第0章 绪论 2009.ppt

通信电子线路通信电子线路徐徐 娟娟 同济大学电子信息学院同济大学电子信息学院 20092009年年9 9月月同济大学 徐娟2课程名称课程名称高频电子线路（工作频段，并非绝对）高频电子线路（工作频段，并非绝对）非线性电子线路（器件的工作状态）非线性电子线路（器件的工作状态）通信电子线路（电路的主要应用领域）通信电子线路（电路的主要应用领域）同济大学 徐娟3相关课程相关课程基础课程：基础课程：模拟电子技术（模拟电子技术（半导体器件和基本放大电路半导体器件和基本放大电路）信号与线性系统（信号与线性系统（信号频谱的概念信号频谱的概念）电路理论（电路理论（电路基础知识和基本分析方法电路基础知识和基本分析方法）后续课程：后续课程：通信系统原理（通信系统原理（侧重于系统级和数字通信侧重于系统级和数字通信）特别是电容、电感、互感和变压器等的特别是电容、电感、互感和变压器等的伏安特性方程，及其向量分析法。伏安特性方程，及其向量分析法。同济大学 徐娟41 1、电子信息与通信专业学生必须掌握的一们、电子信息与通信专业学生必须掌握的一们专业基础课程。专业基础课程。2 2、它是电路理论、信号与线性系统、低频、它是电路理论、信号与线性系统、低频电子线路等课程的后继课程。电子线路等课程的后继课程。3 3、在学习这门课程时要注意它与低频电路理论的不、在学习这门课程时要注意它与低频电路理论的不同分析方法和实验测试的不同点。同分析方法和实验测试的不同点。本课程的特点本课程的特点同济大学 徐娟5（1 1）通过学习掌握实际单元电路的分析方法）通过学习掌握实际单元电路的分析方法,包括放大、振荡、调谐、调制、变频电路。包括放大、振荡、调谐、调制、变频电路。（2 2）整机电路的分析和计算。）整机电路的分析和计算。（3 3）根据给出的指标完成部分电路的设计。）根据给出的指标完成部分电路的设计。课程要求课程要求同济大学 徐娟6讲课方式讲课方式理论分析为主，包括理论分析为主，包括:数学模型的建立数学模型的建立工程化简工程化简数学推导数学推导特点特点:定性多，定量少，突出物理意义；定性多，定量少，突出物理意义；对电路设计仅具方向性的指导作用。对电路设计仅具方向性的指导作用。同济大学 徐娟7讲课方式讲课方式具体来讲，讲课内容分为以下三个层次具体来讲，讲课内容分为以下三个层次:n1 1实现各种功能的基本原理及由此导出的基实现各种功能的基本原理及由此导出的基本电路；本电路；n2 2进行合理的近似，引出对电路进行近似的进行合理的近似，引出对电路进行近似的工程分析；工程分析；n3 3根据分析结果，提出电路的设计原则及改根据分析结果，提出电路的设计原则及改进电路性能的基本途径。进电路性能的基本途径。同济大学 徐娟8学习目标学习目标1.知其然：知其然：看到电路，知道功能；看到电路，知道功能；（途径：死记（途径：死记/分析）分析）2.知其所以然：知其所以然：知道如何实现功能知道如何实现功能;(定性定量分析定性定量分析)3.举一反三：在不同应用场合，实现电路的设计；举一反三：在不同应用场合，实现电路的设计；4.由此及彼：受该电路设计思想的启发，创造新的功能；由此及彼：受该电路设计思想的启发，创造新的功能；或创造同一功能新的电路形式。或创造同一功能新的电路形式。同济大学 徐娟9教学参考书教学参考书沈伟慈沈伟慈.通信电路通信电路.西安电子科技大学出版社，西安电子科技大学出版社，2007黄智伟黄智伟.通信电子线路通信电子线路.机械工业出版社，机械工业出版社，2007刘宝玲刘宝玲.通信电子电路通信电子电路.高等教育出版社，高等教育出版社，2008王卫东王卫东.高频电子电路高频电子电路.电子工业出版社，电子工业出版社，2005第第0 0章章 绪论绪论同济大学 徐娟110.1 0.1 通信电子线路概述通信电子线路概述0.2 0.2 传输信号的基本方法传输信号的基本方法0.3 0.3 通信系统简介通信系统简介0.4 0.4 无线通信系统简介无线通信系统简介0.5 0.5 信号及其频谱信号及其频谱0.6 0.6 现代通信系统现代通信系统0.7 0.7 无线通信系统实例无线通信系统实例CDMACDMA手机手机0 绪论绪论 主要内容主要内容：同济大学 徐娟12课程内容及要求课程内容及要求:1、介绍信息传输和处理的基本电路介绍信息传输和处理的基本电路,基本基本原理和基本分析方法。原理和基本分析方法。2 2、要求掌握高频发射机、接收机的组成，、要求掌握高频发射机、接收机的组成，工作原理和电路设计。工作原理和电路设计。3 3、介绍和分析回路、高频小信号放大器、介绍和分析回路、高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制、解高频功率放大器、正弦波振荡器、调制、解调、干扰与噪声等调、干扰与噪声等0.1 通信电子线路概述通信电子线路概述同济大学 徐娟131、语言与文字语言与文字（最基本的传输手段）（最基本的传输手段）2 2、光通信、光通信（远距离通信，迅速准确）（远距离通信，迅速准确）3 3、电通信、电通信（无线通信、有线通信）（无线通信、有线通信）uMaxwell 发现电磁场基本理论发现电磁场基本理论uHertz 实验证明了电磁场理论实验证明了电磁场理论uMorse 有线电报有线电报uBell 有线电话有线电话0.2 传输信号的基本方法传输信号的基本方法uMarconi(马可尼马可尼)无线电报无线电报同济大学 徐娟14u 通信系统原理框图通信系统原理框图l 信号源信号源l 输入（出）变换器输入（出）变换器l 发送设备发送设备l 信道信道l 接收设备接收设备l 噪声噪声u 通信的分类通信的分类0.3 通信系统简介通信系统简介同济大学 徐娟15信号源信号源接收设备接收设备发送设备发送设备信道信道受信者受信者n任何一个通信系统，都是从一个称为信息源的时空点向任何一个通信系统，都是从一个称为信息源的时空点向另一个称为受信者（信宿）的目的点（用户另一个称为受信者（信宿）的目的点（用户)传送信息。传送信息。n通信系统是指实现这一通信过程的全部技术设备和信道通信系统是指实现这一通信过程的全部技术设备和信道总和。总和。0.3 通信系统通信系统-通信系统原理框图通信系统原理框图输入输入变换器变换器输出输出变换器变换器噪声源噪声源同济大学 徐娟16信号源是指需要传送的原始信息，一般是信号源是指需要传送的原始信息，一般是非电物理量。非电物理量。常见的信号源有：常见的信号源有：语音、音乐语音、音乐图像图像文字、数字等文字、数字等0.3 通信系统通信系统-信号源信号源同济大学 徐娟170.3 通信系统通信系统输入（出）变换器输入（出）变换器在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号在实际的通信电子线路中传输的是各种电信号,为此就需要将各种形式的信息转变成电信号。为此就需要将各种形式的信息转变成电信号。话筒话筒摄象机摄象机各种传感器件各种传感器件常见的输入变换器常见的输入变换器输入变换器：将原始信息转换成电信号输入变换器：将原始信息转换成电信号输出变换器：将电信号恢复出原始信息输出变换器：将电信号恢复出原始信息常见的输出变换器常见的输出变换器扬声器扬声器(喇叭喇叭)显示器显示器同济大学 徐娟18发送设备的作用：发送设备的作用：将基带信号变换成适合信道传输特性的信号。将基带信号变换成适合信道传输特性的信号。对基带信号进行变换的原因：对基带信号进行变换的原因：由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信由于要传输的信息种类多样，其对应的基带信号特性各异，这些基带信号往往并不适合信道的号特性各异，这些基带信号往往并不适合信道的直接传输。直接传输。0.3 通信系统通信系统-发送设备发送设备同济大学 徐娟19传输信道又称传输媒质，是传输信道的媒传输信道又称传输媒质，是传输信道的媒质。不同的传输信道有不同的传输特性。质。不同的传输信道有不同的传输特性。如：电缆、光缆、无线电波如：电缆、光缆、无线电波传输信道分类：传输信道分类：有线通信信道有线通信信道无线通信信道无线通信信道0.3 通信系统通信系统-信道（信道（1）同济大学 徐娟201 1、双绞线、双绞线 适用于短距离（小于适用于短距离（小于100m100m）、）、1Mb/s1Mb/s数据率的通数据率的通信环境。信环境。2 2、同轴电缆、同轴电缆 适用于距离在几百米、带宽小于适用于距离在几百米、带宽小于10Mhz10Mhz、码流、码流率小于率小于20Mbps20Mbps的通信环境。的通信环境。u有线通信信道有线通信信道0.3 通信系统通信系统-信道（信道（2）3 3、光纤电缆、光纤电缆 特点：衰减小（小于特点：衰减小（小于1dB/km1dB/km）、工作频率高、信）、工作频率高、信息容量大息容量大同济大学 徐娟21无线通信以自由空间为传输媒质：地波与天波无线通信以自由空间为传输媒质：地波与天波地波分类地波分类地面波地面波(是沿地面传播的无线电波是沿地面传播的无线电波)空间波（空间波（是在发射天线与接收天线间直线传播是在发射天线与接收天线间直线传播的无线电波的无线电波,发射天线和接收天线较高，接收点发射天线和接收天线较高，接收点的电磁波由直接波和地面反射波合成。）的电磁波由直接波和地面反射波合成。）0.3 通信系统通信系统-信道（信道（3）u无线通信信道无线通信信道同济大学 徐娟22天波天波 u经过地面经过地面100km100km至至500km500km的电离层反射传送到的电离层反射传送到接收点的电磁波接收点的电磁波电离层反射的特点：电离层反射的特点：频率越高，吸收能量越小，但频率过高电波频率越高，吸收能量越小，但频率过高电波会穿透电离层。故频率只限于中短波段会穿透电离层。故频率只限于中短波段300kHz300kHz30MHz 30MHz。0.3 通信系统通信系统-信道（信道（4）u无线通信信道无线通信信道同济大学 徐娟23l长波（低频）长波（低频）30300 kHz 10-1kml中波（中频）中波（中频）0.3-3 MHz 1000-100ml短波短波（高频）（高频）3-30 MHz 100-10ml超短波超短波:米波米波(甚高频甚高频VHF)30-300 MHz 10-1ml微波：微波：分米波分米波(特高频特高频UHF)0.33 GHz 100-10cm 厘米波厘米波(超高频超高频SHF)3-30 GHz 10-1cm 毫米波毫米波(极高频极高频EHF)30-300 GHz 10-1mm 亚毫米波亚毫米波 300-3000 GHz 1-0.1mml光波：光波：红外光红外光 3 103-3 105 GHz 100-1 m 可见光可见光 3 105-3 106 GHz 1-0.1 m0.3 通信系统通信系统-信道（信道（5）u无线电波段的划分无线电波段的划分同济大学 徐娟240.3 通信系统通信系统-信道（信道（6）一些通信系统应用的频段一些通信系统应用的频段同济大学 徐娟25接收设备的作用：接收设备的作用：接收传送过来的信号，并进行处理，以恢复接收传送过来的信号，并进行处理，以恢复发送端的基带信号发送端的基带信号。对接收设备的要求：对接收设备的要求：由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰由于信号在传输和恢复的过程中存在着干扰和失真，接收设备要尽量减少这种失真。和失真，接收设备要尽量减少这种失真。0.3 通信系统通信系统-接收设备接收设备同济大学 徐娟260.3 通信系统通信系统噪声噪声噪声按其来源可分为噪声按其来源可分为n外部噪声外部噪声n内部噪声内部噪声外部噪声外部噪声n自然自然界存在的各种电磁波源（闪电、宇宙星体、界存在的各种电磁波源（闪电、宇宙星体、大气热辐射）发出的大气热辐射）发出的噪声噪声n工业上强力电机与电焊机工作时的工业上强力电机与电焊机工作时的工业噪声工业噪声n其它通信设备发射的信号等其它通信设备发射的信号等内部噪声：内部噪声：系统设备本身产生的各种噪声系统设备本身产生的各种噪声同济大学 徐娟270.3 通信的分类通信的分类同济大学 徐娟280.4 无线通信系统简介无线通信系统简介无线通信系统可分为无线通信系统可分为n模拟模拟无线通信系统（无线通信系统（传送模拟电信号传送模拟电信号）n数字数字无线通信系统（无线通信系统（传送数字电信号传送数字电信号）在模拟无线通信系统中，若采用正弦波信号在模拟无线通信系统中，若采用正弦波信号作为高频震荡信号，由于其主要参数是振幅、作为高频震荡信号，由于其主要参数是振幅、频率和相位。因而出现了频率和相位。因而出现了n振幅振幅调制调制n频率调制频率调制n相位调制相位调制角度调制角度调制同济大学 徐娟290.4 无线通信系统简介无线通信系统简介在数字通信系统中，若采用正弦波信号作为载在数字通信系统中，若采用正弦波信号作为载波，同样有振幅调制、频率调制和相位调制波，同样有振幅调制、频率调制和相位调制数字频带传输数字频带传输在数字通信系统中，数字信号也可以不经过调在数字通信系统中，数字信号也可以不经过调制而直接送入信道进行传输制而直接送入信道进行传输数字基带传输数字基带传输（如（如IR-UWB)同济大学 徐娟30什么是调制？什么是调制？将首先把声音变成电信号，然后把这种低频电信号将首先把声音变成电信号，然后把这种低频电信号装载到高频电振荡上装载到高频电振荡上(即调制即调制)，通过与高频电振荡，通过与高频电振荡波长相当的天线把信号有效的辐射出去。波长相当的天线把信号有效的辐射出去。为什么要调制？为什么要调制？n从切实可行的天线出发从切实可行的天线出发n频分复用，即同一信道可同时传输多路信号而不混叠频分复用，即同一信道可同时传输多路信号而不混叠调制器和解调器是无线通信必不可少的部分。调制器和解调器是无线通信必不可少的部分。同济大学 徐娟31什么是调制？什么是调制？调制：用原始电信号去控制高频振荡信号的某一参调制：用原始电信号去控制高频振荡信号的某一参数，使之随原始电信号的变化规律而变化数，使之随原始电信号的变化规律而变化未经调制的高频振荡信号称为载波信号未经调制的高频振荡信号称为载波信号低频信号称为调制信号（基带信号）低频信号称为调制信号（基带信号）经过调制并携带有低频信息的高频振荡信号称经过调制并携带有低频信息的高频振荡信号称为已调信号（频带信号）为已调信号（频带信号）已调信号是携带信息而且适合在信道中传输的已调信号是携带信息而且适合在信道中传输的电信号电信号同济大学 徐娟32什么是调制？什么是调制？将基带信号将基带信号“装载装载”在高频（在高频（射频射频）载波上，以）载波上，以利于最终由发射天线发射和传播出去。利于最终由发射天线发射和传播出去。载波信号载波信号原始信号原始信号/调制信号调制信号以模拟无线通信发射机为例以模拟无线通信发射机为例已调波信号已调波信号同济大学 徐娟33模拟无线通信系统的发送、接收框图模拟无线通信系统的发送、接收框图同济大学 徐娟34模拟无线电发射机模拟无线电发射机同济大学 徐娟35模拟模拟无线电发射机原理（无线电发射机原理（1）高频振荡器高频振荡器的作用是产生高频电振荡信号，这种的作用是产生高频电振荡信号，这种高频电波是用来运载声音信号的，称之载波（运高频电波是用来运载声音信号的，称之载波（运载信息）。它的频率称为载频。载信息）。它的频率称为载频。倍频器倍频器的作用是提高高频振荡频率，高频振荡器的作用是提高高频振荡频率，高频振荡器所产生的振荡的频率不一定恰好等于所需要的载所产生的振荡的频率不一定恰好等于所需要的载波频率，一般低于载波频率若干分之一，这主要波频率，一般低于载波频率若干分之一，这主要是为了保证振荡器的频率稳定度，所以需要用倍是为了保证振荡器的频率稳定度，所以需要用倍频器把频率提高到所需要的数值。频器把频率提高到所需要的数值。同济大学 徐娟36模拟无线电发射机模拟无线电发射机原理（原理（2）高频放大器高频放大器的作用即把振荡器产生的高频振荡的作用即把振荡器产生的高频振荡放大到一定的强度。放大到一定的强度。调制调制的作用：把图像或声音信息装载到载波上的作用：把图像或声音信息装载到载波上的过程。的过程。同济大学 徐娟37模拟无线电接收机原理模拟无线电接收机原理（1）接收机的工作过程是发射机的逆过程，它的基本接收机的工作过程是发射机的逆过程，它的基本任务是将空中传来的带有信息的电磁波接收下来，任务是将空中传来的带有信息的电磁波接收下来，并把它复原为原来的信号。并把它复原为原来的信号。超外差式接收机超外差式接收机同济大学 徐娟38模拟无线电接收机原理模拟无线电接收机原理（2）混频器作用：频率变换混频器作用：频率变换w输入是各种不同载频输入是各种不同载频f s的高频已调波信号和本地振的高频已调波信号和本地振荡信号荡信号w输出是一种载波频率较低而且固定（习惯上称此载输出是一种载波频率较低而且固定（习惯上称此载频为中频频为中频f i）的高频已调波信号（习惯上称此信号）的高频已调波信号（习惯上称此信号为中频信号）为中频信号）经变频后得到的中频信号经中频放大器放大。经变频后得到的中频信号经中频放大器放大。由于变频后的由于变频后的“载波载波”频率是固定的，所以中频率是固定的，所以中频放大器的谐振回路不需要随时调整，不管信频放大器的谐振回路不需要随时调整，不管信号频率怎么变，中频总是不变的，选择性容易号频率怎么变，中频总是不变的，选择性容易做好。做好。同济大学 徐娟39数字无线通信系统的发送框图数字无线通信系统的发送框图信源编码电路（信源编码电路（实现实现A/D转换转换）信道编码电路（信道编码电路（差错控制差错控制）同济大学 徐娟40数字无线通信系统的接收框图数字无线通信系统的接收框图信源译码电路（信源译码电路（实现实现D/A转换转换）信道译码电路（信道译码电路（差错控制差错控制）同济大学 徐娟41传输数字信息的数字通信系统方框图传输数字信息的数字通信系统方框图数字通信中，有时往往所要获取的仅仅是数数字通信中，有时往往所要获取的仅仅是数字信息，因而其终端（信宿）也由数字终端字信息，因而其终端（信宿）也由数字终端计算机等取代。信息源也常常是数字终端计计算机等取代。信息源也常常是数字终端计算机。算机。同济大学 徐娟42数字无线通信的优缺点数字无线通信的优缺点数字无线通信的主要优点：数字无线通信的主要优点：(1)有较强的抗干扰能力，通过再生中继技术可有较强的抗干扰能力，通过再生中继技术可以消除噪声的积累，并能对信号传输中因干扰而以消除噪声的积累，并能对信号传输中因干扰而产生的差错及时发现和纠正，从而提高了信息传产生的差错及时发现和纠正，从而提高了信息传输的可靠性。输的可靠性。(2)数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。数字信号便于保密处理，易于实现保密通信。(3)数字信号便于计算机进行处理，使通信系统数字信号便于计算机进行处理，使通信系统更加通用和灵活。更加通用和灵活。(4)数字电路易于大规模集成，便于设备的微型数字电路易于大规模集成，便于设备的微型化化同济大学 徐娟43数字无线通信的优缺点数字无线通信的优缺点数字通信的缺点：数字通信的缺点：n数数字字信信号号占占据据频频带带较较宽宽，频频带带利利用用率率低低，但但目目前前采采用用了了一一些些新新的的数数字字调调制制技技术术，不不断断增增大大通通信信容容量量，提提高高频频率率利利用用率率，所所以以数数字字通通信的发展前景广阔。信的发展前景广阔。n要求有严格的同步系统要求有严格的同步系统同济大学 徐娟44常用的信号表示方法常用的信号表示方法1 1、数学表达式法、数学表达式法如：如：正弦波正弦波0.5 信号及其频谱信号及其频谱2 2、波形表达方式、波形表达方式例如：例如：At同济大学 徐娟453 3、频域表示法、频域表示法根据傅立叶变换的基本原理，任何一个函数都可以根据傅立叶变换的基本原理，任何一个函数都可以用傅立叶级数展开。用傅立叶级数展开。通过研究信号的频谱，可以突出在信号传输中存在通过研究信号的频谱，可以突出在信号传输中存在的主要问题，如信号的变化规律，信号的能量分布的主要问题，如信号的变化规律，信号的能量分布0.5 信号及其频谱信号及其频谱同济大学 徐娟460.5 信号及其频谱信号及其频谱由于任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的正由于任何复杂的信号，都可分解为许多不同频率的正弦信号之和，因此，所谓弦信号之和，因此，所谓“频谱频谱”即是即是指组成信号的指组成信号的各正弦分量按频率分布的情况各正弦分量按频率分布的情况。为了更直观地了解信号的频率组成和特点，通常采用为了更直观地了解信号的频率组成和特点，通常采用作图的方法来表示频谱。作图的方法来表示频谱。n用频率用频率f作横座标，用信号的各正弦分量的相对振幅作作横座标，用信号的各正弦分量的相对振幅作纵座标，通常称之为频谱图。纵座标，通常称之为频谱图。如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图如：下面所示的一般语音信号的频谱示意图电压f/Hz3003400可以看到语音信号可以看到语音信号的频谱是连续的，的频谱是连续的，其主要能量集中在其主要能量集中在1000Hz1000Hz左右。左右。同济大学 徐娟47一般数字信号的频谱图如下：一般数字信号的频谱图如下：可见，数字信号的频谱是不连续的。可见，数字信号的频谱是不连续的。振幅f0.5 信号及其频谱信号及其频谱同济大学 徐娟480.5 信号及其频谱信号及其频谱f1表示脉冲重复频率，表示脉冲重复频率，也就是基波频率。也就是基波频率。f3、f5、f7分别表示三、分别表示三、五、七次谐波，在五、七次谐波，在f轴的轴的0点，表示直流点，表示直流分量，这条谱线的长分量，这条谱线的长度表示脉冲直流分量度表示脉冲直流分量的大小。高次谐波的的大小。高次谐波的谱线可以分布到很高谱线可以分布到很高的频率，但其幅度已的频率，但其幅度已相当小。相当小。脉冲信号的频谱脉冲信号的频谱同济大学 徐娟490.6 现现代通信系代通信系统统 7070年年代代以以前前，通通信信系系统统主主要要是是模模拟拟体体制制，采采用用超超外差接收外差接收70-8070-80年年代代无无线线电电通通信信实实现现了了模模拟拟数数字字的的大大转转变变，从从系系统统控控制制（选选台台调调谐谐、音音量量控控制制，均均衡衡控控制制等等）到到信信源源编编码码、信信道道编编码码，以以及及硬硬件件实实现现技技术术都都无无一例外地实现了数字化。一例外地实现了数字化。现现代代超超外外差差接接收收机机可可用用下下图图来来表表示示，它它是是一一个个模模拟与数字的混合系统。拟与数字的混合系统。同济大学 徐娟500.6 现现代通信系代通信系统统-软件无线电软件无线电当前无线系统在硬件及软件上存在的问题：当前无线系统在硬件及软件上存在的问题：多种标准、多种制式、多种协议、多种方案多种标准、多种制式、多种协议、多种方案 困难困难:互连互通难互连互通难 设备更新难设备更新难 研制开发难研制开发难能否形成一个通用的无线系统：能否形成一个通用的无线系统：硬件是公用的，除了天线和硬件是公用的，除了天线和 RF 前端外，其它都是前端外，其它都是 DSP 所有无线通信过程都用软件实现，而软件环境是开放的所有无线通信过程都用软件实现，而软件环境是开放的 无线协议都遵循一个公共的无线协议都遵循一个公共的 Wireless OSI 分层结构分层结构进进入入9090年年代代后后，通通信信界界开开始始了了一一场场新新的的无无线线电电革革命命，即即 从从 数数 字字 化化 走走 向向 了了 软软 件件 化化，软软 件件 无无 线线 电电 技技 术术（Software RadioSoftware Radio）应运而生。）应运而生。同济大学 徐娟510.6 现现代通信系代通信系统统-软件无线电软件无线电 软件无线电的标志：软件无线电的标志：1.1.无无线线通通信信功功能能是是由由软软件件定定义义并并完完成成的的，这这种种完完全全的的可可编编程程能能力力包包括括可可编编程程的的射射频频波波段段、信信道道接接入入方方式式、信信道道调调制制方方式式与与纠纠错错算算法法等等，软软件无线电区别于软件控制的数字无线电。件无线电区别于软件控制的数字无线电。2.2.在在尽尽可可能能靠靠近近天天线线的的地地方方使使用用A/D/AA/D/A转转换换器器，因因为为信信号号的的数数字字化化是是实实现现软软件件无无线线电电的的首首要要条条件件。理理想想软软件件无无线线电电系系统统中中的的A/D/AA/D/A转转换换器器已已相相当当靠靠近近天天线线，从从而而可可对对高高频频信信号号进进行行数数字字化化处处理理，这这也也是是它它与与常常用用的的数数字字通通信信系系统统的的根根本本区区别所在。别所在。同济大学 徐娟520.6 现现代通信系代通信系统统-软件无线电软件无线电 软件无线电的特点：软件无线电的特点：n1.1.具有完全的可编程性具有完全的可编程性通通过过安安装装不不同同的的软软件件来来实实现现不不同同的的电电路路功功能能，包包括括工工作作模式，系统功能，扩展业务等。模式，系统功能，扩展业务等。n2.2.软件无线电基于软件无线电基于DSPDSP技术技术 系系统统所所需需要要的的信信号号处处理理工工作作有有变变频频、滤滤波波、调调制制解解调调，信信道道编编译译码码，接接口口协协议议与与信信令令处处理理，加加解解密密、抗抗干干扰扰处理，以及网络监控管理。处理，以及网络监控管理。n3.3.其有很强的灵活性及可扩充性其有很强的灵活性及可扩充性 可可以以任任意意转转换换信信道道接接入入方方式式，改改变变调调制制方方式式或或接接收收不不同同系统的信号系统的信号 。n4.4.具有集中性具有集中性 由由于于软软件件无无线线电电结结构构具具有有相相对对集集中中和和统统一一的的硬硬件件平平台台，所所以以多多个个信信道道可可以以享享有有共共同同的的射射频频前前端端与与宽宽带带A/D/AA/D/A转转换换器器，从从而而可可以以获获取取每每一一信信道道的的相相对对廉廉价价的的信信号号处处理理性能。性能。同济大学 徐娟530.6 现现代通信系代通信系统统-软件无线电软件无线电软件无线电的关键技术软件无线电的关键技术 多频段天线及多频段天线及 RF前端技术前端技术 直接式数字上、下变频技术直接式数字上、下变频技术 高速高速 DSP 技术技术 标准化无线协议及协议转换技术标准化无线协议及协议转换技术软件无线电的应用前景软件无线电的应用前景多模手机多模手机 通用无线平台通用无线平台 通用抗干扰军用电台通用抗干扰军用电台同济大学 徐娟540.6 现现代通信系代通信系统统-软件无线电软件无线电由由于于大大规规模模集集成成电电路路的的数数字字无无线线电电和和软软件件无无线线电电收收发发信信机机，其其内内部部的的基基本本功功能能，基基本本原原理理，工工作作流流程程和和电电路路结结构构与与传传统统的的超超外外式式无无线线电电收收发发信信机机并并无无太太大大差差异异，经经典典高高频频电电子子线线路路的的分分析析方方法法与与设设计计思思想想仍仍可可作作为为现现代代无无线线电电新新技技术术的理论基础的理论基础而而且且，由由于于目目前前器器件件水水平平的的限限制制，软软件件无无线线电电技技术术还还基基本本只只能能在在通通信信系系统统的的基基带带处处理理部部分分得得到到较较好好发发挥挥，还还必必须须采采用用与与传传统统电电路路结结合合的的方方式进行系统研制。式进行系统研制。同济大学 徐娟550.6 现现代通信系代通信系统统-软件无线电软件无线电要要超超越越器器件件水水平平的的限限制制，进进行行深深入入的的理理论论研研究究，提提出出新新的的解解决决方方案案和和好好的的算算法法，也也需需要要借借助助于于一一些经典的通信电路理论。些经典的通信电路理论。数数字字通通信信中中的的很很多多电电路路功功能能也也基基本本上上用用模模拟拟电电路路实现。实现。因因此此，本本门门课课程程中中仍仍以以基基本本模模拟拟通通信信电电子子电电路路为为主要内容进行分析。主要内容进行分析。同济大学 徐娟560.6 现现代通信系代通信系统统-认知无线电认知无线电随着无线技术的快速发展及无线业务的极大丰富，随着无线技术的快速发展及无线业务的极大丰富，可用的频谱资源越来越少。近年来，一类重用频可用的频谱资源越来越少。近年来，一类重用频谱资源的无线技术被一些研究机构和标准制订组谱资源的无线技术被一些研究机构和标准制订组织相继提出，这其中最典型是超宽带无线通信技织相继提出，这其中最典型是超宽带无线通信技术和认知无线电术和认知无线电(CR)技术。技术。同济大学 徐娟570.6 现现代通信系代通信系统统-认知无线电认知无线电认知无线电认知无线电(CR)技术的核心是通过技术的核心是通过动态频谱感知动态频谱感知来探测来探测“频谱空洞频谱空洞”，寻找合理的机会占用此临，寻找合理的机会占用此临时可用的频段，并自适应地随着感知结果而动态时可用的频段，并自适应地随着感知结果而动态地改变系统传输参数以规避高优先级的授权主用地改变系统传输参数以规避高优先级的授权主用户。户。同济大学 徐娟580.7 无无线线通信系通信系统实统实例例CDMA手机手机一个一个采用采用MSM3100单芯片移动终端调制解调单芯片移动终端调制解调器器、RFR3100接收射频处理电路接收射频处理电路、RFT3100发发射射频处理电路射射频处理电路和和IFR3000复合中频复合中频(IF)芯片芯片组构成的组构成的CDMA手机电路如下图所示。手机电路如下图所示。同济大学 徐娟590.7 无无线线通信系通信系统实统实例例CDMA手机手机MSM3100PM1000RFR3100接收射频接收射频处理电路处理电路RFR3100发射射频发射射频处理电路处理电路IFR3100复合复合中频处中频处理电路理电路同济大学 徐娟600.7 无无线线通信系通信系统实统实例例CDMA手机手机MSM3100是高通公司的第六代是高通公司的第六代CDMA器件器件MSM3100芯片组支持芯片组支持CDMA PCS(1900MHz)频段、频段、CDMA 800MHz频段，并可支持频段，并可支持AMPS系统系统(一种用于一种用于北美的模拟移动通信系统北美的模拟移动通信系统)。MSM3100内的子系统包括：内的子系统包括：CDMA处理器、数字处理器、数字FM(DFM)处理器、多标准语音编码器、用于系统监控的通处理器、多标准语音编码器、用于系统监控的通用模数转换器用模数转换器(ADC)、ARM7 TDMI微处理器，以及微处理器，以及支持支持86.4kbs正向链路正向链路MDR数据通信的数据通信的“通用串行总通用串行总线线”(USB)和和RS-232串行接口等。串行接口等。MSM3100用于进行基带数字信号处理并执行用户系统软用于进行基带数字信号处理并执行用户系统软件。件。它是用户终端的中心接口器件它是用户终端的中心接口器件同济大学 徐娟610.7 无无线线通信系通信系统实统实例例CDMA手机手机RFT3100完成模拟基带到射频的上变频转换完成模拟基带到射频的上变频转换RFR3100完成射频至中频的下变频转换完成射频至中频的下变频转换IFR3000完成中频至基带的下变频转换，完成中频至基带的下变频转换，PM1000负责电源管理。负责电源管理。同济大学 徐娟62思考思考题题什么是通信系统？什么是通信系统？试分别画出模拟无线通信系统和数字无试分别画出模拟无线通信系统和数字无线通信线通信系统系统的模型，并给出数字通信的的模型，并给出数字通信的优缺点。优缺点。同济大学 徐娟63EMAILEMAIL地址地址Email address:Password:mobilecom同济大学 徐娟64奈奎斯特抽样定理奈奎斯特抽样定理 奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于恢复原信号，抽样频率应大于2 2倍信号最高频倍信号最高频率。率。抽样频率小于抽样频率小于2 2倍频谱最高频率时，信号的频倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。谱有混叠。抽样频率大于抽样频率大于2 2倍频谱最高频率时，信号的频倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。谱无混叠。同济大学 徐娟65光纤的工作波长光纤的工作波长有短波长0.85m、长波长1.31m和1.55m。同济大学 徐娟66同济大学 徐娟67