第二部分无线通信要点分析.ppt

第4章 无线通信基础 4.1 RF频谱 4.2 扩频传输 4.3 无线复用和多址访问技术 4.4 数字调制技术 4.5 RF信号的发送与接收 4.6 超宽带无线电 4.7 MIMO无线电 4.8 近场通信 4.1 RF频谱 4.1.1 RF频谱概述 4.1.2 无线电频谱管理条例 4.1.3 作为网络媒体的射频传输 4.1.1 RF频谱概述 无线电频率，简称射频(RF)。无线通信是绝大部分无线网络的核心，其原理类似于熟知的电台广播和电视广播。RF频段是指9kHz至300 GHz之间的电磁频谱，如表4.1所示，不同的频段用来传输不同的业务。 电磁辐射的波长和频率是通过光速联系在一起的，波长(λ)= 光速(c)/频率(f )，或者波长(m)= 300/频率(MHz)。 4.1.2 无线电频谱管理条例 在无线电频谱的使用中，频段分配给不同的授权和非授权业务，不同信号格式所允许使用的传输功率大小由不同国家和地区的管理机构控制。 4.1.3 作为网络媒体的射频传输 与传统有线传输相比，面临安全性和信号传播问题等挑战 4.2 扩频传输 4.2.1 扩频传输的概述 4.2.2 扩频传输的分类 4.2.3 码片、扩频及相关 4.2.4 片码 4.2.5 补码键控 4.2.6 2.4GHz ISM频段的直接序列扩频 4.2.7 2.4GHz ISM频段的跳频扩频 4.2.8 跳时扩频 4.2.9 无线网络扩频技术的利与弊 4.2.1 扩频传输的概述 定义：扩展频谱是一种无线电传输技术，简称扩频。最初在第二次世界大战的军事应用中提出，目的是使无线传输更加安全，不易截取和阻塞。在同样的频带内它可以减少甚至消除与窄带传输之间的干扰。 4.2.1 扩频传输的分类 扩展技术的关键是使用了一些与传输信息完全独立的函数，通过这些函数可以把信号扩展到很宽的传输频带上。主要有一下几种类型： 1.直接序列扩频（DSSS） 2.调频扩频（Frequency Hopping Spectrum，FHSS） 3.跳时扩频（Time Hopping Spectrum，THSS） 4.脉冲调频系统 5.混合系统 4.2.3 码片、扩频及相关 直接序列扩频中使用的扩频函数是一个数字码，也称为码片或伪随机(Pseudo-noise, PN)码，它们经过挑选并具有特殊的数学性质。其中一个性质，就是信号对广播频段的偶然接收者表现出随机噪声的特点，也由此得名“伪随机”。 在IEEE 802.11b标准中，数据速率为1 Mbps和2 Mbps的伪随机码是11比特的巴克码。巴克码是二进制序列，具有低自相关性，即该序列与自身时移后的序列不具有相关性。表4.7介绍了长度为2～13的巴克码。 4.2.4 片码 伪随机码的一个突出的数字特性是，它可以使接收机的随机码产生器非常迅速地与接收信号的伪随机码同步。同步是解扩过程的第一步。快速同步要求在接收信号中码字的位置能够被迅速识别，这一点借助与巴克码的抵自相关性实现。抵自相关性另一好处是接收机可以拒收时延超过一个码片周期的信号。 片码的另一个重要性质是低互相关性，这在移动电话等必须避免多发射机间干扰的应用中非常重要。低互相关性减少了相关器被不同伪随机码编码的信号干扰的机会（如相关性会错误地解码采用不同片码的干扰信号）。 4.2.5 补码键控 除了使用单个片码对输入数据流的每个不特进行扩展外，还可以使用一组扩码，并依据输入的数据比特组的数值对从这组扩码中选择一个码。这种机制称为补码键控（Complementary Code Keying，CCK）。 4.2.6 2.4GHz ISM频段的直接序列扩频 如前面所述，在直接序列扩频中，数据信号和码字结合，片码和数据信号的组合信号用来调制射频载波，从而使发射信号扩展到很宽的频带。 4.2.7 2.4GHz ISM频段的跳频扩频 在调频扩频传输中，数据直接调制到单个载频上，然而载波频率在射频频段内多个信道之间以伪随机跳跃的模式进行跳变。 用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。 4.2.8 跳时扩频 与跳频相似，跳时(TH－TimeHopping)是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。 4.2.9 无线网络扩频技术的利与弊 4.3 无线复用和多址访问技术 4.3.1 简介 4.3.2 时分多址 4.3.3 频分多址 4.3.4 正交频分复用 4.3.5 空分多址 4.3.6 码分多址 4.3.1 简介 复用技术的目