無線通信基礎課件

無線通信基礎課件匯報人：AA2024-01-24目錄CONTENTS無線通信概述電磁波與天線基礎無線通信調制與解調技術無線通信傳輸信道與多址技術無線通信協(xié)議與網絡架構無線通信系統(tǒng)性能評估與優(yōu)化01無線通信概述CHAPTER無線通信是指利用電磁波在自由空間中傳播的特性進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，再到當前的移動通信和衛(wèi)星通信，無線通信技術在不斷演進和發(fā)展。發(fā)展歷程無線通信的定義與發(fā)展無線通信系統(tǒng)主要由發(fā)射機、信道和接收機三部分組成。根據(jù)傳輸距離、傳輸介質、調制方式等多種因素，無線通信系統(tǒng)可分為多種類型，如微波通信、衛(wèi)星通信、移動通信等。無線通信系統(tǒng)的組成與分類分類組成移動通信衛(wèi)星通信物聯(lián)網其他領域無線通信的應用領域01020304手機通信、無線局域網（WLAN）、無線個域網（WPAN）等。衛(wèi)星電話、衛(wèi)星電視、衛(wèi)星導航等。智能家居、智能交通、工業(yè)自動化等。軍事通信、航空航天、遙感遙測等。02電磁波與天線基礎CHAPTER

電磁波的基本性質電磁波的產生變化的電場和磁場相互激發(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。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，包括無線電波、紅外線、可見光、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行波變換成在無界媒介（通常是自由空間）中傳播的電磁波，或者進行相反的變換。天線的分類根據(jù)天線的方向性、增益、極化方式、工作頻帶、結構形式等特性進行分類，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天線的性能指標包括方向性、增益、輸入阻抗、駐波比、極化方式等。天線的性能指標在選擇天線時，需要考慮天線的性能指標、工作頻率、應用場景等因素。例如，在移動通信中，需要選擇具有寬頻帶、低剖面、小型化等特點的天線；在衛(wèi)星通信中，需要選擇具有高增益、低噪聲等特點的天線。天線的選用天線的性能指標與選用03無線通信調制與解調技術CHAPTER通過改變載波的振幅來傳遞信息，如普通調幅廣播。振幅調制（AM）頻率調制（FM）相位調制（PM）通過改變載波的頻率來傳遞信息，如調頻廣播和電視伴音。通過改變載波的相位來傳遞信息，實際應用較少。030201模擬調制與解調技術03相移鍵控（PSK）利用載波的相位變化來表示數(shù)字信號“1”和“0”，如QPSK、8PSK等。01振幅鍵控（ASK）利用載波的振幅變化來表示數(shù)字信號“1”和“0”。02頻移鍵控（FSK）利用載波的頻率變化來表示數(shù)字信號“1”和“0”，如電話撥號音。數(shù)字調制與解調技術擴頻通信原理通過擴展信號的頻譜來提高抗干擾能力和保密性，包括直接序列擴頻（DS-SS）和跳頻擴頻（FH-SS）兩種方式。擴頻通信應用廣泛應用于軍事通信、衛(wèi)星通信、移動通信等領域，如CDMA、WCDMA等移動通信標準采用了擴頻通信技術。擴頻通信原理及應用04無線通信傳輸信道與多址技術CHAPTER無線傳輸信道特性及建模路徑損耗隨著距離的增加，信號強度逐漸減弱。多徑效應由于反射、折射等原因，信號沿多條路徑傳播，造成接收信號的幅度和相位波動。建筑物、地形等障礙物對信號造成的遮擋效應。陰影效應基于大量測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，建立信道參數(shù)的概率分布模型。統(tǒng)計模型無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際環(huán)境參數(shù)，建立信道沖激響應模型。混合模型結合統(tǒng)計模型和物理模型的特點，提高模型的準確性和實用性。無線傳輸信道特性及建模多址技術原理通過不同的地址碼區(qū)分不同的用戶信號，實現(xiàn)多用戶同時通信。地址碼需具有良好的自相關性和互相關性，以降低誤碼率和提高系統(tǒng)容量。多址技術原理及分類時分多址（TDMA）將時間軸劃分成若干個時隙，每個時隙分配給一個用戶。碼分多址（CDMA）利用擴頻技術，為每個用戶分配一個獨特的地址碼，實現(xiàn)多用戶同時通信。頻分多址（FDMA）將通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個子頻段，每個子頻段分配給一個用戶。多址技術原理及分類蜂窩移動通信系統(tǒng)概述采用小區(qū)制結構，將服務區(qū)劃分為若干個小區(qū)，每個小區(qū)設立一個基站。移動臺在不同小區(qū)間移動時，通過越區(qū)切換保持通信的連續(xù)性。蜂窩移動通信中的多址技術蜂窩移動通信中的多址技術選擇第一代模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)主要采用FDMA技術。第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)主要采用TDMA技術，如GSM系統(tǒng)。第三代及后續(xù)蜂窩移動通信系統(tǒng)主要采用CDMA技術，如WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等。01020304蜂窩移動通信中的多址技術05無線通信協(xié)議與網絡架構CHAPTER無線通信協(xié)議概述及分類規(guī)定無線設備間通信規(guī)則和標準的集合。無線通信協(xié)議定義根據(jù)通信距離、傳輸速度、應用場景等可分為短距離通信協(xié)議（如藍牙、ZigBee）、無線局域網協(xié)議（如Wi-Fi）、無線廣域網協(xié)議（如4G、5G）等。無線通信協(xié)議分類123定義了無線局域網物理層和媒體訪問控制層規(guī)范，包括Wi-Fi、WiMAX等技術。IEEE802.11標準基于IEEE802.11標準，用于實現(xiàn)無線設備間的局域網通信，具有傳輸速度快、覆蓋范圍廣等優(yōu)點。Wi-Fi協(xié)議基于IEEE802.16標準，用于實現(xiàn)城域網范圍內的無線寬帶接入，具有高帶寬、低延遲等特點。WiMAX協(xié)議無線局域網協(xié)議標準介紹2G/3G/4G移動通信協(xié)議分別基于GSM、UMTS、LTE等技術，用于實現(xiàn)移動終端與基站間的無線通信，具有覆蓋范圍廣、可移動性強等特點。5G移動通信協(xié)議基于新型空口技術和網絡架構，具有超高帶寬、超低延遲、海量連接等特性，是未來無線通信發(fā)展的重要方向。衛(wèi)星通信協(xié)議通過衛(wèi)星實現(xiàn)地球站之間的無線通信，具有覆蓋范圍廣、通信距離遠等優(yōu)點，但傳輸延遲較大。無線廣域網協(xié)議標準介紹06無線通信系統(tǒng)性能評估與優(yōu)化CHAPTER吞吐量誤碼率時延可靠性無線通信系統(tǒng)性能評估指標衡量系統(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，包括處理時延、傳播時延和排隊時延等。衡量系統(tǒng)傳輸錯誤的概率，即接收端收到的錯誤比特數(shù)與總比特數(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、恢復時間等參數(shù)表示。ABCD無線通信系統(tǒng)優(yōu)化方法介紹功率控制通過調整發(fā)射功率來提高信號質量，減少干擾和降低能耗。多輸入多輸出（MIMO）利用多天線技術提高系統(tǒng)容量和吞吐量，改善信號質量。信道編碼采用糾錯編碼技術來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕档驼`碼率。資源分配根據(jù)用戶需求和系統(tǒng)資源狀況，合理分配時隙、頻率、功率等資源，提高系統(tǒng)效率。某運營商網絡存在覆蓋不足、干擾嚴重、容量不足等問題，導致用戶投訴率高，業(yè)務發(fā)