无线通信基础

《无线通信基础》学习笔记思维导图，包括：信源编码、系统分类方式、无线信道。希望对你有所帮助！

无线通信信道模型

• • 信源编码：连续信号转换离散信号序列 信道编码：纠错能力抗干扰 数字调制：基带变频带
• 系统分类方式
  • 多址：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA、OFDMA 工作方式：单工、半双工、全双工（FDD、TDD、CCFD同时同频）
• 面临问题衰落，时，快慢，频，频选，空大小 多径效应时延扩展、多普勒频移频率扩展
• 无线信道
  • 损（笋)
    • 衰落没搞清楚 定义需要分辨
    • 自由空间模型传播损耗
      • 以功率方式，计算dB
      • 因素：球面扩散 d越大，波长越短，损耗越大
    • 阴影衰落
      • 慢衰落，大尺度衰落
      • 阴影衰落的对数正态分布
    • 多径衰落
      • 小尺度衰落
      • 不同路径传来同一信号的拷贝，叠加作用
    • 标注
      • 可能同时存在
    • 多 普 勒 频 移
      • 频域弥散导致时域选择
      • 相对速度➗载波波长=频移量
        • 相干时间 最大频移
          • Tc，Doppler Shift的时域形式 统计上表征信道冲激响应保持不变的持续时间
        • 慢衰落，时间平坦衰落， 快衰落，时间选择性衰落
          • 快衰落信道：难预测，为达到遍历需要较长的编码 慢衰落信道：易估计，但是陷入深度衰落的概率非零，需要补救
      • 多径下多普勒频移扩展
        • max{频移差值}
    • 时 延 括 展
      • 时域弥散导致频域选择
      • 时延是怎么产生的 多径造成不同拷贝分时到达
      • 均方根时延扩展
        • 以功率加权计算平均时延
        • 相干带宽
          • Bc，时延扩展的频域形式 统计上，信道频率响应保持不变的带宽范围
        • 频率平坦衰落， 频率选择性衰落，出现ISI
  • 为什么用统计
    • 多径传播是信道主要特征， 多径衰落，基本特性是幅度衰落和时延扩展
    • 统计模型
      • 经验模型：路损模型 概率分布波形：瑞利分布、莱斯分布等 几何分析模型
        • 包络统计特性 莱斯Rician传播模型-视距Line Of Sight-包络服从Rician 瑞丽Rayleigh传播模型-非视距-包络服从Rayleigh相位均匀分布
          • 莱斯分布的主导分量up，靠向高斯分布 主导分量down，靠向瑞利分布
          • 瑞利
  • 衰落特性的度量 电平交叉率
    • 瑞丽分布信道 平均衰落时间
      • 相干时间与平均衰落时间
        • Tb，一个比特信息所花费的时间。 分子，在观测时间内电平交叉次数，乘，平均衰落时间与比特周期的比值取整数ceil，可表示错误比特的速率。 分母，比特速率。
• 最大超量时延和均方根时延扩展的关系是什么
• 香农：信道容量的统计平均 AWGN：信噪比的统计平均

信道容量

• AWGN信道容量
  • 无衰落
  • 高斯白噪声：取值概率分布服从高斯分布，功率谱在所有频率为常数
  • p（x）为高斯分布时，达到最大
  • 香农公式 香浓奶茶
    • 无衰落，计算平均信噪比
    • 信道容量给处理不考虑译码时延和复杂度条件下， 使误码率趋于无限小的最高传输速率，是理论极限
    • 功率受限，功率影响大； 带宽受限，带宽影响大。 信噪比小于1时，提升P，SNR大，对C贡献大 远大于1时，提升B，虽然SNR下降，但B对C贡献大
• • 平坦衰落信道容量
    • 收发端只知道信道分布P(g)
      • 独立同分布瑞利
      • 非常复杂不好计算
    • 再让接收机知道实时信道状态信息g
      • 接受端计算信道容量用g推断γ
      • 香农容量 两种容量 中断容量
        • 香农容量也做统计平均
          • 与AWGN信道对比
        • 香农：快衰落 中断：慢衰落
    • 再让发送端知道实时信道状态信息g
      • 收发都知道现在啥情况，但是，不采取行动，就没用
      • 功率分配问题 注水法
        • 在限制平均功率的条件下，要最大信道容量
        • 最佳的方案是
          • 为什么
          • 怎么计算阈值
          • 在此信道容量
          • 低SNR时，注水法好于AWGN
        • 次优信道反转功率分配 零中断容量
          • 保证接收的恒信噪比 接受端简单
          • 方案
            • 为什么是它，对接受端信噪比补偿有啥影响？
              • 可能是经验值，不清楚机理
            • 信道容量，相当于某个值的AWGN信道
          • 不会中断，远低于香农 ·瑞丽信道零中断容量为0，因为存在信噪比为0，补偿过度
        • 次优截断式信道反转分配 最大中断容量
          • 设置中断阈值
          • C=Cp（r>=r0）
    • 缩小与香农的差距：复杂编码和自适应发送。 接收分集技术。如多天线。
  • 最大超量时延与码元周期
  • 频率选择性信道容量
    • 时不变：频域注水
      • 联系时域注水
      • 时不变信道，假定频率响应H（f）知晓 划分子信道，带宽在相干带宽内，信道之间独立，总容量家和
    • 时变：时频二维注水
      • 很实际又复杂的情况， 该怎么理解？
      • 划分子信道，时变平坦独立衰落信道
        • H（f）变成了H（f，t）
        • 将H按时间切片，静态观察？
      • 总发射功率约束
• 对慢衰落，需要提高可靠性，分集技术
  • 分集必要条件：在接收端收到同意信息的独立拷贝 分集充分条件：如何利用拷贝信息
  • 子主题
    • 分：空间分集、频率分集、时间分集
      • 分的位置：发射分集、接收分集、收发联合分集
    • 集方式：选择式合并（SC）、 等增益合并（EGC）、 最大比值合并（MRC）
      • 集的位置：射频合并、中频合并、基带合并
    • 分集区域划分：宏分集、微分集
  • 空间分集
    • 空间位置不同，信号不相关
  • 频率分集
    • 不同频段统计不相关
    • 载波间隔大于相干带宽
  • 时间分集
    • 时间间隔足够大，统计不相关
    • 时间换稳定
  • 隐分集
    • 分集作用在传输信号中，在接收端利用信号处理实现分集
    • 时间分集
      • ARQ（BEC后向纠错）
        • 停等式ARQ 回退n帧ARQ 选择性重传ARQ
        • 重传间隔大于信道相干时间
      • 交织编码
        • 时间隐分集
        • 交织宽度n，新邻居 交织深度m，老邻居
          • 老邻居m越大，抗突发越强；但处理时间越长
    • 频率分集
      • 跳频
        • 将突发错误变成随机错误，伪随机频率，衰落随机
      • 直接序列扩频
        • 抗多径、抗干扰、抗衰落
  • 合并技术
    • 选择式合并SC：选择最大的分支
      • 简单、高频时开关噪声， 二重分集平均信噪比改善1.76dB
      • 合并增益
    • 等增益合并EGC：分支等权重相干合并
      • 增益权重都相同
      • 合并后平均输出信噪比
        • 合并增益
    • 最大比合并MRC：加权合并得到最大信噪比
      • 相位校正，加权合并，目的是最大输出信噪比
      • 合并增益
      • RAKE接收机
• 最大超量时延和均方根时延扩展的关系是什么
• 香农：信道容量的统计平均 AWGN：信噪比的统计平均

无线通信

• 机会通信
  • 快衰落时才有机会
  • 单用户机会通信：分集
    • 交织编码、跳频
  • 多用户机会通信：分集
    • TDMA、调度
    • 哑天线
• 最大超量时延和均方根时延扩展的关系是什么
• 香农：信道容量的统计平均 AWGN：信噪比的统计平均

多址技术

• MA多址
  • 多个用户同时用有限的频谱资源
  • 不能互影响
  • 解决方法：蜂窝网络+多址技术
  • 关键要解决之间小区的信号干扰
• FDMA
  • 分配不同子频段给多个用户
  • 计算用户数量
• TDMA
  • 每个时隙允许一个用户传输
  • 同步高要求
    • 同步冗余开销
• CDMA
  • 伪随机码
  • IQ两路
• SDMA
• OFDMA
  • 正交的子载波
  • OFDM符号周期
  • OFMD采样周期
  • 频谱效率
  • 16QAM速率

多天线

• SISO
  • 单输入和单输出的信道
  • 子主题
• SIMO
• MISO
• MIMO
  • SVD
  • 增益
    • 复用增益
    • 阵列增益
    • 分集增益
    • 干扰抑制