无线电波传播原理及主要传播模型

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1、无线电波传播原理通信发展简史和展望1837年莫尔斯发明有线电报1864年马科斯韦尔提出电磁场理论1875年贝尔发明电话1887年赫兹证明电磁波存在1918年调幅无线电广播、超外差接收机1936年调频无线电广播开播1937年发明脉冲编码调制原理1938年电视广播开播1948年发明晶体管；香农提出了信息论，1950年时分多路通信应用于电话1957年发射第一颗人造卫星1958年发射第一颗通信卫星1960年发明激光1961年发明集成电路1962年发射第一颗同步通信卫星；脉冲编码调制进入实用阶段1960－1970年彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月；出现高速数字电子计算

2、机1970－1980年大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统、微处理机等迅速发展1971年投入使用阿巴网（APPANET）1980年～超大规模集成电路、综合业务数字网1990年～因特网飞速发展；移动通信通信发展的特点–数字—模拟—数字–限制—无限制个人通信(5W)–任何人在任何时间任何地点可与任何对象互通任何信息–5W：Whoever、Whenever、Wherever、Whomever、Whatever通信系统的仙农模型信源变换信道反变信宿换信源:信息的发送者信宿:信息的接收者编码:泛指把信源输出变换成适合信道传送的信号所需的

3、设备译码:编码的反变换所需要的设备信道:传送信息的通道•数字通信系统信加编调解译解受息密码制信道调码密信源器器器器器器者噪声源数字通信的特点–1.抗干扰能力强，可消除噪声积累–2.差错可控，传输性能好–3.便于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，形成智能网–4.便于集成化，从而使通信设备微型化–5.便于加密处理，且保密强度高数字通信的缺点数字通信的许多优点都是以比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。–以电话为例，一路模拟电话通常只占据4KHz带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据20—60KHz的带宽，因

4、此数字通信的频带利用率不高数字通信的另一个缺点是对同步要求高，系统设备比较复杂通信系统的主要性能指标有效性–是指在给定信道内传输的信息量的多少–主要性能指标是传输速率、频带利用率可靠性–是指接收信息的准确程度–主要性能指标是差错率安全性–传输的信息不能泄露给未授权人其它要求–适应性，经济性，实用性一些概念•信息量–事件出现概率p的倒数的对数值I=log(1/p)=-log(p)22–小概率事件大信息量•信息量单位–比特(bit)：以2为底的对数值log(1/p)=-log(p)例如：22二进制序列，0和1是等概和独立的，p=1/2，I=1比特

5、–奈特：自然对数值；达特：以10为底的对数值•信息量传输速率(信息速率)–比特/秒(bit/s)：二进制数字通信系统每秒传送的最大信息量–信息速率、比特速率一些概念•码元传输速率(码元速率或符号速率)–波特(B)：M进制数字通信系统每秒传送的M进制符号数–符号速率、码元速率•码元速率与信息速率的关系–M进制数字通信系统中，M=2k，则k个二进制符号与一个M进制符号对应。–对应关系logM=k。例如：M进制符号速率为R(B)，二进2S制符号速率为R(bit/s)，则：bR=R/logM=R/k(B，波特)Sb2bR=RlogM=Rk(bit/s，比特/秒)

6、bS2S一些概念•误比特率–二进制数字通信系统中，二进制符号发生错误的概率•误符号率（误码率）–M进制数字通信系统中，M进制符号发生错误的概率•频带利用率–数字通信系统中，所传输的信息速率（或符号速率）与系统带宽之比值，单位为bit/s/Hz（或B/Hz）有效性的表征•信道容量：SCWlog(1)2N例如：带宽为2MHz,信号与噪声功率的比值为0dB,则SCWlog(1)2MHzlog(1+1)=2Mbps2N扩频技术1无线电波传播原理•1.1电磁场与电磁波基础•1.2无线电波传播原理•1.3无线传播环境•1.4无线信道分析1.1电磁场与电磁波基

7、础产生1820年奥斯特电磁产生1831年法拉第磁电激发变化的磁场电场变化的电场?磁场电磁场理论麦克斯韦在总结前人工作的基础上，提出了著名的电磁场理论（经典电磁场理论），指出变化电场和变化磁场形成了统一的电磁场，预言电磁场能以波动的形式在空间传播，称为电磁波；并得到电磁波在真空中传播的速度等于光速，从而断定光在本质上就是一种电磁波。后来，赫兹用振荡电路产生了电磁波，使麦克斯韦的学说得到了实验证明，为电学和光学奠定了统一的基础。因此，麦克斯韦的经典电磁场理论是人类对电磁规律的历史性总结，是19世纪物理学发展的最辉煌成就，是物理学发展史上一个重要的里程碑。电磁波的

8、诞生赫兹----德国物理学家赫兹对人类伟大的贡献是用