《無線通信原理概述》課件精講

《無線通信原理概述》課件精講本課件將帶您深入了解無線通信的基本原理，涵蓋無線電波特性、傳播機理、信號衰減、調制技術、接收機結構等重要內容。課程概述課程目標掌握無線通信的基本原理，了解關鍵技術，為深入學習無線通信打下基礎。課程內容無線電波特性、傳播機理、信號衰減、調制技術、接收機結構、常見無線通信標準等。通信基礎知識回顧1數(shù)字信號由離散值表示的信號，適合于計算機處理。2模擬信號由連續(xù)值表示的信號，廣泛存在于自然界。3調制將數(shù)字信號轉換為模擬信號，以便通過無線信道傳輸。4解調將模擬信號轉換為數(shù)字信號，以便接收機進行處理。無線電波的基本特性1電磁波無線電波是一種電磁波。2橫波電場和磁場垂直于傳播方向。3頻率電磁場變化的速率。4波長兩個波峰之間的距離。5能量與頻率成正比。頻率、波長和能量f頻率波形每秒重復的次數(shù)，單位為赫茲（Hz）。λ波長兩個波峰之間的距離，單位為米（m）。E能量與頻率成正比，單位為電子伏特（eV）。電磁頻譜概述1低頻電磁波，用于廣播、導航等。2微波，用于通信、雷達等。3紅外線，用于熱成像、遙感等。4可見光，用于視覺、光學等。5紫外線，用于消毒、熒光燈等。6X射線，用于醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷等。7γ射線，用于放射治療、核物理研究等。無線電波的傳播機理自由空間傳播無線電波在真空中或空氣中傳播，不受障礙物影響。地球反射傳播無線電波在地球表面反射，形成多徑傳播。電離層反射傳播無線電波被電離層反射，用于長距離通信。自由空間傳播1直線傳播無線電波在真空中或空氣中沿直線傳播。2信號強度衰減信號強度隨距離的平方反比衰減。3不受障礙物影響傳播路徑不受建筑物、山脈等障礙物阻擋。地球反射傳播反射無線電波在地球表面反射，形成多徑傳播。多徑效應多條路徑到達接收機，導致信號相位變化，產生干擾。信道衰落信號強度隨時間變化，影響通信質量。電離層反射傳播電離層地球大氣層中的電離層能反射無線電波。長距離通信利用電離層反射，可實現(xiàn)長距離通信，如短波廣播。無線電信號的衰減路徑損耗無線電波在傳播過程中能量損耗，與距離成正比。陰影衰落由障礙物遮擋造成的信號衰減，具有隨機性。多徑傳播多條路徑到達接收機，導致信號相位變化，引起衰落。路徑損耗距離信號強度隨距離的增加而衰減。頻率較高頻率的信號衰減更快。環(huán)境周圍環(huán)境也會影響信號衰減。陰影衰落多徑傳播1直接路徑信號直接從發(fā)射機到達接收機。2反射路徑信號被障礙物反射，經(jīng)多條路徑到達接收機。3多徑效應多條路徑導致信號疊加，產生相位變化和干擾。無線信道模型1理想信道無信號衰減、無干擾、無噪聲。2衰落信道信號強度隨時間變化，出現(xiàn)衰落現(xiàn)象。3多徑信道存在多條傳播路徑，導致信號相位變化和干擾。4瑞利信道信號強度服從瑞利分布，常用于移動通信。信道容量C信道容量信道能夠可靠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘俊帶寬信道可用的頻率范圍。S/N信噪比信號功率與噪聲功率之比。調制技術幅度調制改變載波信號的幅度來傳輸信息。頻率調制改變載波信號的頻率來傳輸信息。相位調制改變載波信號的相位來傳輸信息。幅度調制載波信號頻率固定，幅度不變的信號。調制信號待傳輸?shù)男畔⑿盘?。調制波形載波信號的幅度隨調制信號變化。頻率調制1載波信號頻率固定，幅度不變的信號。2調制信號待傳輸?shù)男畔⑿盘枴?調制波形載波信號的頻率隨調制信號變化。相位調制相位載波信號的相位隨調制信號變化。頻率載波信號的頻率保持不變。幅度載波信號的幅度保持不變。數(shù)字調制技術ASK幅度鍵控，根據(jù)數(shù)字信號的幅度改變載波信號的幅度。FSK頻率鍵控，根據(jù)數(shù)字信號的頻率改變載波信號的頻率。PSK相位鍵控，根據(jù)數(shù)字信號的相位改變載波信號的相位。ASK、FSK和PSKASK簡單，但抗噪聲性能差。FSK抗噪聲性能好，但頻譜效率低。PSK頻譜效率高，抗噪聲性能中等。多載波調制1原理將信號分成多個子載波，分別進行調制，然后疊加傳輸。2優(yōu)點提高頻譜效率，抗多徑衰落，抗干擾能力強。3應用廣泛應用于無線通信，如Wi-Fi、LTE等。OFDM技術正交頻分復用一種重要的多載波調制技術。子載波正交子載波之間相互正交，避免相互干擾。循環(huán)前綴在每個符號前添加循環(huán)前綴，用于消除多徑干擾。接收機結構天線接收無線電波，將電磁波轉換為電信號。低噪聲放大器放大接收信號，并降低噪聲影響?；祛l器將信號頻率轉換到合適的頻率。濾波器去除干擾信號，只保留目標信號。解調器將調制信號還原為原始信息信號。同步與信道估計1同步接收機與發(fā)射機時間和頻率同步，保證信號正確解調。2信道估計估計無線信道的特性，以便進行信道補償。3自適應均衡根據(jù)信道估計結果，調整接收機參數(shù)，補償信道畸變。等化技術自適應等化根據(jù)信道估計結果，自適應地調整接收機參數(shù)，補償信道畸變。均衡效果等化技術可以有效