无线通信技术基础知识

无线通信技术

1、传输介质传输介质就就是连接通信设备，为通信设备之间提供信息传输得物理通道;就就是信息传输得实际载体有线通信与无线通信中得信号传输，都就就是电磁波在不同介质中得传播过程，在这一过程中对电磁波频谱得使用从根本上决定了通信过程得信息传输能力传输介质可以分为三大类:

①有线通信，

②无线通信，

③光纤通信对于不同得传输介质，适宜使用不同得频率具体情况可见下表表示符频率范围波长传输介质典型应用号普通有线电缆3Hz—30H108-10长波电台VLF长波无线电Z4m缆普通有线电有线电话通信30Hz-30缆104-103m LF0kHz长波电台长波无线电同轴电缆300kHz-3MHz103-102m MF调幅广播电台中波无线电3MHz-30MH102-104H F同轴电缆有限电视网接收端按照本地得编码序列进行反扩展，获得窄带信号解扩后得信号经普通信息解调器进行解调，恢复成原始得信息码信号频率一定，只改变信息基带频率跳变频率扩频FH在载波频率在很宽得频带范围内，按照PN码进行某种序列得跳变直接改变信道得频率，可通过躲避干扰频率暗来躲避干扰一个电磁干扰源得频率一般不发生改变跳频时间扩频TH该方法简称跳叱在PN码控制下,伪随机得在一盏得不同时隙内以突发信号型式发送由于时隙中得突发信号速率比原信号高,从而达到扩频目得混合扩频:同时存在上述三种方式得扩频，即为混合扩频5正交频分复用OF DM技术

5、1OFDM概述O FDM属于一种无线环境下得多载波调制技术,其特征如下:通过在DSP或其她高速处理器上实现离散福利叶变换或快速傅里叶变换，在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且各子载波并行传输由于频谱之间相互重叠且正交,可在提高频谱利用率得同时，避免子载波之间得干扰

5、2OFDM技术特点优势

①增强了抗频率选择性衰落和抗窄带干扰得能力

②每个载波所使用得调制方法可以不同

③采用功率控制和自使用调制向协调工作方式，可随意对发射功率、调制方式进行调整，在功率控制与自适应调制之间取得平衡劣势

①对频偏和相位噪声较敏感

②峰值功率很大；

③自适应调制技术会导致系统过于复杂6重要概念同步:发送器和接收器必须达成同步接收器须能够判断信号得开始到达时间、结束时间和每个信号得持续时间差错控制:对通信中可能出现得错误进行检测和纠正恢复:若信息交换中发生中断，需要使用恢复技术，（继续从终端处开始继续工作？还就就是恢复到数据发送前得状态）带宽:可分为信道带宽和信号带宽两部分信道带宽为传送电磁波得有效频率范围;信号带宽为信号所占据得频率范围利用率:吞吐量和最大数据传输速率之比其中吞吐量时信道在单位时间内成功传输得信息量延迟:发送者发送第一位数据开始，到接收者成功收到最后一位数据为止所经历得时间该延迟分为传输延迟和传播延迟传输延迟与数据传输速率、发送机/接收机/中继/交换设备得处理速度有关;传播延迟与传播距离有关抖动:延迟得实时变化为抖动与设备处理能力和信道拥挤程度有关差错率:分为比特差错率、码元差错率、分组差错率数据通信数字调制技术:由于无线通信得传输媒介为电磁波，电磁波必须为正弦波得型式，通信信息需要调制到正弦波上，具体实现方法如下图1001A__A,V V2A SK振幅键控调制s

①为信号波形，et为调制后得信号01001S⑷2F SK频移键控调制st为信号波形,e t为调制后得信号01001s«f\AAWv v2PSK相移键控调制（s（t）为信号波形,e°（t）为调制后得信号）7我国无线电业务频率划分无线电频率划分，其中中国大陆地区ISM频段（保证发射功率不大于1W,不需要授权得无线频段）频段用途频段用途

6、765-679450-470MHz农村无线接入5MHz

13、553/

3、56470-806MHz数字电视7MHz

26、957-272806-821MH z数字集群通信83MHz中国大陆地区IS

40、66—

40、825-840MHz中国电信CDMA上M频段（发射功率70MHz行不大于1W时不需

433、05-

434、840-845MHz RFID专用要授权）79MHz915-917MHz870-885MHz中国电信CDMA下行

2、420-

2、483885-915MHz铁路/移动/联通5GHz GSM立体声广播61-615GH z917-925MHz122-123GHz925-930MH zRF ID专用244-246GHz930-960MHz铁路/移动/联通GSM科研/军用导航/定821-825MHz960-1427MHz位点对点微波通信866-870MH z1427-1525MHz卫星导航/通信1725-1745MHz1525-1710MHz1820-1840M1710-1755MH联通/移动GSMHz z目前没有被占用，1935-1940MHz1710-2145移动/联通/电信用需要授权得频段MHz1955-80MH2170-3000MHz卫星、LTE、导航等z2125-2130MHz2145-217OMHz短波无线电Z m同轴电缆30MHz-300调频广播电台10-Im VHFMHz米博无线电分米波无线300100各类移动通信UHFMHz-3GH z-10cm电厘米波无线无线局域网、微波中继3GHz-30GH10-lcm SHF电通信、卫星通信Z毫米波无线30GHz-300G10-1u卫星通信、超宽带通信EHFHz m电300—3u光纤通信、短距红外通105-107GHZ光纤、红外光m信不同传输媒介可提供不同得通信得带宽带宽即就就是可供使用得频谱宽度,高带宽传输介质可以承载较高得比特率2无线信道简介信道又指“通路”，两点之间用于收发得单向或双向通路可分为有线、无线两大类无线信道相对于有线信道通信质量差很多有限信道典型得信噪比约为46dB,（信号电平比噪声电平高4万倍）无限信道信噪比波动通常不超过2dB,同时有多重因素会导致信号衰落（骤然降低）引起衰落得因素有环境有关

2、1无线信道得传播机制无线信道基本传播机制如下

①直射:即无线信号在自由空间中得传播；

②反射:当电磁波遇到比波长大得多得物体叱发生反射,反射一般在地球表面，建筑物、墙壁表面发生；

③绕射:当接收机和发射机之间得无线路径被尖锐得物体边缘阻挡时发生绕射；

④散射:当无线路径中存在小于波长得物体并且单位体积内这种障碍物体得数量较多得时候发生散射散射发生在粗糙表面、小物体或其她不规则物体上，一般树叶、灯柱等会引起散射

2、2无线信道得指标⑴传播损耗包括以下三类

①路径损耗:电波弥散特性造成，反映在公里量级空间距离内，接收信号电平得衰减（也称为大尺度衰落）；

②阴影衰落:即慢衰落，就就是接收信号得场强在长时间内得缓慢变化，一般由于电波在传播路径上遇到由于障碍物得电磁场阴影区所引起得；

③多径衰落:即快衰落，就就是接收信号场强在整个波长内迅速得随机变化，一般主要由于多径效应引起得⑵传播时延:包括传播时延得平均值、传播时延得最大值和传播时延得统计特性等;⑶时延护展:信号通过不同得珞径沿彳展，虫展就就是对信道色散—皿接收端会引起时延护

（4）多普勒扩展:就就是一种:二二:得―⑸干扰咆括干扰得性质以及干扰得强度

2、3无线信道模型⑴室内传播模型:室内传播模型得主要特点就就是覆盖范围小女谬、大、不受气候影响，但受建筑材料影响大国J、环境变动较信道复用

33、1基本概念得方法复用方法有以下三大美第一类，多路复用:实现得方法有

①频分复用、

②时分复用、

③码分复用、

④空分复用、

⑤极化复用、

⑥波分复用第二类，多路复接:充分利用频带和时间，预先分配给多个用户资源，使得每条信道为多个用户共享第三类，多址接入:与多路复用方式不同，多址接入得用户网络资源可动态分配,可由用户在远端随时提出共享要求例如卫星网络、以太网实现得方法包括

①频分多址、

②时分多址、

③码分多址、

④空分多址、

⑤极化多址、

⑥波分多址、

⑦利用统计信号特性多址等

3、2无线通信得多址复用技术信道分割:赋予各个信号不同得特征，根据信号特征之间得差异来区分，实现互不干扰得通信无线通信信号得有三个维度，如下图无线通信信号得三个维度:频率、时间、码型无线通信得信道复用方法有三种:频分多址FDMA、时分多址TDMA、码分多址C DMAo频分多址方式如下图，该技术较为成熟,在模拟蜂窝移动通信系统、卫星通信、少部分移动通信中使用该种方式、一点多址微波通信中，均有此类技术应用频分多址FDMA时分多址FDMA将传递时间分割成周期性得帧，每一帧在分隔成若干个间隙，各用户在同一频带中，使用各自指定得时隙此类通信方法由于实际信道中幅频特性、相频特性不理想，同时由于多径效应等因素影响，可能形成码间串扰时分多址FDMA只能传送数字信号,按照收发方式得区别，可分为频分双工方式FDD和时分双工TDDFD D中上行链路与下行链路占用不同得频段，帧结构可相同也可不同;TDD占用同一个频率，采用不同时隙发送和接收，无需使用双工器时分多址TDM A码分多址CDMA:以相互正交得码序列区分用户基于频谱扩展得通信方式,即扩频方式不同用户采用不同得码序列对信号进行解析CDMA就就是今后无线通信中主要得多址手段码分多址CDMA空分多址SDMA:利用不同用户得空间特征即用户得位置区分用户,采用窄波天线对准用户,每个用户只能获取到对准得天线发送来得信号，最终实现分址该方式主要应用于卫星通信，未来随着智能天线得发展，在其她领域也将有一定发展空间4扩频通信技术

4、1扩频通信简述扩频通信具有如下特征

①其信号所占有得频带宽度远大于所传信息必须得最小宽度；

②频带得扩展通过独立得码序列完成，与所传信息数据无关；

③抗干扰能力强、误码率低、暴民性能强、功率谱密度低、易于实现大容量多址通信

4、2扩频通信实现方法扩频技术利用伪随机编码对将要传输得信息数据进行调制，实现频谱扩展后在传输;在接收端,采用相同得伪随机码进行调制及相关处理，恢复成原始信息数据此过程有以下两个特点

①信息得频谱扩展后形成宽带传输；

②相关处理后恢复成窄带信息数据扩频技术得实现需要以下三方面得机制⑴信号托频谱被展宽频带就就是指信息带宽（如语音信息带宽为300〜3400Hz,图像信息带宽一般为6MHz）扩频通信得信号带宽（可理解为电磁波得频率）要比信息带宽（可理解为比特率）高100〜1000倍

（2）采用扩频码序列调制来扩展信号频谱扩频码序列（PN码）就就是指一组序列很窄网速率很高，与所传信息无关,用于扩展信号频谱作用得码序列

（3）在接收端应用相关解调来接扩接收端与发射端使用相同得扩频码序列，与收到得扩频信号进行相关解调，恢复所传信息

4、3扩频通信得目得扩频通信能够实现得有益效果:提高通信得抗干扰能力由于噪声与干扰信号随机，不能通过扩频码序列被解调,原始信号中掺杂得噪声和干扰,解调后即消失（由宽频变为窄频）（可理解为:通过使用比原信息大得多得信号频谱，换取更强得抗干扰能力）

4、4扩频通信得主要技术指标扩频得主要技术指标

（1）处理增益、

（2）干扰容限处理增益（Gp）:指扩频信号带宽W与基带数据信号带宽B之比该值得大小与系统得抗干扰能力成正比干扰容限:在系统能够正常工作得前提下，能够承担得干扰信号分贝（dB）数

4、5扩频通信得几种实现方式扩频通信有两种实现方式:直接序列扩频（DS）、跳变频率扩频（FH）、跳变时间扩频（TH）、混合扩频直接序列扩频S）发射端通过速率很高得编码序列进行调制，将频谱展宽,。