類比:城市道路上的汽車的車速和什么有關(guān)系?和道路的寬度有關(guān)系,和自己車的動力有關(guān)系,也其他干擾因素有關(guān)系(如:車量的多少和紅燈的數(shù)量)。
香農(nóng)定理是所有通信制式最基本的原理。 C=Blog2(1+S/N): 其中C是可得到的鏈路速度,B是鏈路的帶寬,S是平均信號功率,N是平均噪聲功率,S/N即信噪比。香農(nóng)定理給出了鏈路速度上限(比特每秒(bps))和鏈路信噪比及帶寬的關(guān)系。香農(nóng)定理可以解釋3G各種制式由于帶寬不同,所支持的單載波最大吞吐量的不同
類比:下大雨后,農(nóng)村的土路上中間積滿了水,大家只好沿著路邊排隊通過。路的有效通過面積由于積水而減少,影響了人們的出行效率。
由于導(dǎo)體內(nèi)部的感抗對交流電的阻礙作用比表面更大,交流電通過導(dǎo)體時,各部分的電流密度不均勻,導(dǎo)體表面電流密度大(減少了截面積,增大了損耗),這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng).交流電的頻率越高,趨膚效應(yīng)越顯著,頻率高到一定程度,可以認為電流完全從導(dǎo)體表面流過.實際應(yīng)用:空心導(dǎo)線代替實心導(dǎo)線,節(jié)約材料;在高頻電路中使用多股相互絕緣細導(dǎo)線編織成束來削弱趨膚效應(yīng)。
類比:穿著相同、長相相似的雙胞胎兄弟同一時間并排出現(xiàn),一般人難以區(qū)分。如果他們肩并肩同一動作照相,好像一個人照得有重影,看的人以為自己眼花了。
相干時間就是信道保持恒定的最大時間差范圍,發(fā)射端的同一信號在相干時間之內(nèi)到達接收端,信號的衰落特性完全相似,接收端認為是一個信號。如果該信號的自相關(guān)性不好,還可能引入干擾,類似照相照出重影讓人眼花繚亂。從發(fā)射分集的角度來理解:時間分集要求兩次發(fā)射的時間要大于信道的相干時間,即如果發(fā)射時間小于信道的相干時間,則兩次發(fā)射的信號會經(jīng)歷相同的衰落,分集抗衰落的作用就不存在了。TD-SCDMA每個chip為時間長度為0.78us,也就是碼片之間的相干時間是0.78us,同一信號通過不同路徑到達接收端的碼片超過這個時間,就有多徑分集的效果;否則,形成自干擾。
類比:在城市繁忙的交通干線上,有一段路的一半正在整修。由于道路由寬變細,來往車輛的速度就需要慢下來,有的車被擠到了自行車道上,還有的車索性繞道。
相干帶寬是表征多徑信道特性的一個重要參數(shù),它是指某一特定的頻率范圍,在該頻率范圍內(nèi)的任意兩個頻率分量都具有很強的幅度相關(guān)性,即在相干帶寬范圍內(nèi),多徑信道具有恒定的增益和線性相位。在無線通信系統(tǒng)中,如果信號的帶寬小于信道的相干帶寬,則接收信號會經(jīng)歷平坦衰落過程,此時發(fā)送信號的頻譜特性在接收機內(nèi)仍能保持不變。如果信號的帶寬大于信道的相干帶寬,則接收信號會經(jīng)歷頻率選擇性衰落,此時接收信號的某些頻率比其他分量獲得了更大的增益,使接收信號產(chǎn)生了失真,從而引起符號間干擾。
類比:當(dāng)想把走在你前面的朋友張華叫住,你喊一聲他的名字:“喂,張華!”發(fā)現(xiàn)他沒聽著,你還會再提高嗓門喊他的名字。如果張華已經(jīng)聽到你的聲音,他告訴你:“你小聲點,把別人嚇著。”,你就會降低聲音和他說話。
功率控制能保證每個用戶所發(fā)射功率到達基站礎(chǔ)保持最小,既能符合最低的通信要求,同時又避免對其他用戶信號產(chǎn)生不必要的干擾,使系統(tǒng)容量最大化。當(dāng)手機在小區(qū)內(nèi)移動時,它的發(fā)射功率需要進行變化.當(dāng)它離基站較近時,需要降低發(fā)射功率,減少對其它用戶的干擾,當(dāng)它離基站較遠時,就應(yīng)該增加功率,克服增加了的路徑衰耗.
趣聞:麥克斯韋后期的生活充滿了煩惱。他的學(xué)說沒有人理解,妻子又久病不愈。這雙重的不幸,壓得他精疲力盡。為了看護妻子,他曾經(jīng)整整三個星期沒有在床上睡過覺。盡管這樣,他的講演,他的實驗室工作,卻從來沒有中斷過。1879年是麥克斯韋生命的最后一年,他仍然堅持不懈地宣傳電磁理論。這時,他的講座只有兩個聽眾。一個是美國來的研究生,另一個就是后來發(fā)明電子管的弗萊明。空曠的階梯教室里,只在頭排坐著兩個學(xué)生。麥克斯韋夾著講義,照樣步履堅定地走上講臺,他面孔消瘦,表情嚴肅而莊重。仿佛他不是在向兩個聽眾,而是在向全世界解釋自己的理論。1879年11月5日,麥克斯韋患癌癥去世,終年只有49歲。他的功績,在他活著的時候卻沒有得到人們重視。在赫茲證明了電磁波存在以后才公認他是“牛頓以后世界上最偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家”。
麥克斯韋方程組Maxwell's equations描述電場與磁場的四個基本方程,其中:
No.1 方程:描述了電場的性質(zhì)。在一般情況下,電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發(fā)的感應(yīng)電場,而感應(yīng)電場是渦旋場,它的電位移線是閉合的,對封閉曲面的通量無貢獻。
No.2 方程:描述了磁場的性質(zhì)。磁場可以由傳導(dǎo)電流激發(fā),也可以由變化電場的位移電流所激發(fā),它們的磁場都是渦旋場,磁感應(yīng)線都是閉合線,對封閉曲面的通量無貢獻。
No.3 方程:描述了變化的磁場激發(fā)電場的規(guī)律。
No.4 方程:描述了變化的電場激發(fā)磁場的規(guī)律。
Electromagnetic wave(應(yīng)該是第一個講的無線詞匯)
趣聞:英國曾有2400萬只“家養(yǎng)”麻雀。這些麻雀都在房屋閣樓處做窩,每天在各家花園內(nèi)嬉戲,成為英國一道風(fēng)景線。然而,近年來,英國麻雀數(shù)量突然急劇減少。英國科學(xué)家對此百思不得其解。有人認為是貓吃了麻雀,有人認為是無鉛汽油影響了蟲子的生存,而麻雀就靠這種蟲子喂養(yǎng)小麻雀,還有人認為是建筑閣樓被封閉,使得麻雀無法做窩。最近,英國的科學(xué)家和動物學(xué)家指出,手機發(fā)出的電磁波是造成麻雀失蹤的罪魁禍首。英國人從1994年開始大量使用手機。正是在這些年中,英國麻雀開始大量減少。研究表明,電磁波影響麻雀的方向感。麻雀依靠地球磁場來辨別方向。而電磁波會干擾麻雀找路的能力,從而使其迷失方向。研究還表明,電磁波還可影響動物的精子數(shù)量和排卵功能。
電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。電與磁可說是一體兩面,電流會產(chǎn)生磁場,變動的磁場則會產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場。在低頻的電振蕩中,磁電之間的相互變化比較緩慢,其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去;在高頻率的電振蕩中,磁電互變甚快,能量不可能全部返回原振蕩電路,于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去,不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。電磁波是能量的一種,凡是高于絕對零度的物體,都會釋出電磁波。 除光波外,人們看不見無處不在的電磁波
Doppler effect
實例:當(dāng)警車的警報聲、賽車的發(fā)動機以一定的速度接近我們的時候,聲音會比平常更刺耳.離我們遠去的時候,聲音會緩和一些;同樣的道理,你可以在火車經(jīng)過時聽出刺耳聲的變化,說明了多普勒效應(yīng)的存在。
多普勒效應(yīng)指出,波在波源移向觀察者時接收頻率變高,而在波源遠離觀察者時接收頻率變低。在移動通信中,當(dāng)移動臺移向基站時,頻率變高,遠離基站時,頻率變低。天文學(xué)家哈勃應(yīng)用多普勒效應(yīng)得出宇宙正在膨脹的結(jié)論。醫(yī)學(xué)上應(yīng)用多普勒效應(yīng)來對血液循環(huán)過程中供氧情況,血管粥樣硬化的等情況作出判斷。
類比:大家小時候都玩過泥土,在一個小土堆的頂端倒水,水從四處流開,很多水都滲在土里或者流到不同方向損失掉了,有部分水流通過不同路徑、不同時間匯到一個低洼的地方。
無線電波的多徑效應(yīng)是指信號從發(fā)射端到接收端常有許多時延不同、損耗各異的傳輸路徑,可以是直射、反射或是繞射,不同路徑的相同信號在接受端疊加就會增大或減小接收信號的能量的現(xiàn)象
類比:當(dāng)舊的用電設(shè)備如收音機打開后,可能聽到“嗡嗡”的聲音;
白噪聲是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。 所有頻率具有相同能量的隨機噪聲稱為白噪聲。從我們耳朵的頻率響應(yīng)聽起來它是非常明亮的“咝”聲。白噪聲是一種功率頻譜密度為常數(shù)的隨機信號或隨機過程。此信號在各個頻段上的功率是一樣的,理想的白噪聲具有無限帶寬,因而其能量是無限大,這在現(xiàn)實世界是不可能存在的,但這讓我們在數(shù)學(xué)分析上更加方便。一般,只要一個噪聲過程所具有的頻譜寬度遠遠大于它所作用系統(tǒng)的帶寬,并且在該帶寬中其頻譜密度基本上可以作為常數(shù)來考慮,就可以把它作為白噪聲來處理。熱噪聲可以認為是白噪聲。
類比:熱噪聲和散粒噪聲是高斯白噪聲。
高斯白噪聲:如果一個噪聲,它的幅度分布服從高斯分布,而它的功率譜密度又是均勻分布的,則稱它為高斯白噪聲。兩個正交高斯噪聲信號之和的包絡(luò)服從瑞利分布。幅度服從高斯分布就是其幅度概率密度分布以均值為軸對稱,在均值處最大,在一個方差處為曲線拐點。高斯噪聲的線性組合仍是高斯噪聲。對獨立的噪聲源產(chǎn)生的噪聲求和時, 可按功率直接相加。
每日無線詞匯:非視距傳輸nLOS,Non Line of Sight |