无线通信工程

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1、无线通信工程姚彦教授清华大学微波与数字通信国家重点实验室2001年11月3日课程简介课程名称：无线通信工程讲课教师：姚彦课内总学时：32课程目的以面向21世纪的无线通信为背景，介绍无线通信的系统组成、信道特性、调制与编码、接入技术、网络技术、抗衰落与抗干扰技术以及无线通信的新技术和新应用，为从事这一领域研究的学生提供最基本的入门知识。课程概况第一讲绪论第二讲组成及规范第三讲信道第四讲基带传输第五讲载波传输第六讲信源编码第七讲信道编码第八讲多址1课程大纲第九讲多址2第十讲抗衰落第十一讲抗干扰第十二讲无线网络及系统第十三讲新技术及新应用1第十四讲新技术及新应用2第十五讲总复习第十

2、六讲考试说明姚彦yaoy@tsinghua.edu.cn可以通过Email答疑考试要求：以掌握基本概念为主第一讲绪论历史环境应用发展历史（1）通信发展历史的回顾通信（Communication)作为电信（Telecommunication)是从19世纪30年度开始的。物理发现通信技术发展1831年法拉第电磁感应1837年莫尔斯发明电报1873年马克斯韦尔的电1876年贝尔发明电话磁场理论1895年马可尼发明无线电开辟了电信（Telecommunication)的新纪元历史（2）电话的发明者－贝尔贝尔（18xx－1922）英国人1868年在伦敦工作1871年去波士顿工作1873

3、年任波士顿大学教授1875年发明多路电报1876年发明电话一生曾获许多专利。妻子是一位聋人。历史（3）无线电的发明者－马可尼马可尼（1874－1937）意大利人1894年在父亲的庄园试验1896年去伦敦1897年建立无线电报公司1899年首次实现英法无线通信1916年实现短波无线电通信1929年建立世界性无线通信网曾获诺贝尔奖金曾参加法西斯党历史（4）通信发展历史的回顾物理发现通信技术发展1906年发明电子管模拟通信得到发展开辟了模拟通信的新纪元－1928年奈奎斯特准则和取样定理－1948年山农定理在理论上为数字通信准备了条件历史（5）通信发展历史的回顾物理发现通信技术发展2

4、0世纪50年代数字通信得到发展发明半导体20世纪60年代发明集成电路开辟了数字通信的新纪元历史（6）通信发展历史的回顾物理发现通信技术发展20世纪50年代20世纪40年代提出静止卫航天技术星概念，但无法实现1963年第一次实现同步卫星通信开辟了空间通信的新纪元历史（7）通信发展历史的回顾物理发现通信技术发展20世纪60年代企图用于通信，未成功发明激光20世纪70年代光纤通信得到发展发明光导纤维开辟了光纤通信的新纪元历史（8）通信发展历史的启示通信传输始终是最活跃的技术领域，物理上的新进展都可能在通信上找到新用途，从而形成新的通信产业。通信传输的新要求又将推动物理和器件的进展，

5、促使人们去研究发展新的物理机理来满足信息传输的需要。一个优秀的通信工程师和研究人员，必须对物理学和器件技术的新进展十分感兴趣，并善于抓住新方向、新突破口迎接通信技术的革命。环境（1）：无线通信的频谱环境长波30－300KHz10-1km中波0.3-1.5MHz1000-200m短波1.5-30MHz100-10m超短波:米波30-300MHz10-1m微波：分米波0.3－3GHz100-10cm厘米波3-30GHz10-1cm毫米波30-300GHz10-1mm亚毫米波300-3000GHz1-0.1mm光波：红外光3103-3105GHz100-1m可见光3105-

6、3106GHz0.8-0.4m环境（2）：无线通信的传播环境无线传播环境的复杂性：天波（电离层、对流层）、地波（直射、反射、绕射）无线传播的分类－带宽受限信道和功率受限信道－色散信道和非色散信道－恒参信道和变参信道－点对点信道和多址信道环境（3）：无线通信的传播环境带宽受限信道和功率受限信道加性高斯白噪声信道上的山农定理C＝Wlog2(1+S/N)b/s令：S/N=Eb/N0C/W山农定理就可以写成：Eb/N0=(2C/W-1)/(C/W)带宽受限信道Eb/N0C/WW无限功率可以换取带宽功率受限信道WC/WEb/N0有限当W，Eb/N0-1.

7、6dB，即为山农极限，带宽不能无限制地换取功率山农信道容量曲线Eb/N0dBC/Wb/sHz-1.6dB环境（4）：无线通信的传播环境色散与非色散信道、恒参与变参信道信道响应为C(;t)，其中代表响应时间，t代表信号时刻。输入信号为时域冲击函数，检验是色散信道还是非色散信道。其中Tm为多径扩散，其倒数fc为相干带宽。输入信号为频域冲击函数，检验是恒参信道还是变参信道。其中Bd为多普勒展宽，其倒数tc为相干时间。信号带宽Bfc，色散信道信号带宽Bfc，非色散信道码元周期Ttc，变参信