無線通信總復(fù)習(xí)

1、第一章：概述無線通信是依靠自由空間來傳輸電磁波的通信方式。無線通信的挑戰(zhàn)：信道的隨機時變和各種擴散（頻率擴散、時間擴散、角擴散）造成的各種選擇性衰落（時間選擇性衰落、頻率選擇性衰落、空間選擇性衰落）。對抗上述衰落的有效手段是分集。無線通信的應(yīng)用概況l 短波/超短波通信天波（電離層）：數(shù)據(jù)/電話、單邊帶地波：小型接力機、單雙工電臺、對講機l 微波通信微波接力（模擬、數(shù)字）、散射、點對多點微波電視、電話、數(shù)據(jù)l 衛(wèi)星通信高軌道（同步靜止）、中軌道、低軌道電視、電話、數(shù)據(jù)l 移動通信蜂窩電話、無繩電話、無線數(shù)據(jù)、集群系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)、衛(wèi)星移動系統(tǒng)簡述無線電廣播工作的基本原理：首先把聲音通過話筒轉(zhuǎn)換成音

2、頻電信號，經(jīng)放大后被高頻信號（載波）調(diào)制，這時高頻載波信號的某一參量隨著音頻信號作相應(yīng)的變化，使我們要傳送的音頻信號包含在高頻載波信號之內(nèi)，高頻信號再經(jīng)放大，然后高頻電流流過天線時，形成無線電波向外發(fā)射，這種無線電波被收音機天線接收，經(jīng)放大、解調(diào)，還原為音頻電信號,還原為聲音。為什么要頻譜重用？舉例授權(quán)頻段的無線連接和非授權(quán)頻段的無線連接？重用又帶來了什么問題？第二章傳輸信息的信號：信號：是數(shù)據(jù)的電氣或電磁表示；連續(xù)信號：由連續(xù)可變的電壓表示；離散信號：由一串特定的電壓表示模擬數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)具有連續(xù)的值，例如，音頻，視頻數(shù)字數(shù)據(jù)的值是離散的，如文本和整數(shù)，摩斯代碼周期信號：信號模式在時間上重

3、復(fù)；非周期信號波長=速度*周期任一電磁信號都可表示為由具有不同振幅、頻率和相位的周期性模擬信號（正弦波）組成傅里葉級數(shù)-用于周期性信號；傅里葉變換-用于非周期信號當(dāng)一個信號所有頻率成分都是某個頻率的整數(shù)倍時，后者稱為基頻；整個信號周期等于基頻周期信號的頻譜：信號所包含的頻率范圍；帶寬：頻譜的寬度（最高頻率減最低頻率）信號的絕對帶寬：信號的頻譜寬度信號的帶寬：信號頻譜的某一窄小頻帶范圍集中了信號的絕大部分能量，這一頻帶稱為有效帶寬或帶寬。信號的中心頻率和帶寬決定可達的數(shù)據(jù)率。中心頻率（基頻）提高有可能增加帶寬，也就可能提高數(shù)據(jù)率只提高中心頻率而不增加帶寬，數(shù)據(jù)率的提高是以犧牲信號質(zhì)量為代價的數(shù)據(jù)

4、率與帶寬的關(guān)系為：若數(shù)據(jù)率為Wbps，則帶寬需要2 WHz才能很好地代表原信號信號的帶寬必須適應(yīng)傳輸信道帶寬，不能超出信道帶寬限制。任何數(shù)字波形都具有無限的帶寬數(shù)字信號的能量主要集中在信號的基頻附近確定了信號的有效帶寬根據(jù)中心頻率（基頻）可估算出數(shù)字信號數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)率能否保質(zhì)達到取決于信號帶寬信號帶寬相同，但其頻譜未必相同迭加的信號諧波數(shù)量不同傳輸信號的帶寬受限于傳輸媒體帶寬越受限制，差錯機會越多模擬數(shù)據(jù)/數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸：數(shù)據(jù)以電磁信號的方式從一點傳播至另一點模擬信號：一個連續(xù)變化的電磁波，根據(jù)它的頻率可以再多種類型的媒體上傳播，如銅線媒體、光纖、無線空間。數(shù)字信號：一個電壓脈沖序列，這些電壓脈

5、沖可以再銅線媒體上傳輸，不適宜直接在無線媒介中傳播。（便宜；較少受噪聲干擾；衰減嚴(yán)重）模擬信號載送數(shù)字數(shù)據(jù)：調(diào)制解調(diào)器；數(shù)字信號載送模擬數(shù)據(jù)：編解碼器模擬傳輸傳輸模擬信號不考慮信號內(nèi)容，可以是模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)，用放大器數(shù)字傳輸：考慮內(nèi)容，用中繼器，噪聲未被放大。信道容量（公式）：數(shù)據(jù)率單位每秒比特（bps），也稱比特率數(shù)據(jù)通信速率帶寬-每秒周期次數(shù)，單位Hz受制于發(fā)送器與傳輸媒體噪聲通信路徑上的噪聲平均電平差錯率（誤碼率）錯誤發(fā)生率碼元：傳送信息的最小信號單位。即接收方可識別的最小信號脈沖=1/2周期的電平八進制，一個碼元表示三個比特碼元速率為800B 而數(shù)據(jù)率為2400bit/s Baud

6、 Rate 碼元速率/調(diào)制速率/波特率 R B碼元傳輸速率，又稱為波特率，指每秒信號的變化次數(shù)。若數(shù)字傳輸系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)字序列恰為二進制序列，則等于每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，而在多電平中則不等同。單位為"波特",常用符號"Baud"表示，簡寫為"B"。 Bit Rate    信息速率/數(shù)據(jù)率/比特率 R b 每秒鐘傳送bit的數(shù)。 R b =R B log 2 M ，M為進制數(shù)二進制傳輸:  R b =R B 1924年，尼奎斯特（Nyq

7、uist）推導(dǎo)出理想低通信道下（碼元傳輸?shù)乃俾识际怯猩舷薜?，并推?dǎo)出一個計算公式，用來推算無噪聲的、有限帶寬信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率）的最高碼元傳輸速率的公式：Nyquist Theorem:  C=2Blog 2 MC-通道容量（bps）B-通道帶寬（hz）M-數(shù)字信號電平數(shù)二進制傳輸:  C=2B香農(nóng)容量公式（在有隨機噪聲干擾的情況計算信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率）：C=Blog 2 (1+SNR)數(shù)據(jù)速率越高，噪聲影響越厲害：SNR dB =10log(P s /P n )=10log(SNR)在被高斯白噪聲干擾的信道中，最大信息速率C由下列公式確定：C=B

8、log2(1+S/N) S:信號功率（瓦），N是噪聲功率（瓦）信道容量：信道上數(shù)據(jù)可以被傳輸?shù)淖畲笏俾?影響因素：帶寬、噪聲、誤碼率香農(nóng)和奈奎斯特的關(guān)系：奈奎斯特分析了無噪聲環(huán)境下信道的理論容量，信號最大數(shù)據(jù)傳輸速率僅受限于信道帶寬，香農(nóng)針對信道受隨機噪聲干擾情況下、給定帶寬的信道上能取得的信號最大數(shù)據(jù)傳輸速率。 log 2 M=4 （一個信號單元編碼為一個位的字.）傳輸媒體：傳輸媒體是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中發(fā)送器和接收器之間的物理路徑。導(dǎo)向的：電磁波被引導(dǎo)沿某一固定媒體前進，如雙絞線、同軸電纜和光纖受限于傳輸媒體非導(dǎo)向的：提供傳輸電磁波信號的手段，但不引導(dǎo)方向，無線傳播，如大氣和外層空間受限于信號帶

9、寬分為全向信號（低頻，不必對準(zhǔn)）和定向信號（必須精確對準(zhǔn)，高頻）復(fù)用（單一媒體上能承載多路的信號）傳輸媒體的容量通常會超出傳輸單一信號所要求的容量復(fù)用的原因：1、數(shù)據(jù)速率越高傳輸設(shè)施的成本就越有效2、大多數(shù)個人數(shù)據(jù)通信設(shè)備要求相對低的數(shù)據(jù)率關(guān)鍵：把多路信號匯合到一條信道上之后，在接收端必須能正確分割出各種信號頻分復(fù)用(FDM)當(dāng)傳輸媒體的有效帶寬超出了被傳輸信號帶寬所要求的帶寬時每個數(shù)據(jù)信號被調(diào)制到具有不同頻率的載波上，所有的信號在一個信道上同時傳送時分復(fù)用(TDM)當(dāng)傳輸媒體所能達到的比特率超出了被傳輸數(shù)字信號要求的數(shù)據(jù)率時以時間作為分割信號的依據(jù)，利用每個信號在時間上交叉，在在一個傳輸通路

10、上傳輸多個數(shù)字信號頻分復(fù)用如何避免信號干擾？在頻分多路復(fù)用中，每個信號分別被調(diào)制到不同的載波頻率上，且載波頻率的間距足夠大，這些信號帶寬不重疊，可以同時被運載。每個被調(diào)制的信號以各自載波頻率為中心的一定的帶寬傳輸，即信道。為了防止相互之間的干擾，這些信道被防護頻帶隔離。解釋同步時分復(fù)用（TDM）的工作方式？在同步時分復(fù)用中，時隙被預(yù)先分配給數(shù)據(jù)源，且是固定的。無論有無數(shù)據(jù)需要發(fā)送，所數(shù)據(jù)源按照預(yù)先分配好的時隙依次傳輸。第三章通信網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)：節(jié)點-節(jié)點之間的鏈路通常是復(fù)用線路節(jié)點-站點之間的鏈路通常是點到點鏈路電路交換：兩個站點之間有一條專用的通信鏈路，如公用電話網(wǎng)絡(luò)1、電路建立Circuit

11、 establishmentn 在發(fā)送任一信號之前，首先必須建立一條端對端（站點對站點）的電路n 2、信息傳輸Information Transfern 信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)可能是模擬話音，可能是數(shù)字話音、二進制數(shù)據(jù)n 3、電路斷連Circuit disconnectn 經(jīng)過一段時間的數(shù)據(jù)傳輸之后，連接被終止，動作信號傳播到各節(jié)點以釋放占用資源特點：1、效率可能非常低（連接期間信道容量是專用的；即使對于話音連接利用率不能接近100%為了建立呼叫，信號在傳送之前總會存在段時延n 2、一旦電路建立，網(wǎng)絡(luò)對于用戶透明度很高n 3、信息以固定數(shù)據(jù)率進行傳輸，除了經(jīng)過傳輸鏈路的傳播時延為不存在其他時延

12、分組交換：將報文拆分分組序列1、 發(fā)送前，報文拆分成一個分組序列，分組長度上限一般為1000bytes 每個分組包含了用戶數(shù)據(jù)的一部分，再加上包含控制信息的分組首部2、 在路由途中，每個節(jié)點上，分組被接收、暫時保存、并被傳遞到下一個節(jié)點特點：1、效率高，2、能夠完成數(shù)據(jù)率之間的轉(zhuǎn)換3、能夠使用優(yōu)先級別4、電路交換網(wǎng)通信量擁擠時，分組交換仍能接受，只是傳遞時延增加缺點：A 每次一個分組通過一個節(jié)點會增加時延，總時延變化很大B 分組額外開銷信息，包括目的地址和分組排序信息，降低了可用來承載用戶數(shù)據(jù)的通信容量C在每個節(jié)點要做更多處理基本操作：數(shù)據(jù)報（優(yōu)點：免除了呼叫建立階段；更靈活，因為它更簡單；數(shù)

13、據(jù)報的交付具有內(nèi)在的可靠性）虛電路方式（站點之間事先建立一條路由）（優(yōu)點：保持順序：到達目的地時保持原來的次序；差錯控制：不僅確保分組按正確順序到達、且確保所有分組都正確的到達；分組不必在每一個節(jié)點上都進行路由選擇，分組可以更快的通過網(wǎng)絡(luò)）異步傳輸模式：（信元中繼）n 能夠以很高數(shù)據(jù)率操作n 類似于分組交換技術(shù)（與分組交換一樣，ATM也使用不連續(xù)的數(shù)據(jù)塊進行數(shù)據(jù)傳輸；允許在單個物理接口上復(fù)用多條邏輯連接）n 具有最小的差錯和通信量控制能力n 使用大小固定的信元可以簡化ATM節(jié)點需要完成的工作，有助于ATM的高速運行B-ISDN：寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ATM:建立在電路交換和分組交換基礎(chǔ)上的一種面向

14、連接的快速分組交換技術(shù)采用定長分組作為傳輸和交換的單位，這種定長分組叫做信元（cell）（53字節(jié)）優(yōu)點：能支持不同速率的各種業(yè)務(wù)；所有信息在最低層是以面向連接的方式傳送，保持了電路交換在保證實時性和服務(wù)性質(zhì)量方面的優(yōu)點；光纖信道誤碼率低，容量很大缺點：1、5字節(jié)信元首部在整個53字節(jié)的信元中所占比例相當(dāng)大，2、技術(shù)復(fù)雜價格高3 能支持的直接應(yīng)用不多 4、10KM以太網(wǎng)的問世，進一步削弱了ATM在因特網(wǎng)高速主干網(wǎng)領(lǐng)域的競爭能力。ATM邏輯連接：虛通路連接VCC （標(biāo)識：VCI）（ATM中的邏輯連接，基本交換單元，通過網(wǎng)絡(luò)在端用戶之間建立起來的，一個可變速率的、全雙工、固定大小的信元通過該連接進

15、行傳輸交換）虛通道連接VPC（標(biāo)識：VPI）（一群有相同端點的VCC）使用虛通道的優(yōu)點：簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；提高網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性；縮短了處理和連接建立的時間；增強網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)第四章：協(xié)議和TCP/IP協(xié)議簇TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)：將通信工作組織成五個相對獨立的層次：物理層、網(wǎng)絡(luò)接入層、互聯(lián)網(wǎng)層、運輸層物理層：涵蓋了數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和傳輸媒體或網(wǎng)絡(luò)之間的接口網(wǎng)絡(luò)接入層：一個端系統(tǒng)和跟它連接的網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換互聯(lián)網(wǎng)層：隱藏底層的具體實現(xiàn)，使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP 物理地址；邏輯地址運輸層：通常采用傳輸控制協(xié)議，提供數(shù)據(jù)交換過程的可靠性三次握手：四次揮手端口：主機上每個應(yīng)用程序都必須有一個此主機上唯一的地址，這個

16、地址使主機-主機協(xié)議（TCP/UDP）能夠?qū)?shù)據(jù)交付給正確的進程。應(yīng)用層：支持各種應(yīng)用程序鎖必須的邏輯功能，每一個不同種類的應(yīng)用程序都需要一個專供這種應(yīng)用程序使用的單獨的模塊常見TCP/IP應(yīng)用：簡單郵件傳送協(xié)議SMTP；文件傳送協(xié)議FTP；TELNET遠程登錄第五章天線與傳播天線：輻射模式、類型輻射模式：輻射方向圖天線在各個方向上傳輸信號的能量強度用二維圖形方式表達天線輻射電磁波的能量強度和角度波束寬度（半功率波束寬度、3dB波束寬度）：計算天線方向性的計算值，在這個角度中，天線輻射的功率至少是最佳方向輻射功率的一半類型：各向同性天線；偶極天線（天線的長度是有效傳輸信號波長的一半）；1/4波

17、長垂直天線；拋物面反射天線地面微波和衛(wèi)星通信天線增益：天線定向性的度量，在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的各向同性天線在空間同一點處所產(chǎn)生的信號功率之比天線有效面積：取決于天線的尺寸和形狀傳播方式地波：當(dāng)發(fā)射點和接受點都在地面上，且天線高度比工作波長短得多時，無線電波在兩點間沿著地面?zhèn)鞑サ哪Ｊ剑?MHz以下，靠近地面的波陣面速度變慢，波陣面向下傾斜，由衍射引起，與電磁波碰到障礙物時反應(yīng)有關(guān)，無法穿透大氣層） AM（調(diào)幅）無線電天波：電波從地面發(fā)射，被大氣層中的電離層反射，再被地面反射（傳播距離可達幾千公里，30-300千赫）國際廣播直線（視距傳播）LOS：發(fā)送和接收天線必須在彼此的有效視

18、距（20-50KM）內(nèi)，適用于30MHz以上的信號，不會被電離層反射直線傳播公式直線傳播：衰減、自由空間損耗（公式）衰減：電磁波能量在介質(zhì)中隨著傳輸距離而減?。河邢蚪橘|(zhì)中，與傳輸距離的指數(shù)呈正比；無向介質(zhì)中，接收到的信號必須有足夠的能量水平，被正確識別，信號的功率必須能夠壓制噪聲，頻率越高，衰減越大，因此信號經(jīng)過衰減會有一定程度失真對于全向天線，損耗隨頻率的增高而增高，而對于定向天線，頻率越低，損耗越大，為什么？答：通過提高天線增益彌補損耗，當(dāng)距離固定時，頻率增加導(dǎo)致增加的損耗為20lgf，然而加入考慮天線增益及固定的天線面積，損耗的變化為-20lgfè較高頻率處確實存在損耗的減少移

19、動環(huán)境中的衰落：多徑、衰落類型、差錯補償機制：噪聲：熱噪聲、交調(diào)噪聲、串?dāng)_噪聲、脈沖噪聲1Hz帶寬中的熱噪聲功率表示為N0=kT(W/Hz) k=1.38*10的負23次方J/KBHz:N=kTB其他損耗來源：大氣層吸收，折射，多徑衰落：在移動環(huán)境下，由于信號電波不斷改變傳輸?shù)穆窂胶徒橘|(zhì)，因此接收到的信號功率隨時間不斷變化：反射：當(dāng)電磁波遇到遠大于其波長的物體表面衍射：障礙物不能被穿透，且大于電磁波長散射：當(dāng)障礙物大小和波長相近，形成幾個較弱的電磁波向周圍傳播多徑傳播的效果：識別困難，如果有LOS路徑，則它包含大部分信號能量，衰落不明顯；否則衰落明顯；碼間干擾，不同延遲信號同時到達衰落類型：快

20、衰落（在半個波長的移動距離內(nèi)信號能量水平劇烈變化）和慢衰落（用戶移動造成的環(huán)境變化產(chǎn)生慢衰落）；平衰落（信號在所有頻率上衰落）和選擇性衰落衰落信道模型：AWGN衰落信道（信號受到信道熱噪聲的影響產(chǎn)生衰落，對空間通信和有限通信較為準(zhǔn)確，對地面無線通信不準(zhǔn)確）；Rayleigh衰落信道（發(fā)射和接收天線之間無顯著傳輸路徑，有多個非顯著傳輸路徑，便于分析，適用于戶外無線環(huán)境）；Rican衰落信道（發(fā)射和接收天線之間有顯著的LOS傳輸路徑，并有多個非顯著傳輸路徑，適用于室內(nèi)）信道參數(shù)K=主路徑能量水平/其他路徑的能量水平K=0 瑞利信道；K=無窮 AWGN信道差錯補償機制：1、 前向糾錯碼：為每塊待傳輸

21、的數(shù)據(jù)塊加上糾錯碼，糾錯碼根據(jù)數(shù)據(jù)塊內(nèi)容產(chǎn)生，接收端從接收到的數(shù)據(jù)獨立計算出糾錯碼，并和接收到的糾錯碼比較，不一致則試圖根據(jù)糾錯碼確定錯誤位置和糾錯，后向糾錯（檢錯+重傳）通常，實際傳輸?shù)腷it/數(shù)據(jù)bit比值=2-3，即1/2或1/3的信道容量用于差錯控制，必需2、 自適應(yīng)均衡3、 分集技術(shù)采用多個邏輯信道，傳輸信息的不同成分空間分集：例如多個天線接收信號頻率分集：通過多個載波傳輸時間分集：數(shù)據(jù)擴展到時間，以使得突發(fā)噪聲影響較少的位數(shù)，應(yīng)對較長時間的嚴(yán)重衰落（時分復(fù)用TDM、塊調(diào)整）,代價是延遲。第六講：路徑損耗和陰影衰落大尺度傳播效應(yīng)路徑損耗：由發(fā)射功率的輻射擴散及信道的傳播特性造成，一般

22、認為對于相同收發(fā)距離，路徑損耗相同（長距離）陰影效應(yīng)：由發(fā)射機和接收機之間的障礙物造成，障礙物通過吸收、反射、散射和繞射等方式衰減信號功率，甚至嚴(yán)重時阻斷信號（障礙物尺寸）大尺度傳播效應(yīng)：兩者在相對較大距離上引起的功率變化小尺度傳播效應(yīng)：如多徑信號干涉，在波長數(shù)量級距離上引起功率變化自由空間路徑損耗自由空間和射線跟蹤模型將忽略多普勒頻移；統(tǒng)計衰落模型考慮多普勒頻移路徑增益分貝值：路徑損耗分貝值的負數(shù) PG=-PL=10log10(Pr/Pt)發(fā)送信號s(t)功率Pt則有自由空間路徑損耗：自由空間路徑增益：例題1：有一室內(nèi)WLAN，載波頻率fc=900MHz,小區(qū)半徑10m，使用全向天線。自由空

23、間路徑損耗模型下，如果要求小區(qū)所有終端的最小接收功率為10W,問接入點發(fā)射功率應(yīng)該是多大？如果工作頻率變成5GHz，相應(yīng)所需的發(fā)射功率又是多少？射線跟蹤兩徑模型（公式）射線跟蹤模型：包含直射、反射、繞射和散射等各種衰落分量（建模需要知道發(fā)射機和接收機周圍所有物體的幾何和介電特性）兩徑模型：地面反射波+直射波à少量反射體的孤立區(qū)域à只需知道天線高度接收功率：當(dāng)d充分大，接收功率與d的四次方成反比，且與波長無關(guān)臨界距離：d c =4h t h r /à用于系統(tǒng)設(shè)計，若蜂窩系統(tǒng)的電波符合兩徑模型：dc為小區(qū)半徑Eg2：請計算城市微小區(qū)（ h t =10m, h r =3

24、m ）和室內(nèi)微小區(qū)（ h t =3m, h r =2m ）兩徑模型的臨界距離，發(fā)射頻率f =2GHz. cÞ Tips: d c =4h t h r /Þ 小區(qū)內(nèi)信號隨d 2 下降鄰小區(qū)干擾隨d 4 下降，現(xiàn)在的微小區(qū)為了保證容量，半徑更??；蜂窩系統(tǒng)電波傳播很少符合兩徑模型十徑模型：適于街道、走廊à天線高度/街道、走廊寬度包括各種一次、兩次和三次反射信號，具體：直射LOS、地面反射GR、一次墻面反射SW、兩次墻面反射DW、三次墻面反射TW、墻地WG反射路徑和地墻反射路徑GW得到的接收功率隨距離的平方下降，即使距離很大也是如此通用模型：任意傳播環(huán)境à還需反

25、射體、繞射體、散射體幾何和介電特性簡化路徑損耗模型（公式）奧村模型：城市宏小區(qū)信號預(yù)測哈塔模型：校正后可用于郊區(qū)和鄉(xiāng)村，與奧村模型不同，不再對特定傳輸路徑進行校正，當(dāng)d>1km時，是奧村模型很好的近似折現(xiàn)（多斜率）模型：室外為小區(qū)和室內(nèi)信道，通過多種方法確定轉(zhuǎn)折點的數(shù)量和位置，通過線性回歸得到每段斜率，特例為雙斜率模型（兩徑模型在d>ht可近似為它）簡化路徑損耗模型：陰影衰落最常用的統(tǒng)計模型：對數(shù)正態(tài)陰影模型發(fā)射和接收功率比值假設(shè)為一個對數(shù)正態(tài)分布的隨機變量路徑損耗和陰影衰落的混合模型：簡化路徑損耗模型+對數(shù)正態(tài)陰影衰落隨機過程。接收功率和反射功率之比的分貝值：第七講：統(tǒng)計多徑信道

26、模型(不考察電平通過率、平均衰落時長、離散時間模型、空時信道模型)時變信道沖激響應(yīng)多徑信道的時延拓展：最先到達信號分量和最后達到信號分量之間的時間延遲à導(dǎo)致接受端信號的失真多徑信道時變性：來源于發(fā)射機或接收機的運動，使多徑傳播中發(fā)射點的位置隨時間變化；各徑的脈沖幅度、時延乃至多徑數(shù)目不斷變化忽略噪聲，接收信號是直射信號分量及所有可分辨多徑多分量之和寬帶信道：一般有可分辨的多徑分量，接收信號是單反射體形成的分量或多個不可分辨分量的和寬帶信道：接收信號每一項都是不可分辨的每個可分辨徑都是隨時間變化的，是平穩(wěn)遍歷隨機過程對于時不變信道t為常量多徑傳播對接收信號影響-直射徑與多徑時延擴展相對

27、于信號帶寬倒數(shù)的大小相對很小（帶寬遠小于時延擴展的倒數(shù)/時延擴展遠小于發(fā)送信號帶寬的倒數(shù)）：不可分辨分量à窄帶衰落模型相對較大：可分解為若干個可分辨分量-à寬帶衰落模型功率時延譜確定時延擴展à平均時延擴展和均方根時延擴展（圍繞平均變化程度的最好測度）窄帶衰落模型（Tm<<1/B）Tm采用均方根時延擴展有限狀態(tài)馬氏信道：簡單又能反應(yīng)平衰落信道主要特性的模型可用于衛(wèi)星信道、室內(nèi)信道、瑞利衰落信道等等寬帶衰落模型（功率時延譜、相關(guān)帶寬、多普勒功率譜和相關(guān)事件，公式）寬帶信號：多徑時延擴展Tm多增加了一個失真因素，若發(fā)送脈沖持續(xù)時間為T，到接收端脈沖擴展成T+

28、Tm（Tm<<T 重疊信號互相干涉，窄帶衰落，對后續(xù)脈沖干擾??；Tm>>T，碼間干擾）；還需要考慮時延擴展和信道時變性對信號的影響同窄帶信道一樣，在寬帶信道中，假定：每徑的相位服從均勻分布，則c(,t)同相分量和正交分量是相互獨立的高斯過程，其自相關(guān)函數(shù)相同、均值為0、互相關(guān)為0；在徑數(shù)較少時也能成立，只要各徑幅度為瑞利分布、相位為均勻分布。信道大多數(shù)是廣義平穩(wěn)的，聯(lián)合統(tǒng)計特性只與時間差有關(guān)；實際環(huán)境中時延分別為t1,t2 分別來自不同散射體，其信道應(yīng)不相關(guān)，稱這樣的信道為不相關(guān)散射信道；同時具備廣義平穩(wěn)和不相關(guān)散射兩個特性，則稱為廣義平穩(wěn)不相關(guān)信道如果發(fā)送帶寬B<

29、;<Bc的窄帶信號à信道帶寬內(nèi)的衰落是高度相關(guān)的à整個帶寬上衰落近似相等à平衰落如果信號帶寬B>>Bcà間隔超過相干帶寬的兩個頻率點上的信道幅度近似獨立à帶寬內(nèi)信道幅度變化很大à頻率選擇性衰落如果B=Bcà介于平衰落和頻率選擇性衰落之間第八講無線信道的信道容量（不考察時變頻率選擇性信道容量）AWGN信道容量（公式！）信道容量：不考慮編碼時延和復(fù)雜度條件下，使誤碼率趨向于無限小的最高傳輸速率信道輸入和信道輸出之間的互信息量香農(nóng)定義信道容量為：互信息量在不同信道輸入分布下的最大值信道輸入輸出關(guān)系：yi=xi+n

30、iÞ假設(shè)信道帶寬B，接收信號功率P，接收信噪比 (SNR)：定義為xi的功率除以ni的功率為恒定值，Þ 白噪聲的單邊功率譜密度是：N 0 /2 AWGN 信道的容量由著名的香農(nóng)公式給出C=Blog2(1+)香農(nóng)證明：信道容量等于遍歷所有可能的輸入分布后得到的最大互信息量香農(nóng)容量作為數(shù)據(jù)速率上界無線信道一般表現(xiàn)為平衰落或頻率選擇性衰落平衰落信道容量（公式?。┬诺廊萘咳Q于發(fā)送端和接收端對gi的了解情況，三種：1) 信道分布信息（ CDI）已知：發(fā)送端和接收端都已知gi的分布已知CDI，可達到容量輸入分布問題在兩種情形下可以求解：1）獨立同分布的瑞利信道 2）有限狀態(tài)馬氏信道2

31、) 接收端已知CSI：接收端已知gi在時刻i的值，且發(fā)送端和接收端都已知gi的分布等同于已知i且發(fā)送接收端都已知gi的分布A 香農(nóng)容量（遍歷容量）B 帶中斷的容量3) 發(fā)送端和接收端都已知 CSI：發(fā)送端和接收端都已知gi在時刻i的值及gi的分布頻率選擇性衰落信道容量（公式?。┑诰胖v衛(wèi)星通信（基本概念和原理）衛(wèi)星軌道、傳輸損傷覆蓋區(qū)域：全球性、區(qū)域性、國家性服務(wù)類型：固定服務(wù)、廣播服務(wù)、移動服務(wù)衛(wèi)星衛(wèi)星軌道分類：1、 以球心作為圓心的圓形；以球心作為兩焦點之一的橢圓形2、 赤道軌道、極地軌道、傾斜軌道3、 通信衛(wèi)星高度劃分：地球同步軌道GEO、中軌道MEO、低軌道LEO衛(wèi)星鏈路傳輸效果的依賴因

32、素-傳輸損傷A 地面站天線和衛(wèi)星天線間的距離 B 下行鏈路時，地面站天線與衛(wèi)星目的點之間的地面距離（中心店：最高輻射功率） C 大氣衰減（氧氣、水；地面站到衛(wèi)星的仰角，仰角越小所需穿越的大氣層越厚；頻率，頻率越高，衰減效應(yīng)越大）容量分配分頻：一個單獨的GEO可以處以一個相當(dāng)大的帶寬，將他們劃分為一系列承載較小帶寬的信道，這些信道每一個都要執(zhí)行一個容量分配任務(wù)三種類型：頻分多址；時分多址；碼分多址第十講蜂窩式無線網(wǎng)絡(luò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的原理：頻率重用：利用信號功率隨傳輸距離衰減呢的特點，不同空間位置上復(fù)用頻率，將空間區(qū)域劃分為若干個互不重疊的小區(qū)，每個小區(qū)分配一個信道集，不同小區(qū)可以復(fù)用相同信道集，同信道小區(qū)必須有足夠的分割距離以防干擾，即在彼此相鄰某些距離的蜂