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1、无线传输技术简绍,通信系统模型,通信源：产生传输数据的设备。 发送器：将信息进行交换和编码的设备。 传输系统：一条传输线路或一个复杂网络(WAN,LAN)。 通信宿:接收来自接收器的入境数据 接收器:接受来自传输系统的信号并将其转换成目的设备能处理的形式。,信号、数据和传输,数据：涉及事物的形式，定义为携带有意义的实体。例如语音或ASCII。 信号：信号是数据的电子或电磁编码。 传输：通过信号的传播和处理而进行数据通信。 信令或传信号：沿着适当媒体传播信号的动作。,模拟数据：指在某个时间间隔内具有连续值的数据，例如语音和图像是连续变化的。 数字数据：指具有离散的值，例如文本或数据。 数据表示：
2、Morse代码，ASCII。 连续信号：在自变量的整个连续区间内都有定义的信号是时间连续信号或连续时间信号。 离散信号：由连续时间信号抽样得到，由一串特定的电压表示。,模拟信号：信号波形模拟随着信息的变化而变化，模拟信号其特点是幅度连续(连续的含义是在某一取值范围内可以取无限多个数值)。模拟信号，其信号波形在时间上也是连续的，因此它又是连续信号。模拟信号按一定的时间间隔T抽样后的抽样信号，由于其波形在时间上是离散的，但此信号的幅度仍然是连续的，所以仍然是模拟信号。电话、传真、电视信号都是模拟信号。 数字信号：数字信号其特点是幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。二进码，每一个码元
3、只取两个幅值(0，A)：四进码，每个码元取四(3、1、1、3)中的一个。这种幅度是离散的信号称数字信号。,抽样模拟信号与离散信号区别：,模拟信号抽样后时间离散，但辐值不离散。常见的抽样信号是周期矩形脉冲和周期冲激脉冲抽样。模拟信号在整个时间轴上都是有定义的，在“没有辐值”的区域的意义是辐值为零。而离散时间信号只在离散时刻上才有定义，其他地方没有定义，和辐值为零是不同概念，这两种信号在时间轴看上去很相似，其实是以不同类型的系统为基础的两种有本质区别的信号。直观的说，离散时间信号的横轴可以认为已经不代表时间了。,传输系统分类,模拟传输:指媒体上传输的是模拟信号。不考虑 信号的内容,采用放大器. 数
4、字传输:指媒体传输的是数字信号。涉及信号的内容 ,采用中继器.,数据编码技术,差分编码,信号的解码通过比较相邻信号的极性进行，而不是通过确定信号的绝对电压值来进行。 极性(polar)：如果用正电压表示一个逻辑状态而用负电压表示另一个逻辑状态，则称信号是有极性的。 单极(unipolar)：如果信号都有相同的代数符号(即不管是正电压，或负电压)，那么称信号是单极的。 差分编码的优缺点： 出现噪声时检测是否变换比确定一个阈值更可靠。 在复杂的传输布局中，很容易丢失信号的极性。,曼彻斯特编码：在每一位时间的中间有一个变换，位中间变换既可用作时钟机制，又可用作数据。 差分曼彻斯特编码：位中间的变换仅
5、用作时钟同步。,数字数据和模拟信号,数字调制：把低频数字信号变换成适合于信道传输的处理过程。 数字解调：把信道中已调信号恢复成低频数字信号的处理过程。 调制解调：把低频信号变换成高频信号以便于数字信号的传输。即对待传信号的频谱进行搬移和还原。 调制信号：即低频信号，指待传输的信号。 载波：高频信号，指运载待传信号的信号。,幅移键控（ASK）：通过改变载波信号的振幅大小来表示数字信号“1”和“0“的，以载波幅度A1表示数字信号“1”，用载波幅度A2表示数字信号0而载波信号的和恒定。 频移键控（FSK）:利用两个不同频率F1和F2的振荡源来代表信号1和0。用数字信号的1和0去控制两个独立的振荡源交
6、替输出。 相移键控（PSK）：一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差180。,模拟数据和数字信号,数字化：将模拟数据转换成数字信号的过程。 编码解码器：将模拟数据转换成数字形式，随后又从数字形式恢复成原始模拟数据的设备。 编码解码采用两种基本技术：脉冲编码调制， 增量调制,脉冲编码调制,采样定理：如果在规定的时间间隔内，以高于两倍最高有效信号频率的速率对信号f(t)进行采
7、样的话，那么这些采样值包含了原始信号的全部信息。利用低通滤波器可从这些采样中更新构造出函数f(t)。,模拟数据与模拟信号,模拟调制：将一个输入信号m(t)与频率为fc的载波结合以便产生一个带宽以fc为中心的信号s(t)的过程。 为什么对数字数据进行调制解调？ 为了模拟传输设施可用 为什么模拟数据进行调制解调？ 为了有效传输需要高频 调制可允许频分多路复用,多路复用技术,为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰的技术。 为什么多路复用？ 数据速率越高传输设施的成本就越有效； 大多数个人数据通信设备要求相对低的数据率；,实现多路复用的关键：把多路信号汇合到一条信道上之后，在接收端必须
8、能正确地分割出各种信号。 分割信号的依据：信号之间的差别 信号频率上的不同 信号出现时间上的不同 信号码型结构上的不同 多路复用技术：频分多路复用 时分多路复用 码分多路复用,频分多路复用（Frequency Division Multiplexing）,每个数据信号被调制到具有不同频率的载波上，所有的信号在一个信道上同时传送。 比喻：time是道路，不同频率载波是货车，信号是货物。 此方法相当于：n辆车带着各自货物，并排前行。,以时间作为分割信号的依据。它利用每个信号在时间上交叉，可在一个传输通路上传输多个数字信号(或运载数字数据的模拟信号)。 比喻：车子前后连接，一字长龙阵,时分多路复用（
9、Time Division Multiplexing）,时分多路复用,码分多路复用（Code Division Multiple Access）,CDMA国际标准是IS-95品牌名为cdmaOne CDMA的特点： 每个站使用整个频段发送信号； 多个站的信号可以线性叠加； 利用编码技术分离并发的传输； CDMA的关键： 接收端能提取出期望的信号，同时拒绝所有其他的信号，并把这些信号当作噪声。 比喻:立体交通：地下地铁，路面汽车，空中轻轨。,码分多路复用原理,设符号S表示站S的m位码片向量； 表示站S的m位码片向量的非值； 码片序列的正交特性: S S = 1 S = -1 任何两个不同的码片序
10、列S和T的归一化内积为0: S T = 0,CDMA首先将每一个比特时间划分为m个短的时间间隔，称为码片。m通常是64或128。使用CDMA的每个站都被指派了一个唯一的m bit的码片序列。一个站如何要发送比特1，则发送它自己的码片序列。如果要发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。 比如，指派给S站的码片序列是10101101，当S要发送比特1时，它就发送码片序列10101101，而当要发送比特0时，就发送01010010。为了方便，按照管理将码片中的0写为-1，将1写为+1。因此S站的码片序列就是(+1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 +1)。,在CDMA中，每一个站分配的码片序列不
11、光互不相同而且要求互相正交。由上边的正交向量的特性可以知道，任意两个站之间的码片序列的内积都为0。此外，某一站码片序列和其他各站码片序列的反码的向量内积也为0，而与自己的码片序列的反码的内积为-1。正是这一点使得各个站能够在收到的信息中分离出发往自己的信息。,接收站具体是如何分离发给自己信息的呢？现在假如X站要接收S站发送的数据，X站必须知道S站所特有的码片序列。X站使用它得到的码片序列与接收到的信号进行内积（注意一点，X站收到的是各个站发送序列之和）。那么其他站的信号都被过滤掉，而只剩下S站发送的信号。当S站发送比特1时，在X站计算内积的结果便是+1，当S站发送比特0时，这一结果便是-1。,
12、三种技术对比总结,全球移动通信系统（GSM：Global System For Mobile Communications）,目前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。GSM标准的无处不在使得在移动电话运营商之间签署“漫游协定“后用户的国际漫游变得很平常（国际无线蜂窝网）。 GSM 较之它以前的标准最大的不同是他的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代 (2G)移动电话系统。 GSM因采用TDMA系统，因此带宽受限。尤其GSM在前向纠错编码能力上比CDMA差。CDMA强有力的前向纠错导致通话清晰度大大地提高，特别是在传播条件复杂，或
13、由于系统负荷过大而引起大的同信道干扰情况下。,我国通信市场发展,第一代：有美国的AMPS，英国的TACS，北欧、日本的制式等。我国科技人员分析对比根据国情选用了TACS系统，购买国外设备建设移动通信网，设备制造厂也与外国公司合作生产(装配)了部分系统设备和手机。研究部门也研制了部分设备，但由于种种原因，都没有成为气候。 第二代：国际上主要是GSM、CDMA两种制式。在建立第二代移动通信网之前，我国分别在嘉兴、天津进行了GSM、CDM的试验，测试了各种性能。由于GSM标准成熟较早，我国开始选用了GSM系统，后来联通公司又引进了CDMA统，在第二代移动通信建设中我国制定了较为完整的技术体制和标准系
14、列，为第二代移动通信网络的发展提供了有利条件。与此同时，设备制造商如华为、中兴等公司也参与标准的制定工作，这样他们就推进了产品的开发生产，使我国民族产业在国内外市场占有一些比例。,第三代：制定第三代移动通信的标准时我国的相关领导和广大技术人员，明确认识到这是改变我国在移动通信业局面的重要机遇，组织相关技术人员积极参加3G标准制定工作，成立了IMT-2000RTT(无线传输技术)评估组，并先后向国际标准组织提出了具有自主知识产权的TD-SCDMA和LAS-CDMA。TD-SCDMA已成为国际上3G的三大主流标准之一，LAS-CDMA也成为3G国际标准组织的后备标准。设备制造厂商在积极参加标准制定的同时，努力开发产品，取得较好进展。尤其是中兴、华为开发的产品不仅在国内可以提供运营商使用，而且在国外也占有一定位置。,Thank you,
