西电宽带无线通信课件第一章 绪论(概述) (12年)
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1_绪论(战金龙)
西安邮电学院通信工程系
LTE的主要技术特征
3GPP从“系统性能要求”、“网络的部署场景”、“网络架构”、“业 务支持能力”等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比，LTE具有如下技 术特征： (1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。 (2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA); 上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。 (3)以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上将基于分组交换。 (4)QoS保证，通过系统设计和严格的QoS机制，保证实时业务(如VoIP) 的服务质量。 (5)系统部署灵活，能够支持1.25MHz-20MHz间的多种系统带宽。保证 了将来在系统部署上的灵活性。 (6)降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，解决了向下兼容的 问题并降低了网络时延，时延可达U-plan<5ms，C-plan<100ms。 (7)增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位置不变的情况下增加小 区边界比特速率。如MBMS(多媒体广播和组播业务)在小区边界可提供 1bit/s/Hz的数据速率。 (8)强调向下兼容，支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。 与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、 延迟降低、广域覆盖和向下兼容。
STBC-OFDM SFBC V-BLAST OFDM GLSTBC-OFDM GLSFBC-OFDM
空时编码结合正交频分复用（ 6学时）
西安邮电学院通信工程系
教学计划
智能天线系统（3学时）
智能天线基本原理 波束形成 DOA估计
宽带通信网绪论
终极目标是什么？
2020/8/15
Introduction/2012
14
传输光纤化
商用
1.6 Tbit/s ( 160×10Gb/s )的DWDM系统大量商用 朗讯的LambdaXtreme™ Transport
配置成128 x 10Gb/s (1.28Tbps)的系统，传输距离达4000km 配置成64 x 40Gb/s (2.56Tbps)的系统，传输距离达1000km
技真术正 专 有IP家价网的值预的的测内优往容往往势不往和靠出谱现面在临观点的的挑差异战之中
下一代通信网络（NGN，NGI）
The rules of war are simple but seldom followed.
——Bevin Alexander
2020/8/15
Introduction/2012
17
分组交换技术
11 10 14
13 12
20 19 18 17 16 15
9 8 7 6 1 2 3
4
5
2020/8/15
Introduction/2012
18
两种分组交换方式
虚电路
面向连接方式，呼叫期间路由固定 呼叫分成三个阶段：建立，传数据，拆线 典型实例：ATM
如果带宽无限大，哪些技术将会消亡，哪些 新技术会出现，哪些技术不会受到影响
2020/8/15
Introduction/2012
10
主要内容
通信网技术的发展历程
对预于测 现 互当状联前、网趋的的势未网的来分如络析同发没预有测展标股趋准票答市势案场
影响 大我趋国势的的原网则和络要现素并状不复杂，但往往被忽视
宽带通信网课程内容（2012）
无线通信基础知识PPT课件
第1页/共68页
自由空间的电波传播
自由空间的传播损耗
L Pt
当G
t=G
r=
1
时，
L
4d
2
Pr
分贝式
L 32.45 20 log f 20 log d
接收换算
Pr (dBm) 10 log Pr (mW )
Pr (dBW ) 10 log Pr (W )
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电波传播机制
• 反射（Reflection） • 当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射。反射发生在地球表面、建筑物和墙壁表面
• 基本概念 实现不同地点、不同用户接入网络的技术
• 多址接入与信道 信道：传输信息的通道
无线信道：(f，t，C，S)
• 分类： 频分多址 (FDMA)，频道划分，频带独享，时间共享 时分多址 (TDMA)，时隙划分，时隙独占，频率共享 码分多址 (CDMA)，码型划分，时隙，频率共享 空分多址 (SDMA)，空间角度划分，频率/时隙/码共享
第20页/共68页
频率复用和蜂窝小区
• 移动通信网的区域覆盖方式分为两类：一类是小 容量的大区制；另一类是大容量的小区制。
• 大区制是指一个基站覆盖整个服务区。为了增大 单基站的服务区域，天线架设要高，发射功率要 大。但是这只能保证移动台可以接收到基站的信 号。反过来，当移动台发射时，由于受到移动台 发射功率的限制，就无法保障通信了。
S K N
• 共同使用全部可用频率的N个小区叫做一簇。如果簇在系 统中共同复制了M次，则信道的总数C，可以作为容量的 一个度量:
C MKN MS
• 其中，N叫做簇的大小，典型值为4、7或12。
第26页/共68页
高频西电教学课件：1 绪论
第1章 绪 论
ppt
课
件
第1章 绪论
➢1.1 无线通信系统概述 ➢1.2 信号、频谱与调制 ➢1.3 本课程的特点 ➢思考题与习题
第1章 绪 论
ppt
课
件
什么是信息：
是指在人类的生产、生活和科学研究等方面相互之间需要 传递的各种数据的总称。
如：生活中的语音、图像、使用的密码、姓名、年龄；机 器设备的控制指令；宇宙探索之中的科研数据等！
2、按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单 工方式。
3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以 及混合调制等。
第1章 绪 论
ppt
课
件
4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通
信, 也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体
通信等。
各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂 程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路及其原理 都是相同的, 遵从同样的规律。 本书将以模拟通信为重点 来研究这些基本电路, 认识其规律。 这些电路和规律完全 可以推广应用到其它类型的通信系统。
第1章 绪 论
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课
件
1.2 无线电信号的频谱及特性
一、无线电信号的频率及分段
1、信号频率及波谱 任何信号都具有一定的频率或波长。 我们这里所讲的
频率特性就是无线电信号的频率或波长。 电磁波辐射的波 谱很宽, 如图 1 — 4 所示。
第1章 绪 论
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课
件
紫外线
无线电波 105
红外线
1015
相应地改变本地振荡信号频率即可。
优点：由于中频比载频低的多，对选频网络的Q值要 求低的多，容易实现高增益。
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课
件
第1章 绪论
➢1.1 无线通信系统概述 ➢1.2 信号、频谱与调制 ➢1.3 本课程的特点 ➢思考题与习题
第1章 绪 论
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课
件
什么是信息：
是指在人类的生产、生活和科学研究等方面相互之间需要 传递的各种数据的总称。
如：生活中的语音、图像、使用的密码、姓名、年龄；机 器设备的控制指令；宇宙探索之中的科研数据等！
2、按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单 工方式。
3、按照调制方式的不同来划分, 有调幅、 调频、 调相以 及混合调制等。
第1章 绪 论
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课
件
4、按照传送的消息的类型分类, 有模拟通信和数字通
信, 也可以分为话音通信、图像通信、数据通信和多媒体
通信等。
各种不同类型的通信系统, 其系统组成和设备的复杂 程度都有很大不同。但是组成设备的基本电路及其原理 都是相同的, 遵从同样的规律。 本书将以模拟通信为重点 来研究这些基本电路, 认识其规律。 这些电路和规律完全 可以推广应用到其它类型的通信系统。
第1章 绪 论
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课
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1.2 无线电信号的频谱及特性
一、无线电信号的频率及分段
1、信号频率及波谱 任何信号都具有一定的频率或波长。 我们这里所讲的
频率特性就是无线电信号的频率或波长。 电磁波辐射的波 谱很宽, 如图 1 — 4 所示。
第1章 绪 论
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课
件
紫外线
无线电波 105
红外线
1015
相应地改变本地振荡信号频率即可。
优点：由于中频比载频低的多，对选频网络的Q值要 求低的多，容易实现高增益。
微波电路西电雷振亚老师的课件1章射频微波工程介绍
第1章 射频/微波工程介绍
1.2 射频/
1.2.1 射频/ 1． 射频/微波能像光线一样在空气或其他媒体中沿直
线以光速传播,在不同的媒体界面上存在入射和反射现 象。这是因为射频/微波的波长很短,比地球上的一般 物体（如舰船、 飞机、 火箭、 导弹、 汽车、 房屋 等）的几何尺寸小的多或在同一个数量级。
第1章 射频/微波工程介绍
1.4 射频/
射频/微波电路的经典用途是通信和雷达系统。近 年来发展最为迅猛的当数个人通信系统,当然,导航、 遥感、 科学研究、 生物医学和微波能的应用也占有 很大的市场份额。下面归纳出射频/微波电路的各种用 途,并给出几个应用实例。
(1) 无线通信系统: 空间通信,远距离通信,无线对讲,蜂窝移动,个人 通信系统,无线局域网,卫星通信,航空通信,航海通信, 机车通信,业余无线电等。
第1章 射频/微波工程介绍
(2) 频率变换器： 将一个或两个频率的信号变为另 一个所希望的频率信号,如分频器、 变频器、 倍频器、 混频器等。
(3) 频率选择电路： 在复杂的频谱环境中,选择所 关心的频谱范围。经典的频率选择电路是滤波器,如低通 滤波器、 带通滤波器、 高通滤波器和带阻滤波器等。 近年发展起来的高速电子开关由于体积小,在许多方面取 代了滤波器来实现频率选择。在射频/微波工程中,这些 电路可以独立工作,也可以相互组合,还可以与其他电路 组合,构成射频/微波电路子系统。
第1章 射频/微波工程介绍
1.1 常用无线电频段
当今社会,技术发展之迅猛,对人们生活影响之重 大,首推无线电技术。射频/微波工程就是这一领域的 核心。过去的100多年来,人们对射频/微波技术的认识 和使用日趋成熟。
从图1-1 所示的无线电技术的发展历史可以看出, 近年来射频/微波工程的应用已经发展到了近乎极至的 状态。
射频微波电路导论西电PPT课件
容阻断，而 ， 和
RF LO
项可以用低通滤波器阻断，剩下的IF输出电流为
2LO 2RF
iIF
(t)
Gd' 2
VRFVLO
cos IF t
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一个实际的微带实现的12GHz单端混频器
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定向环滤波器苛刻的选择在ωL频率上，提供一些LO和RF的隔离，并且降低 来自LO源的调幅噪声对整个混频器噪声系数的影响
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感谢您的观看！
第48页/共48页
按相位分配关系有180°单平衡混频器和90°单平衡混频器两种
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180°单平衡混频器
第27页/（180°）
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90°单平衡混频器
采用3dB变阻定向耦合器
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单平衡混频器主要优点：
1. 单平衡混频器的输入匹配和RF－LO的隔离度得到改善 2. 充分利用信号及本振功率，并使两管混频电流的中频成分叠加，因此可增
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分类 1 单端混频器 2 单平衡混频器 3 双平衡混频器
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1 单端混频器
单端混频器等效电路
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设RF输入电压是为ωRF的余弦波
vRF (t) VRF cosRFt
设LO输入电压是为ωLO的余弦波
vLO (t) VLO cosLOt
对于二极管，采用小信号近似式得出总得二极管电流为
第37页/共48页
一种宽带微带线检波器
第38页/共48页
开关与移相器
开关、移相器和衰减器都称为微波控制电路。开关在时分多工器、时分通道选择、 脉冲调制、收发开关、波束调整等方面都有广泛的应用
无线通信基础PPT课件
将数字基带信号经过载波调制，把频谱搬移到高 频处再传输，这种传输称为数字频带传输。
X
34
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
波形编码：
将时域的模拟语音的（电压）波形信号经过采样 、量化、编码而形成数字语音信号。
如脉冲编码调制（PCM）、增量调制（ΔM）及 其变形均属于波形编码。适合用于有线通信中。
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）
第
页
语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
混合编码：
在混合编码的信号中，既含有若干语音特征参量 信息又含有部分波形编码信息。
规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、矢量 和激励线性预测编码（VSELP）等属于混合编码。 在数字移动通信中得到了广泛应用。
X
37
1.3.3 数字调制技术
第
页
1、三种基本调制方式
X
12
1.1.2 无线电波的传播特性
第
页
3、无线电波传输中的多径衰落 多径衰落可能引起两种特殊的选择性衰落： （1）频率选择性衰落
（2）时间选择性衰落
X
13
1.1.2 无线电波的传播特性
第
页
4、电离层的结构及其对短波信道的影响
电离层中的电子和离子密 度在空间各处不相同，而 且在不停地变动，这种不 均匀性会使得无线电波在 传输过程中会出现多径衰 落、相位起伏、多普勒频 移等一系列对通信不利的 影响。
X
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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
波形编码：
将时域的模拟语音的（电压）波形信号经过采样 、量化、编码而形成数字语音信号。
如脉冲编码调制（PCM）、增量调制（ΔM）及 其变形均属于波形编码。适合用于有线通信中。
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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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语音编码的基本方法：波形编码和参量编码
混合编码：
在混合编码的信号中，既含有若干语音特征参量 信息又含有部分波形编码信息。
规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、矢量 和激励线性预测编码（VSELP）等属于混合编码。 在数字移动通信中得到了广泛应用。
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1.3.3 数字调制技术
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1、三种基本调制方式
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1.1.2 无线电波的传播特性
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3、无线电波传输中的多径衰落 多径衰落可能引起两种特殊的选择性衰落： （1）频率选择性衰落
（2）时间选择性衰落
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1.1.2 无线电波的传播特性
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4、电离层的结构及其对短波信道的影响
电离层中的电子和离子密 度在空间各处不相同，而 且在不停地变动，这种不 均匀性会使得无线电波在 传输过程中会出现多径衰 落、相位起伏、多普勒频 移等一系列对通信不利的 影响。
西安电子科技大学 信号与系统课件第一章
第1-7页
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©西安电子科技大学电路与系统教研中心
信号与系统 电子教案
1.2 信号的描述和分类 演示
2. 连续信号和离散信号
根据信号自变量为连续/离散的特点进行区分。 （1）连续时间信号： 在连续的时间范围内(-∞<t<∞）有定义的信号 称为连续时间信号，简称连续信号。函数值为连续时 常称为模拟信号。 这里的“连续”指函数的定义域—时间是连续的， 但可含间断点，至于值域可连续也可不连续。
第1-3页
■
©西安电子科技大学电路与系统教研中心
信号与系统 电子教案
1.1 绪论
二、系统的概念
信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置， 这样的物理装置常称为系统。 一般而言，系统(system)是指若干相互关联的 事物组合而成具有特定功能的整体。 如手机、电视机、通信网、计算机网等都可以 看成系统。它们所传送的语音、音乐、图像、文字 等都可以看成信号。信号的概念与系统的概念常常 紧密地联系在一起。 系统的基本作用是对输入 信号进行加工和处理，将其转 激励 换为所需要的输出信号。
f(k)= {…，0，1，2，-1.5，2，0，1，0，…} ↑ k=0
通常将对应某序号m的序列值称为第m个样点的“样值”
第1-10页
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©西安电子科技大学电路与系统教研中心
信号与系统 电子教案
1.2 信号的描述和分类 演示
3. 周期信号和非周期信号
周期信号(period signal)是定义在(-∞，∞)区 间，每隔一定时间T (或整数N），按相同规律重复 变化的信号。 连续周期信号f(t)满足 f(t) = f(t + mT)，m = 0,±1,±2,…
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信号与系统 电子教案
1.2 信号的描述和分类 演示
2. 连续信号和离散信号
根据信号自变量为连续/离散的特点进行区分。 （1）连续时间信号： 在连续的时间范围内(-∞<t<∞）有定义的信号 称为连续时间信号，简称连续信号。函数值为连续时 常称为模拟信号。 这里的“连续”指函数的定义域—时间是连续的， 但可含间断点，至于值域可连续也可不连续。
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信号与系统 电子教案
1.1 绪论
二、系统的概念
信号的产生、传输和处理需要一定的物理装置， 这样的物理装置常称为系统。 一般而言，系统(system)是指若干相互关联的 事物组合而成具有特定功能的整体。 如手机、电视机、通信网、计算机网等都可以 看成系统。它们所传送的语音、音乐、图像、文字 等都可以看成信号。信号的概念与系统的概念常常 紧密地联系在一起。 系统的基本作用是对输入 信号进行加工和处理，将其转 激励 换为所需要的输出信号。
f(k)= {…，0，1，2，-1.5，2，0，1，0，…} ↑ k=0
通常将对应某序号m的序列值称为第m个样点的“样值”
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信号与系统 电子教案
1.2 信号的描述和分类 演示
3. 周期信号和非周期信号
周期信号(period signal)是定义在(-∞，∞)区 间，每隔一定时间T (或整数N），按相同规律重复 变化的信号。 连续周期信号f(t)满足 f(t) = f(t + mT)，m = 0,±1,±2,…
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高频西电教学课件：1 绪论.ppt
X射线 宇宙射线
1020
1025
f/Hz
/m
3×10 3
3×10 －2
3×10 －7
(3.8～7.8)×10－7
3×10 －12 3×10 －17
图 1 — 4 电磁波波谱
第1章 绪 论
16
从上图可以知道，无线电波只是一种波长比较长的电
磁波, 占据的频率范围很广。 在自由空间中, 波长与频率 存在以下关系:
第1章 绪 论
为什么要使用通讯手段？
使信息能够—
传得更远 传得更快
第1章 绪 论
认识“波”
•声 波 机械波，频率低，分极低频声波、人类可感知 声波（20Hz-20kHz）和超声波；
•电磁波 电场和磁场交变耦合传播特性，光波属于电磁 波，人类可感知的光波频率范围为可见光区，
c• f
第1章 绪 论
注意：不同频段信号的产生、放大和接收的方法不同, 传播的能力和方式也不同, 因而其应用范围也不同。
不同频段的信号具有不同的分析与实现方法, 对 于米波以上（含米波, λ≥1 m）的信号通常用集总（中） 参数的方法来分析与实现, 而对于米波以下（λ<1 m）的 信号一般应用分布参数的方法来分析与实现， 当然, 这也 是相对的。
中频放大 与滤波
混频器
本地 振荡器
天线开关 高频放大
图1—1 无线通信系统的基本组成
第1章 绪 论
10
超外差接收机的主要特点就是由频率固定的中频放大器 来完成对接收信号的选择和放大；当信号频率改变时, 只要 相应地改变本地振荡信号频率即可。
优点：由于中频比载频低的多，对选频网络的Q值要 求低的多，容易实现高增益。
2、按照通信方式来分类, 主要有（全）双工、 半双工和单 工方式。
无线电通信课件(PPT30页)
1、什么是超短波
超短波，又叫米波或甚高频无线电波，也叫甚高频无线电波。 主要传播方式是直射波传播，传播距离不远，一般为几十公里，主 要用作调频广播、电视、导航、雷达及射电天文学等。
超短波通信的主要特点是，由于地面吸收较大和电离层不能反射 ，只能靠直线方式传输，称为视距通信，传输距离约50km，远距离 传输时需经中继站分段传输、称为接力通信，实践中发现，超短波 具有相当强的绕射能力，从而也可进行“超视距”通信。
3、电磁波的传输方式及特点
无线电磁波的传播方式按电磁波离开地面的高度，可以分为如 下五种： (1)(地波)（地面波）（表面波 ） 当接收天线距离发射天线较远 时，地面就象拱形大桥将两者隔开。那些走直线的电波就过不去 了。只有某些电波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种沿着 地球表面传播的电波就叫地波，也叫表面波。地面波传播无线电 波沿着地球表面的传播方式，称为地面波传播。
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Monday, July 20, 202020-Jul-
2020.7.20
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.7.2008:27:5420 July 202008:27
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。7/20/2
020 8:27:54 AM08:27:542020/7/20
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。7/20/2
谢 谢 大 家 020 8:27 AM7/20/2020 8:27 AM20.7.2020.7.20
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。20-Jul-2020 Ju ly 202020.7.20
Tong xun
无线宽带通信技术_1 概述
37
尤其对新的电信运营商，能够以无线技 术快速低成本地建设自己的接入网，与传统 的电信运营商竞争，这是一个至关重要的手 段，也是迅速切入市场的有效途径。
38
固定宽带无线接入系统的工作频率在 3GHz～40GHz，属于微波频段。如LMDS、 MMDS等。 不同频段固定无线接入技术的组网均采 用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要 提供业务的地区划分为若干服务区，每个服 务区内设基站，基站设备经点到多点无线链 路与服务区内的远端站通信。 固定宽带无线接入系统一般由三部分组 成：中心站（基站）、远端站、网管系统。
3பைடு நூலகம்
1.1.1 通信技术的总体发展
过去的10多年是通信技术、电信基础设 施建设及电信服务水平飞速发展的黄金十年， 高新技术不断涌现，基础设施日益完善，服 务模式推陈出新，形成了一个欣欣向荣的巨 大产业，涌现了一些具有代表性的通信技术。
4
有线通信： 随 着 20 世 纪 90 年 代 中 期 ATM 、 FR 、 DDN网络的大面积建设，电信数据网络市场 彻底告别了X.25时代，开启了一个宽带数据 网络发展与应用的春天。
5
在公众服务领域，无线和移动通信技术 及服务相对有线通信而言可谓是更加轰轰烈 烈，后来居上。 20 世纪 80 年代末的无线寻呼技术及服 务的出现，首次将普通百姓带入了一个移动 通信的时代。
6
第一代移动通信系统是以美国的 AMPS 标准和欧洲的 TACS 标准为代表的移动通信 系统，它是模拟体制的移动通信技术。 第二代移动通信系统的出现迅速将公众 个人移动通信服务推进了高速发展的黄金时 期。 第三代移动通信系统（简称3G）向人们 描绘的是一个空前眼花缭乱的移动通信服务 世界。
9
图1-1 信息网络技术的总体发展历程和趋势
西电计算机网络课件1
广播式 点对点式
一般来说，越是小的、地理位置局部化的 网络倾向于使用广播传输模式；而大的网 络通常采用点对点传输模式。
广播式
广播网络：只有一个通信信道，网络上所有的机 器都共享该信道。任何一台机器发送的短消息都 可以被其它所有机器接收到，分组中的地址域指 明了目标接收者。一台机器收到了一个分组后检 查它的地址域，如果该分组正是发送给自己的就 处理该分组，否则忽略。
服务与协议的关系
服务访问点 ＳＡＰ
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信 息）的地方。即ｋ层实体向（ｋ＋１）层实体提供服务的地点。 ＳＡＰ是对层间接口的一种抽象。这种接口在软件上的实现常有 两种方法：（１）层间的模块调用；（２）共享数据结构以及共 享数据缓冲区。
各层的设计问题
寻址（识别发络中不相邻节点间的端到 端链路通信的任务，该任务由两部分功能组成：
（1）中间节点上的路由转接功能； （2）在端结点上的启动、建立和维护端到端链路
的功能。 所以，NS被自然细分成两个层次（模块）：网 络层，传输层。
网络层功能
网络层：主要解决路由选择（即负责将终端系统经过网络的
在集中式分配方案中，一定具有一个仲裁单元 来决定下一个发送者（举例）； 非集中式的方法中由每台机器自己决定是否发 送数据。
城域网
基于有线电视的城域网； 无线城域网，IEEE802.16。
一个基于有线电视的城域网
无线城域网
广域网
子网一般使用基于存储-转发技术的分组交换，传输的数据单元 称为分组，当分组长度很小时称为信元。
协议三要素： （1）语法，即数据与控制信息的格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作及作
出何种反应； （3）同步，即事件完成顺序的详细说明。
一般来说，越是小的、地理位置局部化的 网络倾向于使用广播传输模式；而大的网 络通常采用点对点传输模式。
广播式
广播网络：只有一个通信信道，网络上所有的机 器都共享该信道。任何一台机器发送的短消息都 可以被其它所有机器接收到，分组中的地址域指 明了目标接收者。一台机器收到了一个分组后检 查它的地址域，如果该分组正是发送给自己的就 处理该分组，否则忽略。
服务与协议的关系
服务访问点 ＳＡＰ
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体进行交互（即交换信 息）的地方。即ｋ层实体向（ｋ＋１）层实体提供服务的地点。 ＳＡＰ是对层间接口的一种抽象。这种接口在软件上的实现常有 两种方法：（１）层间的模块调用；（２）共享数据结构以及共 享数据缓冲区。
各层的设计问题
寻址（识别发络中不相邻节点间的端到 端链路通信的任务，该任务由两部分功能组成：
（1）中间节点上的路由转接功能； （2）在端结点上的启动、建立和维护端到端链路
的功能。 所以，NS被自然细分成两个层次（模块）：网 络层，传输层。
网络层功能
网络层：主要解决路由选择（即负责将终端系统经过网络的
在集中式分配方案中，一定具有一个仲裁单元 来决定下一个发送者（举例）； 非集中式的方法中由每台机器自己决定是否发 送数据。
城域网
基于有线电视的城域网； 无线城域网，IEEE802.16。
一个基于有线电视的城域网
无线城域网
广域网
子网一般使用基于存储-转发技术的分组交换，传输的数据单元 称为分组，当分组长度很小时称为信元。
协议三要素： （1）语法，即数据与控制信息的格式； （2）语义，即需要发出何种控制信息，完成何种动作及作
出何种反应； （3）同步，即事件完成顺序的详细说明。
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HSPA+
HSDPA (P1)
1.8M/3.6Mbps
HSDPA(P2)
7.2/14.4Mb/s
DL:>40Mbps UL>10Mbps
LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps
384kb/s
HSUPA
6-8Mbps
TD-SCDMA无线技术演进路线
GSM/GPRS/EDGE
171kb/s/384kbps
国家重点实验室
Broadband Wireless Communications
(宽带无线通信)
盛敏 杨春刚 msheng@
国家重点实验室
课程的基本信息
• 课程编号: 0142228(专业) • 课程名称：宽带无线通信 • 硕士生选修课 • 课内学时数：46学时 • 上课时间：( 地点:J2-04) • 授课方式：讲课、自学、研讨 • 考试方式：笔试 • 先修课程：移动通信或个人无线通信
1995 2000 2005 HSDPA HSUPA 1xEV-DO 2010 2015 LTE DO Rev C
移动性
1985
商用时间
GSM cdmaOne
高 1G 中
AMPS TACS
E3G 3G
3G增强型
（3G演进型）
IMT-Advanced 4G
2G
WCDMA R99/R4 cdma2000 1X TD-SCDMA R4
国家重点实验室
教学目标
要求学生掌握宽带无线通信系统的基本原理、
主要的理论和技术，为设计和研究新型无线通信系 统打下良好的基础。通过本课程的学习，应当能就 本课程相关的专题写出有创新的研究报告。
国家重点实验室
教学内容
宽带无线通信系统是宽带信息网络的主要接入
手段和基础传输方式之一。通过宽带无线通信系统 随时随地接入Internet和享用多媒体业务是未来通 信领域的研究重点。 本课程重点介绍宽带无线通信的基本理论和主要技 术。包括宽带无线信道特征、高速和高效的传输技术、 宽带通信系统的容量、Ad hoc网络、无线网络容量、 移动IP技术和下一代无线通信系统。
TD-SCDMA的南湖会议 邮电部批准中国提交标准 1998.1 伊斯坦布尔 赫尔辛基 无线电大会 ITU会议 加洲棕榈泉 3GPP全会
西山会议
国家重点实验室
3GPP LTE
□□ 3GPP LTE（Long Term Evolution），又称之为UTRAN LTE。LTE的 目标峰值速率为下行100 Mbps，上行50 Mbps。 □□ LTE的主要系统目标如下： □□ 适用于不同的带宽：1.25~20 MHz □□ 支持“paired”和“unpaired”的频谱分配 □□ 以分组域业务为主要目标 □□ 降低无线网络时延：U-plan < 10 ms, C-plan < 100ms □□ 频谱效率：下行5 bps/Hz (3 to 4 times Release 6 HSDPA)；上行 2.5 bps/Hz (2 to 3 times Release 6 HSUPA) □□ 强调后向兼容，同时也考虑与系统性能的折衷（无线接口是 全新的技术，网络架构正在研究中）
MBWA+ MBWA
802.16m/WiMAX II 802.16e/WiMAX
宽带无线接入
FBWA 低 <10kbps <200kbps WLAN
802.11/WiFi 802.11a/g/n
数据速率
DSL
300kbps-10Mbps
FTTx
100M-1Gbps
国家重点实验室
cdma2000 1x
Market size
70～80% Challenging Mobile Multimedia 50%
语音业务
50% 2000 2005 30～20% 2010
国家重点实验室
固网上的应用在数年后会在移动网上出现
Data speed
Functionality
1G 100M
Audio
3 - 5 Years & Video broadband (DSL, CATV, etc.)
国家重点实验室
1 概述
国家重点实验室
1 概述
• Why? 宽带无线通信
– 无线通信系统的现状与愿景
• How？
– 无线通信系统的组成 – 无线通信的关键技术
国家重点实验室
无线通信的现状
国家重点实验室
国家重点实验室
Push to Talk Story Teller Credit Card
国家重点实验室
国家重点实验室
“铱”星系统
铱星 价格：3美元/分钟
Space-based handoffs, Spot-beam antenna, Power-efficient Eng., Handset Eng.,
网络管理
6个轨道*11颗星/每轨道
国家重点实验室
Metricom
Metricom公司开创了始终在线（ always-on ）的无线网络 接入的先河，并且让人们第一次看到了为移动用户提供的无处 不在（Ubiquitous）的 Internet接入。 64－128kbps峰值数据吞吐量。 Metricom公司过分超前于它的时代，它建立并试运营了第一个 无线Ad hoc网，采用数据包交换的无线通信方式，它建立的时 间超前于2.5G蜂窝/PCS（个人通信系统）技术的时间多年。所 以最终，Metricon公司在2001年被迫宣告破产。
国家重点实验室
IEEE 802无线标准概况
802.21
21: Handover 22: BWA over TV band
国家重点实验室
公共无线局域网（Public WLAN）
另外一个同样拥有一个令人兴奋的公共无线Internet网远
景的公司Mobilestar公司。 Mobilestar 公司在全球的星巴克（Starbucks）咖啡店中 都配置了公共无线局域网，公司也因此闻名于世。2002年前， Voicestream Wireless公司收购了Mobilestar公司，希望能拓展 WLAN服务，以增加该公司传统的PCS（个人无线通信业务） 业务。
(Rev. 0) 153.6kbps
无线移动技术演进路径
1xEV-DO Rev. 0
DL: 2.4Mbps UL:153.6kbps
演进型3G
DO Rev. C (UMB)
LBC DL: 100Mbps-1Gbps UL: 50-100Mbps SBC DL: 100Mbps-1Gbps UL: 50-100Mbps
Start of the World Wide Web
国家重点实验室
Why we need broadband Wireless Communication
Rich mobile services drive demand for bandwidth
国家重点实验室
无线通信愿景
国家重点实验室
Future Wireless Networks
国家重点实验室
无线通信的愿景
• 无线通信的愿景是随时（Anytime）随地 （Anywhere）的通信（Any information）。
有两家公司2002年前曾致力于实现这一通信目标，但由于他们过于超 前了当时的时代需求，迫使这两家公司宣布破产。 Iridium 公司(和一些类似的公司)在空中使用蜂窝电话系统的概念， 力图建立基于卫星的全球无线通信系统； 同时，Metricom公司却力图，通过一个巨大的工作在不需要许可的 频段上的低功耗设备构成的无线网络，采用互联协议（IP）的方式，在 全国范围内大城市内提供一个始终在线的数据服务。
1xEV-D0 Rev. A
DL: 3.1Mbps UL: 1.8Mbps
DO Rev. B
（ 多载波 DO） DL：46.5Mbps UL: 27Mbps
1xEV-DV 3.1Mbps
CDMA2000无线技术演进路线 WCDMA无线技术演进路线
GSM/GPRS/EDGE
171kbps/384kb/s WCDMA R99/R4
LTE
HSPA+
>10Mbps
R4
384kb/s
HSDPA 单载波
2.8Mbps
MC-HSDPA
8.4Mb/s
LTE
DL:100Mbps UL:50Mbps
3G
WiMAX演进路线 802.16d 20Mbps
HSUPA
增强型3G
802.16e
802.16m 20Mbps
2001-2005
2006-2007
2008-2010
国家重点实验室
TD-SCDMA的历史
TD－SCDMA成为国际第 三代移动通信标准之一 2000.5
TD-SCDMA的遵义会议 成为ITU／3G候选方案 1998.11 TD-SCDMA打响第一抢 正式向ITU提交标准建议 1998.6
TD－SCDMA成 为3GPP标准R4 2001.3
电话用户合计8.05亿，3G用户达2520万户，TD用户达1046万户。 • 我国手机用户2010年前6个月共发送短信4054亿条，相对去年同期增长6.2%，按 照8.05亿用户计算，平均每个移动用户每天发送短信2.8条。平均每天通话的时长 14.2分钟。
国家重点实验室
语音与非语音业务的比例
非语音业务 (图象，数据)
Ubiquitous Communication Among People and Devices
Next-generation Cellular Wireless Internet Access Wireless Multimedia Sensor Networks Smart Homes/Spaces Automated Highways In-Body Networks All this and more …