無線傳輸之原理 - 鄧姚文1022課表.pptx

課程參與度之評估方式上課時必須專心聽講，跟上進度，參與討論扣分項目玩線上遊戲一次扣1分玩手機一次扣1分睡覺一次扣1分聊天一次扣1分無法答复老師提出的問題一次扣1分加分項目主動答复老師的問題一次加2分找出老師程式中的錯誤一次加1分修正老師程式中的錯誤一次加4分 無線通訊網路CH02 無線傳輸之原理鄧姚文 大綱無線傳輸無線傳輸概念之媒介無線傳輸模型調變技術多重存取 2.1 無線傳輸無線網路以電磁波作為資訊傳遞的媒介所建立的網路連線。常見傳輸技術紅外線〔Infrared, IR〕IEEE 802.11 無線區域網路藍芽〔Bluetooth〕RFID 2.2 無線傳輸概念之媒介2.2.1 電磁波電磁波是振盪且互相垂直的電場與磁場的結合。電磁波在空間中以波的形式移動，並藉此傳遞能量和動量。電磁波振動的速率決定了波的頻率〔Frequency〕，波在一秒內重複的次數稱之為赫茲〔Hertz〕 電磁波c = λ × fc 為常數，代表光速λ 為波長(Wavelength)，f 為頻率(Frequency) 2.2 無線傳輸概念之媒介2.2.2 傳輸頻帶電磁波譜：電磁波傳播的範圍較高的頻帶可以攜帶較多的資訊高頻的訊號傳不遠，容易被障礙物阻隔潛水艇通訊：3KHz MHzGHz 2.2 無線傳輸概念之媒介2.2.3 頻譜規則ITU〔International Telecommunications Union〕是世界上制定頻譜範圍的組織ITU 將世界上的頻譜分為三個區域(1) 美洲(2) 歐洲、非洲以及前蘇聯(3) 亞洲和大洋洲。 2.2 無線傳輸概念之媒介2.2.3 頻譜規則頻譜的取得使用區分為需取得執照〔licensed band〕不需取得執照〔Unlicensed band〕ISM (Industrial Scientific, and Medical)藍芽〔Bluetooth〕、RFID、ZigBee展頻(Spread Spectrum)防止干擾DSSS, FHSS, OFDM 2.3 無線傳輸模型無線傳輸速率可根據 Shannon 公式計算出其理論的最大值，其中的 W 代表位元傳輸速率，而 H 代表頻寬〔Hz〕，S/N 表示訊號和雜訊的比例〔Signal to noise rate〕，公式如下：此公式可以計算出理想的最大傳輸速率實際沒有這麼高? 2.3 無線傳輸模型2.3.1 自由空間遺失在空間中，無線傳輸之訊號，會隨著傳輸者和接收者之間的距離漸遠而衰減。其中 r 傳輸者與接收者之間的距離傳輸過程中遺失的能量與距離的 n 次方成正比? 2.3 無線傳輸模型2.3.2 都卜勒頻移〔Doppler Shift〕都卜勒效應〔Doppler Effect〕當接收端或傳送端兩者距離改變時，接收端觀察到的訊號頻率和發送端發出的頻率不同兩者逐漸接近=接收端頻率比發送端高兩者逐漸遠離=接收端頻率比發送端低 2.3 無線傳輸模型2.3.3 慢/快衰落電磁波傳輸過程中，碰到障礙物時會有反射、繞射和散射三種情況反射〔Reflection〕：電磁波撞到的物體密度比其波長大，則反射。散射〔Scattering〕：電磁波撞到密度與波長大小相當的物體，發生散射。繞射〔Diffraction〕：電磁波撞上一個無法穿越的物體，會在物體被遮蔽的後方產生新的波。 :// 2.3 無線傳輸模型 Scattering散射Refraction反射 2.3 無線傳輸模型2.3.3 慢/快衰落多路徑效應(Multipath Effect)：經過反射、散射、繞射之後的電磁波，先後抵達目的地過度延遲到達接收端的訊號，可能干擾下一個訊號慢衰落〔Slow Fading〕：長距離的移動期間訊號平均值等級的變化。快衰落〔Fast Fading〕：在短距離內的移動造成訊號強度變化的現象。萊斯衰減〔Ricean Fading〕：發射端與接收端之間沒有障礙物，存在直視路徑(Line of Sight)瑞雷衰減〔Rayleigh Fading〕：沒有Line of Sight 2.4 調變技術調變技術〔Modulation technology〕減少在傳輸過程中訊號減弱無線訊號所傳送的資料型態，主要有分為兩種類比訊號數位訊號調整對載波訊號的特性：振幅、頻率和相位或其他更多的參數，進行調變與控制。 2.4 調變技術2.4.1 類比調變類比調變〔Analog modulation〕主要有兩種振幅調變〔Amplitude Modulation, AM〕頻率調變〔Frequency Modulation, FM〕 2.4 調變技術2.4.1 類比調變2.4.1.1 振幅調變使用振幅的資訊攜帶資料不同的振幅代表不同的資訊。 2.4 調變技術2.4.1 類比調變2.4.1.2 頻率調變使用頻率的資訊攜帶資料不同的