：信源信道信宿。 无线通信系统：也称无线电通信系统，是由发送设备、接 收设备、无线信道三大部分组成，是利用无线电磁波实现 信息和数据传输的系统。
300～3000 kHz
3～30 MHz 30～300 MHz 300～3000 MHz 3～30 GHz 30～300 GHz 300～3000 GHz
中波
短波 米波 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波
调幅广播，海岸警戒通信，测向等
电话、电报、传真；国际短波广播；业余无 线电；民用频段；船-岸通信；船-空通信等 电视，调频广播，空中交通管制，出租汽车 移动通信，航空导航信标等 电视，卫星通信，无线电探空，警戒雷达， 蜂窝移动通信，飞机导航等 机载雷达，微波线路，卫星通信等 短路径通信，雷达，卫星遥感等 短路径通信等 6