无线通信关键技术介绍课件
56页1、2020/9/24,1,无线通信关键技术介绍,主讲人:孔繁庭,2020/9/24,2,一、从有线通信到无线通信,1. 莫尔斯电码(通、断、长断) 1844年5月24日,华盛顿-巴尔的摩,64.4km, “上帝创造了何等奇迹!” 2. 1876年3月7日,贝尔获得发明电话专利,专利证号码NO:174655。 “沃森特先生,快来帮我啊!” 3. 电磁波的发现:1820年,丹麦物理学家奥斯特发现变化的电流通过导线会引起磁针的偏转,英国物理学家法拉第指出该实验证明了“电能生磁”,即“电磁感应现象”;1864年,麦氏发表了电磁场理论,成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。1887年,亨利希鲁道夫赫兹通过实验证明了电磁波的存在。,2020/9/24,3,4. 无线电报的发明-“要是我能指挥电磁波,就可飞越整个世界” 1896年,俄国的波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送,距离为250米,电文内容为“海因里斯赫兹”;在1897年5月18日,意大利的马可尼,通过改进了的无线电传送和接收设备,在英国的布里斯托尔海峡进行无线电通信取得成功,把信息传播了12公里;于1909年获得诺贝尔物理学奖。,202
2、0/9/24,4,5.无线电通信的发明 载着声音飞翔的电波 无线电广播之父美国人巴纳特史特波斐德,他于1886年便开始研究无线电广播,在1902年,他在肯塔基州穆雷市进行了第一次无线电广播。他们在穆雷广场放好话筒,由巴纳特史特波斐德的儿子在话筒前说话、吹奏口琴,他在附近的树林里放置了5台矿石收音机,均能清晰地听到说话和口琴声,试验获得了成功。之后又在费城进行了广播,并获得了专利权。,与此同时,无线电通信逐渐被用于战争。在第一次和第二次世界大战中,它都发挥了很大的威力,以致有人把第二次世界大战称之为“无线电战争”。,2020/9/24,6,二、无线通信的特点,1.传输环境的复杂性 2.电磁波的传播不需要任何有形介质 3.接收信号的时变多径 4.多个无线电载波同存于同一空间 5.频率资源有限,需统一划分,2020/9/24,7,无线传输的电磁频谱,2020/9/24,8,无线频谱的分配,频率统一分配(FCC/ITU_R/各个国家) 根据信息类型分配频谱(AM/FM无线电台、TV、蜂窝电话) 工业科学医学频段(ISM) 可自由使用但限制功率 专用于非许可的商业用途 救护车、出租车、无线遥控玩
3、具、无线电家用设备等,2020/9/24,9,无线信号传播,理想情况下,无线信号在从发射器到接收器间的一条直线上传播,称为“视线”(line of sight, LOS) 实际情况下,由于传输障碍物等传输环境的影响,无线信号的传播将发生如下三种现象:反射、衍射和散射。其中物体的几何形状决定了将产生哪种现象。,2020/9/24,10,反射(reflection),反射:当信号遇到表面大于信号波长的障碍物(地球表面、高建筑物、大型墙面)导致信号的相位发生漂移,2020/9/24,11,衍射(Diffraction),衍射:当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘(如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边缘物),即使没有来自发送器的视线信号,也可接收到信号。,2020/9/24,12,散射(Scattering),散射:当信号遇到波长更小的物体(树叶、街牌、灯柱)就发散成几个弱的出境信号,2020/9/24,13,散射(Scattering),散射还与障碍物表面的粗糙度有关。表面越粗糙,越容易引起散射。 例如, 在户外,树木和路标都会导致移动电话信号的散射。 在室内,椅子、书籍和计算机都会导致无线L
4、an信号的散射。,2020/9/24,14,电波的多径传播和衰落,电波传播的长期慢衰落 由传播路径上固定障碍物的阴影引起,也称为阴影衰落。,2020/9/24,15,无线传输技术,调制技术 抗衰落及抗干扰技术 多天线与空时编码技术 多址技术,2020/9/24,16,调制技术,无线通信系统框图,2020/9/24,17,调制技术,调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信 号。该信号称为已调信号。 调制过程用于通信系统的发端。在接收端需 将已调信号还原成要传输的原始信号,该过程称为解调。,2020/9/24,18,按照调制器输入信号(该信号称为调制信号)的形式,调制可分为模拟调制(或连续调制)和数字调制。模拟调制是利用输入的模拟信号直接调制(或改变)载波(正弦波)的振幅、频率或相位,从而得到调幅(AM)、 调频(FM)或调相(PM)信号。 数字调制是利用数字信号来控制载波的振幅、频率或相位。常用的数字调制有:ASK、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)等。,2020/9/24,19,对已调信号的要求,针对无线通信信道的特点,已调信号应具有高的频谱利用率和较强的抗干
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