《大话无线通信》读书笔记——一、二章

个人读书笔记，由于是计算机出身，所以可能理解有误。欢迎指正、讨论。

未完待续。

第一章

无线信道中存在问题：

1. 如何区分信号来自哪个手机：多址（不同频率）、复用（不同时间）
2. 手机如何找到基站：基站广播信息（GSM-扫描全频段/CDMA-检查固定频段）
3. 基站如何找到手机：手机位置变化时，周期性主动上报位置/存在位置寄存器中
4. 如何识别手机用户身份：IMSI/ESN + 密码
5. 如何不被窃听：数字通信系统中加密
6. 如何保证移动打电话不出现问题：软切换（是否切换由-接受信号强度+通话质量决定）

无线通信网络结构GSM（按故事里提及的总结，可能有误）：

注：

MS-mobile station/BTS-base transceiver station/BSC-base station controller/BSS-base station subsystem

MSC-mobile switching center/OMC-operation & maintenance center

红色为消息链路，OML-operation and maintenance link/RSL-radio signalling link

第二章

模拟通信系统功能框图

数字通信系统功能框图

信源编码：希望编码简洁、不冗余

信道编码：希望信息尽量完整接收

数字通信优点：易噪声处理；便于保密；实现成本低

信号

• 时域

模拟信号：一段时间内，信号强度变化平滑，没有中断或不连续

数字信号：一段时间内信号强度保持常量值，下段时间变为另一个常量值

周期信号- s(t+T)=s(t)，正弦波：S(t)=Asin(2πft+θ)

• 频域

如果给每个谐波分量一个合适的系数，然后叠加，结果会越来越接近一个方波。

周期信号的方波可以用正弦信号以及其谐波表示。

信号分析工具——傅里叶级数和傅里叶分析

傅里叶、狄里赫利：在一定条件下，周期信号可以用成谐波关系的正弦函数级数来表示。

周期信号的数学表达——傅里叶级数（“将看起来没什么规律的周期信号给规律化了”）、公式如图

非周期信号的数学阐述——傅里叶分析（“非周期信号可以看作周期无限长的周期信号”）、公式如图

          从频域角度理解信号：将信号理解为不同频谱的复指数信号的叠加，即基波分量和谐波分量的叠加，不同频率的谐波分类有不同的权重系数。

模拟信号→数字信号

声波、光波：模拟信号 → 比特信号流：数字信号

奈奎斯特采样定理：如果一个信号是带限的，如果采样的样本足够密集（采样频率＞2*信号带宽），就可以无失真的还原信号。

• 采样：把时间连续的信号变成时间离散的信号
• 量化：将取值连续的采样变成取值离散的采样（均匀量化——小信号误差大、非均匀量化——采样值经压缩再均匀量化）
• 编码：越简单、效率越高越好（PCM、△M、DPCM）信源编码+信道编码
  • 信源编码：以提高信通有效性为目的（压缩信源冗余度、“相同信息量的更少比特位”）
  • 信道编码：以提高信息传输的可靠性为目的（“增加信源冗余度，加一些验证信息”，检错重发法/前向纠错法/反馈矫正法）

调制

目的：

• 为了和信道匹配（“低频易急剧衰减”）
• 电磁波频率与无线尺寸要匹配（否则所需天线太高）
• 高频段更易频分复用

如何调制：将比特流信息嵌入到电磁波的过程，幅移键控ASK-amplitude shift keying/ 频移键控FSK-frequency/ 相移键控PSK-phase

整个过程到这就结束了，再来看这张图就更清晰。

信道与信道容量

信道上能传输的最大速率称为信道容量

• 数据率：数据能通信的速率、bit/s
• 带宽：传输信号所占的带宽、Hz（频谱宽度）
• 噪声：平均噪声电平，关注的统计学上的意义
• 误码率

无噪声的完美信道——奈奎斯特带宽（B-2B）

有噪声真实信道——香农容量（公式见右）（“带宽↑不一定能增加传输速率”）

无线信道的衰落

小尺度效应：多径效应（如：瑞森Rician衰落）

大尺度效应：距离衰减引起的路径损耗（自由空间传播模型）、障碍物造成的阴影（服从对数正态分布-慢衰落）