无线网复习（二）：无线传输基础

传输媒体

1、传输媒体：数据传输系统中发送器和接收器间的物理路径。
2、传输媒体可分为导向和非导向。
3、对导向媒体而言，传输性能主要取决于媒体自身性质。
相反，非导向媒体传输性能主要取决于信号带宽。

电磁波频谱

1、统一分配
2、 ISM 频段： 工业、科学、医疗
3、无线网络常用三个频段
广播无线电 30MHZ~1GHz
微波 1GHz~100GHz
红外线 3 × 10^11 Hz~2 × 10^14 Hz

天线

天线是实现无线传输最基本的设备。天线可看作一条电子导线或导线系统，该导线系统或用于将电磁能辐射到太空或用于将太空中的电磁能收集起来。

天线辐射模式：

描述天线性能特性的常用方法是辐射模式，它是作为空间协同函数的天线的辐射属性的图形化表示。

天线类型

偶级天线、抛物反射天线

天线增益

天线增益是天线定向性 的度量，定义为在一特定方向上的功率输出，与天线尺寸与形状有关。
天线增益不是为了增加输出功率，而是为了定向性。
天线增益与有效面积的关系（记跟哪些参数有关，比如频率增加增益增加）：

$G=\frac{4 \pi A_{e}}{\lambda^{2}}=\frac{4 \pi f^{2} A_{e}}{c^{2}}$

式中： $A_e$ 是有效面积，f是载波频率

传播方式

由天线辐射出去的信号以三种方式传播：

地波（低于2M）：地波传播或多或少要沿着地球的轮廓前行，且可传播相当远的距离，较好地跨越可视的地平线。由波前倾斜及衍射造成。
天波（2~30M）：天波信号可以通过多个跳跃，在电离层和地球表面之间前后反弹地穿行。
直线（30MHz 以上）：当要传播的信号频率在 30MHz 以上时，不会被电离层反射，通信局限于视距范围，必须用直线方式

直线传输系统中损伤

衰减（信号强度随距离降低）
衰减失真（不同频率衰减不同）
自由空间损耗（全向天线自由空间损耗，信号会随距离发散）
噪声（一些额外信号）
大气吸收（水蒸气、氧气）
多径（障碍物位置随时间变化，导致接收到具有不同延迟的信号副本）
折射（大气条件导致无线电波向下弯曲）

移动环境中衰退

反射、衍射、散射
多径效应
衰退类型（快、慢、平面、选择性）

差错补偿机制（应对衰退）

前向纠错：增加冗余位、计算纠错码
自适应均衡：
频域均衡：使包含均衡器在内的整个系统的总传输特性满足无失真传输的条件，往往是分别校正幅频特性和群时延特性
时域均衡：直接从时间响应考虑，使包括均衡器在内的整个系统的冲激响应满足 无码间串扰 的条件
分集技术：空间分集、频率分集、时间分集

跳频扩频技术

直接序列扩频

多路复用技术

频分复用（FDMA）
时分复用（TDMA）
码分复用（CDMA）（具有正交性）

作业题

简述天线增益概念及其公式。
见[[无线网复习（二）：无线传输基础#天线增益]]
说明直线传输系统中损伤的主要类型。
见[[无线网复习（二）：无线传输基础#直线传输系统中损伤]]
简述多径传播的类型和发生条件。
反射：当电磁信号遇到相对于该信号的波长更大的表面时。
衍射：会发生在一个难以穿透的物体边界处，该物体比无线电波的波长要大。
散射：障碍物的尺寸大约等于信号的波长或小一些。
简述数据、信号、传输各自的模拟与数字区别。
模拟数据在一段时间内具有连续的值例如声音和视频是连续变化的强度样本。
数字数据的值是离散的例如文本和整数。
模拟信号是一个连续变化的电磁波根据它的频率可以在多种类型的媒体上传播。如铜线媒体、光纤、无线空间。
数字信号是一个电压脉冲序列这些电压脉冲可以在铜线媒体上传输不适宜直接在无线媒介中传播。
模拟传输是传输模拟信号的方法它不考虑信号的内容。
数字传输与信号的内容有关。信号通过中继器传播。在每个中继器上，从入口信号恢复1 和 0 的位流，并用它来生成一个新的外出数字/模拟信号。
简述直接序列扩频技术的基本原理。
直接扩频技术利用具有高码率的扩展码序列（由随机序列产生器产生的随机比特流）在发送端与信息信号进行异或运算，扩展信号的频谱，在接收端用相同的扩频码序列进行解码。
说明多路复用技术的主要类型和其工作原理
频分复用，将信号调制到不同频率的载波上，使用同一信号，同时发送。
码分复用，任何两个不同码片的S和T的归一化内积为0，接收端能提取出期望的信号。
时分复用，以时间作为分割信号的依据，可在一个信号通路上传输不同的信号。