无线通信系统和收发信机结构 ppt课件

2021年3月20日
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（3）短距离无线通信网 短距离无线通信（Short Range Wireless，SRW）是指可以在室
内、办公室或封闭的公共场提供近距离通信的技术。一般，SRW可以在 100m以内实现传输速度为10～100Mb/s的低功率近距离通信。SRW 可分为两种：一种是传输范围在10m内，低成本、低功耗的短距离无线 连接（Connectivity）的无线个人局域网（WPAN）；另一种是以更快 传输速度和更大覆盖范围为目标的无线局域网（WLAN）。通过SRW技 术、手机、Headset、PDA、Notebook、数码相机、摄像机、健身器 材管理设备等在没有电缆连接的情况下可以实现无线通信或操作，而且 用户可以通过SRW直接接入建筑物内的局域网（LAN）及语音及数字信 息网络。
数字通信作为当前主流通信传输方式，推动了数字化社会的形 成，使人们进入信息化社会。现代无线通信基本上是分区通信或蜂 窝通信，它的实现基于数字化、移动性和个人通信、分区制和频率 复用、点对多点通信等基本技术。
在物联网中，根据不同的需求要选用不同的无线通信技术。
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一、无线通信中的关键技术点
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二、无线通信终端基本结构
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三、无线通信系统框架
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3.1.2 无线通信网络
现代通信技术的一个重要标志是网络化。有线与无线通信系统的 结合构成了现代通信网。目前，在各类通信网络中最具增长潜力的是 无线通信网。 1. 现代无线通信网络概念
无线通信网的组织结构示意图
频率复用也称频率再用，就是重复使用频率， 在GSM网络中频率复用就是使同一频率覆盖不同 的区域（一个基站或该基站的一部分(扇形天线) 所覆盖的区域），这些使用同一频率的区域彼此 需要相隔一定的距离（称为同频复用距离），以 满足将同频干扰抑制到允许的指标之内。

• 按照同步的功用不同，可分为
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
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2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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2） 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错。为了减少差错， 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
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参考文献
[1] J.D. Taylor. Introduction to Ultra Wideband Radar Systems[M]. Boca Raton: CRC, 1995. [2] FCC. FCC Notice of Proposed Rule Making, Revision of Part 15 of the Commission’s Rules
多径衰落的统计特性
图4 UWB信号的信道冲激响应曲线
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UWB无线室内信道特性
路径损失和阴影衰落特性
路径损失表示为：

PL(d )(dB)

C0
10 nΒιβλιοθήκη log10(4d
)

X
C0是参考距离的路径损失， 是信号中心频率对应的波
长，d是收发天线间的距离，X表示阴影衰落。
图3 一种频谱利用率高的UWB窄脉冲的时域波形和频域波形
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UWB通信的信号形式
调制载波形式
调制载波形式通过调制载波, 将UWB信号搬移到合 适的频段进行传输, 从而可更加灵活、有效地利用 频谱源。
调制载波系统的信号处理方法与一般通信系统采用 的方法类似, 技术成熟度高, 在目前的工艺条件下, 比基带窄脉冲形式更容易实现高速系统。
述了每簇中电波(rays)的到达。
簇到达的时间分布：
p(Tl | Tl1) exp[(Tl Tl1)], l 0
簇中路径到达的时间分布：
p( k,l | (k1),l ) exp[( k,l (k1),l )], k 0
信道冲激响应模型：
/papers/MultiBand_OFDM_Physical_Layer_Proposal_for_IEEE_80 2.15.3a_Sept_04.pdf[DB/OL]. 2004-9-14. [5] R.Roberts. XtremeSpectrum CFP document. /groups/802/15/pub/2003/ Mar03/03154r0P802-15_TG3aXtremeSpectrum-CFP-Document.pdf[DB/OL]. 2003-3. [6] J.R.Foerster, A.Molisch. A Channel Model for Ultrawideband Indoor Communication[DB/OL]. /reports/docs/TR2003-73.pdf[DB/OL]. 2004-7-2 [7] J.Kunisch, J.Pamp. Measurement Results and Modeling Aspects for the UWB Radio Channel[A]. UWBST(C). Baltimore:IEEE, 2002. 19–24. [8] R.J.M.Cramer, R.A.Scholtz, M.Z.Win. Evaluation of an Ultrawide-band Propagation Channel[J]. IEEE Trans on Antennas Propagation, 2002, 50(5):561-570. [9] D.Cassioli, M.Z.Win, A.R.Molisch. A Statistical Model for the UWB Indoor Channel[A]. Vehicular Technology Conference[C]. Israel:IEEE, 2001. 1159–1163. [10] L.Rusch, C.Prettie, D.Cheung, Q.Li, M.Ho. Characterization of UWB Propagation from 2 to 8 GHz in a Residential Environment[DB/OL]. /technology/ultrawideband/pres_tech.htm. 2004-2-20. [11] Sumit Roy, Jeff R.Foerster, V.Srinivasa Somayazulu, Dave G.Leeper. Ultrawideband Radio Desigan:the Promise of High-speed, Short-range Wireless Connectivity[J]. Proceedings of the IEEE, 2004,92(2),:295-311.

以及信道或接收机中的干扰与噪声问题。
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本书的内容：
（1）信号的放大（第3章） （2）信号的产生（第4章）
（3）信号的频率变换（第5、6、7章）
这些基本单元电路的组成、原理及有关技 术问题，就是本书的研究对象。
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1.1 无线通信系统概述
二、无线通信系统的类型 可根据不同的方法来划分： (1) 按工作频段或传输手段 有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信 和卫星通信等。 工作频率主要指发射与接收的射频(RF)频率。
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1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 在接收设备中有相应的两种反变换。 （1）将接收到的已调信号变换为基带信号的过程称 为解调(Demodulating) 。 （2）将基带信号通过输出换能器转换为原始信息形式。
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1.1 无线通信系统概述
一、无线通信系统的组成 分析三种信号： 调制信号、载波、已调波。 （1）调制后的信号称为已调信号(Modulated Signal)；
1.2 无线电信号与调制 不同频段信号的产生、放大和接收的方法 不同，传播的能力和方式也不同，因而它们的 分析方法和应用范围也不同。 表中关于传播方式和用途的划分是相对而 言的，相邻频段间无绝对的分界线。
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1.2 无线电信号与调制
高频的解释： 频段划分中的“高频”段，其范围为3～30 MHz， 这是“高频”的狭义解释，它指的就是短波频段。
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振荡器：产生 fosc 的高频振荡信号，几十千赫以上。高 频放大器： 多级小信号谐振放大器，放大振荡信号， 使频率倍增至 fc，并提供足够大的载波功率。调制信 号放大器：多级放大器，前几级为小信号放大器，放 大微音器的电信号；后几级为功放，提供功率足够的 调制信号。振幅调制器：实现调幅功能，将输入的载 波信号和调制信号变换为所需的调幅波信号，并加到 天线上。