《无线通信基本原理、基本概念》总结
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无线通信基本常识 编码
调制
电波传播基本知识
天线知识
无线通信基本原理、基本概念
4
2005-2006无线专业技能认证课程
内容提纲
无线通信基本常识
无线通信概念 无线通信分类 频段的划分 常用通信使用的频段 仙农（Shannon）定理 波长λ、频率f的关系 双工方式与多址方式 蜂窝移动通信
编码 调制 电波传播基本知识 天线知识
多址方式
TDMA(时分多址)：传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不
同时隙来区分。
FDMA（频分多址）：传送给不同终端用户的信息通过不同频点载
波来区分。 区分。
CDMA(码分多址)：传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来
无线通信基本原理、基本概念
13
2005-2006无线专业技能认证课程
蜂窝移动通信
无线通信基本原理、基本概念
授课教师：王伟平、区细成
课程简介
面向对象：初级设计人员 课程目的：理解和掌握无线通信基本原理、常 用名词术语的基本含义。 课程要求：理解和掌握无线通信的概念、系统 组成、频段的划分、常用通信使用频段、编码、 调制、电波传播的基本知识及描述天线特性的 各种参数的定义.
无线通信基本原理、基本概念
小结
编码
信源编码 信道编码
• 语音编码 • 卷积编码 • Turbo编码
无线通信基本原理、基本概念
20
2005-2006无线专业技能认证课程
内容提纲
无线通信基本常识 编码 调制
电波传播基本知识 天线知识
调制分类 FSK、GFSK调制 MSK、GMSK调制 BPSK调制 QPSK调制 QAM调制
无线通信基本原理、基本概念
波长λ、频率f的关系
c=f*λ
c 为光速，数值为3×108m/s。 f 为频率，单位Hz λ 为波长，单位为m
无线通信基本原理、基本概念
12
2005-2006无线专业技能认证课程
双工方式与多址方式
双工方式
TDD（时分双工）：收发信共用一射频频点，上、下行链路使用
不同的时隙来进行通信。
FDD（频分双工）：收发信使用一个不同的射频频点来进行通信。
无线通信基本原理、基本概念
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无线通信概念
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息 的通信方式。
无线通信系统简略框图
A
信 源 输 入 编 码
D
调 制
A
射 频 发 射 频 收 解 调 解 码 信 源 输 出
无线通信基本原理、基本概念
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无线通信基本原理、基本概念
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仙农（Shannon）定理
C=Blog2(1+S/N)
C－信道容量（bit/s) B－信道带宽(Hz) S－信号功率（W） N－噪声功率（W）
扩频通信即据此原理。
无线通信基本原理、基本概念
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反射
当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射。
散射
当波穿行的介质存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非 常大时，发生散射。
无线通信基本原理、基本概念
31
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自由空间传播
电波在理想的完全无阻挡的真空中的传播。 计算公式：
LF＝92.4+20log(d*f0) ,单位dB。
无线通信基本原理、基本概念
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小结
调制
调制分类 FSK、GFSK调制 MSK、GMSK调制 BPSK调制 QPSK调制 QAM调制
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
无线通信基本常识 编码 调制 电波传播基本知识
天线知识
无线通信基本原理、基本概念
33
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快、慢衰落
快衰落
由于多径传播而引起的接收信号场强短时间内随机快速起伏。
慢衰落
传播路径上阻挡物阴影引起的接收信号强度中值的缓慢变化。
无线通信基本原理、基本概念
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平衰落和选择性衰落
平衰落
发射信号的频谱特性在 接收机内仍能保持不变的
无线通信基本原理、基本概念
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常用通信使用频段
移动通信
制式 GSM900 GSM1800 CDMA 1X 3G FDD TD-SCDMA PHS 集群 频段（MHz） 上行 下行 0.2 0.2 1.25 5 5 1.6 1.6 0.3 0.025 单载波带宽（MHz）
无线通信分类
按技术体制分类：模拟、数字、数模兼容 按工作波长分类：长、中波、短波等
按无线应用分类：移动、无线接入、微波、卫星等
按工作状态分类：固定、移动等 按在通信网中的位置分类：无线传输、无线接入
无线通信基本原理、基本概念
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无线频段的划分
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 频段名称 极低频（ELF） 超低频（SLF） 特低频（ULF） 甚低频（VLF） 低频（LF） 中频（MF） 高频（HF） 甚高频（VHF） 特高频（UHF） 超高频（SHF） 极高频（EHF） 至高频 3~30Hz 30~300Hz 300~3000Hz 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz 频率范围 波段名称（波长） 极长波（100~10Mm） 超长波（10~1Mm） 特长波（1~0.1Mm） 甚长波（100~10km） 长波（10~1km） 中波（1000~100m） 短波（100~10m） 米波（10~1m） 分米波（1~0.1m） 厘米波（10~1cm） 毫米波（10~1mm） 丝米波（1~0.1mm）
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
无线通信基本常识 编码
信源编码 信道编码
• 语音编码
• 卷积编码 • Turbo编码
调制 电波传播基本知识 天线知识
无线通信基本原理、基本概念
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信源编码
信源编码：把语言、图像等原始信号转为数字信 号进行的编码。 语音编码
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背景知识
通信按传输媒体分为无线通信和有线通信两大 类。移动通信、卫星、微波、无线接入等都是 无线通信，无线通信信号以电磁波的形式通过 空间传送，具有信道不可预见性大，使用灵活、 方便等特点。
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
波传播的方式 自由空间传播 大、小尺度路径损耗 快、慢衰落 平衰落和选择性衰落 降雨损耗对电波传播的影响 多普勒频移 极化 分集 干扰
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无线通信基本原理、基本概念
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波传播的方式
按传播空间分：
表面波传播
以绕射方式，沿着地球表面传播。
天波传播
通过高空电离层反射传播。
无线通信基本原理、基本概念
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常用通信使用频段（续）
微波
4～11GHz,13GHz,15GHz,18GHz
卫星
1.5GHz,2.5GHz,4/6GHz,11/14GHz,12/14GHz,20GHz, 30GHz,40GHz
无线接入
2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz,28GHz,38GHz
f0 功率谱密度 功率谱密度 平衰落 f f0 收信频谱图 发信频谱图 f
衰落。
选择性衰落
发射信号的频谱特性在
接收机内发生了畸变的衰 落。
无线通信基本原理、基本概念
功率谱密度
功率谱密度 选择性衰落
f f0 发信频谱图 f0 收信频谱图
f
射频带宽大于相干带宽时，易发生选择性衰落。
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885～915 930～960 1710～1755 1805～1850 825～835 870～880 1920～1980(主) 2110～2170(主) 1755～1785(补) 1850～1880(补) 1880～1920(主)、2010～2025（主） 2300～2400(补)、 1900～1920 806～821 851～866
空间波传播
通过直线传播和地面反射传播。
散射传播
利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传播。
长波（表面波传播）；中波、短波（表面波、天波传播）；微波(空 间波、散射波传播)。
无线通信基本原理、基本概念
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波传播的方式（续）
按传播行为方式分：
绕射
当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。
降雨损耗对电波传播的影响
频率大于等于10GHz以上的电磁波需考虑降雨 损耗对信号传播的影响； 频率小于10GHz以下的电磁波则不需考虑降雨 损耗对信号传播的影响 ； 降雨强度越大、频率越高则降雨损耗越大。
语音编码
编码数率 （kb/s）
64
无线通信基本原理、基本概念
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信道编码
信道编码（Channel Coding）：在被发送信息上 增加冗余的数据 卷积编码
适用于语音 业务在内的
Information Bits (Input)
g
0
c
0
速率相对较
低的业务数 据编码。
常见通信系统的语言编码
通信系统 PSTN PCM (脉冲编码调制) GSM RPE-LTP （规则脉冲 激励长期预 测编码） 13 CDMA QCELP （高通码激 励线性预测 编码） 1.2/2.4/4.8/9.6 WCDMA AMR （自适应多 数率编码） 4.75～12.2 PHS ADPCM （自适应差 分脉冲编码 调制） 32
无线通信基本原理、基本概念
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BPSK调制
调制器 m（t）
S（t）
cosct
星座图 x（t）
Q I
Baidu Nhomakorabea
解调器 y（t）
cosct
LPF
S（t）
25
1 T ∫ 0 dt T
r（t）
无线通信基本原理、基本概念
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QPSK调制
覆盖区分成若干个小的区域（小区），每个小 区至少用一台发射机进行覆盖。
小区/ 基站 小区
基站
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无线通信基本原理、基本概念
14
小结
无线通信基本常识
无线通信概念 无线通信分类 频段的划分 常用通信使用的频段 仙农（Shannon）定理 波长λ、频率f的关系 双工方式与多址方式 蜂窝移动通信
无线通信基本原理、基本概念
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数字调制
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FSK、GFSK调制
无线通信基本原理、基本概念
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MSK、GMSK调制
MSK调制/解调技术 调制器 ak码
差分 编码
bk码
串/ 并 转换
解调器
GMSK调制为MSK调制器的基础上增加前置滤波器
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调制分类
ASK(幅移键控） 非恒定包络 QAM （ 正交幅度调制） BFSK(二进制频移键控） FSK (频移键控）MFSK（ （多进制频移键控） BPSK（ （二进制相移键控） DPSK（ （差分二进制相移键控） PSK 恒定包络 （ （相移键控） QPSK ( 正交四相相移键控） MSK（最小频移键控） CPM GMSK（ 高斯MSK） ） （连续相位调制） （ ） TFM（平滑调频）
调制器
输入
Rb/2
串并 变换
LPF
本振
90°相移
Rb
﹢
BPF
QPSK
信号
Rb/2
LPF
解调器
接收 信号
BPF
载波恢 复电路 90°相移
LPF
判决电路
符号时 序恢复
复用
恢复电路
无线通信基本原理、基本概念
LPF
判决电路
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QAM调制
改变相位和幅度的调制
16QAM 星座图
－d为发射机与接收机之间的距离，单位km； －f0为射频中心频率，单位GHz。
无线通信基本原理、基本概念
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大、小尺度路径损耗
大尺度路径损耗
无线信号经长距离上的场强变化。如，自由空间损耗。
小尺度路径损耗
无线信号经过短时间或短距离传播后其幅度快速衰落，又叫快衰 落。多径传播是引起小尺度传播的主要原因
Code Symbols (Output)
g
1
c
1
（前向链路卷积编码：编码率＝1/2，约束长度＝9）
无线通信基本原理、基本概念
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信道编码（续）
Turbo编码
适用于传输 速率较高但 实时性要求 不高的业务 数据编码。
无线通信基本原理、基本概念
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调制
电波传播基本知识
天线知识
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
无线通信基本常识
无线通信概念 无线通信分类 频段的划分 常用通信使用的频段 仙农（Shannon）定理 波长λ、频率f的关系 双工方式与多址方式 蜂窝移动通信
编码 调制 电波传播基本知识 天线知识
多址方式
TDMA(时分多址)：传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不
同时隙来区分。
FDMA（频分多址）：传送给不同终端用户的信息通过不同频点载
波来区分。 区分。
CDMA(码分多址)：传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来
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蜂窝移动通信
无线通信基本原理、基本概念
授课教师：王伟平、区细成
课程简介
面向对象：初级设计人员 课程目的：理解和掌握无线通信基本原理、常 用名词术语的基本含义。 课程要求：理解和掌握无线通信的概念、系统 组成、频段的划分、常用通信使用频段、编码、 调制、电波传播的基本知识及描述天线特性的 各种参数的定义.
无线通信基本原理、基本概念
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编码
信源编码 信道编码
• 语音编码 • 卷积编码 • Turbo编码
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内容提纲
无线通信基本常识 编码 调制
电波传播基本知识 天线知识
调制分类 FSK、GFSK调制 MSK、GMSK调制 BPSK调制 QPSK调制 QAM调制
无线通信基本原理、基本概念
波长λ、频率f的关系
c=f*λ
c 为光速，数值为3×108m/s。 f 为频率，单位Hz λ 为波长，单位为m
无线通信基本原理、基本概念
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双工方式与多址方式
双工方式
TDD（时分双工）：收发信共用一射频频点，上、下行链路使用
不同的时隙来进行通信。
FDD（频分双工）：收发信使用一个不同的射频频点来进行通信。
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无线通信概念
利用电磁波的辐射和传播，经过空间传送信息 的通信方式。
无线通信系统简略框图
A
信 源 输 入 编 码
D
调 制
A
射 频 发 射 频 收 解 调 解 码 信 源 输 出
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仙农（Shannon）定理
C=Blog2(1+S/N)
C－信道容量（bit/s) B－信道带宽(Hz) S－信号功率（W） N－噪声功率（W）
扩频通信即据此原理。
无线通信基本原理、基本概念
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反射
当电波遇到比波长大得多的物体时发生反射。
散射
当波穿行的介质存在小于波长的物体并且单位体积内阻挡体的个数非 常大时，发生散射。
无线通信基本原理、基本概念
31
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自由空间传播
电波在理想的完全无阻挡的真空中的传播。 计算公式：
LF＝92.4+20log(d*f0) ,单位dB。
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小结
调制
调制分类 FSK、GFSK调制 MSK、GMSK调制 BPSK调制 QPSK调制 QAM调制
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
无线通信基本常识 编码 调制 电波传播基本知识
天线知识
无线通信基本原理、基本概念
33
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快、慢衰落
快衰落
由于多径传播而引起的接收信号场强短时间内随机快速起伏。
慢衰落
传播路径上阻挡物阴影引起的接收信号强度中值的缓慢变化。
无线通信基本原理、基本概念
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平衰落和选择性衰落
平衰落
发射信号的频谱特性在 接收机内仍能保持不变的
无线通信基本原理、基本概念
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常用通信使用频段
移动通信
制式 GSM900 GSM1800 CDMA 1X 3G FDD TD-SCDMA PHS 集群 频段（MHz） 上行 下行 0.2 0.2 1.25 5 5 1.6 1.6 0.3 0.025 单载波带宽（MHz）
无线通信分类
按技术体制分类：模拟、数字、数模兼容 按工作波长分类：长、中波、短波等
按无线应用分类：移动、无线接入、微波、卫星等
按工作状态分类：固定、移动等 按在通信网中的位置分类：无线传输、无线接入
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无线频段的划分
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 频段名称 极低频（ELF） 超低频（SLF） 特低频（ULF） 甚低频（VLF） 低频（LF） 中频（MF） 高频（HF） 甚高频（VHF） 特高频（UHF） 超高频（SHF） 极高频（EHF） 至高频 3~30Hz 30~300Hz 300~3000Hz 3~30kHz 30~300kHz 300~3000kHz 3~30MHz 30~300MHz 300~3000MHz 3~30GHz 30~300GHz 300~3000GHz 频率范围 波段名称（波长） 极长波（100~10Mm） 超长波（10~1Mm） 特长波（1~0.1Mm） 甚长波（100~10km） 长波（10~1km） 中波（1000~100m） 短波（100~10m） 米波（10~1m） 分米波（1~0.1m） 厘米波（10~1cm） 毫米波（10~1mm） 丝米波（1~0.1mm）
无线通信基本原理、基本概念
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内容提纲
无线通信基本常识 编码
信源编码 信道编码
• 语音编码
• 卷积编码 • Turbo编码
调制 电波传播基本知识 天线知识
无线通信基本原理、基本概念
16
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信源编码
信源编码：把语言、图像等原始信号转为数字信 号进行的编码。 语音编码
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2005-2006无线专业技能认证课程
背景知识
通信按传输媒体分为无线通信和有线通信两大 类。移动通信、卫星、微波、无线接入等都是 无线通信，无线通信信号以电磁波的形式通过 空间传送，具有信道不可预见性大，使用灵活、 方便等特点。
无线通信基本原理、基本概念
3
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内容提纲
波传播的方式 自由空间传播 大、小尺度路径损耗 快、慢衰落 平衰落和选择性衰落 降雨损耗对电波传播的影响 多普勒频移 极化 分集 干扰
29
无线通信基本原理、基本概念
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波传播的方式
按传播空间分：
表面波传播
以绕射方式，沿着地球表面传播。
天波传播
通过高空电离层反射传播。
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常用通信使用频段（续）
微波
4～11GHz,13GHz,15GHz,18GHz
卫星
1.5GHz,2.5GHz,4/6GHz,11/14GHz,12/14GHz,20GHz, 30GHz,40GHz
无线接入
2.4GHz,3.5GHz,5.8GHz,26GHz,28GHz,38GHz
f0 功率谱密度 功率谱密度 平衰落 f f0 收信频谱图 发信频谱图 f
衰落。
选择性衰落
发射信号的频谱特性在
接收机内发生了畸变的衰 落。
无线通信基本原理、基本概念
功率谱密度
功率谱密度 选择性衰落
f f0 发信频谱图 f0 收信频谱图
f
射频带宽大于相干带宽时，易发生选择性衰落。
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885～915 930～960 1710～1755 1805～1850 825～835 870～880 1920～1980(主) 2110～2170(主) 1755～1785(补) 1850～1880(补) 1880～1920(主)、2010～2025（主） 2300～2400(补)、 1900～1920 806～821 851～866
空间波传播
通过直线传播和地面反射传播。
散射传播
利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传播。
长波（表面波传播）；中波、短波（表面波、天波传播）；微波(空 间波、散射波传播)。
无线通信基本原理、基本概念
30
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波传播的方式（续）
按传播行为方式分：
绕射
当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时发生绕射。
降雨损耗对电波传播的影响
频率大于等于10GHz以上的电磁波需考虑降雨 损耗对信号传播的影响； 频率小于10GHz以下的电磁波则不需考虑降雨 损耗对信号传播的影响 ； 降雨强度越大、频率越高则降雨损耗越大。
语音编码
编码数率 （kb/s）
64
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信道编码
信道编码（Channel Coding）：在被发送信息上 增加冗余的数据 卷积编码
适用于语音 业务在内的
Information Bits (Input)
g
0
c
0
速率相对较
低的业务数 据编码。
常见通信系统的语言编码
通信系统 PSTN PCM (脉冲编码调制) GSM RPE-LTP （规则脉冲 激励长期预 测编码） 13 CDMA QCELP （高通码激 励线性预测 编码） 1.2/2.4/4.8/9.6 WCDMA AMR （自适应多 数率编码） 4.75～12.2 PHS ADPCM （自适应差 分脉冲编码 调制） 32
无线通信基本原理、基本概念
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BPSK调制
调制器 m（t）
S（t）
cosct
星座图 x（t）
Q I
Baidu Nhomakorabea
解调器 y（t）
cosct
LPF
S（t）
25
1 T ∫ 0 dt T
r（t）
无线通信基本原理、基本概念
2005-2006无线专业技能认证课程
QPSK调制
覆盖区分成若干个小的区域（小区），每个小 区至少用一台发射机进行覆盖。
小区/ 基站 小区
基站
2005-2006无线专业技能认证课程
无线通信基本原理、基本概念
14
小结
无线通信基本常识
无线通信概念 无线通信分类 频段的划分 常用通信使用的频段 仙农（Shannon）定理 波长λ、频率f的关系 双工方式与多址方式 蜂窝移动通信
无线通信基本原理、基本概念
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数字调制
2005-2006无线专业技能认证课程
FSK、GFSK调制
无线通信基本原理、基本概念
23
2005-2006无线专业技能认证课程
MSK、GMSK调制
MSK调制/解调技术 调制器 ak码
差分 编码
bk码
串/ 并 转换
解调器
GMSK调制为MSK调制器的基础上增加前置滤波器
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2005-2006无线专业技能认证课程
调制分类
ASK(幅移键控） 非恒定包络 QAM （ 正交幅度调制） BFSK(二进制频移键控） FSK (频移键控）MFSK（ （多进制频移键控） BPSK（ （二进制相移键控） DPSK（ （差分二进制相移键控） PSK 恒定包络 （ （相移键控） QPSK ( 正交四相相移键控） MSK（最小频移键控） CPM GMSK（ 高斯MSK） ） （连续相位调制） （ ） TFM（平滑调频）
调制器
输入
Rb/2
串并 变换
LPF
本振
90°相移
Rb
﹢
BPF
QPSK
信号
Rb/2
LPF
解调器
接收 信号
BPF
载波恢 复电路 90°相移
LPF
判决电路
符号时 序恢复
复用
恢复电路
无线通信基本原理、基本概念
LPF
判决电路
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QAM调制
改变相位和幅度的调制
16QAM 星座图
－d为发射机与接收机之间的距离，单位km； －f0为射频中心频率，单位GHz。
无线通信基本原理、基本概念
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大、小尺度路径损耗
大尺度路径损耗
无线信号经长距离上的场强变化。如，自由空间损耗。
小尺度路径损耗
无线信号经过短时间或短距离传播后其幅度快速衰落，又叫快衰 落。多径传播是引起小尺度传播的主要原因
Code Symbols (Output)
g
1
c
1
（前向链路卷积编码：编码率＝1/2，约束长度＝9）
无线通信基本原理、基本概念
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信道编码（续）
Turbo编码
适用于传输 速率较高但 实时性要求 不高的业务 数据编码。
无线通信基本原理、基本概念
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