這是一篇來自網(wǎng)絡(luò)的非常經(jīng)典的一篇老文，原作者不詳，但非常值得一讀！

香農(nóng)定理

類比：城市道路上的汽車的車速和什么有關(guān)系？和道路的寬度有關(guān)系，和自己車的動力有關(guān)系，也其他干擾因素有關(guān)系（如：車量的多少和紅燈的數(shù)量）。

香農(nóng)定理是所有通信制式最基本的原理。C=Blog2(1＋S/N)：其中C是可得到的鏈路速度，B是鏈路的帶寬，S是平均信號功率,N是平均噪聲功率，S/N即信噪比。香農(nóng)定理給出了鏈路速度上限(比特每秒（bps）)和 鏈路信噪比及帶寬的關(guān)系。香農(nóng)定理可以解釋3G各種制式由于帶寬不同，所支持的單載波最大吞吐量的不同

趨膚效應(yīng)

類比：下大雨后，農(nóng)村的土路上中間積滿了水，大家只好沿著路邊排隊通過。路的有效通過面積由于積水而減少，影響了人們的出行效率。

由于導(dǎo)體內(nèi)部的感抗對交流電的阻礙作用比表面更大，交流電通過導(dǎo)體時,各部分的電流密度不均勻,導(dǎo)體表面電流密度大（減少了截面積，增大了損耗）,這種現(xiàn) 象稱為趨膚效應(yīng).交流電的頻率越高,趨膚效應(yīng)越顯著,頻率高到一定程度,可以認(rèn)為電流完全從導(dǎo)體表面流過.實際應(yīng)用：空心導(dǎo)線代替實心導(dǎo)線，節(jié)約材料；在 高頻電路中使用多股相互絕緣細(xì)導(dǎo)線編織成束來削弱趨膚效應(yīng)。

相干時間

類比：穿著相同、長相相似的雙胞胎兄弟同一時間并排出現(xiàn)，一般人難以區(qū)分。如果他們肩并肩同一動作照相，好像一個人照得有重影，看的人以為自己眼花了。

相干時間就是信道保持恒定的最大時間差范圍，發(fā)射端的同一信號在相干時間之內(nèi)到達接收端，信號的衰落特性完全相似，接收端認(rèn)為是一個信號。如果該信號的自 相關(guān)性不好，還可能引入干擾，類似照相照出重影讓人眼花繚亂。從發(fā)射分集的角度來理解：時間分集要求兩次發(fā)射的時間要大于信道的相干時間，即如果發(fā)射時間 小于信道的相干時間，則兩次發(fā)射的信號會經(jīng)歷相同的衰落，分集抗衰落的作用就不存在了。TD-SCDMA每個chip為時間長度為0.78us，也就是碼 片之間的相干時間是0.78us，同一信號通過不同路徑到達接收端的碼片超過這個時間，就有多徑分集的效果；否則，形成自干擾。

相干帶寬（1/相干時間）

類比：在城市繁忙的交通干線上，有一段路的一半正在整修。由于道路由寬變細(xì)，來往車輛的速度就需要慢下來，有的車被擠到了自行車道上，還有的車索性繞道。

相干帶寬是表征多徑信道特性的一個重要參數(shù)，它是指某一特定的頻率范圍，在該頻率范圍內(nèi)的任意兩個頻率分量都具有很強的幅度相關(guān)性，即在相干帶寬范圍內(nèi)， 多徑信道具有恒定的增益和線性相位。在無線通信系統(tǒng)中，如果信號的帶寬小于信道的相干帶寬，則接收信號會經(jīng)歷平坦衰落過程，此時發(fā)送信號的頻譜特性在接收 機內(nèi)仍能保持不變。如果信號的帶寬大于信道的相干帶寬，則接收信號會經(jīng)歷頻率選擇性衰落，此時接收信號的某些頻率比其他分量獲得了更大的增益，使接收信號 產(chǎn)生了失真，從而引起符號間干擾。

功率控制

類比：當(dāng)想把走在你前面的朋友張華叫住，你喊一聲他的名字：“喂，張華！”發(fā)現(xiàn)他沒聽著，你還會再提高嗓門喊他的名字。如果張華已經(jīng)聽到你的聲音，他告訴你：“你小聲點，把別人嚇著?！?，你就會降低聲音和他說話。

功率控制能保證每個用戶所發(fā)射功率到達基站礎(chǔ)保持最小，既能符合最低的通信要求，同時又避免對其他用戶信號產(chǎn)生不必要的干擾，使系統(tǒng)容量最大化。當(dāng)手機在 小區(qū)內(nèi)移動時，它的發(fā)射功率需要進行變化.當(dāng)它離基站較近時，需要降低發(fā)射功率，減少對其它用戶的干擾，當(dāng)它離基站較遠(yuǎn)時，就應(yīng)該增加功率，克服增加了的 路徑衰耗.

麥克斯韋方程組

趣 聞：麥克斯韋后期的生活充滿了煩惱。他的學(xué)說沒有人理解，妻子又久病不愈。這雙重的不幸，壓得他精疲力盡。為了看護妻子，他曾經(jīng)整整三個星期沒有在床上睡 過覺。盡管這樣，他的講演，他的實驗室工作，卻從來沒有中斷過。1879年是麥克斯韋生命的最后一年，他仍然堅持不懈地宣傳電磁理論。這時，他的講座只有 兩個聽眾。一個是美國來的研究生，另一個就是后來發(fā)明電子管的弗萊明?？諘绲碾A梯教室里，只在頭排坐著兩個學(xué)生。麥克斯韋夾著講義，照樣步履堅定地走上講 臺，他面孔消瘦，表情嚴(yán)肅而莊重。仿佛他不是在向兩個聽眾，而是在向全世界解釋自己的理論。1879年11月5日，麥克斯韋患癌癥去世，終年只有49歲。他的功績，在他活著的時候卻沒有得到人們重視。在赫茲證明了電磁波存在以后才公認(rèn)他是“牛頓以后世界上最偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家”。

麥克斯韋方程組Maxwell's equations描述電場與磁場的四個基本方程，其中：

No.1 方程：描述了電場的性質(zhì)。在一般情況下，電場可以是庫侖電場也可以是變化磁場激發(fā)的感應(yīng)電場，而感應(yīng)電場是渦旋場，它的電位移線是閉合的，對封閉曲面的通量無貢獻。

No.2 方程：描述了磁場的性質(zhì)。磁場可以由傳導(dǎo)電流激發(fā)，也可以由變化電場的位移電流所激發(fā)，它們的磁場都是渦旋場，磁感應(yīng)線都是閉合線，對封閉曲面的通量無貢獻。

No.3 方程：描述了變化的磁場激發(fā)電場的規(guī)律。

No.4 方程：描述了變化的電場激發(fā)磁場的規(guī)律。

電磁波

Electromagnetic wave（應(yīng)該是第一個講的無線詞匯）

趣聞：英國曾有2400萬只“家養(yǎng)”麻雀。這些麻雀都在房屋閣樓處做窩，每天在各家花園內(nèi)嬉戲，成為英國一道風(fēng)景線。然而，近年來，英國麻雀數(shù)量突然急劇減少。英國科學(xué)家對此百思不得其解。有人認(rèn)為是貓吃了麻雀，有人認(rèn)為是無鉛汽油影響了蟲子的生存，而麻雀就靠這種蟲子喂養(yǎng)小麻雀，還有人認(rèn)為是建筑閣樓被 封閉，使得麻雀無法做窩。最近，英國的科學(xué)家和動物學(xué)家指出，手機發(fā)出的電磁波是造成麻雀失蹤的罪魁禍?zhǔn)?。英國人?994年開始大量使用手機。正是在這 些年中，英國麻雀開始大量減少。研究表明，電磁波影響麻雀的方向感。麻雀依靠地球磁場來辨別方向。而電磁波會干擾麻雀找路的能力，從而使其迷失方向。研究 還表明，電磁波還可影響動物的精子數(shù)量和排卵功能。

電磁波是電磁場的一種運動形態(tài)。電與磁可說是一體兩面，電流會產(chǎn)生磁場，變動的磁場則會產(chǎn)生電流。變化的電場和變化的磁場構(gòu)成了一個不可分離的統(tǒng)一的場。在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去；在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原 振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。電磁波是能量的一種，凡 是高于絕對零度的物體，都會釋出電磁波。除光波外，人們看不見無處不在的電磁波

多普勒效應(yīng)

Doppler effect

實例：當(dāng)警車的警報聲、賽車的發(fā)動機以一定的速度接近我們的時候,聲音會比平常更刺耳.離我們遠(yuǎn)去的時候，聲音會緩和一些；同樣的道理，你可以在火車經(jīng)過時聽出刺耳聲的變化，說明了多普勒效應(yīng)的存在。

多普勒效應(yīng)指出，波在波源移向觀察者時接收頻率變高，而在波源遠(yuǎn)離觀察者時接收頻率變低。在移動通信中，當(dāng)移動臺移向基站時，頻率變高，遠(yuǎn)離基站時，頻率 變低。天文學(xué)家哈勃應(yīng)用多普勒效應(yīng)得出宇宙正在膨脹的結(jié)論。醫(yī)學(xué)上應(yīng)用多普勒效應(yīng)來對血液循環(huán)過程中供氧情況，血管粥樣硬化的等情況作出判斷。

多徑效應(yīng)

類比：大家小時候都玩過泥土，在一個小土堆的頂端倒水，水從四處流開，很多水都滲在土里或者流到不同方向損失掉了，有部分水流通過不同路徑、不同時間匯到一個低洼的地方。

無線電波的多徑效應(yīng)是指信號從發(fā)射端到接收端常有許多時延不同、損耗各異的傳輸路徑，可以是直射、反射或是繞射，不同路徑的相同信號在接受端疊加就會增大或減小接收信號的能量的現(xiàn)象

白噪聲

類比：當(dāng)舊的用電設(shè)備如收音機打開后，可能聽到“嗡嗡”的聲音；

白噪聲是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。所有頻率具有相同能量的隨機噪聲稱為白噪聲。從我們耳朵的頻率響應(yīng)聽起來它是非常明亮的“咝”聲。白噪聲是一種功率頻譜密度為常數(shù)的隨機信號或隨機過程。此信號在各個頻段上的功率是一樣的，理想的白噪聲具有無限帶寬，因而其能量是無限大，這在現(xiàn)實世界是不可能存在的，但這讓我們在數(shù)學(xué)分析上更加方便。一 般，只要一個噪聲過程所具有的頻譜寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它所作用系統(tǒng)的帶寬，并且在該帶寬中其頻譜密度基本上可以作為常數(shù)來考慮，就可以把它作為白噪聲來處理。熱 噪聲可以認(rèn)為是白噪聲。

高斯白噪聲（及瑞利分布）

類比：熱噪聲和散粒噪聲是高斯白噪聲。

高斯白噪聲：如果一個噪聲，它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。兩個正交高斯噪聲信號之和的包絡(luò)服從瑞利分 布。幅度服從高斯分布就是其幅度概率密度分布以均值為軸對稱，在均值處最大，在一個方差處為曲線拐點。高斯噪聲的線性組合仍是高斯噪聲。對獨立的噪聲源產(chǎn) 生的噪聲求和時, 可按功率直接相加。

赫茲

插曲：比赫茲實驗早七年，一位叫戴維的人也接收到了電磁波信號，他隨即向英國皇家協(xié)會會長斯托克斯匯報，但斯托克斯認(rèn)為這只是普通的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，戴維過于迷信權(quán)威，對于這一天賜良機未與重視，使發(fā)現(xiàn)被埋沒了。

赫茲，德國物理學(xué)家，赫茲對人類最偉大的貢獻是用實驗證實了電磁波的存在。1888年1月，赫茲將自己的研究成果總結(jié)在《論動電效應(yīng)的傳播速度》一文中。赫茲實驗公布后，轟動了全世界的科學(xué)界。由法拉第開創(chuàng)，麥克斯韋總結(jié)的電磁理論，至此才取得決定性的勝利。為了紀(jì)念赫茲，國際單位制中頻率的單位定義為赫 茲，它是每秒中的周期性變動重復(fù)次數(shù)的計量。

繞射

類比：見“直射波”

當(dāng)接收機和發(fā)射機之間的無線路徑被尖利的邊緣阻擋時，無線電波繞過障礙物而傳播的現(xiàn)象稱為繞射。繞射時，波的路徑發(fā)生了改變或彎曲。由阻擋表面產(chǎn)生的二次波散布于空間，甚至于阻擋體的背面。繞射損耗是各種障礙物對無線電波傳輸所引起的損耗 。

直射波

Direct Wave

類比：在臺球這項運動中，很多規(guī)律很像電磁波的規(guī)律。假若直接撞擊球中心打出去的時候假使沒有任何阻擋，球?qū)⒀刂本€運行；如果打出的球碰到的臺邊，它就按 照反射角等入射角的規(guī)律運行；假若母球和另一個球相切，根據(jù)力度和方向，它可以繞過視距內(nèi)球，很像繞射；假設(shè)在一個范圍內(nèi)的很多球的彼此間距不超過一個 球，當(dāng)母球打到這些球中間，會激起很多球向不同方向運動，很像散射。

感悟：大自然的很多事情最根本的規(guī)律是相通的。這就是道可道的原因。但我們道出來的規(guī)律又總感覺有些欠缺，又是“非常道”。最根本的道只能去悟。

由發(fā)射天線沿直線到達接收點的無線電波，被稱為直射波。自由空間電波傳播是電波在真空中的傳播，是一種理想傳播條件。電波在自由空間傳播時，可以認(rèn)為是直射波傳播，其能量既不會被障礙物吸收，也不會產(chǎn)生反射或散射。

反射波

Reflection wave

類比：見“直射波”

應(yīng)用：在高速鐵路無線覆蓋選站的時候，要關(guān)注無線電波的入射角問題。備選站址不能太遠(yuǎn)，否則入射角太大，進入車廂內(nèi)的折射能力就減少。一般都選取離鐵路100米左右的站址（還需考慮其他因素，以后說）。

無線信號是通過地面或其他障礙物反射到達接收點的，稱為反射波。反射發(fā)生于地球表面、建筑物和墻壁表面。反射波是在兩種密度不同的傳播媒介的分界面中才會 發(fā)生，分界面媒質(zhì)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。直射波和反射波合稱為空間波。

散射波

Scattered Wave

類比：不久前看到一起車禍，很多車輛在行駛，彼此間距不足以再穿過一個車。可是后面有個車沒有任何減速的從后面沖到眾多車輛中間，現(xiàn)況慘不忍睹。

當(dāng)無線電波穿行的介質(zhì)中存在小于波長的物體，且單位體積內(nèi)阻擋體的個數(shù)非常巨大時，發(fā)生散射；散射波產(chǎn)生于粗糙表面，小物體或其他不規(guī)則物體。在實際的通信系統(tǒng)中，樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等會引發(fā)散射。

非視距傳輸

nLOS,Non Line of Sight

趣事：在工科大學(xué)讀書的時候，女生很少，大家對女性的生活感到非常神秘。幸運的是，和我們男生宿舍樓成直角的就是一個女生宿舍樓，而且水房就在靠近男生樓 這一端。夏天的時候，只能聽到水聲，卻看不到。一個同學(xué)說：“哎，可惜是非視距傳輸?！边^了不多久，就發(fā)現(xiàn)該同學(xué)很創(chuàng)意般的在不遠(yuǎn)的墻上裝了一個反射鏡， 此君用望遠(yuǎn)鏡每天看半小時。最終被女生發(fā)現(xiàn)。

無線信號從發(fā)射點到接收端有障礙物阻擋，不能沿直線進行傳播，叫做非視距傳輸。非視距傳輸?shù)臒o線傳播損耗比視距傳輸要增加很多。

菲涅爾區(qū)

Fresnel Zone

類比：有時候，我感覺人的眼睛的最有效的視力范圍也是一個橢球體。橢球體之外的東西雖然也能看到，但是已經(jīng)不是特別的清晰。一個訓(xùn)練有素的射擊運動員，他的有效視力范圍一定集中在他和目標(biāo)的半徑非常小的橢球體內(nèi)。

應(yīng)用：在無線站址勘測的時候，一定要注意覆蓋范圍 是否有大于菲涅爾半徑的阻擋物。尤其是大的廣告牌，高樓等障礙物。

菲涅爾區(qū)是一個橢球體，收發(fā)天線位于橢球的兩個焦點上。這個橢球體的半徑就是第一菲涅爾半徑。在自由空間，從發(fā)射點輻射到接收點的電磁能量主要是通過第一 菲涅爾區(qū)傳播的，只要第一菲涅爾區(qū)不被阻擋，就可以獲得近似自由空間的傳播條件。為保證系統(tǒng)正常通信，收發(fā)天線架設(shè)的高度要滿足使它們之間的障礙物盡可能 不超過其菲涅爾區(qū)的20％，否則電磁波多徑傳播就會產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降，甚至中斷通信

自由空間傳播模型

Free space propagation Model

感悟：老子說過：天下難事必作于易；天下大事必作于細(xì)。在很多物理學(xué)現(xiàn)象的研究建模過程中，我們先考慮繁雜現(xiàn)象中最本質(zhì)最簡單的規(guī)律，然后再考慮一些非本質(zhì)的影響因素。

應(yīng)用：在實際無線環(huán)境中，無線信號只要在第一菲涅爾區(qū)不受阻擋，就可以認(rèn)為在自由空間傳播。這樣在傳播損耗估算的時候，就可以非常簡單。

趣聞：我和一個同事在北京的街道上走著，他和我開玩笑說：“做無線久了，我能感覺到我走的這個地方的TD信號有多大。這里的信號是-78dBm”。我們看了一下測試手機上的信號大小，是-77.5dBm。我說：“你都快成測試手機了！”

電波在自由空間里傳播不受阻擋，不產(chǎn)生反射、折射、繞射、散射和吸收。但是，當(dāng)電波經(jīng)過一段路徑傳播之后，能量仍會受到衰減，這是由于輻射能量的擴散而引起的。

自由空間傳播損耗就是發(fā)射點的無線信號在整個球面內(nèi)均勻的向外擴散，擴散到接收天線處，落在天線的有效接收面積上的能量與發(fā)射的總能量的比。

最后推導(dǎo)出的自由空間傳播公式為

L=32.45+20log(dkm)+20log(fMHz)(dB)

當(dāng)f=2000MHz的時候，公式可以簡化為

L=38.45+20log(dm)。

自由空間傳播模型是無線電波傳播的最簡單的模型，無線電波的損耗只和傳播距離和電波頻率有關(guān)系；在給定信號的頻率的時候，只和距離有關(guān)系。在實際傳播環(huán)境中，還要考慮環(huán)境因子n，則公式簡化為L=38.45+10*n*log(dm)。n一般根據(jù)環(huán)境可取2~5之間。前面那位弟兄知道天線口的功率，利用上述簡化的傳播模型，估計他離TD天線的距離有100米，然后把所在位置的電波強度口算出來。

（在每日詞匯中，我盡量少的講解公式，但這個公式對從業(yè)的人比較重要，所以一定得講）

理解2000MHz時的電波傳播的簡化公式時要注意：

1、在1米處的損耗為38.45dB，在10米處的損耗為58.45dB；

2、距離增加一倍，損耗增加的是6dB（很多學(xué)生錯認(rèn)為是3dB）；

3、自由空間中的損耗不是隨距離線性增加，而是指數(shù)級增加。（有的學(xué)生問每百米自由空間傳播損耗是多少。這個問題本身是錯誤的。因為無線信號走過的第一個百米和第二個百米損耗是不一樣的。

超高頻 UHF

Ultra High Frequency

超高頻：分米波段，指頻率為300~3000MHz的特高頻無線電波。

無線電波分布在3Hz到3000GHz之間，在這個頻譜內(nèi)劃分為12個帶。在不同頻段內(nèi)的頻率傳播特性不相同。頻率越小，傳播損耗越小，覆蓋距離越遠(yuǎn)，繞 射能力越強。但低頻段頻率資源緊張，系統(tǒng)容量有限。高頻段頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大；但頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越小，繞射能力越弱，實現(xiàn)的技術(shù) 難度越大，系統(tǒng)的成本也相應(yīng)提高。

移動通信系統(tǒng)選擇所用頻段要綜合考慮覆蓋效果和容量。UHF頻段與其他頻段相比，在覆蓋效果和容量之間折衷的比較好，被廣泛應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域。

參考：長波通信，波長為10000～1000米（頻率為30～300千赫）的無線電通信。長波通信主要用于軍事上，如潛艇通信、地下通信及導(dǎo)航等。在一定 范圍內(nèi)，長波通信以地波傳播為主，當(dāng)通信距離大于地波的最大傳播距離時，則靠天波來傳播信號。長波通信的優(yōu)點是：通信距離遠(yuǎn)，能透過山體、海水一定的深 度，通信比較穩(wěn)定可靠。其缺點是：由于波長超長，收發(fā)信設(shè)備及天線系統(tǒng)龐大,造價高；通頻帶窄,不適于多路和快速通信；易受天電干擾。

dBm 在無線通信領(lǐng)域里，經(jīng)常會遇到dBm、dB、dBi、dBc等與功率有關(guān)的單位，對這些單位的理解上容易產(chǎn)生混淆和誤解。下面將講解這幾個單位，供電信從業(yè)者參考。 dBm用于表達功率的絕對值，計算公式為:10lg(P功率值/lmw) 例如:如果發(fā)射功率P為2W，則用dBm表示后的值應(yīng)為:10lg(2W/1mW)=10lg(2000)=33dBm

類比:如果定義1元錢是1dBm.那么一個人擁有100dBm的錢，他有多少元錢?按上述公式計算，那可是100億元。對數(shù)域里代表的絕對數(shù)值彼此之間不是線性關(guān)系，而是指數(shù)級的關(guān)系。

dB dB用于表征功率的相對比值，計算甲功率相對乙功率大或小多少dB時，按下面計算公式:10lg(甲功率/乙功率)=10lg(甲功率/1mW)-10lg(乙功率/1 mW)。

例如:無線信號進入電梯之前平均是-68dBm，進入電梯之后就是-93dBm，電梯的穿透損耗就是25dB.兩個dBm數(shù)值之間的差就是dB。

記住兩個dBm直接相加是沒有任何意義的。如兩個天線接收分集，每個接收到的信號是-90dBm，兩個信號疊加成為-90dBm+(-90dBm)=-180dB m，這個算法是不對的。正確的做法是兩個一樣的信號疊加就是翻倍，10l og2就是3dB，最后兩個天線總接收信號是-90dBm+3dB=-87dBm.

類比:一天接到一個電話，要我和他合作，聲稱他擁有股市的內(nèi)幕消息，每天給我提供一個漲停的股票。做無線的人喜歡換算成dB來思考問題，一天我的資金增加 10%，就是10log1.1=0.4dB，100個交易日就是40dB，40 dB就是10000倍，1萬塊錢經(jīng)過100交易日就變成1個億了。這么容易 來的錢他自己不賺?天底下有這種好事么?老子說，善言不美，美言不善。讓他見鬼去吧。

dBi dBd

dBi和dBd均用于表達天線功率增益的，兩者都是一個相對值，只是其參考的基準(zhǔn)不一樣。dBi的參考基準(zhǔn)為全向天線(isotropic antenna)，dBd的參考基準(zhǔn)為偶極子(dipole)，因此兩者的值略有不同。

某波源均勻地輻射到一個球面上的單位能量比能量壓扁在一個橢球最大半徑的表面上的單位能量更小一些，因此空間外某點的接收到的能量和球面上能量的比值比其和橢球上的能量的比值要大一些。同一增益用dBi表示要比用dBd表示大2.15。

[例]對于增益為15dBd的天線，用dBi表示為17.15dBi。

dBc

dBc是用來表示和載波功率相比的信號強度的相對值，其計算方法與dB的計算方法完全一樣。一般習(xí)慣應(yīng)用于度量干擾(同頻干擾、互調(diào)干擾、交調(diào)干擾和帶外干擾)、耦合、雜散等相對量值。

陰影效應(yīng)

Shadowing Effect

類比：和煦的陽光普照大地的時候，樹木、房屋就有影子，這個影子不是完全的黑暗，是一種強度減弱很多的光。

在傳播路徑上，無線電波遇到地形不平、高低不等的建筑物、高大的樹木等障礙物的阻擋時，在阻擋物的后面，會形成電波信號場強較弱的陰影區(qū)。這個現(xiàn)象就叫做陰影效應(yīng)。

慢衰落

Slow Fading

類比：在股市下降過程中，雖然其分時曲線波動劇烈，但是5周線變化比較緩慢。

無線電波傳播過程中，信號強度曲線的中值呈現(xiàn)慢速變化，叫做慢衰落。慢衰落反映的是瞬時值加權(quán)平均后的中值，反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長量級接收電平的均值變化，一般遵從對數(shù)正態(tài)分布。

慢衰落產(chǎn)生的原因：

1）慢衰落的主要原因是路徑損耗；

2）陰影效應(yīng)導(dǎo)致的信號衰落：

快衰落

Fast Fading

類比：在股市下降過程中，股價的分時瞬時值變化劇烈，很像快衰落。

快衰落就是接收信號場強值的瞬時快速起伏、快速變化的現(xiàn)象?？焖ヂ涫怯捎诟鞣N地形、地物、移動體引起的多徑傳播信號在接收點相疊加，由于接收的多徑信號的 相位不同、頻率、幅度也有所變化，導(dǎo)致疊加以后的信號幅度波動劇烈。在移動臺高速運行的時候，接收到的無線信號的載頻范圍隨時間不斷變化，也可引起疊加信 號幅度的劇烈變化。也就是說多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)可以引起快衰落。

一般快衰落可以細(xì)分為：

1）多徑效應(yīng)引起空間選擇性衰落，即不同的地點、不同的傳輸路徑衰落特性不一樣；

2）載波頻率的變化引起載波寬度范圍超出了相干帶寬的范圍，引起的信號失真，叫做頻率選擇性衰落；

3）多普勒效應(yīng)或多徑效應(yīng)可以引起不同信號到達接收點的時間差不一樣，超過相干時間，引起的信號失真叫時間選擇性衰落。

時間色散

Time Dispersion

類比：一個女生先有一個帥哥喜歡，過了不久，又有一個同樣帥的男孩喜歡她，她不知如何選擇。

在無線通信中，到達接收機的主信號和其他多徑信號在空間傳輸時間差異而帶來的同頻干擾問題。時間色散可以使來自遠(yuǎn)離接收天線的物體反射的無線信號到達接收端比直射信號慢幾個符號的時間，這樣可能導(dǎo)致互相符號間干擾。如“1”影響“0”，使接收機解碼錯誤。

傳播損耗

Propagation Loss

類比：做蔬菜長途販運生意的人都知道，假若從農(nóng)民手里購買的白菜為每斤1毛錢，加上中間環(huán)節(jié)的運輸費、攤位費、稅、包裝費等，到了最終消費者手中每斤至少得5毛錢。最終賣菜者賺得錢需要從總營業(yè)額中減去所有的利潤損耗。

給定頻率的無線制式，無線傳播損耗主要是隨距離變化的路徑損耗（Path Loss），影響該路徑損耗的三種最基本的傳播機制為反射、繞射和散射，即有反射損耗（Reflection Loss）、繞射損耗(Scattered Loss)、地物損耗（Clutter Loss）。如果電磁波穿過墻體、車體、樹木等等障礙物，還需考慮穿透損耗(Penetration Loss)。如果將手機貼近的人體使用，還需考慮人體損耗(Body Loss)等等。

路徑損耗的環(huán)境因子系數(shù)n一般隨傳播環(huán)境不同而不同，一般密集城區(qū)取4~5，普通城區(qū)取3~4，郊區(qū)取2.5~3。在實際無線環(huán)境中，天線的高度可以影響路徑損耗。一般發(fā)射天線或接收天線的高度增加一倍，可以補償6dB的傳播損耗。

反射損耗隨反射表面不同而不同，水面的反射損耗在0~1dB，麥田的反射損耗在2~4dB，城市、山體的反射損耗可達14dB~20dB.

繞射波在繞射點四處擴散，擴散到除障礙物以外的所有方向，不同情況損耗差別較大。地物損耗主要由于地表散射造成，損耗大小視具體情況而定。

穿透損耗和建筑物的材質(zhì)以及電磁波的入射角關(guān)系較大，一般情況下隔墻阻擋取5～20dB，樓層阻擋每層20dB，厚玻璃 6～10dB，火車車廂的穿透損耗為15～30dB，電梯的穿透損耗為30dB左右。

人體損耗一般取3個dB，也就是無線電波經(jīng)過人體，一半的能量被人體吸收。

傳播模型?

Propagation Model

搞笑類比：一個私企老板經(jīng)常跟大家強調(diào)：“我要的是 結(jié)果，你給我結(jié)果，我不要過程?！币惶煲粋€數(shù)學(xué)建模專家找這個老板推銷他的萬能數(shù)學(xué)模型，該模型的特點是能夠給出任何問題的結(jié)果，過程你不用關(guān)心；但前提 是你按要求輸入不超過三組數(shù)據(jù)。公司用這個模型進行銷售預(yù)測、人力需求預(yù)測、降低成本預(yù)測等等，結(jié)果證明都非常正確。于是私企老板想用這個模型對自己是個 什么樣的人有什么樣的發(fā)展做一個判斷。萬能數(shù)學(xué)模型首先要求輸入他一年來給員工開的工資的數(shù)據(jù)、再次要求他輸入員工上下班的考勤記錄、最后要求他輸入的情 人個數(shù)，經(jīng)過長達半小時的計算，模型給出了計算結(jié)果：請不要拿不下蛋的鐵公雞來開玩笑。

實際無線環(huán)境中不可能有自由空間那樣理想的無線傳播 條件。在不同的反射、繞射、散射條件的影響下，電波場強中值變化規(guī)律非常復(fù)雜，很難用簡單的數(shù)學(xué)表達式來計算。通過理論或者實測的方式建立的無線電波傳播 損耗的數(shù)學(xué)表達式稱為傳播模型。有兩個途徑研究傳播模型：一是從無線傳播理論出發(fā)分析所有從發(fā)射點到接收點的電磁波得出傳播損耗的數(shù)學(xué)規(guī)律；另外一個是在 大量測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上統(tǒng)計分析出傳播損耗的數(shù)學(xué)規(guī)律。

感 悟：人類總是想用數(shù)學(xué)的手段為紛繁蕪雜的社會、自然現(xiàn)象建立模型，以此得出一些數(shù)學(xué)的規(guī)律來指導(dǎo)我們的工作和生活。但遺憾的是，任何數(shù)學(xué)模型都是對事物發(fā) 展變化的普遍規(guī)律的近似表達，而不能完全符合實際。如果經(jīng)濟模型管用，那金融危機就不會爆發(fā)；如果管理模型管用，就不會有公司倒閉；如果無線傳播模型絕對 準(zhǔn)確，無線網(wǎng)絡(luò)就不會有弱覆蓋。

射線跟蹤模型

Ray Tracing Model

類 比：每天有成千上萬的人從北京出發(fā)去往全國各地，假若現(xiàn)在想知道每天有多少乘客從北京出發(fā)到上海。理論上我們只要把每天從北京到上海所有可能的交通工具包 括飛機、火車、汽車所能運輸?shù)娜思悠饋肀憧梢粤恕５悄阌锌赡苌倏紤]一部分人，他們可能跑步到上海，或者先乘火車到天津，再做輪船到上海。但這樣的人畢竟 少數(shù)，對計算結(jié)果的影響不大。

射線跟蹤模型的基本原理分析某種場景下無線電波從發(fā)射點傳播到接收點理論上所有可能的傳播途徑，包括直射、發(fā)射、繞射等，通過接收點信號矢量疊加，計算得出接收信號場強。

Volcano模型，WaveSight模型以及WinProp模型就是典型的射線追蹤模型。

射線模型需要高精度的三維數(shù)字地圖，至少5m精度，1m精 度更好。由于對地圖精度要求較高，所以用這種方法進行無線環(huán)境建模比較昂貴，一般只在密集城區(qū)使用就可以了。模型預(yù)測的準(zhǔn)確性和數(shù)字地圖的精確性、站點工 程參數(shù)如天線位置、天線高度、方向角、下傾角等設(shè)置的準(zhǔn)確性相關(guān)較大。同時射線跟蹤模型一般不考慮移動的車輛對無線信號傳播的影響，也忽略較高階的反射/衍射波、地面反射波、從建筑物下方穿過的電磁波、透射波、漫反射波等。

Okumura模型

類比：一位美國社會學(xué)家研究過人受教育的程度和工作后年收入的關(guān)系。經(jīng)過對大量履歷上的學(xué)歷和目前工作的收入數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，博士生年收入比碩士生多$XXXX，碩士生年收入比本科生多$ XXXX，本科生年收入比未上大學(xué)的多$XX XX。這個社會學(xué)家雖然開創(chuàng)了研究教育程度和年收入關(guān)系的先河，但是在很多情況下這種基于實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析出來的關(guān)系模型并不成立。這個關(guān)系無法解釋工作多年的 本科年收入比碩士還可能多，沒有考慮不同行業(yè)待遇的差距，不同職務(wù)待遇的差距。于是后來的社會學(xué)家建模又考慮進去了工齡、行業(yè)、職務(wù)對收入的影響，進一步 完善了學(xué)歷和收入的關(guān)系模型，這個關(guān)系模型變得更加復(fù)雜了。但是還是有一種情況不能適用，很多企業(yè)創(chuàng)始人他們的收入和他們的學(xué)歷、工齡沒有這么直接的關(guān) 系。于是再后來的社會學(xué)家又在研究這個方向上發(fā)表了論文，修正了上述關(guān)系，使它應(yīng)用于企業(yè)創(chuàng)始人群體。

解釋：

最著名的基于測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計的無線傳播模型是Okumura模型，它是Okumura在日本的大量測試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上統(tǒng)計出的以曲線圖表示的傳播模型。但它適用范圍窄，應(yīng)用不十分方便。

在Okumura模型的基礎(chǔ)上，Hata利用數(shù)學(xué)回歸分析方法擬合出便于計算機計算的無線傳播經(jīng)驗公式，即Okumura-Hata公式，適用頻率在150～1500MHz的無線傳播，如GSM900。該公式可應(yīng)用在宏蜂窩(大區(qū))條件下，半徑在1-20km范圍內(nèi)的普通城區(qū)，郊區(qū)，鄉(xiāng)村的無線環(huán)境。

但是隨后出現(xiàn)了DCS1800，而且3G的工作頻率都在2000MHz左右，原來的Okumura-Hata公式又不適用了，COST 231-Hata將Okumura-Hata模型的頻率范圍擴展到2000MHz，但是仍只適用于宏蜂窩條件。

隨著人們對無線通信需求的不斷增長，原來的宏蜂窩組網(wǎng)不能滿足密集城區(qū)人們對無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的高要求，需要通過微蜂窩完善覆蓋，于是有了適用于微蜂窩的Walfisch公式。

人們對無線通信的需求還是不斷增長，室內(nèi)無線用戶日益增多，僅通過室外宏蜂窩覆蓋室內(nèi)不能滿足人們對無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的高要求，需要建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)，于是產(chǎn)生了應(yīng)用于室內(nèi)Keenan-Motley模型。

李氏準(zhǔn)則

Lee’s Criteria

類 比：話說鄆哥告訴武大潘金蓮和西門慶偷情的事，武大賣完炊餅后早回去兩次沒有碰著，和鄆哥說，“我娘子是正經(jīng)人家的女子，怎么會有這種事？”鄆哥提醒 他：“做這種事怎么會在你賣完炊餅后呢？也不可能在你的家里，抓這種事就得在合適的時間多回來幾次才能碰著，而且王婆家你也要去看看。”

鄆哥說得話用通信的語言說就是你的采樣次數(shù)要足夠多，采樣地點要正確。

如何能夠測試無線信號場強，充分的反應(yīng)無線環(huán)境的特征。William Lee 博士1985年發(fā)表了關(guān)于無線信號場強采樣的著名論文，通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)給出無線信號場強采樣的標(biāo)準(zhǔn)：在40個波長內(nèi)采樣36～50個點。這一標(biāo)準(zhǔn)在無線通信工程中得到了廣泛應(yīng)用。

理解：假設(shè)我們的無線制式使用的頻率是2000MHz，掃頻儀每秒鐘最多打100個點，那么進行無線環(huán)境測試的車速的上限是多少？

2000MHz的無線電波波長是0.15m，40個波長就是6m，也就是說6m的距離內(nèi)必須夠50個點。掃頻儀每秒鐘最多打100個點，也就是每秒鐘最多走12米，即車速不能高于12m/s，走得多采樣點就不夠了。

SPM 模型

Standard Propagation Model

類比：在先秦時代，各諸侯國的文字是不統(tǒng)一的，不同國家的人交流起來十分不方便。最后秦始皇告訴天下人，他用的字就是標(biāo)準(zhǔn)字，大家統(tǒng)一用這種文字。

無線傳播模型有很多種形式，也有很多適用范圍，由于形式上的不統(tǒng)一，無線工程師使用起來很不方便，對同一無線環(huán)境很難有比較統(tǒng)一的認(rèn)識。

SPM模型的推出解決了這個問題。SPM模型適用于從150MHz到2GHz比較寬的頻率范圍，也適用于從密集城區(qū)、普通城區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)村的各種無線環(huán)境。所以目前應(yīng)用比較廣泛。

Path Loss= K1+ K2log(d)+ K3log(Htxeff)+ K4Diffration+ K5log(d) log(Htxeff)+ K6(HRxeff ) +Kclutterf(clutter)

其中：

d：接收機與發(fā)射機之間的距離(m)；

HTxeff：發(fā)射天線的有效高度 (m)；

Diffraction loss：經(jīng)過有障礙路徑引起的衍射損耗(dB)；

HRxeff：接收天線的有效高度(m)；

f(clutter): 因地物所引起的平均加權(quán)損耗；

K1：常數(shù) (dB)；.

K2：log(d)的系數(shù)；

K3：log(HTxeff)的系數(shù)；

K4：衍射損耗的系數(shù)；

K5: log(HTxeff)log(d)的系數(shù).

K6: HRxeff的系數(shù).

Kclutter: f(clutter)的系數(shù).

在自由空間傳播模型中，K3、K4、K5、K6、Kclutter都是0，K1=38.45，K2=20。

在一般的無線環(huán)境中，K1和K1取值也是非常重要的，對整個結(jié)果的準(zhǔn)確性影響比較大，因為我們在利用傳播模型計算的時候，主要關(guān)注的就是離發(fā)射機不同位置的情況下，我的路損是多少，可以得到的信號場強是多少。而其他因素如天線高度在一定情況下我們認(rèn)為不變化

峰均比

PAR Peak-to-Average Ratio

類比：

一個村子里面有比較富裕的人家，也有比較窮的人家，但大多數(shù)都是收入中等的普通人家，我們最有錢的人家的財富和村子戶平均財富的比或者最窮人家的財富和戶平均財富的比，可以衡量出村子貧富兩極分化的程度。

但從全國來看，用排在胡潤排行榜上第一名的財富來和中國家庭的平均收入來比就顯得不那么合適，不能全面衡量中國的貧富差距現(xiàn)象。如果用1%的中國富裕階層的平均財富和中國家庭的平均收入，就可以說明一些問題。假若中國家庭平均年收入是3萬元，而最有錢的富豪家庭的年收入為30億，30億和3億一比，就是10萬倍，如果用dB表示，就是50dB。

如果我們研究全國各自然村富翁的財富的分布情況，以說明不同省份經(jīng)濟發(fā)展水平，也可以用峰均比的概念，即最有錢的村富翁的財富和所有村富翁財富的平均值相比。也就是說，峰均比一定要指出是什么樣的峰值和均值的比，單位是絕對的比值還是dB值。

解釋：無線信號從時域上觀測是幅度不斷變化的正弦波，幅度并不恒定，一個周期內(nèi)的信號幅度峰值和其他周期內(nèi)的幅度峰值是不一樣的，因此每個周期的平均功率和峰值功率是不一樣的。在一個較長的時間內(nèi)，峰值功率是以某種概率出現(xiàn)的最大瞬態(tài)功率，通常概率取為0.01%。在這個概率下的峰值功率跟系統(tǒng)總的平均功率的比就是峰均比。在概率為0.01%處的PAR，一般稱為峰值因子（CF CREST Factor，CF）。

理解峰均比的概念是需要注意以下幾點：

1.由于功率的峰均比是電壓的峰均比的平方，PAR一般是指功率的峰均比，但也有書上把他當(dāng)做電壓的峰均比來用。

2.如果功率幅值隨時間沒有變化，即“包絡(luò)的最大值”與“包絡(luò)的平均值”處處相等，即“恒包絡(luò)”信號的峰均比為1或者是0dB。

3.如果只考慮一個周期的無線信號純正弦波，功率峰均比就是2，即3dB；而其電壓的峰值因子CF就是功率峰均比的平方根1.414。但一般情況下，峰均比很少是指這種情況。

3.調(diào)制技術(shù)、多載波技術(shù)都可能帶來較大的峰均比，峰均比過大不是什么好事，會影響很多射頻器件的應(yīng)用效率。

CW（Continuous Wave）測試

毛主席教導(dǎo)我們：“沒有調(diào)查，就沒有發(fā)言權(quán)。調(diào)查研究就像十月懷胎，解決問題就像一朝分娩?！痹疾牧系墨@取是正確解決一切問題的前提。同樣的，原始數(shù)據(jù)的獲取是一切數(shù)學(xué)建模的最關(guān)鍵一環(huán)。調(diào)查、監(jiān)控、測試是獲取原始數(shù)據(jù)的手段。

無線傳播模型與具體的地形地貌因素密切相關(guān)，通過大量測試對各類場景SPM模型（或者其他模型）的各項K值進行確定的過程叫做模型校正。CW測試（連續(xù)波測試）是獲取無線電波傳播的測試數(shù)據(jù)的重要步驟。CW測試獲取的數(shù)據(jù)是不同位置的接受電平強度，即經(jīng)緯度信息和場強值的對應(yīng)?？梢宰鳛槟Ｐ托Ｕ臄?shù)據(jù)源。對測試獲取的數(shù)據(jù)要求具備典型性和平衡性，即要求數(shù)據(jù)能夠代表該地區(qū)的無線傳播特性且可以“成比例”的反映該地區(qū)不同地物的無線傳播特性。做CW測試需要避免地理定位時衛(wèi)星遮擋或發(fā)射天線近端有高大建筑物阻擋，以免影響經(jīng)緯度信息的準(zhǔn)確性。

射頻 RF

RF Radio Frequency

類比：人若想在空中遨游，可以用飛機作為載體。飛機升空的條件是必須有一定的速度，通過一定長度的機場跑道才能把速度提上去。

信息在空中傳遞，必須有無線電波作為載體，但是無線電波的頻率低于100 KHz時，電波就會被地物吸收，而且接收裝置也非常復(fù)雜。只有達到一定頻率的電波才能在空中遠(yuǎn)距離傳送，也容易把信息接收下來。

射頻就是能夠發(fā)射出去的高頻交變電波，頻率范圍從300KHz～30GHz之間。

能夠傳送射頻信號的傳輸電纜就是射頻線，如工程上使用的饋線。經(jīng)過調(diào)制后的高頻無線電波在射頻線中傳輸叫做射頻有線傳輸。射頻線和天線連接，射頻信號通過天線向空中發(fā)射出去或者接收下來。

噪聲

Noise

噪聲是什么？繁忙的街道上人們說話，略微遠(yuǎn)一點就無法正常交流了。這時候都受到那些影響了，往來的汽車嘀嘀聲（人類之外的噪聲），人群的嘈雜聲（人類內(nèi)的 噪聲），都是影響人們正常交流的噪聲。這些噪聲隨著環(huán)境的不同，大小不同，影響程度也不同，我們無法對某個具體的噪聲特定時刻的大小進行預(yù)測，但其具有統(tǒng) 計概率規(guī)律。

在無線電波信號處理和傳播過程中，也會遇到無法確切預(yù)測但有統(tǒng)計概率的干擾信號，這種信號不同于特定頻率的無線電波之間的互相干擾，稱之為噪聲。噪聲分為 系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲和系統(tǒng)外部的噪聲。系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲包括和環(huán)境溫度相關(guān)的熱噪聲、電子管工作時產(chǎn)生的噪聲，信號與噪聲之間的互調(diào)產(chǎn)物等等。系統(tǒng)外的噪聲來自 雷電風(fēng)雨產(chǎn)生的噪聲、汽車的點火噪聲、其他用電設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。

相位噪聲

Phase Noise

類比：從北京飛往上海的航班排好后，每天按照固定的時刻起飛降落，周而復(fù)始。但是一天由于天氣原因，航班無法正常起飛和降落，很多航班相對正常時間都有所延誤。

相位噪聲就是指在系統(tǒng)內(nèi)（如各種射頻器件）各種噪聲的作用下引起的系統(tǒng)輸出信號相位的隨機變化。描述無線電波的三要素是幅度、頻率、相位。頻率和相位相互 影響。理想情況下，固定頻率的無線信號波動周期是固定的，正如飛機的正常航班一樣起飛時間是固定的。在頻域內(nèi)一個脈沖信號（頻譜寬度接近0）在時域內(nèi)是一 定頻率的正弦波。

但實際情況是信號總有一定的頻譜寬度，而且由于噪聲的影響，偏離中心頻率的很遠(yuǎn)處也有該信號的功率，正如有延誤1個小時以上的航班一樣。偏離中心頻率的很 遠(yuǎn)處的信號叫做邊帶信號，邊帶信號可能擠到相鄰的頻率中去，正如延誤的航班可能擠到了其他航班的時間從而對其造成影響。所以這個邊帶信號就叫做相位噪聲。

相位噪聲如何描述其大小呢？在偏移中心頻率一定范圍內(nèi)，單位帶寬內(nèi)的功率與總信號功率的比，單位為dBc/Hz。正如要評估某一天天氣對航班的影響，可以 定義晚點1個小時以上的航班和航班總數(shù)的比例，這個比例越小越好。射頻器件系統(tǒng)內(nèi)的熱噪聲可能導(dǎo)致相位噪聲的產(chǎn)生。相位噪聲大小可以衡量射頻器件的優(yōu)劣。相位噪聲越小，射頻器件越好。

SNR

Signal to Noise Ratio

類比：

悟空問八戒：“你要找什么樣的女朋友？”八戒回答：“當(dāng)然是越漂亮越好?！?/p>

悟空問道：“讓你追一輩子，你還要不要？”八戒囁嚅道：“不敢要了?！?/p>

悟空問沙僧：“你希望什么樣的上網(wǎng)的速度？”沙僧回答：“當(dāng)然是越快越好?！?/p>

悟空問道：“一比特要你兩塊錢，你還上不上？” 沙僧囁嚅道：“不敢上了?！?/p>

悟空問唐僧：“你要什么樣的坐騎？”唐僧回答：“速度越快越好、越省油越好，越安全越好?！?/p>

悟空問道：“要你把北京的房子賣了買個有面子，有牌子的車，你還買不買？” 唐僧囁嚅道：“不敢買了?！?/p>

悟空總結(jié)道：“要得到好處的時候，你一定會付出代價。你要考慮的是，你得到好處和付出的代價相比是否合適，也就是性價比的問題。不是好處越多越好，而是性價比越高越好?！?/p>

信噪比簡單的說就是有用信號和干擾噪聲的比。有用信號在傳輸?shù)倪^程中，必然會引入各種噪聲，最起碼有熱噪聲。一個射頻器件如放大器把有用信號功率放大的同時，必然會放大相應(yīng)的噪聲。信噪比（Signal/Noise），通常以SNR表示，同樣射頻條件下以功率表示的信噪比是以電壓表示的信噪比的平方，工程上一般指的是功率上的比值。如果用分貝（dB）表示，以功率表示的信噪比是以電壓表示的信噪比的2倍。信噪比越大越好。

應(yīng)用：信噪比（電壓）低于80dB的音箱和MP3不建議購買。

高小姐的性價比降低了——噪聲系數(shù)

NF??Noise Factor

類比：

話說八戒和高小姐結(jié)婚幾年后，悟空問八戒：“怎么樣，小日子不錯吧！”八戒一臉苦相，說：“別提了，高小姐性價比降低很多了。面色老了很多，脾氣壞了很多， 生活懶散了很多，還和我不斷地要更高的生活費?！备咝〗慊榍暗男詢r比比婚后的性價比高出很多倍，這個倍數(shù)可以稱為婚姻魔盒系數(shù)，可以描述婚姻質(zhì)量。

射頻器件本身就會加入噪聲，輸入端信噪比會比輸出端的信噪比高一些。輸入端信噪比和輸出端信噪比之比就是射頻器件的噪聲系數(shù)。

NF=10lg(輸入端信噪比/輸出端信噪比)

噪聲系數(shù)可以衡量接收機、放大器的射頻（RF）性能，表示經(jīng)過射頻器件后，信號有用功率的損失和噪聲功率的放大?；镜脑肼曄禂?shù)大約為3~5dB，而用戶移動臺的噪聲系數(shù)大約為7~9dB。

涓涓細(xì)流匯聚成河——加性噪聲

additive noise

類比：萬里黃河是由高山雪水形成的涓涓細(xì)流逐漸匯聚而成的，比較重要的源頭有三個：一是扎曲，二是約古宗列渠，三是卡日曲。扎曲干涸的時候，卡日曲還有充足的水流。

加性噪聲是通過功率直接疊加的方式作用于有用信號,它的存在卻獨立于有用信號，不管有沒有有用信號，加性噪聲始終存在于射頻器件中，影響正常通信的質(zhì)量。

一般通信中把隨機的加性噪聲看成是系統(tǒng)的背景噪聲；從來源來看，加性噪聲可分為無線電噪聲、工業(yè)電噪聲、自然噪聲、射頻器件的內(nèi)部熱噪聲。無線電的干擾頻率是固定的，可以通過加強了無線電頻率的管理盡量規(guī)避。工業(yè)電噪聲來源于各種電氣設(shè)備，但干擾頻譜集中于較低的頻率范圍，選擇較高的工頻工作可防止干擾。自然噪聲來源于閃電、太陽黑子及宇宙射線等。這類噪聲很難避免。內(nèi)部熱噪聲由電子器件不規(guī)則的熱運動引起，在數(shù)學(xué)上可以用隨機過程來描述，又可稱為隨機噪聲。

你家的蘋果很好看——失真

Distortion

類比：大家比較熟悉皇帝新裝的故事，成年人 都夸皇帝的衣服好漂亮，而只有孩子說：其實他什么也沒穿。小孩剛會說話的時候，看到鄰居家的蘋果，自己想吃，哭著鬧著要吃蘋果，真實地表達自己的意圖。等 長到六七歲的時候，還是想吃鄰居家的蘋果，卻說：“你家的蘋果很好看?！钡乳L大成人后，雖然想吃鄰家的蘋果，為了說明自己不缺蘋果，卻推托說：“我不吃， 真的不吃?！?孩子真實地說出自己看到情況或說出自己的真實想法，這叫童真；而成年人掩飾了自己的真實所見和真實想法，這叫失去童真（率真），或者失真。

所謂失真，就是失去真實，或者說真實的東西被歪曲的表現(xiàn)出來。信號經(jīng)過射頻收發(fā)通道的時候，由于有加性噪聲和乘性噪聲引入，多少會有一定程度的對所傳信號的歪曲，這個就是無線信號的失真。無線信號的失真可分為線性失真和非線性失真。

洗碗這點事——乘性噪聲

multiplicative noise

類比：夫妻倆吃完飯，因為洗碗的問題，發(fā)生爭吵。

女的抱怨說:"你不洗碗，對我不好。"

男的大聲說:"我在你身上花那么錢，還對你不好?"

女的著急地大喊:"我在你身上也花了錢，你買房的時候，我爸還給填了兩萬塊?！?/p>

男的憤怒地大叫:"你爸不讓你給孩子付出母愛，不讓你做家務(wù)。給家做一點事你爸都怕你累著。不是什么好東西!"

女的聲嘶力竭地咆哮:"你媽才不是什么好東西!"

男的啪給了女的一個巴掌:"我媽付出那么多，你這個沒良心的!"

女的委屈地哭道:"你敢打我，這日子沒法過了。咱們離婚。"

男的堅決地回應(yīng)說:"離婚就離婚。"

這對夫妻已經(jīng)失去就事論事的能力，經(jīng)常會因為一點小事，不斷擴散爭吵焦點，不斷揭開以往的傷疤，最后導(dǎo)致婚姻失敗。

在相互聯(lián)系的復(fù)雜系統(tǒng)中，一個微小的初始輸入信號差別，可能引發(fā)一系列連鎖反應(yīng)，由于系統(tǒng)的隨時間變化的特性或者非線性，最后導(dǎo)致巨大的輸出差距，這個現(xiàn)象類似蝴蝶效應(yīng)或者是多米諾骨牌效應(yīng)。系統(tǒng)的線性程度就好比夫妻之間就事論事的能力，系統(tǒng)的老化就像夫妻經(jīng)過了漫長的不成功婚姻過程，系統(tǒng)的非線性就好像夫妻間一個雞毛蒜皮的小事引發(fā)一場家庭戰(zhàn)爭的趨勢。

乘性噪聲是由于射頻器件或者無線環(huán)境的不理想，伴隨無線信號的接收和傳送過程而產(chǎn)生的噪聲。這種噪聲與信號的關(guān)系是相輔相成的，有信號就有它，沒有信號它也就不存在了。在射頻器件非線性范圍內(nèi)無線信號微小變化，可能導(dǎo)致巨大信息丟失。

又給我打折了一一線性失真

類 比:一個學(xué)校工勤人員為了給校長表現(xiàn)自己采購能力強，經(jīng)常說自己能買到打折的好東西。校長委托他買粉筆，買回來后他說:"我的人緣超好，原價100元的粉 筆，給我打了九折，才90元(其實本身就值90元)。"又一次買回來桌椅板凳，他說:"原價10000元的東西，給我打了七折才7000元(其實本身就值7000元)。"同一類東西，他獲得的折扣一樣;不同的東西，他獲得的折扣幅度有一定的變化。一次校長委托他給災(zāi)區(qū)捐款500元，回來后他眉飛色舞的和給大家描述:"又給我打折了，我們要捐500，打八折，只收400!"大家無語。

線性失真就是射頻器件對不同頻率的輸入，輸出的幅值變化特性和相位偏移特性不一樣。很多射頻信號，由很多不同的頻率分量組成，輸出端的合成信號在幅值和相位上有一定程度的失真，輸出信號中不會有輸入信號中所沒有的新的頻率分量，各個頻率的輸出波形也不會變化。這種幅度的失真或者相位的失真是由該電路的線性電抗元件引起的，所以叫線性失真。由于是射 頻器件對不同頻率的信號處理結(jié)果上的偏差，又叫頻率失真。產(chǎn)生線性失真的主要是一些濾波器等無源器件。

非線性失真

舉一個小學(xué)生補課提高數(shù)學(xué)成績的例子，第一周補課成績從40分提高到50分，第一周補課成績從50分提高到60分，以此類推，到了第五周從80分只提到了87分，而第六周從87分提高到了91分，第七周從91分提高到93分，以后再補課，成績只在93到95之間波動了。

在一定范圍內(nèi)射頻器件的輸入和輸出有較好的線性關(guān)系，超出這個范圍的時候，原有的線性關(guān)系被破壞，即隨著輸入的增加，輸出信號幅值或者相位的變化發(fā)生嚴(yán)重扭曲，即輸出波形發(fā)生非線性失真，或者叫波形失真、非線性畸變。非線性失真也可以分成非線性幅度失真和非線性相位失真。產(chǎn)生非線性失真的主要是一些放大器、混頻器等有源器件。非線性失真產(chǎn)生新的諧波成分，改變了原信號頻譜。非線性幅度失真常用衡量指標(biāo)有1dB壓縮點、三階交調(diào)、三階截止點等。

學(xué)習(xí)進步速度怎么變慢了一-1dB壓縮點? P1dB

1dB compression point

類比:小學(xué)生補數(shù)學(xué)的例子中，每增加一周的學(xué)習(xí)，成績增加10分，二周的學(xué)習(xí)，成績增加20分:學(xué)習(xí)投入的時間和成績增加有線性關(guān)系?？傻谒闹艹煽兲岣叩?0分以后，投入時間和成績的關(guān)系開始變化。第五周的學(xué)習(xí)成績提高了7分，提升幅度比上一周減少了3分，這個3分減少點標(biāo)志著成績提升進入了平穩(wěn)期，學(xué)習(xí)進步的速度變慢了。一個數(shù)學(xué)培訓(xùn)機構(gòu)宣傳時就需要考慮快速提升成績的線性范圍，可宣傳五周之內(nèi)提升47分(從40分到87分)，而不能宣傳五周之內(nèi)提升了8分(從87分到95分)，因為感覺時間投入了很多，見效卻不明顯。

當(dāng)輸入信號較小時，在射頻放大器的線性工作范圍內(nèi)，輸出信號與輸入信號可以保證線關(guān)系。輸入信號的幅度增加26%(即增加1dB)，輸出相應(yīng)增加26%(也應(yīng)該是增加1dB)。隨著輸入信號幅度的增加，逐漸進入了放大器的飽和區(qū)，開始了非線性幅度失真，即輸入電平增加26%，輸出將增加不到26%，輸出增加值開始減少。輸出增加值比假若仍然線性增長時的值減少26%(即1dB)的位置，叫做輸出1dB壓縮點(也可以表示為P1dB)。

水不能倒得這么滿一一放大器功率回退

類比:一個小孩用小桶裝水，水龍頭不斷流水，水桶滿了，水撒了滿地。小桶是有固定容量的，超過其容量注入更多的水是沒有用的。小孩一提水桶，輕微一晃，又溢 出來很多水，弄得滿身都是濕漉漉的。大人過來告訴他:"水不能倒得這么滿!最多有九分滿就可以了，否則一晃動，就濺滿身。”

射頻放大器就像一個水桶一樣，放大器的輸入就像給水桶注水，放大器的輸出就像水桶不斷地增加水位。放大器的輸入和輸出就像注水和水桶水位之間一樣有一個線性動態(tài)范圍。在這個范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加。放大器超出線性范圍進入飽和區(qū)，就像水桶滿了一樣。放大器的1dB壓縮點可以作為超出線性范圍的位置。水桶滿了一晃動容易溢出，放大器工作在1dB壓縮點輸入一波動，輸出也容易失真很多。水桶不能裝太滿，放大器的工作范圍也要遠(yuǎn)離1dB壓縮點，遠(yuǎn)離飽和區(qū)。這就是放大器的功率回退。一般輸出功率比1dB壓縮點回退6-10個dB，使功率放大器較可靠地工作在線性區(qū)。

驚慌的小鳥一一三階交調(diào)

Third-Order Intermodulation

類比:

非洲的草原上，幾只鹿在草原上吃草，一只警覺的鹿感覺異常，率群鹿奔跑，引起了羊群的驚慌，羊群經(jīng)過小樹林，樹上的小鳥感覺異常，也驚慌地飛離樹木。鹿的驚慌可以引起羊群、鳥群的驚慌。

交調(diào)從字面上理解就是交互(兩個及兩個以上)和調(diào)節(jié)(影響)。一般射頻器件的接觸不好、器件老化，都可能引起器件呈非線性。兩個或兩個以上頻率的無線電波在非線性射頻器件中傳播時，或者在空中傳播碰上金屬物體的時候，可能產(chǎn)生其他頻率的交調(diào)干擾信號，就像恐慌的傳遞一樣。群鹿的驚慌傳到了羊群(三階交調(diào))，但是恐慌程度可能降低，羊群的恐慌傳到小鳥(五階交調(diào))，恐慌的程度又有所降低。

交調(diào)干擾信號有三階、五階、七階或者更多階的分量，但是三階交調(diào)分量最大。假若兩個頻率和的頻率差為 ，三階交調(diào)的頻率一般在和的位置，三階交調(diào)是用來衡量射頻器件非線性的重要指標(biāo)，其大小用交調(diào)產(chǎn)物與主輸出信號的比來表示，單位是dBc。

傳音入密的神功--智能天線

類比:

中國武俠小說中描述的一種武功:一個人可以使用武功發(fā)音，他的話只讓在場特定的某一個或幾個人聽到，而其他人聽不到。大俠郭靖在兒女面前不方便和黃蓉說一些事情，就使用"傳音入密”的功夫，這樣只有黃蓉聽過聽到，而兒女們聽不到。

智能天線是TD-SCDMA的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能天線是可產(chǎn)生空間定向波束的天線陣列，將無線電波集中到用戶信號的到達方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號到達的方向。也就是說，智能天線可使所服務(wù)用戶的接收信號功率最大化，同時使波束照射范圍外的非服務(wù)用戶受到的干擾最小，甚至為零。智能天線就像有了“傳音入密"神功的郭靖一樣可以只和自己期望的人進行信息交互，而不會打擾其他人。

蝙蝠的接收和發(fā)送一一天線

類比:

蝙蝠是唯一能真正飛行的哺乳動物，分辨聲音的本領(lǐng)很高，通過發(fā)射超聲波并根據(jù)其反射的回音辨別物體。耳(類似于接收天線)內(nèi)具有超聲波定位的結(jié)構(gòu)，飛行的時候由口和鼻(類似于發(fā)射天線)發(fā)出一種人類聽不到的超聲波，遇到昆蟲后會反彈回來。蝙蝠用耳朵接收后，就會知道獵物的具體位置，從而前往捕捉。它能聽到的聲音頻率可達300kHz，而人類的一般在14kHz以下(相當(dāng)于接收天線的帶寬范圍）。蝙蝠的發(fā)射和接收由頭部不同器官完成，人類的聰明在于，在一個物理實體上實現(xiàn)了無線電波的發(fā)射和接收。

老子說:人法地、地法天、天法道、道法自然。很多事物的規(guī)律是相通的，人類可以向自然萬物學(xué)習(xí)。蝙蝠的超聲波發(fā)射和接收能力在仿生學(xué)中有很重要的位置，和天線的無線電波收發(fā)的基本原理非常相似。

天線是在無線電收發(fā)系統(tǒng)中，向空間輻射或從空間接收電磁波的裝置。接收和發(fā)射可以做在同一個物理實體上。

天線大小的設(shè)計和無線電波的波長關(guān)系比較大，可以這樣認(rèn)為天線波長越大，要求的天線陣子尺寸也越大;不同的安裝條件、不同的無線環(huán)境，對天線的外觀設(shè)計的 要求也是不一樣的，比如在生活小區(qū)，要求天線美觀，形狀、顏色、尺寸和周邊的環(huán)境要和諧。從形狀上看，天線可以有蘑菇型吸頂天線、壁掛天線、柵格天線、板狀天線、鞭狀天線、帽型天線、面狀天線、路燈型美化天線等等很多類型。

衡量天線質(zhì)量的指標(biāo)分為機械指標(biāo)和電氣指標(biāo)。機械指標(biāo)是和設(shè)計安裝相關(guān)的指標(biāo)，如外形、大小、重量、抗風(fēng)能力等;電氣指標(biāo)是和天線的射頻性能相關(guān)的指標(biāo)，比較重要的有增益、波瓣寬度、方向圖、前后比、極化方向等，后將著重介紹這些電氣指標(biāo)。

究竟是什么一一時間色散?

Time Dispersion

色散一詞是在光學(xué)中常用的詞匯，我們在中學(xué)時就知道白光通過三棱鏡或光柵分解成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等顏色的現(xiàn)象叫做光的色散。在物理學(xué)中，色散用來描述從同一波源發(fā)射出的幾列波在媒質(zhì)中的有不同傳播特性的現(xiàn)象。

類比:幾個同學(xué)出去玩，在森林里隱隱約約看到遠(yuǎn)處有一個動物(類似信息發(fā)射端)，張三說:"那是一只鹿!"過一會兒，李四說:"從我這個角度看，象是一匹馬"。在后面的王五說:"你們倆誰說的對我無法判斷了(接收機解調(diào)問題)”在這種情況下，同樣一個動物從不同角度(傳播路徑)看印象差別這么大，大家無法判斷到究是鹿還是馬了(無法解調(diào)了)，只有再走進一點才可能看清楚。

在無線通信中，無線電波從發(fā)射端到接收端會經(jīng)過直射、反射等很多傳播途徑，反射路徑要比直射路徑長一些，從發(fā)射端輻射出的波經(jīng)過反射路徑到達接收端用的時 間要比走直射路徑長一些。從接收端看，先后收到了來自同一信源的兩列波:這兩列波走的路徑不同，傳播環(huán)境不同，受到的干擾也不同。

時間色散是指到達接收機的直射信號和其他多徑信號由于空間傳輸時間差異而帶來的彼此干擾的問題。假若接收機先收到“1”這個數(shù)據(jù)，又收到“0”這個數(shù)據(jù)，接收機迷惑了，不知道究竟是"0”還是“1”了，所以解碼就可能出現(xiàn)錯誤。

說是一回事，聽是另一回事--收發(fā)射頻指標(biāo)

甲乙兩人在一起交談，乙說:"你沒有說清楚!"甲說:"你怎么聽不明白呢?"其實本來說是一回事，聽是另一回事;但說的特別清晰可以彌補聽力的不足，同樣，聽的能力特別強，也可以降低對說話清晰度的要求。

怎樣衡量無線通信的系統(tǒng)的"說、聽"的能力呢?這里我們介紹一下收發(fā)相關(guān)的射頻指標(biāo)。

說，就相當(dāng)于無線通信系統(tǒng)的"發(fā)射"，說話的時候盡量只對著與你交流的人講，不要影響不相關(guān)的人;從發(fā)射的角度看，盡量發(fā)射信道帶寬范圍內(nèi)的信號，不要發(fā) 射到別的信道上或者別的系統(tǒng)使用的頻段上，這樣會干擾其他信號。衡量發(fā)射機帶內(nèi)輻射能力、帶外抑制能力的主要指標(biāo)就是鄰道泄露比和雜散輻射。

聽，就相當(dāng)于無線通信系統(tǒng)的“接收”，聽話的時候盡量只聽與你交流的人說話，不要聽和你不相關(guān)的人講話，這樣會分散你的注意力，影響你的聽話效果:從接收 機的角度看，盡量接收信道帶寬范圍內(nèi)的信號，不要接收其他頻率的信號，這樣會影響接收效果。衡量接收機帶內(nèi)接收能力、帶外響應(yīng)抑制能力的主要指標(biāo)就是接收 靈敏度和雜散響應(yīng)。

下面來具體介紹。

小學(xué)生上課---鄰道泄漏比?

ACLR Adiacent Channel Leakage Ratio

現(xiàn)象類比:

小學(xué)的時候，由于教室緊張，一年級和二年級在一個教室上課，由一個老師來教。一年級學(xué)生讀課文出錯，二年級的就嘩然大笑(鄰道泄露):一年級的被老師批 評，一年級的就起哄(鄰道泄露)。一二年級互相影響得非常厲害。為了減少一、二年級的互相影響，老師在他們中間加了一個隔板(增加了保護帶寬)，相互影響 就降低了很多，看不著，但有時候能聽得著。最后老師索性把隔板換成隔墻(隔離度又增加了)，這樣影響就降到了最低。

鄰道泄漏是用來衡量射頻器件對主工作頻率外的信道的影響特性，或叫帶外輻射特性，就像一年級學(xué)生的嘈雜聲可能有一部分會影響到二年級一樣。當(dāng)然這種影響最 小越好。鄰道泄漏比(ACLR)就是泄露在鄰道的功率與主信道功率之比，通常用dBc表示，如圖 25所示。鄰道泄露越小越好，鄰道泄露比的絕對值就應(yīng)該越大越好，這表明主信道功率比泄露在鄰道的功率大很多，說明對鄰道的影響變小。

WCDMA的要求是:第一鄰道(偏離載頻+5MHz)的ACLR達到45dBc3第二鄰道(偏離載頻+10MHz)的ACLR 達到50dBc。

多普勒效應(yīng)

類比：鐘端（終端的化名）剛參加工作的時候，非常害怕領(lǐng)導(dǎo)姬占（基站的化名）問及工作相關(guān)的問題。當(dāng)鐘端以一定的速度走近姬占的時候，感覺到心跳頻率加快（頻偏為正）；當(dāng)他離開姬占的時候，心跳就逐漸平緩下來了（沒有頻偏）。這個過程類似多普勒頻移效應(yīng)。

多普勒效應(yīng)是指無線電波在波源快速移向觀察者時接收頻率變高，類似于鐘端靠近時領(lǐng)導(dǎo)時他的心跳頻率的增加；而在波源遠(yuǎn)離觀察者時接收頻率變低，好像鐘端遠(yuǎn)離領(lǐng)導(dǎo)時，他的心跳頻率逐漸平緩一樣。

當(dāng)警車的警報聲、賽車的發(fā)動機以一定的速度接近我們的時候,聲音會比平常更刺耳；離我們遠(yuǎn)去的時候，聲音會緩和一些；同樣的道理，你可以在火車經(jīng)過時聽出刺耳聲的變化，說明了多普勒效應(yīng)的存在。 從上式可以得出，終端和基站的相對移動速度越大，頻偏越嚴(yán)重，這就要求在溫速移動的通信中，必須考慮頻偏問題。各廠家的設(shè)備在高速移動的場景中都會應(yīng)用頻率糾偏算法，以克服多普勒效應(yīng)對通話質(zhì)量的影響。波長越小，頻偏越嚴(yán)重。3G的無線制式使用的頻率比 2G 時代要高很多，波長也小很多，因此在3G時代 更需要考慮多普勒效應(yīng)的影響。終端和基站相互靠近的時候，0°<0<90°，頻偏為正，接收頻率變大;終端和基站相互遠(yuǎn)離的時候，90°<0<180°，頻偏為負(fù)，接收頻率變小;入射角日越接近90°，頻偏越小，入射角日越接近0和180° 頻偏越大。這就要求覆蓋高速公路或高速鐵路等移動場景的基站不能離路太近，太近的話，夾角在一定時候會很小，頻偏就會很大;也不能太遠(yuǎn)，太遠(yuǎn)的話，覆蓋就會較弱。工程上一般要求基站離高速公路或高速鐵路 100米左右為宜。

人眼的有效視力范圍——菲涅爾區(qū)

Fresnel Zone

類比：有時候，我感覺人的眼睛的最有效的視力范圍也是一個橢球體。橢球體之外的東西雖然也能看到，但是已經(jīng)不是特別的清晰。一個訓(xùn)練有素的射擊運動員，他的有效視力范圍一定集中在他和目標(biāo)之間半徑非常小的橢球體內(nèi)，這中間不能有阻擋。

我們知道，從電磁波的發(fā)射點到接收點的傳播路徑上，既有直射波，又有反射波和繞射波。直射波和反射波的傳播路徑差不大的情況下，反射波的電場方向正好與直射波相反，相位相差180度，這樣反射波將會減弱直射波的信號強度，對傳播效果產(chǎn)生破壞作用。

這種現(xiàn)象就好比學(xué)校里宣傳主基調(diào)“知識就是力量”（理解為直射波），而社會上有另外一種反思潮：讀書無用論（可以理解為相位完全相反的反射波）。如果這種反思潮在學(xué)校范圍內(nèi)（類似于一個菲涅爾區(qū)域）存在，將會打擊學(xué)生們接收知識的熱情（影響傳播效果）。

從上面兩式可以看出，直射波和反射波的路徑差和帶來相位變化和天線高度、傳播距離有關(guān)系。天線高度較低且距離較遠(yuǎn)時，路徑差就會變小，相位變化也會減小，反 射波對直射波的影響就會加大。從這一角度上看，天線高度越高越好，傳播范圍越小越好。因此，在無線工程設(shè)計中，在成本允許的條件下，在干擾可控的條件下， 要求基站的天線盡可能的高。

應(yīng)用：在無線站址勘測的時候，一定要注意覆蓋范圍是否有大于菲涅爾半徑的阻擋物，尤其要避免大的廣告牌，高樓等障礙物阻擋。

工地的探照燈——雜散輻射

Spurious Emission

現(xiàn)象類比：我們的生活小區(qū)旁邊有一個工地，徹底燈火明亮。安裝探照燈主要目的是為了便于巡查從而避免工地的各種物資丟失（工作帶寬范圍內(nèi)輻射就可以了）。可是探照燈太亮了，輻射到了我們小區(qū)（雜散輻射），影響了我們小區(qū)很多人的休息（雜散輻射必然帶來干擾）。

射頻發(fā)信機本應(yīng)該在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)發(fā)送無線信號，即發(fā)射帶內(nèi)信號；正如探照燈應(yīng)該主要照射工地范圍一樣。由于射頻發(fā)信機內(nèi)部元器件并非理想器件，存在或 多或少的非線性，在發(fā)射無線信號的過程中產(chǎn)生了很多非規(guī)定頻率范圍內(nèi)的信號，即發(fā)生了雜散輻射；就像探照燈照到了旁邊的生活小區(qū)。發(fā)射機發(fā)射了非自己頻率 范圍內(nèi)的信號，就可能對其他通信系統(tǒng)造成干擾，就像工地的探照燈影響了旁邊小區(qū)居民休息一樣。

雜散輻射可能是一些非線性元器件產(chǎn)生的諧波分量、交調(diào)信號等。為了防止一個系統(tǒng)的雜散輻射對其他無線通信系統(tǒng)造成干擾，需要提高系統(tǒng)的電磁兼容性能。一般 在協(xié)議中都會規(guī)定這個系統(tǒng)的不同帶外頻率范圍的最大雜散輻射水平。一般規(guī)定的形式都是一個頻率范圍內(nèi)一定帶寬的最大允許的雜散輻射是多少dBm；如協(xié)議上 規(guī)定WCDMA的發(fā)射機在150kHz~30MHz范圍內(nèi)每10kHz帶寬的雜散輻射不能超過-36dBm。

如何讓高小姐高興--接收靈敏度?

Receiver Sensitivity

邏輯類比: 豬八戒問孫悟空:"猴哥，我對高小姐那么好，怎么越來越難以讓她高興了?" 孫悟空說:"你對她的好估計沒有達到她的最小的愛的接收靈敏度。"豬八戒問:"什么叫愛的接收靈敏度?" 孫悟空說道:"愛的接收靈敏度就是高小姐能夠感覺到高興的最小要求。"豬八戒問:"這個靈敏度和什么有關(guān)系呢?" 孫悟空說道:"和三個方面有關(guān)系。第一:基本生活保障(底噪，最起碼的要求)，比如說一天20元;第二:環(huán)境系數(shù)(噪聲系數(shù))，就是高小姐周圍女人的費用高于基本生活保障的倍數(shù)，比如說3倍;第三就是高小姐最小幸福感倍數(shù)(信噪比要求)，即高小姐感覺幸福要求最少 應(yīng)該比別人多得到的倍數(shù)，比說說2倍。" 豬八戒悟道:“也就是說高小姐愛的接收靈敏度應(yīng)該這樣計算: 高小姐愛的月接收靈敏度=基本保障/天X天數(shù)X環(huán)境系數(shù)X高小姐幸福感系數(shù)=20X30X3X2=3600元。這是高小姐的最低要求?！?孫悟空道:"如果換成對數(shù)關(guān)系，即用dB表示，就可以變成相加的關(guān)系。即10log(高小姐愛的月接收靈敏度)=10log(基本保障/天X天數(shù))+10l0g(環(huán)境系數(shù))+10log(高小姐幸福感系數(shù))”

接收靈敏度就是接收機能夠正確地把有用信號 拿出來的最小信號接收功率。它和三個因素有關(guān)系:帶寬范圍內(nèi)的熱噪聲、系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、系統(tǒng)把有用信號拿出所需要的最小信噪上。帶寬范圍內(nèi)的熱噪聲經(jīng)過接 收機，這些噪聲被放大了NF倍，要想把有用信號從噪聲中拿出來，就必須要求有用信號比噪聲再大SNR倍。

S=10log(KTB)+NF +SNR（公式 1 ） 其中 S是接收靈敏度(dBm); K是波爾茲曼常數(shù)，單位:J/K(焦耳/K); T表示絕對溫度，單位:K KT就是在當(dāng)前溫度下每Hz的熱噪聲的功率(類似于高小姐每天的基本保障); B表示信號帶寬，單位:Hz(類似于高小姐基本保障的計算周期為一個月); KTB代表帶寬范圍內(nèi)的熱噪聲功率(類似于高小姐一個月的基本保障); NF表示系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，單位:dB(類似于環(huán)境系數(shù)); SNR表示解調(diào)所需信噪比，單位:dB(類似于高小姐的幸福感倍數(shù))。

從上式可以看出，要想讓接收機 “聽清楚”發(fā)射機“說的話”，信號電平強度一定要大于接收機的接收靈敏度 S。當(dāng)然接收靈敏度越小，說明接收機的接收性能越好，就像狗能聽到人類聽不到的微弱的聲音，說明狗的聽覺比人的靈敏度高;接收靈敏度越大，說明接收機的接收性能越差，就像有的老人耳聾，你很需要用很大的聲音說話，他才能聽到。環(huán)境溫度越高，靈敏度就會變大，接收性能就會惡化，因此要盡量降低系統(tǒng)所在的環(huán)境溫度。帶寬越大，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)越大，靈敏度就會變大，接收性能也會惡化，這就要求設(shè)計接收機的時候，考慮到系統(tǒng)的帶寬、噪聲系數(shù)對靈敏度的影響。

解調(diào)所需的最小信噪比越小越好，這樣可以增加系統(tǒng)的接收性能。最小信噪比要求和移動臺的速度、所處的無線環(huán)境及所要求的通信質(zhì)量有關(guān)，不同無線制式要求不同，同一無線制式的不同業(yè)務(wù)也不相同。

道德法庭的審判--雜散響應(yīng)?

Spurious Response

現(xiàn)象類比:

道德法庭審判潘金蓮:"你為什么背叛自己的丈夫，走向萬劫不復(fù)?(對雜散信號做出響應(yīng))"

潘金蓮委屈地說:"奴家覺得西門大官人太帥了，太有財了!我無力抗拒。(雜散信號很強)"

道德法庭繼續(xù)批判說:"社會上的誘惑那么多，你都無法抗拒么?(難道你對雜散信號總要響應(yīng)么?)"

潘金蓮仍然很委屈地說:"自從結(jié)婚后，我對武大給我的一切越來越?jīng)]有感覺，接收靈敏度越來越差，沒有任何幸福感，反而對外面的帥哥比較感興趣(確實存在雜散響應(yīng))。"

道德法庭總結(jié)道:"也就是說一方面是外面的誘惑太大(雜散信號強)，另一方面是由于你本身的抗誘惑能力很差(存在雜散響應(yīng))?！?/p>

雜散響應(yīng)也稱寄生響應(yīng)，就是在接收機中產(chǎn)生的，和接收到的有用信號頻率相近的、系統(tǒng)無法濾除的干擾信號。無線環(huán)境中存在很多干擾信號，大多數(shù)可以通過接收機的濾波器過濾掉，但有的接收機的抗雜散響應(yīng)能力 差系統(tǒng)的后級濾波器是無法濾掉接收機本身產(chǎn)生的雜散響應(yīng)，就像潘金蓮無法抵抗西門慶雜散誘惑，自己產(chǎn)生了雜散響應(yīng)一樣。從系統(tǒng)接收的角度看，系統(tǒng)工作的頻率范圍內(nèi)沒有什么干擾，但由于環(huán)境的帶外干擾太大，且本身的抗雜散響應(yīng)能力弱，就會引起系統(tǒng)接收性能變差。

資源分配三步走:RRM(無線資源管理）

老子說:“高者抑之、下者舉之;有余者損之、不足者補之。天之道、損有余而補不足。"我們發(fā)現(xiàn)老子這幾句話道出了功率控制的根本思想?！案哒咭种?、下者舉之"，無線信號信噪比高的，我們降低功率;信噪比低的，我們抬升功率。何止功率資源遵循這樣的規(guī)律，自然界里的一切資源分配理應(yīng)遵從這樣的規(guī)律。想到這里我 們對老子智慧的敬佩之情油然而生。

在理解無線資源管理之前，首先我們要搞清楚 什么是資源。天然氣、油田、土地、礦產(chǎn)、森林這些都是自然資源:勞動力、資金、生產(chǎn)線這些都是社會經(jīng)濟資源。社會經(jīng)濟資源和自然資源的結(jié)合，能夠使人類創(chuàng) 造巨大的財富。對人類社會來說，資源能夠給人類帶來經(jīng)濟價值，但人類對資源采取瘋狂的占有和使用方式，已經(jīng)給人類的發(fā)展敲起了警鐘。

老子說:"孰能濁以靜之徐清?孰能安以動之徐生?"誰能夠把自然資源濫用的情況制止住，使之慢慢的有序化?誰能夠在保護自然資源的情況下合理使用它，使自然環(huán)境慢慢地?zé)òl(fā)生機?

這就是資源的合理分配問題。事實上，人類已經(jīng)認(rèn)識到資源合理利用、社會協(xié)調(diào)發(fā)展的必要性。資源合理利用的問題可以分為三個問題：有什么樣的資源?有多少這樣的資源?資源如何分配?這就是資源管理(Resource Management,RM)的問題。

本章主要以WCDMA或者TD-SCDMA制式為例來介紹在無線通信領(lǐng)域資源管理的相關(guān)術(shù)語。

有一類資源具有如下特點:別人占了這個資源以后，你無法占用;別人離開以后，你才有可能占用，即獨占性和可再利用性。如一個企業(yè)董事長這個位置，有人占著，你就得 靠邊站。當(dāng)然沒有人占的時候，也不一定能輪。到你，稀缺資源很難得到。如果同類資源有很多，你也許很容易得到資源的分配，比如說一個企業(yè)骨干工程師的位置， 你努力一下，就可以得到。

我們在通信或計算機里的資源大多數(shù)屬于這種性質(zhì)。計算機里內(nèi)存大小，硬盤空間大小、計算機的處理能力屬于這類資 源。只有對計算機的這些資源合理應(yīng)用，才能夠最大程度地發(fā)揮計算機的性能。這種資源的供求情況不是固定不變的，而是一個動態(tài)變化的曲線，時高時低。舉個大學(xué)生畢業(yè)找工作的例子來說。這一年，會計專業(yè)特別吃香，于是新上大學(xué)的人選擇會計專業(yè)。過兩年，這方面的人供給飽和了，很多人又找不著工作了。非常類似經(jīng)濟學(xué)里的供求關(guān)系變化的規(guī)律。

這種資源可分為公共資源和專用資源，就像企業(yè)里的辦公位置一樣，開放流動辦公區(qū)誰都可以坐，屬于公共資源(類似于在無線領(lǐng)域的公共信道)，而董事長辦公間，一般人是不能進去的，屬于專用資源(類似于在無線領(lǐng)域的專用信道)。

資源的分配可以分為兩種類型:一種是面向個體的資源分配(類似于無線里的面向單個連接的資源調(diào)度)，屬于微觀層面，如村子里的困難戶分配了100斤大米;另外一種是一定范圍的整體的資源分配(類似于無線里的面向小區(qū)的資源調(diào)度)，屬于略微宏觀一點的層面，比如為 了更好地優(yōu)化北京的交通擁堵狀況，公共汽車4毛錢起價，二環(huán)以內(nèi)私人停車費加倍增收。

資源的分配一般遵循這樣三個步驟:一、調(diào)查;二、決策;三、執(zhí)行。

調(diào)查就是通過對資源利用的現(xiàn)狀進行了解，收集有用情況，在無線領(lǐng)域就相當(dāng)于測量這個環(huán)節(jié);決策就是根據(jù)收集來的情況，判斷資源如何分配，就像在無線里根據(jù)測量結(jié)果進行判決，看是否滿足資源調(diào)度的條件;決策完了以后，給出具體的資源分配方案，就需要執(zhí)行這個方案了。整個資源分配的步驟如圖所示。

無線資源就是這樣一類資源，它也具備獨占性、可再利用性、供求關(guān)系的動態(tài)變化性等等。它的合理分配也應(yīng)該遵循如圖。

所示的三步走策略。無線資源管理最重要的三個功能就是:控制(指導(dǎo)如何測量)、計算(進行判決)、資源分配(按照判決結(jié)果執(zhí)行)。

在無線通信系統(tǒng)里，最重要的資源就是功率資源，無線電波在一定功率下才能承載手機和網(wǎng)絡(luò)之間的信息交互。每個用戶都希望獲得最佳的無線服務(wù)質(zhì)量，希望有一定的功率資源保證，但是單個用戶的功率增加卻會影響到別的用戶，對整網(wǎng)性能有影響：就好比課堂一兩個人竊竊私語，但是一個人有些聽不清楚，要求對方提高嗓門，可對方一旦提高嗓門，又影響了別人的正常聽課。所以這兩人說話的聲音需要做好功率控制，保證對方能夠聽到的同時，盡量降低對別人的影響。

信道資源是無線通信系統(tǒng)里最基本的資源。無線的物理信道可能由特定的時隙、頻率、碼道、空間通道組成，物理信道可以分為公共信道資源和專用信道資源，既然是資源，就不會是取之不盡、用之不竭的。如何合理利用和分配信道資源是關(guān)系到無線網(wǎng)絡(luò)的整體性能的優(yōu)劣的大事。

無線通信里功率資源和信道資源就像人的吃的資源和住的資源一樣重要，只不過無線通信里信號“吃"的是功率(吃少了，餓，沒有體力;吃多了，撐得慌)，"住"的是物理信道(住的地方少了，業(yè)務(wù)體驗不佳;住的地方大了，成本太高)。

接下來就是無線信號的"行”的問題。移動通信過程中，用戶的最基本特點就是移動性，用戶從一個小區(qū)移動到另外一個小區(qū)，必然涉及到原來小區(qū)資源的釋放和新進入小區(qū)資源的獲取，就像我們換工作時需要辦理離職入職手續(xù)一樣。

遠(yuǎn)交近攻策略--遠(yuǎn)近效應(yīng)?

Near-Far effect

在古時候，國家和國家之間的關(guān)系也有遠(yuǎn)近效應(yīng)。鄰近國家的一舉一動對本國的影響較大(距離基站近的終端對基站的影響大)，而距離較遠(yuǎn)的國家則對本國的影響 較少(距離基站遠(yuǎn)的終端對基站的影響小)。所以著名的軍事家都采用首先消弱鄰國實力，盡量結(jié)交偏遠(yuǎn)國家的“遠(yuǎn)交近攻”策略。遠(yuǎn)交近攻，是范雎說服秦王的一句名言，出自《戰(zhàn)國策》。秦王采用結(jié)交齊國，首先攻打魏韓的戰(zhàn)略最終統(tǒng)一了中國。

在采用CDMA技術(shù)的無線制式里(GSM 無此效應(yīng))，當(dāng)基站同時接收到兩個距離不同的移動臺發(fā)來的信號時，如果兩個移動臺采用相同的功率，那么距離近的移動臺就會非常放肆，對周圍的無線環(huán)境造成嚴(yán)重干擾(鄰國強大不是好事啊!)，導(dǎo)致距離遠(yuǎn)的移動臺無法正常通信。這個時候基站采用的策略就是“遠(yuǎn)交近攻”的策略。近處的減少對他的友好(降低功率)，而遠(yuǎn)端保持和他的友好(提高功率)。

你小聲點，別把人嚇著一一功率控制?

Power Contro

當(dāng)想把走在你前面的朋友張華叫住，你喊一聲他的名字:"喂，張華!"發(fā)現(xiàn)他沒聽著，你還會再提高嗓門喊他的名字。如果張華已經(jīng)聽到你的聲音，他告訴你:"你小聲點，別把人嚇著"，你就會降低聲音和他說話。

功率控制的目的是在保證用戶最低通信質(zhì)量需求的前提下，盡量降低發(fā)射功率，使之到達接收端的功率最小，從而避免對其他用戶信號產(chǎn)生不必要的干擾，使整個系 統(tǒng)的容量最大化。因此，當(dāng)手機在小區(qū)內(nèi)移動時，它的發(fā)射功率需要進行變化。當(dāng)它離基站較近時，需要降低發(fā)射功率，減少對其它用戶的干擾;當(dāng)它離基站較遠(yuǎn) 時，就應(yīng)該增加功率，克服路徑損耗的增加。功率控制可以降低小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間用戶的相互干擾，降低手機功率消耗,增加手機待機時間。

功率控制中最重要的參數(shù)就是多長時間功控一次和每次功控調(diào)整的步長。功控時間過長，會導(dǎo)致無線信號的電平跟不上無線環(huán)境的變化，突然的衰落和干擾會導(dǎo)致掉 話:功控時間越短越有利于無線信號應(yīng)對無線環(huán)境的變化，但會增加對系統(tǒng)計算能力和復(fù)雜性的要求。功控每次調(diào)整的步長過小了，跟不上無線環(huán)境的變化;功控每 次調(diào)整的步長不宜過大，增加功率過大導(dǎo)致功率供給大于功率需求，造成資源浪費，引起干擾;降低功率過大導(dǎo)致信號電平降低過快，引起通話質(zhì)量下降，甚至掉 話。

功率調(diào)整的步長一般宜采用“快升慢降”原則(如功率每次增加0.5dB，但需降低時，每次只降低0.2dB)。無線環(huán)境突然變壞，為了保證通話質(zhì)量，避免掉話，迅速將功率調(diào)上去，當(dāng)不需要這么大功率的時候，慢慢地把它降下來，這樣可以避免功率隨著無線環(huán)境反復(fù)大幅上升，大幅下降，引起不必要網(wǎng)絡(luò)性能惡化。

編輯：黃飛