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无线通信与泛在网络
2章 信息论+通信系统+多址接入
消息(message)是指通信系统中传输的具体对象,是信号的具体内容,是表达信息的形式;
信息(information)是指消息所包含的内容;信息可以被理解为消息中包含的有意义的内容;
消息中的信息量与发生概率紧密相关,消息出现的概率越小,则消息中包含的信息量就越大。
a=2,单位为bit,比特,简写为b;a=e,单位为nit,奈特,简写为n;a=10,单位为哈特莱,或称为十进制单位
信号(signal)是消息的表现形式以及传输载体,一般表现为随时间变化的某种物理量,而消息是信号的具体内容
电磁信号的时域特性与频域特性
信号强度 = 10lg( P2 / P1)
P2是信号的功率;P1是参考信号的功率;当P1为1mW时,信号强度的单位就是dBmW
当P1为1W时,信号强度的单位就是dBW;dbmw和dbw均用于表示功率大小的绝对值
基带信号: (Baseband Signal):信源(信息源,也称发终端)发出的没有经过调制(进行频谱搬移和变换)的原始电信号,其特点是频率较低,不适合长距离传输。
高频载波:要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽
调制的目的:调制技术首先是为了和信道匹配;电磁波频率要与天线尺寸相匹配;提高频率以便传播;实现信道复用;改变信号的带宽;改善系统的性能
系统概念:由若干相互联系、相互作用、相互依赖的单元(事物)组合而成的,为完成某个任务的特定功能整体
无线信道属于非导向传输信道,在空间或宇宙中自由直线传播方式,传播速度3*108 m/s具有折射、反射、绕射和干涉等波的特性
无线信道为开放性信道,时时刻刻受到人为或自然现象的影响或干扰,传输不如有线信道稳定和可靠
几个频道:
800-1000MHz:几个蜂窝系统使用此频段(模拟系统和第二代蜂窝)。也有一些应急通信系统(集群无线电)使用此频段
1.8-2.0GHz:这是蜂窝通信的主要频段。目前的(第二代)蜂窝系统工作于此频段,大多数第三代系统也将工作于此频段。许多无绳系统也工作于此频段
2.4-2.5GHz:工业、科学和医疗(ISM)频段。无绳电话、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)工作于此频段;它们与其它的许多设备(包括微波炉)分享这一频段
电波的多径传播和衰落
三大损耗:路径损耗、慢衰落损耗、快衰落损耗
快衰落和慢衰落随着移动台的移动而产生变化,这二者构成移动通信接收信号不稳定的因素。
在上世纪70年代,Norman?Abrmson提出了一种有效的随机争用多址通信方式,这就是著名的ALOHA系统
Roberts?进而提出了一种使其系统通信量增加一倍的方法Slotted?ALOHA系统,即时隙式ALOHA系统
RTS/CTS/DATA/ACK 四次握手机制
多址技术:指区分不同用户的技术,为了让用户地址之间互不干扰,地址之间必须满足正交特性。主要解决多用户如何高效共享给定频谱资源问题(由于频谱资源稀缺性)
扩频多址技术主要有两种类型:直接序列扩频多址(DSMA)和跳频多址(FHMA)。
直接序列扩频多址(DSMA)也称为码分多址(CDMA)
智能天线引入空分多址(SDMA)在相同时隙,相同频率或相同地址码的情况下,仍然可以根据信号不同的传播路径来区分
SDMA是一种信道增容方式,与其他多址方式完全兼容,从而可实现组合的多址方式,例如“空时-码分多址”(SD-CDMA)
MAC layer 定义下列的网络访问方式:
随机访问(Random access): ALOHA and CSMA
顺序访问(Ordered access): Token bus and Token Ring
确定访问(Deterministic access): FDMA, TDMA, and CDMA
组合(Combinations): TDMA-over-FDMA, TDD-CDMA, and TDMA/CSMA
3章 PCF+DCF+802.11
IEEE 802.11 中定义了兩种基本服务组合(Basic Service Set,BSS)。
1) 中控型基本服务组合(Infrastructure BSS),主要是由基地台(Access Point, AP)负责中控型网路中所有的传输,包括同一服务区域中所有行动节点之间的通讯。
2) 独立型基本服务组合(Independent BSS, IBSS),工作站能彼此为直接通讯,无须透过基地台协助。
MAC架构 PCF/DCF
对于无线媒介的存取,IEEE 802.11 MAC 规范了分布式协调功能(Distributed Coordination Function, DCF)与中枢协调功能(Point Coordination Function, PCF)兩种
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