信息传输原理教程4--移动信息传输原理幻灯片.ppt

第4章 移动信息传输原理 欧冬秀 同济大学交通运输工程学院 Ou.dongxiu@tongji.edu.cn 内容 1 无线电波 2 天线及其特性参数 3 超短波传播 4 移动信息传输关键技术 5移动信息传输系统 1. 无线电波 ——1）电波辐射 电磁波频率谱 1. 无线电波 ——1）电波辐射 无线电波频率划分 1. 无线电波 ——2）高频传输线 (1)电波沿传输线传播 假设传输线长度为无限长，或者其终端电阻等于特性阻抗 信号是以电波的形式沿着线路传输，这种信号叫做“推进波 1. 无线电波 ——1）电波辐射 短导线的辐射 1. 无线电波 ——2）高频传输线 (2)反射与驻波 如果线路不匹配的话，则来自终端负载的反射波将叠加在来自电源的入射波上 开路：不耗散任何能量，因此入射波的所有能量将被反射回 1. 无线电波 ——2）高频传输线 (3) 传输线损耗 传输线的损耗通常用一定长度（100m）的分贝数来表示 同轴电缆的传输线损耗随着频率的提高而迅速增加，当频率达到GHz级或更高时，现有的同轴传输线损耗将非常高，无法使用 内容 1 无线电波 2 天线（及其特性参数） 3 超短波传播 4 移动信息传输关键技术 5移动信息传输系统 2. 天线 ——3）天线特性 (1) 天线的方向性 天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力。天线的方向性的特性曲线通常用方向图来表示. 方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。 3. 超短波传播 ——1）自由空间传播 1）.自由空间的传播 由电磁场理论可知，若各向同性天线(亦称全向天线或无方向性天线)的辐射功率为瓦时，则距辐射源d米处的电场强度有效值为 后者单位dB? 自由空间传播损耗可定义 3. 超短波传播 ——1）自由空间传播 1）.自由空间的传播 传播损耗 3. 超短波传播 ——2）地面传播 （1）地波和天波 地波（~3MHz） 天波（3MHz~30MHz） 3. 超短波传播 ——3）无线衰落信道的传播特征 三种衰落 大尺度衰落 阴影衰落 多径衰落 3. 超短波传播 ——3）无线衰落信道的传播特征 多普勒频移 附加频率偏移 最大多普勒频偏(Hz) （1）.FDMA 这是一种简单的多址方式，每个载频工作在一个专业频率上，而所有的载波互不相同。为了使各载波之间不互相干扰，它们的载波频率之间必须有足够的间隔 （2）.TDMA 时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。 （3）.CDMA 每个通信用户所发射的信号往往占用整个通信系统（例如超短波）的频带，而发射时间可任意选择，因此各用户所发射的信号在时间上和频率上都可以互相重叠。码分多址（CDMA）是按照信号波形来区分各用户地址的， 4.移动信息传输关键技术-2）扩频技术 什么是扩展频谱调制？ 已调信号带宽远大于调制信号带宽的任何调制体制。 扩频谱调制的目的： 提高抗窄带干扰的能力。 将发射信号掩藏在背景噪声中，以防止窃听。 提高抗多径传输效应的能力。 提供多个用户共用同一频带的可能。 提供测距能力。 扩频技术的种类： 直接序列扩谱(DSSS) 跳频扩频(FHSS) （1） 直接序列扩频(DSSS) BPSK调制的DSSS通信系统原理方框图。 信号码元持续时间 = T 扩谱码c(t)通常采用m序列 扩谱码的码元称为码片(chip) 码片持续时间 = Tc，通常Tc T DSSS系统波形图 设：基带码元速率 = 5 k 波特 则 码元持续时间 = 0.2 ms，带宽约等于5 kHz。 若选用的扩谱码片持续时间 = 0.2 ?s， 则扩谱后的基带信号带宽 ? 5 MHz。 扩谱使信号带宽增大至1000倍，故信号功率谱密度将降低至1/1000。因此， 将信号隐藏在噪声和干扰下 若小部分的频谱分量受到衰落影响，将不会引起信号产生严重的失真，故具有抗频率选择性衰落的能力。 选择不同的扩谱码，可以使各个系统的用户在同一频段上工作而互不干扰，实现码分复用和码分多址。 例：扩频码发生器 例：某直接序列扩频系统(DS-SS)，信息码率为1Kbit/s，PN序列发生器是中为7KHz,设PN序列是周期为7的0011101，设{mt}=10110,求对应的输出信号，画出其信号波形。 将码变为双极性码，PN={-1,-1,+1,+1,+1,-1,+1},{mt}={+1,-1,+1,+1,-1} （2）. 跳频扩谱(FHSS) FHSS系统的种类