《大话无线通信》读书笔记——一、二章

个人读书笔记,由于是计算机出身,所以可能理解有误。欢迎指正、讨论。

未完待续。

第一章

无线信道中存在问题:

  1. 如何区分信号来自哪个手机:多址(不同频率)、复用(不同时间)
  2. 手机如何找到基站:基站广播信息(GSM-扫描全频段/CDMA-检查固定频段)
  3. 基站如何找到手机:手机位置变化时,周期性主动上报位置/存在位置寄存器中
  4. 如何识别手机用户身份:IMSI/ESN + 密码
  5. 如何不被窃听:数字通信系统中加密
  6. 如何保证移动打电话不出现问题:软切换(是否切换由-接受信号强度+通话质量决定)

无线通信网络结构GSM(按故事里提及的总结,可能有误):

注:

MS-mobile station/BTS-base transceiver station/BSC-base station controller/BSS-base station subsystem

MSC-mobile switching center/OMC-operation & maintenance center

红色为消息链路,OML-operation and maintenance link/RSL-radio signalling link

第二章

模拟通信系统功能框图

数字通信系统功能框图

信源编码:希望编码简洁、不冗余

信道编码:希望信息尽量完整接收

数字通信优点:易噪声处理;便于保密;实现成本低

信号

  • 时域

模拟信号:一段时间内,信号强度变化平滑,没有中断或不连续

数字信号:一段时间内信号强度保持常量值,下段时间变为另一个常量值

周期信号- s(t+T)=s(t),正弦波:S(t)=Asin(2πft+θ)

  • 频域

如果给每个谐波分量一个合适的系数,然后叠加,结果会越来越接近一个方波。

周期信号的方波可以用正弦信号以及其谐波表示。

信号分析工具——傅里叶级数和傅里叶分析

傅里叶、狄里赫利:在一定条件下,周期信号可以用成谐波关系的正弦函数级数来表示。

周期信号的数学表达——傅里叶级数(“将看起来没什么规律的周期信号给规律化了”)、公式如图

非周期信号的数学阐述——傅里叶分析(“非周期信号可以看作周期无限长的周期信号”)、公式如图

          从频域角度理解信号:将信号理解为不同频谱的复指数信号的叠加,即基波分量和谐波分量的叠加,不同频率的谐波分类有不同的权重系数。

模拟信号→数字信号

声波、光波:模拟信号 → 比特信号流:数字信号

奈奎斯特采样定理:如果一个信号是带限的,如果采样的样本足够密集(采样频率>2*信号带宽),就可以无失真的还原信号。

  • 采样:把时间连续的信号变成时间离散的信号
  • 量化:将取值连续的采样变成取值离散的采样(均匀量化——小信号误差大、非均匀量化——采样值经压缩再均匀量化)
  • 编码:越简单、效率越高越好(PCM、△M、DPCM)信源编码+信道编码
    • 信源编码:以提高信通有效性为目的(压缩信源冗余度、“相同信息量的更少比特位”)
    • 信道编码:以提高信息传输的可靠性为目的(“增加信源冗余度,加一些验证信息”,检错重发法/前向纠错法/反馈矫正法)

调制

目的:

  • 为了和信道匹配(“低频易急剧衰减”)
  • 电磁波频率与无线尺寸要匹配(否则所需天线太高)
  • 高频段更易频分复用

如何调制:将比特流信息嵌入到电磁波的过程,幅移键控ASK-amplitude shift keying/ 频移键控FSK-frequency/ 相移键控PSK-phase

整个过程到这就结束了,再来看这张图就更清晰。

信道与信道容量

信道上能传输的最大速率称为信道容量

  • 数据率:数据能通信的速率、bit/s
  • 带宽:传输信号所占的带宽、Hz(频谱宽度)
  • 噪声:平均噪声电平,关注的统计学上的意义
  • 误码率

无噪声的完美信道——奈奎斯特带宽(B-2B)

有噪声真实信道——香农容量(公式见右)(“带宽↑不一定能增加传输速率”)

无线信道的衰落

小尺度效应:多径效应(如:瑞森Rician衰落)

大尺度效应:距离衰减引起的路径损耗(自由空间传播模型)、障碍物造成的阴影(服从对数正态分布-慢衰落)

 

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