無線通信系統(tǒng)概述

無線通信系統(tǒng)概述1第一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三內(nèi)容簡介信息系統(tǒng)概述信息的處理無線通信系統(tǒng)概述無線通信系統(tǒng)實例2第二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三信息系統(tǒng)包括的內(nèi)容信息的產(chǎn)生與獲取數(shù)據(jù)信息語音信息圖像信息信息的處理與存儲模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息信息的壓縮信息的傳輸與網(wǎng)絡時間傳輸：信息存儲以利于今后使用空間傳輸：利用某種傳輸媒質(zhì)信息進行傳輸3第三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)移動蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)第二代（GSM,IS-95)第三代（CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA）局域網(wǎng)系統(tǒng)無線局域網(wǎng)（WLAN）無線廣域網(wǎng)（WMAX）廣播電視系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)近距無線通信網(wǎng)絡無線個域網(wǎng)（WPAN）無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）無線射頻識別（RFID）4第四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三完整的通信系統(tǒng)信源與信源處理單元信號發(fā)射機與信號接收機傳輸網(wǎng)絡5第五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)分類模擬通信系統(tǒng)：將采集的信號直接進行傳輸模擬信號直接進行傳輸代表性系統(tǒng)：模擬電視，AM廣播數(shù)字傳輸系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘栔话ā?”，“1”數(shù)字化信號將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后再進行傳輸?shù)湫拖到y(tǒng)：手機信號，計算機網(wǎng)絡模擬通信系統(tǒng)正在逐步被數(shù)字通信系統(tǒng)取代6第六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）接收到錯誤電平信號模擬通信系統(tǒng)7第七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”>1.8V“1”→3.6v；“0”→0v8第八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三－3.6V“1”2.6V1.0V判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”>1.8V“1”→3.6v；“0”→0v9第九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線10第十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三數(shù)字通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線11第十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三信源編碼是將信息轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)，而后進行適當?shù)膲嚎s。例如：語音編碼。信源解碼過程是這個過程的逆過程。信源編碼/信源解碼模擬信號數(shù)字信號采樣模擬/數(shù)字信源編碼數(shù)字信號12第十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：語音信號編碼語音信號的頻率：300Hz-3400Hz（一般為語音信號最高頻率是4KHz）13第十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三語音信號的采樣采樣定理。。。14第十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三語音信號的量化3.5v01100011100100114.7v15第十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三語音信號的壓縮原始信號：2X4kX8=64kbits/s語音信號壓縮技術：GSM系統(tǒng)中語音信號為9kbits/s語音信號可以壓縮到1kbits/s以下16第十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三圖像信號的壓縮圖像信號是由一個個的像素組成(例800X600)，每個像素的幅度表示灰度彩色圖像有三種不同的基色圖像信號具有更多的信息量需要傳輸（例:800X600X25幀/秒X3)高清電視圖像信號的傳輸需要幾十兆比特/秒17第十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三0110101001000101…信源編碼的工作一般由“信號與信息處理”專業(yè)的研究人員完成18第十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三③信源編碼：無損編碼·舉例HuffmanHuffman編碼：設信源有8種字母，對應概率為XP(X)A0.20B0.19C0.18D0.17E0.15F0.10G0.05H0.0519第十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三③信源編碼：無損編碼·舉例Huffman20第二十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三③信源編碼：有損編碼語音編碼：64kbps32/16/8/4.8/2.4/0.8kbps預測編碼PCM~DPCM`ADPCM參數(shù)編碼高清晰度電視：1Gbps20Mbps分塊/DCT/變換系數(shù)量化/Huffman編碼幀間前向預測編碼、P幀幀間前向后向預測編碼、B幀21第二十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線22第二十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三用于保證接收到的“0”，“1”序列是正確的★錯誤檢測可檢查接收信息是否正確需要加入一些冗余信息★錯誤糾正可以檢測并可以糾正錯誤需要更多的冗余信息★重傳機制在系統(tǒng)能夠監(jiān)測到錯誤但不能糾正錯誤時需要更多冗余產(chǎn)生時延信道編碼23第二十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三正確信息：

我們明天14:00——16:00開會接收到的錯誤信息：

我們明天10:00——16：00開會★：接收信息有錯誤，但接收端無法知道糾錯編碼的意義24第二十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三正確信息：

我們明天14:00—16:00開會利用編碼的方法可使錯誤被檢測到：

我們明天下午10:00—16：00開會★：錯誤可被檢測到，但不能被糾正★：這里加入了一定的冗余信息糾錯編碼的意義25第二十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三利用編碼的方法可使錯誤被檢測到并被糾正

我們明天下午10:00—16:00開會兩個小時★：錯誤可被檢測，并可被糾正★：加入了更多的冗余信息糾錯編碼的意義26第二十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三有些錯誤是無法檢測到并被糾正的

我們明天下午16:00—18:00開會兩個小時★：加入了足夠的冗余信息★：錯誤無法被檢測并被糾正糾錯編碼的意義27第二十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三設信源碼元為x3,x4,x5,x6，三位附加碼元為x0,x1,x2，滿足以下條件：信道編碼：舉例（7,4）漢明碼傳輸序列：x0,x1,x2,x3,x4,x5,x6上述編碼/解碼可以糾正接收序列中一定數(shù)量的錯誤28第二十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線29第二十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三調(diào)制:將若干個二進制數(shù)字組成的序列映射成一組相應時間波形

例：待傳序列為：0010111001t數(shù)字信號值00101-110311-3T2T3T13T：一個波形占有的時間30第三十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三載波調(diào)制后的信號:31第三十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線32第三十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三帶寬限制導致低通濾波的需要頻率軸用戶1用戶633第三十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三利用不同的通信頻帶傳輸信號34第三十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的基本定義比特：“0”，“1”帶寬：Hz,KHz,MHz傳輸速率：比特/秒(b/s,bps)，kb/s,Mb/s信噪比：信號功率/噪聲功率（dB）35第三十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三傳輸比特率若每個符號可以攜帶k個比特，（如

8PSK時k=3）,則系統(tǒng)傳輸?shù)姆柭?/p>

R與比特率Rb的關系有：

k=Rb/R36第三十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三幾種通信系統(tǒng)帶寬GSM：若干200KHz頻帶構(gòu)成CDMA：若干1.25MHz頻帶構(gòu)成廣播數(shù)字電視（DVB-T）：若干6/7/8MHz頻帶帶寬構(gòu)成37第三十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三38第三十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三經(jīng)過低通濾波器后的載波調(diào)制信號:39第三十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三無線發(fā)射信號Signalattenuationfromtransmittertoreceiver–afunctionofthedistance

40第四十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三方向性天線41第四十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三信道的問題噪聲的影響時變幅度衰減時變相位變化傳輸時延臨近頻道干擾42第四十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三高斯噪聲43第四十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三無線電波的傳輸44第四十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三時延特性45第四十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線46第四十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三接收機的主要工作天線接收無線電波并轉(zhuǎn)化為電信號對電信號進行濾波及解調(diào)對接收信號進行糾錯解碼對信源信號進行解壓縮得到原始信號47第四十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三接收機數(shù)字通信的接收機復雜度大于發(fā)射機一般來講接收機需要對付信道對發(fā)射信號的畸變發(fā)射信號的設計要以接收機能否正常接收到發(fā)射信號為原則48第四十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點到點）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線49第四十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三無線通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容信道編碼/解碼的研究（糾錯編碼）BCH碼，卷積碼，turbo碼，LDPC碼調(diào)制/解調(diào)技術的研究BPSK，QAM，OFDM…天線與傳輸技術的研究天線發(fā)射/接收，方向性天線，智能天線，多天線技術無線通信系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)給出解決方案，進行硬件實現(xiàn)50第五十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信系統(tǒng)的研究理論研究信號時間頻率特性分析各種接收準則通信系統(tǒng)的計算機仿真仿真系統(tǒng)的建立仿真參數(shù)的調(diào)整新的算法的給出通信系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)樣機的研制芯片的研制51第五十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三噪聲經(jīng)過相關器，接收信號可表示為其中n(t)與判決無關,因此判決完全根據(jù)相關器的輸出信號的噪聲分量nk進行判決。噪聲項例：理論研究52第五十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：通信系統(tǒng)仿真53第五十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：通信模塊電路板54第五十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三芯片55第五十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三通信網(wǎng)分類電信網(wǎng)例：固定電話，移動電話廣播網(wǎng)例：聲音廣播，電視廣播計算機網(wǎng)例：Internet56第五十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三一體化通信網(wǎng)絡的構(gòu)想①核心：高速光纖傳輸網(wǎng)絡②地面：接入、蜂窩、局域、城域③上層：天基網(wǎng)絡④垂直：衛(wèi)星網(wǎng)絡⑤下層：自組織、傳感器網(wǎng)絡57第五十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三無線通信面臨的挑戰(zhàn)隨時隨地連接網(wǎng)絡多種業(yè)務多種設備的集合語音，數(shù)字，音頻，視頻電話，電視，照相機，計算機產(chǎn)品的小型化、低功耗、低成本58第五十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三幾種無線通信網(wǎng)絡介紹（1）-GSM

59第五十九頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三個人無線通信優(yōu)點：移動性良好缺點：頻帶利用率低60第六十頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三頻率規(guī)劃問題61第六十一頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三提高空間利用率的策略減小無線電波覆蓋面積提高信號接收效率主要技術方案減小蜂窩尺寸扇區(qū)分割技術智能天線技術多天線技術（MIMO）62第六十二頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三幾種無線通信網(wǎng)絡介紹（2）-衛(wèi)星通信63第六十三頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三幾種無線通信網(wǎng)絡介紹（3）-無線傳感器網(wǎng)絡

64第六十四頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三例：WSN的應用65第六十五頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三小區(qū)1節(jié)點小區(qū)小區(qū)2小區(qū)3無線傳感器可以自動組網(wǎng)66第六十六頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三被動式RFID標簽從讀寫器的信號中獲取能量進行傳輸主動式RFID

自帶

幾種無線通信網(wǎng)絡介紹（4）-RFID67第六十七頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三NSTAGReaderReaderTAG近距離RFID遠距離RFID68第六十八頁，共七十五頁，編輯于2023年，星期三標簽電子編號

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