无线传输技术基础
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无线通信原理与应用-第二章 传输技术基础
Or, the distance between two points of corresponding phase of two consecutive cycles
Sine Wave Parameters
General sine wave
s(t ) = A sin(2ft + )
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Figure 2.3 shows the effect of varying each of the three parameters
Analog data, analog signal
Analog data easily converted to analog signal
Analog Transmission
Transmit analog signals without regard to content Attenuation limits length of transmission link Cascaded amplifiers boost signal’s energy for longer distances but cause distortion
Repeaters achieve greater distance Repeaters recover the signal and retransmit Retransmission device recovers the digital data from analog signal Generates new, clean analog signal
无线通信基础知识
折射
电磁波在传播时，遇到墙体等障碍物，就会穿过障碍物继续传播，这种现象就称为折射，电磁波的折射和光线 在透明物体中的折射有很强的类似性。如图2.4所示：
2.2.2 无线电磁波的衰落和分集技术
• 无线信号从天线到用户之间的信道衰落，按 照衰落特性的不同，可以分为慢衰落和快衰 落两种。
11
慢衰落
由地形和障碍物阻挡而造成的阴影效应，致使接收到的信号强度下降，信号强度随地理环境的改变而缓慢变化，这 种衰落称为慢衰落，又称为阴影衰落。慢衰落的场强中值服从对数正态分布，且与位置和地点相关，衰落的速度取 决于移动台的速度，它反映了传播在空间距离的接收信号电平值的变化趋势。
• 5. 干扰：包括干扰的性质以及干扰的强度
2.3.2 无线信道模型
• 无线信道模型一般可分为室内传播模型和室外传播模型，后者又可以分为宏蜂窝模型和微蜂窝模型。
• 1） 室内传播模型：室内传播模型的主要特点是覆盖范围小、环境变动较大、不受气候影响，但 受建筑材料影响大。典型模型包括：对数距离路径损耗模型、Ericsson多重断点模型等；
快衰落
由于多径效应，导致在接收点合成波的振幅和相位，随移动台的运动而剧烈变化 ，这种由多径效应而 导致的衰落称为快衰落，又因其场强中值服从瑞利分布，故也称为瑞利衰落。它主要反映微观小范围 内几个波长量级接收电平的均值变化趋势。快衰落可以细分为以下3类： （1）时间选择性衰落：移动台快速移动时，由于多普勒效应导致频率扩散，从而引起的衰落。时间 选择性衰落在移动台高速运动时影响较大。 （2）空间选择性衰落：由于多径效应，导致在不同地点的传输路径衰落特性不相同。它是产生红灯 效应的主要原因。 （3）频率选择性衰落：不同的频率在同一空间传播时，其衰落也各不相同，这种现象就是频率选择 性衰落。往往空间环境越复杂，频率选择性衰落越强。
无线通信基础知识介绍
4、自适应均衡与分集接收技术—克服码间串扰、衰落现象等。
5、跟踪交换技术—位置登记技术、一齐呼叫功能、信道切换 技术、信道控制技术等。
4、电磁波传播损耗模型介绍
室外电磁波传播损耗模型
A. 自由空间损耗模型 B. Cost/Walfish/Ikegami可视路径损耗模型 C. Okumura-hata模型
现单方向传输的双工滤波器。根据信号走向来完成分路、 合路的功能。
DUP
衰减器（Attenuator）
❖ 衰减器——在相当宽的频段范围内一种相移为零、其 衰减和特性阻抗均为与频率无关的常数的、由电阻元件 组成的四端网络。其主要用途是调整电路中信号大小、 改善阻抗匹配。衰减的单位为dB。衰减器有功率容量 的要求。
插损0.7dB
宽频带耦合器（800~2300MHz） RC-5NK/NK/NK-06F1插损1.8dB RC-5NK/NK/NK-20F1插损0.7dB
功分器（Power splitter）
❖ 功分器——进行功率分配的器件。有二功分器、三功 分器、四功分器等；接头类型分N头（50）、SMA 头（50 ）、和F头（75 ）三种，我们公司常用的 是N头和SMA头。
❖ 双工——异频双工制，即收发双方使用两个不同的频 率，任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话。但 这种工作方式的缺点是发射机总是工作的，故耗电大 。
❖ 准双工——MS的发射机仅在发话时才工作，而接收机 总是工作的，这样MS可省电。准双工与双工制兼容， 在移动通信中广泛应用。
5、跟踪交换技术—位置登记技术、一齐呼叫功能、信道切换 技术、信道控制技术等。
4、电磁波传播损耗模型介绍
室外电磁波传播损耗模型
A. 自由空间损耗模型 B. Cost/Walfish/Ikegami可视路径损耗模型 C. Okumura-hata模型
现单方向传输的双工滤波器。根据信号走向来完成分路、 合路的功能。
DUP
衰减器（Attenuator）
❖ 衰减器——在相当宽的频段范围内一种相移为零、其 衰减和特性阻抗均为与频率无关的常数的、由电阻元件 组成的四端网络。其主要用途是调整电路中信号大小、 改善阻抗匹配。衰减的单位为dB。衰减器有功率容量 的要求。
插损0.7dB
宽频带耦合器（800~2300MHz） RC-5NK/NK/NK-06F1插损1.8dB RC-5NK/NK/NK-20F1插损0.7dB
功分器（Power splitter）
❖ 功分器——进行功率分配的器件。有二功分器、三功 分器、四功分器等；接头类型分N头（50）、SMA 头（50 ）、和F头（75 ）三种，我们公司常用的 是N头和SMA头。
❖ 双工——异频双工制，即收发双方使用两个不同的频 率，任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话。但 这种工作方式的缺点是发射机总是工作的，故耗电大 。
❖ 准双工——MS的发射机仅在发话时才工作，而接收机 总是工作的，这样MS可省电。准双工与双工制兼容， 在移动通信中广泛应用。
无线电技术的基础知识
无线电技术的基础知识
无线电技术虽然听起来似乎很高大上，但实际上它是基于一些
相对简单的原理和知识的。本文将对无线电技术的基础知识进行
探讨。
一、电磁波
电磁波是无线电技术的基础，它既是一种能量也是信息的载体。电磁波的频率范围很广，包括无线电、微波、可见光、红外线、
紫外线和X射线等。无线电波就是指频率低于300GHz的电磁波，而微波波段则指在无线电波和红外线之间的那个频段。无线电波
是最广泛应用的电磁波之一，它可以用于通讯、导航、雷达和卫
星等领域。
二、频率
频率是指电磁波的震荡次数，在无线电通讯中，频率通常用赫
兹（Hz）或千赫兹（kHz）来表示。不同频率的无线电波在大气
中的传播距离和传播方式有所不同。一般而言，低频无线电波可
以穿透障碍物传播更远，而高频无线电波的传播路径则更加直线化，适合用于远距离通讯。
三、调制
调制是指将信息信号和载波信号进行合成的过程。在无线电通讯中，我们通常需要将语音、图像等信息转换成一种比较容易传输的形式，这个过程就是调制。调制可以分为模拟调制和数字调制两种。常见的模拟调制方式包括调幅、调频和调相，而数字调制则包括ASK、FSK和PSK等。
四、天线
天线是将无线电波从电缆或者其他终端设备中传输到空气中的重要组件。天线的类型和设计因用途而异。例如，亚波长天线特别适用于VHF和UHF频段的通讯，而卫星通讯天线则需要具备高增益和高方向性等特性。现代数字通讯系统中的智能天线可以在多个方向之间进行快速切换，以保证通讯质量。
五、接收机和发送机
在无线电通讯中，发送机用于将信息转换为无线电波，而接收
无线传输与移动通信知识
“无线频谱”是用于远程通信的电磁波连续体， 这些波具有不同的频率和波长。无线频谱包括 了9khz到300 000Ghz之间的频率。每一种无线 服务都与某一个无线频谱区域相关联。例如， AM广播涉及无线通信波谱的低端频率，使用 535到1605khz之间的频率。
图1.5 无线电电磁波谱
虽然有线信号和无线信号具有许多相似之处—— 例如，包括协议和编码的使用——但是空气的本 质使得无线传输与有线传输有很大的不同。当工 程师门谈到无线传输时，他们是将空气作为“无 制导的介质”。因为空气没有提供信号可以跟随 的固定路径，所以信号的传输是无制导的。
通信系统：通信中所需要的一切技术设备和传 输媒质构成的总体。通信系统由发送端、接收 端和传输媒介组成。无线通信机的发送端由信 息源和发射机组成，接收端由接收机和终端设 备组成，信号通过空间电磁波传送。发射机 （TX）对原始信号进行转换，形成已调制射频 信号（高频电磁波），通过发射天线送出。接 收机（RX）接收信号，放大、变频后，将其进 行解调，再送给终端设备。
完成在不同设备之间对数据进行传输。
教学安排
项目总学时(14)=理论学时(12)+实验学时(2)+实训学时(0)
1）利用无线电磁波进行信息传输 2）占用无线频谱资源 3）电磁波信号强度随着距离增加而不断衰减 4）无线移动通信引起多普勒效应 5）在复杂的干扰环境中运行 6）环境的干扰 7）无线信号间的干扰
图1.5 无线电电磁波谱
虽然有线信号和无线信号具有许多相似之处—— 例如，包括协议和编码的使用——但是空气的本 质使得无线传输与有线传输有很大的不同。当工 程师门谈到无线传输时，他们是将空气作为“无 制导的介质”。因为空气没有提供信号可以跟随 的固定路径，所以信号的传输是无制导的。
通信系统：通信中所需要的一切技术设备和传 输媒质构成的总体。通信系统由发送端、接收 端和传输媒介组成。无线通信机的发送端由信 息源和发射机组成，接收端由接收机和终端设 备组成，信号通过空间电磁波传送。发射机 （TX）对原始信号进行转换，形成已调制射频 信号（高频电磁波），通过发射天线送出。接 收机（RX）接收信号，放大、变频后，将其进 行解调，再送给终端设备。
完成在不同设备之间对数据进行传输。
教学安排
项目总学时(14)=理论学时(12)+实验学时(2)+实训学时(0)
1）利用无线电磁波进行信息传输 2）占用无线频谱资源 3）电磁波信号强度随着距离增加而不断衰减 4）无线移动通信引起多普勒效应 5）在复杂的干扰环境中运行 6）环境的干扰 7）无线信号间的干扰
无线信号传输原理
无线信号传输原理
无线信号传输原理是指通过无线电波进行信息传输的一种技术。它是利用无线电波在空间中传播的特性，实现无需物理连接的数据传输。无线信号传输原理的基础是电磁波的产生和传播。
首先，无线信号传输需要通过发射设备产生信号。发射设备通常是一个无线电发射器，它将要传输的信息转换为无线电波。这个过程涉及到信号的调制，即将要传输的信息通过改变无线电波的频率、幅度或相位等参数，嵌入到无线电波中。
然后，产生的无线电波通过天线发射出去。天线通过电流的变化产生电磁场，进而激发空间中的电磁波。产生的无线电波在空间中自由传播，具有辐射性和传导性，可以远距离传输。
接收端的设备是一个无线电接收器，它的功能是接收和解调传输过来的信号。无线电接收器的天线接收到无线电波后，将其转换为电信号。然后，接收器对接收到的信号进行解调，即将信号从调制状态还原为原始的信息。
最后，解调后的信号传递给接收设备，如音频设备、显示器等，完成数据的接收和处理。这样，信息就通过无线信号传输的方式从发射端传输到接收端。
无线信号传输的原理是基于电磁波的传播特性和无线电通信技术的应用。它在各种无线通信领域广泛应用，如无线电广播、无线电话、无线网络等。通过无线信号传输，人们可以实现无需物理连接的数据传输和通信，提高了通信的便利性和灵活性。
宽带无线通信技术概述
宽带无线通信技术概述
目 录
• 引言 • 宽带无线通信技术基础 • 宽带无线通信技术的应用 • 宽带无线通信技术的未来发展 • 结论
01 引言
主题简介
宽带无线通信技术是一种利用无线传输方式实现高速数据传输的技术，它具有灵 活性高、无需布线、覆盖范围广等优点，广泛应用于移动通信、宽带接入、物联 网等领域。
宽带无线通信的定义和特点
宽带无线通信定义
高传输速率
宽带无线通信是指利用宽带技术实现的无 线通信，具有传输速率高、传输带宽大、 传输质量稳定等特点。
能够提供比传统无线通信更快的传输速率 ，满足用户对高速数据传输的需求。
大传输带宽
稳定传输质量
具有更宽的传输带宽，可以实现大量数据 的快速传输。
通过采用先进的信号处理技术和信道编码 技术，提高了信号的抗干扰能力和传输质 量。
02 宽带无线通信技术基础
无线通信概述
01
02
03
无线通信定义
无线通信是指利用电磁波 在空间传输信息的通信方 式，无需使用物理线缆进 行连接。
无线通信发展历程
无线通信技术经历了从模 拟信号到数字信号的转变， 从低频到高频，从窄带到 宽带的发展过程。
无线通信应用领域
无线通信技术广泛应用于 移动通信、广播、卫星通 信、物联网等领域。
信道估计与均衡技术
通过对信道状态的估计和信号均衡处理，降低多径干扰和符号间干扰， 提高信号的传输质量。
目 录
• 引言 • 宽带无线通信技术基础 • 宽带无线通信技术的应用 • 宽带无线通信技术的未来发展 • 结论
01 引言
主题简介
宽带无线通信技术是一种利用无线传输方式实现高速数据传输的技术，它具有灵 活性高、无需布线、覆盖范围广等优点，广泛应用于移动通信、宽带接入、物联 网等领域。
宽带无线通信的定义和特点
宽带无线通信定义
高传输速率
宽带无线通信是指利用宽带技术实现的无 线通信，具有传输速率高、传输带宽大、 传输质量稳定等特点。
能够提供比传统无线通信更快的传输速率 ，满足用户对高速数据传输的需求。
大传输带宽
稳定传输质量
具有更宽的传输带宽，可以实现大量数据 的快速传输。
通过采用先进的信号处理技术和信道编码 技术，提高了信号的抗干扰能力和传输质 量。
02 宽带无线通信技术基础
无线通信概述
01
02
03
无线通信定义
无线通信是指利用电磁波 在空间传输信息的通信方 式，无需使用物理线缆进 行连接。
无线通信发展历程
无线通信技术经历了从模 拟信号到数字信号的转变， 从低频到高频，从窄带到 宽带的发展过程。
无线通信应用领域
无线通信技术广泛应用于 移动通信、广播、卫星通 信、物联网等领域。
信道估计与均衡技术
通过对信道状态的估计和信号均衡处理，降低多径干扰和符号间干扰， 提高信号的传输质量。
第2章无线传输技术基础1
2.1.4 电信中的无线传输媒体
地面微波
地面微波系统主要用于长途电信服务，可代替 同轴电缆和光纤，通过地面接力站中继。 用于建筑物之间的点对点线路。 常见的用于传输的频率范围为2GHz～40GHz。 频率越高，可能的带宽就越宽，因此可能的数 据传输速率也就越高。 微波天线最常见的类型是呈抛物面的“碟形” 天线，其典型尺寸约为直径3米。
传播特性
典型的应用 功率线频率；用于某些家庭控 制系统中 用于电话系统中使用的模拟用 户线路 长距离导航；航海通信 长距离导航；航海通信中的无 线电信号 海事无线电；定向查找
来自百度文库
地波；白天夜晚低衰减； 高大气噪声级 地波；比VLF的可靠性略 差；白天会被吸收 地波和天波(夜)；衰减夜 间低白天高；有大气噪声
严格的无线电控制会对工业、科学、医学等行业带 来不必要的麻烦，为此国际通信联盟无线电通信局 （ITU-R，ITU Radio Communication Sector） 专门定义了一些频段开放给工业、科学、医学 (Industrial、Scientific、Medical)三种主要机构 使用，这些频段就是所谓的ISM频段。 ISM频段属于Free License，无需授权许可，只需 要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要 对其它频段造成干扰即可。
接入控制
我们知道，以太网的接入控制协议是CSMA/CD， 无线局域网却不能简单地搬用 CSMA/CD 协议这 里主要有两个原因。 CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据 的同时，还必须不间断地检测信道，但在无线 局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。 即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我 们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收 端仍然有可能发生碰撞。
第2章 无线传输技术基础(2)概述
在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐 射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度 之比定义为天线增益，它定量地描述一个天线把 输入功率集中辐射的程度。
G 10 lg P2 P1
实际应用中，即使集中某个方向，天线还是会在 空间各个方向都有大小不同的增益，天线增益通 常是指产生最大增益的方向上的增益。
双向通信中，同一天线既可以发送也可以接收。
天线的功能主要包括能量转换和定向辐射。对于 发射天线，天线将电路中的高频电流能量或传输 线上的行波能量转换为电磁波能量辐射出去。对 于接收天线，天线将接收的电磁波能量转换为电 路中的高频电流能量输送到接收机。
定向辐射对于发射天线是指辐射的电磁波能量应 尽可能集中在指定的方向上，而在其它方向不辐 射或辐射很弱。
抛物线反射天线
2.3.2 方向图
方向图也称为辐射模式，用来说明天线在空间各 个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力，是 天线辐射出的电磁波在自由空间存在的范围。
方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最 大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。
最简单的理想化天线是各项同性天线，即全向天 线。它是沿所有方向等功率向外辐射的一个点。
天线增益并不是为了获得比输入功率更高的输出 功率，而是为了定向。相同的条件下，天线在某 方向增益越高，电波在该方向的传播距离越远。
增益显然与天线的方向图有密切的关系，主瓣越 窄，副瓣越小，则天线增益越高。
第3章 无线通信基本技术-4
3.5.1 分集接收 • • 定义：研究如何利用多径信号来改善系统性能的技术。 基本思想：把接收到的多个衰落独立的信号分别加以处 理，然后以适当的方式将处理后的信号合并输出，从而
达到改善接收信号质量的目的。
• 作用：可以减小在平坦衰落信道上接收信号的衰落深度 和衰落的持续时间。
23
第3章 无线通信基本技术
第3章 无线通信基本技术
对于扩频码的选择要求：
1、要求满足正交性，但实际上通常是准正交性； 2、要求其能够提供足够多的地址码；
3、要求地址码类似白噪声，以增强隐蔽性；
4、要求周期足够长； 5、要求地址码产生与捕获容易、同步建立时间较短。 常用的基本扩频方式有3种：直接序列扩频、跳频扩频 和跳时扩频。 直接序列码分多址(DS-CDMA) 原理：将携带信息的窄带信号与高速扩频码(PN码)相乘 而获得的宽带扩频信号。 5
第3章 无线通信基本技术
DS-CDMA系统存在的两个问题： 1、多址干扰(MAI)问题：
由于所有用户都工作在相同的频率上，不同地址码
之间并非完全正交，进入接收机的信号除了所希望的 有用信号外，还叠加有其它用户的信号(MAI)。 多址干扰的大小取决于在该频率上工作的用户数及 各用户的功率大小。
该问题需要通过对地址码选择的进一步研究来解
第3章 无线通信基本技术
空分多址(SDMA) 特点：通过空间分割来区分不同用户 方式：利用自适应天线阵列，使用定向波束天线服务于不 同的用户 SDMA的优点： 可以提高天线增益，从而提高系统容量； 可以削弱来自外界的干扰。 SDMA的缺点： SDMA的关键技术是智能天线技术，对多用户的动态捕 捉、识别与跟踪以及信道的辨识等极为复杂。 扩频多址(SSMA)/码分多址(CDMA) 原理：以扩频技术为基础的一种多址方式，利用不同的码 型来实现不同用户的信息传输，又称为码分多址。 4
《无线通信基础知识》课件
移动支付与金融
通过手机银行、移动支付等方式实现便捷的金融服务 。
无线局域网
家庭和企业网络
通过无线技术将多台设备连 接至互联网，实现高速数据 传输。
ห้องสมุดไป่ตู้
公共场所网络
在咖啡馆、图书馆、机场等 公共场所提供免费或付费的 Wi-Fi服务。
物联网应用
无线局域网在智能家居、工 业自动化等领域发挥重要作 用。
物联网应用
要点二
详细描述
无线通信的发展始于20世纪初的无线电报，当时主要采用 模拟信号进行传输。随着数字信号处理技术的发展，无线 通信逐渐进入数字时代，数字信号具有更高的传输质量和 保密性。同时，无线通信的频率也逐渐向高频发展，以获 得更快的传输速度和更大的带宽。此外，随着多媒体业务 的需求增加，无线通信也逐步支持语音、数据和图像等多 种业务。
无线通信隐私保护技术
匿名化技术
通过隐藏用户的真实身份 ，保护用户隐私。
访问控制技术
限制非法用户访问网络资 源，保护用户隐私。
加密技术
对通信内容进行加密，防 止敏感信息被窃听。
安全审计技术
定期对网络进行安全审计 ，发现潜在的安全威胁和 漏洞。
06
未来无线通信技术展望
5G/6G无线通信技术
01
5G/6G无线通信技术
03
6G技术展望
6G无线通信技术将进一步拓展频谱资源，采用太赫兹频段，实现更高
通过手机银行、移动支付等方式实现便捷的金融服务 。
无线局域网
家庭和企业网络
通过无线技术将多台设备连 接至互联网，实现高速数据 传输。
ห้องสมุดไป่ตู้
公共场所网络
在咖啡馆、图书馆、机场等 公共场所提供免费或付费的 Wi-Fi服务。
物联网应用
无线局域网在智能家居、工 业自动化等领域发挥重要作 用。
物联网应用
要点二
详细描述
无线通信的发展始于20世纪初的无线电报，当时主要采用 模拟信号进行传输。随着数字信号处理技术的发展，无线 通信逐渐进入数字时代，数字信号具有更高的传输质量和 保密性。同时，无线通信的频率也逐渐向高频发展，以获 得更快的传输速度和更大的带宽。此外，随着多媒体业务 的需求增加，无线通信也逐步支持语音、数据和图像等多 种业务。
无线通信隐私保护技术
匿名化技术
通过隐藏用户的真实身份 ，保护用户隐私。
访问控制技术
限制非法用户访问网络资 源，保护用户隐私。
加密技术
对通信内容进行加密，防 止敏感信息被窃听。
安全审计技术
定期对网络进行安全审计 ，发现潜在的安全威胁和 漏洞。
06
未来无线通信技术展望
5G/6G无线通信技术
01
5G/6G无线通信技术
03
6G技术展望
6G无线通信技术将进一步拓展频谱资源，采用太赫兹频段，实现更高
《无线传输技术基础》幻灯片PPT
2．1．1 地面微波
• 地面微波系统主要用于长途电信效劳，可 代替同轴电缆和光纤，通过地面接力站中 继。
• 用于建筑物之间的点对点线路。 • 常见的用于传输的频率范围为2GHz～
40GHz。频率越高，可能的带宽就越宽， 因此可能的数据传输速率也就越高。
微波中继系统组成框图
典型的数字微波性能
波段/GHz 2 6 11 18
反射(R)、散射(S)和衍射(D)
• 无线电波在传播路途遇到大尺寸障碍物 〔大于本身波长〕时，会有反射产生，不 仅会有能量损失，而且对接收端会产生积 极的或消极的干扰
• 衍射会发生在一个难以穿透的大尺寸障碍 物的边缘，电波遇到这样的边缘时其能量 会向其他方向传播，造成非传播方向的天 线也能收到信号
• 传输媒体可分为导向的(guided)和非导向 的(unguided)两类。
– 对导向媒体而言，电磁波被引导沿某一固定媒 体前进，例如双绞线、同轴电缆和光纤。
– 非导向媒体的例子是大气和外层空间，它们提 供了传输电磁波信号的手段，但不引导它们的 传播方向，这种传输形式通常称为无线传播 (wireless transmission)
• 热噪声：
• 由电子热扰动产生的系统热噪声当然是温度的函 数，它在系统工作的整个频谱段上是均匀分布的， 与频率无关，因此又称为白噪声〔white noise〕
• 在任一设备或导体中，1Hz带宽热噪声为：
移动通信的基本技术
移动通信的基本技术
一、引言
移动通信是指在无线通信技术的支持下，实现用户在移动状态下进行通信的技术。随着移动终端的普及和无线网络的发展，移动通信技术得到了快速的发展和广泛的应用。本文将从移动通信的基本技术方面进行介绍。
二、无线传输技术
1. 调制解调技术
调制解调技术是移动通信中的基础技术之一，主要用于将数字信号转换为模拟信号进行传输，或将模拟信号转换为数字信号进行处理。调制技术包括频率调制、幅度调制和相位调制等，解调技术则是将调制后的信号进行解调，恢复原始信息。
2. 多址接入技术
多址接入技术是实现多用户同时共享无线信道的关键技术。常见的多址接入技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交分频多址（OFDMA）等。这些技术可以将用户的通信信号通过不同的调制方式进行编码，然后在同一频段上进行传输，实现多用户同时进行通信。
三、移动网络技术
1. 移动网络架构
移动通信网络由无线接入网和核心网组成。无线接入网包括基站和无线接入控制器，负责与移动终端进行无线通信；核心网则负责用户数据的传输和处理。常见的移动网络架构包括GSM、CDMA2000、WCDMA和LTE等。
2. 移动网络协议
移动网络中的通信协议是确保数据传输正常进行的重要组成部分。常见的移动网络协议包括TCP/IP协议、IPSec协议和移动IP协议等。这些协议保证了移动终端与网络之间的正常通信，实现了无缝漫游和移动性管理等功能。
四、无线接入技术
1. 蜂窝网络技术
蜂窝网络是移动通信中最常见的无线接入技术，它将地理区域划分为多个小区，每个小区由一个基站负责覆盖。蜂窝网络可以提供较大的覆盖范围和较高的传输速率，适用于城市和郊区等大范围通信需求。
信号传输的基本原理与技术
信号传输的基本原理与技术信号传输是现代通信技术的基础，它允许信息在各种设备和系统之间进行传递和交流。本文将介绍信号传输的基本原理和技术，并探讨其在通信领域的应用。
一、信号传输的基本原理
信号传输的基本原理涉及到信号的产生、传输和接收三个过程。首先，信号产生是指通过某种方式将信息转化为可传输的电信号。这可以通过模拟信号生成器、数字信号处理器或其他相关设备来实现。
其次，信号传输是指将产生的信号通过传输介质（如电缆、光纤或无线信道）传送到目标位置。在传输过程中，信号可能会受到干扰和衰减，因此需要采取相应的技术手段进行信号增强和噪声抑制。
最后，信号接收是指将传输过来的信号转化为可理解的信息形式。接收器通常包括信号解调器、滤波器和放大器等组件，用于还原原始信息并进行后续处理。
二、信号传输的技术
1. 模拟信号传输技术：模拟信号传输是指将连续变化的信号通过模拟调制和解调技术进行传输。常见的模拟信号传输技术包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。这些技术适用于音频和视频传输等领域。
2. 数字信号传输技术：数字信号传输是指将信息转化为离散的二进
制信号进行传输。与模拟信号相比，数字信号传输具有更好的抗干扰
性和容错性。常见的数字信号传输技术包括脉冲编码调制（PCM）、
频分多址（FDMA）和时分多址（TDMA）等。
3. 光纤传输技术：光纤传输技术利用光的传导特性实现信号的高速
传输。光纤具有低损耗、大带宽和抗电磁干扰等优点，因此在长距离
通信和高速互联网连接中得到广泛应用。光纤传输技术包括单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）等。
无线网络第二章无线传输技术基础
增加某方向的功率是以降低其他方向功率为代价的， 目的是获得更好的定向性。
天线增益
如果用理想的无方向性点源作为发射天线，发射到 某点需要 100W 的输入功率，而用增益为 G = 13dBi=20倍放大的某定向天线作为发射天线时对该 方向进行放大，发射到该点输入功率只需 100 / 20 = 5W 。 天线增益与有效面积的关系：（G:增益、Ae:有效面 积、f:载波频率、λ:载波波长、C:光速）
4
G
A
2
e
4
f A c
2
2
e
3db法则
功率(W): 发射机对外辐射能量的度量。如，WiFi 无 线网卡的发射功率通常为 0.036W ，或者说36mW 。 增益(dBm):信号强度的另一种表达，相对1mW的比 例水准。如 WiFi 无线网卡的发射增益 为 15.56dBm 。 两种表达方式可以互相转换：
辐射模式
辐射模式的实际大小是任意的，重要的是每个方向 上与天线位置的距离，相对距离决定相对功率。
全向天线（各向同性天线）：辐射模式为以天线为中心的 球体，各方向辐射功率相同。 有向天线：所指方向的功率最大。
天线类型
1、偶级天线：半波偶极、1/4波垂直天线。
半波偶极天线：由等长度的两个在同一直线上的导线组成， 两条导线由一个小的供电间隙分开，天线长度是可最有效 传输的信号波长的一半。
天线增益
如果用理想的无方向性点源作为发射天线，发射到 某点需要 100W 的输入功率，而用增益为 G = 13dBi=20倍放大的某定向天线作为发射天线时对该 方向进行放大，发射到该点输入功率只需 100 / 20 = 5W 。 天线增益与有效面积的关系：（G:增益、Ae:有效面 积、f:载波频率、λ:载波波长、C:光速）
4
G
A
2
e
4
f A c
2
2
e
3db法则
功率(W): 发射机对外辐射能量的度量。如，WiFi 无 线网卡的发射功率通常为 0.036W ，或者说36mW 。 增益(dBm):信号强度的另一种表达，相对1mW的比 例水准。如 WiFi 无线网卡的发射增益 为 15.56dBm 。 两种表达方式可以互相转换：
辐射模式
辐射模式的实际大小是任意的，重要的是每个方向 上与天线位置的距离，相对距离决定相对功率。
全向天线（各向同性天线）：辐射模式为以天线为中心的 球体，各方向辐射功率相同。 有向天线：所指方向的功率最大。
天线类型
1、偶级天线：半波偶极、1/4波垂直天线。
半波偶极天线：由等长度的两个在同一直线上的导线组成， 两条导线由一个小的供电间隙分开，天线长度是可最有效 传输的信号波长的一半。
《无线电技术基础》课件
无线电通信系统的频段划分
长波通信
适用于远距离通信，频段较低，传播损耗较 小。
中波通信
适用于广播和导航等应用，频段适中，传播 较为稳定。
短波通信
适用于广播和移动通信等应用，频段较高， 传播损耗较大。
微波通信
适用于卫星通信和地面移动通信等应用，频 段很高，传播损耗很大。
05
无线电技术的应用前景
无线电技术在物联网领域的应用
THANKS
感谢观看
无线电技术在智能家居领域的应用
无线智能照明
通过无线电技术，可以实现家庭 照明的智能化控制，包括调光、
定时开关等功能。
无线安防系统
无线电技术可以用于构建家庭安 防系统，如无线摄像头、烟雾报 警器等，提高家庭安全防范能力
。
智能环境监测
通过无线传感器和无线电技术， 可以实时监测家庭环境参数，如
温度、湿度、空气质量等。
无线电接收与发射技术
无线电接收机原理与组成
无线电接收机概述
无线电接收机组成
无线电接收机是用于接收无线电信号的电 子设备，其原理是将电磁波转换为电信号 ，以便进一步处理和应用。
无线电接收机由天线、调谐器、放大器、 解调器和终端设备等部分组成。
天线的作用
调谐器的作用
天线是无线电接收机的重要组成部分，其 作用是将传输线中的电磁波转换为自由空 间的电磁波，以便接收。
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五、光波
光波指非导向光波，不是指用光纤的导向 光波。这种方案提供了非常搞的带宽，成 本也很低，并且相当容易安装，且要求 FCC许可。弱点：标准难，容易受雨、雾 的影响。
2.2 天线
简介: 天线可以定义成一种可以发射电磁能量至空间 中或从空间中接收电磁能量的导电体或导电系统。 天线将无线电频率电能转变成电磁能量辐射 到周边的环境。 天线接收电磁能量并将之转变城无线电频率 之电能提供给接收器处理。 双向通讯系统中通常使用共同的天线来传送和接 收信号。
2.5直线传输系统中的损伤
• • • • • • • 衰減和衰減失真 自由空间的衰減 大气的吸收作用 多重路径 折射 热讯号 噪声
一、衰減
• 信号强度的衰减与距离有关，对于引导式媒介来 说，信号强度的衰减通常与距离成对数关系 • 对于无引导式的媒介来说，大气造成的衰减是一 个更复杂的距离函数，传输工程师对衰减有三个 考虑因素： • 接收机所接收之信号强度要够大，那麽接收机内 电路系统才能够检测和表示该信号 • 信号必须保持比噪音大，使得接收信号无误 • 高频率信号衰减较大，而产生失真。
– 折射的发生是因为电磁波的行进速度与传输介质密 度有关 – 当电磁波从某一密度的传输媒介到另一密度的传输 媒介行进时速度会改变 – 传输介质的交接处产生一次电磁波方向的弯曲
无线电地平线 天 线 光波地平线
地球
（2）直线传输
• 光学和无线电直线传播距 离 • 有效的(或无线电)到地平 线的直线传播
• 任何的装置或导体中 频宽为1Hz的热噪音定 义为 :
N kT W/Hz 0
• N0 =熱雜訊在每1Hz頻 寬的瓦特數 • k =波茲曼常數 (Boltzmann’s constant) • =1.380310-23 J/K • T =溫度(絕對溫度)
• 假设噪音与频率无关 • 频宽B Hz的热噪音(单 位瓦特):
一、自由空间的衰减
理想等向性天线来说， 自由空间的衰减表示 为 2 2 P 4 d 4 fd t 2 2 P c r
Pt = 传送天线端的信号功率 Pr =接收天线端的信号功率 =波长 d =两个天线间的传播距离 c =光速 (3*10^8 m/s) 注意到d和?的单位要相同(例如：公尺)
• 以dB为单位，由天线增益和有效区域之关 系推导得到
L 20 log 20 log d 10 log A A dB t r
20 log f 20 log d 10 log A A 16 . 54 d t r
• 因此，当天线尺寸和距离相同时，载波波长 越长(载波频率f越低)，自由空间路径的损失 会越大。
2.3传播方式
地波的传播 天波的传播 直线传播
一、地波的传播
特点： ① 沿着地球的轮廓来传播 ② 可以传送相当远的距离 ③ 传送信号频率在2MHz以下 ④ 例如AM无线电 信号传播
发射天线 地球
接收天线
二、天波的传播
• 从地面上的天线发射一信号至在大氣的电离层， 电离层看似一个坚硬的反射表面会將波反射回地 面 • 地波或多或少地沿著地球的轮廓来传播，而且在 视觉地平线上能夠传送相当远的距离。 • 繞射这是电磁波碰到障碍物产生的一种現象 • 例子
– AM无线电 – CB radio
三、直线传播
1、信号无法用天波或地波的方式传波，一定要用直线
传播。 卫星通信-超过30MHz的信号在电离层不会发生反射 地面上的通信-发送和接受的天线一定要在自己有效 （effective）的直线上。
信号传输 发送天线 地球 接收天 线
2、直线传输(折射效应) (1)、折射 – 大气会使微波弯曲或折射
三、卫星（satellite）微波 一种特殊的微波通信与一般地面微波通信的不 同在于使用地球同步卫星作为中继站来转发微 波信号。
1、国际上卫星可使用的频段： • C波段
– 使用3.7~4.2 GHz的频段作为上行信道，5.925~6.425 GHz的频段作为下行信道
• Ku波段
– 使用11.7~12.2 GHz作为上行信道，14~14.5 GHz作 为下行信道
11 3 10 HZ
3 10 HZ
11
14 210
Байду номын сангаас
二、微波（地面微波） 1、微波分类 地面微波接力通信和卫星通信 2、地面微波接力
在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用； 通过地球表面的大气传播，易受到建筑物或天气的影响； 两个地面站之间传送，距离为50 -100 km；
地球 地面站之间的直视线路
天线的型式
等向性
指向性
/4
/2
半波長偶極天線
四分之一波長天線
天线型式
xy平面侧视图
zy平面俯视图
xz平面俯视图
简易偶极天线
xy平面侧视图
zy平面俯视图
xz平面俯视图
指向性天线
三、天线的增益 1、
天线增益：可用来度量天线的指向性，以理想的等
向性天线任一方向输出功率为参考基准，天线在指定方 向的输出功率定义为天线增益。
Nk TB
• 或写成(单位dBW)
N 10 log k 10 log T 10 log B
228 . 6 dBW 10 log T 10 log B
2、噪音术语
• 不同频率信号共用同一个传输媒介时有可能造成 互调噪音 • 互调噪音 –互调噪音是由两个原始频率之和频、 差频以及这些和频或差频的倍频所组合的信号 • 串音 –不同信号路径之间产生我们不想要的耦合 现象称为串音 • 脉冲噪音是一种短暂不规则、非连续 • 且高振幅的噪音 • 包括外部电磁干扰、闪电以及通信
微波传送塔
（1）、微波接力的优点
微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信信道的 容量很大。 微波通信受外界干扰比较小，传输质量较高。 与相同容量和长度的电缆载波通信比较，微波接力通信建设 投资少，见效快。 （2）、微波接力通信缺点 相邻站之间必须直视，不能有障碍物（”视距通信”）。 有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径 到达接收天线，因而造成失真。 微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。 与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密性较差。 对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。
4、Eb/N0与讯杂比(SNR)之关系
• Eb/N0与讯杂比(SNR)之关系描述如下
• 参数N0是噪音能量密度(单位为瓦特/赫兹)。因 此，频宽BT的噪音能量为并改写上式成
Eb S N0 NoR
Eb S BT N0 N R
(5.4)
5、Eb/N0与频谱效率之相关性
• Shannon最大通道容量方 程式为 • 当通道容量C的单位为位 元/每秒；通道频宽B的单 位为Hz，上式可以写成
二、噪音的种类
• • • • 噪音(Thermal noise) 互调噪音(Intermodulation noise) 串音(Crosstalk) 脉冲噪音(Impulse noise)
• 1、热噪音是电子的热搅动所造成 • 存在於所有的电子装置和传输介质中并且 是温度的函数。热噪音在频带内均匀分布 故常称为白色噪音 • 热噪音无法消除 ，故热噪音定义了通讯系 统性能的上限，卫星通讯收到的信号非常 微弱，所以热噪音对卫星通讯的影响特别 显着。
3、Eb/N0的表示式
• 此参数是每位元信号能量和每赫兹的噪 音功率密度之比值
E S/ R S b N N k TR 0 0
• Eb/N0是数位通讯系统性能的度量标准 • 给定达到某种错误率的Eb/N0值，可以用 前面公式来选择参数值 • 当位元率 R 增加时，必须提高发送信号 功率以保持所需的 Eb/N0
一、天线的辐射场型
天线的辐射场型可描述天线性能 辐射场型机会都是以三维场型的二维切面来描述
波束宽度（半功速波束宽度） 度量天线方向性 辐射场型 天线用于接收信号时，辐射场型即是接 收场型
天线辐射电磁波的基本原理
天线方向图
二、天线形式：
（1）等向天线（理想化） 向空间中所有方向的辐射能量都相同 （2）偶极天线 半波长偶极天线（赫兹天线） 四分之一波长垂直天线（Marconi天线） （3）抛物面反射天线
• 以dB为单位， 自由空 间衰减方程式可写成： P 4 d t L 10 log 20 log dB P r
20 log 20 log d 21 . 98 dB
4 fd 20 log 20 log f 20 log d 147 . 56 dB c
• （3）卫星通信 的新发展 ： • 低成本的微型 地面站的出现， 又称甚小口径 终端VSAT （Very Small Aperture Terminal）系 统
四、红外线
使用发送器/接收器（收发器），调制出不相 干的红外线就可以实现红外线通信。 红外线传输的特点： 1、收发器间的距离不能超过视线的范围 2、红外线不能穿透墙体，微波可以穿透墙体、 3、红外线不存在频率分配许可
• Ka波段
– 使用17.7~21.7 GHz作为上行信道，27.5～30.5 GHz 作为下行信道
2、卫星通信特点 （1） 缺点是传播延迟时间长
• 卫星通信的传播延迟时间1/4s（270 ms）是和 端地面站间的距离无关的，因而特别适合于远距 离的通信 • （2）、卫星是一个人广播设施，许多站点可以 向卫星发送信息，同事卫星传下来的信息也会被 众多站点接收。
4、导向和非导向传输技术的工作频谱
电磁波频谱
5、无线传输的两种基本构造类型：定向的 和全向的 定向结构中：发送天线将电磁波聚集成波 束后发射出去，因此，发射和接收推荐 先必须精确校准。 全向结构：发送信号沿所有方向传播，并 能够被多少天线接收。 6、人们感兴趣的频率 (1)、1GHz~100GHz称为微波频率 （microwave frequecies），这个频率 范围内，高方向性的波束是可实现的， 且微波非常适用于点对点的传输，它也 可用于卫星通信。 （2）、30MHz~1GHz之间的频率范围适用 于全向应用，这是无线电广播阶段 （3） 为红外线频谱段
2、 有效面积：天线的有效面积与本身的尺寸形状有关。
3、天线的增益： 天线增益与有效面积的 关系：
2 4 A 4 f A e e G 2 2 c
G = 天线增益 Ae =有效面积 f =载波频率 c =光速(3108 m/s) =载波的波长
天线增益与方向图半功率波瓣宽度关系曲线
• 对於其他天线而言， 我们必须考虑天线的 增益，其自由空间衰 减方程式写成：
P 4 d d cd t 2 P G G A A f2 A A r r t r t r t
2 2 2 2
Gt =传送端的天线增益 Gr =接收端的天线增益 At =发射天线的有效发射面积 Ar =接收天线的有效接收面积
d 3 .57 h
d3 .57 Kh
• d =天线到地平线之間的直 线距离，单位为公里 • h =天线的高度，单位为公 尺 • K =其中K是折射的调节因 子，最佳实用用值为K = 4/3
地面上两个线天之間 的LOS传输的最大距 离为:
3 . 57 Kh Kh 1 2
• h1 =天线1的高度 • h2 =天线2的高度
第二章 无线传输技术基础
2.1无线传输媒体
一、传输媒体定义 1、传输媒体（transmission medium）指的是数据传输系统中发送器和 接收器之间的物理路径。 2、传输媒体分类 可分为导向的（guided）：电磁波被引导沿某一固定媒体前进，如 双绞线、同轴电缆、和光纤。 非导向的（unguided）：他的例子是大气和外层空间，他们提供了传 输电磁波的手段，这种传输形式通常称为无线传播（wireless transmission）。 3、数据传输的特性： 数据传输的特性以及传输质量取决于传输媒体性质和传输信号。天线 发射的信号有个重要的属性是方向性，通常，低频信号是全向的，就 是说，信号从天线发射后会沿所有方向传播，当频率较高时，信号才 有可能被聚集称为有向波束。