无线通信基础ppt课件

1、需求掌握的n无线传输介质n无线传输特性无线通讯根底每学期需求技术更新的n有无新的无线传输技术出现n无线传输技术的新进展和开展方向的变化提纲n无线网络概述n无线传输技术n无线网络-运用n无线网络-开展n无线网络-拓扑n无线蜂窝系统n蜂窝概念n蜂窝系统无线网络概述无线传输技术n多路复用n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n实现多路复用的关键n把多路信号集合到一条信道上之后，在接纳端必需能正确地分割出各种信号n分割信号的根据：信号之间的差别n信号频率上的不同n信号出现时间上的不同n信号码型构造上的不同频分多路复用时分多路

2、复用码分多路复用The total system bandwidth is divided into channels which are allocated to the different users.7C29822.030-Cimini-9/97频分多路复用Time is divided into slots which are allocated to the different users.7C29822.031-Cimini-9/97时分多路复用Time and bandwidth are used simultaneously by different users, modula

3、ted by orthogonal or semi- orthogonal codes (e.g. spread spectrum).7C29822.032-Cimini-9/97码分多路复用多路复用方法比较多路复用技术n以上多路复用技术也称为多址接入方法n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。n正向信道又叫下行链路，指从基站到挪动终端的通讯；n反向信道又叫上行链路，指从挪动终端到基站的通讯。n假设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FDDFrequency Division Duplexing，频分双工；n假设正向信道和反向信道采

4、用一样的载波频率，但采用交替的时隙，这样的双工技术叫做TDDTime Division Duplexing，时分双工。无线信道接入方法无线传输n电磁波可将信息从一个地方传到另一个地方n电磁波的传播不需求任何有型介质n电磁波称为传输的载波载体n传输的数据叠加在载波上，接纳端再过滤出信号n调制解调n传输数据的频率范围称为频带n多个无线电载波可共存于同一空间传输介质n传输介质通讯介质：计算机用以收发电子/光子信号的物理途径。分类如下：n引导性介质线缆介质n电磁波沿着一个固态介质传播。例如：金属导体、玻璃。n非引导性介质无线介质n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

5、的电磁频谱无线频谱的分配n频率一致分配FCC/ITU_R/各个国家n根据信息类型分配频谱AM/FM无线电台、TV、蜂窝n工业科学医学频段ISMn可自在运用但限制功率n公用于非答应的商业用途n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n全向传播Omnidirectionaln信号沿一切方向传播n可被一切的天线接纳n发射设备和接纳设备不用在物理上对准n定向传播directionaln天线把一切的能量集中于一小束电磁波无线信号传播n理想情况下，无线信号在从发射器到接纳器间的一条直线上传播，称为“视野line of sight, LOSn实践情况下，由于传输妨碍物

6、等传输环境的影响，无线信号的传播将发生如下三种景象：反射、衍射和散射。其中物体的几何外形决议了将产生那种景象。反射reflectionn反射：当信号遇到外表大于信号波长的妨碍物地球外表、高建筑物、大型墙面导致信号的相位发生漂移衍射Diffractionn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锋利不规那么的边缘物，即使没有来自发送器的视野信号，也可接纳到信号。散射Scatteringn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Scatteringn散射还与妨碍物外表的粗糙度有关。外表越粗糙，越容易引起散射。n例如，n在户外，树木和路标都会导

7、致挪动信号的散射。n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、衍射和散射无线通讯的衰减fadingn衰减fading：传输介质或途径使得接纳信号的能量发生变化n在固定环境下，大气层条件的变化n低频具有更强的穿透力，可以传输更远的间隔n频率越高，衰减越严重，发射器需求更大的功率，传输范围变短n在挪动环境下：妨碍物的相对位置随时间发生变化，呵斥复杂的传输效果多径传播多径multipath传播的影响n一个信号的多个拷贝以不同的相位到达n假设相位破坏性叠加，那么相对噪声来说信号的强度就会下降信噪比减小，导致接纳端检测困难n信号串扰intersymbol interferencen一

8、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Multipath:妨碍物反射信号，使得接纳端接纳到多个不同延迟的信号多径传播的影响n假设：以给定频率在固定天线和挪动节点之间的链路上发送一个窄脉冲n无线网络的运用从逻辑上可以分成两类：n面向语音的运用 voice-orientedn面向数据的运用 data-orientedn每一类都有局域和广域两个运用场所，从而构成四个不同的运用部分。无线网络运用n面向语音的无线网络运用围绕着衔接PSTN的无线网络，这些业务进一步构成局域网运用和广域网运用。nPSTNPublic Switched Telephone Network，公共交换网络，一种常用

9、旧式系统。 n面向数据的无线网络运用围绕着Internet和计算机通讯网络。这些业务进一步分为宽带局域与Ad-hoc点对点运用和广域无线数据运用。无线网络运用面向语音无线网络开展的艰苦事件n贝尔实验室的 FDMAFrequency Division Multiple Access，频分多址模拟蜂窝系统技术n欧洲的NMTNordic Mobile Telephony，北欧挪动n美国的AMPSAdvanced Mobile Phone System，高级挪动系统n北欧的TDMATime Division Multiple Access，时分多址数字蜂窝系统技术nGSMGlobal System f

10、or Mobile communication，全球挪动通讯系统，简称“全球通n北美的CDMACode Division Multiple Access，码分多址数字蜂窝系统技术n3G第三代蜂窝挪动通讯系统技术面向语音的广域无线运用n无绳n英国的CT-2 n欧洲的DECTDigital European Cordless Telephone，数字欧洲无绳nPCS效力n日本的PHPPersonal Handy Phone，个人手持，后来成为PHSPersonal Handyphone System个人手持系统，即“小灵通n英国的DCS-1800GSM技术n美国的PACSPerson Access

11、 Communications System，个人接入通讯系统面向语音的局域无线运用面向数据无线网络开展的艰苦事件面向数据无线网络开展的艰苦事件续nMotorola和IBM的ARDISnEricsson的Mobitexn美国的CDPDCellular Digital Packet Data，蜂窝数字分组数据nGSM上的GPRSGeneral Packet Radio Service，通用分组无线业务n3G技术面向数据的广域无线运用n宽带无线局域网和Ad-hoc网络的一个主要特点是任务在ISM免答应证频段。n宽带局域无线运用nWLAN无线局域网nIEEE的802.11n欧洲的HiperLANnW

12、ATM无线ATMnAd-hoc运用WPANn蓝牙Bluetooth面向数据的宽带局域无线与Ad-hoc运用n第一代1G无线系统是面向语音的模拟无线系统，运用FDMA技术实现。典型的1G规范：美国的AMPS、欧洲的TACS。n第二代2G无线系统是面向语音的数字无线系统，运用TDMA或窄带CDMA技术实现。典型的2G数字蜂窝挪动规范：欧洲的GSM、北美的IS-54IS-和IS-95以及日本的JDC，2G PCS规范：欧洲的CT-2和DECT、美国的PACS、日本的PHS，2G挪动数据业务规范：CDPD、GPRS，2G WLAN规范：IEEE 802.11、HiperLAN。n第三代3G无线系统把蜂

13、窝、PCS语音业务以及挪动数据业务用各种分组交换数据业务综合在一个高语音质量、高容量、高速率的网络系统中。典型的3G规范： CDMA2000 、TD-SCDMA。无线网络开展n无线网络中运用了两种根本拓扑类型n根底构造集中式或称中心辐射式拓扑nAd-hoc或称分布式拓扑n根底构造网络n固定有线根底构造用来支持挪动终端MT，或称挪动台MS之间和挪动终端与固定终端之间的通讯。n通常设计用于大的覆盖区域和运用多个BSBase Station，基站或APAccess Point，接入点的情况。 无线网络拓扑n根底构造网络拓扑图例n无线蜂窝产品、IEEE802.11和大部分无线LAN产品都支持根底构造的

14、运用。 无线网络拓扑nAd-hoc网络nAd-hoc或分布式网络拓扑用于重组网络，它不需求固定的根底构培育能任务。n适于在挪动或固定情况下快速部署无线网络。 n有2种Ad-hoc网络拓扑n单跳Ad-hoc网络。如：IEEE 802.11、PHS等。n多跳Ad-hoc网络。如：HiperLAN。无线网络拓扑nAd-hoc网络拓扑图例a 单跳对等拓扑 b 多跳拓扑 无线网络拓扑无线蜂窝系统蜂窝概念n1946年，美国AT&T贝尔实验室提出了蜂窝cellular通讯的概念。n蜂窝通讯是一种运用频率复用的智能方法，以使有限的带宽可以包容宏大数量的用户。蜂窝概念n根本原理：将覆盖区域分为大量相连的

15、小区域，每个小区运用本人的、低功率的无线基站。由于同样的频谱在分散的区域内可以被多次复用，这样，每次建立一个新的基站一个小区域时，容量就会添加。n小区域被称为小区或单元cell，一组小区组成区群cluster。n一个区群中小区的数量称为区群大小或频率复用因子。n需求对这些小区域以智能的方式分配信道，以防止两种干扰：n同频道干扰cochannel interferencen邻道干扰adjacent channel interference 蜂窝外形频率复用N=4频率复用模型123457612345761234576123424343213122143134N=7频率复用模型n以FDMA为例，K为

16、分配给系统的频率总数，N为频率复用模型蜂窝数，假定每个蜂窝区分配一样数量的频率，那么每个蜂窝区有K/N个频率频率复用n设参数nD 运用一样频段的蜂窝区最小中心间距nR 蜂窝区半径nd 相邻蜂窝区的中心间隔nN 重用因子，重用模型中蜂窝区个数n在六边形蜂窝区模型中n能够的N值为1、3、4、7、9、12、13等n存在以下关系3dR22()NIJIJ,0,1,2,3,.I J 3DNR添加容量n添加新信道adding new channelsn频率借用frequency borrowingn蜂窝区分割cell splittingn蜂窝区扇形化cell sectoringn微蜂窝区microcells蜂窝式系统的运转n蜂窝区中心设置基站BSn基站衔接到挪动交换局MTSOnMTSO和公共或电信网络衔接nMTSO管理基站，执行越区切换，计费公共电信交换网挪动交换局基站基站基站固定n挪动单元和基站之间存在两种类型信道n控制信道n交换信息，建立和维持呼叫，同最近基站建立联络短音讯n业务信道n在用户之间传送语音或衔接数据n当挪动设备从一个蜂窝区挪动到另一个时，网络将挪动设备由一个基站分配给另一个基站n网络控制切换：经过对所接纳到挪动设备传来的信号进展计量，网络单独作出决策。n辅助越区切换：根据挪动设备接纳到的信号向网络提供反响，使挪动设备参与到越区切换的决