第2章 无线通信基础 2PPT课件
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无线通信收发机结构(共30张PPT)
发射机的主要功能是通过调制、上变频、功率放大和滤 波，来完成基带信号到射频信号的转换。发射机的方案相对 接收机更为简单，其结构大致可以分为两种：一是直接变换 法，即将调制和上变频合二为一，在一个电路里完成。二是
两步法，即将调制和上变频分开，先在中频上进行调制，然 后再将已调信号上变频到发射的载频上。
会降低中频输出的信噪比。
这无种线接 传收感利机器采网于用络抑二〔次W制S变N频〕频超是外当率差前式国干结际构上扰，备中受和频关提注的高、多输学 出中频信噪比。但高中频使具有
5V电压供电，接收机仅消耗19.
抑制要求相和同滤波Q器的值可的实现中性。频滤波器的绝对带宽变大，必然会降低相邻信
科高度交叉的新兴前沿热点研究领域。
波数字化，便可得到数字中频接收机，其结构如下图： 掌握：超外差式、零中频、低中频、数字中频等接收机的 直接下变频方案的原理框图 波，来完成基带信号到射频信号的转换。 此，超外差接收机的一个重要问题是如何选择适宜的中频频 要是依靠信道选择滤波器，因此高的中频降低了接收机的信 二次变频超外差接收机的优点是电路结构形式简单、性能 同时本章又列举了接收发射机的根本指标，让读者比较全面的了解系统的特性，这对后面具体电路分析与设计具有指导意义。 本章在介绍无线通信收发机低噪声放大微弱的接收信号、输出足够的发射功率、搬移信号的频谱、调制各种载波等主要 功能和收发机的主 要性能指标的基础上，阐述超外差式 、零中频、低中频、数字中频等接收机的结构和特点，最后介绍了集成收发机的发展趋势。 1917年，阿姆斯特朗创造了超外差式接收机，如今这种 有用的射频信号和镜像频率信号经过下变频后，频谱交 掌握：超外差式、零中频、低中频、数字中频等接收机的 2 无线通信接收机结构 2 无线通信接收机结构 11a/b/g,HomeRF,Bluetooth和ETSI的
两步法，即将调制和上变频分开，先在中频上进行调制，然 后再将已调信号上变频到发射的载频上。
会降低中频输出的信噪比。
这无种线接 传收感利机器采网于用络抑二〔次W制S变N频〕频超是外当率差前式国干结际构上扰，备中受和频关提注的高、多输学 出中频信噪比。但高中频使具有
5V电压供电，接收机仅消耗19.
抑制要求相和同滤波Q器的值可的实现中性。频滤波器的绝对带宽变大，必然会降低相邻信
科高度交叉的新兴前沿热点研究领域。
波数字化，便可得到数字中频接收机，其结构如下图： 掌握：超外差式、零中频、低中频、数字中频等接收机的 直接下变频方案的原理框图 波，来完成基带信号到射频信号的转换。 此，超外差接收机的一个重要问题是如何选择适宜的中频频 要是依靠信道选择滤波器，因此高的中频降低了接收机的信 二次变频超外差接收机的优点是电路结构形式简单、性能 同时本章又列举了接收发射机的根本指标，让读者比较全面的了解系统的特性，这对后面具体电路分析与设计具有指导意义。 本章在介绍无线通信收发机低噪声放大微弱的接收信号、输出足够的发射功率、搬移信号的频谱、调制各种载波等主要 功能和收发机的主 要性能指标的基础上，阐述超外差式 、零中频、低中频、数字中频等接收机的结构和特点，最后介绍了集成收发机的发展趋势。 1917年，阿姆斯特朗创造了超外差式接收机，如今这种 有用的射频信号和镜像频率信号经过下变频后，频谱交 掌握：超外差式、零中频、低中频、数字中频等接收机的 2 无线通信接收机结构 2 无线通信接收机结构 11a/b/g,HomeRF,Bluetooth和ETSI的
无线通信基本原理PPT课件
波束形成天线采用智能天线， 基站的智能天线形成多个波束覆盖 整个小区，智能天线可定位于每个 MS。
MS MS
BTS MS
41
移动通信基本原理
一、蜂窝理论 二、网络结构 三、多址技术 四、概念辨析
42
a)话务量概念
话务量的严格定义应该叫做话务强度，是电 话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取 忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的平 均时间（T）成正比。
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射 • FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽 • FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交 调频率（IM），产生额外的RF辐射
18
无线传播模型和校正
随着网络规模的扩大，对通信质量要求的提高，网络规划、 覆盖预测已不可能靠手工运算来完成。通过计算机应用传播模 型就能够很好的解决这一问题。通过模型进行预测能够得到误 差在10dB以内的路径损耗的本地均值。
·移动通信中用到的传播模型有很多,常见的有：
● Hata-Okumura模型 ● Walfisch-Ikegami模型 ● Planet通用模型 不同的模型有不同的特点，有各自的适用范围。
39
• CDMA：Code Division Multiple Access 码分多
址
频率
时间
码字
CDMA
所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获 得业务信道
40
SDMA(Space Division Multiple Access)：空分多 址
MS MS
BTS MS
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移动通信基本原理
一、蜂窝理论 二、网络结构 三、多址技术 四、概念辨析
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a)话务量概念
话务量的严格定义应该叫做话务强度，是电 话系统业务多少的度量，它与单位时间（一般取 忙时1小时）内的呼叫次数n及呼叫占用信道的平 均时间（T）成正比。
• 在分配成语音信道后，基站和移动台就会同时地连续不断地发射 • FDMA通常是窄带系统，TACS为代表，每信道25kHz带宽 • FDMA比TDMA简单，同步和组帧比特少，系统开销小
• FDMA需要精确的RF滤波器，需要双工器（单天线）
• 非线性效应：许多信道共享一个天线，功率放大器的非线性会产生交 调频率（IM），产生额外的RF辐射
18
无线传播模型和校正
随着网络规模的扩大，对通信质量要求的提高，网络规划、 覆盖预测已不可能靠手工运算来完成。通过计算机应用传播模 型就能够很好的解决这一问题。通过模型进行预测能够得到误 差在10dB以内的路径损耗的本地均值。
·移动通信中用到的传播模型有很多,常见的有：
● Hata-Okumura模型 ● Walfisch-Ikegami模型 ● Planet通用模型 不同的模型有不同的特点，有各自的适用范围。
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• CDMA：Code Division Multiple Access 码分多
址
频率
时间
码字
CDMA
所有用户在同一时间、同一频段上、根据编码获 得业务信道
40
SDMA(Space Division Multiple Access)：空分多 址
第二章 无线通信中的调制技术与
调频信号的产生
直接法： 载波的频率直接随着输入的调制信号的 变化而改变； 间接法 先用平衡调制器产生一个窄带调频信号， 然后通过倍频的方式把载波频率提高到 需要的水平。
F动通信中，调频是更为普 遍应用的角度调制，这是因为FM不管信 号的幅度如何，抗干扰能力都很强; 而在调幅中，正如前面所说的那样，抗 干扰能力要弱得多。
0
1
0
ASK调幅 FSK调频
PSK调相
编码技术
为什么要采用编码技术 减小信源信息的冗余（信源编码：无损 编码/有损编码） 增强信息传输中的抗干扰性（信道编码： 纠错码） 保证信息传输中的保密性（加密编码）
语音编码与语音识别
移动通信中的信源编码技术
在数字通信中，通信质量比模拟通信时有了很 大提高； 但在移动通信中，由于信道环境等因素的影响， 必须采用其它方法来提高传输质量，所以要采 用编码技术；
调制 vs. 解调
调制是通过改变高频载波的幅度、相位 或者频率，使其随着发送者（信源）基 带信号幅度的变化而变化来实现的； 而解调则是将基带信号从载波中提取出 来以便预定的接收者（信宿）处理和理 解的过程。
调制在无线通信的作用
频谱搬移：将调制信号转换成适合于传 播的已调信号； 调制方式往往决定一个通信系统的性能
5. 外层空间传播
电磁波由地面发出（或返回），经低空 大气层和电离层而到达外层空间的传播， 如卫星传播，宇宙探测等均属于这种远 距离传播 电磁波穿过电离层外面的空间的传播， 基本上当作自由空间中的传播。
各个波段的传播特点
1. 长波传播的特点 长波的波长很长(传播比较稳定) 地面的凹凸与其他参数的变化对长波 传播的影响可以忽略； 长波穿入电离层的深度很浅，受电离 层变化的影响很小，电离层对长波的吸 收也不大。 能以表面波或天波的形式传播
无线通信基础PPT课件
（2）传输损耗 路径衰耗、阴影衰落、多径衰落 •阴影衰落
无线电波在传播路径中遇到起伏的地形、建筑物 和高大的树木等障碍物时，会在障碍物的后面形 成电波的阴影。 接收机在移动过程中通过不同的障碍物和阴影区 时，接收天线接收到的信号强度会发生变化，造 成的这种信号衰落称为阴影衰落。它是服从对数 正态分布的随机变量。
X
35
1.3.2 语音编码（信源编码）
第
页
语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
参量编码：
基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征 参量，对特征参量进行编码的一种方法。
线性预测编码(LPC)及其变形均属于参量编码。缺 点是语音质量只能达到中等水平，不能满足商用语 音通信的要求。
X
36
1.3.2 语音编码（信源编码）
X
21
1.3.1 基本概念
第
页
1、通信系统与通信网
（1）通信系统 实现信息传递的全部技术设备和传输媒介组成一个
通信系统。
一般单向通信系统的模型框图
X
22
1.3.1 基本概念
第
页
1、通信系统与通信网
（1）通信系统
信息源：通信中信息的提供者，简称信源。
发送设备：对信源产生的消息信号进行处理变换，使 其变为便于传送的信号形式，并根据传输距离大小以 一定的信号功率传送出去。
程。
信道编码与译码：信道编码是对传输的信息码元按一 定的规则加入保护成分。信道译码是按一定规则进行
解码，发现或纠正错误，提高系统抗干扰的能力。
加密与解密：加密是为了保证所传信息的安全，人为 将被传输的数字序列扰乱，即加上密码。解密是在接
收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序 列进行解密，恢复原来信息。
无线电波在传播路径中遇到起伏的地形、建筑物 和高大的树木等障碍物时，会在障碍物的后面形 成电波的阴影。 接收机在移动过程中通过不同的障碍物和阴影区 时，接收天线接收到的信号强度会发生变化，造 成的这种信号衰落称为阴影衰落。它是服从对数 正态分布的随机变量。
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1.3.2 语音编码（信源编码）
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语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
参量编码：
基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征 参量，对特征参量进行编码的一种方法。
线性预测编码(LPC)及其变形均属于参量编码。缺 点是语音质量只能达到中等水平，不能满足商用语 音通信的要求。
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1.3.2 语音编码（信源编码）
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1.3.1 基本概念
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1、通信系统与通信网
（1）通信系统 实现信息传递的全部技术设备和传输媒介组成一个
通信系统。
一般单向通信系统的模型框图
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1.3.1 基本概念
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1、通信系统与通信网
（1）通信系统
信息源：通信中信息的提供者，简称信源。
发送设备：对信源产生的消息信号进行处理变换，使 其变为便于传送的信号形式，并根据传输距离大小以 一定的信号功率传送出去。
程。
信道编码与译码：信道编码是对传输的信息码元按一 定的规则加入保护成分。信道译码是按一定规则进行
解码，发现或纠正错误，提高系统抗干扰的能力。
加密与解密：加密是为了保证所传信息的安全，人为 将被传输的数字序列扰乱，即加上密码。解密是在接
收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序 列进行解密，恢复原来信息。
无线通信技术课件
六. 接收机组成（二）
6.低频放大器：由小信号放大器和功率放大器组成， 放大调制信号，向扬声器提供所需的推动功率。 超外差接收机：包括混频器，本机振荡，中频放大器 等组成。 为了加强大家对无线电信号接收原理的理解，下面 用动画对电视机接收情况作简单介绍。
七．其它通信系统
无论采用何种调制方式，发射机和接收机都包括上述 各模块，区别主要在于调制器和解调器上。 数字通信系统，其调制信号为数字信号，相应的调制 为数字调制。
1～10m
30～300MHz
10～1000cm
300～3000MHz
超高频 (UHF) 特高频 (SHF) 极高频 (EHF)
1～10cm
3～30GHz
1～10mm
30～300GHz
直线传播
3. 接收设备
接收是发射的逆过程
（ 1 ）接收天线：将空间传播到其上的电磁波 → 高频电振荡 （2）接收机：高频电振荡
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教学内容
1.2 无线电通信系统（二）
1.3 收音机电路
1.4 非线性单元电路的任务功能、分析方法及其课程特点
教学目的
1．了解接收机的组成及其他通信系统 2．了解收音机的典型电路
3．了解非线性单元电路的任务功能、分析方法及其课程特点
教学重点
接收设备的功能、原理和组成
六. 接收机组成（一）
300～3000KHz
地波，天波
短波波段 (SW)
超短波波段 (VSW) 分米波波段 (USW) 厘米波波段 (SSW) 毫米波波段 (ESW)
10～100m
3～30MHz
高频 (HF)
甚高频(YHF)
天波，地波 直线传播 对流层散射 直线传播 散射传播 直线传播
无线通信技术原理 ppt课件
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第6页
6 正 德 厚 生、臻 于 至 善
移动通信的特点
➢ 移动通信必须利用无线电波进行信息传 输；
➢ 电波传播特性复杂； ➢ 干扰多而复杂； ➢ 组网方式多样灵活； ➢ 移动通信设备必须适于在移动环境中使
用，对手机的主要要求是体积小、重量 轻、省电、操作简单携带方便。
无线通信技术原理
2007年12月2日
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第1页
1 正 德 厚 生、臻 于 至 善
• 移动通信系统概述 • 移动通信的组网技术原理 • 移动通信基本概念
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第2页
2 正 德 厚 生、臻 于 至 善
精品资料
• 你怎么称呼老师？
断作得大些，这样一个隔断可容纳几对交谈者。但大家交谈有一个原则：只能 同时有一对人讲话。如果再把交谈的时间按交谈者的数目分成若干等分，就成 为一个TDMA（时分多址）系统。这种系统受容量的限制很大，即一个隔断中有 几个人是确定的，如果人数已满，则无法进入。
CDMA数字通信系统：采用CDMA（码分多址）技术。可以想象一个宽
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第9页
9 正 德 厚 生、臻 于 至 善
移动通信系统概论
通信系统网络的分类
通信网
核心网 接入网
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有线接入 无线接入
第 10 页
光纤接入： PON、APON
FTTB/C/H/R
混合光纤同轴网 Cable Modem DSL(ADSL、HDSL)
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《无线通信基本技术》课件
W i-Fi
无线局域网技术，用于无线互 联和上网。
蓝牙
用于短距离无线通信，连接各 种设备和传输数据。
无线通信中的关键技术和挑战
1 频谱管理
有效管理不同频段的使用，以免干扰和提高通信质量。
2 安全性
保护通信隐私，防止数据泄露和安全漏洞。
3 容量和速度
实现高容量和高速率的数据传输，以满足日益增长的通信需求。
未来无线通信的将在全球范围内得到广泛应用，实现高速低延迟的通信。
物联网的扩展
物联网设备将变得更加智能和互联，实现更多领域的应用。
增强现实和虚拟现实
利用无线通信技术，增强现实和虚拟现实将在娱乐和教育中得到更广泛的应用。
结论和展望
无线通信技术在全球范围内得到广泛应用，将在未来继续发展，推动社会进 步和创新。
无线通信基本技术
无线通信的基本概念和原理。探索无线通信技术的工作原理以及在现代社会 中的重要性。
无线通信的发展历程
1
20世纪50年代
2
移动电话诞生，使人们不再局限于有
线通信。
3
20世纪初
电报和无线电技术的出现奠定了无线 通信的基础。
21 世纪初
3G和4G技术的普及，加速了无线通信 的发展。
无线通信技术的应用领域
物联网
通过无线通信技术连接智能设备，实现智能 家居和智慧城市。
卫星通信
通过卫星网络提供全球范围内的通信覆盖， 支持远程通信。
移动通信
无线电信号的传输使人们能够方便地进行电 话通话和信息传递。
军事通信
无线通信技术在军事领域中发挥着关键作用， 用于指挥和战术通信。
主要的无线通信标准和协议
5G
下一代无线通信标准，具有更 高的速度和更低的延迟。
《无线通信基础知识》课件
无线电波在传播过程中遇到不同介质时，发 生折射。
无线通信调制技术
调频（FM）
通过改变无线电波的频率来携带信息。
调相（PM）
通过改变无线电波的相位来携带信息。
调相调频（PM/FM）
结合调相和调频技术，提高信息传输的可靠性。
数字调制
利用数字信号对载波进行调制，实现数字信息的传输。
无线通信编码技术
信源编码
智能家居
通过无线通信技术实现家电设备的远程控制和 智能化管理。
智能农业
利用无线传感器网络监测作物生长环境和状况 ，提高农业生产效率。
智能城市
整合各类城市服务，提高城市管理水平和居民生活品质。
卫星通信系统
国际通信
卫星通信系统覆盖全球，为国际间通信提供可靠 和高效的服务。
广播和电视传输
卫星用于广播和电视节目的传输，可覆盖广泛地 区。
通过大量发送无效请求或垃圾数据，使合法 用户无法正常访问网络资源。
无线通信加密技术
WEP加密
使用RC4流密码算法，对无线数据进行加密 ，但已被破解。
WPA2加密
使用AES算法，提供更高的加密强度和安全 性。
WPA加密
采用TKIP和AES算法，提供更高级别的安全 性。
WPA3加密
引入新的安全特性，进一步提高无线网络安 全性能。
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。
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。
无线通信调制技术
调频（FM）
通过改变无线电波的频率来携带信息。
调相（PM）
通过改变无线电波的相位来携带信息。
调相调频（PM/FM）
结合调相和调频技术，提高信息传输的可靠性。
数字调制
利用数字信号对载波进行调制，实现数字信息的传输。
无线通信编码技术
信源编码
智能家居
通过无线通信技术实现家电设备的远程控制和 智能化管理。
智能农业
利用无线传感器网络监测作物生长环境和状况 ，提高农业生产效率。
智能城市
整合各类城市服务，提高城市管理水平和居民生活品质。
卫星通信系统
国际通信
卫星通信系统覆盖全球，为国际间通信提供可靠 和高效的服务。
广播和电视传输
卫星用于广播和电视节目的传输，可覆盖广泛地 区。
通过大量发送无效请求或垃圾数据，使合法 用户无法正常访问网络资源。
无线通信加密技术
WEP加密
使用RC4流密码算法，对无线数据进行加密 ，但已被破解。
WPA2加密
使用AES算法，提供更高的加密强度和安全 性。
WPA加密
采用TKIP和AES算法，提供更高级别的安全 性。
WPA3加密
引入新的安全特性，进一步提高无线网络安 全性能。
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。
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。
无线通信基础知识
管理、小区配置数据、功率控制、定位和切换 ➢ BTS：收发信台，负责无线传输、无线分集、信道加密
及跳频等
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无线通信基础知识
第二章 GSM通信系统概述
网络交换子系统（NSS）
NSS主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性 管理所需的数据库功能
功能实体： MSC/VLR HLR/AUC EIR
下行：1805.2MHz+(N-512)*0.2
➢移动GSM1800M系统使用频点为512-561.
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无线通信基础知识
第一章 无线通信的基本概念
1.3 联通GSM900M数字蜂窝网移动通信系统：
➢工作频段：上行909~915MHz 下行954~960 MHz
➢频率与信道之间换算公式：上行：F=890+0.2*指令载波频率号 下行：F=935+0.2*指令载波频率号
无线通信基础知识
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无线通信基础知识
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课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 GSM通信系统概述 第三章 CDMA通信系统概述 第四章 射频基础知识
无线通信基础知识
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 无线通信概述 第二节 无线通信频段和
上行：F=885+0.2*（指令载波频率号-999） 下行：F=930+0.2*（指令载波频率号-999）
无线通信基础知识
第一章 无线通信的基本概念
1.2 移动GSM1800M数字蜂窝网移动通信系统：
➢工作频段：上行1710-1720MHz 下行1805-1815MHz
➢频率与信道之间换算公式：上行：1710.2MHz+(N-512)*0.2
及跳频等
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第二章 GSM通信系统概述
网络交换子系统（NSS）
NSS主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性 管理所需的数据库功能
功能实体： MSC/VLR HLR/AUC EIR
下行：1805.2MHz+(N-512)*0.2
➢移动GSM1800M系统使用频点为512-561.
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第一章 无线通信的基本概念
1.3 联通GSM900M数字蜂窝网移动通信系统：
➢工作频段：上行909~915MHz 下行954~960 MHz
➢频率与信道之间换算公式：上行：F=890+0.2*指令载波频率号 下行：F=935+0.2*指令载波频率号
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课程内容
第一章 无线通信基本概念 第二章 GSM通信系统概述 第三章 CDMA通信系统概述 第四章 射频基础知识
无线通信基础知识
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第一章 无线通信的基本概念
第一节 无线通信概述 第二节 无线通信频段和
上行：F=885+0.2*（指令载波频率号-999） 下行：F=930+0.2*（指令载波频率号-999）
无线通信基础知识
第一章 无线通信的基本概念
1.2 移动GSM1800M数字蜂窝网移动通信系统：
➢工作频段：上行1710-1720MHz 下行1805-1815MHz
➢频率与信道之间换算公式：上行：1710.2MHz+(N-512)*0.2
无线电基础知识(PPT课件)
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2.3、稳压电路
理想的稳压电路输出电阻Ro=0,则Vo与负载RL无关，为了降低Ro,稳定Vo, 高质量的稳压电路必须采用深度电压负反馈以改善电路性能。
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化
2.3.1 二极管稳压电路 2.3.2 串联型稳压电路 2.3.3 三端集成稳压电路
一般总是把高频载波信号和调制信号分别 加在谐振功率放大器的晶体管的某个 电极上，利用晶体管的发射结进行频 率变换，并通过选频放大，从而达到 调幅的目的。根据信号所加的电极不 同，可分为基极调幅，集电极调幅和 发射极调幅等多种调幅电路。
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2）调频FM：使高频振荡的频率随
信号而改变叫做调频。
1.3.5 无线电信号的解调
解调：将调制信号还原出来的过程。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。
1）发射的无线电波如何被接收到：
3）变频（混频）
电磁波在空间传播时，如果遇到导体，会使导体 将一定频率范围的已调
产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁 波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中 的导体，就可以接收到电磁波了。
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半波整流：
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全波整流：
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桥式整流：
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2.2、滤波电路 滤波：将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。 电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。 经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变 了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
第2讲无线传输技术基础
描述天线性能特性的常用方法是辐射模式，它 是作为空间协同函数的天线的辐射属性的图形化表 示。
各向同性天线（全向天线）的辐射模式是以天 线为中心的一个球体。
理想的辐射模式
B方向功率强
与天线位置的相对距离决定相对功率。
2．2．2 天线类型
❖ 天线的分类
☆按用途分 通信天线、电视天线、雷达天线等。
☆按工作频段分 短波天线、超短波天线、微波天线等
2．5 移动环境中的衰退
在移动环境中，两个天线中的一个相对于另一 个在移动，各种障碍物的相对位置会随时间而改变， 由此会产生比较复杂的传输结果。
❖ 多径传播效果：一个信号的多个副本可能会在不 同的相位抵达。
❖ 多径传播机制分为3种：反射、散射和衍射 ❖ 移动通信中的衰退效果可分为快速或慢速 ❖ 衰退效果也可分为平面或选择性
❖ 微波(以及无线电广播频段)的损耗公式
❖ d:距离，波长，
4d
2
L 10lg
❖ 微波的损耗随距离的平方而变化
❖ 损伤的另一个原因是干扰，随着微波应用的不断 增多，传输区域重叠，干扰始终是一个威胁。因 此，频带的分配需要严格控制。
地面微波
❖ 长途电信系统最常用的频段位于： 4GHz~6GHz，现在新开通了11GHz频段。
❖ 多径：在通信系统中，由于通信地面站天线波束 较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响， 使接收机收到经折射、反射和直射等几条路径到 达的电磁波，这种现象就是多径效应。
❖ 折射： 信号在不同密度介质中传输产生的衰减。
讨论
❖ 1、比较无线电波信号的三种传播 方式。
❖ 2、分析直线传输系统中各种损伤 产生的原因。
☆有限性 ☆排它性 ☆复用性 ☆非耗尽性 ☆传播性 ☆易干扰性
各向同性天线（全向天线）的辐射模式是以天 线为中心的一个球体。
理想的辐射模式
B方向功率强
与天线位置的相对距离决定相对功率。
2．2．2 天线类型
❖ 天线的分类
☆按用途分 通信天线、电视天线、雷达天线等。
☆按工作频段分 短波天线、超短波天线、微波天线等
2．5 移动环境中的衰退
在移动环境中，两个天线中的一个相对于另一 个在移动，各种障碍物的相对位置会随时间而改变， 由此会产生比较复杂的传输结果。
❖ 多径传播效果：一个信号的多个副本可能会在不 同的相位抵达。
❖ 多径传播机制分为3种：反射、散射和衍射 ❖ 移动通信中的衰退效果可分为快速或慢速 ❖ 衰退效果也可分为平面或选择性
❖ 微波(以及无线电广播频段)的损耗公式
❖ d:距离，波长，
4d
2
L 10lg
❖ 微波的损耗随距离的平方而变化
❖ 损伤的另一个原因是干扰，随着微波应用的不断 增多，传输区域重叠，干扰始终是一个威胁。因 此，频带的分配需要严格控制。
地面微波
❖ 长途电信系统最常用的频段位于： 4GHz~6GHz，现在新开通了11GHz频段。
❖ 多径：在通信系统中，由于通信地面站天线波束 较宽，受地物、地貌和海况等诸多因素的影响， 使接收机收到经折射、反射和直射等几条路径到 达的电磁波，这种现象就是多径效应。
❖ 折射： 信号在不同密度介质中传输产生的衰减。
讨论
❖ 1、比较无线电波信号的三种传播 方式。
❖ 2、分析直线传输系统中各种损伤 产生的原因。
☆有限性 ☆排它性 ☆复用性 ☆非耗尽性 ☆传播性 ☆易干扰性
《无线通信基础知识》课件
探讨移动通信在智能手机和物 联网等领域的应用和未来前景。
无线安全与隐私
1 无线通信的安全问题
介绍无线通信面临的安全威胁和风险。
2 加密和身份认证
讨论无线通信中常用的加密和身份认证技 术，以保障通信数据的安全性。
无线通信技术
无线通信的定义和原 理
解释无线通信的概念和基 本原理，包括信号传输和 接收的过程。
不同类型的无线通信 技术
介绍不同种类的无线通信 技术，如蓝牙、Wi-Fi和移 动通信技术。
无线信号传输和接收
探讨无线信号在传输和接 收过程中的关键技术和要 点。
无线网络
1
无线网络的基本概念
解释无线网络的基本概念，如网络拓扑结构和网络组件。
《无线通信基础知识》 PPT课件
无线通信技术是现代社会的基石，了解其基础知识至关重要。本课程将带你 深入了解无线通信的原理、无线网络和移动通信，以及无线安全与隐私。
课程介绍
1 PPT课件的目的和重要性
2 课程内容概述
了解PPT课件制作的目的和重要性，提高 教学效果和学习体验。
简要概述本课程所涵盖的无线通信基础知 识的内容。
2
无线局域网和无线广域网
介绍无线局域网（WLAN）和无线广域网（WWAN）的原理和应用。
3
无线网络的优势和挑战
讨论无线网络相对历程
详细描述移动通信系统自诞生 以来的发展历程。
不同方式的移动通信技术 移动通信的应用和前景
介绍不同方式的移动通信技术， 如2G、3G、4G和即将到来的 5G。
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【1】
第2章 无线通信基础
提问 1、无线信道的传播特征主要从哪两个方面加以描述的？
平均信号强度(大尺度衰落)和小尺度衰落 2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？对通信系统
有什么影响？
大尺度衰落：反映信号的平均功率随距离增大而产生的 缓慢变化，包括大尺度路径损耗和阴影衰落，主要影 响通信距离或覆盖范围。 ——慢衰落 小尺度衰落：主要表现为多径衰落，反映数十个波长 区间内信号功率的快变化，是影响接收信号质量的主 要因素。——快衰落
为波长，单位为m；
【12】
第2章 无线通信基础
自由空间的传播衰减为
Pr GtGr2
Pt (4π)2 d 2
接收功率衰减与 距离的关系为 20dB/十倍程
（2-2-3）
工程上常用的dB为单位，正值表示衰减，则式(2-2-3)可写成
P ( d L ) B 1 lP P 0 g r t 1 l 0 g ( G 4 π tG ) 2 rd 2 2 2 ld 0 g 1 lG 0 g t 2 l 0 g 4 A π e
【3】
第2章 无线通信基础
2.2 大尺度路径损耗
2.2.1 概述
电磁波传播模型的研究重点： 1、预测发射机在一定距离处的平均接收信号强度(或路 径损耗)； 预测平均信号强度描述的是发射机与接收机之间长距离 上的信号强度变化，这种模型称为大尺度传播模型。用于估 计无线信号覆盖范围的传播模型。 2、对特定位置附近信号强度变化进行分析。 无线通信系统工作的地形多种多样，所以，一种单一的传 播模型是无法准确描述收发机之间电波的传播特性，需要根 据不同的地域环境使用几种不同的模型。
第2章 无线通信基础
提问 1、无线信道的传播特征主要从哪两个层面加以描述的？ 2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？对通信系统 有什么影响？ 3、在无线通信系统中，对接收信号影响比较严重的四种 效应是什么？ 4、辐射体向空间辐射电磁场，依据其空间特性不同， 可以将其划分为哪三个不同的区域？
5、依据不同的频率，无线电波在空间有哪三种基本传播
（2-2-4） 式（2-2-4）说明，对于自由空间的电磁波传播，距离增加一 倍时，传播衰减增加6 dB(20lg2dB)；传播距离增加到10倍时， 衰减增加20 dB。
【13】
第2章 无线通信基础
Friis公式（2）：适用范围 I. Friis自由空间传播模型仅适用于天线远场区。 【定义】远场区为接收天线与发射天线的距离df 满 足下列条件的区域： df >>D 和 df >>λ
【7】
第2章 无线通信基础
3. 按照地物的密集程度不同可以分为三类地区： – 开阔地：在电波传播的路径上无高大树木、建 筑物等障碍物，呈开阔状地面，如农田、荒野、 广场、沙漠和戈壁滩等； – 郊区：在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密， 如有少量的低层房屋或小树林等 – 市区：有较密集的建筑物和高层楼房
【10】
第2章 无线通信基础
Friis公式（1）：定义
发射天线为全向均匀辐射，发射功率为 Pt ，则以发射源为中心，d为半径的球面 上单位面积功率为：
S ＝ Pt / 4 d2
发射天线增益：Gt 发射天线在距离d处的辐射功率密度为
Pd
Pt Gt 4πd 2
（2-2-1）
信号强度随着距离的平方成反比衰减。
【8】
第2章 无线通信基础
2.2.2 自由空间传播模型
电波向周围空间扩散传播时，距离越远，单位面积 上所接收的能量就越少，这种电波扩散引起的衰耗称为 自由空间传播损耗。
自由空间传播模型的作用：用于预测接收机和发射 机之间完全无遮挡时的视线路径接收信号强度。
自由空间传播的条件：理想的均匀介质；无阻挡、 无反射、无绕射、无散射，无吸收。
【4】
第2章 无线通信基础
为了建立比较贴合实际的大尺度损耗模型，需要将不同 的地域环境根据地形起伏或地物高度、密度进行分类。
1、根据地形起伏情况，分成中等起伏地形和不规则地 形两大类。
中等起伏地形：指在无线传播路径的地形剖面图上，地 面起伏高度不超过20米，并且起伏缓慢，起伏地形最高点与 最低点之间的水平距离大于它们之间的高度差。
【9】
第2章 无线通信基础
通常可以把满足以下条件的空间近似视为自由空间： a) 地面上空大气层是各向同性的均匀介质 b) 无损耗的无限大空间（只有传播损耗） 如卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间 传播。
直射波可近似按自由空间传播模型进行预测，是电 磁波传播的最简单情况。
Friis公式给出了在自由空间中，距发射机d 处接收 天线的接收功率。
不规则地形：如水路混合地形、孤立的山岳、丘陵地等。 通常以中等起伏地形作为研究基准，其他情况下的传播 模型则通过对基准情况模型进行修正得到。
【5】
第2章 无线通信基础
2、按服务区域的人口密度、建筑物密度及高度、经济发 展水平及前景等情况进行分类，无线覆盖区域可以划分成如 下类型：大城市、中等城市、小城镇和农村。
d Pt
【11】
第2章 无线通信基础
接收天线有效面积：Ae = Gr 2 / 4 其中：Gr为接收天线增益， 为信号波长。
自由空间中距发射机d处天线的接收功率为：
Pr 4P tG dt2AePtGtGr4d2（2-2-2）
其中：Pt为发射功率；Gt是发射天线增益 Pr为接收功率；Gr是接收天线增益 d是T-R间距离，单位为m；
建筑物的密度与高度对电波传播会产生两方面的影响： 1、高大密集的建筑物对电波传播会产生反射、散射、能量吸 收等，这些因素综合起来会加快电波传播的大尺度损耗； 2、高大建筑物还会造成电波阴影，阴影区的信号强度可能会 非常弱。 这些地域类型的具体描述如表2-2所2-2 无线覆盖区域类型划分
【2】
第2章 无线通信基础
提问 3、在无线通信系统中，对接收信号影响比较严重的四种 效应是什么？ 阴影效应； 多径效应；远近效应；多普勒效应。
4、辐射体向空间辐射电磁场，依据其空间特性不同， 可以将其划分为哪三个不同的区域？ 三个不同的区域：近场区、中间区和远场区。
5、依据不同的频率，无线电波在空间有哪三种基本传播 方式？ 地球表面波传播、天波传播和空间波传播。
第2章 无线通信基础
提问 1、无线信道的传播特征主要从哪两个方面加以描述的？
平均信号强度(大尺度衰落)和小尺度衰落 2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？对通信系统
有什么影响？
大尺度衰落：反映信号的平均功率随距离增大而产生的 缓慢变化，包括大尺度路径损耗和阴影衰落，主要影 响通信距离或覆盖范围。 ——慢衰落 小尺度衰落：主要表现为多径衰落，反映数十个波长 区间内信号功率的快变化，是影响接收信号质量的主 要因素。——快衰落
为波长，单位为m；
【12】
第2章 无线通信基础
自由空间的传播衰减为
Pr GtGr2
Pt (4π)2 d 2
接收功率衰减与 距离的关系为 20dB/十倍程
（2-2-3）
工程上常用的dB为单位，正值表示衰减，则式(2-2-3)可写成
P ( d L ) B 1 lP P 0 g r t 1 l 0 g ( G 4 π tG ) 2 rd 2 2 2 ld 0 g 1 lG 0 g t 2 l 0 g 4 A π e
【3】
第2章 无线通信基础
2.2 大尺度路径损耗
2.2.1 概述
电磁波传播模型的研究重点： 1、预测发射机在一定距离处的平均接收信号强度(或路 径损耗)； 预测平均信号强度描述的是发射机与接收机之间长距离 上的信号强度变化，这种模型称为大尺度传播模型。用于估 计无线信号覆盖范围的传播模型。 2、对特定位置附近信号强度变化进行分析。 无线通信系统工作的地形多种多样，所以，一种单一的传 播模型是无法准确描述收发机之间电波的传播特性，需要根 据不同的地域环境使用几种不同的模型。
第2章 无线通信基础
提问 1、无线信道的传播特征主要从哪两个层面加以描述的？ 2、什么是大尺度衰落？什么是小尺度衰落？对通信系统 有什么影响？ 3、在无线通信系统中，对接收信号影响比较严重的四种 效应是什么？ 4、辐射体向空间辐射电磁场，依据其空间特性不同， 可以将其划分为哪三个不同的区域？
5、依据不同的频率，无线电波在空间有哪三种基本传播
（2-2-4） 式（2-2-4）说明，对于自由空间的电磁波传播，距离增加一 倍时，传播衰减增加6 dB(20lg2dB)；传播距离增加到10倍时， 衰减增加20 dB。
【13】
第2章 无线通信基础
Friis公式（2）：适用范围 I. Friis自由空间传播模型仅适用于天线远场区。 【定义】远场区为接收天线与发射天线的距离df 满 足下列条件的区域： df >>D 和 df >>λ
【7】
第2章 无线通信基础
3. 按照地物的密集程度不同可以分为三类地区： – 开阔地：在电波传播的路径上无高大树木、建 筑物等障碍物，呈开阔状地面，如农田、荒野、 广场、沙漠和戈壁滩等； – 郊区：在靠近移动台近处有些障碍物但不稠密， 如有少量的低层房屋或小树林等 – 市区：有较密集的建筑物和高层楼房
【10】
第2章 无线通信基础
Friis公式（1）：定义
发射天线为全向均匀辐射，发射功率为 Pt ，则以发射源为中心，d为半径的球面 上单位面积功率为：
S ＝ Pt / 4 d2
发射天线增益：Gt 发射天线在距离d处的辐射功率密度为
Pd
Pt Gt 4πd 2
（2-2-1）
信号强度随着距离的平方成反比衰减。
【8】
第2章 无线通信基础
2.2.2 自由空间传播模型
电波向周围空间扩散传播时，距离越远，单位面积 上所接收的能量就越少，这种电波扩散引起的衰耗称为 自由空间传播损耗。
自由空间传播模型的作用：用于预测接收机和发射 机之间完全无遮挡时的视线路径接收信号强度。
自由空间传播的条件：理想的均匀介质；无阻挡、 无反射、无绕射、无散射，无吸收。
【4】
第2章 无线通信基础
为了建立比较贴合实际的大尺度损耗模型，需要将不同 的地域环境根据地形起伏或地物高度、密度进行分类。
1、根据地形起伏情况，分成中等起伏地形和不规则地 形两大类。
中等起伏地形：指在无线传播路径的地形剖面图上，地 面起伏高度不超过20米，并且起伏缓慢，起伏地形最高点与 最低点之间的水平距离大于它们之间的高度差。
【9】
第2章 无线通信基础
通常可以把满足以下条件的空间近似视为自由空间： a) 地面上空大气层是各向同性的均匀介质 b) 无损耗的无限大空间（只有传播损耗） 如卫星通信系统和微波视距无线链路是典型的自由空间 传播。
直射波可近似按自由空间传播模型进行预测，是电 磁波传播的最简单情况。
Friis公式给出了在自由空间中，距发射机d 处接收 天线的接收功率。
不规则地形：如水路混合地形、孤立的山岳、丘陵地等。 通常以中等起伏地形作为研究基准，其他情况下的传播 模型则通过对基准情况模型进行修正得到。
【5】
第2章 无线通信基础
2、按服务区域的人口密度、建筑物密度及高度、经济发 展水平及前景等情况进行分类，无线覆盖区域可以划分成如 下类型：大城市、中等城市、小城镇和农村。
d Pt
【11】
第2章 无线通信基础
接收天线有效面积：Ae = Gr 2 / 4 其中：Gr为接收天线增益， 为信号波长。
自由空间中距发射机d处天线的接收功率为：
Pr 4P tG dt2AePtGtGr4d2（2-2-2）
其中：Pt为发射功率；Gt是发射天线增益 Pr为接收功率；Gr是接收天线增益 d是T-R间距离，单位为m；
建筑物的密度与高度对电波传播会产生两方面的影响： 1、高大密集的建筑物对电波传播会产生反射、散射、能量吸 收等，这些因素综合起来会加快电波传播的大尺度损耗； 2、高大建筑物还会造成电波阴影，阴影区的信号强度可能会 非常弱。 这些地域类型的具体描述如表2-2所2-2 无线覆盖区域类型划分
【2】
第2章 无线通信基础
提问 3、在无线通信系统中，对接收信号影响比较严重的四种 效应是什么？ 阴影效应； 多径效应；远近效应；多普勒效应。
4、辐射体向空间辐射电磁场，依据其空间特性不同， 可以将其划分为哪三个不同的区域？ 三个不同的区域：近场区、中间区和远场区。
5、依据不同的频率，无线电波在空间有哪三种基本传播 方式？ 地球表面波传播、天波传播和空间波传播。