《無線通信基本知識(shí)》PPT課件.ppt

1、無線通信基本知識(shí),匯報(bào)目錄,無線通信基本知識(shí) 常規(guī)通信與集群通信的比較,匯報(bào)目錄,無線通信基本知識(shí) 常規(guī)通信與集群通信的比較,無線通信基本知識(shí),無線通信基礎(chǔ)知識(shí) 無線通信系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng)分類,第一節(jié) ：什么是無線通信 第二節(jié) ：電磁波 第三節(jié) ：電磁波的產(chǎn)生 第四節(jié) ：電磁波的性質(zhì) 第五節(jié) ：電磁波的應(yīng)用,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),什么是無線通信？ 無線通信（wireless communication）是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),電磁波： 電磁波（electromagnetic wave）又稱為電磁輻射、電子煙霧。是能量的一種。 定義：

2、凡是高于絕對(duì)零度（-273.15）的物體，都會(huì)釋 放電磁波。正如人們生活在空氣里卻看不見空氣一 樣，除光波外，人們也看不見無處不在的電磁波。,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),電磁波的產(chǎn)生： 電磁波是電磁場的一種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，電與磁可以說是一體兩面，電流會(huì)產(chǎn)生磁場，變動(dòng)的磁場會(huì)產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場，這就是電磁場。 而變化的電磁場在空間的傳播形成電磁波，電磁的變動(dòng)如同水波一樣，所以被稱為電磁波，或電波。,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),電磁波的性質(zhì)： 電磁波速度等于光速c（每秒310的8次方米） 在空間傳播的電磁波距離電場（磁場）強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長 電

3、磁每秒鐘變化的次數(shù)叫做頻率f 三者之間的關(guān)系為可通過公式c=f 電磁波為橫波，通過不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),無線通信基礎(chǔ)知識(shí),電磁波在我們生活的周圍無處不在，那么我們就利用電磁波的波長來進(jìn)行以下分類，并介紹一下各種波長的電磁波在我們生活當(dāng)中具體有哪些應(yīng)用：,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),電磁波譜（波長由短到長）,本章小結(jié)： 利用電磁波在自由空間中傳播的特性傳送信息叫無線通信。 任何大于絕對(duì)零度的物體都會(huì)發(fā)出電磁波，電磁波在我們生活的周圍無處不在。 電磁波的性質(zhì)：頻率、波長、振幅。 電磁波在我們生活當(dāng)中的應(yīng)用：用于醫(yī)療的伽馬射線、用于CT照相的X射線、紫外線消毒

4、、紅外線遙控、微波用于微波爐還有無線電波用于通信。,無線通信基礎(chǔ)知識(shí),無線通信基本知識(shí),無線通信基礎(chǔ)知識(shí) 無線通信系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng)分類,第一節(jié)：什么是無線通信系統(tǒng) 第二節(jié)：無線通信系統(tǒng)的基本元素組成,無線通信系統(tǒng),電磁波譜（波長由短到長）,無線通信系統(tǒng),無線通信系統(tǒng)中使用的是波長從0.3毫米到3000米的電磁波，這個(gè)區(qū)間內(nèi)的電磁波就叫做無線電波。 利用無線電波進(jìn)行的通信叫無線通信，下面介紹一下無線通信系統(tǒng)。,無線通信系統(tǒng),無線通信系統(tǒng)：（所含基本元素）,無線通信系統(tǒng),信源,傳輸通道,信宿,無線通信系統(tǒng)包括：信源（發(fā)送設(shè)備）、（傳輸通道）傳輸設(shè)備、（信宿）接收設(shè)備。,信息,變換器,發(fā)射機(jī),電信

5、號(hào),高頻電振蕩,發(fā)射天線,電磁波,接收天線,接收機(jī),變換器,信息,高頻電振蕩,電信號(hào),發(fā)送設(shè)備,傳輸設(shè)備,接收設(shè)備,無線通信系統(tǒng),發(fā)送設(shè)備： 變換器（換能器）：將被發(fā)送的信息變換為電信號(hào)。如話筒將聲音變?yōu)殡娦盘?hào)； 發(fā)射機(jī)：將換能器輸出的電信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)度足夠的高頻電震蕩。 天線：將高頻電振蕩變成電磁波向傳輸媒質(zhì)輻射。,無線通信系統(tǒng),接收設(shè)備： 接收天線，將空間傳播到其上的電磁波轉(zhuǎn)化為高頻電振蕩。 接收機(jī)，將高頻電振蕩轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。 變換器（換能器），將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為所傳送信息。 傳輸媒質(zhì)：電磁波。 任何一個(gè)無線通信系統(tǒng)都可以劃分為信源、傳送通道、信宿這三個(gè)基本元素。,無線通信系統(tǒng),無線通信基本知識(shí),

6、無線通信基礎(chǔ)知識(shí) 無線通信系統(tǒng) 無線通信系統(tǒng)分類,按照無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性，有以 下分類： 按照工作頻段和傳輸手段分類 按照通信方式分類 按照調(diào)制方式不同分類 按照傳送消息的類型分類,無線通信系統(tǒng)分類,按照工作頻段和傳輸手段分類： 中波通信 短波通信 超短波通信 微波通信和衛(wèi)星通信。 工作頻率主要指發(fā)射和接受的射頻頻率。 射頻：可以輻射到空間的電磁頻率，頻率范圍從300KHz30GHz之間。,無線通信系統(tǒng)分類,3Hz,30Hz,300Hz,3000Hz,30KHz,300KHz,3MHz,30MHz,300MHz,3GHz,30GHz,300GHz,3000GHz,極低頻 極長波

7、波長10-100兆米,超低頻 超長波 波長1-10兆米,特低頻 特長波 波長10-100萬米,甚低頻(VLF) 甚長波 波長1-10萬米,低頻(LF) 長波 波長1-10千米,中頻(MF)中波 波長1-10百米,高頻(HF)短波 波長10-100米,甚高頻(VHF)甚短波 波長1-10米,特高頻(UHF)特短波 波長1-10分米,超高頻(SHF)超短波 波長1-10厘米,極高頻(EHF)極短波 波長1-10毫米,至高頻 至短波 波長1-10絲米,長波,中波,短波,超短波,微波,無線通信系統(tǒng)分類,長波及更長波段的通信，能進(jìn)行穩(wěn)定的遠(yuǎn)距離通信，并可透入巖層和海水一定的深度，但需要有大功率發(fā)射機(jī)和龐

8、大的天線系統(tǒng)。在軍事通信中，主要用于對(duì)潛艇的通信、地下通信和海上導(dǎo)航等。如衛(wèi)星通信。 中波通信主要用于廣播，也用于航海、航空的通信及導(dǎo)航等。如AM廣播。 短波通信可用較小的功率進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，相對(duì)的說，設(shè)備簡單，容易開設(shè)和撤收，便于機(jī)動(dòng)，在軍事通信中有重要作用，但信道不夠穩(wěn)定，受電離層變化的影響大，也易受太陽耀斑和核爆炸的影響。,無線通信系統(tǒng)分類,超短波通信受干擾小，視距通信（在視線范圍內(nèi)用直射波進(jìn)行的無線電通信）一般不受氣候、晝夜的影響，通信較穩(wěn)定。如藍(lán)牙、wi-fi、移動(dòng)通信系統(tǒng)等。 微波通信 頻段寬，通信容量大，受干擾小，通信較穩(wěn)定，微波用于長距離通信而采用接力的方式，稱為微波接力通信。

9、利用對(duì)流層散射傳播進(jìn)行的通信，叫做對(duì)流層散射通信。利用人造衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，稱為衛(wèi)星通信。,無線通信系統(tǒng)分類,按照通信方式分類：全雙工、半雙工和單工方式。 全雙工：同時(shí)允許雙向通信的通信系統(tǒng)，發(fā)送和接收一般使用兩個(gè)不同的頻道（FDD）。新的無繩或個(gè)人通信系統(tǒng)使用（TDD）技術(shù)。如GSM網(wǎng)絡(luò)，CDMA網(wǎng)絡(luò)，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，WI-FI網(wǎng)絡(luò)等。,無線通信系統(tǒng)分類,頻分雙工（FDD） 為用戶和基站同時(shí)提供了無線發(fā)送信道，以便雙方在接受對(duì)方信號(hào)的同時(shí)可以不間斷發(fā)送。在基站使用獨(dú)立的信道，但是在用戶單元只有一根天線用來和基站之間進(jìn)行發(fā)送和接收，用戶單元內(nèi)部使用一個(gè)叫做雙工器的設(shè)備來使一根天線能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。在

10、FDD中，有必要將5%的射頻頻帶用于隔離發(fā)送和接收，如第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)制式是FDD。,無線通信系統(tǒng)分類,頻分雙工（FDD）,無線通信系統(tǒng)分類,時(shí)分雙工（TDD） 在時(shí)間上分享一條信道，將某一部分時(shí)間用于從基站向用戶發(fā)送信息，而其余的時(shí)間用于從用戶向基站發(fā)送信息。如果信道內(nèi)的傳輸速率遠(yuǎn)大于終端用戶的數(shù)據(jù)速率，就可以存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，即使在同一時(shí)刻不存在兩條同步無線傳輸信道，仍能給用戶提供全雙工操作。第二代蜂窩移動(dòng)通信中的GSM網(wǎng)絡(luò)采用TDD技術(shù)。,無線通信系統(tǒng)分類,時(shí)分雙工（TDD）,無線通信系統(tǒng)分類,半雙工系統(tǒng)： 使用一條信道來發(fā)送和接收，只允許單向通信的通信系統(tǒng)，在任一特定的時(shí)刻，用戶只能

11、接收或發(fā)送信息。 像“壓下通話”和“放開收聽”等限制是半雙工的顯著特征。如集群通信系統(tǒng)采用半雙工。 單工系統(tǒng)： 只提供單向通信的通信系統(tǒng)，它只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上的傳輸，例如電視信號(hào)。,無線通信系統(tǒng)分類,半雙工方式:,無線通信系統(tǒng)分類,按照調(diào)制方式不同: 調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及混合調(diào)制等。 基礎(chǔ)知識(shí)： 1、振幅：物體離開平衡位置的最大距離叫振動(dòng)的振幅。 2、頻率：物體在一秒內(nèi)完成周期變化的次數(shù)。 3、相位：對(duì)于一個(gè)波，特定的時(shí)刻在它循環(huán)中的位置。一種它是否在波峰、波谷或它們之間的某點(diǎn)的 標(biāo)度。是描述訊號(hào)波形變化的度量，通常以度 為單位。,無線通信系統(tǒng)分類,A,無線通信系統(tǒng)分類,調(diào)幅：一種調(diào)制方式

12、，屬于基帶調(diào)制，其中載波信號(hào)的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的某種特征的變換而變化。例如：0或1分別對(duì)應(yīng)于無載波或有載波輸出。如AM廣播。 基帶：信源（信息源，也稱發(fā)終端）發(fā)出的未經(jīng)過調(diào)制（進(jìn)行頻譜搬移和變換）的原始電信號(hào)所固有的頻帶（頻率帶寬）稱基本頻帶，簡稱基帶。,無線通信系統(tǒng)分類,無線通信系統(tǒng)分類,調(diào)頻：FM 包括兩個(gè)正弦曲線振蕩器，一個(gè)是穩(wěn)定不變的載波頻率fc振蕩器；一個(gè)調(diào)制頻率fm振蕩器。載波頻率被加在調(diào)制振蕩器的輸出上。載波振蕩器是一個(gè)帶有fc頻率的簡單的正弦波頻率，當(dāng)調(diào)制器發(fā)生時(shí)，來自調(diào)制振蕩器的信號(hào)，即帶有fm頻率的正弦波驅(qū)使載波振蕩器的頻率向上或向下變動(dòng)。如FM廣播。 頻率調(diào)制過程中： 調(diào)

13、制體的頻率影響載波體的頻率的速度變化。 調(diào)制體的振幅影響載波體頻率的深度變化。 調(diào)制體的波形影響載波頻率的波形變化。 載波體的振幅在頻率調(diào)制過程中保持不變。,無線通信系統(tǒng)分類,無線通信系統(tǒng)分類,調(diào)相：載波的相位對(duì)其參考相位的偏離值隨調(diào)制信號(hào)的瞬時(shí)值成比例變化的調(diào)制方式，稱為相位調(diào)制，或稱調(diào)相。調(diào)相和調(diào)頻有密切的關(guān)系。調(diào)相時(shí)，同時(shí)有調(diào)頻伴隨發(fā)生。調(diào)頻時(shí)，也同樣有調(diào)相伴隨發(fā)生。兩者的變化規(guī)律不同，實(shí)際使用時(shí)很少使用調(diào)相制，它主要是用來作為得到調(diào)頻的一種方法。,無線通信系統(tǒng)分類,無線通信系統(tǒng)分類,按照傳遞消息的類型分類：模擬通信和數(shù)字通信。 模擬通信： 在電話通信中，用戶線上傳送的電信號(hào)是隨著用戶聲

14、音大小的變化而變化的。這個(gè)變化的電信號(hào)無論是從時(shí)間上還是幅度上都是連續(xù)的，這種信號(hào)稱為模擬信號(hào)，在用戶線上傳輸模擬信號(hào)的通信方式稱為模擬通信。 利用的是正弦波的幅度、頻率或相位的變化，或者利用脈沖的幅度、寬度或位置變化來模擬原始信號(hào)。,無線通信系統(tǒng)分類,聲音的模擬信號(hào)圖,無線通信系統(tǒng)分類,數(shù)字通信： 是用數(shù)字信號(hào)作為載體來傳輸消息，或用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。它可傳輸電?bào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等數(shù)字信號(hào)，也可傳輸經(jīng)過數(shù)字化處理的語聲和圖像等模擬信號(hào)。一般采用PCM調(diào)制。 數(shù)字信號(hào)：幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。二進(jìn)制碼就是一種數(shù)字信號(hào)。,無線通信系統(tǒng)分類,脈沖編

15、碼調(diào)制PCM原理,無線通信系統(tǒng)分類,無線通信系統(tǒng)分類,無線通信的基礎(chǔ)知識(shí)，電磁波的產(chǎn)生、性質(zhì)和應(yīng)用 構(gòu)成無線通信的基本元素：信源、傳輸通道、信宿 無線通信系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的不同特性，有以下分類： 按照工作頻段和傳輸手段分類：中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和衛(wèi)星通信。 按照通信方式分類：全雙工、半雙工和單工方式。 按照調(diào)制方式不同分類：調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相和混合調(diào)制 按照傳送消息的類型分類：模擬通信和數(shù)字通信,小結(jié),匯報(bào)目錄,無線通信基本知識(shí) 常規(guī)通信與集群通信的比較,2-51,是提供“說和聽”功能的無線電基本系統(tǒng) 幾乎每一個(gè)無線系統(tǒng)都包含 用戶對(duì)講機(jī) 基站 轉(zhuǎn)發(fā)器,常規(guī)系統(tǒng),2-52,最典

16、型的常規(guī)系統(tǒng)提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 在這個(gè)系統(tǒng)中，用戶之間直接通話。每一個(gè)人都可以聽和說，意味著本系統(tǒng)中每一個(gè)人都可以聽見系統(tǒng)內(nèi)所有的通話內(nèi)容。 用戶機(jī)不可以同時(shí)發(fā)送和接收，即不可以同時(shí)說和聽。,用戶對(duì)講機(jī),常規(guī)系統(tǒng),2-53,常規(guī)對(duì)講機(jī),2-54,發(fā)射功率比一般用戶對(duì)講機(jī)大，可覆蓋更大的范圍。 可以同時(shí)發(fā)送和接收。為了做到這一點(diǎn)，使用兩個(gè)不同的頻率（一個(gè)用于發(fā)射，一個(gè)用于接收）。 通常會(huì)安裝在一個(gè)固定的位置。 可以通過電纜將接收到的信號(hào)送到一個(gè)外部設(shè)備，例如揚(yáng)聲器、電話互聯(lián)設(shè)備或調(diào)度控制臺(tái)。同樣道理，需要發(fā)射的話音信號(hào)也可以通過電纜從外部設(shè)備送進(jìn)來，例如麥克風(fēng)。,基站,常規(guī)系統(tǒng),2-55,常規(guī)系統(tǒng),

17、2-56,轉(zhuǎn)發(fā)器也是一種基站，工作時(shí)，將接收到的信號(hào)直接傳給發(fā)射器。 接收到的信號(hào)還要通過電纜傳給一個(gè)外部設(shè)備用于信號(hào)監(jiān)聽或處理與普通基站的不同之處在于：轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射信號(hào)來自于自身的無線接收器，而不是麥克風(fēng)一類的外部設(shè)備。 通常情況下，轉(zhuǎn)發(fā)器的安裝地點(diǎn)會(huì)比較遠(yuǎn)，原則上，選定的位置要有利于提高無線發(fā)射的覆蓋范圍。,轉(zhuǎn)發(fā)器,常規(guī)系統(tǒng),2-57,常規(guī)系統(tǒng),轉(zhuǎn)發(fā)器,雙頻常規(guī)移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：覆蓋范圍大、系統(tǒng)組成簡單 缺點(diǎn)：多用戶之間的干擾、可靠性差、沒有故障弱化、頻率利用率、不能跨組呼叫、私密性很差。,常規(guī)系統(tǒng),常規(guī)同播系統(tǒng),特點(diǎn)：各同播基站的發(fā)射或頻率均相同，在同一時(shí)刻只允許一個(gè)用戶發(fā)起或應(yīng)

18、答同播呼叫。 應(yīng)用：同頻同播聯(lián)網(wǎng)的常規(guī)系統(tǒng)適于實(shí)現(xiàn)省與地、市、縣、區(qū)之間自上而下的調(diào)度指揮，對(duì)于某一地區(qū)之內(nèi)的調(diào)度指揮仍需使用其本地的常規(guī)或集群系統(tǒng)。,常規(guī)同播系統(tǒng),集群通信系統(tǒng)與常規(guī)通信系統(tǒng)相比，由許多優(yōu)點(diǎn)。 集群通信系統(tǒng)比常規(guī)信道利用率高。常規(guī)通信系統(tǒng)中的用戶是被指配在某一固定信道上來通話的。當(dāng)此信道忙時(shí)，其他用戶只能等待；而信道閑時(shí)，只好空著。集群通信系統(tǒng)的用戶可被系統(tǒng)分配在任一空閑的信道上工作，因而用戶通話的阻塞率大大降低。 集群通信系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量高。服務(wù)質(zhì)量，除了上述的阻塞概率之外，還有系統(tǒng)的功能豐富，可單呼、組呼、全呼、緊急呼、廣播呼等等，這些功能使用戶能進(jìn)行各種信息傳輸，圓滿完成各種任務(wù)。,為什么要用集群通信？,集群通信系統(tǒng)與常規(guī)通信系統(tǒng)相比，由許多優(yōu)點(diǎn)。 集群通信系統(tǒng)具有一定