個人讀書筆記,由於是計算機出身,所以可能理解有誤。歡迎指正、討論。
未完待續。
第一章
無線信道中存在問題:
- 如何區分信號來自哪個手機:多址(不同頻率)、複用(不同時間)
- 手機如何找到基站:基站廣播信息(GSM-掃描全頻段/CDMA-檢查固定頻段)
- 基站如何找到手機:手機位置變化時,週期性主動上報位置/存在位置寄存器中
- 如何識別手機用戶身份:IMSI/ESN + 密碼
- 如何不被竊聽:數字通信系統中加密
- 如何保證移動打電話不出現問題:軟切換(是否切換由-接受信號強度+通話質量決定)
無線通信網絡結構GSM(按故事裏提及的總結,可能有誤):
注:
MS-mobile station/BTS-base transceiver station/BSC-base station controller/BSS-base station subsystem
MSC-mobile switching center/OMC-operation & maintenance center
紅色爲消息鏈路,OML-operation and maintenance link/RSL-radio signalling link
第二章
模擬通信系統功能框圖
數字通信系統功能框圖
信源編碼:希望編碼簡潔、不冗餘
信道編碼:希望信息儘量完整接收
數字通信優點:易噪聲處理;便於保密;實現成本低
信號
- 時域
模擬信號:一段時間內,信號強度變化平滑,沒有中斷或不連續
數字信號:一段時間內信號強度保持常量值,下段時間變爲另一個常量值
週期信號- s(t+T)=s(t),正弦波:S(t)=Asin(2πft+θ)
- 頻域
如果給每個諧波分量一個合適的係數,然後疊加,結果會越來越接近一個方波。
週期信號的方波可以用正弦信號以及其諧波表示。
信號分析工具——傅里葉級數和傅里葉分析
傅里葉、狄裏赫利:在一定條件下,週期信號可以用成諧波關係的正弦函數級數來表示。
週期信號的數學表達——傅里葉級數(“將看起來沒什麼規律的週期信號給規律化了”)、公式如圖
非週期信號的數學闡述——傅里葉分析(“非週期信號可以看作週期無限長的週期信號”)、公式如圖
從頻域角度理解信號:將信號理解爲不同頻譜的復指數信號的疊加,即基波分量和諧波分量的疊加,不同頻率的諧波分類有不同的權重係數。
模擬信號→數字信號
聲波、光波:模擬信號 → 比特信號流:數字信號
奈奎斯特採樣定理:如果一個信號是帶限的,如果採樣的樣本足夠密集(採樣頻率>2*信號帶寬),就可以無失真的還原信號。
- 採樣:把時間連續的信號變成時間離散的信號
- 量化:將取值連續的採樣變成取值離散的採樣(均勻量化——小信號誤差大、非均勻量化——採樣值經壓縮再均勻量化)
- 編碼:越簡單、效率越高越好(PCM、△M、DPCM)信源編碼+信道編碼
- 信源編碼:以提高信通有效性爲目的(壓縮信源冗餘度、“相同信息量的更少比特位”)
- 信道編碼:以提高信息傳輸的可靠性爲目的(“增加信源冗餘度,加一些驗證信息”,檢錯重發法/前向糾錯法/反饋矯正法)
調製
目的:
- 爲了和信道匹配(“低頻易急劇衰減”)
- 電磁波頻率與無線尺寸要匹配(否則所需天線太高)
- 高頻段更易頻分複用
如何調製:將比特流信息嵌入到電磁波的過程,幅移鍵控ASK-amplitude shift keying/ 頻移鍵控FSK-frequency/ 相移鍵控PSK-phase
整個過程到這就結束了,再來看這張圖就更清晰。
信道與信道容量
信道上能傳輸的最大速率稱爲信道容量
- 數據率:數據能通信的速率、bit/s
- 帶寬:傳輸信號所佔的帶寬、Hz(頻譜寬度)
- 噪聲:平均噪聲電平,關注的統計學上的意義
- 誤碼率
無噪聲的完美信道——奈奎斯特帶寬(B-2B)
有噪聲真實信道——香農容量(公式見右)(“帶寬↑不一定能增加傳輸速率”)
無線信道的衰落
小尺度效應:多徑效應(如:瑞森Rician衰落)
大尺度效應:距離衰減引起的路徑損耗(自由空間傳播模型)、障礙物造成的陰影(服從對數正態分佈-慢衰落)