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1、http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.1第二讲第二讲第二讲第二讲 无线传输技术概述无线传输技术概述无线传输技术概述无线传输技术概述http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.2无线传输技术无线传输技术无线传输技术无线传输技术?掌握数据通信基本概念掌握数据通信基本概念掌握数据通信基本概念掌握数据通信基本概念 ?熟练掌握多路复用技术熟练掌握多路复用技术熟练掌握多路复用技术熟练掌握多路复用技术 ?掌握无线传输介质掌握无线传输介质掌握无线传输介质掌握无线传输介质 ?理解无线扩频技术理解
2、无线扩频技术理解无线扩频技术理解无线扩频技术?主要内容主要内容 ?信道容量信道容量 ?多路复用技术多路复用技术 ?无线传输无线传输 ?传输介质传输介质 ?传输衰减传输衰减 ?无线扩频技术无线扩频技术 ?跳频序列跳频序列 ?直接序列直接序列http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.3传输介质的分类传输介质的分类传输介质的分类传输介质的分类?引导性介质引导性介质(线缆介质线缆介质)?电磁波沿着一个固态介质传播。电磁波沿着一个固态介质传播。 ?例如：金属导体、玻璃或例如：金属导体、玻璃或plastic 。 ?非引导性介质非引导性介质(无线介质
3、无线介质)?提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。 ?例如：大气层、外层空间。例如：大气层、外层空间。传输介质传输介质传输介质传输介质( ( ( (通信介质通信介质通信介质通信介质) ) ) )：计算机用以收发电子：计算机用以收发电子：计算机用以收发电子：计算机用以收发电子/ / / /光子光子光子光子 信号的物理路径。信号的物理路径。信号的物理路径。信号的物理路径。http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.4传输介质的电磁频谱传输介质的电磁频谱传输介质的电磁频谱传输介质的电磁频谱RadioRa
4、dioMicroMicro- - wavewaveinfraredinfraredX X- -rayrayGamma rayGamma rayUVUV10010210410610810101012101410161018102010221024f(Hz)1041051061071081091010101110121013101410151016Band LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF同轴电缆同轴电缆双绞线双绞线卫星卫星AM无线无线FM无线无线TV光纤光纤陆地微波陆地微波可见光电磁频谱及在通信中的使用电磁频谱及在通信中的使用http:/Copyright 2009 YA
5、N Wei. All rights reserved.5信道容量信道容量信道容量信道容量?信道容量（信道容量（capacity） ?指给定条件下信道传输数据的能力。指给定条件下信道传输数据的能力。 ?数据速率数据速率(data rate)?指数据通信的速率，以每秒多少个二进制位表 示指数据通信的速率，以每秒多少个二进制位表 示(bps)。 ?带宽带宽(bandwidth)?被传信号所占频带的宽度，以每秒多少个周期 表示或赫兹被传信号所占频带的宽度，以每秒多少个周期 表示或赫兹Hz。http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.6比特率与波特
6、率比特率与波特率比特率与波特率比特率与波特率?比特率比特率 ?表示数据的传输速率，定义为单位时间内传送的比 特数，单位为比特表示数据的传输速率，定义为单位时间内传送的比 特数，单位为比特/秒秒(bit/s)或简写为或简写为bps。?波特率波特率 ?表示信号速率，一般称为调制速率。定义为单位时 间内所传输的波形个数。单位为波特表示信号速率，一般称为调制速率。定义为单位时 间内所传输的波形个数。单位为波特(baud)。设一个波形的持继时间为设一个波形的持继时间为设一个波形的持继时间为设一个波形的持继时间为T T，则波特率则波特率则波特率则波特率D Dbaudbaud= 1/T= 1/Thttp:/
7、Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.7香侬香侬(Shannon)定律定律?S S表示信号功率；表示信号功率；表示信号功率；表示信号功率；?N N表示噪声功率；表示噪声功率；表示噪声功率；表示噪声功率；?WW为信道带宽；为信道带宽；为信道带宽；为信道带宽；?C C为信道容量；为信道容量；为信道容量；为信道容量；ShannonShannonShannonShannon定律：在信号平均功率有限的定律：在信号平均功率有限的定律：在信号平均功率有限的定律：在信号平均功率有限的 白噪声白噪声白噪声白噪声( ( ( (指通信系统内部本身产生的噪指通信系统内
8、部本身产生的噪指通信系统内部本身产生的噪指通信系统内部本身产生的噪 声声声声) ) ) )信道中，信道的极限数据传输率信道中，信道的极限数据传输率信道中，信道的极限数据传输率信道中，信道的极限数据传输率( ( ( (即即即即 信道容量信道容量信道容量信道容量) ) ) )为为为为: : : : C = Wlog2 (1+S/N)C = Wlog2 (1+S/N)C = Wlog2 (1+S/N)C = Wlog2 (1+S/N)Claude E. Shannon 1916 - 2001分贝用来度量电路中不同点上功率的相对大小：分贝用来度量电路中不同点上功率的相对大小：分贝用来度量电路中不同点上
9、功率的相对大小：分贝用来度量电路中不同点上功率的相对大小：D = 10logD = 10log1010(p1/p2)(p1/p2)http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.8香侬香侬(Shannon)定律定律（续）（续）（续）（续）? 例例1：考虑语音信道带宽为：考虑语音信道带宽为3100赫兹，信噪比为赫兹，信噪比为30分贝。分贝。 ? 求：该信道的容量？求：该信道的容量？ ? 已知：已知：W3100Hz， RS/N=30dB30 = 10 log10(S/N) ?S/N = 1000 C = Wlog2 (1+S/N) = 3100
10、*log2(1+1000) = 30894bpshttp:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.9奈斯特奈斯特(Nyquist)准则准则?WW为信道的带宽为信道的带宽为信道的带宽为信道的带宽(Hz)(Hz)?L L为代码采用的进制数为代码采用的进制数为代码采用的进制数为代码采用的进制数NyquistNyquistNyquistNyquist准则：离散无噪声的数字信道准则：离散无噪声的数字信道准则：离散无噪声的数字信道准则：离散无噪声的数字信道 信道容量为信道容量为信道容量为信道容量为 C = 2Wlog2 LC = 2Wlog2 LC = 2
11、Wlog2 LC = 2Wlog2 LHarry Nyquist 1889 19760101qqPePe发送发送发送发送?平稳平稳?对称对称?无记忆无记忆http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.10多路复用（多路复用（多路复用（多路复用（multiplexingmultiplexing）? 为什么多路复用？为什么多路复用？ ?数据速率越高传输设施的成本就越有效；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；大多数个人数据通信设备要求相对低的数据率；为了提高信道利用率，使多路信号沿为了提高信道利用率，
12、使多路信号沿为了提高信道利用率，使多路信号沿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。同一信道传输而互不干扰的技术。同一信道传输而互不干扰的技术。同一信道传输而互不干扰的技术。MUXMUXMUXDEMUXDEMUXDEMUX1 link, n channels n 输入输入n 输出输出http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.11多路复用技术多路复用技术多路复用技术多路复用技术?实现多路复用的关键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 端必须能正确地分割出各种信号。把多路信号汇合到一条信道上之
13、后，在接收 端必须能正确地分割出各种信号。?分割信号的依据：信号之间的差别分割信号的依据：信号之间的差别?信号频率上的不同信号频率上的不同 ?信号出现时间上的不同信号出现时间上的不同 ?信号码型结构上的不同信号码型结构上的不同?频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用 ?时分多路复用时分多路复用时分多路复用时分多路复用 ?码分多路复用码分多路复用码分多路复用码分多路复用http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.12频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用(Frequency Division Multiplexing)(
14、Frequency Division Multiplexing)TimeFrequencychannel 1channel 2channel 3channel 4宽带模拟 传输技术宽带模拟 传输技术每个数据信号被调制到具有不同频率的载波每个数据信号被调制到具有不同频率的载波每个数据信号被调制到具有不同频率的载波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。上，所有的信号在一个信道上同时传送。上，所有的信号在一个信道上同时传送。上，所有的信号在一个信道上同时传送。http:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.13
15、频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用(2/4)(2/4)?发送器发送器s(t)=FDM ssc1(t)ssc2(t)sscN(t)子载波子载波 fscn子载波子载波子载波子载波f fscnscn子载波子载波 fsc1子载波子载波子载波子载波f fsc1sc1子载波子载波 fsc2子载波子载波子载波子载波f fsc2sc2mN(t)m1(t)m2(t) mc(t) 发送器发送器发送器发送器 fcfchttp:/Copyright 2009 YAN Wei. All rights reserved.14频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用(3/4(3/4) )? 接收器接收器s(t)带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器,f ,fsc1sc1带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器,f ,fsc2sc2带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器, ,f fscnscnm1(t)m2(t)mN(t)解调器解调器解调器解调器, f, fsc1sc1解调器解调器解调器解调器, f, fsc2sc2解调器解调器解调器解调器, , f fscnscn接收器接收器接收器接收器http:/net.pku.
