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第十章无线通信与网络

0102无线通信是以自由空间作为介质，利用电磁波传播信号的通信系统。它是目前通信领域发展最为活跃的技术。无线通信的优点：不需架线挖沟，建设成本低，周期短；覆盖范围广；扩容灵活；维护简单。一、概述号源用于将待传递信息变成基带电信号；发送设备主要解决电信号与信道的匹配；信号以电磁波形式在空间介质中传播；接收设备的功能与发送设备相反。无线通信系统包括信号源、发送设备、传输信道（即为空间介质）、接收设备和收信装置等。

从接入网络的组网方式来分，无线通信网可分 为无线广域网、无线局域网和无线个域网。无线通信系统分类从通信的信道来分，无线通信可分为卫星通信、 红外通信、短波通信等。从通信方式来分，无线通信可分为移动通信和 固定通信两种；根据是否存在固定的网络基础设施来分，无线 系统可分为蜂窝系统和Adhoc系统。

自适应技术：实时检测信道，根据信道状况自 动调整通信参数，包括自适应天线，自适应调 制，自适应信道均衡等无线通信的发展前景软件无线电：智能多模式终端的进一步发展， 是无线系统从模拟到数字发展的新阶段多址技术：将有限的通信资源在多个用户之间进 行有效的切割与分配，在保证多用户之间通信 质量的同时尽可能地降低系统的复杂度并获得 较高系统容量多用户检测：在接收端尽量消除信道之间的多址 干扰。

二、无线通信的基本原理直射、反射、绕射和散射是无线通信系统中四种最基本的传播方式。1无线电波的传播特性（a）直射 （b）折射（c）绕射 （d）散射

电磁波在均匀空间中是以直线方式传播的；01在直射过程中，如果电磁波入射到一个尺寸比波 长大得多的物体时（如地球表面、建筑物和墙壁 表面），将发生反射；02如果电磁波被不规则的边缘阻挡时，由阻挡表面 产生的二次波存在于整个空间，甚至于阻挡物的 后面，也就是电磁波能够绕过障碍物传播，即为 电磁波的绕射。03当电磁波传播过程中遇到尺寸小于波长的目标物 或者障碍物的数目很多时（如粗糙表面、小物体 或其他不规则物体），电磁波将产生散射。04

无线电波是一种电磁波，当电磁波自波源（天线）发出后，要经过地波（表面波）传播，空间波传播和天波传播等各种可能的途径才能到达接收天线。地波传播又称表面波传播，是电磁波绕着地球 的弯曲表面而进行的传播。空间波传播又称视距传播。在可视距离内，电 磁波由天线发射出来，沿直线传播到接收天线。天波传播是利用电离层的折射和反射来传播的 电磁波。3214

决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。长波和中波的传播都是借助地波的，并且比较稳定，多用作远距离通信与导航。短波通信可以借助天波传送。短波传播主要用于国际无线电广播，远距离无线电话和电报通信等。超短波和微波只能用空间直射波进行视距通信，传播距离大致上限制在视距范围之内。超短波和微波波段广泛用于卫星通信，宇宙飞船与地面站之间的通信，遥测等系统中。

调制就是对信号源的编码信息进行处理，使其变为适合传输并适应信道复用的形式。解调则是将基带信号从载波中提取出来，使接收者理解或做进一步的处理。调制信号为模拟信号时，最基本的调制方式是：幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。还可以有三种基本方式的组合调制方式。调制信号为数字信号时，通常称为键控（SK:ShiftKeying），三种基本的键控方式为振幅键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控(PSK)。调制解调技术0102

01调制方案的性能常用它的功率效率和带宽效率来衡量。02功率效率： 带宽效率：03每比特信号能量R每秒数据率04噪声功率谱密度B已调信号占用的带宽05目前，扩频技术也得到广泛应用。扩展频谱的优点：06很多用户可以在一个频带中同时使用，而不会相互产生明显的干扰。07良好的抗多径干扰的特性。

固定分配接入固定分配方式固定地将信道划分为不同的子信道并分配给各个用户。常用的固定分配接入方法：FDMA频分多址TDMA时分多址CDMA码分多址即分别采用频率、时间或码字区分不同用户传输的多址方式。3无线介质接入方案

随机接入方法随机接入方法就是在通信时为了处理突发性数据而产生的。分成两类，第一类基于ALOHA接入方案，另一类是基于CSMA（载波侦听）的随机接入技术。冲突重发送终端1终端2终端3冲突重发送（a）（b）ALOHA协议原理图（a）纯ALOHA协议（b）时隙ALOHA协议终端1终端2终端3

侦听终端1终端2终端3侦听延迟图10-5CSMA协议原理图ALOHA是最简单的随机接入