电磁波（携带0.1，是最根本的载体（携带信息、数据））
•电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变动的电会产生磁，变动的磁则会产生电。
衡量电磁波的属性：频率（单位时间内波动次数）
传输媒体分类
•引导性媒体(线缆媒体)
▫电磁波沿着一个固态媒体传播。
▫例如：金属导体、玻璃或plastic。
1、双绞线（减少电磁波的干扰）
2、同轴电缆
3、光纤（单模光纤（<波长）、多模光纤（>波长）（靠反射前进））
•非引导性媒体(无线媒体)（电磁波）
▫提供了传输电磁信号的手段，但不加以引导。
▫例如：大气层、外层空间。
低频
300KHz
贴近地面，因为地球曲率会引起衍射
高频
1000KHz
不能贴近地面传播
短波
3~30MHz
可以被电离层反射回地面，能够远距离传播
甚高频（直线传播）
100MHz
视距传播，但是传播距离可超出视距
极高频
1GHz
视距传播，但是传播距离可超出视距
无线电波属性
波长：与电磁场的传播速率有关。其意义中的距离是模向距离
波长和频率
•波长(λ)
▫两个相邻的波峰之间的距离
•波长和频率的关系
▫光速(c)：电磁波在真空中的传播速度(3*10⒏m/s)（光速）
▫频率(f)：电磁波每秒震动的次数
无线电
•频率范围在10kHz~1GHz之间,波长在几百米至一厘米之间
•射频信号的能量可由天线和收发器决定。
•能穿透墙壁，也可到达普遍网络线无法到达的地方。
•不受雪、雨天气的干扰。
•可全方向广播，也可定向广播
无线电广播频率：30 MHz~1GHz
全向传播
Ø信号沿着所有的方向传播
Ø可被所有的天线接收
Ø发射设备和接收设备不必在物理上对准
•VLF、LF、MF波段的无线电波沿着地面传播
▫低频可传1000公里高频范围小些
•HF、VHF波段无线电波被电离层折射回来（地面波会被地球吸收）
•。电视、移动电话、无线网络和业余无线电，都使用无线电波来传递信息。为了便利大众能够和谐地共同使用无线电波为传递信息的媒介，政府会采取频率分配(frequency
allocation)制度来规划管理无线电波频域。
FSM（医疗、工业、研究）共用的频段
微波
•频率较高的无线电波(电磁频谱较低GHz级频率)
•不能很好地穿透建筑物
•微波按照直线传播
•发射端和接收端的天线必须精确地对准
微波频率：2GHz ~40GHz
定向传播（directional）
天线把所有的能量集中于一小束电磁波
红外线
•利用红外光波传送信号。采用电磁频谱的THz范围。发光二极管或激光二极管用于发射信号；光电管则能接收信号。
•信号不能穿透墙壁等固体物体
•易受强烈光源的影响
•应用与优点
▫短距离通信（TV、录像机、DVD、音响等）
▫不同房间内的红外系统互不干扰
▫防窃听安全性比无线电系统好
传播方式
•信号从天线出发通过三种路由发射
•地面波（ground wave）
▫沿着地球轮廓线
▫可以传播很远
▫频率高达2MHz
▫例如
�AM radio调幅无线电
•天空波（sky wave）
▫信号从大气电离层反射回地球
▫信号能传播上几个来回，在电离层和地球表面之间上下
▫比地面波范围还要远
▫反射效果由折射引发
▫例如
�业余无线电
�民用波段无线电
•直线传播（line of sight）
▫传输和接收天线必须在视线内
▫视距传播的距离一般为20～50Km
无线传输损伤
•衰退（fading）
▫传输媒体或者路径使得接收信号的能量发生变化
▫在固定环境下：大气层条件的变化（例如：下雨）
▫在移动环境下：障碍物的相对位置随时间发生变化，造成复杂的传输效果— —多径传播
反射（Reflection）
•当信号遇到表面大于信号波长的障碍物（地球表面、高建筑物、大型墙面）导致信号的相位发生漂移
衍射（Diffraction）
•当信号遇到大于波长的不可穿透物的边缘（例如无线电波中途遇到尖锐不规则的边缘物）
•即使没有来自发送器的视线信号(LOS)也可接收到信号。
散射（Scattering）
•当入境信号遇到波长小的物体（树叶、街牌、灯柱）就发散成几个弱的出境信号
多径（Multipath）传播
•障碍物反射信号，使得接收端收到多个不同延迟的信号。
•一个信号的多个拷贝以不同的相位到达
▫如果相位破坏性地叠加，则相对噪声来说信号的强度就会下降（信噪比减小），导致接收端检测困难。
•信号串扰
▫一个脉冲的一个或多个延迟的拷贝在一个比特时间内到达
信号编码技术——基本概念
•数据（Data）（有内容，即信息）
▫传递（携带）信息的实体。
•信息（Information）
▫数据的内容或解释。
•信号（Signal）（即能量）
▫数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式在介质中传播
•模拟信号（适合传输语音类信号）
▫时间上连续，包含无穷多个信号值
•数字信号（适合传输二进制数）
▫时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号
•周期信号
▫信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波）
•非周期信号
▫信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号）。
•信息编码：将信息用二进制数表示的方法
▫例如：ASCII编码、BCD编码等
•数据编码：将数据用物理量表示的方法
▫例如：字符“A”的ASCII编码为01000001，其数据编码可能为
•信息通过数据通信系统进行传输的过程
▫把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
�信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
▫编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错
▫调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位
▫解调：接收波形→数字信号
▫解码：数字信号→原始数据
计算机=进制→（采样）类似模拟信号
•编码与调制的区别
▫编码：用数字信号承载数字或模拟数据
▫调制：用模拟信号承载数字或模拟数据
信道复用技术（基于宽带传输）
•频分复用、时分复用和统计时分复用 波分复用（光的频分复用）、码分复用（
•常用的名词是码分多址CDMA (Code Division Multiple Access)。
•各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
•这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现
•常用的名词是码分多址 CDMA
(Code Division Multiple Access)。
•各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。（信号正交方式，数字编码一般是正交的）
•这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
•每一个比特时间划分为 m 个短的间隔，称为码片(chip)。
对单用户来说，带宽降低，对整体来说，带宽增大
）
▫频分复用：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
▫时分复用：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。
基带：没有划分，带宽资源采用竞争方式使用
带宽：带宽根据用户进行划分。
码片序列(chip sequence)
•每个站被指派一个惟一的 m bit 码片序列。
▫如发送比特 1，则发送自己的mbit 码片序列。
▫如发送比特 0，则发送该码片序列的二进制反码。
•例如，S 站的 8 bit 码片序列是 00011011。
▫发送比特 1 时，就发送序列00011011，
▫发送比特 0 时，就发送序列11100100。
•S 站的码片序列：(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
CSMA-CD：频波侦听加碰撞检测
CSMA-CD：载波侦听加冲突避免
CDMA的重要特点
•每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。
•在实用的系统中是使用伪随机码序列。
码片序列的正交关系
•令向量S表示站 S 的码片向量，令T表示其他任何站的码片向量。
•两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积(inner product)都是 0：
正交关系的另一个重要特性
•任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1 。
•一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是 –1。
CDMA单看效率降低，总体看，效率提高
随着无线带宽的要求越来越高，无线通信面临一个难题：在互不干扰的前提下，怎样才能增加无线带宽？
解决的办法：扩频通信传输
通信系统的两个指标
•通信系统中两个基本问题：有效性和可靠性
▫有效性：是指通信系统传输信息效率的高低
▫可靠性：是指通信系统可靠地传输信息的能力
�可靠性是用来衡量收到的信息和发出的信息之间的符合程度的。因此通信系统可靠性取决与通信息系统的抗干扰能力。
�简单的说就是：追求有效性，就是追求通信数据的“数量”，追求可靠性，就是追求通信数据的“质量”。
•香农公式
式中C为信道容量，它是信道可能传输的最大信息速率，W为信道带
宽，S为有用信号的平均功率，N为白噪声的平均功率，S/N就是信噪比（频率的宽度）。
扩展频谱的原理（CDMA是扩频中的一种，直存扩频）
•在同一个频道内将几十个或者几百个电路和发射机互相堆积
•扩频不去试图消除干扰（利用干扰），相反欢迎它并将其设计到系统中。
•使用非常宽的频道
•系统自动平衡、自我调节
扩频技术的出现——反通信
•直接序列扩频（DSSS）
▫直接序列扩展频谱是为实现保密话音通信而提出
•跳频扩频（FHSS）
▫跳频扩展作为反干扰策略提出
发展扩展频谱的实际目的是为了达到阻止通信：
•阻止敌人接收和译码；
•检测和干扰军队无线通信；
扩展频谱基础
•模拟或者数字数据
•采用模拟信号
•将数据扩展到一个大的带宽上
•使干扰和窃听非常困难
•特点：
▫传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽
扩频使用的两种信号构建技术
•直接序列扩频（DSSS）
▫使用调幅技术合并数据信号和载波信号的波形
•跳频扩频（FHSS）
▫不断的在频道之间切换载波信号来发射信号
直接序列扩展频谱基本原理
•直接序列扩频技术为共享频谱提供了可能。使用扩频技术能够实现码分多址，即在多用户通信系统中所有用户共享同一频段，但是通过给每个用户分配不同的扩频码实现多址通信。
扩频不等于CDMA
CDMA是扩频的一种实现
扩频是理论指导
跳频
•跳频扩频通过不断的在频道之间切换载波信号来发射信号
•确切的说，跳频系统应该叫做多频、选码和频移键控通信系统。它是用二进制伪随机码序列去控制射频载波震荡器输出信号的频率，使发射信号的载波频率随伪随机码的变化而跳变。频率跳变系统可供随机选取的载波频率数通常是几千-几万个离散频率，在如此多的离散频率中，每次输出哪一个由伪随机码决定。
跳频扩展频谱基本原理
•信号在一串随机序列的频率上广播
•接收者以与发送者同步的方式跳转频率
•窃听者听到的难以理解
•干扰仅影响某个频率上的有限几比特
•跳频能克服噪声干扰和多径效果
•没有传统意义上的阻塞
传输错误原因：（信道干扰，缓存）