电话热线:400-003-7888
当前位置:
绝妙的比喻让无线技术瞬间变得浅显易懂(2)
来源: | 作者:profe140d | 发布时间: 14天前 | 109 次浏览 | 分享到:

       如何通俗易懂地解释无线通信中抽象难懂的技术?下面这篇文章值得一读,绝妙的比喻让天书般的无线技术瞬间变得浅显易懂。上期回顾:绝妙的比喻让无线技术瞬间变得浅显易懂-1

       香农定理
       类比:城市道路上的汽车的车速和什么有关系?和道路的宽度有关系,和自己车的动力有关系,也其他干扰因素有关系(如:车量的多少和红灯的数量)。
       香农定理是所有通信制式最基本的原理:C=Blog2(1+S/N)
       其中,C是可得到的链路速度,B是链路的带宽,S是平均信号功率,N是平均噪声功率,S/N即信噪比。
       香农定理给出了链路速度上限(比特每秒(bps) 链路信噪比及带宽的关系。香农定理可以解释3G各种制式由于带宽不同,所支持的单载波最大吞吐量的不同。

       趋肤效应
       类比:下大雨后,农村的土路上中间积满了水,大家只好沿着路边排队通过。路的有效通过面积由于积水而减少,影响了人们的出行效率。


       由于导体内部的感抗对交流电的阻碍作用比表面更大,交流电通过导体时,各部分的电流密度不均匀,导体表面电流密度大(减少了截面积,增大了损耗),这种现象称为趋肤效应。交流电的频率越高。趋肤效应越显著。频率高到一定程度。可以认为电流完全从导体表面流过。
       
实际应用:空心导线代替实心导线,节约材料;在高频电路中使用多股相互绝缘细导线编织成束来削弱趋肤效应。


       相干时间
       类比:穿着相同、长相相似的双胞胎兄弟同一时间并排出现,一般人难以区分。如果他们肩并肩同一动作照相,好像一个人照得有重影,看的人以为自己眼花了。
       相干时间就是信道保持恒定的最大时间差范围,发射端的同一信号在相干时间之内到达接收端,信号的衰落特性完全相似,接收端认为是一个信号。如果该信号的自 相关性不好,还可能引入干扰,类似照相照出重影让人眼花缭乱。
       从发射分集的角度来理解:时间分集要求两次发射的时间要大于信道的相干时间,即如果发射时间 小于信道的相干时间,则两次发射的信号会经历相同的衰落,分集抗衰落的作用就不存在了。TD-SCDMA每个chip为时间长度为0.78us,也就是码 片之间的相干时间是0.78us,同一信号通过不同路径到达接收端的码片超过这个时间,就有多径分集的效果;否则,形成自干扰。

       相干带宽(1/相干时间)
       类比:在城市繁忙的交通干线上,有一段路的一半正在整修。由于道路由宽变细,来往车辆的速度就需要慢下来,有的车被挤到了自行车道上,还有的车索性绕道。
       相干带宽是表征多径信道特性的一个重要参数,它是指某一特定的频率范围,在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性,即在相干带宽范围内, 多径信道具有恒定的增益和线性相位。


       在无线通信系统中,如果信号的带宽小于信道的相干带宽,则接收信号会经历平坦衰落过程,此时发送信号的频谱特性在接收 机内仍能保持不变。如果信号的带宽大于信道的相干带宽,则接收信号会经历频率选择性衰落,此时接收信号的某些频率比其他分量获得了更大的增益,使接收信号 产生了失真,从而引起符号间干扰。

       功率控制
       类比:当想把走在你前面的朋友张华叫住,你喊一声他的名字:喂,张华!发现他没听着,你还会再提高嗓门喊他的名字。如果张华已经听到你的声音,他告诉你:你小声点,把别人吓着。”,你就会降低声音和他说话。
       功率控制能保证每个用户所发射功率到达基站础保持最小,既能符合最低的通信要求,同时又避免对其他用户信号产生不必要的干扰,使系统容量最大化。当手机在 小区内移动时,它的发射功率需要进行变化;当它离基站较近时,需要降低发射功率,减少对其它用户的干扰,当它离基站较远时,就应该增加功率,克服增加了的 路径衰耗。

       绕射
       类比:见直射波”
       当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘阻挡时,无线电波绕过障碍物而传播的现象称为绕射。绕射时,波的路径发生了改变或弯曲。由阻挡表面产生的二次波散布于空间,甚至于阻挡体的背面。绕射损耗是各种障碍物对无线电波传输所引起的损耗


       直射波
       类比:在台球这项运动中,很多规律很像电磁波的规律。假若直接撞击球中心打出去的时候假使没有任何阻挡,球将沿直线运行;如果打出的球碰到的台边,它就按 照反射角等入射角的规律运行;假若母球和另一个球相切,根据力度和方向,它可以绕过视距内球,很像绕射;假设在一个范围内的很多球的彼此间距不超过一个 球,当母球打到这些球中间,会激起很多球向不同方向运动,很像散射。
       感悟:大自然的很多事情最根本的规律是相通的。这就是道可道的原因。但我们道出来的规律又总感觉有些欠缺,又是非常道”。最根本的道只能去悟。
       由发射天线沿直线到达接收点的无线电波,被称为直射波。自由空间电波传播是电波在真空中的传播,是一种理想传播条件。 电波在自由空间传播时,可以认为是直射波传播,其能量既不会被障碍物吸收,也不会产生反射或散射。


       反射波(Reflection wave)
       类比:见直射波”
       应用:在高速铁路无线覆盖选站的时候,要关注无线电波的入射角问题。备选站址不能太远,否则入射角太大,进入车厢内的折射能力就减少。一般都选取离铁路100米左右的站址(还需考虑其他因素)。
       无线信号是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的,称为反射波。反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面。反射波是在两种密度不同的传播媒介的分界面中才会 发生,分界面媒质密度差越大,波的反射量越大,折射量越小。波的入射角越小,反射量越小,折射量越大。直射波和反射波合称为空间波。

       散射波Scattered Wave
       类比:不久前看到一起车祸,很多车辆在行驶,彼此间距不足以再穿过一个车。可是后面有个车没有任何减速的从后面冲到众多车辆中间,现况惨不忍睹。
       当无线电波穿行的介质中存在小于波长的物体,且单位体积内阻挡体的个数非常巨大时,发生散射; 散射波产生于粗糙表面,小物体或其他不规则物体。在实际的通信系统中,树叶、街道标志和灯柱等会引发散射。

       菲涅尔区
       类比:有时候,我感觉人的眼睛的最有效的视力范围也是一个椭球体。椭球体之外的东西虽然也能看到,但是已经不是特别的清晰。一个训练有素的射击运动员,他的有效视力范围一定集中在他和目标的半径非常小的椭球体内。
       应用:在无线站址勘测的时候,一定要注意覆盖范围 是否有大于菲涅尔半径的阻挡物。尤其是大的广告牌,高楼等障碍物。


       菲涅尔区是一个椭球体,收发天线位于椭球的两个焦点上。这个椭球体的半径就是第一菲涅尔半径。在自由空间,从发射点辐射到接收点的电磁能量主要是通过第一 菲涅尔区传播的,只要第一菲涅尔区不被阻挡,就可以获得近似自由空间的传播条件。
       为保证系统正常通信,收发天线架设的高度要满足使它们之间的障碍物尽可能 不超过其菲涅尔区的20%,否则电磁波多径传播就会产生不良影响,导致通信质量下降,甚至中断通信。