無線通信基本原理基本概念總結2課程簡介面向對象：初級設計人員課程目的：理解和掌握無線通信基本原理、常用名詞術語的基本含義。課程要求：理解和掌握無線通信的概念、系統(tǒng)組成、頻段的劃分、常用通信使用頻段、編第1頁/共51頁碼、調(diào)制、電波傳播的基本知識及描述天線特性的各種參數(shù)背景知識通信按傳輸媒體分為無線通信和有線通信兩大類。移動通信、衛(wèi)星、微波、無線接入等都是無線通信，無線通信信號以電磁波的形式通過空間傳送，具有信道不可預見性大，使用靈活、方便等特點。第2頁/共51頁3內(nèi)容提綱無線通信基本常識編碼調(diào)制電波傳播基本知識天線知識4第3頁/共51頁內(nèi)容提綱無線通信基本常識無線通信概念無線通信分類頻段的劃分常用通信使用的頻段仙農(nóng)（Shannon）定理波長λ、頻率f的關系雙工方式與多址方式蜂窩移動通信編碼調(diào)制電波傳播基本知識天線知識5第4頁/共51頁無線通信概念利用電磁波的輻射和傳播，經(jīng)過空間傳送信息的通信方式。?A6無D線通A

信系統(tǒng)簡略框圖第5頁/共51頁無線通信分類按技術體制分類：模擬、數(shù)字、數(shù)模兼容按工作波長分類：長、中波、短波等按無線應用分類：移動、無線接入、微波、衛(wèi)星等按工作狀態(tài)分類：固定、移動等按在通信網(wǎng)中的位置分類：無線傳輸、無線接入7第6頁/共51頁無線頻段的劃分第7頁/共51頁8常用通信使用頻段移動通信第8頁/共51頁9常用通信使用頻段（續(xù)）微波4～11GHz,13GHz,15GHz,18GHz衛(wèi)星1.5GHz,2.5GHz,4/6GHz,11/14GHz,12/14GHz,20GHz,30GHz,40GHz無線接入2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz,28GHz,38GHz10第9頁/共51頁仙農(nóng)（Shannon）定理C=Blog2(1+S/N)C－信道容量（bit/s)B－信道帶寬(Hz)

S－信號功率（W）N－噪聲功率（W）擴頻通信即據(jù)此原理。11第10頁/共51頁波長λ、頻率f的關系c=f*λc為光速，數(shù)值為3×108m/s。f為頻率，單位Hzλ為波長，單位為m12第11頁/共51頁雙工方式與多址方式雙工方式TDD（時分雙工）：收發(fā)信共用一射頻頻點，上、下行鏈路使用不同的時隙來進行通信。FDD（頻分雙工）：收發(fā)信使用一個不同的射頻頻點來進行通信。多址方式TDMA(時分多址)：傳送給不同終端用戶的信息通過同一載波的不同時隙來區(qū)分。FDMA（頻分多址）：傳送給不同終端用戶的信息通過不同頻點載波來區(qū)分。CDMA(碼分多址)：傳送給不同終端用戶的信息通過不同碼調(diào)制來區(qū)分。13第12頁/共51頁蜂窩移動通信覆蓋區(qū)分成若干個小的區(qū)域（小區(qū)），每個小區(qū)至少用一臺發(fā)射機進行覆蓋。小區(qū)基站14小區(qū)/基站第13頁/共51頁小結無線通信基本常識無線通信概念無線通信分類頻段的劃分常用通信使用的頻段仙農(nóng)（Shannon）定理波長λ、頻率f的關系雙工方式與多址方式蜂窩移動通信15第14頁/共51頁內(nèi)容提綱無線通信基本常識編碼信源編碼語音編碼信道編碼卷積編碼Turbo編碼調(diào)制電波傳播基本知識天線知識16第15頁/共51頁信源編碼信源編碼：把語言、圖像等原始信號轉為數(shù)字信號進行的編碼。語音編碼常見通信系統(tǒng)的語言編碼第16頁/共51頁17信道編碼信道編碼（Channel

Coding）：在被發(fā)送信息上增加冗余的數(shù)據(jù)卷積編碼適用于語音業(yè)務在內(nèi)的速率相對較低的業(yè)務數(shù)據(jù)編碼。（前向鏈路卷積編碼：編碼率＝1/2，約束長度＝9）18第17頁/共51頁信道編碼（續(xù)）Turbo編碼適用于傳輸速率較高但實時性要求不高的業(yè)務數(shù)據(jù)編碼。第18頁/共51頁19小結編碼信源編碼語音編碼信道編碼卷積編碼Turbo編碼20第19頁/共51頁內(nèi)容提綱無線通信基本常識編碼調(diào)制調(diào)制分類FSK、GFSK調(diào)制

MSK、GMSK調(diào)制

BPSK調(diào)制

QPSK調(diào)制QAM調(diào)制電波傳播基本知識天線知識21第20頁/共51頁調(diào)制分類第21頁/共51頁22FSK、GFSK調(diào)制第22頁/共51頁23MSK、GMSK調(diào)制KGMS調(diào)制為MSK調(diào)制器的基礎上增加前置濾波器24第23頁/共51頁BPSK調(diào)制第24頁/共51頁25QPSK調(diào)制第25頁/共51頁26QAM調(diào)制改變相位和幅度的調(diào)制第26頁/共51頁27小結調(diào)制調(diào)制分類FSK、GFSK調(diào)制

MSK、GMSK調(diào)制

BPSK調(diào)制

QPSK調(diào)制QAM調(diào)制28第27頁/共51頁內(nèi)容提綱無線通信基本常識編碼調(diào)制電波傳播基本知識波傳播的方式自由空間傳播大、小尺度路徑損耗快、慢衰落平衰落和選擇性衰落降雨損耗對電波傳播的影響多普勒頻移極化分集干擾天線知識29第28頁/共51頁波傳播的方式按傳播空間分：表面波傳播以繞射方式，沿著地球表面?zhèn)鞑?。天波傳播通過高空電離層反射傳播?？臻g波傳播通過直線傳播和地面反射傳播。散射傳播利用大氣對流層和電離層的不均勻性來散射傳播。長波（表面波傳播）；中波、短波（表面波、天波傳播）；微波(空間波、散射波傳播)。30第29頁/共51頁波傳播的方式（續(xù)）按傳播行為方式分：繞射當接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時發(fā)生繞射。反射當電波遇到比波長大得多的物體時發(fā)生反射。散射當波穿行的介質存在小于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常大時，發(fā)生散射。31第30頁/共51頁自由空間傳播電波在理想的完全無阻擋的真空中的傳播。計算公式：

LF＝92.4+20log(d*f0),單位dB。－d為發(fā)射機與接收機之間的距離，單位km；－f0為射頻中心頻率，單位GHz。32第31頁/共51頁大、小尺度路徑損耗大尺度路徑損耗無線信號經(jīng)長距離上的場強變化。如，自由空間損耗。小尺度路徑損耗無線信號經(jīng)過短時間或短距離傳播后其幅度快速衰落，又叫快衰落。多徑傳播是引起小尺度傳播的主要原因33第32頁/共51頁快、慢衰落快衰落由于多徑傳播而引起的接收信號場強短時間內(nèi)隨機快速起伏。慢衰落傳播路徑上阻擋物陰影引起的接收信號強度中值的緩慢變化。34第33頁/共51頁平衰落和選擇性衰落平衰落發(fā)射信號的頻譜特性在接收機內(nèi)仍能保持不變的衰落。選擇性衰落發(fā)射信號的頻譜特性在接收機內(nèi)發(fā)生了畸變的衰落。射頻帶寬大于相干帶寬時，易發(fā)生選擇性衰落。第34頁/共51頁35降雨損耗對電波傳播的影響頻率大于等于10GHz以上的電磁波需考慮降雨損耗對信號傳播的影響；頻率小于10GHz以下的電磁波則不需考慮降雨損耗對信號傳播的影響；降雨強度越大、頻率越高則降雨損耗越大。36第35頁/共51頁多普勒頻移

基站與移動臺間的相對運動會引起頻率調(diào)制，這種現(xiàn)象叫多普勒頻移。多普勒頻移fd=V/λ*COSθ，單位HzV

－移動臺移動

速率，單位m/s；λ

－波長，單位為m；θ

－移動臺運動方向

與入射波的夾角。第36頁/共51頁37極化波的極化是指電場的取向隨時間變化的方式。電場矢量的兩個正交分量具有不同振幅和相位關系時，可能形成三種不同的極化:線極化：電場取向固定不變。園極化：電場取向隨時間作圓的變動。橢圓極化：電場取向隨時間作橢圓的變動第37頁/共51頁38分集分集目的：對抗衰落通過多個接收機接收同一內(nèi)容的信號，然后通過選擇最好的一路信號或幾路接收到的信號同相合成。分集主要有：頻率分集－用多個載波傳輸同一信號空間分集－用多個天線接收或發(fā)射同一信號極化分集－在不同的極化方式傳輸同一信號時間分集－在不同的時隙上傳輸同一信號39第38頁/共51頁干擾按系統(tǒng)分：系統(tǒng)內(nèi)干擾、系統(tǒng)外干擾按頻譜分：鄰頻干擾、同頻干擾按干擾產(chǎn)生的原因分：互調(diào)干擾、雜散干擾、阻塞干擾40第39頁/共51頁小結電波傳播基本知識波傳播的方式自由空間傳播大、小尺度路徑損耗快、慢衰落平衰落和選擇性衰落降雨損耗對電波傳播的影響多普勒頻移極化分集干擾第40頁/共51頁41內(nèi)容提綱無線通信基本常識編碼調(diào)制電波傳播基本知識天線知識天線類型描述天線的參數(shù)42第41頁/共51頁天線類型按形狀分類：鞭狀、板狀、吸頂、拋物面等按方向性分類：全向、定向按極化分類：單極化、雙極化按下傾分類：機械下傾、電下傾按頻帶分類：單頻、雙頻、多頻按安裝位置分類：室內(nèi)、室外43第42頁/共51頁描述天線的參數(shù)天線增益在相同輸入功率的情況下，天線最大方向的功率密度與參考的功率密度之比值。半功率角比最大方向增益小3dB的兩方向之間的夾角。天線前后比（F/B）天線最大方向與其相反方向的增益之比值。44第43頁/共51頁描述天線的參數(shù)（續(xù)）天線方向性圖第44頁/共51頁45描述天線的參數(shù)（續(xù)）天線輸入阻抗天線輸入電壓與輸入電流之比。饋線阻抗與天線輸入阻抗不匹配時，會發(fā)生反射，形成駐波。天線駐波比（VSWR）駐波最大電壓與最小電壓的比值。天線交叉極化隔離度（XPD）是指在同極化射束方向性圖的峰值上的信號電平與給定方向上交叉極化信號電平的比值。第45頁/共51頁46描述天線的參數(shù)（續(xù)）反射系數(shù)Г、駐波比VSWR、回波損耗RL的關系反射系數(shù)Г:天線入口反射電壓與輸入電壓之比回波損耗RL:天線入口輸入功率與反射功率之比三者關系第46頁/共51頁47小結天線知識天線類型描述天線的參數(shù)48第47頁/共51頁dB、dBi、dBd、dBm、dBuv、dBc的區(qū)別dB表示兩者數(shù)值之間的相對大小關系。數(shù)值A比B大多少dB計算公式為：功率：10*lg(A/B)，電壓：20*lg(A/B)dBi、dBd兩者均為用來表示天線增益的單位dBi是用理想點源全向天線為參考得出的天線增益dB值

dBd是用半波耦極子的天線增益為參考得出的天線增益dB值dBi、dBd兩者之間的數(shù)值關系為同一天線增益用前者表示的值為后者值加2.15dBdBm、dBuvdBm表示信號功率相對于1mw的對數(shù)值,計算公式：10*lg(功率值(mw)/lmw)dBuv表示信號強度電壓值相對于1uv的對數(shù)值,計算公式：20*lg(信號電壓值(uv)/luv)