第1章无线通信技术概论

1通信电子线路2第一章无线通信技术概论33通信的概念•通信是将信息（消息）由一个地方穿向另一个地方（或多个地方）。现代通信通常的实质就是电子通信。•通信中所传递的信息有各种不同的形式，如语音、音乐、文字、数据等。根据所传递消息的不同通信业务可以分为语音、数据传输等。•从广义的角度来看，广播电视、导航等也属于通信的范畴。4电子通信技术发展历程1837年摩尔斯（SamuelMorse）发明了第一个电子通信系统。1876年贝尔（AlexanderGrahamBell）和华迪生（ThomasAWatson）发明了电话机。1873年麦克斯韦（JamesC.Maxwell）发表了电磁辐射理论，为无线电通信奠定了理论基础。1894年马可尼（GuglielmoMarconi）试验无线电通信获得成功。5电子通信技术发展历程1904年弗莱明(Fleming)发明真空电子二极管，人类社会进入无线电电子学时代。6电子通信技术发展历程1907年李·德·福雷斯特(LeeDeForest)发明了电子三极管，为各种电子线路提供“心脏”器件。这是电子技术发展史上第一个重要里程碑。电子通信技术发展历程•1948年，贝尔实验室的威廉·肖克利（WilliamShockley）和两位同事发明了晶体管。这是电子技术发展史上第二个重要里程碑。他们获得了1956年度诺贝尔物理学奖，肖克利后来被誉为“晶体管之父”。78电子通信技术发展历程1956年，诺依斯、摩尔等八位年轻的科学家到达硅谷，加盟“肖克利半导体实验室”。次年，八人在诺伊斯的带领下成立了仙童半导体公司。9电子通信技术发展历程20世纪60年代末期仙童公司销售部主任桑德斯等七名员工创建AMD公司。诺伊斯等人则创办了Intel公司。目前硅谷主要集成电路公司中的半数以上，是仙童公司的直接或间接后裔。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路与计算机技术的迅速发展，使得无线通信的设备更加小型化，寿命延长，可靠性提高，从而进一步推动了新兴通信业务的发展。1010•电信号的频率是一个周期性运动，在一个给定的时间内出现的次数就是频率的定义。波形的每一个完整的交替为一个周期。频率就是每秒内的周期数，频率的基本单位是赫兹（Hz）。通信频率的分配11通信频率的分配波长与频率、速度之间的数学关系为：λ=c/f为波长，单位为米（m）；c为光速，c=3×108m/s；f为频率，单位为赫兹（Hz）。1212无线电波段划分频带号频带范围名称频带号频带范围名称230-300HzELF(极低频)1130-300GHzEHF(极高频)30.3-3kHzVF(话音频率)120.3-3THz红外光43-30kHzVLF(甚低频)133-30THz红外光530-300kHzLF(低频)1430-300THz红外光60.3-3MHzMF(中频)150.3-3PHz可见光73-30MHzHF(高频)163-30PHz紫外光830-300MHzVHF(甚高频)1730-300PHzX射线90.3-3GHzUHF(特高频)180.3-3EHz伽马射线103-30GHzSHF(超高频)193-30EHz宇宙射线通信系统模型根据电信号传递的媒质不同，通信可分为有线通信和无线通信两大类。有线通信——指电信号通过导线、电缆线、光缆线等有线媒质传递的。无线通信——指电信号利用空间电磁波的传播来作为媒质传递的。131414通信系统模型点对点通信系统的通用系统模型如下图所示。根据应用环境不同，会出现不同形式的具体的通信系统模型。1515模拟通信系统模拟通信系统传送的是模拟信号，发送端的信息源将所需传输的语音、图像等连续变化的低频的模拟信息转变为连续变化的原始电信号。1616数字通信系统数字通信系统是传输数字信号的，在发送端必须把由信息源产生的连续变化的模拟基带信号，变换成离散的数字脉冲信号。17混合通信系统通信方式•单工通信：指消息只能单方向进行传输的工作方式。•半双工通信：指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。•全双工通信：通信双方可同时进行双向传输消息的工作方式。181919通信网络系统无线通信网络体系结构划分20军用无线通信装备机动雷达卫星通信车21军用无线通信装备无人机预警飞机22北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成，空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户端可与等其他卫星导航系统兼容。23无线传感网技术24无线传感网技术•利用无线传感网络，在农作物种植区域大量部署传感器。•通过感知和采集网络分布区域内的各种环境和监测对象的信息，监控农作物的生产状态，为生产标准的制定提供有力的统计数据。25无线传感网技术•东南大学生物电子学国家重点实验室利用“微电子神经桥”和3G无线传输系统，两只相隔1000多公里的蟾蜍，实现了坐骨神经信号相互感应。•该实验在探索截瘫病人新的康复训练模式方面具有重要的应用价值。26无线传感网技术27无线传感网技术无锡物联网产业研究院南京无线谷28移动通信系统•1G：模拟制式，在公众应用领域已完全被淘汰。•2G：GSM、GPRS、EDGE和CDMA-1X。•3G：2009年工信部正式发放了3G牌照。中国移动：TD-SCDMA中国联通：WCDMA中国电信：CDMA200029移动通信系统•4G性能要求：用户速率在低速移动和固定情况下达20Mbps以上，在高速移动情况下达2Mbps以上；容量要达到3G系统的5~10倍，传输质量、覆盖范围相当于甚至优于3G系统；具有不同速率间的自动切换能力，以保证通信质量，网络的每比特成本要比3G低。支持下一代因特网和所有的信息设备、家用电器等；实现与固定网或专用网的无缝化连接。30移动通信系统•4G演进趋势：TD-SCDMA→TD-HSDPA→LTETDDWCDMA→HSDPA→LTEFDDCDMA2000→EV-DO→LTEFDD31移动通信系统32移动通信基站系统33个人移动通信终端•摩托罗拉中文寻呼机（BP机）。34•摩托罗拉8900（1995年），GSM。35个人移动通信终端•摩托罗拉m3688（2000年），GSM，英文短信接收发。35•摩托罗拉L2000（2000年），GSM，中文短信收发。个人移动通信终端36•诺基亚8310（2001年），GSM/GPRS，大容量中文通讯录。•诺基亚3100（2003年），GSM/GPRS，彩色显示屏。个人移动通信终端37•诺基亚N73（2006年），GSM/GPRS/EDGE，智能机，SymbianS60V3。•诺基亚N97（2009年），GSM/GPRS/EDGE/WCDMA，SymbianS60V5，全触屏+全键盘。个人移动通信终端38•摩托罗拉A3300C（2009年），CDMA2000，WindowsMobile6。•诺基亚6788i（2010年），GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA，SymbianS60V3。39个人移动通信终端39•摩托罗拉DroidX（2010年），CDMA2000，Android（安卓）OSv2.1。•苹果iPhone4（2010年），GSM/GPRS/EDGE/WCDMA，iPhoneiOS4。40个人移动通信终端40•苹果iPad（2010年），WiFi/3G，MacOS。•汉王TouchPadB10（2010年），WiFi/3G，Windows7。个人移动通信终端3G无线上网卡无线网卡内部结构41个人移动通信终端42无线通信集成电路43晶圆芯片封装后的集成电路无线通信集成电路设计流程44本课程其它课程4545课程培养目标•通过本课程的学习，掌握现代通信系统的电路原理和通信电路的基本知识。•了解和熟悉通信系统的组成电路，通信集成电路原理和应用方法，掌握通信电路技术和电路设计。•本课程主要以介绍无线通信电路基本概念和相关技术为主。4646课程内容•第二章选频回路与阻抗变换•第三章电子通信系统基础•第四章调制与解调•第五章发射机、接收机结构•第六章低噪声放大器•第七章混频器•第八章锁相环与频率合成•第九章射频功率放大器•第十章通信系统实例