《无线通信原理及其应用》课件.pptVIP

无线通信原理及其应用欢迎大家学习无线通信原理及其应用课程。本课程将系统地介绍无线通信的基本原理、关键技术及其在现代社会中的广泛应用。从理论基础到实际系统，我们将一起探索无线通信领域的核心知识体系。无线通信技术作为信息时代的重要支柱，已深入融入我们的日常生活和各行各业。通过本课程的学习，您将掌握从2G到5G的移动通信系统演进、各种无线接入技术以及未来通信发展趋势。

课程概述课程目标本课程旨在使学生全面理解无线通信的基本原理，掌握现代无线通信系统的设计思想和关键技术。通过理论学习与实践分析相结合，培养学生解决实际通信工程问题的能力。主要内容课程涵盖无线通信基础理论、信道特性、数字调制技术、多址接入技术、抗衰落技术，以及从2G到5G的移动通信系统演进、无线局域网和物联网无线技术等内容。学习要求学生需具备信号与系统、通信原理的基础知识。课程期间需完成课堂练习、实验报告和期末项目设计，培养理论与实践相结合的能力。

第一章：无线通信概述无线通信的定义无线通信是指利用电磁波在自由空间传播的特性，不依靠有形的传输媒介而实现的信息传递方式。与有线通信相比，无线通信具有更大的灵活性和更广的覆盖范围，但也面临着信道不稳定、资源有限等挑战。无线通信的发展历程无线通信的历史可追溯到19世纪末马可尼的无线电报实验。20世纪初期，无线电广播兴起；20世纪中期，移动通信开始发展；20世纪末至今，数字移动通信系统经历了从1G到5G的飞速发展，无线通信技术日益融入人们的日常生活。

无线通信的特点1移动性无线通信最显著的特点是支持用户移动通信，用户可以在覆盖区域内任意位置进行通信，不受物理连接的限制。这种移动性极大提高了通信的便利性，使人们能够随时随地接入网络。2灵活性无线通信网络部署灵活，特别适合地形复杂或临时需要通信的场景。网络可根据需求快速搭建，容量可动态调整，适应不同的应用场景和服务需求。3覆盖范围广借助不同的无线通信技术，从近距离的个人区域网到全球范围的卫星通信，无线通信可实现从米级到万公里级的多层次覆盖，能够为偏远地区提供通信服务。

无线通信系统的组成1发射端信息源编码、信道编码、调制等2传输媒介电磁波在自由空间传播3接收端解调、信道解码、信息源解码等无线通信系统的发射端负责将信息源的信号进行处理，包括信息源编码压缩数据、信道编码增强抗干扰能力、数字调制将基带信号转换为适合在无线信道传输的射频信号。传输媒介是电磁波在自由空间的传播，信号会受到路径损耗、阴影效应、多径衰落等各种衰减和干扰。接收端通过天线接收信号，经过解调、信道解码和信息源解码等一系列处理，最终恢复出原始信息。

无线通信的应用领域移动通信移动通信是无线通信最主要的应用领域，从早期的模拟移动电话到现代的4G/5G系统，已经成为人们日常生活中不可或缺的部分。移动通信网络覆盖全球大部分地区，为数十亿用户提供语音、数据和多媒体服务。卫星通信卫星通信利用地球轨道上的卫星作为中继站，可实现全球范围内的通信覆盖。广泛应用于远洋船舶、飞机、偏远地区的通信，以及广播电视信号的传输。低轨卫星星座正为全球提供高速互联网接入服务。无线局域网以Wi-Fi为代表的无线局域网技术，为家庭、办公室、公共场所提供便捷的网络接入。无线局域网具有部署简单、成本低廉的特点，已经成为固定网络的重要补充，实现了最后100米的无线连接。

第二章：无线信道特性1信道模型概述无线信道模型是描述电磁波在无线环境中传播特性的数学模型，是无线通信系统设计的基础。根据信号传播环境的不同，可以将无线信道分为自由空间信道、城市信道、室内信道等多种类型。2准确的信道模型对于预测系统性能、规划网络覆盖、优化系统参数至关重要。无线信道的特性会随着频率、环境、季节甚至一天中的不同时间而变化，因此建立精确的信道模型是一项复杂而重要的工作。3信道模型通常包含大尺度路径损耗、阴影衰落和小尺度衰落三个部分，分别描述了不同空间尺度上的信号衰减特性。这些模型既有基于理论分析的确定性模型，也有基于实测数据的统计模型。

大尺度路径损耗自由空间传播模型自由空间传播模型描述了理想条件下电磁波传播的损耗，仅考虑发射天线和接收天线间距离的影响。在这种模型中，接收信号功率与距离的平方成反比，表达式为：Pr=Pt·Gt·Gr·(λ/4πd)2，其中Pt为发射功率，Gt和Gr分别为发射和接收天线增益，λ为波长，d为距离。对数距离路径损耗模型在实际环境中，由于地形、建筑物等因素的影响，路径损耗通常比自由空间模型预测的要大。对数距离路径损耗模型更适合描述实际环境：PL(d)=PL(d?)+10·n·log??(d/d?)，其中n为路径损耗指数，反映了环境对信号衰减的影响程度，n值通常在2到6之间。

阴影衰落定义和特点阴影衰落是由于信号传播路径上的大型障碍物（如建筑物、山丘）引起的