无线通信无线电传播

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许可与免授权频段 授权带
– 蜂窝系统操作1GHz左右 – PCS 和 WLANs 操作2GHz左右 – WLAN 在5GHz左右 – LMDS (本地多点分配业务) 在28-60GHz之间 – IR (红外线) 用于光通信
免授权频段
– ISM (工业，科学和医疗) 频段 – U-NII (未许可国家信息基础设施) 频段在1997年被 释放，免授权频段PCS于1994年被释放。
– 地形（室内室外） – 操作频率（低和高） – 移动终端的速度 – 干扰源
性能属性：
– 信号覆盖 – 接收方案 – 干扰分析 – 安装基站天线的最佳位置
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无线电传播机制
反射和传输 ：当发生电磁波撞击的障碍物大于 波长。
– 户外不占优势
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电磁频谱
f, λ, 和c (真空）的关系是： λf =c
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Frequencies for communication
twisted pair coax cable optical transmission
1 Mm 300 Hz
10 km 30 kHz
100 m 3 MHz
1m 300 MHz
10 mm 30 GHz
100 µm 3 THz
1 µm 300 THz
VLF
LF
MF
HF
VHF
UHF
SHF
EHF
infrared
visible light UV
VLF = 超低频 LF = 低频 MF =中频 HF = 高频 VHF = 甚高频
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无线通信: 无线电传播
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电波传播与天线（通道5）
有线和无线介质 无线电传播机制 天线和天线增益 路径损耗模型
– – – – 自由空间模型 二雷模型 阴影衰落 不同环境
多径和多普勒效应
– 多径衰落 – 多普勒频谱
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Cordless Phones
PACS 1850-1910, 19301990 PACS-UB 1910-1930
PHS 1895-1918 JCT 254-380 IEEE 802.11 2471-2497 5150-5250 RF-Control 426, 868
Wireless LANs
902-928 IEEE 802.11 2400-2483 5150-5350, 5725-5825 RF-Control 315, 915
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波的类型
电离层 天波 (80 - 720 km) 中间层 (50 - 80 km) 空间波 地波
接收 机
平流层 (12 - 50 km) 对流层 (0 - 12 km)
发
射机
地球
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无线电传播
严重的位点特异性的显著变化依赖于：
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有线和无线媒体
有线媒体
– 可靠、引导链接：随着电信号相关的信息从一个终端传输到另一个终 端。 – 类似过滤器，限带的频率响应特性限制信道的最大发送数据速率。 – 线外的辐射通过无线电或者其他的有线传输，可以在一定程度上引起 近距离的干扰。
无线媒体
– 相对不可靠，低带宽和广播性质（非导向介质） – 所有的无线传输共享相同的空气介质，而通过不同的电线的有线传输 的各种信号，需要通过有线卫星通信
– 小天线, 专注重点 – 提供大带宽
无线局域网使用的频率为频谱UHF到SHF
– 某些系统计划到 EHF – 限制是由于水和水分子的吸收 （共振频率） 强降雨等天气造成的衰落和信号损失
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频率和规定
ITU-R用于新频率拍卖，管理全球频段（WRC世界无线电 大会）
UHF = 极高频 SHF = 超高频 EHF = 特高频 UV =紫外
频率和波长： λ = c/f 波长 λ, 光速 c ≅ 3x108m/s, 频率f
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移动通信频率
VHF-/UHF-移动无线范围
– 简单, 小天线汽车 – 确定的传播特性, 可靠的连接
Others
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速度，频率和波长
光速 (c) = 波长(λ) *频率(f) = 3 x 108 m/s = 300,000 km/s 系统 AC交流电 FM 收音机 蜂窝 Ka 波段卫星 紫外线 频率 60 Hz 100 MHz 800 MHz 20 GHz 1015 Hz 波长 5,000 km 3m 37.5 cm 15 mm 10-7 m
衍射：入射在建筑物，墙壁或者其他大型物体 的边缘上时，可以将边缘看作是活跃的次级线 源。
– 阴影区 – 相比于室内的反射相对较弱
散射 ：发生时物体的维度是电磁波的波长或者 是更小的数量级的。
Europe Cellular Phones GSM 450-457, 479486/460-467,489496, 890-915/935960, 1710-1785/18051880 UMTS (FDD) 19201980, 2110-2190 UMTS (TDD) 19001920, 2020-2025 CT1+ 885-887, 930932 CT2 864-868 DECT 1880-1900 IEEE 802.11 2400-2483 HIPERLAN 2 5150-5350, 54705725 RF-Control 27, 128, 418, 433, 868 USA AMPS, TDMA, CDMA 824-849, 869-894 TDMA, CDMA, GSM 1850-1910, 1930-1990 Japan PDC 810-826, 940-956, 1429-1465, 1477-1513