1、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.
2、电磁波
电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面,电流会产生磁场,变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场。 在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去;在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能全部返回原 振荡电路,于是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去,不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。电磁波是能量的一种,凡 是高于绝对零度的物体,都会释出电磁波。 除光波外,人们看不见无处不在的电磁波
3、白噪声
类比:当旧的用电设备如收音机打开后,可能听到“嗡嗡”的声音;
白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。 所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。从我们耳朵的频率响应听起来它是非常明亮的“咝”声。白噪声是一种功率频谱密度为常数的随机信号或随机过程。 此信号在各个频段上的功率是一样的,理想的白噪声具有无限带宽,因而其能量是无限大,这在现实世界是不可能存在的,但这让我们在数学分析上更加方便。一 般,只要一个噪声过程所具有的频谱宽度远远大于它所作用系统的带宽,并且在该带宽中其频谱密度基本上可以作为常数来考虑,就可以把它作为白噪声来处理。热 噪声可以认为是白噪声。
4、绕射
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 。
5、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。
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。
5、反射波
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,以后说)。
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。
6、散射波
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。
7、非视距传输
趣事:在工科大学读书的时候,女生很少,大家对女性的生活感到非常神秘。幸运的是,和我们男生宿舍楼成直角的就是一个女生宿舍楼,而且水房就在靠近男生楼 这一端。夏天的时候,只能听到水声,却看不到。一个同学说:“哎,可惜是非视距传输。”过了不多久,就发现该同学很创意般的在不远的墙上装了一个反射镜, 此君用望远镜每天看半小时。最终被女生发现。
无线信号从发射点到接收端有障碍物阻挡,不能沿直线进行传播,叫做非视距传输。非视距传输的无线传播损耗比视距传输要增加很多。
8、超高频 UHF
超高频:分米波段,指频率为300~3000MHz的特高频无线电波。无线电波分布在3Hz到3000GHz之间,在这个频谱内划分为12个带。在不同频段内的频率传播特性不相同。频率越小,传播损耗越小,覆盖距离越远,绕 射能力越强。但低频段频率资源紧张,系统容量有限。高频段频率资源丰富,系统容量大;但频率越高,传播损耗越大,覆盖距离越小,绕射能力越弱,实现的技术 难度越大,系统的成本也相应提高。
移动通信系统选择所用频段要综合考虑覆盖效果和容量。UHF频段与其他频段相比,在覆盖效果和容量之间折衷的比较好,被广泛应用于移动通信领域。
9、时间色散
类比:一个女生先有一个帅哥喜欢,过了不久,又有一个同样帅的男孩喜欢她,她不知如何选择。
在无线通信中,到达接收机的主信号和其他多径信号在空间传输时间差异而带来的同频干扰问题。时间色散可以使来自远离接收天线的物体反射的无线信号到达接收端比直射信号慢几个符号的时间,这样可能导致互相符号间干扰。如“1”影响“0”,使接收机解码错误。
10、噪声
噪声是什么?繁忙的街道上人们说话,略微远一点就无法正常交流了。这时候都受到那些影响了,往来的汽车嘀嘀声(人类之外的噪声),人群的嘈杂声(人类内的 噪声),都是影响人们正常交流的噪声。这些噪声随着环境的不同,大小不同,影响程度也不同,我们无法对某个具体的噪声特定时刻的大小进行预测,但其具有统 计概率规律。
在无线电波信号处理和传播过程中,也会遇到无法确切预测但有统计概率的干扰信号,这种信号不同于特定频率的无线电波之间的互相干扰,称之为噪声。噪声分为 系统内部的噪声和系统外部的噪声。系统内部的噪声包括和环境温度相关的热噪声、电子管工作时产生的噪声,信号与噪声之间的互调产物等等。系统外的噪声来自 雷电风雨产生的噪声、汽车的点火噪声、其他用电设备产生的噪声。
11、失真
类比:大家比较熟悉皇帝新装的故事,成年人 都夸皇帝的衣服好漂亮,而只有孩子说:其实他什么也没穿。小孩刚会说话的时候,看到邻居家的苹果,自己想吃,哭着闹着要吃苹果,真实地表达自己的意图。等 长到六七岁的时候,还是想吃邻居家的苹果,却说:“你家的苹果很好看。”等长大成人后,虽然想吃邻家的苹果,为了说明自己不缺苹果,却推托说:“我不吃, 真的不吃。” 孩子真实地说出自己看到情况或说出自己的真实想法,这叫童真;而成年人掩饰了自己的真实所见和真实想法,这叫失去童真(率真),或者失真。
所谓失真,就是失去真实,或者说真实的东西被歪曲的表现出来。信号经过射频收发通道的时候,由于有加性噪声和乘性噪声引入,多少会有一定程度的对所传信号的歪曲,这个就是无线信号的失真。无线信号的失真可分为线性失真和非线性失真。