無(wú)線通信基礎(chǔ)課件匯報(bào)人：AA2024-01-24目錄CONTENTS無(wú)線通信概述電磁波與天線基礎(chǔ)無(wú)線通信調(diào)制與解調(diào)技術(shù)無(wú)線通信傳輸信道與多址技術(shù)無(wú)線通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無(wú)線通信系統(tǒng)性能評(píng)估與優(yōu)化01無(wú)線通信概述CHAPTER無(wú)線通信是指利用電磁波在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的通信方式。定義從早期的模擬通信到數(shù)字通信，再到當(dāng)前的移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信，無(wú)線通信技術(shù)在不斷演進(jìn)和發(fā)展。發(fā)展歷程無(wú)線通信的定義與發(fā)展無(wú)線通信系統(tǒng)主要由發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)三部分組成。根據(jù)傳輸距離、傳輸介質(zhì)、調(diào)制方式等多種因素，無(wú)線通信系統(tǒng)可分為多種類(lèi)型，如微波通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等。無(wú)線通信系統(tǒng)的組成與分類(lèi)分類(lèi)組成移動(dòng)通信衛(wèi)星通信物聯(lián)網(wǎng)其他領(lǐng)域無(wú)線通信的應(yīng)用領(lǐng)域01020304手機(jī)通信、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）等。衛(wèi)星電話、衛(wèi)星電視、衛(wèi)星導(dǎo)航等。智能家居、智能交通、工業(yè)自動(dòng)化等。軍事通信、航空航天、遙感遙測(cè)等。02電磁波與天線基礎(chǔ)CHAPTER

電磁波的基本性質(zhì)電磁波的產(chǎn)生變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)，形成電磁波。電磁波的傳播電磁波在真空中以光速傳播，不需要介質(zhì)。電磁波的頻譜電磁波的頻率范圍非常廣，從極低頻到極高頻，包括無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線和伽馬射線等。天線的基本原理天線是將傳輸線上的導(dǎo)行波變換成在無(wú)界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進(jìn)行相反的變換。天線的分類(lèi)根據(jù)天線的方向性、增益、極化方式、工作頻帶、結(jié)構(gòu)形式等特性進(jìn)行分類(lèi)，如偶極子天線、單極子天線、陣列天線、微帶天線等。天線的基本原理與分類(lèi)天線的性能指標(biāo)包括方向性、增益、輸入阻抗、駐波比、極化方式等。天線的性能指標(biāo)在選擇天線時(shí)，需要考慮天線的性能指標(biāo)、工作頻率、應(yīng)用場(chǎng)景等因素。例如，在移動(dòng)通信中，需要選擇具有寬頻帶、低剖面、小型化等特點(diǎn)的天線；在衛(wèi)星通信中，需要選擇具有高增益、低噪聲等特點(diǎn)的天線。天線的選用天線的性能指標(biāo)與選用03無(wú)線通信調(diào)制與解調(diào)技術(shù)CHAPTER通過(guò)改變載波的振幅來(lái)傳遞信息，如普通調(diào)幅廣播。振幅調(diào)制（AM）頻率調(diào)制（FM）相位調(diào)制（PM）通過(guò)改變載波的頻率來(lái)傳遞信息，如調(diào)頻廣播和電視伴音。通過(guò)改變載波的相位來(lái)傳遞信息，實(shí)際應(yīng)用較少。030201模擬調(diào)制與解調(diào)技術(shù)03相移鍵控（PSK）利用載波的相位變化來(lái)表示數(shù)字信號(hào)“1”和“0”，如QPSK、8PSK等。01振幅鍵控（ASK）利用載波的振幅變化來(lái)表示數(shù)字信號(hào)“1”和“0”。02頻移鍵控（FSK）利用載波的頻率變化來(lái)表示數(shù)字信號(hào)“1”和“0”，如電話撥號(hào)音。數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)擴(kuò)頻通信原理通過(guò)擴(kuò)展信號(hào)的頻譜來(lái)提高抗干擾能力和保密性，包括直接序列擴(kuò)頻（DS-SS）和跳頻擴(kuò)頻（FH-SS）兩種方式。擴(kuò)頻通信應(yīng)用廣泛應(yīng)用于軍事通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域，如CDMA、WCDMA等移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)采用了擴(kuò)頻通信技術(shù)。擴(kuò)頻通信原理及應(yīng)用04無(wú)線通信傳輸信道與多址技術(shù)CHAPTER無(wú)線傳輸信道特性及建模路徑損耗隨著距離的增加，信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱。多徑效應(yīng)由于反射、折射等原因，信號(hào)沿多條路徑傳播，造成接收信號(hào)的幅度和相位波動(dòng)。建筑物、地形等障礙物對(duì)信號(hào)造成的遮擋效應(yīng)。陰影效應(yīng)基于大量測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，建立信道參數(shù)的概率分布模型。統(tǒng)計(jì)模型無(wú)線傳輸信道特性及建模物理模型根據(jù)電磁波傳播理論和實(shí)際環(huán)境參數(shù)，建立信道沖激響應(yīng)模型。混合模型結(jié)合統(tǒng)計(jì)模型和物理模型的特點(diǎn)，提高模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。無(wú)線傳輸信道特性及建模多址技術(shù)原理通過(guò)不同的地址碼區(qū)分不同的用戶信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)通信。地址碼需具有良好的自相關(guān)性和互相關(guān)性，以降低誤碼率和提高系統(tǒng)容量。多址技術(shù)原理及分類(lèi)時(shí)分多址（TDMA）將時(shí)間軸劃分成若干個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙分配給一個(gè)用戶。碼分多址（CDMA）利用擴(kuò)頻技術(shù)，為每個(gè)用戶分配一個(gè)獨(dú)特的地址碼，實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)通信。頻分多址（FDMA）將通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個(gè)子頻段，每個(gè)子頻段分配給一個(gè)用戶。多址技術(shù)原理及分類(lèi)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)概述采用小區(qū)制結(jié)構(gòu)，將服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)設(shè)立一個(gè)基站。移動(dòng)臺(tái)在不同小區(qū)間移動(dòng)時(shí)，通過(guò)越區(qū)切換保持通信的連續(xù)性。蜂窩移動(dòng)通信中的多址技術(shù)蜂窩移動(dòng)通信中的多址技術(shù)選擇第一代模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用FDMA技術(shù)。第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用TDMA技術(shù)，如GSM系統(tǒng)。第三代及后續(xù)蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用CDMA技術(shù)，如WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等。01020304蜂窩移動(dòng)通信中的多址技術(shù)05無(wú)線通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)CHAPTER無(wú)線通信協(xié)議概述及分類(lèi)規(guī)定無(wú)線設(shè)備間通信規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的集合。無(wú)線通信協(xié)議定義根據(jù)通信距離、傳輸速度、應(yīng)用場(chǎng)景等可分為短距離通信協(xié)議（如藍(lán)牙、ZigBee）、無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議（如Wi-Fi）、無(wú)線廣域網(wǎng)協(xié)議（如4G、5G）等。無(wú)線通信協(xié)議分類(lèi)123定義了無(wú)線局域網(wǎng)物理層和媒體訪問(wèn)控制層規(guī)范，包括Wi-Fi、WiMAX等技術(shù)。IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線設(shè)備間的局域網(wǎng)通信，具有傳輸速度快、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。Wi-Fi協(xié)議基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，用于實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)范圍內(nèi)的無(wú)線寬帶接入，具有高帶寬、低延遲等特點(diǎn)。WiMAX協(xié)議無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)介紹2G/3G/4G移動(dòng)通信協(xié)議分別基于GSM、UMTS、LTE等技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端與基站間的無(wú)線通信，具有覆蓋范圍廣、可移動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。5G移動(dòng)通信協(xié)議基于新型空口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有超高帶寬、超低延遲、海量連接等特性，是未來(lái)無(wú)線通信發(fā)展的重要方向。衛(wèi)星通信協(xié)議通過(guò)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)地球站之間的無(wú)線通信，具有覆蓋范圍廣、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但傳輸延遲較大。無(wú)線廣域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)介紹06無(wú)線通信系統(tǒng)性能評(píng)估與優(yōu)化CHAPTER吞吐量誤碼率時(shí)延可靠性無(wú)線通信系統(tǒng)性能評(píng)估指標(biāo)衡量系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的能力，通常以比特率（bps）或數(shù)據(jù)包率（pps）表示。衡量系統(tǒng)傳輸延遲的性能指標(biāo)，包括處理時(shí)延、傳播時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延等。衡量系統(tǒng)傳輸錯(cuò)誤的概率，即接收端收到的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)與總比特?cái)?shù)之比。衡量系統(tǒng)在給定條件下正常工作的能力，通常以故障率、恢復(fù)時(shí)間等參數(shù)表示。ABCD無(wú)線通信系統(tǒng)優(yōu)化方法介紹功率控制通過(guò)調(diào)整發(fā)射功率來(lái)提高信號(hào)質(zhì)量，減少干擾和降低能耗。多輸入多輸出（MIMO）利用多天線技術(shù)提高系統(tǒng)容量和吞吐量，改善信號(hào)質(zhì)量。信道編碼采用糾錯(cuò)編碼技術(shù)來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，降低誤碼率。資源分配根據(jù)用戶需求和系統(tǒng)資源狀況，合理分配時(shí)隙、頻率、功率等資源，提高系統(tǒng)效率。某運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)存在覆蓋不足、干擾嚴(yán)重、容量不足等問(wèn)題，導(dǎo)致用戶投訴率高，業(yè)務(wù)發(fā)