02_第二章_无线通信
第二章 无线通信中的调制技术与

调频信号的产生
直接法: 载波的频率直接随着输入的调制信号的 变化而改变; 间接法 先用平衡调制器产生一个窄带调频信号, 然后通过倍频的方式把载波频率提高到 需要的水平。
F动通信中,调频是更为普 遍应用的角度调制,这是因为FM不管信 号的幅度如何,抗干扰能力都很强; 而在调幅中,正如前面所说的那样,抗 干扰能力要弱得多。
0
1
0
ASK调幅 FSK调频
PSK调相
编码技术
为什么要采用编码技术 减小信源信息的冗余(信源编码:无损 编码/有损编码) 增强信息传输中的抗干扰性(信道编码: 纠错码) 保证信息传输中的保密性(加密编码)
语音编码与语音识别
移动通信中的信源编码技术
在数字通信中,通信质量比模拟通信时有了很 大提高; 但在移动通信中,由于信道环境等因素的影响, 必须采用其它方法来提高传输质量,所以要采 用编码技术;
调制 vs. 解调
调制是通过改变高频载波的幅度、相位 或者频率,使其随着发送者(信源)基 带信号幅度的变化而变化来实现的; 而解调则是将基带信号从载波中提取出 来以便预定的接收者(信宿)处理和理 解的过程。
调制在无线通信的作用
频谱搬移:将调制信号转换成适合于传 播的已调信号; 调制方式往往决定一个通信系统的性能
5. 外层空间传播
电磁波由地面发出(或返回),经低空 大气层和电离层而到达外层空间的传播, 如卫星传播,宇宙探测等均属于这种远 距离传播 电磁波穿过电离层外面的空间的传播, 基本上当作自由空间中的传播。
各个波段的传播特点
1. 长波传播的特点 长波的波长很长(传播比较稳定) 地面的凹凸与其他参数的变化对长波 传播的影响可以忽略; 长波穿入电离层的深度很浅,受电离 层变化的影响很小,电离层对长波的吸 收也不大。 能以表面波或天波的形式传播
无线通信技术第二章无线电的传播一.pdf

(
(
((
例:已知基站处天线增益为10dB, 发射功率为10W, 移动台接
路径损耗:表示信号衰减,定义为有效发射功率和接收功(1)远场预测
的天线的远场
S偏振P偏振
上述两种情况下,对于理想导体界面有:
S偏振:反射电场与入射电场大小相等,相位连续。
P偏振:反射电场与入射电场大小相等,相位相差半个波长。
(
不同无线环境下的路径损耗指数:
数正态分布,即
)
参考距离d0、路径损耗指数n和标准方差 ,系统地描述了具有特定距离的位置的路径损耗模型。
该模型可用于无线系统设计和分析过
为 处的接收功率,
为使用路径损耗模型对 的估计值。
那么测量与估计值的均方差之和为 ∑
,使该值最小。
)利用(*)式计算 : = 10nlog /
=-3n, =-10n, =-14.77n
=6525-2887.8n+327.15n 2
距离处,载波频。
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
新一代无线通信技术

第5章 LoRa技术
Chapter
LoRa是一种长距离无线传输技术,具有低功耗和低成本的特点。它能够实现远距离的通信,非常适用于物联网等领域。
LoRa介绍
LoRa应用场景
提高农业生产效率
农业物联网
建设智慧城市
智能城市
监测空气质量等
环境监测
长电池寿命
省去频繁更换电池的麻烦
减少维护成本
Threats to network infrastructure
网络攻击
01
03
Protection of personal information
隐私保护
02
Unauthorized data disclosure
数据泄露
5G技术的发展
5G技术的快速发展将推动数字化转型,改变人们的生活方式和工作方式。未来,5G将成为连接一切的基础,为人类带来更广阔的发展空间。
Chapter
5G技术架构包括5G核心网、5G无线接入网和5G传输网。5G核心网提供更快速的数据传输,5G无线接入网支持更多设备的连接,5G传输网提供更高效的数据传输速率。
5G技术架构
5G关键技术
Multiple-Input Multiple-Output
Massive MIMO
Focused signal transmission
家庭用户享受更稳定、更快速的网络体验
家庭网络
02
为企业提供高效的网络支持,提升办公效率
办公环境
安全性提升
加密技术的不断更新
网络攻击防护能力的提升
Wi-Fi 6未来发展
网络智能化
智能路由器、智能家居应用的普及
AI技术在网络优化中的应用
无线通信基础_教学课件_3

2.2 线性时变信道模型
传输函数
【定义】LTV信道的时变传输函数是冲激响应 h , t 关于时延变量 的傅里叶变换。
有如下傅里叶变换对(时间变量t 可看成一个参数):
H f , t F h , t h , t e j 2 f d -1 j 2 f h , t F f H f , t df H f , t e
2.2 线性时变信道模型
: 在 一 特 定 t值 下 信 道 的 多 径 时 延 , 或 时 间 的 增 量 ;
x( t )
h ( , t )
r( t )
r t
h , t x t d
第11页 共110页
第二章 无线信道的特性 2.2.1 信道冲激响应
设窄带信号 x ( t ) 通过频率为 f c 的载波发射,则有:
x (t ) x (t )e
j 2 fct
调制信号
实部
基带信号
第4页 共110页
第二章 无线信道的特性 2.2.1 信道冲激响应 一、无线信道输出端的接收信号表达式(2)
2.2 线性时变信道模型
发射信号经第n条路径到达接收端的信号:
解:N
2
h , 0
1 0
70 dB m 100 pW , -73 dB m 50 pW .
0 0
100 pW ,
50 pW
0 0 0,
1 0 2 f c 1 1 8 0 0
5 6 6
0
)
1
无线通信02

Ground Wave Propagation
Follows contour of the earth Can Propagate considerable distances Frequencies up to 2 MHz Example
AM radio
Line-of-Sight Propagation
电离层反射传播(续)
存在严重的多径效应,最 大传播延时差可达毫秒量 级。 存在严重的时变性,电离 层的特性随时变化,并且 很难准确预测 存在最高可用频率,为了 实现较好的传输质量,工 作频率应尽可能接近最高 可用频率。这些频率都在 短波波段(2-30MHz)。
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。
– Amateur radio – CB radio
地面视距传播
视距通信
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。 视距传播要考虑大气 效应和地面效应。
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。
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
无线通信网络的性能分析和优化

无线通信网络的性能分析和优化第一章绪论随着移动通信技术的广泛应用,无线通信网络已成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
在这个网络中,不同设备之间通过无线信号进行通信。
但是,由于用户数量的不断增加和用户数据需求的增加,无线通信网络性能可能会下降,需要进行优化。
因此,本文将深入研究无线通信网络性能分析和优化。
第二章无线通信网络的性能分析在此章节中,我们将详细介绍无线通信网络性能分析的方法和流程。
首先,无线通信网络性能指标将被介绍和定义。
然后,分析网络配置和无线通信网络拥塞程度的方法将被提出。
最后,性能分析的实际方法和工具将被介绍。
2.1 无线通信网络性能指标在无线通信网络中,存在许多性能指标。
这些指标是衡量网络是否正常运行的关键指标。
接下来,我们将对重要的性能指标进行介绍。
2.1.1 无线通信网络覆盖区域覆盖区域是无线通信网络中最基本的性能指标之一。
覆盖区域的大小决定了网络能够提供服务的范围。
如果覆盖区域不足,则无法为所有用户提供服务。
此外,如果覆盖区域范围过大,则需要更多的基站,这将会增加网络建设成本。
2.1.2 信号强度信号强度是指接收设备接收到的信号的强度。
如果信号强度不足,则设备可能无法正常接收到数据,造成数据丢失和网络拥塞。
因此,保持信号强度在一定范围内对于网络性能非常重要。
2.1.3 数据传输速度数据传输速度是无线通信网络性能的另一个重要指标。
数据传输速度越高,用户对数据的需求就能得到更好的满足。
但是,数据传输速度受到许多因素的影响,如网络拥塞程度、信号传播衰减等。
2.1.4 网络延迟网络延迟是指在数据传输过程中,数据需要在网络中传输的时间。
网络延迟越长,用户需要等待的时间就越长。
这对于一些实时应用程序,如互联网电话、网络游戏等有着很大的影响。
2.2 无线通信网络性能分析方法与流程在此小节中,我们将介绍无线通信网络性能分析的一种可能流程,包括性能分析前的准备、分析方法和工具的评估、数据收集和分析等。
无线通信基础知识

A
33
▪ (五)网络间的干扰
▪ 在同一区域内,往往存在着隶属于不同系 统的许多通信网,每个网络自成体系。这 些网络之间的相互影响就形成了网间干扰。
A
34
第十节 天线
▪ 无线电发射机输出的射频信号功率,通过 馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁 波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后, 由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分 功率),并通过馈线送到无线电接收机。 可见,天线是发射和接收电磁波的一个重 要的无线电设备,没有天线也就没有无线 电通信。
A
1
▪ 无线通信在使用中又分为两种:一种是固 定点与固定点进行通信的固定无线电通信, 另外一种是固定点与移动体或移动体与移 动体之间进行联系的移动无线通信,简称 移动通信。近些年信息通信领域中,发展 最快、应用最广的就是无线通信技术。
A
2
▪ 无线通信系统中按照关键部分的不同特性,有不同的分类: ▪ 按照工作频段或传输手段分类,有中波通信、短波通信、
A
20
三、锁相环频率合成器
A
21
第六节 调制
▪ 一、调制的概念
▪ 无线通信的主要任务是利用电磁波来传送诸如语言言、
音乐、图像等基带信号。由无线通信理论可知,当天线
的几何尺寸和要传递的电信号的波长相近时,电信号才
能有效地从天线从以电磁波的形式辐射出去。以语音信
号为例,语音信号变换为电信号后其频率范围从几十赫
到几千赫,一般将300Hz到3000Hz的频率发送出去即可 取得较满意的话音传输效果,但300Hz到3000Hz电信号 所对应的波长为1000km-100 km,要建立起这样长的天 线系统显然是不能的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
时分多址(TDMA)
时分多址
指把无线频谱按时隙划分,且每个时隙仅允许一个用户, 要么接收要么发送
33
34
码分多址(CDMA)
码分多址
码分多址是扩频多址(SSMA)的一 种,SSMS可以抵抗多径干扰而增强 多址功能 码分多址系统中,窄带信号被乘以 叫作扩频信号的宽带信号。扩频信 号是一个伪随机代码序列,此码片 速率比消息中的数据速率高若干数 量级。每个用户都有自己的伪随机 码,而其他码字由于不相关而被认 为是噪音
课后练习
简述电波波段的传播特性。 简述无线通信系统设计需要注意哪些方面。 信道分配策略分哪几种,其不同点是什么。 思考一下快速移动和低速移动时,无线通信系统的切 换策略需要考虑哪些因素。 无线通信系统干扰主要来自哪些方面,如何降低干扰。 简述大尺度路径损耗与小尺度衰落及多径效应。 简述无线通信多址技术。
22
无线通信系统的干扰
同频干扰
频率复用意味着在一个给定的覆盖区域内,存在许多使用同 一组频率的小区,即同频小区。同频小区间的信号干扰称为 同频干扰 同频干扰不能通过增大发射功率来克服,因为这会干扰相邻 同频小区,所以同频小区必须在物理上隔开一个最小距离
中继和服务等级
中继是指允许大量用户在一个小区内共享相对较小的 信道,即从可用信道库中给每个用户按需分配信道。 一旦服务结束,其占用的信道就立即回到可用信道库 中 服务等级是用来测量在系统最忙的时间用户进入系统 的能力。忙时基于一周、一月或一年内用户在最忙时 的需求。服务等级用作某个中继系统的预定性能基准, 定义为呼叫阻塞概率(表示为B,单位为Erlang),或 是呼叫延迟时间大于特定排队时间的概率
2017-02-23
本章要点
无线通信系统的范例 系统设计基础 无线通信的传播机制 太原理工大学 计算机科学与技术学院/软件学院 陈健
2
无线通信简史
1837年莫尔斯发明了电报 。 1864年英国人麦克斯韦提出了完整的电磁波理论,成 为无线电通信的报春人。 1876年美国人贝尔发明了电话 1887年德国人赫兹第一次人工产生了电磁波。 1896年,俄国人波波夫和意大利人马可尼,在电磁波 理论和实践的台阶上,分别成功地进行了无线电通信 的实验,在电气通信史上写了光辉的一页。
12
2
2017-02-23
无线通信系统的范例
寻呼系统
发送简短消息(数字、字母或声音)的通信系统
无线通信系统的范例
无绳电话系统
使用无线电来连接便携手持机和专用基站的全双工系统, 而专用基站通过电话线连到公用电话交换网
13
14
无线通信系统的范例
蜂窝移动电话系统
提供在无线覆盖范围内的电话交换网的无线接入
利用:导弹、潜艇导航及地下、水下通信。
9 10
电波波段的传播特性
短波的传播特性:可用表面波、天波的方式传 播,传播距离远。 缺点:因表面波衰减快,天波传播距离远,会 形成哑区(寂静区),通信容量小,通信质量 不稳。 利用:是一种传统的远程和超远程通信方式。 因设备简单,通信距离远,用于远距离的无线 电通信和广播。
本章要点
无线通信系统的范例 系统设计基础 无线通信的传播机制
17
18
3
2017-02-23
无线通信系统设计基础
频率复用 信道分配策略 切换策略 无线通信系统的干扰 中继和服务等级
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。
相邻小区的基站不能使用相同的信道组 基站天线要保证一定小区内期望的覆盖 以最少的小区数覆盖整个地理区域
散射
实际移动无线环境中,接收信号比单独绕射和反射模型 预测的要强,这是因为当电波遇到粗糙表面时,反射能 量由于散射而散布于所有的方向。就灯柱和树木
27 28
小尺度衰落和多径效应
小尺度衰落
简称衰落,指无线信号在经过短时间或短距离传播后, 其幅度快速衰落,以致于大尺度路径损耗的影响可以忽 略不计。这是由同一信号沿多个路径转播,以微小时间 差到达接收机的信号的相互干涉引起的
尽可能让用户觉察不到 必须指定一个启动切换的最恰当信号强度,避免产生不 需要的切换
动态分配策略
信道不是固定分配给各个小区,每次呼叫请求来时,小区基 站向移动交换中心请求一个信道 这一策略考虑了呼叫阻塞的可能性、候选信道使用的频次、 信道的复用距离以及其他的开销
21
实际切换时,需要注意到快速移动和低速移动不同, 以减轻移动交换中心的负荷
37 38
7
23 24
邻频干扰
使用信号频率的相邻频率的信号干扰叫邻频干扰 该干扰是由于接收滤波器不理想造成,可通过精确的滤波和 信道分配来减小干扰。即给小区分配信道频率时避免相邻, 或给予分配的信道一定的频率间隔
功率控制减少干扰
4
2017-02-23
本章要点
无线通信系统的范例 系统设计基础 无线通信的传播机制
无线通信简史
1901年,无线电信号跨越了大西洋。 1906年,世界上第一次广播在美国的一个实验室里进 行,广播的 内容是节日前夕的庆祝节目,听“众” 只有一艘船上的几名报 务员。 电子器件的发展,对无线电通信技术起着举足轻重的 作用。电子器件经历了从电子管到半导体器件,再到 集成电路的演变过程;具有功能组件化、遥控、自动 调整特点的器件的出现,使无线电通信面貌大为改观。 1963年,第一颗同步卫星进入轨道,无线电通信发生 了“天上人间”的变化。
电波波段的传播特性
中波的传播特性 :以表面波和天波的方式传 播。
对于 波长2000~3000米的中长波,电离层对它的影响很 小,电波可以获得稳定的场强 。用于对飞机、舰船的导 航通信。 波长200~2000米的波段,电离层对它的吸收强烈,只 能靠地表波传播。主要用于广播,称为广播波段。
35
空间分址(SDMA)
空间分址
空间分址控制了用户的空间辐射能量,如用定向波束来 服务不同的用户
36
6
2017-02-23
本章参考资料
《无线通信原理与应用》(第二版)
作者:Theodore S. Rappaport 编译:周文安、付秀花、王志辉 审校:宋俊德 出版社:电子工业出版社 出版时间:2012-8-1 ISBN:9787121176593
小尺度衰落和多径效应
多径效应
发射信号
多径效应 无线通信多址技术
强 度
接收信号
29 30
0
时间
5
2017-02-23
小尺度衰落和多径效应
阴影效应
高大建筑、山峰和丛林都会阻碍电波传播,所以接收信 号强度随空间变化 路径损耗大小比较:市区>郊区>农村
无线通信多址技术
频分多址(FDMA) 时分多址(TDMA) 码分多址(CDMA) 空间分址(SDMA)
11
电波波段的传播特性
超短波、微波传播特性:只能用空间波、散射波和穿 透电离层在外层空间的传播方式。 缺点:接收信号随季节、昼夜和气象条件而有所变化。 利用:超短波由于频带较宽,广泛应用于电视、调频 广播、雷达、导航通信等方面。 微波频带更宽,用于多路通信,传输电视、电话、电 报、高速数据等,以及地面至空间飞行器、空间飞行 器之间或地球于外星球之间的通信、遥测、射电天文 等。
无线通信的传播机制
波长λ与频率f
低频信号 高频信号
波长
25
26
大尺度路径损耗
电波传播的机理是多样的,总体可归结为反射、绕射 和散射 反射 绕射
大尺度路径损耗
电波在不同性质的介质交界处,会一部分发生反射,一 部分通过 绕射使电波可绕物体表面传播。该现象可由Huygen原 理解释,说明波前上的所有点可作为产生次级波的点源, 这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前
3 4பைடு நூலகம்
无线通信基础知识
无线通信通常指利用无线电波进行的通信 无线电波是指在自由空间(包括空气和真空)传播的 射频频段的电磁波 电磁波是在空间传播的交变的电磁场
无线通信基础知识
电磁波按波长划分,由长到短可以分为无线电波、红 外线、可见光、紫外线、X射线等。 利用无线电波可以进行各种信息的传播,如通信、广 播、电视、导航等。 大地和空间对无线电波传播的影响,决定了各种不同 波段的传播特性和应用范围。
空间效应
当无线电波在空气中传播时,大气会吸收一些无线电波 的能量,接收信号的强度与传播距离和无线电波频率有 关,距离越远,频率越高,衰耗越大,即为空间效应
多普勒效应
31 32
频分多址(FDMA)
频分多址
指为每个用户指定了特定的信道,按要求分配给请求报 务的用户,在呼叫和整个过程中,其他用户不能共享这 一频段
19
20
信道分配策略
固定分配策略
给小区分配一组预先确定好的信道 若该小区的所有信道都被占用,则呼叫阻塞,用户得不到服 务 借用策略
作为一个变种,在小区出现呼叫阻塞时,允许借用相邻小区 的信道
切换策略
当一个正在使用信道服务的移动平台,从一个基站移 动到另一个基站时,移动交换中心自动地将呼叫转移 到新基站的信道上 一般情况下,切换策略都使切换请求优先于呼叫请求
无线通信系统的范例
全球互通微波存取(WiMAX)
一种高速无线数据网络标准,传送距离1~3公里,主要 用于都市网络
15
16
无线通信系统的范例
紫峰(ZigBee)
一种低速短距离传输无线网络标准,传送距离10~100 米,具有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、 支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全等特 点