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通信基础原理(信息,信道,电磁波)2017-12-25

通信基础原理(信息,信道,电磁波)2017-12-25

作者: misshe3010 | 来源:发表于2017-12-28 17:31 被阅读0次

    数字消息:

    一队符号序列。

    符号:①N元(N种符号)

                     二元,两个符号(0/1),用bit表示

                    ASCII码用8位二进制表示(8bits),256元,共256个符号

                    符号集:所有可能的符号,概率:每个符号对应的概率,把符号和概率结合,就是消息。

                ②符号速率(每秒Rs个符号,sym/s=波特Baud)

                    手按键盘,每秒5个字符,因为键盘是ASCII码,所以每个符号8位,速率是5sym/s,或者40bps(波特率)

    注:一般元数较多,可以折合为bit,bit = log2(N),

    数字通信系统两大指标:传输速度和传输质量。


    模拟消息

    一条波形,连续,取值无限,

    傅里叶变换:看出消息的内在成分配比,即频谱的宽度(带宽)

    电话信号一般是4KHZ,图像信号:6MHz,音乐:20000HZ,


    信道

    消息随机,噪声也随机。

    信道是:连接发送方与接收方的,供信息传输的通道,信道的消息载体一般为电磁波,电和光信号等某种物理媒介。一般消息要经过发送器转变为相应的传输信号,进入媒介中传播。

    分类:    

    有线信道(传输电信号):普通导线,双绞线(差分消除噪声),同轴电缆(内有铜线,铜线外包有屏蔽层),波导。

    有线信道(传输光信号):光导纤维(玻璃纤维构成)

    无线信道(传输光,电磁波等):水,空气等

    信道对信号的影响:

    信号衰减:导线电阻与长度成正比,电磁波被吸收。

    加性噪声:沿途电阻,固态器件引入的随机噪声,基本是热噪声。

    外来干扰:无线通信开放,其他信号可能通过电磁耦合窜入信号,窜线信号。

    信号畸变:色散,可能因为寄生电容,使的高频信号的衰减较大。


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

    一般来说,信号的影响主要是信号衰减加性噪声(热噪声)用下面数学模型表示:

    y =A×S(t)+n(t),A为衰减因子(A<1),n(t)为加性噪声

    变形为:

    A^(-1)y =S(t)+A^(-1)*n(t);即为r(t)=S(t)+N(t),巧妙地把信号衰减和加性噪声两个因素结合在一起。

    服从白高斯分布(WSN)(white Gassion Noise)

    时域上服从高斯分布;

    Gassion分布

    频域上噪声均匀分布在所有频域上,对应白,包含所有频率,这二和白光包含所有可见光是一样的道理。

    WGN功率谱密度值

    上图是功率谱密度值:每个HZ上有多少噪声

    一般在实际分析中,用加性高斯白噪声代替实际信道进行分析。


    无线电波

    基本形式:正弦波或者正弦波的变形

    发射装置:天线(电磁波的跑道)

                        一般发射天线的的长度是所发射的电磁波波长的1/10.

    频带图:

    电磁波空中传播方式

    天波(sky_wave):

    电波被天空中的电离层反射折回地卖地面的传播方式。

    适用的波的频率:3~30MHz(短波高频);小于3MHz的会被吸收,大于30MHz的会穿透电离层。

    用于长距离通信,军事政府等。

    地波(ground_wave):电磁波沿地表弯曲传播,在海洋上传输更远。

    适用波的频率:1~2MHz,

    视线(LOS,line of sight):直线传播;

    适用波的频率:30MH在以上,一般电视广播采用50~80MHz,

    信号传播的越远发射端就要建的越高,因为地球是圆的,信号是直线传播,会被地平线阻挡,但是也采用中继的方法,微波中继通信,

    卫星也是视线传播,同步卫星,静止卫星,无源卫星,有源卫星


    电磁波管理

    1.每个频段只能发送一种信息。

    2.无线电波的频域十分珍贵

    3.ITU是负责频段指配和技术标准制定的国际机构。

    4.频分复用(错开发送),频分多址(同时发送,不同地址),频分双工(既收又发)。

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