无线网络知识要点

第一章

无线通信（或无线电通信）是指利用无线电波传播信息的通信式。

无线电波是指在自由空间传播的电磁波。

与有线通信相比，无线通信不需要架设传输线路，不受通信距离限制，机动性能好，建立迅速。

1837年美国人莫尔斯(Morse)发明了有线电报

1876年美国人贝尔(Bell)发明了有线

1865年英国人麦克斯维尔(Maxwell)预测了电磁波的存在

1886至1888年德国人赫兹(Hertz)验证了电磁波的存在

1899和1901年英国人马可尼(Marconi)实现了无线通信

1946年美国电报公司(AT&T)建设了移动服务系统。

1962年出现了寻呼机

1979年在日本出现了蜂窝无线服务系统

1982年提出并成立了GSM

1988年美国高通公司提出CDMA

无线电波以“横向电磁波”的形式在空间中传播。传播速度为3 * 108m/s。

自由空间是不存在能量损耗的空间。

无线电波在自由空间传播时不存在能量损耗，但是会因为波的扩展而产生衰减。

衰减与发射天线增益、接收天线增益、发射机与接收机之间的距离有关。

卫星作为中继器的无线通信。

地球静止卫星：距离地球表面高度为35784Km的卫星的轨道期等于地球自转一所需的时间，如果卫星运动的向与地球自转的向一致，则卫星就会保持在地球表面上空的某一点几乎静止不变。

低轨道卫星：轨道高度在1500Km以下

中轨道卫星：轨道高度在10000-15000Km

高轨道卫星：轨道高度在20000Km以上

网络分类：

1. 按网络的地理位置分类

1）局域网：简称LAN 2）城域网：简称MAN 3）广域网：简称WAN

2. 按网络的拓扑结构分类

1）星型网络2）环形网络3）总线型网络（树型）

3. 按传输介质（基础设施）分类

1）有线网2）光纤网3）无线网

4. 按通信式分类

1）点对点传输网络2）广播式传输网络

5. 按网络使用的目的分类

1）共享资源网2）数据处理网3）数据传输网：用来收集、交换、传输数据的网络，如情报检索网络

6.按服务式分类

1）客户机/服务器网络2）对等网

第二章

从信源得到的电信号频率很低，称为基带信号。基带信号的最高频率和最低频率之比远大于1。基带信号需要经过调制才能在无线信道上传输。

调制是指将基带信号转换为适合于在信道中传输的信号。其实质是频谱搬移。

已调波的基本特征：

（1）仍然携带信息

（2）适合于信道传输

实现频谱搬移的法是用基带信号去控制正弦波的某个参量。

基带信号分为：数字基带信号、模拟基带信号

调制分为：数字调制（振幅、频率、相位）、模拟调制（振幅、频率、相位）

调制的作用：

1）为了有效辐射：可减小天线尺寸

2）实现信道复用：在同一信道中同时传输多路信号

3）提高系统的抗干扰能力：带宽越大抗干扰能力越大

4）克服设备的限制：将信号调制到设备的中心频率和制造带宽上，便于设备制造

多址技术是充分利用信道传输更多的信息的技术。多址技术需要对信号进行分割。

常用的多址技术有频分多址、时分多址、码分多址和空分多址。

频分多址式

利用频带区分用户，即将传输频带划分为若干个较窄且互补重叠的子频带，并给每个用户分配一个固定的子频带。

通常各个频带之间需要留有一定的保护间隔以减少各个频带之间的串扰。

时分多址式

按时隙区分用户的多址式。

时隙是把时间划分的独立的时间片。

TDMA式主要的问题是整个系统要有精确的同步，要由基准站同一系统各站的时钟，才能保证各站准确按时隙提取本站需要的信号。

码分多址式

按地址码区分用户的多址式。

对用户进行编码，接收机虽然能够收到各种编码，但是不能正确进行解析。

需要选择相互正交（即互不干扰，干扰为零）的码序列。

在CDMA系统中，带宽被展宽了。

空分多址式

利用不同的用户空间区分用户。

目前，主要是指利用用户的位置来区分用户。

另外，还有利用智能天线来区分不同的用户，即新一代空分多址式。

扩展频谱技术是一种信号带宽远大于传送信息带宽的传输法。简称扩频技术。

香农公式：C = B log2(1+S/N)

其中，C是信道的理想容量，B是带宽，S/N是信道的信号噪声功率比。

扩频技术的优点：

扩展频谱技术主要有以下两种：

直接序列（DS）扩频：直接用伪随机序列，对已调制或未调制信息的载频进行调制，从而达到扩展信号频谱的目的。

跳频（FH）：采用伪随机序列控制系统发射的载波频率，使其按照一定的规律在给定的频段期地跳变。

（1）低截获概率：侦察接收机难以对扩频信号进行监视、截获。

（2）抗干扰能力强：

（3）较高的时间分辨率：

（4）较高的信息保密性：敌难以识别扩频信号的有关参数。

（5）具有码分多址能力：伪随机码使得系统可以在同一时刻、同一地域工作在同一频段，而相互造成的影响较小。

编码技术是指将原始信号经过数学转换后编成一系列码字的技术。

编码技术分为两类：信源编码、信道编码

信源编码是为了提高数字信号有效性而采取的一种编码技术，其宗旨是尽可能压缩冗余度。

信道编码是通过增加码字，利用冗余度来提高干扰能力。

信源编码

信源编码主要体现在从模拟信号取样得到数字信号的过程。信源编码（例如语音）主要有波形编码和参量编码两种。

参量编码是利用信号处理技术提取语音信号的特征参量，将他们变换为数字代码。在接收端的恢复信号质量不够好。

波形编码是直接把时域波形变换为数字代码序列。在接收端的恢复信号质量好。

信道编码

（1）奇偶监督码（奇偶校验码）

把信息码元先分组，然后在每组的最后加1位监督码元，使该码字中“1”的数目为奇数或偶数，奇数时称为奇监督码，偶数时称为偶监督码。

（2）行列奇偶监督码

又称二维奇偶监督码或矩阵码。将信息排成一个矩阵，然后对每一行、每一列分别进行奇或偶监督编码。编码完成后可以逐行传输，也可以逐列传输。译码时分别检查各行、各列的奇偶监督关系，判断是否有错。

（3）恒比码

又称等重码或等比码。使码中“1”和“0”的位数（个数）保持恒定的比例。常见的有五位的3:2数字保护码、七位的3：4数字保护码。

（4）差错控制式

对差错进行控制。常用的差错控制式有：前向纠错（FEC）、检错重发（ARQ）和混合纠错（HEC）

前向纠错（FEC），又称自动纠错，发端发送纠错码，收端译码器自动发现并纠正错误。不需要反向信道，实时性好；但编码译码电路较复杂。在单工信道中采用它。

检错重发（ARQ），又称自动请求重发。发端发送检错码，收端译码器检测判决收