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通信工程專業(yè)的一些小知識點 - 子木的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/49285829

一、 無線信道的多徑效應(yīng)導(dǎo)致的頻率選擇性衰落
總的來說，這屬于“靜”，所謂靜，就是指發(fā)送和接收終端、以及導(dǎo)致電磁波的反射折射等的障礙物都處于靜止的狀態(tài)，而導(dǎo)致多徑效應(yīng)的是這些多種多樣的障礙物形成的靜態(tài)的空間格局。自由空間中是沒有多徑效應(yīng)的，有了這些障礙物，同一時刻從發(fā)送天線出來電磁波就延不同的方向在不同的時間到達(dá)接收天線，在天線上場效應(yīng)進(jìn)行疊加而產(chǎn)生了多徑分量的混合。換句話說，就是這種復(fù)雜多樣的空間格局形成了綜合的磁波傳播環(huán)境，這種空間格局具有相應(yīng)的物理尺寸，對不同頻率的電磁波的傳播特性是不一樣的，所以隨著在其中傳送的電磁波的頻率的變化，其信道響應(yīng)也不停的變化，這也就是稱作頻率選擇性的本質(zhì)原因。信道特性隨著電磁波頻率變化而變化，這種變化延頻率軸來看，有快慢、有大小，根據(jù)這個原理而定義出信道的對不同頻率電磁波的傳播特性維持“不變”（就是變化較小）的頻率寬度，這個頻率寬度稱作相干帶寬，也就是在此帶寬內(nèi)的電磁波在這個復(fù)雜的空間格局中獲得近似的傳播特性，沒有明顯的畸變，也就不會導(dǎo)致時域上波形的劇烈變化。
相同地，從時域上來看，造成這種波形變化的原因就是不同的傳播路徑信號的疊加。以直射到達(dá)接收端的信號為參考，最遲到達(dá)接收端的信號相對直射信號而產(chǎn)生的延后時間T代表了此移動傳播環(huán)境的多徑時延特征，它的倒數(shù)正好對應(yīng)著相干帶寬。這就是多經(jīng)效應(yīng)的基本原理。

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二、 無線信道的多普勒頻移導(dǎo)致的時間選擇性衰落

總的來說，這屬于“動”，這個動的意思就是指多普勒頻移的產(chǎn)生必須以相對運動為前提，比如接收端相對發(fā)送端的運動，反射物相對接收端的運動，反射物相對發(fā)送端的運動等等，這些相對運動都會導(dǎo)致接收端接收到的電磁波信號的的頻率有所變化。換句話說，因為運動，所以是隨著時間而變化的，這也就是稱作時變性、時間選擇性的一個原因。理論上來講，如果存在運動，信道的這種時變性就是存在的，只是變化有快慢、有大小。由此而定義出信道的沖激響應(yīng)維持“不變”的時間間隔的統(tǒng)計平均為此信道的相干時間T。如果一個符號的時間長度短于此相干時間，那么整個符號的波形在傳播期間能夠得到傳播信道較為“一致”的傳播，不會發(fā)生巨大的畸變。相反則產(chǎn)生時間選擇性衰落了。此相干時間的倒數(shù)就是最大頻偏，其本質(zhì)意義對應(yīng)相對運動的速度導(dǎo)致的頻率偏移，而相對運動越快（比如一個坐著汽車打手機(jī)的人與一個走路打手機(jī)的人做比較），傳播信道的特性變化自然就越快，對應(yīng)的相干時間T就越小，那么T的倒數(shù)就越大，最大頻偏就愈大，與多普勒頻移原理完全統(tǒng)一。

總結(jié)：

無線信道的時間選擇性衰落主要由多普勒平移導(dǎo)致！

無線信道的頻率選擇性衰落主要由多徑效應(yīng)導(dǎo)致！

大尺度衰落：主要是由于建筑物、高山等的阻擋造成的,因此也叫作陰影衰落.

小尺度衰落：接收端收到的信號通常是由發(fā)射信號經(jīng)過多徑傳輸后的矢量合成,多徑的隨機(jī)性使信號的相位也具有隨機(jī)性,因此接收端信號經(jīng)過矢量合成后有可能發(fā)生嚴(yán)重的衰落.這種衰落往往只要求無線信號經(jīng)過短時間或短距離傳輸,我們稱之為衰落叫做小尺度衰落,也叫快衰落. 主要由多徑效應(yīng)導(dǎo)致。

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三、將dBm轉(zhuǎn)換為W的方法
dBm是一個表示功率絕對值的值（也可以認(rèn)為是以1mW功率為基準(zhǔn)的一個比值），計算公式為：10log（功率值/1mw）。?
這里將dBm轉(zhuǎn)換為W的規(guī)律是要先記住“1個基準(zhǔn)”和“2個原則”：
“1個基準(zhǔn)”：30dBm＝1W?
“2個原則”：
　 1) ＋3dBm，功率乘2倍；－3dBm，功率乘1/2?
舉例：33dBm＝30dBm+3dBm＝1W×2=2W?
　　　　　27dBm＝30dBm－3dBm＝1W×1/2=0.5W?
　 　2) ＋10dBm，功率乘10倍；－10dBm，功率乘1/10?
舉例：40dBm＝30dBm+10dBm＝1W×10=10W
　　　20dBm＝30dBm－10dBm＝1W×0.1=0.1W?
以上可以簡單的記作：30是基準(zhǔn)，等于1W整，互換不算難，可完成。加3乘以2，加10乘以10；減3除以2，減10除以10。

幾乎所有整數(shù)的dBm都可用以上的“1個基準(zhǔn)”和“2個原則”轉(zhuǎn)換為W。
例1：44dBm=?W
44dBm=30dBm+10dBm+10dBm－3dBm－3dBm
　　　　=1W×10×10×1/2×1/2?
　　　　=25W
例2：32dBm=?W
32dBm=30dBm+3dBm+3dBm+3dBm+3dBm－10dBm
　　　　=1W×2×2×2×2×0.1
　　　　=1.6W
計算技巧：
+1dBm和+2dBm的計算技巧
　　+1dBm=+10dBm－3dBm－3dBm－3dBm
　　　　　=X×10×1/2×1/2×1/2
　　　　　=X×1.25
+2dBm=－10dBm+3dBm+3dBm+3dBm+3dBm
　　　　　=X×0.1×2×2×2×2
　　　　　=X×1.6
在計算中，有時候也可以根據(jù)上面的規(guī)律變換為－1dBm和－2dBm，達(dá)到快速口速的目的，即：
　　－1dBm=－10dBm+3dBm+3dBm+3dBm
　　　　　=X×0.1×2×2×2
　　　　　=X×0.8
　　－2dBm=－3dBm+1dBm
　　　　　=X×1/2×1.25
　　　　　=X×0.625
　　例3：51dBm=30dBm+10dBm+10dBm+1dBm
　　　　　　　=1W×10×10×1.25
　　　　　　　=125W
　　例4：38dBm=30dBm+10dBm－2dBm
　　　　　　　=1W×10×0.625
　　　　　　　=6.25W
　　這樣都是口算，是不是很簡單啊？你記住了嗎？

另：dBw與W的換算
dBw與dBm之間的換算關(guān)系為：0 dBw = 10log1 W = 1000 mw = 30 dBm。 如果功率P為1W，折算為dBw后為0dBw。?
　　總之，dB，dBi, dBd, dBc是兩個量之間的比值，表示兩個量間的相對大小，而dBm、dBw則是表示功率絕對大小的值。在dB，dBm，dBw計算中，要注意基本概念，用一個dBm（或dBw）減另外一個dBm（dBw）時，得到的結(jié)果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。?
　一般來講，在工程中，dBm和dBm（或dBw和dBw）之間只有加減，沒有乘除。而用得最多的是減法：dBm 減 dBm 實際上是兩個功率相除，信號功率和噪相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 實際上是兩個功率相乘。

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四、信道容量和吞吐量

信道容量是指互信息量的最大值。具體地說，就是在一定帶寬和信噪比下，借助某種編碼方案實現(xiàn)無差錯傳輸時可以達(dá)到的最大速率，它是一個上界，在實際應(yīng)用中，傳輸速率一定不能大于信道容量。信道容量考量的對象主要是物理信道，而非傳輸技術(shù)。

而吞吐量是指某個系統(tǒng)在單位時間內(nèi)正確傳輸?shù)男畔⒈忍財?shù)，并非一個上界。如果引入了某種編碼方案，那么在計算吞吐量的時候，一定要把冗余比特（如校驗位）除去。另外，吞吐量更側(cè)重于系統(tǒng)層面，例如某個小區(qū)的吞吐量。吞吐量考量的主要對象是傳輸技術(shù)（如接入方式，復(fù)用方式；雙工方式，協(xié)作方式等）。

五、鏈路和信道

首先看鏈路的概念：

鏈路就是一條無源的點到點的物理線路段。（中間沒有任何其他的交換結(jié)點）

然后又說信道是傳輸信息的必經(jīng)之路，是以物理媒質(zhì)為基礎(chǔ)的傳輸通道，或者說信道是表示向某個方向傳送數(shù)據(jù)的媒體。

1、鏈路：即物理鏈路，是實實在在存在的實物，看得見摸得著的

2、信道：即無線通路，我們沒辦法看得到的，但是卻也是實實在在存在的，比如電磁場。

鏈路為通信所需的點到點的連接， 信道是鏈路中為了保證可靠傳輸所使用的具體措施。舉個例子，北京到上海的之間的貨運通路，那北京到上海為鏈路，在北京到上海的路上可能用用汽車或火車運輸，那汽車或火車就是信道。 以上舉例不是很嚴(yán)密，可以幫你理解。

鏈路是無源的點到點連接。那么基站和終端的天線之間可以說是鏈路。

信道是傳送信息的，那么基站、終端之間的從物理層bit級開始的連接就是信道。不通信道的物理層處理方式也不同，但都是從基站天線發(fā)出然后從ue天線收回。

六、什么是相干帶寬
相干帶寬Bc，時延Tm的倒數(shù)，用于評估時延擴(kuò)展的影響。
從時域來看：
如果一個信號經(jīng)過時延后，和其他信號同時達(dá)到，會影響其他信號的接受，我們把這種時延導(dǎo)致的影響叫做時延擴(kuò)展的影響。
如果每個信號的寬度遠(yuǎn)大于信號的時延，那么時延擴(kuò)展的影響就越小；否則反之。所以對于超高頻網(wǎng)絡(luò)，由于其信號寬度很小，所以其時延擴(kuò)展很大。
從頻域來看：
一個信號經(jīng)過時延擴(kuò)展后，和其他信號同時到達(dá)，會導(dǎo)致其他信號的頻率響應(yīng)受到影響，不同頻率的影響不一樣。如果Bc大于信號帶寬B，那么其對其他信號的影響越小，即碼間干擾越小。

七、什么是相干時間

相干時間Tc，多普勒頻率的倒數(shù)，用于評估多普勒平移的影響。

用于表征信道變化快慢的，相干時間越短，信道變化越快。

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(dá)接收端，信號的衰落特性完全相似，接收端認(rèn)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(dá)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!通過提供傳送信號多個副本來提高接 收信號正確判決率的方法被稱為分集

總結(jié)：

當(dāng)兩個發(fā)射信號的頻率間隔小于信道的相干帶寬，那么這兩個經(jīng)過信道后的，受到的信道傳輸函數(shù)是相似的，由于通 常的發(fā)射信號不是單一頻率的，即一路信號也是占有一定帶寬的，如果，這路信號的帶寬小于相干帶寬，那么它整個信號受到信道的傳輸函數(shù)是相似的，即信道對信 號而言是平坦特性的，非頻率選擇性衰落的。

同樣在相干時間內(nèi)，兩路信號受到的傳輸函數(shù)也是相似的特性，通常發(fā)射的一路信號由于多徑效應(yīng)，有多路到達(dá)接收機(jī)，若這幾路信號的時間間隔在相干時間之內(nèi)，那么他們具有很強(qiáng)的相關(guān)性，接收機(jī)都可以認(rèn)為是有用信號，若大于相干時間，則接收機(jī)無法識別，只能認(rèn)為是干擾信號。

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八、MATLAB里面所用的數(shù)組，主函數(shù)里可以不聲明形式，但是子函數(shù)必須說明。

%% 主函數(shù) N=5; % fitness_bpsk = zeros(N, 1); % fitness_qpsk = zeros(N, 1); % fitness_16qam = zeros(N, 1); % fitness_64qam = zeros(N, 1);chrom = [1,2;2,3;3,4;4,5;5,6];[fitness_bpsk,fitness_qpsk,fitness_16qam,fitness_64qam] = xg(N,chrom);%% 子函數(shù)1 function [fitness_bpsk,fitness_qpsk,fitness_16qam,fitness_64qam] = xg(N,chrom) fitness_bpsk = zeros(N, 1); fitness_qpsk = zeros(N, 1);fitness_16qam = zeros(N, 1);fitness_64qam = zeros(N, 1); for i = 1:Nr = chrom(i, 1);Cr = chrom(i, 2);[f_bpsk,f_qpsk,f_16qam,f_64qam] = xg2(1,1,r,Cr);fitness_bpsk(i) = f_bpsk;fitness_qpsk(i) = f_qpsk;fitness_16qam(i) = f_16qam;fitness_64qam(i) = f_64qam; end %% 子函數(shù)2 %%按照不同的偏好計算系統(tǒng)歸一化目標(biāo)函數(shù) function [f_bpsk,f_qpsk,f_16qam,f_64qam] = xg2(k1,k2,r,Cr)f_bpsk = k1*r+k2*Cr; f_qpsk = k1*r+k2*Cr; f_16qam = k1*r+k2*Cr; f_64qam = k1*r+k2*Cr;

九、OFDM系統(tǒng)中的兩個問題（轉(zhuǎn)）

OFDM系統(tǒng)中的兩個問題（轉(zhuǎn)）_Yishine_新浪博客

Q1:IFFT輸入的頻域信號是如何通過調(diào)制產(chǎn)生的，如QAM，QPSK，我對這里不太清楚，請熟悉的朋友介紹下

A1:只是調(diào)制映射，也就是將0 1信息比特映射為星座圖上的復(fù)數(shù)信號形式,如BPSK 1/0 分別映射為 -1/+1 ,QPSK 按照gray碼規(guī)則 ： (00,01,11,10)映射為復(fù)數(shù)形式的(+1+j, -1+j ,-1-j ... )映射后就是頻域上對應(yīng)各子載波的信息數(shù)據(jù)了。

Q2:難道在星座圖上的點的復(fù)數(shù)形式是頻域點，怎么理解？它是頻域點的表現(xiàn)形式嗎？比如說MQAM星座圖上的點實際上載波的頻率是一樣的，那么它的頻譜線應(yīng)該是單一的，應(yīng)該只會對應(yīng)一種載波。這樣理解對嗎？

A2:我想應(yīng)該這樣子理解：星座圖映射（PSK/QAM）完成的是基帶調(diào)制的過程，也就是是把數(shù)據(jù)從bit位映射成復(fù)數(shù)形式，即傳統(tǒng)上常說的I、Q兩路；完成基帶調(diào)制之后進(jìn)行串并變換，IFFT操作等，但I(xiàn)FFT在這的作用并不是將輸入的頻域信號轉(zhuǎn)換成時域信號，它只是將輸入的并行信號調(diào)制到N路并行的正交子載波上去，這個調(diào)制過程（乘以旋轉(zhuǎn)因子再求和）從數(shù)學(xué)角度上講，相當(dāng)于對它進(jìn)行了一個IFFT變換...

A3:樓上的兄弟，我贊成IFFT的輸入實際上不是真的頻域信號，只是“好像”是而已。只能從數(shù)學(xué)的角度看認(rèn)為是IFFT。這點目前我已經(jīng)從很多途徑獲得證實，應(yīng)該是這樣理解，非常感謝各位高手出手。

A4:理解OFDM應(yīng)該從整個系統(tǒng)來看問題,實際上OFDM就是利用了Circular Matrix可以被DFT matrix對角化這一點來的,所以說不用過分去追究哪個到底是頻域還是時域，況且DFT只是一種線性變化，我覺得不考慮具體的背景這個時頻域就是相對而言的.

A5:這個說法既對但也不完全對。說它對，因為確實從數(shù)學(xué)的角度看，IFFT只是一種線性變換，只是把原來的一組數(shù)變成了另外一組數(shù)。說它不完全對，因為 IFFT 以后的那組數(shù)所形成的信號的瞬時頻譜確實就是由IFFT 之前的那組數(shù)定義的。換一個角度考慮，一個信號在時域表現(xiàn)為它的波形，在頻域表現(xiàn)為它的瞬時頻譜，而最后送到線路上去的信號總是它的時域波形。假設(shè)我們有一組數(shù)據(jù)要發(fā)送出去。如果直接把這些數(shù)據(jù)在時間上按照一定順序發(fā)送出去，那么實際上就是用這些數(shù)據(jù)對待傳信號 （在時域上的）波形做了規(guī)定。反之，如果先對這組數(shù)據(jù)作 IFFT, 然后再把 IFFT 以后的那組數(shù)據(jù)在時間上按照一定順序發(fā)送出去，那么實際上就是用這些數(shù)據(jù)對待傳信號 （在頻域上的）瞬時頻譜做了規(guī)定。同樣一組數(shù)據(jù)，直接發(fā)出去還是做了 IFFT 以后再發(fā)出去，最后所形成的信號的頻譜是不一樣的。

A6:我理解還是IFFT變換,頻時變換.這只是認(rèn)識的角度不同而已.如果強(qiáng)調(diào)輸入的并行調(diào)制符號是時域的話,那么它是一種線性數(shù)據(jù)形式,與IFFT恰好一樣而已.如果把輸入的并行調(diào)制符號視為"頻域"信號的話,它是一種IFFT,頻時變換.從OFDM,QAM的出發(fā)點來講.就是一種頻率的復(fù)用.則輸入的信號應(yīng)視為一種頻域數(shù)據(jù).

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的通信工程专业的一些小知识点的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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