无线通信基础 精品

无线通信技术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。

传输介质可以分为三大类：①有线通信,②无线通信，③光纤通信。

对于不同的传输介质，适宜使用不同的频率。

具体情况可见下表。

不同传输媒介可提供不同的通信的带宽.带宽即是可供使用的频谱宽度，高带宽传输介质可以承载较高的比特率。

2无线信道简介信道又指“通路”，两点之间用于收发的单向或双向通路。

可分为有线、无线两大类.无线信道相对于有线信道通信质量差很多。

有限信道典型的信噪比约为46dB，（信号电平比噪声电平高4万倍)。

无限信道信噪比波动通常不超过2dB，同时有多重因素会导致信号衰落(骤然降低）。

引起衰落的因素有环境有关.2。

1无线信道的传播机制无线信道基本传播机制如下：①直射：即无线信号在自由空间中的传播；②反射:当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射，反射一般在地球表面,建筑物、墙壁表面发生；③绕射:当接收机和发射机之间的无线路径被尖锐的物体边缘阻挡时发生绕射；④散射：当无线路径中存在小于波长的物体并且单位体积内这种障碍物体的数量较多的时候发生散射。

散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体上，一般树叶、灯柱等会引起散射.2。

2无线信道的指标(1）传播损耗：包括以下三类。

①路径损耗：电波弥散特性造成,反映在公里量级空间距离内，接收信号电平的衰减（也称为大尺度衰落)；②阴影衰落：即慢衰落，是接收信号的场强在长时间内的缓慢变化,一般由于电波在传播路径上遇到由于障碍物的电磁场阴影区所引起的;③多径衰落：即快衰落，是接收信号场强在整个波长内迅速的随机变化，一般主要由于多径效应引起的。

(2）传播时延：包括传播时延的平均值、传播时延的最大值和传播时延的统计特性等；(3）时延扩展：信号通过不同的路径沿不同的方向到达接收端会引起时延扩展,时延扩展是对信道色散效应的描述；（4）多普勒扩展：是一种由于多普勒频移现象引起的衰落过程的频率扩散，又称时间选择性衰落，是对信道时变效应的描述；（5）干扰：包括干扰的性质以及干扰的强度。

无线通信基础本节只要内容(1)无线通信的基本概念;(2)蜂窝的概念3.1无线通信中的基本概念3.2蜂窝的基本概念1897年马可尼在第一次展示无线电在英格兰海峡里行驶的船只保持连续不断的通信能力，标志着无线通信的开始。

但是无线通信由于其相关技术故障，在上世界 发展比较缓慢，知道贝尔实验室提出蜂窝的概念。

3.2.1背景知识介绍早期移动通信系统设计的目标： 在至高处建立单个大功率的发射机,面积。

至高处目的：尽可能保证视距传播。

数据表明：建筑物能削弱无线信号P r10 lg 一二 20dBP o-20P 订 工一 =1010 =10 P .P =0.01P 0类似的，当衰减 30dB 时，P t = 0.001 P 0 优点：设计简单，覆盖面积大； 缺点：频谱利用率低，浪费严重P rdB =10 lg （—）其中P r 为实测到的功率，P 0为参考功率。

P ）当电阻值不变时，由 P=E 2/R 得到其中E r 为电压实际测量值，E o 为电压参考值。

应用实例：70年代纽约的贝尔移动系统在1000平方英里（2*109平方米=2.6*10 3平方公里=3.88*10 6亩，苏州古城区 2*104亩）内最多支持12个同时呼叫。

矛盾：频谱资源有限、用户数量快速增加，无法满足需求 在此基础上产生蜂窝的概念。

蜂窝概念是一种系统级概念， 其思想是用许多小功率的发 射机（小覆盖区）来代替单个的大功率发射机（大覆盖区），每个小覆盖区只提供服务范围内的一部分覆盖，每个基站只分配可用信道的一部分， 有效降低了同频干扰，尽管存在邻频干扰，但是干扰降低了。

dB=10 lg=10 lg （空）=20 lg （旦）E O 60,70年代以前从而获得大的覆盖20-30分贝。

优点：（1）随着需求继续增长，蜂窝可以变的更小，这样，在不使用额外的频谱资源的同时，增加了额外的容量。

（2）每个用户设备都可以在使用相同蜂窝概念的地区接入网络。

3.2.2频率复用为整个系统中的所有基站选择和分配信道组的设计过程叫做频率复用或者频率规划。

第1章无线通信基础1.1 概述1.1.1 通信的含义通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息。

然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越来越高。

在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication)，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速发展和广泛应用。

在古代，人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警、符号、身体语言、眼神、触碰等方式进行信息传递。

到了今天，随着科学水平的飞速发展，相继出现了无线电、固定电话、移动电话、互联网甚至视频电话等各种通信方式。

通信技术拉近了人与人之间的距离，提高了经济的效率，深刻的改变了人类的生活方式和社会面。

1.1.2 无线通信的概念无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。

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。

无线通信可以分为两大类：无线移动通信和无线局域网(LAN)通信。

它们的传输设施不同。

无线移动通信：是指在移动中实现的无线通信，又称移动通信。

无线移动通信需要电话电信局或其它公共服务，来为“离开办公室”或“正在旅途中”的用户提供设施，使用分组无线电、蜂窝网络和卫星站来传输和接收信号。

无线局域网(LAN)通信：无线局域网通信使用发射器和接收器，它们都是放在公司希望的地方，并且属于这家公司所有。

1.1.3 无线通信的特点1.无线信道。

2.带宽有限。

取决于可使用的频率资源和信道的传播特性。

3.干扰和噪声影响大。

由无线通信工作的电磁环境所决定。

4.在移动通信中存在多径衰落。

在移动环境下，接收信号起伏变化。

1.1.4 无线通信系统的分类无线通信包含的面很广，按不同的分类标准，有不同的类型。

1. 按频段范围分：短波、超短波、微波、毫米波等。

第一单元无线通信概论☐无线通信系统与频谱☐无线通信系统发展史☐常用的无线通信系统☐无线通信面临的挑战各类无线通信系统Bluetooth S-UMTSSatellite Broadband SDH DVB-T DAB GSM GPRS/EDGE RFID WCDMA 卫星通信短距离无线通信DVB-S Body LANs Personal Area NetworksLTE/LTE-A NFC UWBDVB-H Broadband W-LAN CDMAAMPS 5GZigbee广播通信微波通信蜂窝移动通信无线局域网卫星通信系统☐利用人造地球卫星作为中继站转发无线电波实现两个或多个地球站之间的通信☐特点⏹通信距离远，覆盖范围大⏹不受通信两点所处复杂地理条件的限制⏹安全可靠，抗毁性好（应急通信）⏹传输时延大，受日凌现象和太阳黑子影响大微波通信系统☐利用微波作为载波，来进行信息传输的一种无线通信方式☐特点⏹抗干扰能力强，线路噪声不累积⏹保密性好⏹组网灵活，建设周期短、成本低⏹对于地面的远距离通信，需要采用“中继”传输地面微波中继通信中继站中继站终端站终端站已逐渐被光纤通信取代，主要应用于特殊地区和特殊场景无线局域网（WLAN）☐无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，用无线方式将计算机连接到网络☐特点⏹传输速率高⏹使用免授权（ISM）频段⏹兼容性好⏹小型化、低成本⏹易于部署和维护☐主要标准：802.11（2Mbps）、802.11a（54Mbps）、802.11b（11Mbps）、802.11g（54Mbps）、802.11n （MIMO，150Mbps）、802.11ac（1Gbps）☐IR （红外）☐RFID （射频识别）☐Bluetooth （蓝牙）☐Zigbee ☐UWB （超宽带）☐Ad hoc ☐NFC （近场通信）短距离无线通信系统☐通过无线电波向广大地区播送声音、图像、视频等节目，统称为无线广播。