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第5章 无线通信 本章学习目标 理解无线传播的基本特性。 了解天线及无线信道的基本知识。 了解无线通信中的关键技术应用特点。 了解微波通信技术及其应用特点。 了解卫星通信技术及其应用特点。 了解无线接入技术及其应用特点。 内容简介 5.1 无线通信概述 5.2 无线通信的主要关键技术 5.3 微波通信 5.4 卫星通信 5.5 无线接入 内容简介 5.1 无线通信概述 5.1.1 无线传播的基本特性 5.1.2 天线基本知识 5.1.3 无线通信的频率资源 内容简介 5.2 无线通信的主要关键技术 5.2.1 多址技术 5.2.2 扩频技术 5.2.3 正交频分复用(OFDM)技术 内容简介 5.3 微波通信 5.3.1 微波通信概述 5.3.2 微波中继通信 5.3.3 微波通信技术的应用与发展 内容简介 5.4 卫星通信 5.4.1 卫星通信概述 5.4.2 卫星通信系统 5.4.3 卫星移动通信 内容简介 5.5 无线接入 5.5.1 无线接入概述 5.5.2 无线个域网(WPAN) 5.5.3 蓝牙技术 5.5.4 超宽带无线电(UWB)技术 5.1 无线通信概述 无线通信系统大致可以分成两类,一类是利用无线电波来解决信息传输问题,如微波传输系统、卫星传输系统;另外一类是利用无线方式作为系统接入,形成具有覆盖能力的通信网络,如陆地移动通信系统、卫星移动通信系统以及各种短距离无线通信等。 5.1.1 无线传播的基本特性 无线信道的基本特征如下: 带宽有限 干扰和噪声影响大 在移动通信中存在多径衰落 无线传播的基本特性 1. 电波的自由空间传播 无线电波是由导体中或由若干导体组成的天线中的电子流动而产生的,并以横向电磁波(TEM)的形式在空间中传播。 自由空间是指理想的电磁波传播环境。自由空间传播损耗的实质是因电波扩散损失的能量,其特点是接收电平与距离的平方及频率的平方均成反比关系。 无线传播的基本特性 2. 电波的地面传播 电波的地球表面传播与自由空间传播的最明显区别:地面传播的范围常常受到地平面的限制,信号从地球本身反射回来,而且在发射机与接收机之间存在各种各样的障碍物 (1)视距传播 视距传播的实际通信距离受到地球表面曲率的限制,一般无线通信的视距距离要比可视 的视距长1/3。 无线传播的基本特性 (2)多径传播 尽管视距传播使用从发射机到接收机的直接路径,但是接收机有时也能拾取反射信号,直接信号与反射信号将会相互干扰,干扰是加强型或削弱型,取决于两信号间相位关系。若两信号为同相,结果信号则加强;若两信号的相位相差 180 度,则会有部分抵消,其效应称为衰落 。如图5-1所示。 无线传播的基本特性 (3)移动环境 当发射机和接收机的一方或多方均处于运动中时,将会使接收信号的频率发生偏移,即多普勒效应,且移动速度越快,多普勒效应越严重。 无线传播的基本特性 3. 电波的多径传播和衰落 (1)长期慢衰落 (2)短期快衰落 如图5-2所示。 5.1.2 天线基本知识 1. 天线的作用 无线通信是利用无线电波进行通信。无线电发射机输出的射频信号功率通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接收下来(仅接收很小一部分功率),并通过馈线送到无线电接收机 天线基本知识 2. 天线的特性 (1)天线方向性 发射天线有两种基本功能:一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去;二是将大部分能量向所需的方向辐射。天线根据其方向性可分为全向天线和方向性(或定向)天线。 天线基本知识 (2)天线增益 在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的球型辐射单元在空间同一点处所产生信号的功率密度之比,定量描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。 其物理含义为:在相同距离上某点产生相同大小信号所需发送信号的功率比。 天线基本知识 (3)天线的极化 天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直(或平行)于地面时,此电波称为垂直(或水平)极化波。由于电波的特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时将在大地表面产生极化电流。 5.1.3 无线通信的频率资源 1. 长波信道 2. 中波信道 3. 短波信道 4. 超短波信道 5. 微波信道 6. 卫星信道 7. 散射信道 5.2 无线通信的关键技术 在无线通信中,为了充分利用信道,在多点之间实现相互间互不干扰的多边通信,常采用不同的多址技术,如频分多址、时分多址、码分多址、空分多址等。同时,还采用了多类先进的调制技术,如具有抗干扰能力强和信号隐蔽等突出特点的扩频技术;具有无线环境高速传输特征的正交频分复用(OFDM)技术等。 5.2.1 多址技术 1. 多址
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