无线通信技术发展及应用100页PPT

第3章 无线通信基本技术
解：
系统可用的语音信道的带宽=0.9×（826－810）=
Hale Waihona Puke 14.4 MHz，用户数=1150
最大的语音信道带宽=
14.4 MHz 1150 ≈12.5 kHz
频谱效率=1.68 （b/s）/Hz
最大的信道数据率=1.68×12 500 b/s=21 kb/s FEC编码比率=0.5
第3章 无线通信基本技术
表3-1 用于各种移动通信系统的语音编码方式
第3章 无线通信基本技术
例3-1 某一个数字移动通信系统，其前向信道频率带宽 为810~826 MHz，反向信道频率带宽为940~956 MHz。假设 90%的带宽用于语音业务，用FDMA多址接入方式，至少支 持1150个同时呼叫，调制方案的频谱效率为1.68 （b/s）/Hz， 为避免信道恶化产生的误码率，需要用比率为1/2的FEC前 向纠错编码。请求出用于该系统的语音编码器传输比特率的 上限。
（5） 子带（subband）编码。
该法是将数据变换到频域后，按频域分带，然后用不同的量化器进 行量化，从而达到最优的组合；或者分步渐近编码，在初始时，对某一 频带的信号进行解码，然后逐渐扩展到所有频带。随着解码数据的增加， 解码数据也逐渐变得清晰。
第3章 无线通信基本技术
（6） 模型编码。
该法是在图像编码中，编码时首先将图像中的边界、轮廓、纹理 等结构特征找出来，然后保存这些参数信息，解码时根据结构和参数信 息进行合成，恢复原始图像。具体的模型编码方法有轮廓编码、域分割 编码、分析合成编码、识别合成编码、基于知识的编码和分形编码等。
第3章 无线通信基本技术
美国TDMA蜂窝系统（IS-54）运用8 kb/s的VSELP语音 编解码器，将模拟系统（AMPS）的容量提高了3倍。 CDMA蜂窝系统（IS-95）中所采用的是CELP（码激励线性 预测编码）方式。由于CDMA系统内部具有抗干扰能力和扩 展带宽的能力，所以可以运用低比特率语音编解码器，而无 需考虑对于传输误差的影响。表3-1给出的是部分移动通信 系统中所采用的语音编码类型和它所输出的数据比特率。

现在的UWB技术含义不同于早期的UWB技术含义
2000年后，Intel、TI、Motorola等大公司开始研发高速UWB技术时，放 弃了脉冲方法，不约而同地转而采用传统的载波调制技术，进行改造使其 具有UWB技术的特点，并推出了多频带OFDM（MB-OFDM）和DSCDMA两大主要方案。OFDM（MB-OFDM）和DS-CDMA这两种方案经 过几年激烈的竞争，2007年3月，ISO正式通过了WiMedia联盟提交的 MB-OFDM标准，WiMedia联盟最终在标准上胜出，正式成为UWB技术的 第一个国际标准。
UWB技术首次获得了美国FCC的批准而用于民用通信， 发布全球第一个民用UWB设备使用频谱规范，使UWB 技术的研发骤然加速。
二、各种无线通信的特点
3 UWB（超宽带技术）
2005上半年
2005年3月，WiMedia和Ecma提交WiMediaUWB平台 规范,FCC批准MBOA-UWB、DS-UWB的高速产品测试。
2 3G与RFID、ZigBee、UWB等各种短距离无线技术的融合
3
IMS将是未来核心网的发展方向
4 配备无线通信功能的传感控制芯片将附着在任何物体上 构建一个无处不在的信息、传感、测控网络
一、无线通信发展的现状
几种无线通信技术
1 PAN：射频识别(RFID)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)
二、各种无线通信的特点
1.RFID(Radio Frequency Identification)
二、各种无线通信的特点
1.RFID(Radio Frequency Identification)
二、各种无线通信的特点
1.RFID(Radio Frequency Identification)

电波的传播方式
空间波又称为直射波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。 空间波又称为直射波，是由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。直射波 传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢， 传播距离一般限于视距范围。在传播过程中，它的强度衰减较慢，超短波和微波 通信就是利用直射波传播的。在地面进行直射波通信， 通信就是利用直射波传播的。在地面进行直射波通信，其接收点的场强由两路组 一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线， 成：一路由发射天线直达接收天线，另一路由地面反射后到达接收天线，如果天 线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。 ）。限制直射波通 线高度和方向架设不当，容易造成相互干扰（例如电视的重影）。限制直射波通 信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物， 信距离的因素主要是地球表面弧度和山地、楼房等障碍物，因此超短波和微波天 线要求尽量高架。 线要求尽量高架。
四．解决方案（一） 解决方案（
1. 调制：由携有信息的电信号去控制高频振荡信号的某一 调制： 参数，使该参数按照电信号的规律而变化。 参数，使该参数按照电信号的规律而变化。 调制信号：携有信息的电信号。 调制信号：携有信息的电信号。 载波信号：未调制的高频振荡信号。 载波信号：未调制的高频振荡信号。 已调波：经过调制后的高频振荡信号。 已调波：经过调制后的高频振荡信号。 调幅、调角（调频、调相） 调幅、调角（调频、调相）。 解调： 2. 解调： 调制的逆过程，将已调波转换为载有信息的电信号。 调制的逆过程，将已调波转换为载有信息的电信号。
§1.2 无线电通信系统 通信系统的分类（ 一. 通信系统的分类（一）
1. 通信（communication） 通信（ ）

多径效应
由于无线电波经过多个路径到 达接收机，产生时间延迟和信 号衰落。
噪声与干扰
包括自然噪声和人为干扰，影 响信号的接收质量。
无线信道容量
在给定带宽和信噪比条件下， 无线信道所能传输的最大数据 速率。
03
无线通信系统组成
发射机与接收机
发射机
负责将信息转换为电磁波信号，通过 天线发送出去。发射机的主要组成部 分包括调制器和振荡器，用于产生载 波信号。
无线电波在经过不同介质时发生折射，改变传播 方向。
反射波
无线电波遇到障碍物时发生反射，改变传播方向 。
多径传播
无线电波经过多个路径到达接收机，产生多径效 应。
调制与解调技术
01
调制
02
解调
03 调频（FM）
04
调相（PM）
ห้องสมุดไป่ตู้
调相而幅度不变（APM）
05
将低频信号加载到高频载波上，以便传输。 从高频信号中提取出低频信号。 载波的频率随信号变化。 载波的相位随信号变化。 载波的相位和幅度同时随信号变化。
无线通信具有灵活性、移动性、便捷性、广泛覆盖范围等优势， 可以满足不同用户在不同场景下的通信需求。
无线通信的发展历程
早期无线电报
20世纪初，无线电报技术开始出现，主要用于军事 和航海通信。
无线电话
20世纪中叶，无线电话开始出现，最初是模拟信号 传输，后来逐渐演变为数字信号传输。
无线网络技术
随着计算机技术和互联网的发展，无线网络技术逐 渐普及，包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。
物联网与无线传感器网络的发展趋势
随着技术的不断发展，物联网和无线传感器网络将更加智能化、自组织 化、低功耗化，为人类生活带来更多便利。

蓝牙协议的最初版本为IEEE802.15.1，对应于蓝牙1.1实现， 速度为1Mbps，由SIG负责开发，后期又发展了多个版本。
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1.3.1 蓝牙技术——特点
蓝牙工作在2.4GHz的 ISM频 段，全球大多数国家ISM频段 的范围是2.4-2.4835GHz。
蓝牙采用电路交换和分组交换 技术，支持异步数据信道、三路 语音信道以及异步数据与同步语 音同时传输的信道。
网络的融合化
包括核心网、接入技术，以及业务的融合 核心网的融合表现为移动与固定网络，通信、计算机与广 电网，以及信息通信网与基于传感器和RFID的物联网融合。
无线通信终端的信息个人化
移动智能终端将是移动智能网与IP技术的进一步融合
无线通信技术的跨行业创新应用
多个学科，如健康、生物、环境、信息之间彼此关联
越洋通信、中距离通信、地 下岩层通信、远距离导航
船用通信、业余无线电通信、 移动通信、中距离导航 远距离短波通信、国际定点 通信 电离层散射、流星余迹通信、 人造电离层通信、对空间飞 行体通信、移动通信 小容量微波中继通信、对流 层散射通信、中容量微波通 信 大容量微波中继通信、数字 通信、卫星通信 卫星通信、对流层散射通信、 微波接力通信、波导通信
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1.3.2 WiFi技术——特点
IEEE802.11b的无线电波覆盖半径最 远可达300米，Vivato公司推出的新型 交换机能把目前WiFi无线网络的通信 距离扩大到约6.5公里。 覆盖范围广 传输速度快 IEEE802.11b速度为11Mbps， IEEE802.11a/g为54Mbps， IEEE802.11n为300Mbps。
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1.3.1 蓝牙技术——起源

一、ROF出现的背景
无线化和宽带化是当今通信业和整个信息 业的热点。无线通信使人能够随时随地的与任 何人进行通信。宽带通信可以将数据、网络、 语音、视频和多媒体应用传送到商业和家庭用 户。现代通信希望将二者的优点结合起来，于 是出现了光载无线通信（ROF）技术。
二、ROF的主要原理
ROF系统由中心局，光纤链路，基站三部 分组成。在中心局，射频信号被调制到光载 波上，然后将光信号送到光纤进行传输。光 信号经光纤传到基站后，由基站进行解调， 然后将解调得到的电信号经基站天线发送到 用户端，至此构成一整个下行链路。用户端 发送的信号由基站天线进行接收后，由基站 进行调制，调制得到的光信号由光纤链路传 送到中心局，再由中心局进行解调变成电信 号，至此构成一整个上行链路。
六、ROF的研究热点
1.在保证信号在合理失真度范围内增加中心 局到基站的光纤传输距离。
2.不断简化基站结构，节约基站成本，增加 基站功能。
3.研究相邻基站的信号转换，更好的应用于 无线通信。
4.研究ROF在隧道、矿井等特殊环境下的应用。
五、ROF的当前应用
1.在物联网之中的应用 完成各种信号的汇聚、接入和传输
2.光载毫米波通信 采用现代光子学技术推动超宽带移动
通信的发展
3.光载OFDM通信 承载4G移动通信
4.在室内覆盖中的应用 5.基站客栈 6.宽带无线接入 7.在网络融合中的应用 8.在智能交通中的应用 9.在移动通信中的应用
示意图一
示意图二
2.基于电吸收调制的上变频示意图
3-1.基于SOA交叉增益调制的全光上变频示意图 3-2.基于SOA四波混频的全光上变频示意图
2.2全光下变频技术 1.基于SOA-MZI的全光下变频 2.基于EAM的全光下变频 3.基于窄带滤波的全光下变频 4.基于单边带调制的全光下变频

负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备
Wi-Fi的技术优势
❖ 无线电波的覆盖范围广
基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有15 m 而Wi-Fi的半径则可达100 m左右
❖ 传输速度非常快 可以达到11 Mb/s
❖ 厂商进入该领域的门槛比较低
Wi-Fi技术的应用
❖ 手持设备（大部分） ❖ PC ❖ 小型办公网络 ❖ 智能家居 ❖ 物联网
短距离无线通信技术
❖ 基本概念
主要内容
❖ 发展、应用及特点
❖ 研究开发实例
基本概念
有线通信
借助线缆线路传送信号的通信方式
数据传输介质 双绞线，同轴电缆，光纤，etc
无线通信 仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式
一般意义上，只要通信收发双方通过电磁波（红外、无线电微 波）传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常
蓝牙技术的应用
语音/数据接入
将一台计算机通过安全的无线链路连接到通信设备上 完成与广域网的连接
外围设备互联
将各种设备通过蓝牙链路连接到主机上
个人局域网（PAN） 主要用于个人网络与信息的共享与交换
Wi-Fi（wireless fidelity）技术
Wi-Fi是一种能够将个人电脑、手持 设备（如Pad、手机）等终端以无线 方式互相连接的技术
它是一个无线网路通信技术的品牌， 由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有
目的是改善基于IEEE802.11标准的无 线网路产品之间的互通性
IEEE 802.11b标准
IEEE 802.11b标准是当前应用最为广泛的WLAN标准，发布于1999年9月
主要目的 提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技术标准

5G/6G移动通信网络发展趋势
超高速率
5G/6G网络将提供更高的数据传 输速率，满足大数据、高清视频
等应用的需求。
低时延
5G/6G网络将实现更低的时延， 支持实时交互、自动驾驶等应用
场景。
海量连接
5G/6G网络将支持更多的设备连 接，实现万物互联的愿景。
云计算和大数据在通信领域的应用
云计算服务
通过云计算平台提供计算、存储和网络等服务，支持各种通信应 用的开发，探讨各代移动通 信技术的特点和发展趋势。
关键技术
包括OFDM、MIMO、波束 赋形等，提升网络容量和传输
效率。
应用场景
智能手机、物联网、车联网等 ，展示蜂窝网络在各个领域的
应用。
无线局域网（WLAN）技术
WLAN基本原理
基于IEEE 802.11标准，实现短 距离高速无线数据传输。
通信技术PPT模板
目录
• 通信技术概述 • 通信技术基础原理 • 有线通信技术 • 无线通信技术 • 数据通信与网络协议 • 现代通信技术应用与发展趋势
01
通信技术概述
定义与发展历程
定义
通信技术是指通过有线或无线方 式，实现信息传输、交换和处理 的技术。
发展历程
从早期的电报、电话到现代的移 动通信、互联网通信，通信技术 经历了多个发展阶段。
大数据分析
利用大数据技术对通信数据进行挖掘和分析，提供个性化推荐、 网络优化等增值服务。
人工智能融合
结合人工智能技术，实现通信网络的智能化管理和优化，提高网 络性能和用户体验。
THANKS。
通信技术的重要性
信息传递的桥梁
通信技术是实现人与人之间信息传递 的桥梁，使得人们可以跨越时空限制 进行交流。

无线电频率划分表
2020/2/14
可编辑
2.3 电波传播模式
1、水下传播 电波在海水中的吸收衰减随频率升高而增大，
目前仅用于超长波水下通信。
2、地表波传播 又称地波传播。地面吸收衰减随频率升高而增
大。地波传播用于中频（中波）以下频段。
3、对流层视距传播 在低层大气中，利用直射波的传播模式。传播
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多径传播
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寂静区
解决寂静区问题的办法是低频率、大仰角。
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3.4 短波自适应通信
自适应(Adaptive)：通信系统具有适应通信 条件变化的能力。
短波通信中可能用到的自适应： 频率自适应
功率自适应 分集自适应 自适应均衡 自适应天线阵列
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2.1 简单的无线电通信系统
两个无线电台（对讲机） 信号以无线电波的形式传输 无线电波最重要的参数：
频率 功率
频率需符合国家无线电频谱规划 频率决定了设备（特别是天线）的尺寸
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2.2 频率、波长、无线电频段划分
频率（f）就是单位时间（1s）内正弦波变化的次 数，单位Hz
信源编码器
信源
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信道 噪声源 ➢➢频使谱信搬息移带，有 ➢以规模适律拟应性信频，号带以传减 ➢数输少信字要误息信求码加号概密率 ➢➢➢可减基增选少带加件信传冗号输余中无以 的需提冗此高余模可以块靠提性高 有➢可效选性件
解调器
信道译码器 接 收 设
解密器 备
信源译码器
信宿
可编辑

802.11a
与传统无线信号 的重叠
FCC 第 15 部分的功率限制
UWB 信号
1.0 1.6 1.9 2.4 3.1 4
5
6
7
8 9 10.6
频率（GHz）
。
P5
❖ UWB的多入多出系统
MIMO 系统的多入多出是针对多径无线信道而言,多径会 引起衰落,通常是不利于通信的因素,而MIMO系统却将多 径作为一个有利因素利用, MIMO 系统在发射端和接收端 均采用多天线(或阵列天线) 和多通道,多天线接收机利用 先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从 而实现最佳的处理,抑制信道衰落。
P12
❖ UWB技术的特点
(1) 系统结构简单、成本低、易数字化。 (2) 超高速、超大容量、抗截获性好等诸多优点，超宽 带的低功耗特点对于用便携式电池供电的系统长时间工 作是非常重要的。 (3)保密性强 (4)定位精确 (5)多径分辨能力强 (6) 穿透能力强。
P13
❖UWB系统的应用
超宽带无线通信应用按照通信距离分大体可以分为两类， 一类是短距离高速应用，数据传输速率可以达到数百 Mbit/s，主要是构建短距离高速个域网、家庭无线多媒体 网络以及替代高速短程有线连接，如无线USB和DVD，典型 的通信距离是10m。 另一类中长距离（几十米以上）低速率应用，通常传输速 率为1Mbit/量级，主要应用于无线传感器网络和低速率连 接。比如智能交通系统，以及应用于军事、公安、救援、 医疗、测量等多个领域。
• Z-Wave技术专门针对窄带应用并采用创新的软件 解决方案取代成本高的硬件，因此只需花费其它 类似技术的一小部份成本就可以组建高质量的无 线网络
Z-wave网络结构
• 每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址 (HomeID);网络内每个节点的地址(NodeID)，由控 制节点(Controller)分配。每个网络最多容纳232 个节点(Slave)，包括控制节点在内。控制节点可 以有多个，但只有一个主控制节点，即所有网络 内节点的分配，都由主控制节点负责，其他控制 节点只是转发主控制节点的命令。已入网的普通 节点，所有控制节点都可以控制。超出通信距离 的节点，可以通过控制器与受控节点之间的其他 节点，以路由(Routing)的方式完成控制