河南城建学院无线通信课件(老师：张洛花)

现代无线通信技术60学时(1-15周)考试1无线通信新技术内容010203绪论无线通信基础无线通信基本技术移动通信网络技术04无线通信系统0506(无线通信系统结构、原理、概念等)(无线信道传输理论)(移动通信组网技术)(常见的无线通信网)2课程目标熟悉无线通信特点、典型系统、主要技术、组网形式掌握电波传播的特性、抗衰落技术、调制技术、多址技术等掌握GSM系统、IS-95CDMA系统熟悉GPRS系统、3G系统掌握移动通信组网技术(越区切换、频率复用、位置管理等)3问题1描述：一个RJ-11通常只能对应一台电话，而基站的一面天线要同时接收很多手机的信号，如何区分哪个信号来自那个手机？困惑一：基站如何区分手机。问题2描述：固定电话要和网络联系是非常简单的，只需要找到电话线的插口插上即可，而手机要麻烦的多，能让它接入的无线网络的基站在哪里，如何才能找到？困惑二：手机如何找到基站。通过与有线通信的比较，我们通常会有以下问题：4问题3描述：固定电话的位置是固定的，通信网络要找你，把信号送入指定的电话线和指定的接口即可；而无线通信就不同了，手机的位置随时在变化，谁知道手机在哪个基站的下面，有电话要找你，怎么才能知道你在哪里呢？困惑三：基站如何找到手机？问题4描述：在有线通信时，确定一个用户的身份很简单的，电话线就装在你家里，想赖账，门都没有；在无线通信时代，大家都是通过电磁波在空中传送信号，没有实体接口可以确认身份，那么就得有别的办法确认你是不是合法的用户，要是让非法的用户进入了系统，可没法循着电磁波去找人要钱。困惑四：如何识别手机用户的身份。5问题5描述：空中接口的电磁波是开放的，谁都可以截到，这个我们在影视剧中没有少看到这一幕。要是不想被人窃听，该如何加密呢？困惑五：如何保证通话不被他人窃听。问题6描述：手机在通话过程中位置不断变化，通话环境也会随之变化，怎样才能保证电话不中断。困惑六：如何保证手机在“移动”时通话的质量。6通过本课程还要解决的以下主要问题基站如何区分手机（用户）手机如何找到基站基站如何找到手机如何识别手机用户的身份如何保证通话不被他人窃听如何保证“移动”着打电话不会有问题7无线通信原理与应用作者：(美国)拉帕波特编著出版社：电子工业出版社

无线通信作者:(美国)莫利斯编著出版社:电子工业出版社

参考：现代无线通信技术

作者:邬正义主编

出版社:高等教育出版社

8通信与我们生活息息相关烽火狼烟是中国古代一种重要的通信方式利用驿站或飞鸽传递文书信息AB91837年莫尔斯电报发报收报传输线话筒耳机1876年贝尔电话生活中的通信经历了从有线到无线的发展列举无线通信的例子10无线通信对人们生活也有着重要的影响…海上通信飞行通信广播电视业余无线电手机短波电台中继通信微波通信11卫星通信蓝牙红外射频激光等等12

无线通信：利用电磁波信号可以在自由空间中进行传播的特性实现信息交换的一种通信方式。

在移动中实现的无线通信又称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。那究竟什么是无线通信呢？无线通信=移动通信？实现无线通信的基础是电磁波传播理论。13

移动通信是无线通信的重要方面。

除了移动通信之外，无线通信还包括许多其他系统，如无线遥控、无线检测、射频识别（RFID）、无线定位等。

市场应用需求的迅猛增长

超大规模集成电路技术的发展

数字处理技术的发展

网络传输技术的发展推动无线通信快速发展的重要因素近些年信息通信领域中，发展速度最快、应用最广的就是无线通信技术了。141.1无线通信系统的基本构成1.2无线通信系统的主要规格指标1.3无线通信技术的发展1.4无线通信的发展趋势1.5现代无线通信系统实例1.6无线通信面临的技术挑战第一章绪论15

1.1无线通信系统的构成

无线通信系统的基本构成如图1-1所示。图1-1无线通信系统的基本构成161、信源是发出信息的基本设施；

2、信宿是信息的接收者；

发射机将信源产生的消息信号变换成便于通过空间传播的电磁波信号形式，并送入无线传播信道。

3、信源编码将来自信源的连续信号变换为数字信号，并进行适当的压缩处理以提高传输效率。

4、信道编码是在信号中加入一些监督码元，以提高传输的可靠性和有效性。信道编码部分输出的是数字基带信号。

5、调制器将数字基带信号调制到中频载波上。176、频率变换将调制后的中频信号变换到适合发送的射频频段。

7、功率放大的作用是将射频信号提升到一定的功率电平，以保证无线通信系统的距离覆盖达到一定的范围。

8、发射天线的作用是将射频传导功率变换为在空间传播的电磁波功率。

9、接收天线的作用是将在空间传播的电磁波功率转换为射频传导功率。

频率变换与功率放大部分的主要构成见图1-2。18图1-2频率变换与功率放大部分的构成框图频率变换与功率放大部分的主要构成见图1-2。防止收发信号干扰19双工器的作用：对发射机与接收机进行隔离，将来自发射机的发射信号送到天线发射出去，而不会进入接收机;同时将来自天线的接收信号送到接收机,而不进入发射机。

有些无线设备的发射机与接收机分别配有自己的天线。收发设备之间的影响相对容易隔离。

但在小型设备中，接收机与发射机一般共用一副天线(特别是用户终端设备上)。20信号在空间直接发送存在的问题1、天线尺寸：天线尺寸与被辐射信号的波长相比拟（同一数量级）时，信号才能被天线有效的辐射出去。

原始电信号一般是低频信号，如语音信号频率范围

f:20Hz-20KHz

λ=c/f

，λ20kHz=15Km；λ20Hz=1.5×104Km。

波长很长。要制造出相应的巨大天线是不现实的。2、信号选择：如果直接发射，多家电台的发射信号频率范围大致相同，接收机无法区分。“基带信号不能远距离无线传输”问题的解决——调制把待传送信号“装载”到高频振荡信号上的过程。为什么要进行调制？21调制的概念低频信号加载高频振荡信号调制信号载波信号uΩ=UΩmcosΩtuC==UCmcos(ωct+φ0)uC=UCmcos(ωct+φ0)调幅调相调频三种信号调制信号、载波信号和已调信号三种方式调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）22例:调幅已调波调频已调波调制的好处：由于传送的是高频振荡信号，所需天线尺寸便可大大减小。不同的发射台可以采用不同频率的高频信号作为载波，这样在频谱上就可以互相区分开了。23振荡器高频放大器(倍频器)高频功放及调制话筒低频放大器典型发送设备的组成框图24本地振荡器高频放大器混频器中频放大器振幅检波器低频放大器超外差式无线电接收机的框图信号的“卸载”—解调：从已调波信号中“取出”调制信号的过程。解调的三种方式：①对调幅波的解调—检波②对调频波的解调—鉴频③对调相波的解调—鉴相扬声器25无线电通信系统的组成和简单工作过程发射机接收机发射天线接收天线馈线馈线电磁波26无线电通信系统的组成和简单工作过程接收机发射天线接收天线馈线馈线电磁波调制器混频器高频放大器高频振荡器27无线电通信系统的组成和简单工作过程发射天线馈线电磁波调制器混频器高频放大器高频振荡器低频（基带）信号中频信号高频振荡信号射频信号28接收天线馈线第一混频器高频放大器一本振第二混频器二本振二中放解调器低频（基带）放大器一中放电磁波无线电通信系统的组成和简单工作过程29按通话状态的不同，无线通信系统可以分为如下三种类型。

（1）单工无线通信系统。只提供单向通信的系统，如无线电广播系统、无线寻呼系统。

（2）半双工无线通信系统。通信双方交替地进行收信和发信(按下“按讲“开关，发射机才工作)

，收信和发信不能同时进行。主要用于专业移动通信系统，如对讲系统、汽车调度系统。无线通信系统的分类130

（3）全双工无线通信系统。允许通信双方同时进行发信和收信的无线通信系统。移动通信中广泛采用的通信方式。蜂窝电话是当前典型的全双工系统。31实现全双工系统采用的双工技术：

时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两种。

FDD是将发射机和接收机采用两个不同的无线频率进行工作，从而实现收发隔离的双工技术。

由于收发信机工作频率不同，因此，在设计双工器时，使用合适的滤波器就可以实现发射机与接收机之间的隔离。

目前应用的大多数无线通信系统都采用FDD，如GSM、WCDMA、CDMA2000等。频分双工(FDD)利用频段的不同来区分上下行32时分双工（TDD）

TDD是发射机和接收机在同一个无线频率信道上分时进行工作，发射时不接收，接收时不发射，通过分时控制来避免发射机和接收机之间可能产生的干扰。如PHS（小灵通）、TD-SCDMA等上下行通信采用同一个频段，但在不同时隙间进行收发33

TDD技术的优点:

1、不需要使用成对的频谱资源。在当前频率资源越来越紧张的情况下，该特点给频谱资源的分配带来了很大方便。

2、可以根据业务需要动态地分配下行链路和上行链路的时间长度比例。适用于上下行链路不对称、具有不同数据传输速率的业务。

比如，访问互联网时往往要从网络上下载大量数据，而向网络上发送的数据量一般都非常小，这时可以将TDD系统上行链路的时间缩短，将更多的时间分配给下行链路。34蜂窝移动通信系统中的几个常用术语

移动台(MS)：用户使用的移动终端设备。

基站(BS)：为MS提供网络无线接入服务的设备。

无线小区(cell)：一个基站提供服务的地域范围。

小区覆盖半径：基站和移动台之间能够可靠通信的

最大距离。

移动台(MS)基站(BS)无线小区(cell)小区覆盖半径35前向信道：从BS向MS传输信息的无线信道，也叫下行链路。

反向信道：从MS向BS传输信息的无线信道，也叫上行链路。前向信道反向信道36移动交换中心蜂窝A基站移动台上行链路蜂窝B下行链路R移动台、基站、无线小区、小区覆盖半径、上行链路、下行链路37

无线通信系统通常要同时服务于众多用户，网内任一用户发送的信号，其他用户均可收到，所以，网内用户如何从众多信号中识别出发送给本用户地址的信号就成为了建立连接的首要问题，这就是多址接入问题。解决多址接入问题的方法称为多址接入技术。多址接入技术38多址接入技术基本类型:目的：主要是解决更多用户能方便地接入网络，不会造成相互干扰或拥堵。空分多址SDMA、随机多址等码分多址CDMA时分多址TDMA频分多址FDMA典型的多址方式基本思想：合理地分配给定的频谱资源，从而使得系统能够容纳的用户数最多（提高频谱利用率）。39一个频率对应一个用户FDMA：不同用户分配不同工作频率，避免多用户相互干扰。4041一个时隙对应一个用户

TDMA：让所有用户工作在同一个频率上，但在时间上分配不同的时间段，从而避免相互间的干扰。42不同用户工作在同一频道的不同时隙43一个码型对应一个用户CDMA系统也是让所有用户工作在同一个频率上，但对不同用户的信息使