通信基礎(chǔ)原理(信息,信道,電磁波)2017-12-25

數(shù)字消息:

一隊(duì)符號(hào)序列。

符號(hào):①N元(N種符號(hào))

? ? ? ? ? ? ? ? ?二元,兩個(gè)符號(hào)(0/1),用bit表示

? ? ? ? ? ? ? ? ASCII碼用8位二進(jìn)制表示(8bits),256元,共256個(gè)符號(hào)

? ? ? ? ? ? ? ? 符號(hào)集:所有可能的符號(hào),概率:每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的概率,把符號(hào)和概率結(jié)合,就是消息。

????????????②符號(hào)速率(每秒Rs個(gè)符號(hào),sym/s=波特Baud)

? ? ? ? ? ? ? ? 手按鍵盤,每秒5個(gè)字符,因?yàn)殒I盤是ASCII碼,所以每個(gè)符號(hào)8位,速率是5sym/s,或者40bps(波特率)

注:一般元數(shù)較多,可以折合為bit,bit = log2(N),

數(shù)字通信系統(tǒng)兩大指標(biāo):傳輸速度和傳輸質(zhì)量。



模擬消息

一條波形,連續(xù),取值無(wú)限,

傅里葉變換:看出消息的內(nèi)在成分配比,即頻譜的寬度(帶寬)

電話信號(hào)一般是4KHZ,圖像信號(hào):6MHz,音樂(lè):20000HZ,



信道

消息隨機(jī),噪聲也隨機(jī)。

信道是:連接發(fā)送方與接收方的,供信息傳輸?shù)耐ǖ?,信道的消息載體一般為電磁波,電和光信號(hào)等某種物理媒介。一般消息要經(jīng)過(guò)發(fā)送器轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的傳輸信號(hào),進(jìn)入媒介中傳播。

分類:? ??

有線信道(傳輸電信號(hào)):普通導(dǎo)線,雙絞線(差分消除噪聲),同軸電纜(內(nèi)有銅線,銅線外包有屏蔽層),波導(dǎo)。

有線信道(傳輸光信號(hào)):光導(dǎo)纖維(玻璃纖維構(gòu)成)

無(wú)線信道(傳輸光,電磁波等):水,空氣等

信道對(duì)信號(hào)的影響:

信號(hào)衰減:導(dǎo)線電阻與長(zhǎng)度成正比,電磁波被吸收。

加性噪聲:沿途電阻,固態(tài)器件引入的隨機(jī)噪聲,基本是熱噪聲。

外來(lái)干擾:無(wú)線通信開放,其他信號(hào)可能通過(guò)電磁耦合竄入信號(hào),竄線信號(hào)。

信號(hào)畸變:色散,可能因?yàn)榧纳娙?,使的高頻信號(hào)的衰減較大。


AWGN信道模型(加性白高斯信道模型add white Gassion Noise)

一般來(lái)說(shuō),信號(hào)的影響主要是信號(hào)衰減加性噪聲(熱噪聲)用下面數(shù)學(xué)模型表示:

y =A×S(t)+n(t),A為衰減因子(A<1),n(t)為加性噪聲

變形為:

A^(-1)y =S(t)+A^(-1)*n(t);即為r(t)=S(t)+N(t),巧妙地把信號(hào)衰減和加性噪聲兩個(gè)因素結(jié)合在一起。

服從白高斯分布(WSN)(white Gassion Noise)

時(shí)域上服從高斯分布;


Gassion分布

頻域上噪聲均勻分布在所有頻域上,對(duì)應(yīng)白,包含所有頻率,這二和白光包含所有可見光是一樣的道理。


WGN功率譜密度值

上圖是功率譜密度值:每個(gè)HZ上有多少噪聲

一般在實(shí)際分析中,用加性高斯白噪聲代替實(shí)際信道進(jìn)行分析。



無(wú)線電波

基本形式:正弦波或者正弦波的變形

發(fā)射裝置:天線(電磁波的跑道)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一般發(fā)射天線的的長(zhǎng)度是所發(fā)射的電磁波波長(zhǎng)的1/10.

頻帶圖:

電磁波空中傳播方式

天波(sky_wave):

電波被天空中的電離層反射折回地賣地面的傳播方式。

適用的波的頻率:3~30MHz(短波高頻);小于3MHz的會(huì)被吸收,大于30MHz的會(huì)穿透電離層。

用于長(zhǎng)距離通信,軍事政府等。

地波(ground_wave):電磁波沿地表彎曲傳播,在海洋上傳輸更遠(yuǎn)。

適用波的頻率:1~2MHz,

視線(LOS,line of sight):直線傳播;

適用波的頻率:30MH在以上,一般電視廣播采用50~80MHz,

信號(hào)傳播的越遠(yuǎn)發(fā)射端就要建的越高,因?yàn)榈厍蚴菆A的,信號(hào)是直線傳播,會(huì)被地平線阻擋,但是也采用中繼的方法,微波中繼通信,

衛(wèi)星也是視線傳播,同步衛(wèi)星,靜止衛(wèi)星,無(wú)源衛(wèi)星,有源衛(wèi)星



電磁波管理

1.每個(gè)頻段只能發(fā)送一種信息。

2.無(wú)線電波的頻域十分珍貴

3.ITU是負(fù)責(zé)頻段指配和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的國(guó)際機(jī)構(gòu)。

4.頻分復(fù)用(錯(cuò)開發(fā)送),頻分多址(同時(shí)發(fā)送,不同地址),頻分雙工(既收又發(fā))。

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