3-移动通信的基本技术之电波传播.ppt

移动通信的基本技术 移动通信的基本技术 【本章内容简介】本章着重介绍了移动通信系统所涉及的主要技术，通过学习调制解调技术、编码技术、交织技术、基带传输、多址技术、跳频扩频技术和分集接收技术，了解这些技术的基本概念、主要特点、应用范围和方式，为掌握移动通信系统的工作原理和方法打下坚实的基础。【学习重点与要求】重点掌握调制解调技术、编码技术、跳频扩频技术等的基本概念、主要特点和应用范围，了解MSK类调制的性能比较，掌握伪随机（PN）序列基本特性。 主要内容 电波传播分析 调制与解调技术 编码和解码技术 多址技术 抗噪声和干扰技术 交织技术 分集技术 1. 无线电波的传播 研究任何无线通信系统必须弄清电波传播的特性，下面先介绍电波的基本概念。 在中学阶段学习物理时我们就已经知道，通有交流电流的导体的周围，会产生变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场又在它周围更远的地方引起变化的磁场。磁场、电场不断的互相交替产生，向四周空间传播的电磁场，叫电磁波。无线电波是电磁波的一种。 无线电波是一种能量的传输形式 电场和磁场在空间交替变换，向前行进 传播过程中，电场和磁场在空间是相互垂直的，同时这两者又都垂直于传播方向。 无线电波 无线电波的传播速度 传播速度和传播媒质有关 真空中的传播速度等于光速(Ｃ＝3×108m／s ) 空气中的传播速度略小于光速（通常认为它等于光速 ） 无线电波的波长、频率和传播速度的关系： λ＝Ｖ/ｆ Ｖ为速度(m/s)；ｆ为频率(Hz)；λ为波长(m) 不同介质中传播速度不同、波长不同 无线电波 人耳能听到的声音频率在20Hz～20KHz之间，称之为音频，声音的传播速度为340m/s，受环境影响较大，衰减很快，所以不能传送到很远的地方。 电磁波频率高，传播速度与光速一样，可达3×108m/s，具有较强的辐射力和较长的传播距离，但人耳却听不到。如果将声音通过话筒转换成电信号，装载到具有强辐射力、波长短、频率很高的电磁振荡波上，然后借助天线发射出去。经这样装载的声音就可以传播得很远。 无线电波 一般我们把音频信号叫做调制信号。将发射机中的振荡电路产生频率很高的电磁振荡，称为载波。音频信号加到“载波”的过程叫做调制，经过调制后的高频振荡信号叫已调信号。已调信号是装载有信息的无线电波，通过天线辐射出去，这种传播信息的方式称为无线电通信。无线电通信就是不用导线的通信。 电磁波是无线通信的载体。 无线电波 无线电波的频率从几十KHz到几万MHz。为了便于应用，习惯上将无线电频率范围划分为若干区域，叫做频段或波段。 不同频段的无线电波，其传播方式、主要用途和特点也不相同。按波长划分的波段名称、相应波长范围和它们的主要用途。 无线电频段划分 无线电波的极化 概念：无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化 电波的极化方向：无线电波的电场方向 极化波必须用对应的极化特性的天线接收，否则在接收过程中会产生极化损失 极化的类型 线极化 水平极化、垂直极化 +45°倾斜极化、- 45°倾斜极化 椭圆极化 圆极化 双极化天线 两个天线为一个整体，有两个独立的波，这两个波的极化方向相互垂直 类型 V/H（垂直/水平）极化 倾斜（+45°/-45 °）极化 无线电波的传播方式 无线电广播采用垂直极化波（电场方向垂直地面）；电视采用水平极化波（电场方向与地面平行）；卫星通信采用平面圆极化波（电场振幅不随时间变化，方向以等角速度旋转）。在移动通信中，发射天线采用的是垂直极化。 电波的传播方式 在分析电波传播特性时总是以自由空间的传播环境为参考进行。 自由空间 一种理想的、均匀的、各向同性的介质空间 当电磁波在自由空间中传播时直线传播，不发生反射、折射、散射和吸收现象 只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗 实际传播环境中电波的传播方式 直射、反射、绕射、散射 电波传播分析 1.电波传播方式 电波传播分析 1) 直射波：电波传播过程中没有遇到任何的障碍物, 直接到达接收端的电波, 称为直射波。直射波更多出现于理想的电波传播环境中。 2) 反射波：电波在传播过程中遇到比自身的波长大得多的物体时, 会在物体表面发生反射, 形成反射波。 反射常发生于地表、 建筑物的墙壁表面等。 3) 绕射波：电波在传播过程中被尖利的边缘阻挡时, 会由阻挡表面产生二次波, 二次波能够散布于空间, 甚至到达阻挡体的背面, 那些到达阻挡体背面的电波就称为绕射波。 由于地球表面的弯曲性和地表物体的密集性, 使得绕射波在电波传播过程中起到了重要作用。  4) 散射波：电波在传播过程中遇到障碍物表面粗糙或者体积小但数目多时, 会在其表面发生散射, 形成散射波。 散射波可能散布于许多方向, 因而电波的能量也被分散于多个方向。 电波传播现象 超短波传播特性