无线传输技术基础PPT课件
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路径干扰。
15
2．1．4 红外线
❖ 红外线传输不能超过视线范围，距离短 ❖ 红外线传输无法穿透墙体。微波系统中遇到
的安全性和干扰问题在红外线传输中都不存 在。 ❖ 红外线不需要频率分配许可。
16
2．1．5 光波
❖ 频率更高的光波，主要指非导向光波，而非 用于光纤的导向光波。
❖ 提供非常高的带宽，成本也很低，相对容易 安装，而且与微波不同，不要求FCC许可。
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。
7
典型的数字微波性能
波段/GHz 2 6 11 18
带宽/MHz 7 30 40
220
数据率/Mb/s 12 90 135 274
8
地面微波（续1）
❖ 微波传输的主要损耗来源于衰减。
❖ 微波(以及无线电广播频段)的损耗公式
6
2．1．1 地面微波
❖ 使用“碟形”天线聚波成束，安装在高处 ❖ 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（微波中继塔台）中继。 ❖ 短距离应用：用于建筑物之间的点对点线路（闭路电视、无
线局域网）。 ❖ 中段距离应用：常用于语音和电视传播 ❖ 等距离时，微波比双绞线需要的中继器、放大器更少 ❖ 微波占用了电磁波频谱的很大一部分，常见的用于传输的频
❖ 频率越高衰减越大，较高的微波频率对长途 传输没有什么用处，但却非常适用于近距离 传输。
❖ 频率越高，使用的天线就越小、越便宜。
10
2．1．2 卫星微波
❖ 通信卫星实际上一个微波接力站，用于将两个或多 个称为地球站或地面站的地面微波发送器/接收器连 接起来。
❖ 卫星使用上下行两个频段：接收一个频段(上行)上 的传输信号，放大或再生信号后，再在另一个频段 (下行)上将其发送出去。
适用与使用率高的国际干线
❖ 商业数据应用：利用通信卫星的多信道
价格昂贵 通信量大
12
❖ 卫星传输的最佳频率范围为1GHz～10GHz。
低于1G，存在自然噪声和电子设备干扰，高于 10G，衰减严重。
上行频带为5.925~6.425GHz，下行频带为 3.7~4.2GHz，统称为4/6G频段
1G~10GHz最佳频段已饱和，干扰严重，因此新 的12/14GHz,20/30GHz频段逐步的到利用，衰减 更加严重，但带宽更大，接收器更小，更便宜。
❖ 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)
❖ 激光的强度(非常窄的一束光)是它的弱点，不 易瞄准。
❖ 激光束不能穿透雨或者浓雾，白天太阳的热 量是气流上升也会激光束产生偏差。
17
2．2 天线
❖ 天线是实现无线传输最基本的设备。天线可看作一 条电子导线或导线系统，该导线系统或用于将电磁 能辐射到太空或用于将太空中的电磁能收集起来。
❖ 电磁能和电能相互转化 ❖ 双向通信中，同一天线既可用于发送也可用于接收
3
❖ 数据传输特性和质量取决于传输媒体的性质 和传输信号的特性。
❖ 导向媒体：取决于媒体性质 ❖ 非导向媒体：更多取决于传输信号的特性
（低频全向、高频有向波束）
发送和接收都通过天线实现 定向传输发射和接收天线必须校准 非定向传输沿所有方向传播，能被多数天线接收
4
电信用的电磁波频谱
5
感兴趣的3个频段
❖ 微波：1GHz~100GHz，可实现高方向性的波束， 而且非常适用于点对点的传输，也可用于卫星通信。
❖ 无线电广播频段：30MHz～1GHz，适用于全向应 用。
❖ 红外线频谱段：3×1011Hz～2×1014Hz，适于本地 应用，在有限的区域(如一个房间)内对于局部的点 对点及多点应用非常有用。
❖ 无线电波(Radio) 是笼统术语，频率范围为3KHz~300GHz。 ❖ 非正式术语广播无线电波(broadcast radio) 包括调频无线电
频段（FM）和VHF、UHF，电视频段：30MHz～1GHz。 ❖ 不同于低频电磁波，无线颠簸高于30MHz可透过大气电离层，
因此相距很远的发送器不会受大气反射而互相干扰。 ❖ 也不同于高频微波，受下雨衰减小。 ❖ 广播无线电波损伤的一个主要来源是由于物体反射形成的多
第2章 无线传输技术基础
1
内容提要
2．1 无线传输媒体 2．2 天线 2．3 传播方式 2．4 直线传输系统中的损伤 2．5 移动环境中的衰退 2．6 多普勒效应 2．7 信号编码技术 2．8 扩频技术 2．9 差错控制技术
2
2．1 无线传输媒体
❖ 传输媒体（transmission medium）是数据传输系统 中发送器和接收器之间的物理路径。
13
❖ 特点
卫星通信距离远，一个地面站发送到另一个地面 站接收，约有1/4s传播延迟。在差控和流控方面， 也带来一系列问题。
卫星微波是广播设施，许多站点可以向卫星发送 信息，同时从卫星上传送下来的信息也会被众多 站点接收。
14
2．1．3 广播无线电波
❖ 广播无线电波是全向性的，不要求使用碟形天线，天线也无 须严格地安装到一个精确地校准位置上。
4d
2
L 10lg
Hale Waihona Puke Baidu
❖ 微波的损耗随距离的平方而变化 ，双绞线和同轴电
缆则随距离呈指数变化，因此微波中继器可放在较
远的地方，一般为10km~100km
❖ 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。
9
地面微波（续2）
❖ 长途电信频段：4~6GHz，由于拥挤，开始使 用11GHz频段，12GHz频段用作有线电视。
❖ 轨道卫星可工作在多个频段上，这些频段称为转发 器信道（transponder channel）
❖ 卫星主要应用：电视广播、长途电话传输和个人用 商业网络
11
卫星微波（续）
❖ 电视广播：利用通信卫星的广播特性。
覆盖范围广 费用不断降低，接收天线尺寸不断缩小
❖ 电话网络：利用通信卫星传输数据量大，范围广的 特性。
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2．1．4 红外线
❖ 红外线传输不能超过视线范围，距离短 ❖ 红外线传输无法穿透墙体。微波系统中遇到
的安全性和干扰问题在红外线传输中都不存 在。 ❖ 红外线不需要频率分配许可。
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2．1．5 光波
❖ 频率更高的光波，主要指非导向光波，而非 用于光纤的导向光波。
❖ 提供非常高的带宽，成本也很低，相对容易 安装，而且与微波不同，不要求FCC许可。
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。
7
典型的数字微波性能
波段/GHz 2 6 11 18
带宽/MHz 7 30 40
220
数据率/Mb/s 12 90 135 274
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地面微波（续1）
❖ 微波传输的主要损耗来源于衰减。
❖ 微波(以及无线电广播频段)的损耗公式
6
2．1．1 地面微波
❖ 使用“碟形”天线聚波成束，安装在高处 ❖ 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（微波中继塔台）中继。 ❖ 短距离应用：用于建筑物之间的点对点线路（闭路电视、无
线局域网）。 ❖ 中段距离应用：常用于语音和电视传播 ❖ 等距离时，微波比双绞线需要的中继器、放大器更少 ❖ 微波占用了电磁波频谱的很大一部分，常见的用于传输的频
❖ 频率越高衰减越大，较高的微波频率对长途 传输没有什么用处，但却非常适用于近距离 传输。
❖ 频率越高，使用的天线就越小、越便宜。
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2．1．2 卫星微波
❖ 通信卫星实际上一个微波接力站，用于将两个或多 个称为地球站或地面站的地面微波发送器/接收器连 接起来。
❖ 卫星使用上下行两个频段：接收一个频段(上行)上 的传输信号，放大或再生信号后，再在另一个频段 (下行)上将其发送出去。
适用与使用率高的国际干线
❖ 商业数据应用：利用通信卫星的多信道
价格昂贵 通信量大
12
❖ 卫星传输的最佳频率范围为1GHz～10GHz。
低于1G，存在自然噪声和电子设备干扰，高于 10G，衰减严重。
上行频带为5.925~6.425GHz，下行频带为 3.7~4.2GHz，统称为4/6G频段
1G~10GHz最佳频段已饱和，干扰严重，因此新 的12/14GHz,20/30GHz频段逐步的到利用，衰减 更加严重，但带宽更大，接收器更小，更便宜。
❖ 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)
❖ 激光的强度(非常窄的一束光)是它的弱点，不 易瞄准。
❖ 激光束不能穿透雨或者浓雾，白天太阳的热 量是气流上升也会激光束产生偏差。
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2．2 天线
❖ 天线是实现无线传输最基本的设备。天线可看作一 条电子导线或导线系统，该导线系统或用于将电磁 能辐射到太空或用于将太空中的电磁能收集起来。
❖ 电磁能和电能相互转化 ❖ 双向通信中，同一天线既可用于发送也可用于接收
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❖ 数据传输特性和质量取决于传输媒体的性质 和传输信号的特性。
❖ 导向媒体：取决于媒体性质 ❖ 非导向媒体：更多取决于传输信号的特性
（低频全向、高频有向波束）
发送和接收都通过天线实现 定向传输发射和接收天线必须校准 非定向传输沿所有方向传播，能被多数天线接收
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电信用的电磁波频谱
5
感兴趣的3个频段
❖ 微波：1GHz~100GHz，可实现高方向性的波束， 而且非常适用于点对点的传输，也可用于卫星通信。
❖ 无线电广播频段：30MHz～1GHz，适用于全向应 用。
❖ 红外线频谱段：3×1011Hz～2×1014Hz，适于本地 应用，在有限的区域(如一个房间)内对于局部的点 对点及多点应用非常有用。
❖ 无线电波(Radio) 是笼统术语，频率范围为3KHz~300GHz。 ❖ 非正式术语广播无线电波(broadcast radio) 包括调频无线电
频段（FM）和VHF、UHF，电视频段：30MHz～1GHz。 ❖ 不同于低频电磁波，无线颠簸高于30MHz可透过大气电离层，
因此相距很远的发送器不会受大气反射而互相干扰。 ❖ 也不同于高频微波，受下雨衰减小。 ❖ 广播无线电波损伤的一个主要来源是由于物体反射形成的多
第2章 无线传输技术基础
1
内容提要
2．1 无线传输媒体 2．2 天线 2．3 传播方式 2．4 直线传输系统中的损伤 2．5 移动环境中的衰退 2．6 多普勒效应 2．7 信号编码技术 2．8 扩频技术 2．9 差错控制技术
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2．1 无线传输媒体
❖ 传输媒体（transmission medium）是数据传输系统 中发送器和接收器之间的物理路径。
13
❖ 特点
卫星通信距离远，一个地面站发送到另一个地面 站接收，约有1/4s传播延迟。在差控和流控方面， 也带来一系列问题。
卫星微波是广播设施，许多站点可以向卫星发送 信息，同时从卫星上传送下来的信息也会被众多 站点接收。
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2．1．3 广播无线电波
❖ 广播无线电波是全向性的，不要求使用碟形天线，天线也无 须严格地安装到一个精确地校准位置上。
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L 10lg
Hale Waihona Puke Baidu
❖ 微波的损耗随距离的平方而变化 ，双绞线和同轴电
缆则随距离呈指数变化，因此微波中继器可放在较
远的地方，一般为10km~100km
❖ 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。
9
地面微波（续2）
❖ 长途电信频段：4~6GHz，由于拥挤，开始使 用11GHz频段，12GHz频段用作有线电视。
❖ 轨道卫星可工作在多个频段上，这些频段称为转发 器信道（transponder channel）
❖ 卫星主要应用：电视广播、长途电话传输和个人用 商业网络
11
卫星微波（续）
❖ 电视广播：利用通信卫星的广播特性。
覆盖范围广 费用不断降低，接收天线尺寸不断缩小
❖ 电话网络：利用通信卫星传输数据量大，范围广的 特性。