无线通信基础讲解.ppt

第二章 无线通信基础 王海鹏 计算机学院 需要掌握的 无线传输介质 无线传输特性 每学期需要技术更新的 有无新的无线传输技术出现 无线传输技术的新进展和发展方向的变化 提纲 无线网络概述 无线传输技术 无线网络-应用 无线网络-发展 无线网络-拓扑 无线蜂窝系统 蜂窝概念 蜂窝系统 无线网络概述 无线传输技术 多路复用 无线传输 多路复用（multiplexing） 为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰的技术 多路复用技术 实现多路复用的关键 把多路信号汇合到一条信道上之后，在接收端必须能正确地分割出各种信号 分割信号的依据：信号之间的差别 信号频率上的不同 信号出现时间上的不同 信号码型结构上的不同 多路复用方法比较 多路复用技术 以上多路复用技术也称为多址接入方法 无线信道接入方法 另一个与接入方法有关的重要参数是正向信道和反向信道的载波频率差。 正向信道又叫下行链路，指从基站到移动终端的通信； 反向信道又叫上行链路，指从移动终端到基站的通信。 如果正向信道和反向信道采用不同的载波频率，而且间隔足够大，这样的双工技术叫做FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）； 如果正向信道和反向信道采用相同的载波频率，但采用交替的时隙，这样的双工技术叫做TDD（Time Division Duplexing，时分双工）。 无线传输 电磁波可将信息从一个地方传到另一个地方 电磁波的传播不需要任何有型介质 电磁波称为传输的载波（载体） 传输的数据叠加在载波上，接收端再过滤出信号 调制解调 传输数据的频率范围称为频带 多个无线电载波可共存于同一空间 传输介质 传输介质（通信介质）：计算机用以收发电子/光子信号的物理路径。分类如下： 引导性介质（线缆介质） 电磁波沿着一个固态介质传播。例如：金属导体、玻璃。 非引导性介质（无线介质） 提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。例如：大气层、外层空间。 无线传输的电磁频谱 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、无线遥控玩具、无线电家用设备等 工业科学医学频段 全向传播与定向传播 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那种现象。 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 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。 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 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Lan信号的散射。 反射、衍射和散射 无线通信的衰减（fading） 衰减（fading）：传输介质或路径使得接收信号的能量发生变化 在固定环境下，大气层条件的变化 低频具有更强的穿透力，可以传输更远的距离 频率越高，衰减越严重，发射器需要更大的功率，传输范围变短 在移动环境下：障碍物的相对位置随时间发生变化，造成复杂的传输效果——多径传播 多径（multipath）传播的影响 一个信号的多个拷贝以不同的相位到达 如果相位破坏性叠加，则相对噪声来说信号的强度就会下降（信噪比减小），导致接收端检测困难 信号串扰（intersymbol interference） 一个脉冲的一个或多个延迟的拷贝在一个比特时间内到达 多径传播的影响 假设：以给定频率在固定天线和移动节点之间的链路上发送一个窄脉冲 无线网络应用 无线网络的应用从逻辑上可以分成两类： 面向语音的应用 voice-oriented 面向数据的应用 data-oriented 每一类都有局域和广域两个应用场合，从而形成四个不同的应用部分。 无线网络应用 面向语音的无线网络应用围绕着连接PSTN的无线网络，这些业务进一步形成局域网应用和广域网应用。 PSTN（Public Switched Telephone Network），公共交换电话网络，一种常用旧式电话系统。 面向数据的无线网络应用围