-- 发布时间：2018-07-11 16:02:44
第二章2.1目录如下：
2.1.1 无线通信的模型
为了方便学习，这节引入了理想化的无线通信模型，如下图
发射机与接收机就是通信设备，众多的通信设备构成了通信网络，统称为通信系统。
该节提到了各种信号，数字通信技术、模拟信号、基带信号、射频信号，数字通信技术的四大支柱有编码与解码、变换与反变换、复用与解复用和同步，都涉及信号处理，第二章的内容也主要围绕这些技术展开。先来个信号处理过程的框架图吧：
7/11/2018 Hangzhou Showers turn Cloudy
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-- 作者：KKbigboy
-- 发布时间：2018-07-12 23:18:07
2.1.2 A/D：从信息到数字信号
这节主要讲了信息的类型，信源产生了信息，信源与信宿使用的通信方式决定了这些信息的类型。
信号种类非常多，该章节主要介绍：
一、逻辑信号与物理信号
逻辑信号是便于计算机处理的信号，通常是二进制信号，每一位二进制称为1比特，单位时间内传送的数据量称为比特率；物理信号对应物理量的变化，常用的物理量有声、光、电、电磁波。
二、数字信号与模拟信号
利用数字电路处理的信号就是数字电信号，简称数字信号，可以方便地转为逻辑信号，特点就是幅度上离散，时间上也离散，所以同步是数字信号系统很关键的机制；模拟信号是一种在幅度上连续，在时间上也连续的信号，人的感知处理模拟信号更得心应手，而数字信号具备处理方便（超大规模数字集成电路来处理）、性能强悍、传送方便。
鉴于数字信号的优点，如果信源产生模拟信号时则可以经过A/D转换来处理。模拟信号转换成数字信号主要经历三个阶段：采样、量化和编码。采样的频率时模拟信号频率的2倍以上，这就是奈奎斯特定理。量化就是将采样后的离散模拟信号数值化的过程，编码就是将量化结果转换为二进制数据的过程，也就是变成逻辑信号，逻辑信号可以方便地转换成数字信号。
三、基带信号与射频信号
基带信号就是由通信设备数字芯片来处理的数字信号，通常工作频率比较低，这样数字芯片处理起来才没有压力；射频信号是模拟信号，接收机收到射频信号后，降低频率，进行采样、量化以及编码，把模拟信号转化为数字信号后，才能交给基带芯片来处理。
读完这节的收获还是蛮大的，之前对这些信号的类型概念很模糊，感觉基本概念清晰后，对通信系统会有更近一步的心得体会。
12/7/2018 Hangzhou Cloudy turn Sunny
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《原理与实现》2.1.2小节的增补
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-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2018-07-13 09:23:31
接收端是抽样，判决，再生
-- 作者：KKbigboy
-- 发布时间：2018-07-14 00:03:52
2.1.3 调制：从基带信号到射频信号
调制是一种信号的变化过程，通过改变信号的频率、相位、幅度等特性，使信号可以更好地在信道上传输。信号之所以要调制这与信号的频谱以及带宽密切相关。
频率是信号最本质的物理特性，一个信号中通常混合了多种频率。信号幅度或者功率在频率上的分布就是信号的频谱，而信号的带宽对应信号频谱的频率范围，通常指信号频谱上的最高频率。
为什么要调制呢？因为基带信号的频率比较低，根据尺寸与信号频率的关系，天线尺寸过大，根本无法实施。利用载波与调制过程，把基带信号调制到载波上，由于载波频率比基带信号高很多，调制后得到了高频的射频信号。模拟信号的调制过程就是信号与载波相乘，从书上公式中可以看出载波频率为中心频率，占据的带宽为信号的2倍。数字信号由于占用的带宽很大，如果传输通道的带宽不够大，会给接受带来干扰，所以数字信号也需要调制。基带数字信号变成射频信号通常需要经过两个步骤，首先是将基带数字信号变成基带模拟信号，然后把基带模拟信号调制为射频信号。通过低通滤波把基带数字信号变成模拟信号，可使模拟信号具有较大的功率且收敛快，减少带外的干扰。基带模拟信号调制为射频信号的过程跟模拟信号的调制是一样的。
在数字信号调制过程中，书上也介绍了一个技术术语：调制符号。调制符号可以理解为调制过程的输出结果，等于调制后输出的高频模拟信号，对应一段时间的波形。接收机也是根据调制符号上携带的能量来识别出调制符号上承载的信息。
接着书上介绍了最常用的调制方式QPSK和QAM。QPSK是正交移相键控，也称四相键控。QPSK使用了两路载波，这两路载波是同频的正弦波与余弦波，这样实现的前提是两路载波正交。由于正交，我们就可以同时调制两路信号，一路调制在正弦载波上，一路调制在余弦载波上，也因为如此每路信号的最大功率也只有单路信号的一半，必然会减少射频信号的传播距离。QAM是种高阶调制方式，也是同时调制了两路信号，原理与QPSK类似，但QAM调试方式取值可为实数，幅度的取值范围变大了，表达能力大为提高，这样就提高了调制效率。常用的QAM有16QAM和64QAM，其实QPSK也可以理解为一种特殊的QAM，也就是4QAM，具体的QAM星座图可以参考书上P55页，星座图上的每个点指定一个编号，代表的就是一个数据。所以可以看出QPSK可以承载2比特的数据，16QAM可以承载4比特，64QAM可以承载6比特的数据。针对这个星座图的理解，我认为可以想象成每个点代表一种波形，而1比特有两种情况0或1，分别用不同波形表示，64QAM用了64种波形图，也就是2的6次方，所以64QAM可以承载6比特的数据量。
最后该节介绍了解调，从接收到的射频信号提取信息的过程称为解调，解调是调制的逆过程。解调先将射频信号转换为基带模拟信号，再将基带模拟信号转换为基带数字信号。QAM解调通常采用的是想干解调，需要接收机额外引入一路与载波相干的参考载波，利用乘法器，将参考载波与接收到的信号相乘，再进行滤波，处理后得到调制符号上的承载信息。（具体公式推算可以参考书本P57页。根据得出来的幅值，查星座图，就可以知道调制符号上承载了什么信息，也就是得到了数据，从而实现了解调。）
13/7/2018 Hangzhou Sunny
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关于学习QAM调制解调的一些思考和总结
[此贴子已经被tom于2018-7-17 16:37:12编辑过]
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2018-07-17 09:14:11
QAM解调非常有趣，不同于OFDM解调是用信号相乘取积分，而是用信号相乘后使用低通滤波过滤掉2倍频率分量取剩下的方波的方法，为什么说这也是能量正交呢？查阅相关资料后，发现低通滤波器其实就是积分器；
QAM调制效率更高，但是使用QAM调制要求比PSK更好的信噪比环境，PSK是等幅度调值，星座图中点间距更大，具有更好的抗干扰能力；
单纯的QAM调制，需要使用均衡器去补偿多径衰落；而OFDM使用很小的基波频率，符号周期很大，具有很强的抗ISI能力，可以不使用均衡器；
另外不必太过迷信星座图，这只是个帮助理解的示意图，其实这就是个2电平转多电平的映射（编码）方案，例如16QAM中，一路子载波上传送的2BIT，（00，01，10，10）编码成四种电平（-3，-1，1，3）去调制这路载波，解调时用对应的解码方案去还原这2BIT。
-- 作者：bakarru
-- 发布时间：2018-07-17 09:16:39
其实，星座图可以理解为2电平转多电平的编码矩阵
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-- 作者：KKbigboy
-- 发布时间：2018-07-19 23:51:30
2.1.4 天线：从射频信号到无线电波
这节主要讲的是天线的原理和天线的相关参数。
天线是发射机用来发射无线电波以及接收机用来接收无线电波的装置，实现了无线电波的发射和接收，也就是实现了射频信号与无线电波之间的转换。无线电波本质上是电磁波，破坏导体的对称性会产生辐射，从而能将电磁波有效地发射出去，能产生显著辐射的直导体称为振子。如果在电磁场中放置一个对称振子，在电磁波的作用下，对称振子会产生感应电动势，如果振子与接收设备相连，在接收设备输入端就会产生高频电流，也就是说对称振子起到了接收天线的作用。所以，天线具有互易性。
天线性能主要看其辐射电磁波的能力，如覆盖的范围和强度等，这些指标受很多因素影响，与天线有关的因素就称为天线参数，主要包括天线的方向性、增益、极化、下倾角、频带和阻抗等关键因素。
天线的方向性：一副天线向空间各个方向辐射电磁波的能力有差别，其中电场强度最强的方向称为主射方向，其所在的波瓣称为主波瓣，也称为波束。通常采用水平面和垂直面的方向图来共同描述天线的方向性；
天线的增益：天线的增益是指天线向某一指定方向上发射功率的能力。定义为，取定向天线主射方向上的某一点，在该点场强保持不变的情况下，此时用无方向性天线发射时天线所需的输入功率，与采用定向天线时所需的输入功率之比称为天线增益。天线增益反映了定向天线在主射方向上辐射电磁波或接收电磁波的能力，天线的增益越高，无线的辐射或接收电磁波的能力越强；
天线的极化：天线辐射的电磁场分为电场和磁场两种互相垂直正交的矢量分量，天线的极化方向就是电场矢量的方向。常见的天线极化方向分为垂直极化和水平极化两种。这个极化的概念之前一直不怎么清楚，对于理解双极化复用也就一知半解了，其实很多基础概念还是蛮有作用的。虽然看上去并没什么实际作用，但掌握一些基础概念往往对一些常见的通信术语能有更好的理解；
天线的下倾角：天线主射方向与水平面的夹角定义为天线的下倾角。主要有机械下倾角和电下倾角两种，相对于机械下倾角，电下倾角不会引起波束的畸变，当然成本也会高些。电下倾角能够调节的天线也称为电调天线。
天线的原理与常见参数学习一下还是蛮好的，毕竟多天线也是LTE的一大学习重点，对理解5G的BF也有一定作用。
7/19/2018 Hangzhou Sunny
-- 作者：KKbigboy
-- 发布时间：2018-07-20 23:20:19
2.1.5 无线电波的传播
这节主要讲的是无线电波的一些传播特性：频率、信号强度、传播损耗；
频率，说到无线电波，印象里就是数学上的正弦波或余弦波，而频率呢2GHZ，15kHZ等等怎么理解呢，物理上的概念是1s内传了一个完整周期的波形就是1HZ，那么15kHZ可以说是1秒内可传15000个完整周期的波形，感觉怎样对频率概念更好理解一点；
信号强度，可以用电平和功率来衡量信号强度，对电磁波的能量和功率怎么来理解，我并不太清楚，还请群里的大神来做解答，外场的经验告诉我，GSM的电平范围一般在-50~-80dbm，低于-80dbm可能会出现语音质差了，LTE的边界电平一般在-105dbm吧，至于为啥两者边界值差那么多，我的印象里跟各自的参考参数有关；
传播损耗，无线电波在传播过程的损耗主要来源空间效应和阴影效应；对于空间效应书上给出了具体的计算公式，主要算的是信号在真空中传播的理论损耗，但大气中传播的损耗会更大些。阴影效应指的就是除了大气之外，地型和地貌对无线电波传播造成损耗的效应，城区的话多数是高楼大厦造成无线电波的阴影效应，像室分造成信号损耗的就是隔墙、电梯等等。频率越高，一般衰减越大，像LTE的信号强度，一堵墙就说不定衰减30db，所以LTE多天线里部分TM引入了波束赋形原理，而像5G的毫米波BF就显得更重要了。(领读内容不详细的地方还请各位学友多多指教，谢谢！)
7/20/2018 Hangzhou Sunny
-- 作者：KKbigboy
-- 发布时间：2018-07-23 22:28:12
2.1.6 双工：接收与发送
该小结主要介绍了通信的双工方式---单工、半双工、全双工；
单工指的信息单向传递，如广播；半双工指信息双向传递，双方交替进行收、发，如对讲机；全双工指信息双向传递，收、发可以同时进行。在全双工中，无线信道一般按发送路径分为下行链路、上行链路。根据收发分离的方法，全双工可以分为频分双工和时分双工两种方式，接着讲诉了FDD、TDD的主要优点，具体可以看书本P65。
这节可以解决我初次接触TDD-LTE时产生的一个疑惑，TDD为什么是全双工？根据时分来区分上下行的话，发的同时不能收，收的时候不能发。书上道出了由来，其实双工方式最早是根据语音业务来定制的，通过用户使用方式来区分，如果用户可以同时说话和收听，就是全双工的方式，而不是看设备是不是同时进行收、发。其实我感觉人的感知还是倾向于半双工，当别人在跟你讲话的时候，你还要跟着讲，感觉会招人嫌，而且往往会产生干扰。
最后来讲下这节说到的WIFI为什么是半双工，因为在数据业务中，是通过无线资源的分配方式来区分全双工和半双工的，像TDD-LTE上下行无线资源有固定的分配方式，也就是说有明确的周期，就是全双工；像WIFI上下行无线资源是动态分配的，没有明确的周期，就是半双工。这个概念之前并不曾知道，对WIFI也研究甚少，在此又学了点新知识O(∩_∩)O哈！
7/23/2018 Hangzhou Cloudy turn Rain
-- 作者：tom
-- 发布时间：2018-07-24 08:34:40
谢谢兴志带来的分享。
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