通信工程专业的一些小知识点

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一、无线信道的多径效应导致的频率选择性衰落
总的来说，这属于“静”，所谓静，就是指发送和接收终端、以及导致电磁波的反射折射等的障碍物都处于静止的状态，而导致多径效应的是这些多种多样的障碍物形成的静态的空间格局。自由空间中是没有多径效应的，有了这些障碍物，同一时刻从发送天线出来电磁波就延不同的方向在不同的时间到达接收天线，在天线上场效应进行叠加而产生了多径分量的混合。换句话说，就是这种复杂多样的空间格局形成了综合的磁波传播环境，这种空间格局具有相应的物理尺寸，对不同频率的电磁波的传播特性是不一样的，所以随着在其中传送的电磁波的频率的变化，其信道响应也不停的变化，这也就是称作频率选择性的本质原因。信道特性随着电磁波频率变化而变化，这种变化延频率轴来看，有快慢、有大小，根据这个原理而定义出信道的对不同频率电磁波的传播特性维持“不变”（就是变化较小）的频率宽度，这个频率宽度称作相干带宽，也就是在此带宽内的电磁波在这个复杂的空间格局中获得近似的传播特性，没有明显的畸变，也就不会导致时域上波形的剧烈变化。
相同地，从时域上来看，造成这种波形变化的原因就是不同的传播路径信号的叠加。以直射到达接收端的信号为参考，最迟到达接收端的信号相对直射信号而产生的延后时间T代表了此移动传播环境的多径时延特征，它的倒数正好对应着相干带宽。这就是多经效应的基本原理。

二、无线信道的多普勒频移导致的时间选择性衰落

总的来说，这属于“动”，这个动的意思就是指多普勒频移的产生必须以相对运动为前提，比如接收端相对发送端的运动，反射物相对接收端的运动，反射物相对发送端的运动等等，这些相对运动都会导致接收端接收到的电磁波信号的的频率有所变化。换句话说，因为运动，所以是随着时间而变化的，这也就是称作时变性、时间选择性的一个原因。理论上来讲，如果存在运动，信道的这种时变性就是存在的，只是变化有快慢、有大小。由此而定义出信道的冲激响应维持“不变”的时间间隔的统计平均为此信道的相干时间T。如果一个符号的时间长度短于此相干时间，那么整个符号的波形在传播期间能够得到传播信道较为“一致”的传播，不会发生巨大的畸变。相反则产生时间选择性衰落了。此相干时间的倒数就是最大频偏，其本质意义对应相对运动的速度导致的频率偏移，而相对运动越快（比如一个坐着汽车打手机的人与一个走路打手机的人做比较），传播信道的特性变化自然就越快，对应的相干时间T就越小，那么T的倒数就越大，最大频偏就愈大，与多普勒频移原理完全统一。

总结：

无线信道的时间选择性衰落主要由多普勒平移导致！

无线信道的频率选择性衰落主要由多径效应导致！

大尺度衰落：主要是由于建筑物、高山等的阻挡造成的,因此也叫作阴影衰落.

小尺度衰落：接收端收到的信号通常是由发射信号经过多径传输后的矢量合成,多径的随机性使信号的相位也具有随机性,因此接收端信号经过矢量合成后有可能发生严重的衰落.这种衰落往往只要求无线信号经过短时间或短距离传输,我们称之为衰落叫做小尺度衰落,也叫快衰落. 主要由多径效应导致。

三、将dBm转换为W的方法
dBm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值），计算公式为：10log（功率值/1mw）。
这里将dBm转换为W的规律是要先记住“1个基准”和“2个原则”：
“1个基准”：30dBm＝1W
“2个原则”：
　 1) ＋3dBm，功率乘2倍；－3dBm，功率乘1/2
举例：33dBm＝30dBm+3dBm＝1W×2=2W
　　　　　27dBm＝30dBm－3dBm＝1W×1/2=0.5W
　　2) ＋10dBm，功率乘10倍；－10dBm，功率乘1/10
举例：40dBm＝30dBm+10dBm＝1W×10=10W
　　　20dBm＝30dBm－10dBm＝1W×0.1=0.1W
以上可以简单的记作：30是基准，等于1W整，互换不算难，可完成。加3乘以2，加10乘以10；减3除以2，减10除以10。

几乎所有整数的dBm都可用以上的“1个基准”和“2个原则”转换为W。
例1：44dBm=?W
44dBm=30dBm+10dBm+10dBm－3dBm－3dBm
　　　　=1W×10×10×1/2×1/2
　　　　=25W
例2：32dBm=?W
32dBm=30dBm+3dBm+3dBm+3dBm+3dBm－10dBm
　　　　=1W×2×2×2×2×0.1
　　　　=1.6W
计算技巧：
+1dBm和+2dBm的计算技巧
　　+1dBm=+10dBm－3dBm－3dBm－3dBm
　　　　　=X×10×1/2×1/2×1/2
　　　　　=X×1.25
+2dBm=－10dBm+3dBm+3dBm+3dBm+3dBm
　　　　　=X×0.1×2×2×2×2
　　　　　=X×1.6
在计算中，有时候也可以根据上面的规律变换为－1dBm和－2dBm，达到快速口速的目的，即：
　　－1dBm=－10dBm+3dBm+3dBm+3dBm
　　　　　=X×0.1×2×2×2
　　　　　=X×0.8
　　－2dBm=－3dBm+1dBm
　　　　　=X×1/2×1.25
　　　　　=X×0.625
　　例3：51dBm=30dBm+10dBm+10dBm+1dBm
　　　　　　　=1W×10×10×1.25
　　　　　　　=125W
　　例4：38dBm=30dBm+10dBm－2dBm
　　　　　　　=1W×10×0.625
　　　　　　　=6.25W
　　这样都是口算，是不是很简单啊？你记住了吗？

另：dBw与W的换算
dBw与dBm之间的换算关系为：0 dBw = 10log1 W = 1000 mw = 30 dBm。如果功率P为1W，折算为dBw后为0dBw。
　　总之，dB，dBi, dBd, dBc是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm、dBw则是表示功率绝对大小的值。在dB，dBm，dBw计算中，要注意基本概念，用一个dBm（或dBw）减另外一个dBm（dBw）时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。
　一般来讲，在工程中，dBm和dBm（或dBw和dBw）之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘。

四、信道容量和吞吐量

信道容量是指互信息量的最大值。具体地说，就是在一定带宽和信噪比下，借助某种编码方案实现无差错传输时可以达到的最大速率，它是一个上界，在实际应用中，传输速率一定不能大于信道容量。信道容量考量的对象主要是物理信道，而非传输技术。

而吞吐量是指某个系统在单位时间内正确传输的信息比特数，并非一个上界。如果引入了某种编码方案，那么在计算吞吐量的时候，一定要把冗余比特（如校验位）除去。另外，吞吐量更侧重于系统层面，例如某个小区的吞吐量。吞吐量考量的主要对象是传输技术（如接入方式，复用方式；双工方式，协作方式等）。

五、链路和信道

首先看链路的概念：

链路就是一条无源的点到点的物理线路段。（中间没有任何其他的交换结点）

然后又说信道是传输信息的必经之路，是以物理媒质为基础的传输通道，或者说信道是表示向某个方向传送数据的媒体。

1、链路：即物理链路，是实实在在存在的实物，看得见摸得着的

2、信道：即无线通路，我们没办法看得到的，但是却也是实实在在存在的，比如电磁场。

链路为通信所需的点到点的连接，信道是链路中为了保证可靠传输所使用的具体措施。举个例子，北京到上海的之间的货运通路，那北京到上海为链路，在北京到上海的路上可能用用汽车或火车运输，那汽车或火车就是信道。以上举例不是很严密，可以帮你理解。

链路是无源的点到点连接。那么基站和终端的天线之间可以说是链路。

信道是传送信息的，那么基站、终端之间的从物理层bit级开始的连接就是信道。不通信道的物理层处理方式也不同，但都是从基站天线发出然后从ue天线收回。

六、什么是相干带宽
相干带宽Bc，时延Tm的倒数，用于评估时延扩展的影响。
从时域来看：
如果一个信号经过时延后，和其他信号同时达到，会影响其他信号的接受，我们把这种时延导致的影响叫做时延扩展的影响。
如果每个信号的宽度远大于信号的时延，那么时延扩展的影响就越小；否则反之。所以对于超高频网络，由于其信号宽度很小，所以其时延扩展很大。
从频域来看：
一个信号经过时延扩展后，和其他信号同时到达，会导致其他信号的频率响应受到影响，不同频率的影响不一样。如果Bc大于信号带宽B，那么其对其他信号的影响越小，即码间干扰越小。

七、什么是相干时间

相干时间Tc，多普勒频率的倒数，用于评估多普勒平移的影响。

用于表征信道变化快慢的，相干时间越短，信道变化越快。

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!通过提供传送信号多个副本来提高接收信号正确判决率的方法被称为分集

总结：

当两个发射信号的频率间隔小于信道的相干带宽，那么这两个经过信道后的，受到的信道传输函数是相似的，由于通常的发射信号不是单一频率的，即一路信号也是占有一定带宽的，如果，这路信号的带宽小于相干带宽，那么它整个信号受到信道的传输函数是相似的，即信道对信号而言是平坦特性的，非频率选择性衰落的。

同样在相干时间内，两路信号受到的传输函数也是相似的特性，通常发射的一路信号由于多径效应，有多路到达接收机，若这几路信号的时间间隔在相干时间之内，那么他们具有很强的相关性，接收机都可以认为是有用信号，若大于相干时间，则接收机无法识别，只能认为是干扰信号。

八、MATLAB里面所用的数组，主函数里可以不声明形式，但是子函数必须说明。

%% 主函数
N=5;
% fitness_bpsk = zeros(N, 1);
% fitness_qpsk = zeros(N, 1);
%     fitness_16qam = zeros(N, 1);
%     fitness_64qam = zeros(N, 1);
    chrom = [1,2;2,3;3,4;4,5;5,6];
    [fitness_bpsk,fitness_qpsk,fitness_16qam,fitness_64qam] = xg(N,chrom);
    
%% 子函数1
function [fitness_bpsk,fitness_qpsk,fitness_16qam,fitness_64qam] = xg(N,chrom)
fitness_bpsk = zeros(N, 1);
fitness_qpsk = zeros(N, 1);
    fitness_16qam = zeros(N, 1);
    fitness_64qam = zeros(N, 1);
for i = 1:N
    r = chrom(i, 1);
    Cr = chrom(i, 2);
    [f_bpsk,f_qpsk,f_16qam,f_64qam] = xg2(1,1,r,Cr);
    fitness_bpsk(i) = f_bpsk;
    fitness_qpsk(i) = f_qpsk;
    fitness_16qam(i) = f_16qam;
    fitness_64qam(i) = f_64qam;
end
%% 子函数2
%%按照不同的偏好计算系统归一化目标函数
function [f_bpsk,f_qpsk,f_16qam,f_64qam] = xg2(k1,k2,r,Cr)


f_bpsk = k1*r+k2*Cr;
f_qpsk = k1*r+k2*Cr;
f_16qam = k1*r+k2*Cr;
f_64qam = k1*r+k2*Cr;

九、OFDM系统中的两个问题（转）

OFDM系统中的两个问题（转）_Yishine_新浪博客

Q1:IFFT输入的频域信号是如何通过调制产生的，如QAM，QPSK，我对这里不太清楚，请熟悉的朋友介绍下

A1:只是调制映射，也就是将0 1信息比特映射为星座图上的复数信号形式,如BPSK 1/0 分别映射为 -1/+1 ,QPSK 按照gray码规则： (00,01,11,10)映射为复数形式的(+1+j, -1+j ,-1-j ... )映射后就是频域上对应各子载波的信息数据了。

Q2:难道在星座图上的点的复数形式是频域点，怎么理解？它是频域点的表现形式吗？比如说MQAM星座图上的点实际上载波的频率是一样的，那么它的频谱线应该是单一的，应该只会对应一种载波。这样理解对吗？

A2:我想应该这样子理解：星座图映射（PSK/QAM）完成的是基带调制的过程，也就是是把数据从bit位映射成复数形式，即传统上常说的I、Q两路；完成基带调制之后进行串并变换，IFFT操作等，但IFFT在这的作用并不是将输入的频域信号转换成时域信号，它只是将输入的并行信号调制到N路并行的正交子载波上去，这个调制过程（乘以旋转因子再求和）从数学角度上讲，相当于对它进行了一个IFFT变换...

A3:楼上的兄弟，我赞成IFFT的输入实际上不是真的频域信号，只是“好像”是而已。只能从数学的角度看认为是IFFT。这点目前我已经从很多途径获得证实，应该是这样理解，非常感谢各位高手出手。

A4:理解OFDM应该从整个系统来看问题,实际上OFDM就是利用了Circular Matrix可以被DFT matrix对角化这一点来的,所以说不用过分去追究哪个到底是频域还是时域，况且DFT只是一种线性变化，我觉得不考虑具体的背景这个时频域就是相对而言的.

A5:这个说法既对但也不完全对。说它对，因为确实从数学的角度看，IFFT只是一种线性变换，只是把原来的一组数变成了另外一组数。说它不完全对，因为 IFFT 以后的那组数所形成的信号的瞬时频谱确实就是由IFFT 之前的那组数定义的。换一个角度考虑，一个信号在时域表现为它的波形，在频域表现为它的瞬时频谱，而最后送到线路上去的信号总是它的时域波形。假设我们有一组数据要发送出去。如果直接把这些数据在时间上按照一定顺序发送出去，那么实际上就是用这些数据对待传信号（在时域上的）波形做了规定。反之，如果先对这组数据作 IFFT, 然后再把 IFFT 以后的那组数据在时间上按照一定顺序发送出去，那么实际上就是用这些数据对待传信号（在频域上的）瞬时频谱做了规定。同样一组数据，直接发出去还是做了 IFFT 以后再发出去，最后所形成的信号的频谱是不一样的。

A6:我理解还是IFFT变换,频时变换.这只是认识的角度不同而已.如果强调输入的并行调制符号是时域的话,那么它是一种线性数据形式,与IFFT恰好一样而已.如果把输入的并行调制符号视为"频域"信号的话,它是一种IFFT,频时变换.从OFDM,QAM的出发点来讲.就是一种频率的复用.则输入的信号应视为一种频域数据.