无线通信技术原理课件

1、无线通信技术原理课件xx年xx月xx日目录CATALOGUE无线通信技术概述电磁波与天线基础模拟调制与解调技术数字调制与解调技术信道编码与差错控制技术多址接入与扩频通信技术无线局域网（WLAN）技术无线广域网（WWAN）技术01无线通信技术概述无线通信技术是指利用电磁波在自由空间中传播的特性进行信息交换的通信方式。从早期的无线电报、无线电话，到现代的移动通信、卫星通信，无线通信技术经历了多个发展阶段，不断推动着通信技术的进步。定义与发展历程发展历程定义将待传输的信息转换成适合在信道中传输的信号形式。发射器信道接收器传输信号的媒介，可以是空气、真空、水或其他物质。接收信号并将其还原成原始信息。030201无线通信系统组成无线通信技术应用领域卫星通信无线个域网电视广播、电话通信、数据传输等。WPAN、蓝牙、ZigBee等。移动通信无线局域网无线城域网手机通信、移动数据传输等。WLAN、Wi-Fi等。WMAN、WiMAX等。02电磁波与天线基础电磁波是一种横波，具有电场和磁场分量，可以在真空中传播，速度等于光速。电磁波基本性质电磁波传播方式包括直射波、反射波、折射波、绕射波和散射波等。电磁波

2、传播方式根据频率和波长，电磁波可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。电磁波频段划分电磁波基本性质与传播方式 天线类型及工作原理天线类型天线类型包括偶极子天线、单极子天线、阵列天线、微带天线、喇叭天线和反射面天线等。天线工作原理天线通过变换器将传输线上的导行波变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。天线性能参数天线性能参数包括方向性、增益、输入阻抗、辐射电阻、效率和极化等。辐射源（如发射机）产生的高频振荡电流通过天线辐射出去，形成电磁波。电磁波辐射过程接收天线接收到空间中的电磁波，并将其转换为高频振荡电流，经过接收机处理后还原为原始信号。电磁波接收过程电磁波在传播过程中会受到自由空间损耗、大气吸收损耗、多径效应损耗和干扰损耗等影响。电磁波传播损耗电磁波辐射与接收过程03模拟调制与解调技术频率调制（FM）通过改变载波的频率来传递信息，如窄带调频（NBFM）和宽带调频（WBFM）。振幅调制（AM）通过改变载波的振幅来传递信息，如普通调幅（AM）和双边带调幅（DSB-AM）。相位调制（PM）通过改变载波的相位来传递信息，如普通调相（PM

3、）和偏移四相相移键控（OQPSK）。模拟调制方法分类及特点将低频信号（调制信号）与高频载波信号相乘，使得载波的振幅随调制信号的变化而变化。调制原理通过检波器提取出调制信号，常用的检波方法有包络检波和同步检波。解调原理调幅（AM）调制与解调原理调频（FM）调制与解调原理调制原理通过改变高频载波信号的频率来传递信息，调频信号的频率偏移与调制信号的幅度成正比。解调原理通过鉴频器将调频信号转换为调幅或调相信号，再经过检波器提取出调制信号。常用的鉴频方法有斜率鉴频和相位鉴频。04数字调制与解调技术03相移键控（PSK）通过改变载波的相位来传递数字信息，具有较高的传输效率和较强的抗干扰能力。01振幅键控（ASK）通过改变载波的振幅来传递数字信息，实现简单，但抗干扰能力较差。02频移键控（FSK）通过改变载波的频率来传递数字信息，实现较复杂，但抗干扰能力较强。数字调制方法分类及特点2ASK信号的产生利用数字基带信号控制载波的振幅，产生2ASK信号。2ASK信号的解调通过相干解调或非相干解调方法，将2ASK信号还原为数字基带信号。2ASK信号的特点实现简单，但抗干扰能力较差，适用于短距离或低速率通信。

4、二进制振幅键控（2ASK）原理2FSK信号的解调通过相干解调或非相干解调方法，将2FSK信号还原为数字基带信号。2FSK信号的特点实现较复杂，但抗干扰能力较强，适用于长距离或高速率通信。2FSK信号的产生利用数字基带信号控制载波的频率，产生2FSK信号。二进制频移键控（2FSK）原理2PSK/2DPSK信号的产生01利用数字基带信号控制载波的相位，产生2PSK或2DPSK信号。2PSK/2DPSK信号的解调02通过相干解调方法，将2PSK或2DPSK信号还原为数字基带信号。2PSK/2DPSK信号的特点03具有较高的传输效率和较强的抗干扰能力，适用于高速率、远距离通信。同时，2DPSK还具有差分编码的优点，能够消除相位模糊问题。二进制相移键控（2PSK/2DPSK）原理05信道编码与差错控制技术信道编码是在数字通信系统中，为了提高数据传输的可靠性，在发送端对原始数据进行特定的编码处理，使接收端能够正确识别并恢复原始数据的过程。信道编码定义通过增加冗余信息，使得在传输过程中发生错误时，接收端能够检测和纠正错误，保证数据的正确传输。提高数据传输的可靠性信道编码可以根据不同的信道特性进行设计

5、和优化，以适应不同的传输环境和需求。适应信道特性信道编码基本概念及作用分组编码将待编码的数据分成若干个固定长度的组，每组数据独立进行编码处理。线性编码编码后的数据与原始数据之间呈线性关系，即编码后的数据是原始数据的线性组合。线性分组码和卷积码原理线性分组码和卷积码原理卷积码是一种连续处理的编码方式，编码器将输入的数据流与生成多项式进行卷积运算，生成编码后的数据流。卷积编码卷积码的约束长度表示了编码过程中与当前输入数据相关的历史数据的长度。约束长度卷积编码器具有有限个状态，每个状态对应一个输出符号。编码器状态线性分组码和卷积码原理差错检测方法奇偶校验法：通过计算数据中1的个数来判断数据是否正确，适用于简单错误检测。循环冗余校验法（CRC）：在发送端计算数据的CRC值并附加在数据后面，接收端重新计算CRC值并与附加的CRC值进行比较，以检测错误。差错纠正方法自动重传请求（ARQ）：当接收端检测到错误时，向发送端发送重传请求，发送端重新发送数据。前向纠错（FEC）：接收端通过一定的算法对接收到的数据进行处理，尝试纠正其中的错误，无需发送端的参与。这种方法适用于实时性要求较高的场合。差错检测与

6、纠正方法06多址接入与扩频通信技术频分多址（FDMA）时分多址（TDMA）码分多址（CDMA）多址接入方式分类及特点空分多址（SDMA）特点FDMA：将通信系统的总频段划分成若干等间隔的频道分配给不同的用户使用。多址接入方式分类及特点TDMA把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使各个移动台在每帧内只能按指定的时隙向基站发送信号。CDMA利用各用户码序列的正交性，在相同的载波频率上进行不同用户信号的同时接收。SDMA利用空间分割来构成不同信道的技术。多址接入方式分类及特点频分复用将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带，每一个子频带传输一路信号。频分多址在频分复用的基础上，通过频率分割实现多址接入。原理为每个用户分配一个特定的频率，不同用户通过不同的频率进行通信，从而避免相互干扰。频分多址（FDMA）原理将时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，每个时隙传输一路信号。时分复用在时分复用的基础上，通过时间分割实现多址接入。时分多址为每个用户分配一个特定的时隙，不同用户在不同的时隙内进行通信，从而避免相互干扰。原理时分多址（TDMA）原理码分

7、复用利用各用户码序列的正交性，在相同的载波频率上进行不同用户信号的同时接收。码分多址在码分复用的基础上，通过码序列分割实现多址接入。原理为每个用户分配一个特定的码序列，不同用户使用不同的码序列进行通信，从而避免相互干扰。同时，通过相关接收技术实现各用户信号的分离和提取。码分多址（CDMA）原理07无线局域网（WLAN）技术IEEE802.11标准定义了WLAN的物理层和MAC层规范，包括各种调制方式、数据传输速率等参数。协议栈结构包括物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）、逻辑链路控制层（LLC）等，各层之间通过原语进行通信。WLAN标准与协议栈结构OFDM技术将信道分成若干正交子信道，每个子信道传输一路数据，提高频谱利用率和抗多径干扰能力。MIMO技术利用多天线技术实现空间复用和分集，提高数据传输速率和可靠性。扩频技术通过扩频码将数据信号的频谱扩展，提高抗干扰能力和多址接入能力。WLAN物理层关键技术采用载波监听多路访问/冲突避免机制，避免数据碰撞和提高网络吞吐量。CSMA/CA协议支持多种认证方式（如WEP、WPA、WPA2等）和加密算法（如AES、TKIP等），确保网络安全。

8、认证与加密提供服务质量保障机制，支持不同优先级业务的传输，满足多媒体应用的需求。QoS保障采用节能模式（如PSM、CAM等），降低终端功耗，延长电池寿命。节能机制WLANMAC层关键技术08无线广域网（WWAN）技术3GPP2标准主要针对CDMA20001XEV-DO等技术，定义了类似的协议栈结构。IEEE802.16标准也称为WiMAX，是一种宽带无线接入技术，其协议栈包括物理层和MAC层。3GPP标准定义了UMTS、GSM和LTE等无线通信技术，包括物理层、数据链路层和网络层协议。WWAN标准与协议栈结构WWAN物理层关键技术多址技术包括FDMA、TDMA、CDMA和OFDMA等，用于实现多用户同时通信。调制技术如QPSK、16QAM、64QAM等，用于提高数据传输速率和频谱利用率。MIMO技术利用多天线实现空间复用和分集，提高系统容量和传输可靠性。如轮询、最大载干比、比例公平等，用于分配无线资源，保证用户QoS。调度算法包括停等式、回退N步和选择性重传等，用于实现可靠传输。ARQ协议用于调整发射功率，减少干扰，提高系统性能。功率控制技术010203WWANMAC层关键技术THANKS感谢观看

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