第03讲-信道
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第三讲信息化教学设计ppt课件
2024/1/29
4
信息化教学设计的重要性
适应信息时代发展需求
随着信息技术的快速发展，传统的教 学方式已无法满足信息时代的需求， 信息化教学设计有助于推动教育教学 的改革与创新。
提高教学效果和质量
通过信息化教学设计，可以充分利用 多媒体和网络技术，激发学生的学习 兴趣和积极性，提高教学效果和质量 。
2024/1/29
28
其他新兴技术的应用
2024/1/29
虚拟现实技术
虚拟现实技术可以为学生提供一个身临其境的学习环境，提高学 习效果和体验。
人工智能技术
人工智能技术可以应用于智能推荐、智能答疑、学习路径规划等 方面，为学生提供更加个性化的学习服务。
大数据分析技术
大数据分析技术可以对学生的学习行为进行分析和挖掘，为教师 提供更加精准的教学决策支持。
2024/1/29
教学过程组织合理、 紧凑、有序；
35
信息化教学设计的评价标准与方法
专家评审法
邀请专家对教学设计进行评审和打分 ；
同行评议法
邀请同行教师进行教学设计交流和评 议；
2024/1/29
36
信息化教学设计的评价标准与方法
学生评价法
通过问卷调查或在线评价系统收集学生对教学设计的意见和建议；
2024/1/29
24
05
信息化教学设计中的技术 应用
2024/1/29
25
多媒体课件制作技术
2024/1/29
PowerPoint等课件制作工具
利用PowerPoint等软件进行课件制作，可以方便地整合文字、图片、音频、视频等多种 媒体资源，使教学内容更加丰富多彩。
Flash等动画制作技术
第三章离散信道及其信道容量
0
0 1
不是一一对应,无扰有信息损失
1
(2)有扰信道 例3:
a1
0.9
X
0.1
a2
0.2 0.8
b1
Y
b2
0.9 0.1 [P] 0.2 0.8 有扰有信息损失,干扰严重
例4:
a1
X
a2
1/2 1/2 1/2 1/2
b1
Y
b2
1/ 2 1 / 2 [P] 1/ 2 1 / 2
P yi xi P xi yi
即E{log x} ≤log{E(X)}
即E{log x} ≤log{E(X)}
I(X
;Y
)
X
Y
P(x,
y)
log
P( x)P( y) P(x, y)
log
XY
P(x,
y)
P( x)P( y) P(x, y)
log1
0
∴ I(X;Y) ≥ 0
∵ logx为∩ 型凸函数,只有当且仅当 p(x.y)=P(x)P(y),即x和Y统计独立时I(X;Y)=0
根据输入和输出信号的特点，信道可以分为： (1)离散信道。指输入和输出的随机变量的取值都 有是离散的信道。 (2)连续信道。指输入和输出的随机变量的取值都 是连续的信道。 (3)半离散半连续信道。输入变量是离散型的但相 应的输出变量是连续的信道，或者相反。 (4)波形信道。信道的输入和输出都是一些时间上 连续的随机信号。即信道输入和输出的随机变量的 取值是连续的，并且还随时间连续变化。一般用随 机过程来描述其输入和输出。
p( x1 ) 4
a2 1 4
a3 1 4
a4
1
4
1 P 1
第三讲 数据链路层-PPP
至 因 特 网
…
路由选择 进程
拨号电话线 调制解调器 使用 TCP/IP 的 PPP 连接
PPP 协议特点
• 1992 年制订了 PPP 协议。经过 1993 年和 1994 年的修订，现在的 PPP 协议已成为 因特网的正式标准[RFC 1661]。 1999年公 布以太网运行PPPoE。 • PPP协议有三个组成部分
仅从数据链路层观察帧的流动
简化模型
发送方 主 机 A AP1 接收方 AP2 主 机 B 高层
缓存
帧
帧 数据链路
缓存
数据链路层
三个基本问题
• 帧定界：发送方要让接受方知道所发送 的帧是从什么地方开始什么地方结束； • 透明传输：传送的比特组合不受限制； • 差错检测：判断数据传输的是否正确。
帧定界
– 位置1：校验1位，跳过1位，校验1位，跳过1位(1,3,5,7,9,11,13,15,… – 位置2：校验2位，跳过2位，校验2位，跳过2位 (2,3,6,7,10,11,14,15,…) – 位置4：校验4位，跳过4位，校验4位，跳过4位 (4,5,6,7,12,13,14,15,20,21,22,23,…) – 位置8：校验8位，跳过8位，校验8位，跳过8位(8-15,24-31,40-47,…)
海明码构建方法
1. 把所有2的幂次方的数据位标记为奇偶校验位(编号为1, 2, 4, 8, 16等的位置) ； 2. 其他数据位用于待编码数据(编号为3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17等的位置) ； 3. 每个奇偶校验位的值代表了代码字中部分数据位的奇偶性， 其所在位置决定了要校验和跳过的比特位顺序；
–一个将 IP 数据报封装到串行链路的方法。 –链路控制协议 LCP (Link Control Protocol)。 –网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)。
无线通信03 信道20110309
1 22 5 17 9 13
2 21 6 18 14 10 4 24 8 20 12 16
1 22 5 17 9 13 3 23 7 19 11 15
1¡ 24:Ð µ ¬ª¹ § Ä ¿ é Ä
(c)
24· Ð Æ Ã Ð £  · º Õ 6· Ð Æ £ ö ¡ ø £ Í ¨¾ ö ù ½ ö ¡ ø ¦
应用开发平台技术
– SIM卡应用工具（SIM Toolkit） – 无线应用协议（WAP）
移动数据业务
电路型数据业务
– CSD（接入速率9.6 kbit／s） – HSCSD （57.6 kbit／s）
分组型数据业务
– GPRS（171.2 kbit／s） – EDGE （384 kbit／s） – 第三代数据业务（2 Mbit／s）
IWF:º Í ¥ à µ Ô ¤ ¨¸ Ü ¤ § PSTN/ISDN Ó Ç þ ñ ÷ ¼ ë «Î Å
IWF Å ¯ º ú Ò ¶ ¼ º º Internet Ó ë þ ñ ÷ ¼ Ç «Î Å
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Å ã ú » Ë º
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无线通信
李榕教授 华南师范大学物理与电信工程学院 2011年3月9日
第三讲
移动通信技术
移动通信概述 第一代移动通信：模拟移动通信 第二代移动通信：数字移动通信 移动数据通信 第三代移动通信 第四代移动通信
我们的目标
Picocell 微微蜂窝 in-building
microcell微蜂窝 urban 城市
CDMA
无线通信工程第04讲-基带传输
传输距离较近
基带传输系统通常用于短距离通 信，如局域网（LAN）或近距离 无线通信。
数据传输速率较高
由于采用低频信号，基带传输系 统可以实现较高的数据传输速率 ，适用于高速数据传输需求。
抗干扰能力较强
基带信号的频谱成分较为集中 ，对噪声和干扰的抑制能力较
强。
基带传输系统的应用场景
有线网络通信
无线网络通信
基带传输系统在有线电视网络中发挥着重要作用，它能够实现信号的稳定传输、减少噪声干扰、提高 信号覆盖范围和传输质量。此外，基带传输系统还支持多种业务，如电视直播、视频点播、宽带上网 等，为用户提供更加丰富的视听体验。
无线局域网中的基带传输系统
无线局域网中的基带传输系统通常采用WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）技术，实现无线数据的传输。基带传输系 统将数据转换为适合无线传输的信号格式，并通过天线发送给 接入点或其他设备。
传输距离与覆盖范围越大，系统 的可用性和实用性越高。
提高传输距离与覆盖范围的方法 包括提高信号功率、采用定向天
线技术等。
05
基带传输系统的实际应用案例
有线电视网络中的基带传输系统
有线电视网络中的基带传输系统通常采用QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制） 技术，将电视信号调制到高频载波上，通过同轴电缆进行传输。这种系统具有较高的信号质量和可靠性， 广泛应用于城市和农村地区的有线电视服务。
信号的功率特性
基带信号的功率特性是指信号的平均 功率和峰值功率。平均功率表示信号 在一段时间内的平均能量，而峰值功 率则表示信号的最大瞬时功率。
信号的功率特性对于信号的传输质量 和接收机的性能具有重要影响。
基带传输系统通常用于短距离通 信，如局域网（LAN）或近距离 无线通信。
数据传输速率较高
由于采用低频信号，基带传输系 统可以实现较高的数据传输速率 ，适用于高速数据传输需求。
抗干扰能力较强
基带信号的频谱成分较为集中 ，对噪声和干扰的抑制能力较
强。
基带传输系统的应用场景
有线网络通信
无线网络通信
基带传输系统在有线电视网络中发挥着重要作用，它能够实现信号的稳定传输、减少噪声干扰、提高 信号覆盖范围和传输质量。此外，基带传输系统还支持多种业务，如电视直播、视频点播、宽带上网 等，为用户提供更加丰富的视听体验。
无线局域网中的基带传输系统
无线局域网中的基带传输系统通常采用WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）技术，实现无线数据的传输。基带传输系 统将数据转换为适合无线传输的信号格式，并通过天线发送给 接入点或其他设备。
传输距离与覆盖范围越大，系统 的可用性和实用性越高。
提高传输距离与覆盖范围的方法 包括提高信号功率、采用定向天
线技术等。
05
基带传输系统的实际应用案例
有线电视网络中的基带传输系统
有线电视网络中的基带传输系统通常采用QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制） 技术，将电视信号调制到高频载波上，通过同轴电缆进行传输。这种系统具有较高的信号质量和可靠性， 广泛应用于城市和农村地区的有线电视服务。
信号的功率特性
基带信号的功率特性是指信号的平均 功率和峰值功率。平均功率表示信号 在一段时间内的平均能量，而峰值功 率则表示信号的最大瞬时功率。
信号的功率特性对于信号的传输质量 和接收机的性能具有重要影响。
03预备知识：随机信号分析
随机过程基础：相关函数性质
随机信号的平均值、偏离平均值的程度 （方差）归一化的直流交流功率，统计相关 程度，都已经清晰的描述。
对于通信：
频还率差特什性么！？
随机过程基础：相关函数性质
维纳-欣钦（Wiener-khintchine）定理
P x(
)R ( )ejd
• 严格平稳过程在一定条件下（均方值有界） 必然是广义平稳、但广义平稳不一定是严平 稳过程。
随机过程基础：各态历经性
随机过程基础：各态历经性
假设x(t)是平稳随机过程ξ(t)的任意一个实现，它 的时间均值和时间相关函数分别为
lim ax(t) 1 T/2x(t)dt T T T/2
在实际问题中，t代表时间量
随机过程是某些参数（通常是时间）的实 函数序列，通常具有统计特性。
随机过程基础：定义
Ω：全体可能组成的集合 F ：全体可观测事件组成的事件族 P：是一个在整体，而不是单个概率值，P
是F上定义的一个取值于[0，1]区间的函 数。
随机过程基础：定义
S1
S2 Sn
样本空间
x 1(t ) x 2(t )
0.3 0.2 0.1
0 -0.1 -0.2
0
10 20
30 40
50 60 70 80 90 100
2
1.5
1
1
0
0.5
-1
0
-2
-0.5
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4 0
接收设备
03第三讲：高斯过程、窄带过程
正交分量：
现在我们需要求 Zc(t)和Zs(t)的统计特性，即 f(Zc,Zs)＝?
对于窄带高斯过程来说，同相分量和正交分量是不相关的，或 者也可以说是统计独立的，而对于正弦波+窄带高斯过程来说, 它仍然属于窄带的范畴，所以其同相分量和正交分量也是相互 独立的，而且也是高斯过程。
对于同相分量:
由此可得同相分量Zc(t)的概率密度函数，
（2）y1、y2是x1、x2的函数：y1＝f1(x1,x2)，y2＝f2(x1,x2)， 反函数:x1＝g1(y1,y2)， x2＝g2(y1,y2)，
如果已知x1,x2的pdf为f(x1,x2)， 求：y1,y2的pdf，f(y1,y2)=? 解决此问题时，利用以下结论： f(y1,y2)＝|J|f(x1,x2) |J|是Jacobi行列式，
窄带随机过程的带宽 固定不变，载波频率 变大时，频谱图向高 频处搬移，对应样函数的包络频率不变，但样函数波形的频率 变 大。载波频率 变小时，频谱图向低频处搬移，对应样函数的包络 频率不变，但样函数波形的频率 变小。
二、窄带过程的数学表示
1、用包络和相位的变化表示
窄带过程是功率谱限制在ωc附近的很窄范围内的一个随机过程, 过程中的
2
或erfc(x) 2 2( 2x)
2.6 窄带随机过程
一、引言
1.必要性：任何通信系统都有发送机和接收机，为了提高系 统的可靠性，即输出信噪比，通常在接收机的输入端接有一 个带通滤波器，信道内的噪声构成了一个随机过程，经过该 带通滤波器之后，则变成了窄带随机过程，因此，讨论窄带 随机过程的规律是重要的。
为了能够借助于数表(误差函数表，概率积分表) 来计算高斯分布 ,需要引入概率积分函数或者误 差函数(互补误差函数)
现在我们需要求 Zc(t)和Zs(t)的统计特性，即 f(Zc,Zs)＝?
对于窄带高斯过程来说，同相分量和正交分量是不相关的，或 者也可以说是统计独立的，而对于正弦波+窄带高斯过程来说, 它仍然属于窄带的范畴，所以其同相分量和正交分量也是相互 独立的，而且也是高斯过程。
对于同相分量:
由此可得同相分量Zc(t)的概率密度函数，
（2）y1、y2是x1、x2的函数：y1＝f1(x1,x2)，y2＝f2(x1,x2)， 反函数:x1＝g1(y1,y2)， x2＝g2(y1,y2)，
如果已知x1,x2的pdf为f(x1,x2)， 求：y1,y2的pdf，f(y1,y2)=? 解决此问题时，利用以下结论： f(y1,y2)＝|J|f(x1,x2) |J|是Jacobi行列式，
窄带随机过程的带宽 固定不变，载波频率 变大时，频谱图向高 频处搬移，对应样函数的包络频率不变，但样函数波形的频率 变 大。载波频率 变小时，频谱图向低频处搬移，对应样函数的包络 频率不变，但样函数波形的频率 变小。
二、窄带过程的数学表示
1、用包络和相位的变化表示
窄带过程是功率谱限制在ωc附近的很窄范围内的一个随机过程, 过程中的
2
或erfc(x) 2 2( 2x)
2.6 窄带随机过程
一、引言
1.必要性：任何通信系统都有发送机和接收机，为了提高系 统的可靠性，即输出信噪比，通常在接收机的输入端接有一 个带通滤波器，信道内的噪声构成了一个随机过程，经过该 带通滤波器之后，则变成了窄带随机过程，因此，讨论窄带 随机过程的规律是重要的。
为了能够借助于数表(误差函数表，概率积分表) 来计算高斯分布 ,需要引入概率积分函数或者误 差函数(互补误差函数)
大学生军事教程(本科)讲义第五章信息化战争2024新版
包括完善军队信息网络体系、提升信息传输和处理能力等，为信息化战争提供有力支撑 。
推进信息系统综合集成
通过信息系统综合集成，实现各军兵种、各部门之间的信息共享和协同作战，提高军队 的整体作战能力。
加强信息化人才培养
重视信息化人才的培养和引进，打造一支具备高素质、高技能的信息化人才队伍，为军 队的信息化建设提供强有力的人才保障。
大学生军事教程(本科)讲义 第五章信息化战争
contents
目录
• 信息化战争概述 • 信息化战争中的信息技术应用 • 信息化战争中的武器装备发展 • 信息化战争中的作战样式变革 • 信息化战争中的战略与战术调整 • 信息化战争挑战与应对策略
01 信息化战争概述
信息化战争定义与特点
信息化战争定义
信息化战争对现代军事影响
改变了作战方式
信息化战争打破了传统的作战方式， 实现了超视距、非接触、非线性的远 程精确打击。
提高了作战效能
信息技术提高了武器装备的智能化、 网络化、隐身化水平，增强了军队的 作战效能。
加强了联合作战能力
信息化战争要求各军兵种之间实现高 度融合和协同作战，提高了联合作战 能力。
对军队建设提出新要求
信息化战争要求军队加强信息化建设 ，提高官兵的信息素养和创新能力。
02 信息化战争中的 信息技术应用
侦察监视技术
侦察监视技术概述
01
包括定义、作用、分类等内容。
侦察监视系统的组成与工作原理
02
详细介绍侦察监视系统的各个组成部分及其工作原理，如传感
器、信号处理器、显示器等。
侦察监视技术的应用与发展趋势
信息化弹药
信息化作战平台
末制导炮弹、末制导弹药、精确制导炸弹 等，它们利用先进的制导技术，实现精确 打击目标。
推进信息系统综合集成
通过信息系统综合集成，实现各军兵种、各部门之间的信息共享和协同作战，提高军队 的整体作战能力。
加强信息化人才培养
重视信息化人才的培养和引进，打造一支具备高素质、高技能的信息化人才队伍，为军 队的信息化建设提供强有力的人才保障。
大学生军事教程(本科)讲义 第五章信息化战争
contents
目录
• 信息化战争概述 • 信息化战争中的信息技术应用 • 信息化战争中的武器装备发展 • 信息化战争中的作战样式变革 • 信息化战争中的战略与战术调整 • 信息化战争挑战与应对策略
01 信息化战争概述
信息化战争定义与特点
信息化战争定义
信息化战争对现代军事影响
改变了作战方式
信息化战争打破了传统的作战方式， 实现了超视距、非接触、非线性的远 程精确打击。
提高了作战效能
信息技术提高了武器装备的智能化、 网络化、隐身化水平，增强了军队的 作战效能。
加强了联合作战能力
信息化战争要求各军兵种之间实现高 度融合和协同作战，提高了联合作战 能力。
对军队建设提出新要求
信息化战争要求军队加强信息化建设 ，提高官兵的信息素养和创新能力。
02 信息化战争中的 信息技术应用
侦察监视技术
侦察监视技术概述
01
包括定义、作用、分类等内容。
侦察监视系统的组成与工作原理
02
详细介绍侦察监视系统的各个组成部分及其工作原理，如传感
器、信号处理器、显示器等。
侦察监视技术的应用与发展趋势
信息化弹药
信息化作战平台
末制导炮弹、末制导弹药、精确制导炸弹 等，它们利用先进的制导技术，实现精确 打击目标。
3无线电测向与空间谱估计测向体制-讲议稿03
第3篇无线电测向与空间谱估计测向体制第五十八研究所朱锦生赵衡内容简介：本文简述无线电测向原理，几种典型的无线电模拟电子技术的无线电测向设备，以及空间谱估计测向的含义和它目前达到的水平。
1 无线电测向的基本原理1.1 无线电测向的目的是测定辐射源（或发射机）的位置无线电测向是靠测定电波传播的方向来实现的。
电波传播方向的轨迹是沿地球的大圆弧前进的，即地面上两点（如辐射源和观测点的两点）间的最短直线距离。
因此测定电波的来向，也即测定了辐射源的方向。
1.2 无线电测向的定位三角交会定位由地面两个以上的观测点对同一辐射源测定电波的来向，这些来波行进轨迹的交会点，即为辐射源或发射机的位置，如图1。
（1）单站定位（一般对短波测向而言）由观测点测定来波的方位角、仰角，通过精确电离层模型计算出电离层反射点的等效高度。
由仰角和电离层等效高度计算出观测点距辐射源的距离，由此距离与方位角一起就可确定辐射源的位置，见图2。
图1 多站测向交会定位示意图图2 短波单站定位示意图1.3 实际电波传播不可能是完全理想的影响电波传播行进轨迹的因素，最大有两个：(1) 电波传播短波远距传播均通过电离层反射来实现，但电离层并不是一面实际的镜子，它有一定的厚度，实际是漫反射，是由逐渐的折射达到反射，见图3。
因此电离层的电子密度对电波传播影响很大。
电离层电子密度的不均匀，相当反射镜面的倾斜，使得电波传播行进的轨迹偏离地球大圆弧（即直线）的轨迹。
除此还有电离层各个不同层的分别反射，即使同一层，也有不同的反射次数，即跳数，结果形成多径传播，见图4。
由于各个途径的电波传播是随时间变化的，结果合成的来波不仅方向上有误差，同时来波的方向还明显呈游动。
(1) 地形地物的影响地形地物如各种建筑物、铁塔、山脉、树林等障碍物，它们也接收电波的照射，同时还产生再次辐射。
这样到达观测点的电波，不仅有直接来自辐射源的电波，而且还有障碍物的再次辐射电波，它们合成的来波方向，偏离辐射源，并根据影响程度，向障碍物偏转一定的角度，这就产生误差。
(完整版)《计算机网络》教案
作业与思考题：
1.习题1-01
2.习题1-03
参考资料：
1．《计算机网络—自顶向下方法与Internet特色》（第4版），（美）James F. Kurose Keith W. Ross著/陈鸣译，机械工业出版社。
2．《计算机网络》（第4版），（美）特南鲍姆著/潘爱民译，清华大学出版社；
本次课教学体会：
重点难点：电路交换和分组交换的基本工作原理
方法步骤：课堂讲解与实例介绍
器材保障：电脑、投影
时间地点：
教学内容:
§1概述
预习思考题：
1.你主要用计算机网络或因特网干什么？你认为计算机网络由哪些关键元素组成？你所知道的网络设备有哪些？你知道的连接因特网的方式（上网方式）有哪些？
2.你认为计算机网络或因特网的核心功能是什么？与电话网、有线电视网有什么本质区别？
七是网络安全。先介绍网络安全的内容，然后介绍网络安全服务的各种机制，最后简要介绍典型的网络安全协议和系统。
实践教学以强化学生的动手实践能力为目的，以提高操作技能和面向实用技术为设计原则，以组网技术和构建网络应用服务为核心设计实验内容。具体包括简单局域网组网、网络协议分析、路由器配置、典型应用服务器的配置和简单网络应用程序开发等实用性较强的实践内容。部分实验内容可根据学生学习能力和实际情况，让学生自主选做。
由于计算机网络是一个极其复杂的系统，学习计算机网络的过程实际就是一个在学生的知识空间中“构建”一个计算机网络体系结构的过程。因此，对于每个知识点在授课中应强调知识点在整个体系结构中的位置，所起到的重要作用，以及与其他知识点之间的关系。在授课过程中，注重阶段性总结，每章结束时通过总结帮助学生将该章内容关联起来建立起计算机网络某一层的知识结构，然后再放入到整个网络体系结构去，这样学完整个课程后在每个学生掌握的是一个复杂的计算机网络系统，而不仅仅是一些零散的知识点和技术原理。
1.习题1-01
2.习题1-03
参考资料：
1．《计算机网络—自顶向下方法与Internet特色》（第4版），（美）James F. Kurose Keith W. Ross著/陈鸣译，机械工业出版社。
2．《计算机网络》（第4版），（美）特南鲍姆著/潘爱民译，清华大学出版社；
本次课教学体会：
重点难点：电路交换和分组交换的基本工作原理
方法步骤：课堂讲解与实例介绍
器材保障：电脑、投影
时间地点：
教学内容:
§1概述
预习思考题：
1.你主要用计算机网络或因特网干什么？你认为计算机网络由哪些关键元素组成？你所知道的网络设备有哪些？你知道的连接因特网的方式（上网方式）有哪些？
2.你认为计算机网络或因特网的核心功能是什么？与电话网、有线电视网有什么本质区别？
七是网络安全。先介绍网络安全的内容，然后介绍网络安全服务的各种机制，最后简要介绍典型的网络安全协议和系统。
实践教学以强化学生的动手实践能力为目的，以提高操作技能和面向实用技术为设计原则，以组网技术和构建网络应用服务为核心设计实验内容。具体包括简单局域网组网、网络协议分析、路由器配置、典型应用服务器的配置和简单网络应用程序开发等实用性较强的实践内容。部分实验内容可根据学生学习能力和实际情况，让学生自主选做。
由于计算机网络是一个极其复杂的系统，学习计算机网络的过程实际就是一个在学生的知识空间中“构建”一个计算机网络体系结构的过程。因此，对于每个知识点在授课中应强调知识点在整个体系结构中的位置，所起到的重要作用，以及与其他知识点之间的关系。在授课过程中，注重阶段性总结，每章结束时通过总结帮助学生将该章内容关联起来建立起计算机网络某一层的知识结构，然后再放入到整个网络体系结构去，这样学完整个课程后在每个学生掌握的是一个复杂的计算机网络系统，而不仅仅是一些零散的知识点和技术原理。
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10
• 视距传播要考虑大气 效应和地面效应。
2014-7-27
大气效应之一：吸收衰减
• 主要发生在高频段 水蒸汽的最大吸收峰 在23GHz(1.3cm)； 氧气的最大吸收峰在 60GHz(5mm)； • 对于12GHz(2.5cm) 以下的频率，大气吸 收衰减小于： 0.015dB/km。
2014-7-27
2014-7-27 16
通用公式
U A Q f B d C 10 F /10
例： B＝1 C＝3.5 A=1.410－8 Q=1
频率选择性衰落
• 根据W.D.Rummler提出的伪三径模型，得到频率选择性 衰落的频率响应函数，如下图所示。
2014-7-27
17
地面超视距传播
2014-7-27
存在多种附加损耗。如：吸 收损耗（6－25dB），地面 反射损耗（20dB），系统额 外损耗（15－18dB） 存在严重的干扰，这是短波 通信的一大特点。包括：大 气噪声、工业干扰、天电干 扰、其它电台的干扰。 技术措施：自适应均衡、自 动线路建立、分集。
21
流星余迹传播
• 据统计，每昼夜有数 百亿的流星进入大气 层，和空气碰撞产生 电离。在地面80－ 120km处形成电离气 体带，这就是流星余 迹。 • 利用流星余迹的散射 和反射进行通信。 • 工作频率30－80MHz， 传输距离200－ 2000km，传输速率 低，用于突发通信。
2014-7-27
18
对流层散射传播
散射信道不存在电波的直射分量 • 在地球表面10－12 km处 为对流层，存在大量随机 ，是典型的瑞利衰落信道。 运动的不均匀介质，能对 根据测试结果，接收电平小于其 电波产生折射、散射和反 均方根值10dB, 20dB, 30dB的概 率分别为10％，1％，0.1%。 射。 • 散射通信是利用部分散射 快衰落服从瑞利分布。 体内介质的前向散射信号。 慢衰落服从对数正态分布。 克服散射信道衰落的主要方法是 这是典型的多径信道。 采用分集接收技术。 • 通信距离可达几百－上千 公里。
1 2 ;t 0
1 E[c* ( 1; t )c( 2 ; t t )] 1 2 ;t 0 2
C (f ) c ( )e j 2f d
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30
多普勒扩散和相干时间
C ( t )
(t ) c 1 Bd
S C ( )
第三讲:无线通信的信道
•引言 •自由空间传播 •地面视距传播 •地面超视距传播 •移动传播
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1
引 言
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2
引言（1）：无线通信信道的分类
• 理想无线信道？非理想无线信道？ 理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间 传播。 • 固定无线信道？移动无线信道？ • 视距无线信道？非视距无线信道？ 视距，如：地面视距、卫星。 非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。 • 有干扰无线信道？无干扰无线信道？ 干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、 敌意干扰。
11
大气效应之二：雨雾衰减
• 在10GHz以下频段，雨雾衰减并不严重，一般只 有几dB。 • 在10GHz以上频段，雨雾衰减大大增加，达到几 dB/km。 • 下雨衰减是限制高频段微波传播距离的主要因素。
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12
大气效应之三：大气折射
• 引入等效地球半径的概念：
R Re KR R dn 1 2 dh 其中：Re 等效地球半径 R dn dh K 实际地球半径 折射率随高度的变化率 等效地球半径因子
8
地面视距传播
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9
简 介
• 地面微波通信属于视 距传播。 • 视距传播的主要特点 是收发天线都在视距 范围内。 • 视距和天线高度的关系 由于地球是一个曲面， 天线高度h1、h2和视距 d之间存在以下关系： d = 3.57( h1 h2) 其中h1、h2的单位是m， d的单位是km。 说明：此公式没有考虑大 气及地面对传播的影响， 所以只能用作大致的估 计。
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22
卫星传播
静止卫星 • 信道稳定，可以按照 自由空间传播损耗计 算 • 长延时，要考虑对话 音质量和通信协议的 影响 移动卫星 •要考虑地面的影响， 包括多径和遮蔽 •接收信号电平服从莱 斯分布 •要考虑多普勒频移
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23
移动传播
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24
说 明
• 移动无线传播面临的是随时变化的、复杂的环 境。 • 首先，传播环境十分复杂，传播机理多种多样。 几乎包括了电波传播的所有过程，如：直射、 绕射、反射、散射。 • 其次，由于用户台的移动性，传播参数随时变 化，引起接收场强的快速波动。 • 为此，提出大尺度传播模型和小尺度传播模型。
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15
平衰落
• 当衰落较严重时，接 收点的场强接近瑞利 分布 • 接收点场强小于某个 值的概率
U Pr / P0 M ( f ) N (d ) 10 F /10 其中： 表示和地形、气候有 关的因子，M ( f )、N (d )分别和 频率、距离有关， F＝10 lg Pr / P0 为衰落深度
K一般取值为4 / 3
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地面效应之一：费涅尔半径和余隙
• 利用波动光学的惠更 斯－费涅尔原理，在 遇到障碍物时将产生 附加损耗。 • 障碍物到T，R连线 的垂直距离为hc，称 为余隙。一阶费涅尔 半径为h1，定义hc/h1 为相对余隙。就可以 从右图求出附加损耗。
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t
0 t
0
( t ) c
Bd
C ( t ) C ( f ; t ) f 0
1 E[C * ( f ; t )C ( f ; t t )] f 0 2
SC ( )
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C ( t )e j 2t dt
31
• 多普勒效应它是由于接收的移动信号高速运动而 引起传播频率扩散而引起的其扩散程度与用户运 动速度成正比; 多普勒效应由于传输过程中,移动台和发射台(基站) 之间存在相对运动,每一个多径波都经历了明显的 频移过程,移动引起的接收机信号频移称为多普勒 频移 .
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34
• 定义相干时间一般是用来划分时间非选择性衰落 信道和时间选择性衰落信道，或叫慢衰落信道和 快衰落信道的量化参数。如果信道的最大多普勒 频移为fm，那么信道的相干时间Tc=0.423/fm。 • 若发射信号的符号周期T<Tc，那么认为接收信号 经历的是慢衰落，即h(t)在若干个符号间隔内保持 不变； • 若发射信号的符号周期T>Tc，那么认为接收信号 经历的是快衰落，即h(t)的变化速度快与符号速率， 此时如果对信道进行比较精确的估计或是均衡都 是十分困难的。
4
引言（3）：无线传播信道的模型
s(t)
h(, t)
n(t)
r(t)
• 信道响应为h(, t) ，可以表示色散和时变 • 假设：线性信道、加性干扰
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5
自由空间传播
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6
自由空间传播（1）
• 什么叫自由空间？无任何衰 • 球面上的功率流 减、无任何阻挡、无任何多 径的传播空间。 • 无线电波在自由空间传播时， 其单位面积中的能量会因为 d 扩散而减少。这种减少，称 为自由空间的传播损耗。 PT • 如图所示，发射功率为PT， 发射天线为各向均匀辐射， 则以发射源为中心，d为半 径的球面上单位面积的功率 为： S ＝ P T / 4 d 2
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自由空间传播（2）
• 由于天线有方向性（设发射 天线增益为GT），故在主波 束方向通过单位面积的功率 为： S = GT PT / 4 d2 • 设接收天线的有效面积为A， 则接收天线所截获的功率为： Pr = S A = A GT PT / 4 d2 • 对于抛物面天线，假定天线 口面场具有等相、等幅分布， 则天线的有效面积为： A = G r 2 / 4 其中Gr为接收天线增益， 为 自由空间波长
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引言（2）：无线通信信道的指标
• 传播衰减 －衰减的平均值 －衰减的最大值 －衰减的统计特性 • 传播延时 －延时的平均值 －延时的最大值 －延时的统计特性 • 延时扩展 －对信道色散效应的描 述 •多普勒扩展 －对信道时变效应的描 述 • 干扰 －干扰的性质 －干扰的强度
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32
• 相干时间就是信道保持恒定的最大时间差范围， 相干带宽类似，就是信道保持恒定的最大频率差 范围。 • 从分集的角度来理解这个概念比较形象：时间分 集要求两次发射的时间要大于信道的相干时间， 即如果发射时间小于信道的相干时间，则两次发 射的信号会经历相同的衰落，分集抗衰落的作用 就不存在了，相干带宽可以从频率分集来理解。
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二种传播模型：大尺度模型和小尺度模型
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二种传播模型（续）
大尺度路径损耗传播模型 描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变 化，用于预测平均场强并估计无线覆盖范围。 小尺度多径衰落传播模型 描述移动台在极小范围内移动时，短距离或短时 间上接收场强的快速变化，用于确定移动通信系 统应该采取的技术措施。
地面效应之二：地面反射
• 这是产生电平衰落的主 要原因之一。 • 设：反射系数为m，反 射相位为1800，自由空 间衰减系数为，就可以 求出接收点的场强：
Er 2 2h1h2 1 m 2 2m cos Et d 其中：h1 , h2为收发天线高度， d为收发之间的距离。
• 视距传播要考虑大气 效应和地面效应。
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大气效应之一：吸收衰减
• 主要发生在高频段 水蒸汽的最大吸收峰 在23GHz(1.3cm)； 氧气的最大吸收峰在 60GHz(5mm)； • 对于12GHz(2.5cm) 以下的频率，大气吸 收衰减小于： 0.015dB/km。
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通用公式
U A Q f B d C 10 F /10
例： B＝1 C＝3.5 A=1.410－8 Q=1
频率选择性衰落
• 根据W.D.Rummler提出的伪三径模型，得到频率选择性 衰落的频率响应函数，如下图所示。
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地面超视距传播
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存在多种附加损耗。如：吸 收损耗（6－25dB），地面 反射损耗（20dB），系统额 外损耗（15－18dB） 存在严重的干扰，这是短波 通信的一大特点。包括：大 气噪声、工业干扰、天电干 扰、其它电台的干扰。 技术措施：自适应均衡、自 动线路建立、分集。
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流星余迹传播
• 据统计，每昼夜有数 百亿的流星进入大气 层，和空气碰撞产生 电离。在地面80－ 120km处形成电离气 体带，这就是流星余 迹。 • 利用流星余迹的散射 和反射进行通信。 • 工作频率30－80MHz， 传输距离200－ 2000km，传输速率 低，用于突发通信。
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对流层散射传播
散射信道不存在电波的直射分量 • 在地球表面10－12 km处 为对流层，存在大量随机 ，是典型的瑞利衰落信道。 运动的不均匀介质，能对 根据测试结果，接收电平小于其 电波产生折射、散射和反 均方根值10dB, 20dB, 30dB的概 率分别为10％，1％，0.1%。 射。 • 散射通信是利用部分散射 快衰落服从瑞利分布。 体内介质的前向散射信号。 慢衰落服从对数正态分布。 克服散射信道衰落的主要方法是 这是典型的多径信道。 采用分集接收技术。 • 通信距离可达几百－上千 公里。
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1 E[c* ( 1; t )c( 2 ; t t )] 1 2 ;t 0 2
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多普勒扩散和相干时间
C ( t )
(t ) c 1 Bd
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第三讲:无线通信的信道
•引言 •自由空间传播 •地面视距传播 •地面超视距传播 •移动传播
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引 言
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引言（1）：无线通信信道的分类
• 理想无线信道？非理想无线信道？ 理想：无阻挡、无衰落、无时变、无干扰，自由空间 传播。 • 固定无线信道？移动无线信道？ • 视距无线信道？非视距无线信道？ 视距，如：地面视距、卫星。 非视距，如：地面绕射、对流层散射、电离层折射。 • 有干扰无线信道？无干扰无线信道？ 干扰，如：系统内部的干扰、系统外部的非敌意干扰、 敌意干扰。
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大气效应之二：雨雾衰减
• 在10GHz以下频段，雨雾衰减并不严重，一般只 有几dB。 • 在10GHz以上频段，雨雾衰减大大增加，达到几 dB/km。 • 下雨衰减是限制高频段微波传播距离的主要因素。
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大气效应之三：大气折射
• 引入等效地球半径的概念：
R Re KR R dn 1 2 dh 其中：Re 等效地球半径 R dn dh K 实际地球半径 折射率随高度的变化率 等效地球半径因子
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地面视距传播
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简 介
• 地面微波通信属于视 距传播。 • 视距传播的主要特点 是收发天线都在视距 范围内。 • 视距和天线高度的关系 由于地球是一个曲面， 天线高度h1、h2和视距 d之间存在以下关系： d = 3.57( h1 h2) 其中h1、h2的单位是m， d的单位是km。 说明：此公式没有考虑大 气及地面对传播的影响， 所以只能用作大致的估 计。
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卫星传播
静止卫星 • 信道稳定，可以按照 自由空间传播损耗计 算 • 长延时，要考虑对话 音质量和通信协议的 影响 移动卫星 •要考虑地面的影响， 包括多径和遮蔽 •接收信号电平服从莱 斯分布 •要考虑多普勒频移
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移动传播
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说 明
• 移动无线传播面临的是随时变化的、复杂的环 境。 • 首先，传播环境十分复杂，传播机理多种多样。 几乎包括了电波传播的所有过程，如：直射、 绕射、反射、散射。 • 其次，由于用户台的移动性，传播参数随时变 化，引起接收场强的快速波动。 • 为此，提出大尺度传播模型和小尺度传播模型。
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平衰落
• 当衰落较严重时，接 收点的场强接近瑞利 分布 • 接收点场强小于某个 值的概率
U Pr / P0 M ( f ) N (d ) 10 F /10 其中： 表示和地形、气候有 关的因子，M ( f )、N (d )分别和 频率、距离有关， F＝10 lg Pr / P0 为衰落深度
K一般取值为4 / 3
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地面效应之一：费涅尔半径和余隙
• 利用波动光学的惠更 斯－费涅尔原理，在 遇到障碍物时将产生 附加损耗。 • 障碍物到T，R连线 的垂直距离为hc，称 为余隙。一阶费涅尔 半径为h1，定义hc/h1 为相对余隙。就可以 从右图求出附加损耗。
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1 E[C * ( f ; t )C ( f ; t t )] f 0 2
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• 多普勒效应它是由于接收的移动信号高速运动而 引起传播频率扩散而引起的其扩散程度与用户运 动速度成正比; 多普勒效应由于传输过程中,移动台和发射台(基站) 之间存在相对运动,每一个多径波都经历了明显的 频移过程,移动引起的接收机信号频移称为多普勒 频移 .
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• 定义相干时间一般是用来划分时间非选择性衰落 信道和时间选择性衰落信道，或叫慢衰落信道和 快衰落信道的量化参数。如果信道的最大多普勒 频移为fm，那么信道的相干时间Tc=0.423/fm。 • 若发射信号的符号周期T<Tc，那么认为接收信号 经历的是慢衰落，即h(t)在若干个符号间隔内保持 不变； • 若发射信号的符号周期T>Tc，那么认为接收信号 经历的是快衰落，即h(t)的变化速度快与符号速率， 此时如果对信道进行比较精确的估计或是均衡都 是十分困难的。
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引言（3）：无线传播信道的模型
s(t)
h(, t)
n(t)
r(t)
• 信道响应为h(, t) ，可以表示色散和时变 • 假设：线性信道、加性干扰
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自由空间传播
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自由空间传播（1）
• 什么叫自由空间？无任何衰 • 球面上的功率流 减、无任何阻挡、无任何多 径的传播空间。 • 无线电波在自由空间传播时， 其单位面积中的能量会因为 d 扩散而减少。这种减少，称 为自由空间的传播损耗。 PT • 如图所示，发射功率为PT， 发射天线为各向均匀辐射， 则以发射源为中心，d为半 径的球面上单位面积的功率 为： S ＝ P T / 4 d 2
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自由空间传播（2）
• 由于天线有方向性（设发射 天线增益为GT），故在主波 束方向通过单位面积的功率 为： S = GT PT / 4 d2 • 设接收天线的有效面积为A， 则接收天线所截获的功率为： Pr = S A = A GT PT / 4 d2 • 对于抛物面天线，假定天线 口面场具有等相、等幅分布， 则天线的有效面积为： A = G r 2 / 4 其中Gr为接收天线增益， 为 自由空间波长
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引言（2）：无线通信信道的指标
• 传播衰减 －衰减的平均值 －衰减的最大值 －衰减的统计特性 • 传播延时 －延时的平均值 －延时的最大值 －延时的统计特性 • 延时扩展 －对信道色散效应的描 述 •多普勒扩展 －对信道时变效应的描 述 • 干扰 －干扰的性质 －干扰的强度
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• 相干时间就是信道保持恒定的最大时间差范围， 相干带宽类似，就是信道保持恒定的最大频率差 范围。 • 从分集的角度来理解这个概念比较形象：时间分 集要求两次发射的时间要大于信道的相干时间， 即如果发射时间小于信道的相干时间，则两次发 射的信号会经历相同的衰落，分集抗衰落的作用 就不存在了，相干带宽可以从频率分集来理解。
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二种传播模型：大尺度模型和小尺度模型
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二种传播模型（续）
大尺度路径损耗传播模型 描述发射机和接收机之间长距离上平均场强的变 化，用于预测平均场强并估计无线覆盖范围。 小尺度多径衰落传播模型 描述移动台在极小范围内移动时，短距离或短时 间上接收场强的快速变化，用于确定移动通信系 统应该采取的技术措施。
地面效应之二：地面反射
• 这是产生电平衰落的主 要原因之一。 • 设：反射系数为m，反 射相位为1800，自由空 间衰减系数为，就可以 求出接收点的场强：
Er 2 2h1h2 1 m 2 2m cos Et d 其中：h1 , h2为收发天线高度， d为收发之间的距离。