《无线通信基本原理、基本概念》课件
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无线通信基本原理PPT课件
波束形成天线采用智能天线， 基站的智能天线形成多个波束覆盖 整个小区，智能天线可定位于每个 MS。
MS MS
BTS MS
41
移动通信基本原理
一、蜂窝理论 二、网络结构 三、多址技术 四、概念辨析
42
a)话务量概念
话务量的严格定义应该叫做话务强度，是电 话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取 忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的平 均时间（T）成正比。
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射 • FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽 • FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交 调频率（IM），产生额外的RF辐射
18
无线传播模型和校正
随着网络规模的扩大，对通信质量要求的提高，网络规划、 覆盖预测已不可能靠手工运算来完成。通过计算机应用传播模 型就能够很好的解决这一问题。通过模型进行预测能够得到误 差在10dB以内的路径损耗的本地均值。
·移动通信中用到的传播模型有很多,常见的有：
● Hata-Okumura模型 ● Walfisch-Ikegami模型 ● Planet通用模型 不同的模型有不同的特点，有各自的适用范围。
39
• CDMA：Code Division Multiple Access 码分多
址
频率
时间
码字
CDMA
所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获 得业务信道
40
SDMA(Space Division Multiple Access)：空分多 址
MS MS
BTS MS
41
移动通信基本原理
一、蜂窝理论 二、网络结构 三、多址技术 四、概念辨析
42
a)话务量概念
话务量的严格定义应该叫做话务强度，是电 话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取 忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的平 均时间（T）成正比。
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射 • FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽 • FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交 调频率（IM），产生额外的RF辐射
18
无线传播模型和校正
随着网络规模的扩大，对通信质量要求的提高，网络规划、 覆盖预测已不可能靠手工运算来完成。通过计算机应用传播模 型就能够很好的解决这一问题。通过模型进行预测能够得到误 差在10dB以内的路径损耗的本地均值。
·移动通信中用到的传播模型有很多,常见的有：
● Hata-Okumura模型 ● Walfisch-Ikegami模型 ● Planet通用模型 不同的模型有不同的特点，有各自的适用范围。
39
• CDMA：Code Division Multiple Access 码分多
址
频率
时间
码字
CDMA
所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获 得业务信道
40
SDMA(Space Division Multiple Access)：空分多 址
无线通信基础ppt课件
无线网络应用
面向语音的无线网络应用围绕着连接PSTN的无线 网络，这些业务进一步形成局域网应用和广域网 应用。
PSTN（Public Switched Telephone Network），公共 交换电话网络，一种常用旧式电话系统。
面向数据的无线网络应用围绕着Internet和计算 机通信网络。这些业务进一步分为宽带局域与 Ad-hoc（点对点）应用和广域无线数据应用。
无线传输的电磁频谱
无线频谱的分配
频率统一分配（FCC/ITU_R/各个国家）
根据信息类型分配频谱（AM/FM无线电台、TV、 蜂窝电话…）
工业科学医学频段（ISM）
可自由使用但限制功率 专用于非许可的商业用途
救护车、出租车、无线遥控玩具、无线电家用设备等
工业科学医学频段
提纲
无线网络概述
无线传输技术 无线网络-应用 无线网络-发展 无线网络-拓扑
无线蜂窝系统
蜂窝概念 蜂窝系统
无线网络概述
无线传输技术
多路复用 无线传输
多路复用（multiplexing）
为了提高信道利用率，使多路信号沿同 一信道传输而互不干扰的技术
时分多路复用
例如，
在户外，树木和路标都会导致移动电话信号 的散射。
在室内，椅子、书籍和计算机都会导致无线 Lan信号的散射。
反射、衍射和散射
无线通信的衰减（fading）
衰减（fading）：传输介质或路径使得接收信 号的能量发生变化
在固定环境下，大气层条件的变化
低频具有更强的穿透力，可以传输更远的距离 频率越高，衰减越严重，发射器需要更大的功率，
全向传播与定向传播
无线通信基础知识PPT课件
第1页/共68页
自由空间的电波传播
自由空间的传播损耗
L Pt
当G
t=G
r=
1
时，
L
4d
2
Pr
分贝式
L 32.45 20 log f 20 log d
接收换算
Pr (dBm) 10 log Pr (mW )
Pr (dBW ) 10 log Pr (W )
第2页/共68页
电波传播机制
• 反射（Reflection） • 当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面
• 基本概念 实现不同地点、不同用户接入网络的技术
• 多址接入与信道 信道：传输信息的通道
无线信道：(f，t，C，S)
• 分类： 频分多址 (FDMA)，频道划分，频带独享，时间共享 时分多址 (TDMA)，时隙划分，时隙独占，频率共享 码分多址 (CDMA)，码型划分，时隙，频率共享 空分多址 (SDMA)，空间角度划分，频率/时隙/码共享
第20页/共68页
频率复用和蜂窝小区
• 移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一类是小 容量的大区制；另一类是大容量的小区制。
• 大区制是指一个基站覆盖整个服务区。为了增大 单基站的服务区域，天线架设要高，发射功率要 大。但是这只能保证移动台可以接收到基站的信 号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台 发射功率的限制，就无法保障通信了。
S K N
• 共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇。如果簇在系 统中共同复制了M次，则信道的总数C，可以作为容量的 一个度量:
C MKN MS
• 其中，N叫做簇的大小，典型值为4、7或12。
第26页/共68页
无线通信基础知识ppt课件
第一节 发射机和接收机的结构与工作过程
一、发射机 在无线通信中，发射机的作用是产生一个功率足够大的高频振荡送给发射天线，通过天线转换成空间电磁波传送到接收端。如图2-2所示，主要有音频放大器（话音处理电路）、调制、变频器、高频功率放大器等组成。 （一）各部分功能
典型的移动通信电台组成图
第八节 无线电波的传播
一、无线电波段的划分 在真空中的传播速度都是C，与频率（周期）、波长的关系如下： λ=C*T=C/f (2-106) 这是电磁波的一个基本关系式。知道了频率，利用上述公式就可以计算出波长λ。
无线电波按波长不同又分为长波、中波、短波、超短波、微波等波段，各有不同用途：广播电台使用的频率在中波波段；电视台使用的频率在超短波段；用来测定物体位置的雷达、无线电导航等使用的频率在微波段。 表2-4 无线电波的波段划分
要解决上述问题，就要采取调制的方法。用所要传送的基带信号控制高频振荡信号的某一个参数（如幅度、频率或相位），即把基带信号“附加”到高频振荡上，使基带信号变换为适合传输的高频带通信号，这一过程就是调制，通常将高频振荡信号称为载波，加载了基带信号的高频带通信号称为已调波信号。
第七节 解 调
调制是将要传送的信息“装载”到载波上去的过程，解调则是从已调波上取下传送的信息的过程。调幅波的解调通常称做振幅检波，简称检波，完成检波作用的电路称为检波器；调频波的解调通常称作频率检波，简称鉴频，完成鉴频作用的电路称为鉴频器。 从频谱关系上来看，调制过程是一个频率变换过程，已调波由载波分量和反映调制信号的上下边带分量所组成，同样解调也是一个频率变换过程，输入的是已调波，而输出只是原低频调制信号。
（一）对无线电接收机的主要技术要求
1．应工作于规定的波段和采用适当的解调方式，并应根据系统设计与实际情况决定。 2．应具有高的接收灵敏度。 3．应有好的选择性。 4．应有好的保真度。 5．应有高的工作稳定度。
一、发射机 在无线通信中，发射机的作用是产生一个功率足够大的高频振荡送给发射天线，通过天线转换成空间电磁波传送到接收端。如图2-2所示，主要有音频放大器（话音处理电路）、调制、变频器、高频功率放大器等组成。 （一）各部分功能
典型的移动通信电台组成图
第八节 无线电波的传播
一、无线电波段的划分 在真空中的传播速度都是C，与频率（周期）、波长的关系如下： λ=C*T=C/f (2-106) 这是电磁波的一个基本关系式。知道了频率，利用上述公式就可以计算出波长λ。
无线电波按波长不同又分为长波、中波、短波、超短波、微波等波段，各有不同用途：广播电台使用的频率在中波波段；电视台使用的频率在超短波段；用来测定物体位置的雷达、无线电导航等使用的频率在微波段。 表2-4 无线电波的波段划分
要解决上述问题，就要采取调制的方法。用所要传送的基带信号控制高频振荡信号的某一个参数（如幅度、频率或相位），即把基带信号“附加”到高频振荡上，使基带信号变换为适合传输的高频带通信号，这一过程就是调制，通常将高频振荡信号称为载波，加载了基带信号的高频带通信号称为已调波信号。
第七节 解 调
调制是将要传送的信息“装载”到载波上去的过程，解调则是从已调波上取下传送的信息的过程。调幅波的解调通常称做振幅检波，简称检波，完成检波作用的电路称为检波器；调频波的解调通常称作频率检波，简称鉴频，完成鉴频作用的电路称为鉴频器。 从频谱关系上来看，调制过程是一个频率变换过程，已调波由载波分量和反映调制信号的上下边带分量所组成，同样解调也是一个频率变换过程，输入的是已调波，而输出只是原低频调制信号。
（一）对无线电接收机的主要技术要求
1．应工作于规定的波段和采用适当的解调方式，并应根据系统设计与实际情况决定。 2．应具有高的接收灵敏度。 3．应有好的选择性。 4．应有好的保真度。 5．应有高的工作稳定度。
无线通信基础PPT课件PPT47页
1.3.2 语音编码（信源编码）
第 35
页
语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
混合编码： 在混合编码的信号中，既含有若干语音特征参量信息又
含有部分波形编码信息。
规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、矢量和激 励线性预测编码（VSELP）等属于混合编码。在数字移 动通信中得到了广泛应用。
X 第36页，共47页。
X 第25页，共47页。
1.3.1 基本概念
第 25
页
1、通信系统与通信网
（2）数字通信系统
数字调制和解调：数字调制把数字基带信号的频谱从低
频搬到高频，形成适合在信道中传输的频带信号。数字解 调是在接收端恢复数字基带信号。
同步与数字复接：同步使收、发两端的信号在时间上保持
步调一致。数字复接是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输 容量，提高传输效率。
式中， ma＝Um为U调cm幅度
X 第16页，共47页。
1.2.1 幅度调制
第 16
页
1、双边带调幅（AM）
Ucm
1/2ma Ucm
1/2ma Ucm
c
c c
（c）
单音调制的双边带调幅波（AM）的波形与频谱
X 第17页，共47页。
1.2.1 幅度调制
第 17
页
2、单边带调制（SSB）
(a)话音信号频谱
X 第26页，共47页。
1.3.1 基本概念
第 26
页
1、通信系统与通信网
（3）通信网
双向、多点通信
X 第27页，共47页。
1.3.1 基本概念
第 27
页
2、信息速率、信噪比、误码率与信道容量
无线通信基础知识PPT课件
足够长的 时间内，其参数基本不变。
➢ 移动通信信道是典型的“变参信道”
2、分集接收
定义：所谓分集接收是指接收端对它收到的
多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信 号进行特定处理，以降低信号电平起伏的方法
分集接收的方式： ✓ 宏分集：主要用于蜂窝通信，也叫多基站分集 ✓ 微分集:是一种减小快衰落影响的分集技术，
信令技术预备知识
第七节、信令技术
1、定义：信令是移动台与交换系统之间、交换系统与交换系统之 间相互传送的地址信息，管理信息。例如：呼叫建立、信道分 配与保持、拆线信息等。
2、信令的分类 按照传输方式分：
共路信令 —采用专用控制信道传送 优点：传送速度快，适用与大中型无线通信系统或 网络 。
随路信令—信令与话路信道一起传送。优点：节省信道，接续 速度慢，适用于小型系统。
三阶互调干扰
任意两个频率分别为F1和F2的正弦信号作用于非线性器件时，会 产生出原有的两个正弦波再加上无数个互调失真项，即无数个组 合频率分量 如下式：
mF1±nF2 其中：m、n为任意正整数
F1-F2
2阶（偶次）
F1+F2
2阶（偶次）
2F1-F2
3阶（奇次）
F1-2F2
3阶（奇次）
2F1+F2
3.0 GHz
3
4
5
6 7 8 9 10Fra bibliotek12 14 16 18 20
24
30 GHz
广播
航空
陆地微波
陆地移动
移动电话
卫星
第三节、移动通信的工作方式
1、移动通信的工作方式
① 单工通信
②
同频单工：F发收 按下PTT,发射机工作，松开PTT ，
无线通信技术原理 ppt课件
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第6页
6 正 德 厚 生、臻 于 至 善
移动通信的特点
➢ 移动通信必须利用无线电波进行信息传 输；
➢ 电波传播特性复杂； ➢ 干扰多而复杂； ➢ 组网方式多样灵活； ➢ 移动通信设备必须适于在移动环境中使
用，对手机的主要要求是体积小、重量 轻、省电、操作简单携带方便。
无线通信技术原理
2007年12月2日
2020/12/2 广州公司 网络优化中心
第1页
1 正 德 厚 生、臻 于 至 善
• 移动通信系统概述 • 移动通信的组网技术原理 • 移动通信基本概念
2020/12/2 广州公司 网络优化中心
第2页
2 正 德 厚 生、臻 于 至 善
精品资料
• 你怎么称呼老师？
断作得大些，这样一个隔断可容纳几对交谈者。但大家交谈有一个原则：只能 同时有一对人讲话。如果再把交谈的时间按交谈者的数目分成若干等分，就成 为一个TDMA（时分多址）系统。这种系统受容量的限制很大，即一个隔断中有 几个人是确定的，如果人数已满，则无法进入。
CDMA数字通信系统：采用CDMA（码分多址）技术。可以想象一个宽
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第9页
9 正 德 厚 生、臻 于 至 善
移动通信系统概论
通信系统网络的分类
通信网
核心网 接入网
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有线接入 无线接入
第 10 页
光纤接入： PON、APON
FTTB/C/H/R
混合光纤同轴网 Cable Modem DSL(ADSL、HDSL)
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《无线通信基本原理、基本概念》PPT文档53页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
《无线通信基本原理、基本概念》
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。——过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
《无线通信基本原理、基本概念》
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。——过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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无线通信基本原理、基本概念
14
小结
无线通信基本常识
无线通信概念 无线通信分类 频段的划分 常用通信使用的频段 仙农（Shannon）定理 波长λ、频率f的关系 双工方式与多址方式 蜂窝移动通信
无线通信基本原理、基本概念
15
无线专业技能认证课程
内容提纲
无线通信基本常识 编码
信源编码 信道编码
• 语音编码
• 卷积编码 • Turbo编码
调制 电波传播基本知识 天线知识
无线通信基本原理、基本概念
16
无线专业技能认证课程
信源编码
信源编码：把语言、图像等原始信号转为数字信 号进行的编码。 语音编码
常见通信系统的语言编码
通信系统 PSTN PCM (脉冲编码调制) GSM RPE-LTP （规则脉冲 激励长期预 测编码） 13 CDMA QCELP （高通码激 励线性预测 编码） 1.2/2.4/4.8/9.6 WCDMA AMR （自适应多 速率编码） 4.75～12.2 PHS ADPCM （自适应差 分脉冲编码 调制） 32
按无线应用分类：移动、无线接入、微波、卫星等
按工作状态分类：固定、移动等 按在通信网中的位置分类：无线传输、无线接入
无线通信基本原理、基本概念
7
无线专业技能认证课程
无线频段的划分
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 频段名称 极低频（ELF） 超低频（SLF） 特低频（ULF） 甚低频（VLF） 低频（LF） 中频（MF） 高频（HF） 甚高频（VHF） 特高频（UHF） 超高频（SHF） 极高频（EHF） 至高频 3~30Hz 30~300Hz 300~3000Hz 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz 频率范围 波段名称（波长） 极长波（100~10Mm） 超长波（10~1Mm） 特长波（1~0.1Mm） 甚长波（100~10km） 长波（10~1km） 中波（1000~100m） 短波（100~10m） 米波（10~1m） 分米波（1~0.1m） 厘米波（10~1cm） 毫米波（10~1mm） 丝米波（1~0.1mm）
无线通信基本原理、基本概念
王伟平、区细成
课程简介
面向对象：初级设计人员 课程目的：理解和掌握无线通信基本原理、常 用名词术语的基本含义。 课程要求：理解和掌握无线通信的概念、系统 组成、频段的划分、常用通信使用频段、编码、 调制、电波传播的基本知识及描述天线特性的 各种参数的定义.
无线通信基本原理、基本概念
FDMA（频分多址）：传送给不同终端用户的信息通过不同频点载
波来区分。 区分。
CDMA(码分多址)：传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来
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13
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蜂窝移动通信
覆盖区分成若干个小的区域（小区），每个小 区至少用一台发射机进行覆盖。
小区/ 基站 小区
基站
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背景知识
通信按传输媒体分为无线通信和有线通信两大 类。移动通信、卫星、微波、无线接入等都是 无线通信，无线通信信号以电磁波的形式通过 空间传送，具有信道不可预见性大，使用灵活、 方便等特点。
无线通信基本原理、基本概念
3
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内容提纲
无线通信基本常识 编码
调制
电波传播基本知识
无线通信基本原理、基本概念
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双工方式与多址方式
双工方式
TDD（时分双工）：收发信共用一射频频点，上、下行链路使用
不同的时隙来进行通信。
FDD（频分双工）：收发信使用一个不同的射频频点来进行通信。
多址方式
TDMA(时分多址)：传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不
同时隙来区分。
无线通信基本原理、基本概念
9
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常用通信使用频段（续）
微波
4～11GHz,13GHz,15GHz,18GHz
卫星
1.5GHz,2.5GHz,4/6GHz,11/14GHz,12/14GHz,20GHz, 30GHz,40GHz
无线接入
2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz,28GHz,38GHz
天线知识
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
无线通信基本常识
无线通信概念 无线通信分类 频段的划分 常用通信使用的频段 仙农（Shannon）定理 波长λ、频率f的关系 双工方式与多址方式 蜂窝移动通信
编码 调制 电波传播基本知识 天线知识
无线通信基本原理、基本概念
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无线通信基本原理、基本概念
8
无线专业技能认证课程
常用通信使用频段
移动通信
制式 GSM900 GSM1800 CDMA 1X 3G FDD TD-SCDMA PHS 集群 频段（MHz） 上行 下行 0.2 0.2 1.25 5 5 1.6 1.6 0.3 0.025 单载波带宽（MHz）
885～915 930～960 1710～1755 1805～1850 825～835 870～880 1920～1980(主) 2110～2170(主) 1755～1785(补) 1850～1880(补) 1880～1920(主)、2010～2025（主） 2300～2400(补)、 1900～1920 806～821 851～866
无线通信概念
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息 的通信方式。
无线通信系统简略框图
信 源 输 入 编 码 调 制 射 频 发 射 频 收 解 调 解 码 信 源 输 出
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6
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无线通信分类
按技术体制分类：模拟、数字、数模兼容 按工作波长分类：长、中波、短波等
无线通信基本原理、基本概念
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仙农（Shannon）定理
C=Blog2(1+S/N)
C－信道容量（bit/s) B－信道带宽(Hz) S－信号功率（W） N－噪声功率（W）
扩频通信即据此原理。
无线通信基本原理、基Байду номын сангаас概念
11
无线专业技能认证课程
波长λ、频率f的关系
c=f*λ
c 为光速，数值为3×108m/s。 f 为频率，单位Hz λ 为波长，单位为m