无线通信技术基础知识

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1、无线通信技术1.传输介质传输介质是连接通信设备，为通信设备之间提供信息传输的物理通道；是信息传输的实际载体。有线通信与无线通信中的信号传输，都是电磁波在不同介质中的传播过程，在这一过程中对电磁波频谱的使用从根本上决定了通信过程的信息传输能力。传输介质可以分为三大类：①有线通信，②无线通信，③光纤通信。对于不同的传输介质，适宜使用不同的频率。具体情况可见下表。频率范围波长表示符号传输介质典型应用3Hz-30Hz108-104mVLF普通有线电缆长波无线电缆长波电台30Hz-300kHz104-103mLF普通有线电缆长波无线电有线电话通信长波电台300kHz-3M

2、Hz103-102mMF同轴电缆中波无线电调幅广播电台3MHz-30MHz102-104mHF同轴电缆短波无线电有限电视网30MHz-300MHz10-1mVHF同轴电缆米博无线电调频广播电台300MHz-3GHz100-10cmUHF分米波无线电各类移动通信3GHz-30GHz10-1cmSHF厘米波无线电无线局域网、微波中继通信、卫星通信30GHz-300GHz10-1umEHF毫米波无线电卫星通信、超宽带通信105-107GHZ300-3um光纤、红外光光纤通信、短距红外通信不同传输媒介可提供不同的通信的带宽。带宽即是可供使用的频谱宽度，高带宽传输介质可以

3、承载较高的比特率。2无线信道简介信道又指“通路”，两点之间用于收发的单向或双向通路。可分为有线、无线两大类。无线信道相对于有线信道通信质量差很多。有限信道典型的信噪比约为46dB，(信号电平比噪声电平高4万倍)。无限信道信噪比波动通常不超过2dB,同时有多重因素会导致信号衰落（骤然降低）。引起衰落的因素有环境有关。2.1无线信道的传播机制无线信道基本传播机制如下：①直射：即无线信号在自由空间中的传播；         ②反射：当电磁波遇到比波长大得多的物体时，发生反射，反射一般在地球表面，建筑物、墙壁表面发生；         ③绕射：当接收机和发射机之间的无线

4、路径被尖锐的物体边缘阻挡时发生绕射；         ④散射：当无线路径中存在小于波长的物体并且单位体积内这种障碍物体的数量较多的时候发生散射。散射发生在粗糙表面、小物体或其它不规则物体上，一般树叶、灯柱等会引起散射。2.2无线信道的指标(1)传播损耗:包括以下三类。①路径损耗：电波弥散特性造成，反映在公里量级空间距离内，接收信号电平的衰减（也称为大尺度衰落）；②阴影衰落：即慢衰落，是接收信号的场强在长时间内的缓慢变化，一般由于电波在传播路径上遇到由于障碍物的电磁场阴影区所引起的；③多径衰落：即快衰落，是接收信号场强在整个波长内迅速的随机变化，一般主要由于多径效

5、应引起的。(2)传播时延：包括传播时延的平均值、传播时延的最大值和传播时延的统计特性等；(3)时延扩展：信号通过不同的路径沿不同的方向到达接收端会引起时延扩展，时延扩展是对信道色散效应的描述；(4)多普勒扩展：是一种由于多普勒频移现象引起的衰落过程的频率扩散，又称时间选择性衰落，是对信道时变效应的描述；(5)干扰：包括干扰的性质以及干扰的强度。2.3无线信道模型无线信道模型一般可分为室内传播模型和室外传播模型，后者又可以分为宏蜂窝模型和微蜂窝模型。（1）室内传播模型：室内传播模型的主要特点是覆盖范围小、环境变动较大、不受气候影响，但受建筑材料影响大。典型模型包括

6、：对数距离路径损耗模型、Ericsson多重断点模型等；（2）室外宏蜂窝模型：当基站天线架设较高、覆盖范围较大时所使用的一类模型。实际使用中一般是几种宏蜂窝模型结合使用来完成网络规划；（3）室外微蜂窝模型：当基站天线的架设高度在3~6m时，多使用室外微蜂窝模型；其描述的损耗可分为视距损耗与非视距损耗。3信道复用3.1基本概念信道复用是指多个用户同时使用一条信道。为了区分多个用户的信号，理论上采用正交划分的方法。复用方法有以下三大类：第一类，多路复用：实现的方法有①频分复用、②时分复用、③码分复用、④空分复用、⑤极化复用、⑥波分复用。第二类，多路复接：充分利用频带

7、和时间，预先分配给多个用户资源，使得每条信道为多个用户共享。第三类，多址接入：与多路复用方式不同，多址接入的用户网络资源可动态分配，可由用户在远端随时提出共享要求（例如卫星网络、以太网）。实现的方法包括①频分多址、②时分多址、③码分多址、④空分多址、⑤极化多址、⑥波分多址、⑦利用统计信号特性多址等。3.2无线通信的多址复用技术信道分割：赋予各个信号不同的特征，根据信号特征之间的差异来区分，实现互不干扰的通信。无线通信信号的有三个维度，如下图。无线通信信号的三个维度：频率、时间、码型无线通信的信道复用方法有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址

8、（CDMA）。频分多址方