《無線通信基本原理、基本概念》

1、授課教師：王偉平、區(qū)細(xì)成無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程2課程簡介面向?qū)ο螅撼跫壴O(shè)計(jì)人員課程目的：理解和掌握無線通信基本原理、常用名詞術(shù)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、編碼、調(diào)制、電波傳播的基本知識(shí)及描述天線特性的各種參數(shù)的定義. 無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程3背景知識(shí)通信按傳輸媒體分為無線通信和有線通信兩大類。移動(dòng)通信、衛(wèi)星、微波、無線接入等都是無線通信，無線通信信號(hào)以電磁波的形式通過空間傳送，具有信道不可預(yù)見性大，使用靈活、方便等特點(diǎn)。無線通信基本原理、基本概念2

2、005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程4內(nèi)容提綱無線通信基本常識(shí)編碼調(diào)制電波傳播基本知識(shí)天線知識(shí)無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程5內(nèi)容提綱無線通信基本常識(shí)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、頻率f的關(guān)系雙工方式與多址方式蜂窩移動(dòng)通信編碼調(diào)制電波傳播基本知識(shí)天線知識(shí)無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程6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。無線通信系統(tǒng)簡略框圖編碼調(diào)制射頻收解調(diào)信源輸出射頻發(fā)解碼信源輸入ADA無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)

3、證課程7無線通信分類按技術(shù)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(yīng)用分類：移動(dòng)、無線接入、微波、衛(wèi)星等按工作狀態(tài)分類：固定、移動(dòng)等按在通信網(wǎng)中的位置分類：無線傳輸、無線接入無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程8無線頻段的劃分序號(hào) 頻段名稱 頻率范圍 波段名稱（波長） 1 極低頻（ELF） 330Hz 極長波（10010Mm） 2 超低頻（SLF） 30300Hz 超長波（101Mm） 3 特低頻（ULF） 3003000Hz 特長波（10.1Mm） 4 甚低頻（VLF） 330kHz 甚長波（10010km） 5 低頻（LF） 3030

4、0kHz 長波（101km） 6 中頻（MF） 3003000kHz 中波（1000100m） 7 高頻（HF） 330MHz 短波（10010m） 8 甚高頻（VHF） 30300MHz 米波（101m） 9 特高頻（UHF） 3003000MHz 分米波（10.1m） 10 超高頻（SHF） 330GHz 厘米波（101cm） 11 極高頻（EHF） 30300GHz 毫米波（101mm） 12 至高頻 3003000GHz 絲米波（10.1mm） 無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程9常用通信使用頻段移動(dòng)通信頻頻段段（MHz） 單單載載波波帶帶寬寬（MHz）

5、制制式式 上上行行 下下行行 GSM900 885915 930960 0.2 GSM1800 17101755 18051850 0.2 CDMA 1X 825835 870880 1.25 19201980(主主) 21102170(主主) 5 3G FDD 17551785(補(bǔ)補(bǔ)) 18501880(補(bǔ)補(bǔ)) 5 18801920(主主)、20102025（主主） 1.6 TD-SCDMA 23002400(補(bǔ)補(bǔ))、 1.6 PHS 19001920 0.3 集集群群 806821 851866 0.025 無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程10常用通信使用頻

6、段（續(xù)）微波411GHz,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,38GHz無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程11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(hào)功率（W）N噪聲功率（W）擴(kuò)頻通信即據(jù)此原理。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程12波長、頻率f的關(guān)系c=f* c 為光速，數(shù)值為3108

7、m/s。 f 為頻率，單位Hz為波長，單位為m無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程13雙工方式與多址方式雙工方式TDD（時(shí)分雙工）：收發(fā)信共用一射頻頻點(diǎn)，上、下行鏈路使用不同的時(shí)隙來進(jìn)行通信。FDD（頻分雙工）：收發(fā)信使用一個(gè)不同的射頻頻點(diǎn)來進(jìn)行通信。多址方式TDMA(時(shí)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(shí)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(diǎn)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。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程14蜂窩移動(dòng)通信覆蓋區(qū)分成若干個(gè)

8、小的區(qū)域（小區(qū)），每個(gè)小區(qū)至少用一臺(tái)發(fā)射機(jī)進(jìn)行覆蓋。小區(qū)基站小區(qū)/基站無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程15小結(jié)無線通信基本常識(shí)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、頻率f的關(guān)系雙工方式與多址方式蜂窩移動(dòng)通信無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程16內(nèi)容提綱無線通信基本常識(shí)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(shí)天線知識(shí)無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程17信源編碼信源編碼：把語言、圖像等原始信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行的編碼。語音編碼

9、常見通信系統(tǒng)的語言編碼通信系統(tǒng) PSTN GSM CDMA WCDMA PHS 語音編碼 PCM (脈沖編碼調(diào)制) RPE-LTP （規(guī)則脈沖激勵(lì)長期預(yù)測編碼） QCELP （高通碼激勵(lì)線性預(yù)測編碼） AMR （自適應(yīng)多數(shù)率編碼） ADPCM （自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制） 編碼數(shù)率（kb/s） 64 13 1.2/2.4/4.8/9.6 4.7512.2 32 無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程18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(wù)在內(nèi)的 速率相對較 低的業(yè)務(wù)數(shù) 據(jù)編碼。Information Bit

10、s (Input)Code Symbols (Output)0g1g1c0c（前向鏈路卷積編碼：編碼率（前向鏈路卷積編碼：編碼率1/2，約束長度，約束長度9）無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程19信道編碼（續(xù)）Turbo編碼 適用于傳輸 速率較高但 實(shí)時(shí)性要求 不高的業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)編碼。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程20小結(jié)編碼信源編碼 語音編碼信道編碼 卷積編碼 Turbo編碼無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程21內(nèi)容提綱無線通信基本常識(shí)編碼調(diào)制調(diào)制分類FSK、GFSK調(diào)制MSK、GMSK調(diào)制BPSK調(diào)

11、制QPSK調(diào)制QAM調(diào)制電波傳播基本知識(shí)天線知識(shí)無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程22調(diào)制分類數(shù)字調(diào)制BFSK(二進(jìn)制頻移鍵控）MFSK（多進(jìn)制頻移鍵控）FSK(頻移鍵控）ASK(幅移鍵控）非恒定包絡(luò)DPSK（差分二進(jìn)制相移鍵控）BPSK（二進(jìn)制相移鍵控）PSK（相移鍵控）CPM（連續(xù)相位調(diào)制）MSK（最小頻移鍵控）GMSK（高斯）TFM（平滑調(diào)頻）恒定包絡(luò)BFSK(二進(jìn)制頻移鍵控）MFSK（多進(jìn)制頻移鍵控）FSK(頻移鍵控）（(ASK(幅移鍵控）QAM正交幅度調(diào)制）非恒定包絡(luò)（QPSK (正交四相相移鍵控）（CPM（連續(xù)相位調(diào)制）MSK（最小頻移鍵控）GMSK（

12、MSK）TFM（平滑調(diào)頻）（）MSK（最小頻移鍵控）GMSK（）TFM（平滑調(diào)頻）無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程23FSK、GFSK調(diào)制無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程24MSK、GMSK調(diào)制MSKMSK調(diào)制調(diào)制調(diào)制調(diào)制/ /解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)解調(diào)技術(shù)差分編碼串/并轉(zhuǎn)換ak碼bk碼調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程25BPSK調(diào)制調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器 m（t）S（t）x（t）cos ct m（t）S（t）x（t）cos ct y（t）S（t）r（t）cos ctLP

13、FdtT1T0 y（t）S（t）r（t）cos ctLPFdtT1T0星座圖星座圖QI無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程26QPSK調(diào)制調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器 LPFRb/2 LPFRb/2串并串并變換變換本振本振90相移相移BPF輸入輸入RbQPSK信號(hào)信號(hào) LPFRb/2 LPFRb/2串并串并變換變換本振本振90相移相移BPF輸入輸入RbQPSK信號(hào)信號(hào) LPF LPF載波恢載波恢復(fù)電路復(fù)電路90相移相移BPF接收接收信號(hào)信號(hào)恢復(fù)電路恢復(fù)電路符號(hào)時(shí)符號(hào)時(shí)序恢復(fù)序恢復(fù)判決電路判決電路判決電路判決電路復(fù)用復(fù)用 LPF LPF載波恢載波恢復(fù)電路復(fù)電路90相移相移

14、BPF接收接收信號(hào)信號(hào)恢復(fù)電路恢復(fù)電路符號(hào)時(shí)符號(hào)時(shí)序恢復(fù)序恢復(fù)判決電路判決電路判決電路判決電路復(fù)用復(fù)用無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程27QAM調(diào)制改變相位和幅度的調(diào)制16QAM16QAM星座圖星座圖無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程28小結(jié)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)制無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程29內(nèi)容提綱無線通信基本常識(shí)編碼調(diào)制電波傳播基本知識(shí)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

15、多普勒頻移極化分集 干擾天線知識(shí)無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程30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)鞑ァ?天波傳播 通過高空電離層反射傳播。 空間波傳播 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)。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程31波傳播的方式（續(xù)）按傳播行為方式分：繞射 當(dāng)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時(shí)發(fā)生繞射。反射 當(dāng)電波遇到比波長大得多的物體時(shí)發(fā)生反射。散射

16、當(dāng)波穿行的介質(zhì)存在小于波長的物體并且單位體積內(nèi)阻擋體的個(gè)數(shù)非常大時(shí)，發(fā)生散射。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程32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(jì)算公式：LF92.4+20log(d*f0) ,單位dB。 d為發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離，單位km； f0為射頻中心頻率，單位GHz。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程33大、小尺度路徑損耗大尺度路徑損耗 無線信號(hào)經(jīng)長距離上的場強(qiáng)變化。如，自由空間損耗。 小尺度路徑損耗 無線信號(hào)經(jīng)過短時(shí)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無線通

17、信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程34快、慢衰落快衰落 由于多徑傳播而引起的接收信號(hào)場強(qiáng)短時(shí)間內(nèi)隨機(jī)快速起伏。慢衰落 傳播路徑上阻擋物陰影引起的接收信號(hào)強(qiáng)度中值的緩慢變化。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程35平衰落和選擇性衰落平衰落 發(fā)射信號(hào)的頻譜特性在接收機(jī)內(nèi)仍能保持不變的衰落。 選擇性衰落 發(fā)射信號(hào)的頻譜特性在接收機(jī)內(nèi)發(fā)生了畸變的衰落。 射頻帶寬大于相干帶寬時(shí)，易發(fā)生選擇性衰落。f功率譜密度f0發(fā)信頻譜圖f功率譜密度f0收信頻譜圖平衰落f功率譜密度f0發(fā)信頻譜圖f功率譜密度f0收信頻譜圖選擇性衰落無線通信基本原理、基本概念2005-2

18、006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程36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(hào)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(hào)傳播的影響 ；降雨強(qiáng)度越大、頻率越高則降雨損耗越大。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程37多普勒頻移基站與移動(dòng)臺(tái)間的相對運(yùn)動(dòng)會(huì)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/*COS，單位Hz V 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng) 速率，單位m/s； 波長，單位為m； 移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向 與入射波的夾角。sV多普勒效應(yīng)示意圖無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程38極化波的極化是指

19、電場的取向隨時(shí)間變化的方式。電場矢量的兩個(gè)正交分量具有不同振幅和相位關(guān)系時(shí)，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(shí)間作圓的變動(dòng)。 橢圓極化：電場取向隨時(shí)間作橢圓的變動(dòng)XYXYXY線極化圓極化橢圓極化無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程39分集分集目的：對抗衰落通過多個(gè)接收機(jī)接收同一內(nèi)容的信號(hào)，然后通過選擇最好的一路信號(hào)或幾路接收到的信號(hào)同相合成。分集主要有：頻率分集用多個(gè)載波傳輸同一信號(hào)空間分集用多個(gè)天線接收或發(fā)射同一信號(hào)極化分集在不同的極化方式傳輸同一信號(hào)時(shí)間分集在不同的時(shí)隙上傳輸同一信號(hào)無線通信基本原理、基本概念2005-200

20、6無線專業(yè)技能認(rèn)證課程40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、阻塞干擾無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程41小結(jié)電波傳播基本知識(shí)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無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程42內(nèi)容提綱無線通信基本常識(shí)編碼調(diào)制電波傳播基本知識(shí)天線知識(shí)天線類型描述天線的參數(shù)無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程43天線類型按形狀分類：鞭狀、板狀、吸頂、拋物面

21、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(jī)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)、室外無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程44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。無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程45描述天線的參數(shù)（續(xù)）天線方向性圖-180 -160 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20020 40

22、 60 80 100120140160180-40-35-30-25-20-15-10-50水平Gain dB最大增益16.359-180 -160 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20020 40 60 80 100120140160180-40-35-30-25-20-15-10-50水平Gain dB最大增益16.359-180 -160 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20020 40 60 80 100120140160180-40-35-30-25-20-15-10-50水平Gain dB最大增益16.359-180 -160 -140

23、-120 -100-80 -60 -40 -20020 40 60 80 100120140160180-40-35-30-25-20-15-10-50垂直Gain dB最大增益16.697-180 -160 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20020 40 60 80 100120140160180-40-35-30-25-20-15-10-50垂直Gain dB最大增益16.697-180 -160 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20020 40 60 80 100120140160180-40-35-30-25-20-15-10-50垂直Gain dB最大增益16.697無線通信基本原理、基本概念2005-2006無線專業(yè)技能認(rèn)證課程46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(shí)，會(huì)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(hào)電平與給定方向