大足网站设计,室内设计网站哪里可以看,小米发布会8月,招聘58同城招人文章目录 前言一、电磁波的定义、特性、波谱1、电磁波的特性2、电磁波谱的划分及用途 二、地球大气层的结构三、电磁波的传播方式1、地波#xff08;ground-wave#xff09;2、天波#xff08;sky-wave#xff09;3、视线传播#xff08;line-of-sight#xff09;①、相关… 文章目录 前言一、电磁波的定义、特性、波谱1、电磁波的特性2、电磁波谱的划分及用途 二、地球大气层的结构三、电磁波的传播方式1、地波ground-wave2、天波sky-wave3、视线传播line-of-sight①、相关特性②、增大视线传播距离的其他途径 四、随参信道的特性与影响1、随参信道的特性2、多径传播对于宽带信号的影响①、频率选择性衰落②、避免频率选择性衰落的方法 3、OFDM —— 减小频率选择性衰落的有效措施之一①、定义②、思想 五、信道容量1、无扰信道的容量——奈奎斯特定理2、有扰信道的容量——香农公式①、定义②、结论③、应用 3、联系 前言
记录一下通信原理学习笔记主要内容包括电磁波的概念及传播方式以及随参信道的特性与影响、信道容量相关知识。 一、电磁波的定义、特性、波谱
1、电磁波的特性
低频电磁波主要束缚在有形的导电体内传递。高频电磁波即可在空间也可在导电体内传递。电磁波在空间的传播速度等于光速 c 3 c3 c3x 1 0 8 m / s 10^8m/s 108m/s频率 f f f和波长 λ \lambda λ是电磁波的重要特性 λ c f \lambda\large \frac{c}{f} λfc为了有效地发射和接收电磁波天线尺寸 h ≥ λ 10 h\geq\large \frac{\lambda}{10} h≥10λ f f f越高 -- λ \lambda λ越短 -- h h h越小
2、电磁波谱的划分及用途 二、地球大气层的结构
对流层约 0~10 km平流层约 10~60 km电离层约 60~400 km
三、电磁波的传播方式
1、地波ground-wave
频率 2MHz特性有绕射能力距离数百或数千 km应用AM 广播
2、天波sky-wave
频率2~30 MHz特性被电离层反射距离约 4000 km一跳用于远程、短波通信
3、视线传播line-of-sight
①、相关特性
频率 30 MHz特征直线传播、穿透电离层用途超短波和微波通信、卫星和外太空通信距离与天线高度 h 有关 h D 2 8 r ≈ D 2 50 ( m ) h\frac{D^2}{8r}\approx\frac{D^2}{50}(m) h8rD2≈50D2(m) D D D 为收发天线间距离 k m km km r 6370 k m r6370km r6370km r r r 是地球半径
例如设收发天线的架设高度均为 40 m 40m 40m则最远通信距离为 D 44.7 k m D44.7km D44.7km
②、增大视线传播距离的其他途径
微波中继微博接力卫星中继静止卫星、移动卫星平流层通信
1、微波中继 2、卫星中继 优点通信容量大传输质量稳定 传输距离远覆盖区域广 缺点传输时延大信号衰减大 造价高。
四、随参信道的特性与影响 随参信道指的是传输特性随时间随机变化的信道 如短波电离层反射、各种散射信道、移动通信信道等 1、随参信道的特性
衰减随时间变化时延随时间变化多径传播
多径传播发端的信号经过了多条路径到达了接收端或者说接收信号是多条路径下来的合成信号。 由于每条路径对信号的衰减和时延随机变化因此多径传播现象对信号会带来严重的影响 2、多径传播对于宽带信号的影响
①、频率选择性衰落
传输零点位置衰减最小传输极点位置
信道对不同频率的信号成分有不同的衰减且随时间变化 τ \tau τ为两条路径的相对时延差 结论①多径传播使信号产生瑞利型衰落与频率弥散 结论②多径传播造成频率选择性衰减
②、避免频率选择性衰落的方法
信道相关带宽 Δ f 1 / τ \Delta f1/\tau Δf1/τ ——相邻传输零点的频率间隔应使信道带宽 B s B_s Bs小于 Δ f \Delta f Δf工程经验公式 B s ( 1 / 3 B_s(1/3 Bs(1/3~ 1 / 5 ) Δ f 1/5)\Delta f 1/5)Δf数字信号的码元宽度 T s 3 T_s3 Ts3~ 5 ) τ 5)\tau 5)τ —— R B 1 T s R_B\frac{1}{T_s} RBTs1码元速率决定了数字信号占用的带宽注数字信号码元宽度 T s T_s Ts 这就意味着要限制码元速率对传输高速的数字信号时频选衰落将会引起严重的码间串扰但是实际中我们需要高速传输那么高速传输必然会引起频选衰落怎么办呢OFDM —— 减小频率选择性衰落的有效措施之一。
3、OFDM —— 减小频率选择性衰落的有效措施之一
①、定义
正交频分复用Orthogonal Frequency Division Multiplexing是 4G 的关键技术之一
—— 具有较强的抗多径传播和抗频率选择性衰落的能力以及较高的频谱利用率在高速无线通信系统中得到了广泛应用。 T s T_s Ts短 ---- 占用 B B B大
②、思想
思想将信道分成 N 个正交子信道将高速数据信号经过串/并转换成 N 路并行的低速子数据流分别调制到各子载波上并行传输。 T s T_s Ts长 ---- 占用 B B B小 因占用带宽小所以子信道的信号带宽 信道的相关带宽所以每个子信道上可以看成是平坦型衰落从而消除码间串扰子信道的均衡也相对容易。
五、信道容量
1、无扰信道的容量——奈奎斯特定理
奈奎斯特证明对于一个带宽为 B 赫兹的无扰信道其所能承载的最大信息速率信道容量为 C 2 B log 2 M b / s C2B\log_2^Mb/s C2Blog2Mb/s B B B —— 信道带宽Hz M M M —— 信号电平数进制数
例使用 B 3000 H z B3000Hz B3000Hz 的话音信道通过调制解调器来传输数字信息
若 M 2 M2 M2 则 C 6000 ( b / s ) C 6000 (b/s) C6000(b/s)若 M 4 M4 M4 则 C 12000 ( b / s ) C 12000 (b/s) C12000(b/s)若 M 8 M8 M8 则 C 18000 ( b / s ) C18000 (b/s) C18000(b/s) 给定B增加M 可提高C 给定MB加倍则C加倍 2、有扰信道的容量——香农公式
①、定义
信息论之父——香农证明对于加性高斯白噪声AWGN信道其无差错传输的最大平均信息速率信道容量为 C B log 2 1 S N b / s ——香农公式 CB\log_2^{1\frac{S}{N}}b/s——香农公式 CBlog21NSb/s——香农公式 等价式 C B log 2 1 S n 0 B b / s CB\log_2^{1\frac{S}{n_0B}}b/s CBlog21n0BSb/s 式中 S S S——信号平均功率W B B B——信道带宽Hz n 0 n_0 n0——噪声单边功率谱密度W/Hz N n 0 B Nn_0B Nn0B——噪声功率W
②、结论
信道容量 C C C 依赖于 B 、 S B、S B、S 和 n 0 n_0 n0 三要素。 B B B一定增大 S S S 或减小 n 0 n_0 n0( 即提高 S / N S/N S/N)可增大 C C C 若 S → ∞ S \to \infty S→∞则 C → ∞ C\to \infty C→∞ 若 n 0 → 0 n_0 \to 0 n0→0则 C → ∞ C\to \infty C→∞ S / n 0 S/n_0 S/n0,一定当 B → ∞ B \to \infty B→∞ 时 C C C 趋于有限定值 lim B → ∞ C lim B → ∞ B l o g 2 1 S n 0 B ≈ 1.44 S n 0 \lim_{B \to \infty} C \lim_{B \to \infty} Blog_2^{1\frac{S}{n_0B}}\approx1.44\frac{S}{n_0} B→∞limCB→∞limBlog21n0BS≈1.44n0S 信道容量极限 若实际信息速率 R b ≤ C R_b \leq C Rb≤C则总能找到一种信道编码方式实现无差错传输若 R b C R_b C RbC则不可能实现无差错传输。
③、应用
通过 B B B 与 S / N S/N S/N 的互换可保证一定的信道容量 C C C
增加 B B B可以换取 S / N S/N S/N 的降低——宇宙飞行深空探测CDMA提高 S / N S/N S/N可以换取 B B B 的减小——有线载波电话频带拥挤场合
3、联系
下面例题将香农公式和奈奎斯特定理两者结合的一个例子 评注在香农公式给定的信道容量之下由奈奎斯特定理确定信号信号电平数 M 我的qq2442391036欢迎交流
