无线通信的调制编码
一、背景意义
数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。在现代数据通信过程中，想要数据传输的快速与完整，离不开强有力的通信保障。无线电通信技术是现代通信系统的重要组成部分，如何利用现有先进的调制编码技术来实现高容量、高速率通信，是非常紧迫的任务和重点研究方向。无线信道环境恶劣且难以预测。无线电波传输不仅有传播路径损耗，并且受到多径效应、多普勒频移和阴影效应等不利因素的影响，极大地影响了通信质量。为此人们不断研究各种先进的通信技术以提高无线通信的性能，试验结果表明，采用先进的调制和编码技术不仅能提高通信质量，而且节省功率资源。本文将介绍几种现代调制与编码技术。
二、调制编码的几种技术
1.信道编码技术
几十年来，人们一直在寻求实现简单的编译码方法，期望能够逼近香农理论极限。从早期的Hamming码、BCH 码、RS 码，到后来的卷积码、级联码，以及今天的Turbo 码和LDPC码，所能达到的性能与Shannon 限的距离在不断缩小。这些先进的信道编码技术已经在通信领域广泛使用。
1.1RS编码
RS码即里德-所罗门码，它是能够纠正多个错误的纠错码，RS码为（204，188，t=8），其中t是可抗长度字节数，对应的188符号，监督段为16字节(开销字节段）。实际中实施（255，239，t=8）的RS编码，即在204字节（包括同步字节）前添加51个全“0”字节，产生RS码后丢弃前面51个空字节，形成截短的（204，188）RS码。RS的编码效率是：188/204。
1.2卷积码
卷积码非常适用于纠正随机错误，但是，解码算法本身的特性却是：如果在解码过程中发生错误，解码器可能会导致突发性错误。为此在卷积码的上部采用RS码块， RS码适用于检测和校正那些由解码器产生的突发性错误。所以卷积码和RS码结合在一起可以起到相互补偿的作用。卷积码分为两种：
(1)基本卷积码:
基本卷积码编码效率为，η＝1/2, 编码效率较低,优点是纠错能力强。
(2)收缩卷积码:
如果传输信道质量较好，为提高编码效率，可以采样收缩截短卷积码。有编码效率为：η＝1/2、2/3、3/4、5/6、7/8这几种编码效率的收缩卷积码。
编码效率高，一定带宽内可传输的有效比特率增大,但纠错能力越减弱。
1.3Turbo 码
Turbo 码又称并行级联卷积码，由法国C.Berrou 等人在1993 年ICC93国际通信会议上提出。它巧妙地将卷积码和随机交织器结合在一起，实现了随机编码的思想。Turbo 码采用简单的卷积码级联结构和最大后验概率迭代译码算法，取得了接近香农极限的纠错译码性能。Turbo 码的一个重要特点是它的分量码采用递归系统卷积码，这也是它性能优越的一个重要原因。
另外，采用迭代译码的思想也是Turbo 码的一种重要特点，它的复杂性仅随着信息序列的大小而成线性增长。通常采用MAP 译码算法，或者其简化算法Log-MAP 算法和Max-Log-MAP 算法，将大部分的乘法运算转化为加法运算，既减小了运算复杂度，又便于硬件实现。Turbo 码技术已广泛应用，其许多关键技术已有了多种改进方案，使其性能更高，更有利于软硬件的实现。Turbo码已被美国作为深空通信的标准，同时也被确定为第三代移动通信系统（IMT-2000）的信道编码方案之一，如3GPP 的WCDMA、CDMA2000 和中国的TD-SCDMA 均采用了Turbo 信道编码方案。
1.4交织码
在实际应用中，比特差错经常成串发生，这是由于持续时间较长的衰落谷点会影响到几个连续的比特，而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才最有效（如RS只能纠正8个字节的错误）。为了纠正这些成串发生的比特差错及一些突发错误，可以运用交织技术来分散这些误差，使长串的比特差错变成短串差错，从而可以用前向码对其纠错，例如：在DVB-C系统中，RS(204,188)的纠错能力是8个字节，交织深度为12，那么纠可抗长度为8×12＝96个字节的突发错误。
实现交织和解交织一般使用卷积方式。
交织技术对已编码的信号按一定规则重新排列，解交织后突发性错误在时间上被分散，使其类似于独立发生的随机错误，从而前向纠错编码可以有效的进行纠错，前向纠错码加交积的作用可以理解为扩展了前向纠错的可抗长度字节。纠错能力强的编码一般要求的交织深度相对较低。纠错能力弱的则要求更深的交织深度。
一般来说，对数据进行传输时，在发端先对数据进行FEC编码，然后再进行交积处理。在收端次序和发端相反，先做去交积处理完成误差分散，再FEC解码实现数据纠错。
根据信道的情况不同，信道编码方案也有所不同，在DVB-T里由于由于是无线信道且存在多径干扰和其它的干扰，所以信道很“脏”，为此它的信道编码是：RS＋外交积＋卷积码＋内交积。采用了两次交积处理的级联编码，增强其纠错的能力。RS作为外编码，其编码效率是188/204（又称外码率），卷积码作为内编码，其编码效率有1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五种（又称内码率）选择，信道的总编码效率是两种编码效率的级联叠加。设信道带宽8MHZ，符号率为6.8966Ms/S，内码率选2/3，16QAM调制，其总传输率是27.586Mbps,有效传输率是
27.586*(188/204)*(2/3)=16.948Mbps,如果加上保护间隔的插入所造成的开销，有效码率将更低。
在DVB-C里，由于是有线信道，信道比较“干净”，所以它的信道编码是：RS＋交积。一般DVB-C的信道物理带宽是8MHZ，在符号率为6.8966Ms/s，调制方式为64QAM的系统，其总传输率是41.379Mbps,由于其编码效率为188/204，所以其有效传输率是41.379*188/204=38.134Mbps。
在DVB-S里，由于它是无线信道，所以它的信道编码是：RS＋交积＋卷积码。也是级联编码。
1.5 LDPC 码
LDPC 码，又称为低密度奇偶校验码，是Gallager 于1962 年提出的一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码，LDPC 码的性能可以达到Turbo 码的性能且实现成本远低于Turbo 码。LDPC 码是一类特殊的线性分组码，该码的校验矩阵中绝大多数元素是0，只有很少的部分元素为1，所以是“稀疏”或者“低密度”校验矩阵。LDPC 码分为规则LDPC 码与非规则LDPC码。通常非规则LDPC码性能优于规则LDPC码，因为在变量节点和校验节点的总度数一定时，度数大的变量节点从校验节点得到的信息较多，所以能够更好地被正确译码，这些正确的译码信息经校验节点提供给度数较小的变量节点，使度数较小的变量节点也能更好地被正确译码。近年来，LDPC 码以其优异的性能日益受到重视，在空间通信、光纤通信、个人通信系统、ADSL 和磁记录设备等方面都有较好的发展前景。
2.载波调制技术
2.1OFDM
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制，可以追溯到本世纪60年代中期。70年代，人们提出用离散傅里叶变换(DFT)实现多载波调制，简化了系统结构，才使得OFDM技术实用化。80年代，人们研究如何将OFDM技术应用于高速MODEM。90年代以来，OFDM技术的研究深入到在无线调频信道上的宽带数据传输。在高速无线环境下，OFDM技术的优势突出，现已被广泛应用于民用通信系统中。
2.1.1 OFDM技术原理
正交频分复用（OFDM）正成为目前大多数无线通信系统中的核心技术。其原理是将高速数据流经串/并转换分配到速率相对较低的若干子信道传输。由于各子信道的符号周期相对增加，故减轻了由信道多径时延产生的时间弥散对系统造成的影响。在OFDM 符号间插入保护间隔，并令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展以消除符号间干扰（ISI）。OFDM 系统子载波间隔为符号周期的倒数，各子载波相互正交，频谱相互重叠；各子信道频谱的最大值于其他子信道频谱零点对应，既减小了子载波间的相互干扰又提高了频谱效率。OFDM 系统结构如图1 所示，首先将并行数据转换为串行数据。OFDM 调制采用信道编码（卷积纠错码、Turbo 码等）来抑制多径效应，数据符号映射到一个相应的星座上（如同QPSK，QAM），结果I 和Q 存储在缓冲中，并应用快速傅里叶反变换（IFFT）生成用于
OFDM 传输的正交载波。OFDM 技术备受关注源于其独特的优点：很高的频谱利用率，抗多径干扰与频率选择性衰落能力强，动态子载波、功率、比特分配技术等。OFDM 每个子信道近似为平坦衰落信道，使得信道均衡变得容易，有利于高速数据的传输。OFDM 作为高频谱效率的调制方案已被许多国际标准采用，如DVB-T、DAB、IEEE 802.11、IEEE 802.16、IEEE802.15 等。OFDM 将成为新一代无线通信系统中特别是下行链路的最优调制方案之一。
图1 OFDM 系统结构
2.1.2OFDM的实现过程
在发送端，串行码元序列先进行串并转换成N路子码元d(0)，d(1)，……，d(N－1)，然后分别调制在N个正交的子载波f(0)，f(1)，……，f(N-1)上，最后将这N路调制信号相加发送出去；在接收端首先对接收信号进行采样，然后使用N 个相同的子载波进行N路解调，再将这N路解调信号并串输出，复现发送的信号。N个正交子载波频率：
fk＝f0＋k/Tb， k＝0，1，……，N－1 （1）
式中 f0——实际发射载波频率；
Tb——符号周期；
1/Tb——各子载波之间的频率间隔。
设载波的单元信号为
Pk(t)＝cos(2πfkt)，0≤t＜Tb0，其他（2）
则有 ∫Tb0Pn(t)Pm(t) dt＝Tbm＝n0，m≠n (3)
即子载波相互正交。
经过调制后的合成传输信号D(t)为
D(t)＝∑N－1n＝0d(n) ej2πf nt t∈〔0，T b〕（4）
式中 d (n)为第n个调制码元。
设f0=0，对信号进行D(t)抽样，则式（4）可改写为
D(kTb)＝∑N－1n ＝0d(n) ej2πnNT bk Tb
＝∑N－1n ＝0d(n) ej2πkn/N
＝N×IDFT〔d(n)〕 0≤k≤N－1 （5）
即D(kTb)是d(n)的(反离散傅里叶变换)。利用DFT ，不仅可以保证各子载波之间的正交性，而且可以利用其快速算法FFT 来加快OFDM 的调制解调速度，也便于采用超大规模集成(VLSI)技术。
2.2 SC/FDE
单载波频域均衡技术（SC/FDE ），是宽带无线传输中另一种对抗多径效应的有效方法，早在1994 年由Sari ，Karam 和Jeanclaude 提出。单载波系统发送调制后的高速率单载波信号，接收端通过FFT 和IFFT 变换实现频域均衡（FDE ）。SC/FDE 和OFDM 相比，两者在原理和实现结构上有很多相似之处，例如都使用了FFT 运算、靠保护间隔消除ISI ，信道估计和均衡都在频域进行。SC/FDE 系统在形式上相当于将OFDM 系统发送端的IFFT 模块移至接收端。SC/FDE 系统结构框图如图2 所示
图2 SC/FDE 系统结构
2.2.1 单载波频域均衡系统简介
在发射端，信源产生的比特流()d n 经过调制得到符号序列()x n 后，首先经过分块操作成长度为N 的数据块0121(),(),(),...,()N x n x n x n x n -，其中
()(),01k x n x Nn k k N =+≤≤-
将每个快的最后g N 个符号拷贝到块首作为循环前缀，得到长度为b g N N N =+的数据块，构成发射符号序列()s n ，通过多径衰落信道()h n 和噪声方差2σ的AWGN 信道()v n 到达接收端。
在接收端，接收到的信号()r n 分成长度为b N 的数据块011(),(),...,()N r n r n r n -，其中()(),01k b b r n r N n k k N =+≤≤-。然后对每个酷爱进行删除循环前缀的操作，
得到()y n 。使用N 点FFT 将信号变换到频域中，得到频域序列()Y n 。在频域经
过均衡处理后的序列?()X n ，再通过N 点IFFT 操作变换回时域序列?()x
n ，在时域进行判决，得到重建的数据符号?()d n 。
单载波频域均衡系统的结构与OFDM 系统相似，二者都采用分块传输和循环前缀的结构，都使用FFT/IFFT 进行信号处理。单载波频域均衡系统具有低的峰均比，除了峰均比的优势外，单载波频域均衡系统还具有以下优点：
1）与OFDM 系统近似相同的低复杂度;二者每比特需要的乘法次数均与时延扩展的对数成正比；
2）抗载波频偏和相位噪声的性能优于OFDM 系统。但是单载波频域均衡系统不像OFDM 通过并行传输降低了相对时延扩展，因而抗衰落能力不如OFDM 。
三、调制编码技术的比较
单载波频域均衡与OFDM 都是基于分块传输的技术，都采用循环前缀来消除IBI ，这使得在每个数据块的处理时间内，数据矢量具有周期性，这样信号矢量与信道矢量的线性卷积等同于圆周卷积，也就是信道传输矩阵呈现循环特性。
两者同时采用FFT/IFFT 运算，这保证了信号处理复杂度的降低，同时由于频域信道矩阵呈现简单的对角特性，OFDM 的信道均衡和单载波频域线性均衡系统的均衡处理都是基于数据块的简单乘法，不需要复杂的非对角阵求逆操作，因此二者在复杂度上大大优于传统的单载波时域均衡系统。
OFDM 系统与单载波频域线性均衡系统的主要差别在于IFFT 模块的位置和作用： 在OFDM 系统中IFFT 模块位于发射端，作用是将数据复用到并行的子载波上。而在单载波频域均衡系统中，IFFT 模块位于接收端，作用是将经过均衡的信号变换回时域。对于相同的FFT 长度，二者的信号处理复杂度相同。
在抗频率选择性衰落的机理上，OFDM 是发端并行传输，收端并行处理，降低符号速率降低从而减小了相对时延扩展，适合于多径时延扩展很严重的频率选择性衰落信道；单载波频域均衡系统是发端串行传输，收端并行处理，发射的符号速率并没有降低，没有改变相对时延扩展，适合于多径时延扩展不是很严重的信道。单载波频域均衡系统通过增加均衡器阶数来补偿由于频率选择性衰落造成的ISI ，但是这种均衡器的复杂度并不像传统的时域均衡器那样随着时延扩展的
增加而线性上升，由于巧妙利用了信道矩阵在频域呈现的对角特性以及FFT的快速算法，频域线性均衡器的复杂度随着时延扩展的增加仅仅以对数律增加。
四、总结
目前，很多先进的调制编码技术被广泛应用于各种通信中，例如OFDM 调制以其传输速率快、频带利用率高和抗多径能力强等优点日益受到人们的重视，并逐步应于短波通信领域，以取代原来的单载波调制和非正交多载波调制技术。无线电通信中短波通信使用的频率范围为 1.5~30 MHz，通常短波信道是一种缓慢变化的信道，多径延迟为2~8 ms，而在某些地区多径延迟可达13 ms 以上。在短波信道的频谱资源非常有限的条件下支持高速的数据传输，就需要采用高频谱效率且能够有效抵抗多径时延的调制技术。
OFDM 技术能够很好地满足这种要求，其频谱效率较高、且抗多径效应，能够实现高达5 bit/Hz 的传输速率。此外，多载波OFDM 系统能够对系统资源在时域、频域二维进行灵活调度，并与AMC 体制结合，实现自适应传输，获得了更大的分集增益，提高了系统传输容量和性能。OFDM 系统还可以支持FH 跳频技术，具有信号传输的隐蔽性。相比而言，单载波SC/FDE 的传输速率因受到均衡技术的限制，难以支持100 kb/s 以上的宽带传输。另外，单载波SC/FDE 系统易被跟踪、锁定频率和电子干扰，不能满足通信信息安全的需要。高速通信系统同时还对编码技术和译码方法提出了非常严格的要求。与Turbo 码相比，LDPC 码属于高效编码技术，其码率可灵活调整，能支持各种速率要求，而译码器能有效使用并行译码方法，极大地提高了译码速度，从而支持更高速率的宽带传输。研究结果表明，在使用各种译码算法（最优的、次优的）时，LDPC 码比Turbo 码有明显的较优的误码性能。
课程总结
这学期通过学习通信原理这门课程，给我最大的一个感受就是：难！老师和课本上讲的知识点看了又看，但是还是很难理解。在学习期间问了在电信专业的同学后他给了我同样的答复：通信原理是很难的课程，平时一定要好好学，不然自己复习的日子根本就抓不到要点了。所以上课时我听的比较认真的，但是从开课到现在还是没有搞懂它是干什么的，到现在快考试了也只有零星的一点调制编码，这样一些概念，但这些技术在一个通信系统中又是处于什么样的位置，该怎样应用这些技术组成一个通信系统，对此我还是一概不知。可能是缺乏一些通信方面基础知识的缘故吧，每次听课很难理解老师辛辛苦苦讲的知识点。这门课也很快就要结课了，但是作为一门专业课，我有必要将其知识点弄懂弄明白。为以后的学习打好基础……
在听刘老师讲课的时候感触还是挺多的。一是老师渊博的知识：老师总给我们讲那些伟大的科学家的事情，连日期都记得那么清楚，这是很令人佩服发的。同时老师经常跟我们强调学习不能只限于课本，更何况课本里有的东西本就不是很正确，而且课本上有的东西都早已过时，我们应该与时俱进，多看些报刊杂志，学习最新的通信理论。老师教育我们，学习不是看结果，而是要注重对某些技术的学习方法；不是解决问题就完了，重要的是学习解决问题的方法。这对我在以后学习和工作当中会产生很大的影响。
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。 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：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。
433MHz无线通信 一、基本概念 工作频率:433.92MHz 调制方式:ASK/OOK、FSK、GFSK 现有的大多数远程控制和接收器解决方案都使用ASK/OOK调试方法。ASK是“振幅键控”，也称为“振幅键控”。也称为“on键”，作为ook(on键)信号被记录。ASK是一种相对简单的调制方法。幅移键控(ask)等效于模拟信号中的幅度调制，以将载波频率信号乘以二进制。振幅偏移使用频率和相位作为常数，振幅作为变量。信息比特以载波的振幅来传输。如图所示，是ASK调制方式的典型的时域波形。 二、编码和解码 以遥控器为例。在明确调制方式之后，需要就遥控编码方式达成一致。一组远程控制代码通常必须包含“指南/起始代码”、“用户代码”、“数据代码”、“结束代码”和“重复代码”，格式如下： 决定了编码的构成之后，必须明确“逻辑0”和“逻辑1”的表现方法。它们可
以按照标准的编码方式，也可以进行自定义。标准编码方法可以使用曼彻斯特编码或其他方法。自定义编码方案时，可以参考下图所示的编码规则。主要是电平序列和电平长度的组合。 三、参考例 根据测得的遥控码波形可知，在433MHz接收机输出的信号中，电平维持时间为20ms、9ms、1.6ms、700us。逻辑1指示1.6ms高电平+700us低电平，逻辑0指示700us高电平+1.6ms低电平，启动/启动代码指示9ms高电平，逻辑700us高电平+20ms低电平的结束代码指示“重复代码”的启动。 在编程中，检测并计数了700us的电平。为了确保充分的容错性，计时器中断必须在100us以下。显然，使用计时器中断进行处理是不合理的。在本例中，将外部中断+计时器计数方式用于电平长采样。外部中断由上升沿和下降沿触发，边缘触发模式根据中断中的当前等级进行切换。计时器使用系统时钟(16.6MHz)除以64作为时钟源并且具有足以增加接收器的容错能力的分辨率。在数据采样逻辑中，确定下降沿处以当前高电平表示的逻辑值，上升确认在上述步骤中生成的逻辑值，如果逻辑值合法，则记录该逻辑值，如果逻辑值不合法，则丢弃该逻辑值，初始化接收器，并且等待下一数据。程序的流程图如下所示：
专用无线通信基本概念 培训手册 . 上海新干通通信设备有限公司
目录Table of Contents 一、术语和缩略语Glossary of Terms (3) 二、基本概念Basic Concept (4) 三、常用指标 (6) 四、其它 (6) 五、常用符号 (8) 注意：1、因水平有限，如有错误，敬请谅解。 2、本手册仅作为培训使用，请参照随机资料。
一、术语和缩略语Glossary of Terms RF Radio Frequency 发射频率 Rx Receiver 接收机 Tx Transmitter 发送机 S/N Serial Number 串号，本设备每一单元对应一个工厂唯一的编号。Repeater or Cell Enhancer A Radio Frequency (RF) amplifier which can simultaneously amplify and re-broadcast Mobile Station (MS) and Base Transceiver Station (BTS) signals. 中继器或者单元放大器一种同时放大和转发移动台（MS）和基站（BTS）信号的 射频放大器。 Band Selective Repeater A Cell Enhancer designed for operation on a range of channels within a specified frequency band. 带宽选频中继器一个用来在特定的频率带宽里工作的单元放大器。Channel Selective Repeater A Cell Enhancer, designed for operation on specified channel(s) within a specified frequency band. Channel frequencies may be factory set, remotely set by computer, or on-site programmable. 信道选择中继器一个单元放大器，用来在特定带宽里的工作。信道频率可以 在工厂设定，由计算机设定，或者现场写频。 BTS Base Transceiver Station 基地台 M.S. Mobile Station 移动台 C/NR Carrier-to-Noise Ratio 载噪比 Downlink (D.L.) RF signals transmitted from the BTS and to the MS 下行链路从BTS传到MS的RF信号。 Uplink (U.L.) RF signals transmitted from the MS to the BTS 上行链路从MS传到BTS的RF信号。 EMC Electromagnetic Compatibility 电磁兼容性 GND Ground 地 DC Direct Current 直流 AC Alternating Current 交流
生活中的无线通信 （公选课）结课论文 2014 — 2015学年第一学期 题目：超宽带（UWB）技术 专业班级：海洋13-1班 学号：0116 姓名：张然 指导老师：梁娜 日期：2014-12-12 摘要 本文主要对UWB通信技术进行简要的阐释。首先对UWB的技术背景、基本概念和特点进行介绍。技术应用范围脉冲无线电技术技术解决方案无载波脉冲方案单载波DS-CDMA方案 关键词：USB；脉冲；调制；家庭 目录 1 前言 (4) 1 UWB基本概念 (5) 2 UWB的主要特点及其应用 (5) 3 UWB的发展现状 (6) 4 关键技术，研究热点 (7) 4.1脉冲信号的产生 (7) 4.2调制方式 (8) (8) (8) 4.3收发机的设计 (9) 4.4中国对UWB电磁兼容性研究 (9) 5 家庭无线通信是UWB的发展方向之一 (10) 参考文献 (11)
1 前言 目前一种新的无线通信技术引起了人们的广泛关注，这就是所谓"UWB(Ultra WideBand，超宽带无线技术)"技术。正如其名称一样，UWB技术是一种使用1GHz 以上带宽的最先进的无线通信技术，被认为是未来五年电信热门技术之一。但是UWB不是一个全新的技术，它实际上是整合了业界已经成熟的技术如无线USB、无线1394等连接技术，本文就是对UWB做一简单的介绍。 1 UWB基本概念 超宽带（Ultra-wideband,UWB）技术起源于20世纪50年代末，此前主要作 为军事技术在雷达等通信设备中使 对高速无线通信提出了更高的要求， 超宛带技术又被重新提出，并倍受关 注。UWB是指信号带宽大于500MHz或 者是信号带宽与中心频率之比大于 25%。与常见的通信方式使用连续的载波不同，UWB采用极短的脉冲信号来传送信息，通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。这些脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz，因此最大数据传输速率可以达到几百Mbps。在高速通信的同时，UWB设备的发射功率却很小，仅仅是现有设备的几百分之一，对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声，因此从理论上讲，UWB可以与现有无线电设备共享带宽。所以，UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式，它有望在无线通信领域得到广泛的应用。目前，Intel、Motorola、Sony等知名大公司正在进行UWB无线设备的开发和推广。 2 UWB的主要特点及其应用 鉴于UWB信号是持续时间非常短的脉冲串，占用带宽大，因此它有一些十分 独特的优点和用途。在通信领域，UWB可以提供高速率的无线通信。在雷达方面，
无线通信复习题 一、填空题 1、按照经典的信息容量定理，可以把信息容量表达为__________________。 2、在实际应用过程中，广泛应用的交织器有______、_______、________。 块交织、随机交织、卷积交织 3卷积编码器具有哪两种形式___________。 非递归非系统和递归系统 4、主要的分集方式____、_____、_____、____，分集合并技术_____、_____、 ______、________、________。 空间分集；极化分集；频率分集；时间分集；分集合并技术：选择式合并；最大增益合并；最小色散合并；最大比合并。 5、蜂窝系统三代分别是:＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。 （答案：模拟系统早期的数字系统集成了语音和数据的系统） 6通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。 7物理层提供了信源与信道之间的通信通道。它包含三个基本部分：发射机、信道和接收机。 8 共享频谱的四种多址策略为频分多址、时分多址、码分多址、空分多址。 9. 通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。 10. 相干时间指信道的两个时域样值变得不相关的时间间隔。 11相关带宽指信道的两个频域样值变得不相关的频率间隔。 12利用两个参数来表征频率和时间色散的影响：相干时间、相关带宽。 二、名词解释 1、信源编码定理：给定一个由一定数量的熵表征的离散无记忆信源，无失真信 源编码方案的平均码字长度以这个熵为上界。 2、信道编码定理：如果离散无记忆信道的容量为C，并且信源以低于C的速率 产生信息，那么存在一种编码方式，使得该信源的输出信息可以用任意低的符号
无线通信系统中的调制解调基础（二）：相位调制 作者：Ian Poole Adrio Communications Ltd 第二部分解释了相移键控（PSK）的多种形式，包括双相相移键控（BPSK），四相相移键控（QPSK），高斯滤波最小相移键控（GMSK），和目前流行的正交幅度调制（QAM）。 第一部分解释了调幅（AM）和调频（FM）技术，并介绍了其优点和缺点。第三部分将会介绍直接序列扩频（DSSS）技术和正交频分复用（OFDM）调制技术。 调相 相位调制是另一种广泛采用的调制技术，特别是在数据传输的应用中。因为相位和频率是相辅相成的（频变是相变的一种形式），两种调制方法可以用角度调制（angle modulation）来概括。 为了解释调相如何工作，我们首先要对相位做出解释。一个无线信号包涵了一个正弦信号的载波，幅度从正到负程波浪形变化，一个周期后回到零点，这个同样可以由一个围绕一个零点旋转的一个点来表示，如图3-13所示，相位就是终点到起点的角度。 调相改变了信号的相位，换句话来说，图中绕着原点旋转的点的位置会改变，要实现这个效果既是要在短时间内改变信号的频率。所以，当进行相位调制的时候会产生频率的
改变，反之亦然。相位和频率是密不可分的，因为相位就是频率的积分，频率调制可以通过简单的CR网络转变成相位调制。因此，相位调制与频率调制信号的边带、带宽具有异曲同工的效果，我们必须留意这个关系。 相移键控 相位调制可以用来传输数据，而相移键控是很常用的。PSK在带宽利用率上有很多优势，在许多移动电话无线通信的应用中广为采用。 最基本的PSK方法被称作双相相移键控（BPSK），有时也称作反向相位键控(PRK)。一个数字信号在1和0之间改变（或表述为1和-1），这样形成了相位反转，就是180°的相移，如图3-14。 双相相移键控（BPSK） PSK的一个问题是接收机不能精确的识别传输的信号，来判定是mark（1）还是space （0），即使发射机和接收机的时钟同步也很难实现，因为传输路径会决定接受信号的精确相位。为了克服这个问题，PSK系统采用差分模式对载波上的数据进行编码。比如说，信号为1的时候改变相位，信号为0时不改变相位，在这个基础架构上可以做更多的改进，一些其它的PSK方法也被开发了出来。一个方法是信号为1时做90°的相移，在信号为0时做-90°相移，这样保留了0和1之间180度的相差。在简单的系统中如果不采用该方式进行传输，在传一个长序列的0的时候有可能会失去同步，这是因为产生突发模式时相位没有改变。 基于基本的PSK会有很多改变，各个方案都有各自的优缺点，让设计人员针对具体的应用采用不同的解决方法。比如说四相相移键控（QPSK)，采用了四个相位，每个相差90°,8-PSK，采用8个相位等等。 为了方便表述一个PSK信号，我们采用相位矢量或者星座图，如图3-15。采用这个图可以很好的体现相位信息和幅度信息。在这个图里面，信号的相位用角度表示，幅度用具离圆心的距离表示。这样这个信号中的同相分量用sine信号表示，而正交分量用cosine 信号表示。大部分PSK系统采用不变的幅度，因此圆心周围的点与圆心距离相等并只改
无线通信基本原理、基本概念 1、无线频段的划分 2、我国常用移动通信使用频段 （a ） GSM900:上行：890?915MHz ，下行：935?960MHz ，每载波带宽 200 KHz ; GSM1800:上行：1710?1720MHz ，下行：1805?1815MHz ，每载波带宽 200 KHz ; （b ） CDMA2000 :上行：825?835MHz ，下行：870?880MHz ，每载波带宽 1.23MHz ; （C ）PHS : 1900?1920MHz ，每载波带宽 300KHz ; （d ）集群：上行806?821MHz ，下行851?866MHz ，每载波带宽25KHz ; 3、波长入、频率f 的关系为 c=f* 入 式中：C 为光速，数值为3X 108 m/s ，f 单位为Hz ，入单位为m 。 4、波传播的几种方式 表面波传播：以绕射方式，沿着地球表面传播。 天波传播：通过高 空电离层反射传播。 空间波传播：通过直线传播和地面反射传播。 散射传播：利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传播。 长波一般通过表面波传播；中波、短波一般通过表面波或天波传播；微波 一般通过空间波、散射波传播。 5、仙农（Shannon ）定理 C=Blog 2（1+S/N ） 上式中C 为信道容量，B 为信道带宽，S/N 为信噪比。 扩频通信即据此原理。 6、TDD 、FDD 、TDMA 、FDMA 、CDMA 的区别 a ) b )
a ） TDD （时分双工） 收发信共用一射频频带，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信。 b ） FDD （频分双工） 收发信使用一个不同的射频频率来进行通信。 C ）TDMA （时分多址） 传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不同时隙来区分。 d ） FDMA （频分多址） 传送给不同终端用户的信息通过不同载波来区分。 CDMA （码分多址） 传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来区分。 7、大尺度路径损耗和小尺度路径损耗 大尺度路径损耗：无线信号经长距离上的场强变化，又叫慢衰落。自由空 间损耗即属于典型的大尺度路径损耗。 小尺度路径损耗：无线信号经过短时间或短距离传播后其幅度快速衰落， 又叫快衰落。多经传播是引起小尺度传播的主要原因。 8、平衰落和选择性衰落 平衰落：发射信号的频谱特性在接收机内仍能保持不变的衰落。 选择性衰落：发射信号的频谱特性在接收机内发生了畸变的衰落。 9、极化 波的极化是指电场的取向随时间变化的方式。 电场矢量的两个正交分量具有不同振幅和相位关系时，可能形成三种不同 的极化：线极化、园极化和椭圆极化。 i L 厂 选择性衰落 ------- ? ----- ? f r ---- \ 功率谱密度 功率谱密度 平衰落 f fO 发信频谱图 fO 收信频谱图 功率谱密度 发信频谱图 fO 收信频谱图
无线通信的调制编码 一、背景意义 数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。在现代数据通信过程中，想要数据传输的快速与完整，离不开强有力的通信保障。无线电通信技术是现代通信系统的重要组成部分，如何利用现有先进的调制编码技术来实现高容量、高速率通信，是非常紧迫的任务和重点研究方向。无线信道环境恶劣且难以预测。无线电波传输不仅有传播路径损耗，并且受到多径效应、多普勒频移和阴影效应等不利因素的影响，极大地影响了通信质量。为此人们不断研究各种先进的通信技术以提高无线通信的性能，试验结果表明，采用先进的调制和编码技术不仅能提高通信质量，而且节省功率资源。本文将介绍几种现代调制与编码技术。 二、调制编码的几种技术 1.信道编码技术 几十年来，人们一直在寻求实现简单的编译码方法，期望能够逼近香农理论极限。从早期的Hamming码、BCH 码、RS 码，到后来的卷积码、级联码，以及今天的Turbo 码和LDPC码，所能达到的性能与Shannon 限的距离在不断缩小。这些先进的信道编码技术已经在通信领域广泛使用。 1.1RS编码 RS码即里德-所罗门码，它是能够纠正多个错误的纠错码，RS码为（204，188，t=8），其中t是可抗长度字节数，对应的188符号，监督段为16字节(开销字节段）。实际中实施（255，239，t=8）的RS编码，即在204字节（包括同步字节）前添加51个全“0”字节，产生RS码后丢弃前面51个空字节，形成截短的（204，188）RS码。RS的编码效率是：188/204。 1.2卷积码 卷积码非常适用于纠正随机错误，但是，解码算法本身的特性却是：如果在解码过程中发生错误，解码器可能会导致突发性错误。为此在卷积码的上部采用RS码块， RS码适用于检测和校正那些由解码器产生的突发性错误。所以卷积码和RS码结合在一起可以起到相互补偿的作用。卷积码分为两种： (1)基本卷积码: 基本卷积码编码效率为，η＝1/2, 编码效率较低,优点是纠错能力强。 (2)收缩卷积码:
无线网络基本知识 一、基本概念 1、什么是无线局域网 无线局域网络(Wireless Local Area Networks；WLAN) 是利用射频(Radio Frequency；RF)的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps(802.11b)，最高速率可达54Mbps(802.11a),传输距离可远至20km以上。它是对有线连网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络连通问题。使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。 2、为什么使用无线局域网络 通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大,线路容易损坏,网中的各节点不可移动。特别是要把相离较远的节点联接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,对正在迅速扩大的连网需求形成了严重的瓶颈阻塞。并且,对于局域网络管理主要工作之一，是铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，很容易令人烦躁，也不容易在短时间内找出断线所在。再者，由于配合企业及应用环境不断的更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路，虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是老旧的大楼，配线工程费用就更高了。因此，WLAN就是解决有线网络存在以上问题而出现的,架设无线局域网络就成为最佳解决方案。 3、什么情形需要无线局域网络 无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，下列情形可能须要无线局域网络: a.无固定工作场所的使用者 b.有线局域网络架设受环境限制 c.作为有线局域网络的备用系统 4、无线局域网络的优点 a.安装便捷 一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而WLAN最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点(Access Point) 设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。 b.使用灵活 在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦WLAN建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。 c.经济节约 由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。而WLAN可以避免或减少以上情况的发生。 d.易于扩展 WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游(Roaming)”等有线网络
无线通信专业 第一部分无线通信概述 一．单项选择题： 1．超短波通信只能靠直线方式传输，传输距离约（）km。 A．50 B．100 C．150 D．200 答案：A 2．超短波通信工作频带较宽，可以传送（）路以下的话路或数据信号。A．20 B．30 C．40 D．50 答案：B 3．（）通信利用对流层大气的不均匀性对微波的散射作用，可以进行 散射通信，每个接力段可长达数百公里。 A．长波B．中波C．短波D．微波 答案：D 4．微波通信可用于高达（）路甚至更多的大容量干线通信。A．960 B．1800 C．2700 D．3600 答案：C 5．长波通信（包括长波以上）主要由（）传播，也可在地面 与高空电离层之间形成的波导中传播，通信距离可达数千公里甚至上万 公里。 A．天波B．地波C．空间波D．流星余迹 答案：B 6．短波通信也称高频通信，主要靠（）传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里。 A．天波B．地波C．空间波D．流星余迹 答案：A 7．（）即直达波，沿视距传播。 A．地波B．天波C．空间波D．大气层波 答案：C
8．超短波通信的特点是（）。 A．工作频带宽 B．天线尺寸大 C．传输距离远D．主要靠天波传播 答案：A 二．多项选择题： 1．无线通信系统的发射机由（）和功率放大器等组成。 A．振荡器B．放大器C．调制器D．解调器 答案：ABC 2．无线电通信系统包括（）。 A．发射机B．发射天线C．接收天线D．接收机 答案：ABCD 3．属于微波通信范畴的有（）。 A．广播通信B．散射通信C．导航通信D．流星余迹通信 答案：BD 三．判断题： 1．超短波通信的工作频带较窄，可以传送30路以下的话路或数据信号。 （） 答案：错 2．无线电通信，存在易于截获、窃听等问题，对重要保密通信，应采取 终端保密措施。（） 答案：对 3．微波通信可进行短距离接力通信。（） 答案：错 第二部分无线通信技术 一．单项选择题： 1．( )是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。
一、选择题 1.用光缆作为传输的通信方式是_A______ A有限通信B明显通信C微波通信D无线通信 2.下列选项中__A____不属于传输设备 A电话机 B 光缆C微波接收机D同轴电缆 3.网状网拓扑结构中如果网络节点数为6，则连接网络的链路数为_D______ A10 B 5 C 6 D 15 4.目前我国的电信网络是__C___级网络结构 A 7 B 5 C 3 D 2 5.国际电信联盟规定话音信号牌的抽样频率为___D__ A3400HZ B5000HZ C6800HZ D8000HZ 6.下列___C__号码不属于我国常用的特殊号码业务。 A110 B122 C911 D114 7.PCM30/32路系统采用的是_B______多路复用技术。 A频分多路复用技术B时分多路复用技术C波分多路复用技术D码分多路复用技术8.我国7号信令网采用的是__C___级网络结构。 A7 B5 C3 D2 9.下列哪两种数字数据编码方式会积累直流分量（多选）___A,C__ A单极性不归零码B双极性不归零C单极性归零码D双极性归零码 10.下列哪种数据交流形式不属于分组交换___A__ A电路交换B ATM交换C IP交换 D MPLS交换 11.传统微波频段，频率范围为__D_____ A30~300HZ B30K~300KHZ C300K~3000KHZ D300M~300GHZ 12.下列哪种传输方式不属于无线电波的多径传输方式__B____ A地波B宇宙射线C对流层反射波D自由空间波 13.关于微波通信补偿技术中，下列哪项不属于常用的分集接收技术__D_ A频率分集B空间分集C混合分集D时间分集 14.卫星通信的工作频段中，C频段的工作频段为6/4GHz，下列哪项关于C频段的表述是正确的____C____ A工作频段为4~6GHZ B工作频段为1.5GHZ C上行频率为6GHZ，下行频率为4GHZ D上行频率为4GHZ，下行频率为6GHZ 15.为保证同步卫星的可通信区域，地球站天线的仰角应为_B_____ A 0 B 5 C大于0 D大于5 16.正在建设的我国第二代北斗系统是由_A____颗卫星组成 A35 B5 C3 D30 17.ADSL技术采用的是___A___复用技术 A频分复用技术B时分复用技术C波分复用技术D码分复用技术 18.下列哪种xDSL技术是上、下行速率对称的____C___ A VDSL B ADSL C SDSL D RADSL 19.ADSL信道传输速率是__C____ A上行最高1.6Mbits/s，下行最高13Mbits/s B上行最高2.3Mbits/s，下行最高2.3Mbits/s C上行最高1Mbits/s，下行最高12Mbits/s D上行最高2Mbits/s，下行最高2Mbits/s 20.下列哪些业务不属于IMS（IP多媒体子系统）的业务范畴___D_
《无线通信基础》复习要点 题型： 填空题:常识 简答题:基本概念、基本原理 名词解释：常用的英文简写 计算题:基本计算 四选一： Chapter1 无线通信概论（1,2） 1、无线通信的链路组成及功能（方框图） 2、各类无线通信系统工作频段及特点，英文缩写的中文表示 3、无线通信系统面临的挑战（简答题） Chapter2无线信道传播机制（3,4） 1、大气空间结构（建议不作重点要求） 2、电磁波的传输方式 3、掌握功率的dB度量，天线增益及单位，全向有效辐射功率(EIRP) 4、自由空间损耗计算方法（Friis定律）及适用范围（重点） 5、路径损耗d-n计算方法（重点） 6、采用菲尼尔半径及余隙估算绕射损失的方法（建议不作重点要求） 7、噪声源，噪声温度，噪声系数，高斯白噪声的特性，系统的信噪比（重点） 8、衰落余量、中断概率的概念（重点） 9、系统的链路预算（重点，融合大尺度路径损耗、小尺度衰落余量、噪声系数、调制方式、 分集接收）（综合题） Chapter3无线信道的统计描述（5） 1、信号幅度的小尺度衰落的成因（重点） 2、小尺度衰落信号幅度的瑞利、莱斯分布发生条件 3、瑞利、莱斯分布统计特性、小尺度衰落的相位的分布 4、小尺度衰落的衰落余量及中断概率计算 5、信号幅度的大尺度衰落的成因 6、大尺度衰落的信号幅度的对数正态统计特性 7、大尺度衰落的衰落余量及中断概率计算
8、形成多普勒频移，多普勒谱的原因、经典或称Jakes谱（建议只重点要求多普勒频移计 算） 9、衰落的时间依赖性（电平通过率(LCR)，平均衰落持续时间(ADF)）的参数的意义。（建 议不作重点要求） 10、综述抗衰落技术（信道编码配合交织、分集、扩频、OFDM、MIMO） Chapter4宽带和方向性信道的特性（6） 1、信道时延色散的成因 2、对窄带信号和宽带信号的影响 3、功率时延谱，平均时延rms值，最大时延计算（重点） 4、时延扩展，频率相关函数，信道的相干带宽，平坦衰落与频率选择性衰落，之间的关系 （结合具体信道模型）（重点） 5、多普勒扩展，时间相关函数，信道的相干时间，慢衰落与快选择性衰落，之间的关系 Chapter5信道模型（7） 1、信道建模方法（建议不作重点要求） 2、窄带Okumura及Okumura-Hata的计算（建议不作重点要求） 3、宽带COST 207 模型的建模方法（将信道模型放到Chapter4中，结合） Chapter6数字调制解调（10，11，12） 这章的重点是各种调制的带宽、在AWGN和Rayleigh信道中的误比特性能、不同相干检测与非相干检测的优缺点分析，最好与信道、分集、信道编码等章节联合出题。 1、数字发射机，数字接收机和模拟传输通道的无线链路框图及各框图的功能 2、用于调制方法分析的数字链路简化模型 3、选择调制方式时应遵循的准则 4、矩形基带脉冲、奈奎斯特脉冲及升余弦滚降脉冲的时域、频域描述图形，线性调制的基 带功率密度谱和频带功率谱的关系 5、BPSK星座，矩形基带脉冲及升余弦滚降脉冲成形的带宽，功率密度谱，频带利用率 （90%） 6、QPSK星座，矩形基带脉冲及升余弦滚降脉冲成形的带宽，功率密度频谱，频带利用率 （90%） 7、OQPSK，π/4-DQPSK的星座，与QPSK调制方法的异同，与QPSK性能相比的优劣 8、正交FSK、MSK调制，GMSK及其关系，MSK和GMSK调制实现方法，功率密度频 谱，频带利用率（90%）。 9、信号的相干接收，匹配滤波器接收 10、AWGN信道下，BPSK，QPSK相干解调的误比特率，BPSK差分检测的误比特率
一、什么是多径效应，多径效应对无线通信有什么影响？ 由多条路径传播引起的干涉时延效应称为多径效应。 在无线电通信特别是短波通信中，信号传输媒介电离层高度、厚度等不同，造成诸信号传播路径会随时间变化,参与干涉的各分量场之间的相互关系也就随时间而变化,由此引起合成波场的随机变化,从而形成总的接收场的衰。.因此,多径效应是造成信号衰落的重要成因.多径效应对于数字通信（信号不稳引起误码）、雷达最佳检测（多目标重影，给正确识别目标造成困难）、语音通信等都有着十分严重的影响。 二、现代通信传输的三大支柱通信是什么？其中有几项是无线通信？ 被喻为现代三大支柱通信的分别是：光纤通信、卫星通信、微波通信。其中，卫星通信和微波通信均是无线通信领域中重要通信手段。 三、卫星通信的主要特点是什么？ 优点：1、通信距离远，覆盖面积大。一颗静止卫星的波束，可以覆盖地球表面积的42.4%。在这个覆盖区内，理论上两个相距1800公里的地球站就可以进行通信。120度配置的三颗卫星，通过一跳或两跳就可完成全球除两极外的全球通信。2、组网灵活、便于多址联接。各种形式的地球站，可以不受地理条件限制，无论是固定站还是移动站，各种不同业务种类，都可以组织在一个通信网内，电路的建立和开通十分灵活方便。3、通信质量高、容量大。由于卫星通信工作在微波频段，再加上各种频率的重复利用，使得一颗卫星可用频带宽度达到了几千兆赫，与这相应的通信容量达几万条话路。在卫星通
信中，电波主要在接近真空的外层空间传播，因而大大地减小了对电波传播的影响，所以通信质量高。4、卫星相对静止，跟踪设备简单，多卜勒频移小。由于相对静止，所以地球站用一副天线不需要复杂的系统就能使天线对准卫星。 缺点：1、由于卫星高度高，所以信号传输损耗量大，限制了地面设备的小化。2、传输时延大，在电话线路中，大的传输时延，除了使双方通话重叠而感到有些不习惯的现象外，更主要的是出现回波干扰。3、由于地球站静止轨道只有一条，所以轨道上能容纳的静止卫星数目有限。4、存在地球两极的通信“盲区”。 四、什么是跳频通信？它有什么特点？ 跳频通信就是通信双方不是在一个固定的通信频率上，而是在不断变化的的频率点上完成的通信。 大家知道，无线电通信是战场上保障作战与指挥的重要手段。但无线电通信易遭受干扰，特别是短波通信领域，不仅易遭到天电、工业等自然干扰，而且还要遇到敌方人为的跟踪、阻塞、多径干扰等各种通信干扰。因此改善短波通信性能，提高其抗干扰能力，就成了无线电通信技术不断创新和发展的重要课题，跳频通信技术装备也就应时而生。 跳频通信的特点一是，抗敌方跟踪搜索能力强。由于跳频通信系统的频率取值可多达几百个、几千个，甚至上万个，形成很宽的射频频谱。假设电台跳频规律为伪随机跳频，而每秒跳频1000次，即在
北交大无线通信实验一数字调制解调1
《无线通信基础》课程研究性学习手册数字调制解调实验Ⅰ
姓名： 学号： 同组成员： 指导教师：李瑞涛 时间：2015年5月 目录 一、实验任务： (5) 1、subMOD子程序 (5) 2、subPulseShaping和subMatchFilter子 程序 (6) 3、subDemod子程序 (7) 4、实验结果验证 (7)
二、理论分析： (8) 1、BPSK与QPSK调制 (8) 2、脉冲成型滤波 (10) 三、实验步骤： (10) 1、BPSK调制程序设计 (10) 2、BPSK解调程序设计： (11) 3、QPSK调制程序 (11) 4、QPSK解调程序 (12) 5、脉冲成形滤波器程序设计 (13) 6、匹配滤波器程序设计 (13) 四、结论及分析： (14) 1、BPSK调制解调程序验证 (14) 2、QPSK调制解调程序验证 (16) 3、更改参数对实验结果的影响 (18) 五、遇到的问题及解决方法： (20) 六、扩展问题： (21) 七、心得： (23) 八、参考文献： (23)
一、实验任务： 本实验主程序的前面板是完整的，程序结构和大部分的子程序也都已经提供，需要自己完成的只有subMOD 、subPulseShaping 、subMatchFilter 、subDemod 这四个子程序。需要按照下面的步骤正确的完成这四个子程序，在完成实验后上交完整的程序以及实验报告。 1、subMOD 子程序 这个子程序的作用是实现BPSK 或QPSK 的基带调制，即将输入的信源bit 序列映射到符号域，输出是复数形式的符号。 以BPSK 为例，BPSK 把一个信息位表示成一个符号，即映射出的符号有两种可能的相位。在数学上，每比特调制信号表示为： ()()b m b t f t s φπ+=2cos (4.1) 式中，m f 是基带调制的频率，b φ是b=0或1 时的相位偏移。如果我们选择的两个相位分别是π/2和3π/2的话，可以将调制信号()t s b 表示为：
信道是信号的传输媒质，可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光缆等。无线信道有地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等。 现阶段有线和无线通信应用都很广泛，比如我们常见的有线电视和无线网络，那么按通信方式即可分为有线信道和无线信道，有线信道和无线信道调制过程究竟有啥区别呢 首先我们要知道调制就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程，主要通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，使其随着发送者（信源）基带信号幅度的变化而变化来实现的,调制技术的最终目的：1使得调制以后的信号 2 对干扰有较强的抵抗作用， 3对相邻的信道信号干扰较小， 4 解调方便且易于集成。调制方式往往决定一个通信系统的性能即对系统的传输有效性和可靠性的影响 所谓无线信道其实是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻；无线电波从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条；在无线通信中，需要传送的由语言、音乐转换来的属于低频的电信号，其频率范围从几十赫到数千赫，不能直接从天线辐射出去；必须借助于高频振荡，由它将低频信号“携带”到空间去，这就是所谓的“调制”方式。 无线信道的特性：多径传播；时延扩展；衰落特性；多普勒效应。所以无线通信当中首要解决的是衰落的问题，这是调制需要解决的 有线信道主要有三类。即明线，对称电缆和同轴电缆，有线电缆，光纤，特别是光纤传输相对于其他来说有很多优点比如：传输性能较高——由于光纤比铜线更细，因此集合成一定直径的电缆所用的光纤数比铜线更多。这样，相同的电缆可以容纳更多电话线路，同样也能为有线电视盒传输更多频道。 信号衰减率较低——光纤的信号衰减率比铜线低。 光信号——与铜线中的电子信号不同，同一根光缆的光纤中的光信号之间不会互相干扰。这样可确保电话通话质量更高，电视接收信号更清晰。 低能耗——由于光纤中的信号衰减率较低，因此可以使用低能耗发送器，而无需使用为铜线配备的高压电发送器，这同样能节省服务提供商和您的费用。 数字信号——光纤是传输数字信息的理想介质，对于计算机网络尤为有用。 所以光纤的传输是比较理想的！ 有线通信中我们不仅仅是传输以前的模拟单向网络，更要采用的是能开展多种功能的双向业务。以往的正向通道，随着网络增值的出现，反向通道也越来越被人们关注，所以除了调试好下行通道还要调试好上行通道，在上行通道中最主要的是解决汇聚噪声和汇集均衡问题，传统的模拟调制无法解决多个信道当中的多频道叠加。 对于模拟调制而言，主要有幅度调制（调幅，双边带调制）和角度调制（调频，调相）两种。而对于数字调制而言，主要有脉冲调制（脉幅调制，脉宽调制等）以及增量调制等等。 无线通信环境中，移动台的移动使电波传播条件恶化，特别是快衰落的影响使接收场强急剧变化；在选择调制方式时，必须考虑：1 采取抗干扰能力强的调制方式，能适用于快衰落
1、基本概念 A、射频知识 增益（dB）：即放大倍数，单位可表示为分贝（dB）。 即：dB=10lgA（A为功率放大倍数） 插损：当某一器件或部件接入传输电路后所增加的衰减，单位用dB表示。 选择性：衡量工作频带内的增益及带外辐射的抑制能力。-3dB带宽即增益下降3dB时的带宽，-40dB、-60dB同理。 阻抗匹配：使系统反射系数为零，即无反射时称为匹配。相应传输线有两种状态： 1、无反射状态（行波） 2、全反射状态（驻波） 3、行驻波 驻波比（回波损耗）：行驻波状态时，波腹电压与波节电压之比（VSWR） 附：驻波比——回波损耗对照表： 噪声系数：指电路噪声恶化程度，一般定义为输出信噪与输入信噪的比值，实际使用中化为分贝来计算，单位为dB。 耦合度：耦合端口与输入端口的功率比，单位用dB。 隔离度：本振或信号泄露到其他端口的功率与原有功率之比，单位为dB。 天线增益（dB）：指天线将发射功率往某一指定方向集中辐射的能力。一般把天线的最大辐射方向上的场强E与理想多向同性天线均匀辐射场场强E0 相比，以功率密度增加的倍数定义为增益。Ga=E2/E02 天线方向图：就是天线辐射出的电磁波在自由空间存在的范围。方向图宽度一般是指主瓣宽度即从最大值下降一半时两点所张的夹角。 E面方向图指与电场平行的平面内辐射方向图； H面方向图指与磁场平行的平面内辐射方向图。 一般是方向图越宽，增益越低；方向图越窄，增益越高。 天线前后比：指最大正向增益与最大反向增益之比，用分贝表示。 单工：亦称单工制，即收发使用同一频率，由于接收和发送使用同一个频率，所以收发不能同时进行，称为单工。 双工：亦称异频双工制，即收发使用两个频率，任何一方在发话的同时都能收到对方的讲话。
1. 信道 信道是对无线通信中发送端和接收端之间的通路的一种形象比喻，对于无线电波而言，它从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条，但是我们为了形象地描述发送端与接收端之间的工作，我们想象两者之间有一个看不见的道路衔接，把这条衔接通路称为信道。信道具有一定的频率带宽，正如公路有一定的宽度一样。一般可以分为物理信道、传输信道、逻辑信道三种。 2. 信道带宽 在模拟通信系统或传输介质中，所说的“带宽”是指信号频率的通频范围，单位为“赫兹”。 信道带宽是限定允许通过该信道的信号上限频率和下限频率。也就是限定了一个频率通带。比如一个信道允许的通带为1.5kHz至15kHz，其带宽为13.5kHz，上面这个方波信号的所有频率成分当然能从该信道通过，如果不考虑衰减、时延以及噪声等因素，通过此信道的该信号会毫不失真。 信道带宽：W=f2—f1。 f1是信道能通过的最低频率，f2是信道能通过的最高频率。两者都是由信道的物理特性决定的 数字通信系统中“带宽”的含义完全不同于模拟系统，它通常是指数字系统中数据的传输速率，其表示单位为比特/秒(bit/S)或波特/秒(Baud/S)。带宽越大，表示单位时间内的数字信息流量也越大；反之，则越小。衡量二进制码流的基本单位称为“比特”，若传输速率达到64kb/s，就表示二进制信息的流量是每秒64,000比特。衡量多进制码流的的基本单位为“波特”，若多进制码流的传输速率达80KB/S，就表示多进制符号的信息流量是每秒80,000波特，如果将多进制码，比如四进制码(22)，换算成的二进制来衡量，则信息比特流量为 80X2=160Kb/S。 3. 物理信道 物理信道（physical channel）物理可实现的信道。具体的物理信道与采用的多址接入方式有关。FDMA（频分多址）系统为频道，TDMA（时分多址）系统为一个时隙（时道），CDMA（码分多址）系统为码型（码道）。在无线系统中是用来运载各种逻辑和业务通路的实际无线电信道。比如光纤和电话线等就可以组成物理信道. 既然是物理的，也就是说是实际存在的，比如ZigBee网络中中分配了27 个物理信道，这27个物理信道是实际存在的，是有一定的具体的频率的。 4.逻辑信道