无线通信基本原理

无线通信基本原理、无线通信基本原理、基本概念基本概念无线通信基本原理、基本概念22005-2006无线专业技能认证课程课程简介面向对象：初级设计人员课程目的：理解和掌握无线通信基本原理、常用名词术语的基本含义。课程要求：理解和掌握无线通信的概念、系统组成、频段的划分、常用通信使用频段、编码、调制、电波传播的基本知识及描述天线特性的各种参数的定义.无线通信基本原理、基本概念32005-2006无线专业技能认证课程背景知识通信按传输媒体分为无线通信和有线通信两大类。移动通信、卫星、微波、无线接入等都是无线通信，无线通信信号以电磁波的形式通过空间传送，具有信道不可预见性大，使用灵活、方便等特点。无线通信基本原理、基本概念42005-2006无线专业技能认证课程内容提纲无线通信基本常识编码调制电波传播基本知识天线知识无线通信基本原理、基本概念52005-2006无线专业技能认证课程内容提纲无线通信基本常识无线通信概念无线通信分类频段的划分常用通信使用的频段仙农（Shannon）定理波长λ、频率f的关系双工方式与多址方式蜂窝移动通信编码调制电波传播基本知识天线知识无线通信基本原理、基本概念62005-2006无线专业技能认证课程无线通信概念利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息的通信方式。无线通信系统简略框图编码调制射频收解调信源输出射频发解码信源输入无线通信基本原理、基本概念72005-2006无线专业技能认证课程无线通信分类按技术体制分类：模拟、数字、数模兼容按工作波长分类：长、中波、短波等按无线应用分类：移动、无线接入、微波、卫星等按工作状态分类：固定、移动等按在通信网中的位置分类：无线传输、无线接入无线通信基本原理、基本概念82005-2006无线专业技能认证课程无线频段的划分序号频段名称频率范围波段名称（波长）1极低频（ELF）3~30Hz极长波（100~10Mm）2超低频（SLF）30~300Hz超长波（10~1Mm）3特低频（ULF）300~3000Hz特长波（1~0.1Mm）4甚低频（VLF）3~30kHz甚长波（100~10km）5低频（LF）30~300kHz长波（10~1km）6中频（MF）300~3000kHz中波（1000~100m）7高频（HF）3~30MHz短波（100~10m）8甚高频（VHF）30~300MHz米波（10~1m）9特高频（UHF）300~3000MHz分米波（1~0.1m）10超高频（SHF）3~30GHz厘米波（10~1cm）11极高频（EHF）30~300GHz毫米波（10~1mm）12至高频300~3000GHz丝米波（1~0.1mm）无线通信基本原理、基本概念92005-2006无线专业技能认证课程常用通信使用频段移动通信频段（MHz）单载波带宽（MHz）制式上行下行GSM900885～915930～9600.2GSM18001710～17551805～18500.2CDMA1X825～835870～8801.251920～1980(主)2110～2170(主)53GFDD1755～1785(补)1850～1880(补)51880～1920(主)、2010～2025（主）1.6TD-SCDMA2300～2400(补)、1.6PHS1900～19200.3集群806～821851～8660.025无线通信基本原理、基本概念102005-2006无线专业技能认证课程常用通信使用频段（续）微波4～11GHz,13GHz,15GHz,18GHz卫星1.5GHz,2.5GHz,4/6GHz,11/14GHz,12/14GHz,20GHz,30GHz,40GHz无线接入2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz,28GHz,38GHz无线通信基本原理、基本概念112005-2006无线专业技能认证课程仙农（Shannon）定理C=Blog2(1+S/N)C－信道容量（bit/s)B－信道带宽(Hz)S－信号功率（W）N－噪声功率（W）扩频通信即据此原理。无线通信基本原理、基本概念122005-2006无线专业技能认证课程波长λ、频率f的关系c=f*λc为光速，数值为3×108m/s。f为频率，单位Hzλ为波长，单位为m无线通信基本原理、基本概念132005-2006无线专业技能认证课程双工方式与多址方式双工方式TDD（时分双工）：收发信共用一射频频点，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信。FDD（频分双工）：收发信使用一个不同的射频频点来进行通信。多址方式TDMA(时分多址)：传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不同时隙来区分。FDMA（频分多址）：传送给不同终端用户的信息通过不同频点载波来区分。CDMA(码分多址)：传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来区分。无线通信基本原理、基本概念142005-2006无线专业技能认证课程蜂窝移动通信覆盖区分成若干个小的区域（小区），每个小区至少用一台发射机进行覆盖。小区基站小区/基站无线通信基本原理、基本概念152005-2006无线专业技能认证课程小结无线通信基本常识无线通信概念无线通信分类频段的划分常用通信使用的频段仙农（Shannon）定理波长λ、频率f的关系双工方式与多址方式蜂窝移动通信无线通信基本原理、基本概念162005-2006无线专业技能认证课程内容提纲无线通信基本常识编码信源编码•语音编码信道编码•卷积编码•Turbo编码调制电波传播基本知识天线知识无线通信基本原理、基本概念172005-2006无线专业技能认证课程信源编码信源编码：把语言、图像等原始信号转为数字信号进行的编码。语音编码常见通信系统的语言编码通信系统PSTNGSMCDMAWCDMAPHS语音编码PCM(脉冲编码调制)RPE-LTP（规则脉冲激励长期预测编码）QCELP（高通码激励线性预测编码）AMR（自适应多数率编码）ADPCM（自适应差分脉冲编码调制）编码速率（kb/s）64131.2/2.4/4.8/9.64.75～12.232无线通信基本原理、基本概念182005-2006无线专业技能认证课程信道编码信道编码（ChannelCoding）：在被发送信息上增加冗余的数据卷积编码适用于语音业务在内的速率相对较低的业务数据编码。InformationBits(Input)CodeSymbols(Output)0g1g1c0c（前向链路卷积编码：编码率＝1/2，约束长度＝9）无线通信基本原理、基本概念192005-2006无线专业技能认证课程信道编码（续）Turbo编码适用于传输速率较高但实时性要求不高的业务数据编码。Interleaver+DDD+++64kbpsOutput64kbpsOutput64kbpsInputDDD++++64kbpsOutputSystematicPathParityPathParityPathInterleaver+DDD+++64kbpsOutput64kbpsOutput64kbpsInputDDD++++64kbpsOutputSystematicPathParityPathParityPath无线通信基本原理、基本概念202005-2006无线专业技能认证课程小结编码信源编码•语音编码信道编码•卷积编码•Turbo编码无线通信基本原理、基本概念212005-2006无线专业技能认证课程内容提纲无线通信基本常识编码调制调制分类FSK、GFSK调制MSK、GMSK调制BPSK调制QPSK调制QAM调制电波传播基本知识天线知识无线通信基本原理、基本概念222005-2006无线专业技能认证课程调制分类数字调制BFSK(二进制频移键控）MFSK（多进制频移键控）FSK(频移键控）ASK(幅移键控）非恒定包络DPSK（差分二进制相移键控）BPSK（二进制相移键控）PSK（相移键控）CPM（连续相位调制）MSK（最小频移键控）GMSK（高斯）TFM（平滑调频）恒定包络BFSK(二进制频移键控）MFSK（多进制频移键控）FSK(频移键控）（(ASK(幅移键控）QAM正交幅度调制）非恒定包络（QPSK(正交四相相移键控）（（（CPM（连续相位调制）MSK（最小频移键控）GMSK（MSK）TFM（平滑调频）（）MSK（最小频移键控）GMSK（）TFM（平滑调频）无线通信基本原理、基本概念232005-2006无线专业技能认证课程FSK、GFSK调制无线通信基本原理、基本概念242005-2006无线专业技能认证课程MSK、GMSK调制MSKMSK调制调制//解调技术解调技术差分编码串/并转换ak码bk码调制器解调器GMSKGMSK调制为调制为MSKMSK调制器的基础上增加前置滤波器调制器的基础上增加前置滤波器无线通信基本原理、基本概念252005-2006无线专业技能认证课程BPSK调制调制器解调器××m（t）S（t）x（t）cosωct××m（t）S（t）x（t）cosωct××y（t）S（t）r（t）cosωctLPF∫dtT1T0××y（t）S（t）r（t）cosωctLPF∫dtT1T0星座图QI无线通信基本原理、基本概念262005-2006无线专业技能认证课程QPSK调制调制器解调器×LPFRb/2×LPFRb/2串并变换本振90°相移﹢BPF输入RbQPSK信号×LPFRb/2×LPFRb/2串并变换本振90°相移﹢BPF输入RbQPSK信号×LPF×LPF载波恢复电路90°相移BPF接收信号恢复电路符号时序恢复判决电路判决电路复用×LPF×LPF载波恢复电路90°相移BPF接收信号恢复电路符号时序恢复判决电路判决电路复用无线通信基本原理、基本概念272005-2006无线专业技能认证课程QAM调制改变相位和幅度的调制16QAM星座图无线通信基本原理、基本概念282005-2006无线专业技能认证课程小结调制调制分类FSK、GFSK调制MSK、GMSK调制BPSK调制QPSK调制QAM调制无线通信基本原理、基本概念292005-2006无线专业技能认证课程内容提纲无线通信基本常识编码调制电波传播基本知识波传播的方式自由空间传播大、小尺度路径损耗快、慢衰落平衰落和选择性衰落降雨损耗对电波传播的影响多普勒频移极化分集干扰天线知识无线通信基本原理、基本概念302005-2006无线专业技能认证课程波传播的方式按传播空间分：表面波传播以绕射方式，沿着地球表面传播。天波传播通过高空电离层反射传播。空间波传播通过直线传播和地面反射传播。散射传播利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传播。长波（表面波传播）；中波、短波（表面波、天波传播）；微波(空间波、散射波传播)。无线通信基本原理、基本概念312005-2006无线专业技能认证课程波传播的方式（续）按传播行为方式分：绕射当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。反射当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射。散射当波穿行的介质存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非常大时，发生散射。无线通信基本原理、基本概念322005-2006无线专业技能认证课程自由空间传播电波在理想的完全无阻挡的真空中的传播。计算公式：LF＝92.4+20log(d*f0),单位dB。－d为发射机与接收机之间的距离，单位km；－f0为射频中心频率，单位GHz。无线通信基本原理、基本概念332005-2006无线专业技能认证课程大、小尺度路径损耗大尺度路径损耗无线信号经长距离上的场强变化。如，自由空间损耗。小尺度路径损耗无线信号经过短时间或短距离传播后其幅度快速衰落，又叫快衰落。多径传播是引起小尺度传播的主要原因无线通信基本原理、基本概念342005-2006无线专业技能认证课程快、慢衰落快衰落由于多径传播而引起的接收信号场强短时间内随机快速起伏。慢衰落传播路径上阻挡物阴影引起的接收信号强度中值的缓慢变化。无线通信基本原理、基本概念352005-2006无线专业技能认证课程平衰落和选择性衰落平衰落发射信号的频谱特性在接收机内仍能保持不变的衰落。选择性衰落发射信号的频谱特