《无线通信和网络仿真技术基础2011ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线通信和网络仿真技术基础2011ppt培训课件（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 无线通信和网络仿真技术基础,本章内容简介,无线电频谱 无线传输介质和方式 扩频技术 复用和多址技术 调制技术 天线技术,损伤和衰落 MIMO 网络仿真技术简介NS2基础知识 用NS2进行无线网络仿真,2,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,无线电频谱,无线电频谱特点有限性排它性复用性非耗尽性传播性易干扰性详细内容见教材第28页,3,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,无线电
2、管理部门联邦通信委员会(FCC)FCC是美国专门负责管理其国内及对外有线、无线和电视通信业务的行政决策机构，管理无线电广播、电视、电信、卫星和电缆等业务，协调国内和国际通信，涉及美国各州及所属地区。中国无线电管理局我国的专业无线电管理部门，依据中华人民共和国无线电管理条例等法律法规，负责无线电管理。,4,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,无线电频谱的划分根据无线电波传播及使用的特点，国际上将无线电波频谱划分为12个频段，通常的无线电通信只使用其中的第412频段。值得一提的是ISM (I
3、ndustrial Scientific Medical，工业科学医疗)频段，即2.42.4835GHz主要开放给这三类机构使用，该频段是依据FCC的定义，无需许可证授权，属于免费使用。只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。详细的无线电频谱和波段划分见教材表2.1,5,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,无线传输介质和方式,无线传输介质传输介质指数据传输系统中发送方和接收方之间的物理路径传输介质可分导向和非导向两类导向传输介质用于有线通信，包括双绞线、
4、同轴电缆(粗缆和细缆)、光纤等。无线通信和无线网络则使用非导向传输介质，包括无线电、微波、红外线、毫米波、光波等。,6,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,无线通信的主要方式包括无线电波、微波、红外线无线电波指在自由空间传播的射频频段的电磁波，其基本原理是导体中电流强度的改变会产生无线电波。微波一般频率在300M300GHz之间，波长在1米到1毫米之间的电波。红外线它是太阳光线中众多不可见光中的一种，存在于太阳光谱中红光的外侧，也可作为传输介质。,7,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验
5、 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,微波通信微波频率高，波长很短，在空中的传播特性与光波相近，即直线前进，遇到阻挡会被反射或阻断。微波通信的主要方式是视距通信，超过视距则需中继转发。普遍适用于各种专用通信网微波通信的特点包括：容量大、质量好、可传至很远的距离,8,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,和其它传输系统一样，微波传输的主要损耗源于衰减。对于微波以及无线电广播频段，其损耗可表示如下：,其中d是距离，是波长，二
6、者单位相同,9,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,微波通信主要分为两大类：地面微波通信和卫星微波通信地面微波通信通常在视距范围内进行，收发双方一般为两个互相对准方向的抛物面天线。,10,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,地面微波通信的优点容量大质量高成本低地面微波通信的缺点易失真:多径衰减易受环境影响安全保密性差维护成本详细内容见教材第32页,11,无线网络技术教程原理、应用与
7、仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,卫星微波通信由卫星和地球站两部分组成。卫星在空中起中继作用，连接两个或多个地球站的地面微波发射器或接收器。卫星微波通信的优点：范围大、距离远；不易受地面灾害影响；建设快，通信费用和距离无关；易实现广播和多址通信。卫星微波通信的不足：信号传输有时延，天线受太阳噪声影响，安全保密性较差，卫星本身造价高，等等。,12,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,红外线通信红外线通信是以红
8、外线为载体进行数据传输的通信方式；红外线通信使用收发器调制出互不相干的红外线，就可实现通信；红外线通信不易被发现和截获，保密性强；红外线通信几乎不受电磁、人为干扰，抗干扰性强；红外线通信机体积小、重量轻、结构简单、价格低廉。,13,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,笔记本电脑进行红外线通信,14,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,扩频技术,扩频(Spread Spectrum，
9、SS)是一种重要的通信技术，可用于传输模拟和数字信息。 扩频方法的优点包括：对各种类型噪声如多径失真具有免疫性。可用于隐藏和加密信号。接收方必须知道扩展代码，才可恢复原始信息。多个用户可独立使用同样的较高带宽，且几乎无干扰。,15,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,扩频系统的一般模型,16,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,扩频技术最早多用于军事和情报部门，通过将携带信息的信号
10、扩展到较宽带宽中，以加大干扰和窃听的难度。目前占主流的两个扩频技术分别是跳频和直接序列，均在无线通信标准和产品中得到应用。,17,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,跳频扩频跳频扩频(Frequency Hopping SS，FHSS)是用一定的扩频码序列进行选择的多频率频移键控调制，使载波频率不断跳变。发送方用看似随机的无线电频率序列广播信息，并在固定间隔里从一频率跳至另一频率。接收方接收消息时，也同步跳转频率。,18,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程
11、：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,跳频扩频系统框图,19,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,一个跳频信号示例，8个信道分配了跳频信号。,跳频扩频示例,20,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,直接序列扩频直接序列扩频(Direct Sequence SS，DSSS)用具有高码率的扩频码序列在发送方直接扩展信号频谱，而接收方则用相同扩频码
12、序列进行解扩，即把拓宽的扩频信号还原成原始信息。DSSS中，原始信号中的每一位在传输信号中以多位表示，即使用扩展编码。这种扩展编码能将信号扩展至更宽的频带范围上，该频带范围与使用位数成正比。,21,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,直接序列扩频系统框图,22,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,一种使用异或运算将数字信号流与扩展编码流相结合的DSSS技术实例,23,无线网络技术教
13、程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,复用和多址技术,通信技术中的一个关键是传输效率，即尽量充分利用信道(有线或无线)。实际上就是同时传输多个信号，在两点间的信道中同时传输互不干扰的多个信号称“信道复用”，而在多点间实现互不干扰的多边通信称“多址接入”。本质是信号分割，即赋予各信号不同特征或地址。然后根据各特征间的差异来区分，按不同地址分发，以实现互不干扰的通信。,24,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University P
14、ress,复用或多址技术的关键是设计正交信号集合，使各信号彼此无关。实际工作中，实现完全正交和不相关较难，一般采用准正交，互相关很小。常见的复用方式有频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)、空分复用(SDM)等。多址通信的方式有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA)等。,25,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,TDMA给定频带的最高数据传送速率，将传递时间划分为若干时隙，每个用户站使用某一指定时隙，以突发脉冲序列方式接
15、收和发送信号。,TDMA时隙分配示意图,26,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,FDMAFDMA将传输频带划分为若干较窄且互不重叠的子频带，每个用户分配一个固定子频带。FDMA常用于卫星通信、移动通信、微波通信。FDMA分模拟调制和数字调制，也可由一组模拟信号用频分复用方式或一组数字信号用时分复用方式占用一个较宽的频带，调制到相应子频带后传送到同一地址。,27,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua Universi
16、ty Press,OFDMAOFDMA将信道分为若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制至每个子信道上传输。接收方采用相关技术可区分正交信号，有效减少子信道间的相互干扰。与OFDM不同，OFDMA的每个用户可选择信道条件较好的子信道传输数据。,28,无线网络技术教程原理、应用与仿真实验 金光,江先亮无线网络技术教程：原理、应用与仿真实验, Tsinghua University Press,CDMA发送方用一个带宽远高于信号带宽的伪随机编码信号或其它扩频码，调制所需传输的信号，即拓宽原信号的带宽，再经载波调制后发送。接收方使用完全相同的扩频码序列，同步后与接收到的宽带信号作相关处理，把宽带信号解扩为原始数据信息。由于是以正交的不同码片序列区分用户，故称“码分多址”，也称“扩频多址(SSMA)”。,
