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1、第二章无线通信与移动网络技术2.1无线通信技术基础2.2无线个域网2.3无线局域网2.4无线城域网2.5无线广域网内容2.1无线通信技术基础2.1.1无线通信2.1.2调制解调技术2.1.3无线信道接入技术2.1.4多址接入2.1.5无线通信网络系统分类2.1.1无线通信中国古代烽火台1865年,麦克斯韦(J.C.Maxwell)建立了著名的电、磁、光现象相统一的麦克斯韦方程1887年,赫兹(H.R.Hertz)首次证明了在数米远两点之间可以发射和检测电磁波1895年,波波夫在俄国彼得堡的物理化学分会上,宣读关于“金属屑与电
2、振荡关系”的论文,并当众展示了他发明的无线电接收机马可尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、卫星通信等领域1895年,马可尼(G.M.Marconi)成功进行了约3公里的无线电通信1897年,马可尼赴英国发展,获得科学界和实业界的重视与支持,并取得专利1897年,马可尼建立了世界上第一家无线电器材公司-马可尼公司1901年,马可尼在英格兰与纽芬兰之间进行了横跨大西洋的莫尔斯电报码发射与接收试验,通信距离超过3000公里1909年,马可尼获得诺贝尔物理学奖无线通信电磁波Frequency(f)isthenumberofosci
3、llations(cycles)persecond.UnitisHertzorHzWavelength(λ)isthedistancecoveredbyoneoscillation(cycle)asthewavetravelsthroughspace无线电频谱电磁波频谱相当宽,包括红外线,可见光,X射线国际电信联盟(ITU)定义3000GHz以下的电磁频谱为无线电通信专用资源无线接入容量,有限的自然资源无线电频谱为人类共享频率划分受政策、技术、可使用的无线电设备等限制ITU当前只划分了9KHz~400GHz范围由于传播特性所
4、限,无线通信业务一般工作在300GHz以下各频段所对应的业务与应用参见下图频率资源紧张已成为世界各国面临的难题极低频(ELF)军事潜艇通信甚低频(VLF)导航、声纳、航空低频(LF)航海与航空导航信标、航空导航中频(MF)中波广播、航海与航空导航信标高频(HF)短波广播、业余无线电甚高频(VHF)电视与调频广播、无线寻呼、地面移动通信超高频(UHF)电视与调频广播、无绳电话、个人无线电特高频(SHF)微波链路、卫星通信极高频(EHF)雷达、射电天文学微米波远程探测、激光通信、光空间通信红外光300kHz30MHz3000MH
5、z300GHz3kHz频率移动台直射波反射波反射体散射波散射体基站多径效应电磁波多径传播,造成多径信号幅度、相位及到达时间不同,多径信号叠加将产生电平衰退(fading)和时延扩展,产生附加调频噪声,接收信号失真移动台基站障碍物阴影衰退快衰落:大尺度衰落,常由地形、阴影引起.快衰落速率达每秒30～40次,衰落深度(信号变动范围)达30dB.又称瞬时性衰落慢衰落:小尺度衰落,常由多径,信号干扰引起,产生多普勒效应移动台基站多普勒(Doppler)效应移动台与基站的相对运动引起接收信号的附加频率变化,距离越近,附加频率越高附加频
6、率:落入信道内的干扰信号的频率,接收机在接收有用信号的同时,也接收干扰信号,干扰信号的频率随移动台的移动变化天线Allwirelessdeviceshaveatleastoneantenna;mostusethesameantennatotransmitandreceiveTheantennamustbeatleastonequarterwavelengthinsizetoworkwell.So,nomatterhowsmallyoumakeacellularphone,theantenna isgoingtohavetob
7、eaboutthissize!波束转换智能天线(b)自适应阵列智能天线(a)智能天线2.1.2调制解调技术载波:无线通信都采用某种调制方式将信号加载在连续的无线电波上进行传输调制解调技术:数字信号与模拟信号之间进行转换,以便计算机进行远距离数据通信无线通信中不可或缺的环节,决定无线通信能力的关键技术之一在带宽有限的信道中提高数字信号的传输效率调制解调技术很多,差异性表现在效率,能耗,复杂度等基带传输:不调制,计算机或终端等设备直接发出的二进制数字信号(即“1”或“0”,方波固有的频带称为基带信号)频带传输:先将基带信号变换(
8、调制)成较高频率范围的模拟信号(频带信号),再在模拟信道中传输基带传输要求信道有较宽通频带，设备简单，但传输距离较短；频带传输则相反扩展频谱扩频/展频:传输信号的频谱经扩频函数扩展成宽频信号再传输接收端采用相同的编码进行解调及处理,恢复原始数据扩频通信频带带宽提高通信的抗干扰能力和安全性单
