无线通信原理与应用第二章

第二章 数字通信原理2．1 概论2．1．1模拟信号与数字信号我们知道：按照信道上传输的是模拟信号还是数字信号，可以将通信分为模拟通信和数字通信两大类。

那么怎样区分模拟信号和数字信号呢？依据是信号的波形特征（时间和幅度两个物理量）。

我们通过下面的图形来说明。

我们看到，图（a ）中的信号波形在时间和幅值上都是连续的，图（b ）中的信号时间上离散，幅值仍然连续，在这里连续的含义是在某一取值范围内可以取无线多个数值。

我们将这种幅值连续的信号称为模拟信号。

图2-1 模拟信号(a) 二进码图2-2 数字信号上图中，信号波形的特点是它的幅值是（-3、-1、1、3）中的一个，取值被限制在有限个数值内，不是连续的，而是离散的。

我们将幅值离散的信号称为数字信号。

由此我们的结论是：区分一个信号是否数字信号是判别它的幅值是否离散。

特别说明的是：对于脉冲幅度调制PAM信号，尽管它在时间上是离散的，但幅度上仍然连续，所以它仍然是模拟信号。

2．1．2数字通信系统模型为了更好地认识数字通信，我们从众多的数字通信系统中总结出如下的模型：图2-3 数字通信系统模型信源把原始信号变换为电信号，如电话机、摄像机、数字终端等。

信源编码的功能即实现模拟信号到数字信号的转换，即模数变换（A/D）。

加密是为了信号在传输中的保密而按一定的算法进行的逻辑运算。

信道编码有两个目的：一是码型变换，因为有些码型不适合在线路上传输，所以在送往信道之前要把它变换成适合传输的码型。

二是纠错编码，数字信号多采用二进制码型，所以很容易由于噪声干扰、信道衰减和波形失真而产生误码。

所以在传输前在有用信号中按一定规律插入一定的冗余位，接收端按规律来检查接收到的信号，就可判别传输时有无误码，若有，可在一定程度上纠正错误或要求发端重发。

调制的作用是将信号从基带搬移到频带。

我们知道，除明线或电缆可直接传输数字基带信号外，其它媒质都工作在较高的频带上，所以要有调制这一环节。

信道是传输信号的媒质。

《无线通信原理与应用》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：IE3082、课程名称：无线通信原理与应用/ Wireless Communications and Applications3、学时/学分：54/34、先修课程：通信原理5、面向对象：大学本科3、4年级6、开课院（系）、教研室：电子工程系无线通信技术研究所7、教材、教学参考书：1), “Wireless Communications: Principles and Practice, Second Edition”, by Theodore S. Pappaport. Prentice Hall, 2002,2), “Wireless Communications and Networking”, by John W. Mark Weihua Zhuang, Prentice Hall 2003.二、课程性质和任务本课程主要介绍现代无线通信技术的基本技术及相关系统，涉及内容包括各类无线通信系统中出现的基础概念、重要的无线通信标准、及相关技术发展趋势。

课程以概念介绍为主，结合实际系统为例展开讨论。

无线系统设计基本概念：信道分配、切换、分集效率、干扰、频率复用、系统容量规划、大尺度衰落；路径损耗、小尺度衰落、多径、反射、折射、衍射、阴影效应、空时信道、微蜂窝/室内传播。

2G/3G系统基本概念：WCDMA、CDMA2000、GPRS、EDGE；无线局域网系统基本概念：IEEE802.11a/b、HiperLAN，Bluetooth、无线城域网。

三、教学内容和基本要求第一章介绍 (3)1，无线通信系统的演进；2，典型无线系统；3，未来无线通信系统的发展趋势.第二章无线传播（6）1，大尺度衰落（3）无线电波传播特性介绍；自由空间模型；反射；折射；散射；实际路径衰落模型；室外传播模型；室内传播模型：2，小尺度衰落（3）小尺度多径传播；多径信道德脉冲冲击响应；小尺度多径的测量；移动多径信道模型；小尺度衰落的分类；Rayleigh和Rice衰落发布模型；统计模型；多径衰落因子理论。

(4) MIMO与空时处理；(5) 全数字接收机；(6) 通信系统的主要性能指标。

2．重、难点提示(1) 重点是双工、复用、多址；(2) 难点是通信系统的主要性能指标。

第二章通信信号与系统的表征（4学时）1．教学内容(1) 带通信号及系统的复基带表示；(2) 信号空间表示法；(3) 随机信号。

2．重、难点提示(1) 重点是带通信号的复基带表示、线性带通系统的复基带表示；(2) 难点是信号波形的矢量表示、平稳与周期平稳随机过程。

第三章无线传输信道（4学时）1．教学内容(1) 传播模型；(2) 平坦衰落信道；(3) 频率选择性衰落信道；(4) 方向性衰落信道；(5) 衰落信道仿真。

2．重、难点提示(1) 重点是确定线性时变信道的系统函数、随机线性时变信道分类；(2) 难点是双向冲激响应、MIMO信道响应矩阵。

第四章无线信道容量（6学时）1．教学内容(1) 信道模型；(2) 信息度量；(3) 加性高斯噪声信道容量；(4) 平坦衰落信道容量；(5) MIMO信道容量。

2．重、难点提示(1) 重点是离散输入连续输出信道、离散时间AWGN信道；(2) 难点是带限白高斯噪声信道、香农信道容量公式。

第五章数字调制信号及其功率谱密度（4学时）1．教学内容(1) 奈奎斯特脉冲成形；(2) 数字调制信号表示；(3) 调制信号功率谱。

2．重、难点提示(1) 重点是无记忆调制信号、有记忆调制信号；(2) 难点是调制信号复包络的功率谱密度、完全响应CPM信号功率谱。

第六章平坦衰落信道数字传输的接收与性能（4学时）1．教学内容(1) 接收信号的矢量表示；(2) 一般矢量信道中的检测；(3) AWGN信道中相干接收性能；(4) AWGN信道中非相干接收性能；(5) AWGN信道中CPM信号的检测。

九、选用教材和参考书目［1］《现代无线通信原理》（第一版），林基明编，科学出版社，2015年；［2］《大话无线通信》（第一版），丁奇编，人民邮电出版社，2010年；［3］《移动通信技术》（第二版），高健编，机械工业出版社，2012年；［4］《移动通信技术》（第一版），宋拯编，北京理工大学出版社，2012年；［5］《无线通信原理与应用》（第二版），拉帕波特编，电子工业出版社，2012年；［6］《无线移动通信系统》(第四版)(英文版)，Dharma P. Agrawal（D. P. 阿格拉沃尔），[美] Qing-An Zeng（曾庆安）著，谭明新改编，电子工业出版社，2016年;［7］《无线通信原理与应用》（第一版），石明卫编，人民邮电出版社，2014年。

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无线通信原理与应用的答案1. 简介无线通信是一种通过无线电波或光波等无线传输介质进行信息传递的通信方式。

它在现代通信领域有着广泛的应用，如移动通信、卫星通信、无线局域网等。

本文将介绍无线通信的基本原理和常见应用。

2. 无线通信的基本原理无线通信的基本原理包括信号传输、调制解调、多路复用以及信号传输的路径损耗。

2.1 信号传输无线通信中，信息的传输是通过无线电波或光波进行的。

信号的传输通过无线传输介质，如空气或光纤。

无线电波或光波能够通过空气或光纤传播，从而将信息从发送端传递到接收端。

2.2 调制解调调制解调是无线通信中的重要环节，它将原始信号转换为适合于传输的信号形式，并在接收端将传输的信号恢复为原始信号。

在调制的过程中，信号会被加入到某种载波波形中以便传输，而解调则是将载波波形中的信号分离出来。

2.3 多路复用多路复用是指将多个信号同时传输在同一个物理通道上。

它可以提高通信的效率，使得多个用户能够共享同一资源。

常见的多路复用技术有频分多路复用（FDM）和时分多路复用（TDM）。

2.4 信号传输的路径损耗无线通信中，信号在传输过程中会经历路径损耗。

路径损耗是指信号由于在传输路径中遇到的衰减和干扰而变弱。

在无线通信系统中，路径损耗会导致信号质量下降，因此需要考虑对抗路径损耗的方法。

3. 无线通信的应用无线通信在现代社会中有着广泛的应用。

下面将介绍几个常见的无线通信应用。

3.1 移动通信移动通信是指通过无线电波进行的交流方式，使得用户能够随时随地进行通信。

移动通信技术包括GSM、3G、4G和5G等。

移动通信的应用包括手机通信、移动互联网、移动支付等。

3.2 卫星通信卫星通信是利用人造卫星作为中继器，将信号从地面传输到另一个地方。

卫星通信具有覆盖范围广、传输距离远等优点。

卫星通信的应用包括远程通信、电视广播和军事通信等。

3.3 无线局域网无线局域网（WLAN）是指通过无线通信技术连接计算机和其他设备的局域网。

通信原理(第六版)课后思考题及习题答案(总81页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章绪论以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。

数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。

设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。

另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。