1、简述无线通信环境1864年麦克斯韦（）建立了光的电磁波理论并预言了电磁波的存在，1887年赫兹（hertz） 首次通过实验证明了无线电磁波的存在。这为现代的无线电通信提供了理论根据。无线电波可以在大 气媒介中传播这一理论的创立大大推动了通信技术的发展。1897年，马可尼（ ） 第一次向世人展示了无线电通信的威力，实现了在英格兰海峡行驶的船只z间保持了持续的通信。从 此以后，移动物体之间的通信就得到了举世瞩目的发展，全世界的人们不断地经历着新的无线通信方 法的产生，并且享受着多种多样的无线通信服务。1无线通信的频谱环境无线电波时指频率低于

2、z的电磁波，无线电电波频谱一般按波长来划分，可以分为极长波、 超长波、中波、短波、超短波、微波、毫米波和亚毫米波等。其中微波是指频率为至300gh刁 的电磁波。下表是无线电频谱的划分。赫段名缩写频带范围波段名波长特征极低频 超低频 特低频 甚低频elf slf hz以下 30 -300hz 300 - 极长波 超长波 特长波 甚长波hfkm以上 103-104km 10()-10(m)kni 10-100km地波低频lf30 长波（lw）l-10km表面波、地 面波中频中波（mw）高频hf

3、3mhz-30mhz短波（sw）lo-loom天波甚高频-超短波l*10m空间波特高频分米波10*100cm超高频厘米波l-10cm极高频 超极高频-毫米波 丝米波（亚 毫米波）0.1 -1mm卫星波1.1频谱的分配方式频谱资源的分配一般都是由政府机构负责分配和控制无线频谱的使用。美国，gcc （联邦通信委 员会）负责商用频谱，osm （频谱管理局）负责军用频谱；在欧洲，ets1 （欧洲电信标准化委员会） 负责商用频谱；在中国，由无线电管理委员会负责；而在国际上，则是由

4、itu （国际电信联盟）负责 国际的频谱分配。1. 2现有系统的频谱分配绝大多数无线通信系统工作在,下图是美国的授权频谱分配表。am reio恥1無於kht1 m -8s- tx (t 2-654. iv k >7-l)i?4- -( b (i .7-1.85 mil/., 2.52ao and 2( i 1(

5、"-w ml (2( > t ell 屆 >lt|chm band i itplb-no. i

6、mil/isx1 bmj , s02.hh w s>2.4-2.48j5 band iii ( pbx)5.725-55 hail j 1 ( k02.1 )a wlans)5 is-5j5 c. band ii i slurt an j )5.25-s35 ghz;nil band iii(kmg aixl links)5725-5ghz现在各国之间对于开放频谱的分配相互协调，这样有利于技术规范

7、在世界范围内兼容；ism频段 上，授权用户的发送频率较高，开发用户的功率都有严格限制。随着无线电通信技术的飞速发展，频谱资源变得越来越紧张。尤其是随着天线局域网（wi.an）技 术的发展，越來越多的人通过这些技术以无线的方式接入互联网。这些网络技术大多使用非授权的频 段工作。由于wlan. wran无线通信业务的迅猛发展，这些网络所工作的非授权频段已经渐趋饱和。 而另外一些通信业务（如电视广播业务等）需要通信网络提供一定的保护，使他们免受其他通信业务 的干扰。为了提供良好的保护，频率管理部门专门分配了特定的授权频段以供特定通信业务使用。与 授权频段相比，非授权频段的频谱资源要少得多（大部分的频

8、谱资源均被用来做授权频段使用）。而 相当数量的授权频段资源的利用率却非常低。于是就出现了这样的事实：某些部分的频谱资源相对较 少但其上承的业务量很大，而另外一些已授权的频谱资源利用率却很低。如何利用有限的无线电频谱资源，不断增加移动通信系统的通信容量，容纳更多的用户呢？现有 的做法有以下几种：1. 开辟和启动新频段-* 1. 8ghz2. 4ghz2. 压缩信号占用的频带，提高频谱利用率a. 低速率的信源编码技术：话音编码61kb/s-32kb/s-> 13kb/s (gsm).b. 高频谱利用率的调制技术：b/hzfsk->msk->gm

9、skpsk-qpskn /4 qpskc. 高通道容量的多址方式：fdma->tdma->cdma但研究表明：目前适宜无线通信的频谱资源一方面十分稀缺，一方面又浪费严重。其原因在于: 静态的频谱规划体制与动态的频谱利用方式之间不匹配，造成无线频谱规划紧张，而使用率低。为此，突破频谱共享无线通信系统的关键技术，开发频谱资源共享的无线通信系统，从系统级的角度提高整 体频谱利用效率成为解决上述矛盾的重要途径，是今后一个时期无线通信的战略性发展方向之一。2. 无线通信的传播环境无线电波传播的机理是多种多样的，发射机天线发出的无线电波，通过不同的路径到达接收机。 由于屯波通过各个途径的距离不

10、同，因而到达的时间也不同真人百家家乐app，相位也不同。总体可以归结为反射、绕 射和散射三种。当频率f>时，典型的传播通路如下图所示。沿路径1从发射天线直接到达接 收天线的电波称之为直射波；沿路径2的电波沿地球表面传播的电波，称之为地表面波，由于地表面 波的损耗随频率升高而急剧增大，传播距离迅速减小，因此，在vhf和uhf频段的地表面波的传播可 以忽略不计。在蜂贯移动通信系统中，电波遇到各种障碍物时会产生反射和散射现象，它对育射波会 引起干涉，即产生多径衰落现象。影响电波传播的三种基本传播机制是反射波、绕射波和散射波。图41传播¥緇图42反射波与直射波1）反射波当电波传播遇到波长大得

11、多的物体时发生反射，反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面等如上 图所示，当无线电波入射到两个具有不同介电常数的介质的交界处时，一部分光波被反射，另一部则 通过。如果平面波入射到理想屯介质的表面，则一部分能力进入第二个介质，一部分能量反射冋第一 介质，没有能量损耗。如果第二介质是理想导体，则所有的入射能量都被反射回第一个介质，同样也 没有能量损失。2）绕射波当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻扌当时发牛绕射。由阻描表面产牛的二次波散布 于空间，其至存在于阻挡体的背面。绕射使得无线电信号绕地球曲线表面传播，能够传播到阻挡物后 面。3）散射波当电波穿行的介质中存在小于波长的物体并且单位体积内

12、阻挡体的个数非常巨大时，发生散射波。 散射波产牛于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。在实际移动通信环境中，接收信号比单独绕射和 反射的信号要强。这是因为当电波遇到粗糙表面吋，反射能量由于散布于所有方向，这就给接收机提 供额外的能量。3. 无线通信中电波传播特性无线电波的传播特性与电波传播环境密切相关，这些环境包括地形地貌、人工建筑、气象条件、 电磁干扰等情况，以及移动台的移动速度与使用的频段。在蜂窝移动通信系统中，接收机的接收功率 随距离而减小的现象被认为是路径损耗。而多数移动通信系统工作在城区，发射机和接收机之间无直 接视距路径，而且高层建筑产生了强烈的绕射损耗。此外，由于不同物体的多路径反

13、射，经过不同长 度路径的电波相互作用引起多径损耗，同时随着发射机和接收机之间距离的不断增加而引起电波强度 的衰落。如果接受天线在大于儿十米或儿百米距离上移动的话，使接收信号中的尺度变化被称为阴影 效应。由于移动通信环境具有复杂性与多样性，电波在传播时将产生三种不同类型的效应：(1) 阴影效应：它是由地形结构引起的传播损耗，表现为慢衰落，或称为长期衰落。(2) 多径效应：它是由于移动体周围的局部散射体引起的多径传播，使到达接收机输入端的信号相 互叠加，其合成的信号幅度表现为快速起伏变化，即快衰落，或称为短期衰落。(3) 多普勒效应：它是由于移动体的运动速度和方向会使接收的信号产生多普勒频移，在多

14、径条件 下，便形成多普勒频谱扩展，对信号形成随机跳调频的多普勒效应。4. 无线传播信道的分类无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。 但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通 信卫星作为屮继站在地面上两个或多个地球站z间或移动体z间建立微波通信联系。无线传播的方式 有很多，这里主要讲解一下下面几种。4. 1带宽受限信道和功率受限信道由加性高斯白噪声信道上的山农定理：c-w log2(l+s/n) b/s令：，山农定理就可以写成：eb/n0=(2 - 1)/(c/w)1. 带宽受限信道：ejn/ t c

15、/w t t w j无限 表明功率可以换取带宽。2. 功率受限信道：w t t c/w j t eji% 埔限当w t8, ejn°tl6db,即为山农极限，带宽不能无限制地换取功率。下而是山农信道容量曲线:4. 2色散与非色散信道、恒参与变参信道假设信道响应，其中代表响应时间，t代表信号时刻。输入信号为时域冲积函数，检验是色散信道还是非色散信道。其中为多径扩散，其倒数为相干带 宽。输入信号为频谱冲击函数，检验是恒参信道还是变参信道。其中为多普勒展宽，其倒数为相干时间。1. 信号带宽b>,2. 信号带宽3. 码元周期t>,4. 码元周期ix,色散信道。 非色散信道 变参信

16、道 恒参信道u(t) v(t)一c(tlt)v(t)8(f)4. 3点对点信道和多址信道点对点信道和有线信道类似，是由两个无线用户之间的点对点通信，体现不出无线的特点。 多址信道是无线传输与有线传输的最大区别之处，它体现了无线传输的突出优点。下面是两种信 道的示意图：点对点信道多址信道的信号发送/接收表达式表示：设：有n个用户地址，第k个地址发送的信号为：nsk(t) = e 玄町(t)» ay =1/0j = lj k第k个地址接收的信号为:n nr語労a做)f(t)5无线通信的发展趋势随着无线电通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香 农信息理论

17、，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源 变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另外，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却 在时间和空间上存在不同程度的闲置。因此，人们提出采用认知无线电(cr)技术，通过时间和空 间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。目前，无线通信技术进入了高速发展的时期，技术的发展使网络能够得到快速部署并广泛应用。 在未来的面向客户的移动和便携式通信系统的发展中，客户需求、数字信号处理技术、接入和网络方 面的技术的发展等都会起着重要的作用；同时，影响新业务开展的频谱分配方案和和关的管理政策也 会是未来无线通信发展中的重要因素。

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【案例教程】环境土壤物理Hydrus2D/3D模型实践技术应用

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是基于系统界面开发的环境土壤物理模拟软件，是用于模拟一维和多维变饱和多孔介质的水分运动、溶质（污染物等）运移、根系吸水和溶质吸收、以及热量传导等方面的强有力工具。还包括一个参数优化算法，用于各种土壤的水力学、溶质运移和热传递参数的反演估计。该模型具有灵活方便的图形操作界面，深受各国学者推崇，广泛应用于环境、水文地质、农业、水利等领域。

本次培训的内容将仅针对 2D/3D软件的模型原理和应用操作进行讲解，重点介绍软件主要功能模块及软件中的相关参数和变量真人百家家乐app，较为系统的阐释水流、溶质运移和热传导等问题的仿真过程，并进行较为深入的一对一讨论。通过本次培训，使学员掌握 2D/3D软件的建模步骤并具备解决实际土壤环境影响范围预测问题的能力。

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（副教授）长期利用从事环境土壤物理学和土壤修复研究工作。发表SCI/EI论文30余篇，独立编写模型专著1部。主持国家自然科学基金等各类纵向科研项目10项。

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1、培训通过全程的精选模拟算例操作，达到学员熟练应用目的。

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参加会议的学员可以获得《土壤物理模型技术应用》专业技术证书，内含学时证明，网上可查。此证书可作为学时证明、个人学习和知识更新、单位在职人员专业技能素质培养及单位人才聘用重要参考依据。

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注：办理证书需提供电子版（真实姓名+身份证号+2寸蓝底照片）开课前发给会务组人员。

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