无线信道基本知识
无线信道基本知识
信号经过散射后形成，表现为信号幅度的波动。
多径效应与信道编码
多径效应
无线电信号在传播过程中遇到建筑物、地形、大气等不同介质时，会产生反射、 折射、散射等效应，使得同一信号的多个副本从不同路径到达接收器，产生干扰 。
信道编码
为了抵抗多径效应和错误传播，采用信道编码技术对传输的数据进行编码，增加 冗余信息，以便在接收端进行错误检测和纠正。
无线信道概述 无线通信的定义与特点
无线通信的应用
无线局域网：通过无线方式连接局域网，可以实现快 速数据传输。
手机通信：手机是目前最为普及的无线通信设备，可 以实现语音和数据通信。
物联网：物联网技术可以将各种设备通过无线方式连 接起来，实现智能化的管理和控制。
02
无线信道传播方式
自由空间传播
描述了无线电波在真空中传播 的方式，其路径损耗与距离的 平方成正比。
信道性能分析
在分析WiFi信道性能时，需要考虑信号强度、信号干扰 、多径效应等因素。信号强度受到发射功率、接收灵敏 度和距离的影响；信号干扰来自其他WiFi网络、蓝牙设 备、微波炉等；多径效应是由于无线电波在传播过程中 遇到不同障碍物而产生反射、折射和散射，导致接收到 的信号出现时延和衰减。
LTE信道模型与性能分析
VS
延迟抖动
由于无线信道环境变化引起的延迟波动， 可能导致数据传输不稳定和丢包等问题。 延迟抖动越小，表示无线信道性能越稳定 。
05
无线信道优化策略
功率控制与动态速率选择
总结词
通过动态调整发射功率和选择合适的传输 速率，可以优化无线信道的质量和传输效 率。
详细描述
无线信道的环境是动态变化的，根据信道 质量实时调整发射功率和选择合适的传输 速率，可以更好地适应信道变化，降低误 码率，提高传输效率。
无线设计知识点总结归纳
无线设计知识点总结归纳一、无线通信基础知识1. 无线通信的基本原理无线通信是利用电磁波在空间中传播信息的通信方式，主要包括调制解调、信道传输、多址接入和信号处理等基本原理。
2. 信道分类无线通信信道主要分为广播信道、点对点信道和多址信道。
广播信道是一种辐射传输方式，只能由一个发射端向多个接收端传输信息；点对点信道是一种点对点的通信方式，两个通信设备之间进行信息交换；多址信道支持多个用户同时使用同一个频率，采用复杂的多址接入技术。
3. 调制解调技术调制技术是将数字信号转换成模拟信号进行传输，解调技术是将模拟信号还原成数字信号。
常见的调制解调技术有AM（幅度调制）、FM（频率调制）和PM（相位调制）。
4. 信号处理无线通信中的信号处理主要包括信号编码、信号调制和解调、信道编码等技术，以保证信号的准确传输和高质量的接收。
二、无线通信系统1. 无线网络结构无线通信系统包括蜂窝网络、Wi-Fi网络和蓝牙网络等不同的无线网络结构，每种网络结构有其独特的特点和优势。
2. 无线传感器网络无线传感器网络是由许多无线传感器节点组成的网络，用于监测环境数据、物体位置等信息，广泛应用于工业、医疗、农业等领域。
3. 移动通信系统移动通信系统是一种能够支持移动终端设备进行通信的无线通信系统，主要包括2G、3G、4G和5G等不同发展阶段的移动通信技术。
4. 无线接入技术无线接入技术是指无线通信系统中用于接入和传输数据的技术，主要包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等不同的无线接入技术。
5. 卫星通信系统卫星通信系统是一种利用人造卫星进行通信的系统，主要用于区域覆盖范围广、通信可靠性高的应用场景。
三、无线通信技术1. 无线信道传输技术无线信道传输技术主要包括调制解调技术、信道编码技术、多天线技术和智能天线技术等，用于提高信号的传输质量和通信距离。
2. 多址接入技术多址接入技术是一种支持多个用户同时使用同一个频率进行通信的技术，主要包括FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA等不同的多址接入技术。
无线通信基础知识
折射
电磁波在传播时，遇到墙体等障碍物，就会穿过障碍物继续传播，这种现象就称为折射，电磁波的折射和光线 在透明物体中的折射有很强的类似性。如图2.4所示：
2.2.2 无线电磁波的衰落和分集技术
• 无线信号从天线到用户之间的信道衰落，按 照衰落特性的不同，可以分为慢衰落和快衰 落两种。
11
慢衰落
由地形和障碍物阻挡而造成的阴影效应，致使接收到的信号强度下降，信号强度随地理环境的改变而缓慢变化，这 种衰落称为慢衰落，又称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置和地点相关，衰落的速度取 决于移动台的速度，它反映了传播在空间距离的接收信号电平值的变化趋势。
CONTENTS 无线通信基础知识
第二章
传输介质 无线传播理论 无线信道简介 信道复用 扩频通信技术 无线通信系统重要概念 我国无线电业务频率划分
02 无线通信基础知识 1. 传输介质 核桃AI
2.1 传输介质
• 传输介质是连接通信设备，为通信设备 之间提供信息传输的物理通道；是信息 传输的实际载体。有线通信与无线通信 中的信号传输，都是电磁波在不同介质 中的传播过程，在这一过程中对电磁波 频谱的使用从根本上决定了通信过程的 信息传输能力。
无线自组织网络技术
无线自组织网络是一种特殊的无线移动网 络。一般由一组具有自主能力的无线终端相 互协作形成的一种独立于固定基础设施、采 用分布式管理的多跳网络；网络中所有节点 的地位都是平等的，无需任何预设的基础设 施和任何中心控制节点；网络中的节点具有 普通移动终端的功能；节点间可通过空中接
8.1.1 移动Adhoc网络MAC协议
图8.3 冲突情形1
8.1.1 移动Adhoc网络MAC协议
1）隐藏终端与暴露终端问题
无线 WIFI 的13个信道频率范围
无线WIFI 的13个信道频率范围发表于2012-12-01作者Haoxian Zeng更新于2014-04-09浏览11,154 次9目前主流的无线WIFI网络设备不管是802.11b/g还是802.11b/g/n 一般都支持13个信道。
它们的中心频率虽然不同，但是因为都占据一定的频率范围，所以会有一些相互重叠的情况。
下面是13个信道的频率范围列表。
了解这13个信道所处的频段，有助于我们理解人们经常说的三个不互相重叠的信道含义。
信道也称作通道(Channel)、频段，是以无线信号（电磁波）作为传输载体的数据信号传送通道。
无线网络（路由器、AP热点、电脑无线网卡）可在多个信道上运行。
在无线信号覆盖范围内的各种无线网络设备应该尽量使用不同的信道，以避免信号之间的干扰。
下表是常用的2.4GHz（=2400MHz）频带的信道划分。
实际一共有14个信道（下面的图中画出了第14信道），但第14信道一般不用。
表中只列出信道的中心频率。
每个信道的有效宽度是20MHz，另外还有2MHz的强制隔离频带（类似于公路上的隔离带）。
即，对于中心频率为2412 MHz 的1信道，其频率范围为2401~2423MHz（见文后评论）。
信道中心频率信道中心频率1 2412MHz 8 2447MHz2 2417MHz 9 2452MHz3 2422MHz 10 2457MHz信道中心频率信道中心频率4 2427MHz 11 2462MHz5 2432MHz 12 2467MHz6 2437MHz 13 2472MHz7 2442MHz当然，实际的电磁波谱使用规定因国家不同而有所差异，以上只是举个例子。
而且，20MHz的信道宽度也只是“有效带宽”，因为实际上一个信道在其中心频率两侧有很宽的延展，但是超过10MHz以外的部分强度很弱，基本无用。
这个就属于比较专业的通信原理问题了。
如需了解更多，可以参考IEEE 802.11-2007 标准（PDF）。
WIFI基础知识培训课件
Power(功率)
WLAN设备的发射功率，单位mW或dBm dBm为分贝毫瓦，是以1mW相比的对数值
dBm = 10 log (Power / 1mW) 1mW = 0dBm, 10mW = 10dBm 100mW=20dBm 每下降3dB，功率减少一半 负的dBm表示功率小于1mW
无线站点接入3步走
Probe Request Probe Response AUTH AUTH
Association Request Association Response
Data
1.扫描：获取周围AP的信息(SSID, 加密, 速率)，主动/被动扫描 2.认证：Open或Shared认证
3.关联：成为AP关联的站点
WLAN基础
WLAN标准 Channel(信道) Rate(速率) Power(功率) EVM(矢量误差) Sensitivity(接收信号灵敏度)
SSID 无线安全
WPS
WLAN电路
Transceiver（收发器）
Balun/Filter/DC block TX EPA、IPA
可使用万用表测试三处是否对地短路
晶体、晶振（Crystal、Oscillate)
晶体、晶振（Crystal、Oscillate)
我司的WiFi 产品通常都有20M/40M压控晶 体，提供无线模块运行时钟，同时通过 PLL升频到2.4G的频率，WiFi 2.4G与输 入信号保持一个固定的关系。
crystal的介绍
无线安全：WPA / WPA2
WiFi组织基于IEEE802.11i标准提出使用WPA与WEP加密进行
无线移动通信信道扩展学习射频基础知识
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无线通信使用旳频段和波段
移动通信原理
• 表1-1 无线通信使用旳电磁波旳频率范围和波段
频段名称 极低频（ELF） 超低频（SLF） 特低频（ULF）
22
噪声有关概念
移动通信原理
• 噪声系数 噪声系数是用来衡量射频部件对小信号旳处理能力， 一般这么定义：单元输入信噪比除输出信噪比，如 下图：
Si Ni NF So No
对于线性单元，不会产生信号与噪声旳互调产物及信号旳失真，这时噪 声系数能够用下式表达：
Pno NF G Pni
Pno表达输出噪声功率，Pni表达输入噪声功率，G为单元 增益
– 甚长波（甚低频VLF）传播
• 波长10公里~100公里（频率为3~30kHz）旳电磁波。无线通信中使用旳 甚长波旳频率为10~30kHz，该波段旳电磁波可在大地与低层旳电离层间 形成旳波导中进行传播，距离可达数千公里乃至覆盖全球
9
移动通信原理
无线通信旳电磁波传播
– 长波（低频LF）传播
• 波长1公里~10公里（频率为30~300kHz）旳电磁波。其可沿地表面传播 （地波）和靠电离层反射传播（天波）
11
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移动通信原理
移动通信原理
课程内容
第一章 无线通信旳基本概念 第二章 射频常用计算单位简介 第三章 射频常用概念辨析 第四章 天线及射频器件基础知识
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移动通信原理
功率单位简介
• 射频信号绝对功率旳dB表达：dBm、dBW • 射频信号相对功率旳dB表达：dB • 天线和天线增益
无线路由器怎么选择信道
无线路由器怎么选择信道无线路由器是我们在家庭或办公环境中常用的网络设备，它为我们提供了无线网络连接的便利。
然而，由于无线信号的干扰和受限，我们有时可能会遇到网络信号不稳定的问题。
选择正确的信道可以帮助我们提高无线网络的稳定性和速度。
本文将为您介绍无线路由器信道的选择方法和注意事项。
一、什么是信道无线路由器通过无线电波进行信号传输，它将无线电频谱划分为多个不同的信道，以避免干扰。
每个信道都占据一定的频段，相互之间有一定的距离，它们之间的干扰较小。
二、无线路由器信道的选择原则1. 选择不受干扰的信道无线路由器在工作过程中会受到来自其他无线设备的干扰，如微波炉、蓝牙设备等。
我们应该选择避开这些干扰源的信道，以保证无线网络的稳定和顺畅。
2. 避免邻近信道的重叠相邻的两个信道覆盖的频段会有部分重叠，选择相邻且重叠较小的信道可以降低干扰，提高网络性能。
我们可以通过查看无线路由器设置界面，了解当前使用的信道及其邻近信道的情况。
3. 参考其他无线信号的选择我们可以利用无线网络扫描工具，如无线网络优化软件或APP，来查看周围的无线网络信号情况。
选择与其他无线网络信号较为分散的信道，可以减少干扰，提高信号质量。
三、无线路由器信道选择的实际操作1. 使用自动信道选择功能现代的无线路由器通常会提供自动信道选择（Auto-Channel）功能。
我们可以通过将路由器的信道选择设置为自动模式，让路由器自动检测到当前的信道干扰情况，并选择一个较为优化的信道。
2. 手动选择信道如果我们发现自动选择的信道与其他无线网络重叠或存在干扰，我们可以手动选择一个较为空闲的信道。
具体的操作方法视不同的路由器品牌和型号而异，一般需要登录路由器的管理界面，在无线设置中找到信道选项进行设置。
3. 验证信道选择的效果在进行信道选择后，我们需要验证所选信道的效果。
我们可以通过进行网络速度测试、测量网络的稳定性和延迟等指标，来评估所选信道的性能。
如果性能不理想，我们可以根据实际情况再次进行调整。
mimo基础知识讲解
1. 无线信道的特点和MIMO信道的容量－先农定理
由此得到不计带宽代价下实现正确数据传输的信噪比下限：
带宽归一化，W --1, 以星座映射后的复数域来看：
带宽归一化，W --1, 从实数和复数两维来看： W --1/2
1. 无线信道的特点和MIMO信道的容量－先农定理
如果有一天，数学给予今天的“随机分枝”以“确定性模 型”，世界的宗教分枝统一于“数学”，数学在广义上 也是宗教，始作俑者打了个标签“唯物”，成了“科 学”。
1. 无线信道的特点和MIMO信道的容量
1.1.3 无线信道的主要特点和数学模型 信道函数： 信道函数中的相位函数：
多径时延扩展-----频率选择性衰落-----相干带宽：多径 Doppler扩展-----时间选择性衰落-----相干时间： 移动 角度扩展-----空间选择性衰落-----相干距离： 位置角度
由此从容量上限得到效率上限：
1. 无线信道的特点和MIMO信道的容量－先农定理
平均信号功率的计算： k: 每符号的bit数；Eb:每bit能量；T：一个符号持续的时间 R=k/T:传码率；t能量；T：一个符号持续的时间 噪声功率： 由此效率上限写成： 在一定的传输速率下，有限的带宽下，一定的白噪声下： 一定，实现无误码传输的每bit能量下限（香农届）：
1. 无线信道的特点和MIMO信道的容量
多种标准面临的共性问题：高速，低误码，移动中的通信质量，便 携性，网络的连通性，其它用户的干扰。( 这些问题有些是共性 的，有些是移动通信所特有的，移动通信发展到如今的历史方位 上，可靠的高数据速率是主流要求，速率，带宽，低功耗；对抗 无线，移动，时变，主要矛盾的载体是无线信道)
无线信道的特点和mimo信道的容量113无线信道的主要特点和数学模型对于时不变信道的主要干扰包括加性干扰和乘性干扰加性的高斯白噪声是通信系统不可避免的所以通常所说的理想信道实际上是包含高斯噪声的信道而乘性干扰是无线信道的主要特点和技术瓶颈信道估计均衡都是对乘性干扰的技术和矫正当然对于多径特点在数学上既可以归并为加性也可以归并到乘性不能拘泥于一种来谈但是需要明确的是只有高斯噪声的信道是视为理想信道来研究的无线通信的核心是对信道传输函数中除高斯外的非理想因素进行矫正改进
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目录
1
概述
2
自由空间的电波传输
3 3种基本电波的传播机制
4
阴影衰落的基本特性
5 移动无线信道及特性参数
6 电波传播损耗预测模型
a
2
电波传播的基本特性
基站天线、移 移动通信
动用户天线和 两付天线之间
信道
的传播路径
移动信道的 基本特性 衰落特性
衰落的 复杂的无线 原因 电波传播环 境
a
19
平坦衰落和频率选择性衰落
原因
频谱特性 条件
频率选择性衰落
平坦衰落
信道具有恒定增益和相位的带宽 信道具有恒定增益和
范围小于发送信号带宽
相位的带宽范围大于
时间色散
码间干扰 发送信号带宽
不同频率获得不同增益
在接收端保持不变
Bs> Bc
Ts<
Bs<< Bc Ts >>
❖Ts为信号周期（一般是信号带宽Bs的倒数）
❖ 大尺度衰落与小尺度衰落
大尺度衰落（阴影衰落）
描述 长距离上信号强度的缓慢变化
原因 信道路径上固定障碍物的阴影
影响
业务覆盖区域
小尺度衰落（多径衰落） 短距离上信号强度的快速波动
移动台运动和地点的变化 信号传输质量
a
5
衰落特性的算式描述
❖ 衰落特性的算式描述 r( tm ) (rt0)(t )
式中，r(t)表示信道的衰落因子；m(t)表示大尺度衰落； r0(t)表示小尺度衰落。
是信道时延扩展均方根值；
Bc为相干带宽
❖通常若 Ts 10 ，可认为该信道是频率选择性的
a
21
快衰信道和慢衰信道
快衰落
慢衰落
原因
冲激响应变化快于 信道冲激响应变化比不
基带信号变化
上基带信号变化
条件
Ts>Tc Bs<Bd
Tc为信道相干时间 BD为多普勒扩展
Ts<<Tc Bs>>Bd
❖ 无线移动通信一般按慢衰落处理 ❖ 声波通信按快衰落处理
衰落信道的建模与仿真
12
多径衰落的基本特性
❖ 幅度衰落
幅度随移动台移动距离的变动而衰落 ▪ 空间角度 ▪ 模拟系统主要考虑 ▪ 原因
• 本地反射物所引起的多径效应表现为快衰落 • 地形变化引起的衰落以及空间扩散损耗表现为慢衰
落
a
13
多径衰落的基本特性
❖ 时延扩展 脉冲宽度扩展 ▪ 时间角度 ▪ 数字系统主要考虑 ▪ 原因 信号传播路径不同，到达接收端的时间也就不同，导 致接收信号包含发送脉冲及其各个延时信号
接收 P r(dB m )10logP r(m W )
换算
P r(dBW )10logP r(W )
a
7
3种基本电波传播机制
直射：LOS
无直射：NLOS
反射
阻挡体比传输波 长大的多的物体
产生多径衰落的 主要因素
绕射 阻挡体为尖利边缘
a
散射 产生于粗糙表面、小物体或其
它不规则物体
8
多径信号
接收信号的功率，必须用统计的方法计算接收信号的功率
a
9
阴影衰落的基本特性
❖ 阴影衰落（慢衰落）
地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波传播路径的阻挡而形成
❖ 特点
与传播地形和地物分布、高度有关
❖ 表达式 传播路径损耗和阴影衰落 l(r,)rm1010 分贝式 1 0 lo g l(r ,) 1 0 m lo g r
描述了功率谱在空间上的色散程度，角0度扩展在 0, 360o
之间分布。
角度扩展越大，表明散射环境越强，信号在空间的色散度 越高
a
18
相关距离与空间选择性衰落
❖相关距离Dc
信道冲激响应保证一定相关度的空间距离
❖空间选择性衰落
▪空选衰落:天线空间距离大于相关距离>Dc ▪非空选衰落:天线空间距离远小于相关距离<<Dc
功率延迟分布 PDP
多普勒功率谱密度 DPSD
角度谱 PAP
时间色散 频率色散 角度色散
a
16
衰落的分类及判定
❖ 分类
不同频率分量的衰落 信号波形
频率选择性衰落
不一致
失真
非频率选择性衰落 （平坦衰落）
相关的 一致的
不失真
❖ 判定
由信道和信号两方面决定
信号带宽小于信道相干带宽 Bs<Bc
平坦衰落
信号带宽远大于信道相干带宽 Bs>>Bc
❖ 两径传播模型
A d
接收信号功率 hb
P rP t 4d 2G rG t1 R e (1 R )A e ..2.. 简化后 直射波
相Pr位P 差t4d2GrGt21R l e2 ❖ 多径传播模型
l(A C C B )A B
C
B hm
其P r中，P tN 4 为 d 路 2 径G 数rG 。t1当NN i 1 很1R 大ie时x ，j 无p法i( )用2公式准确计算出
式中 r 移动用户和基站的距离
ζ 由阴影产生的对数损耗（dB），服从零平均和标准偏 差σdB的对数正态分布
m 路径损耗指数
实验数据表明m＝4，标准差σ＝8dB对于城区是比较合理的
a
11
移动无线信道及特性参数
多径衰落的基本特性 多普勒频移
多径信道的信道模型 描述多径信道的主要参数
a
多径信道的统计分析 多径衰落信道的分类 衰落特性的特征量
小尺度衰落
大尺度衰落
a
6
自由空间的电波传播
在理想的、均 匀的、各向同 性的介质中传 播，只存在电 磁波能量扩散 而引起的传播
损耗
传播 损耗
自由空间 电波传播
分贝表示
传播
L 3 .4 2 2 5 lo 0 f 2 g lo 0 d损g 耗
接收 功率
Pr
Ar
4d2
Pt Gt
有效接收天线面积
Ar
2Gr 4
频选衰落
数字通信系统
码间干扰
a
17
角度扩展
❖ 角度功率谱（PAS）
信号功率谱密度在角度上的分布。一般为均匀分布、截 短高斯分布和截短拉普拉斯分布
❖ 角度扩展等于功率角度谱的二阶中心矩的平方根，即
( )2 p ( )d
p ( 意义
p ( )d
p ( )d
0
a
14
多普勒频移
❖ 原因 移动时会引起多普勒（Doppler）频率漂移
❖ 表达式 多普勒频移
fd
v cos
最大多普勒(Doppler)频移
v
fm
a
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描述多径信道的主要参数
❖ 由于多径环境和移动台运动等影响因素，使得移动信道对 传输信号在时间、频率和角度上造成了色散。
❖ 通常用功率在时间、频率以及角度上的分布来描述这种色 散
直射、反射、 绕射和散射以 及它们的合成
无线电 波传播
方式
衰落的 表现
传播损耗和色散 阴影衰落 多径衰落 多普勒频移
a
3
一种典型的信号传播环境
a
4
信道的分类
❖ 信道的分类
大尺度衰落 ▪ 根据不同距离内信号强度变化的快慢分为{
小尺度衰落 长期慢衰落 ▪ 根据信号与信道变化快慢程度的比较分为{ 短期快衰落