无线通信和网络第2章教程分析.ppt

卫星微波 描述 两个地面基站通过卫星通信 卫星就是一个微波信号中转站：通过一个频率接收信号（上行链路uplink，地面站到卫星），重复或增大信号强度，再通过另一个频率传输（下行链路downlink，卫星到地面站） 应用 电视信号 远距离电话通信主干线路，卫星电话 私有商业网络 通常是租用卫星频道 * 传输特性 最优频段1-10GHz 1GHz以下会有大量噪声 大部分卫星使用5.925-6.425GHz频段作为上行链路，3.7-4.2GHz频段作为下行链路。 高频衰减得较厉害 卫星必须将接收的信号转换频率，才能发射，以避免干扰。 传输延迟明显，“检错+重传”的方法不再适用 本质上是广播，所有地面站都可以收到信号（需合理复用）。 * 广播无线电 广播无线电的天线 信号全向传输 天线不需要对准特定的角度 应用 包含FM广播信号频段和VHF和UHF电视信号频段，30MHz至1GHz 传输特性 随传输距离的衰减 多路干扰失真较明显 * 红外 类似于微波，视距传输 不同于微波，不能穿透障碍物（例如墙壁） 适用于室内环境 红外收发器放置于天花板 * 复用 传输介质的信道容量通常足够传输一路信号 复用：通过单一介质同时传输多路信号 更好地利用传输介质 n路信号输入到多路复接器，多路复接器和多路分解器之间通过一个数据链路连接，多路分解器再将同时传输的n路信号分离。 * 为什么要复用 当传输速率提高，每单位kbps的成本降低，传输速率越高越划算 大部分通信设施可以支持较高的通信速率，而大多数通信应用并不需要很高的速率 * 基本的复用技术 频分复用（FDM）：每一路信号独立使用一段频段，该频段以信号的载波频率（carrier frequency）为中心，多路信号之间的频段之间有足够的间隔（guard band） 语音信号300-3400Hz，4kHz带宽足够一路语音通信。早期的ATT和ITU标准使用60至108kHz的频段复用传输12路语音信号。 时分复用（TDM）：将时间分片，每个时间片对应一路信号（通常是数字信号） 同步时分复用，时间分片是预先设定的 异步时分复用，动态地调整时间分片 * * 一个典型的同步时分复用系统 * 信号发送 信号接收 顺序扫描buffer mc(t)的速率是所有mi(t)速率之和 复用后的信号由帧组成，一帧包含所有路信号对应的时间片。在前后所有帧中对应特定信号的时间片被称为一个信道（channel）。 * ATT的T1技术使用24路PCM语音编码信号复用线路。PCM语音编码信号由7bit的语音数据和1bit的控制位构成。24路PCM语音信号TDM复用T1线路，每帧包含8×24=192bit。每一帧还有一个bit的控制位。PCM每秒采样8000次，因此整个T1线路的速率为8000×193=1.544Mbps。 * 第二讲 无线信号传输概述 * 电磁信号 是时间的函数，也可以描述为频率的函数 模拟信号和数字信号 模拟信号（analog signal）：信号强度随时间连续变化 数字信号（digital signal）：信号强度在一定时间段内保持在一个稳定的水平。 * 模拟信号 数字信号 周期信号（periodic signal）：周期性地重复的信号 * 一个典型的正弦波信号包含三个参数：振幅（A），频率（f）和相移（φ）。 频率 f：单位时间内信号重复自己的次数，单位是赫兹（Hz）。 周期 T：T=1/f 波长 λ：信号在一个周期内向前传播的距离，λ=vT，其中v是信号在介质中传播的速率。 电磁波在真空中的速率 c = 3×108米/秒 电信号在线缆众传输的速度是2/9 – 1/3光速 相移φ：信号在时间上的偏移量 一个典型的正弦信号 * * A=1, f=1, Φ=0 A=0.5, f=1, Φ=0 A=1, f=2, Φ=0 A=1, f=1, Φ=π/4 信号的频域分解 任意一个电磁信号可以视为由多个频率的周期信号组成（由傅立叶变换保证） 例如： 当构成信号的所有频率都是某个频率的整数倍时，这个频率被称为该信号的基本频率。如上例中f。信号的周期=信号中基本频率对应的周期。 信号所有频率的范围被称为信号的频谱(Spectrum)，例如上例中信号的频谱为[f, 3f]。 信号频谱的宽度被称为信号的带宽（bandwidth），例如上例中信号的带宽为3f-f=2f * * 信号数据传输速率和带宽的关系 通常来说，信号的带宽越大，其传输数据的能力就越强 例如：令方波的正电平为1，负电平为0，则信号在1/f 时间内可以传送两个bit的数据，数据传输速率为2f bit/秒（bps）。 * 方波由哪些频率构成？ 频率f、3f、5f的正弦信号相加 频率f、3f 、5f 、7f的正弦信号相加