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通信人必知的一些事

2014-09-26 22:52  Keiven_LY  阅读(1945)  评论(0)  编辑  收藏  举报

前言

　　作为一个学通信工程专业的学生，同时又从事通信领域的职业，我想有些知识，或者常识是必须要了解的，甚至是必须时刻牢记的，因为这些知识在平常的工作中经常被提起，也经常需要用到，这时，如果你对这些不熟悉，不了解，那样，你会觉得很痛苦，很恨自己明明上学的时候有学过，而且还那么耳熟，可就是不知道了。。。这个时候，你就会特别想了解，想弄懂，弄明白。。。这些就是我刚从学校毕业，工作三个月的真实想法。

　  本篇文章就是为了自己在工作中能够更加深入，决定将一些经常遇到的知识回顾一下，并将不断更新，欢迎有经验的大牛们留言补充。

一、说说dB、dBm

第一. dB
　　dB是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面的计算公式：10lg（甲功率/乙功率），如果采用两者的电压比计算，要用20log（甲电压/乙电压）。
　　[例1] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的功率小3 dB。
第二. dBm
　　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：10lg（功率值/1mw）。
　　[例2] 如果功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm；功率P为1w，折算为dBm后为30dBm
　　[例3] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+110lg10000=46dBm。
第三. dBi、dBd

dBi 和dBd 均用于表达功率增益，两者都是一个相对值，只是其参考的基准不一样。dBi 的参考基准为全方向性天线点源天线，dBd 的参考基准为偶极子半波偶极子天线，因此两者的值略有不同，同一增益用dBi 表示要比用dBd 表示大2.15。

[例4]：对于增益为16dBd 的天线，其增益按单位dBi 进行折算后为18.15dBi，忽略小数点后为18dBi。

小结：

  • dB是两个量之间的比值，表示两个量间的相对大小，而dBm则是表示功率绝对大小的值。
  • 在dB，dBm计算中，要注意基本概念，用一个dBm减另外一个dBm时，得到的结果是dB，如：30dBm - 0dBm = 30dB。
  • 一般来讲，在工程中，dBm和dBm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，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘。
  • 对于无线工程师来说更常用分贝dBm这个单位，dBm单位表示相对于1毫瓦的分贝数。
  • dBm和W之间的关系是：dBm=10*lg(mW)1w的功率，换算成dBm就是10×lg1000＝30dBm。
  • 2w是33dBm，4W是36dBm……大家发现了吗？瓦数增加一倍，dBm就增加3。

这里将dBm转换为W的口算规律是要先记住“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；    2)＋10dBm，功率乘10倍；－10dBm，功率乘1/10 

例如有以下计算：

33dBm＝30dBm+3dBm＝1W×2=2W 

27dBm＝30dBm－3dBm＝1W×1/2=0.5W

40dBm＝30dBm+10dBm＝1W×10=10W

20dBm＝30dBm－10dBm＝1W×0.1=0.1W

为什么要用dBm做单位？原因大致有以下几个：

1、对于无线信号的衰减来说，不是线性的，而是成对数关系衰减的。用分贝更能体现这种关系。

2、用分贝做单位比用瓦做单位更容易描述，往往在发射机出来的功率几十上百瓦，到了接收端已经是以微微瓦来计算了。

3、计算方便，衰减的计算公式用分贝来计算只用做加减法就可以了。

　　以1mW 为基准的dB算法，即0dBm=1mW，dBm=10*log(Power/1mW)。

  • 发射功率dBm－路径损失dB＝接收信号强度dBm
  • 最小通信功率dBm－路径损失dB≥接收灵敏度下限dBm
  • 最小通信功率dBm≥路径损失dB＋接收灵敏度下限dBm

 二、连续信道的信道容量

　　信道容量是信道的极限传输能力，其定义为信道无差错传输时的最大平均信息速率，记为C。

说明：广义信道中的调制信道就是一种连续信道。

         高斯白噪声下的连续信道的信道容量为：（著名的香农定理）

                                  

其中：B为信道带宽（Hz）；S为信号功率（W）；n0为噪声单边功率谱密度（W/Hz）；N=n0B，为噪声功率（W）。

结论：

  • 信道容量C受三要素——B、S、n0的限制；
  • 提高信噪比S/N，可增大信道容量C；
  • 若n0—>0，则C—>无穷大，说明无扰信道的信道容量为无穷大；
  • 若S—>无穷大，则C—>无穷大，说明当信号功率不受限时，信道容量为无穷大；
  • C随着B的适当增大而增大，但不能无限增大，即：当B—>无穷大时，C—>1.44 *（S/n0）;
  • C一定时，B与S/N可以互换；
  • 若信源的信息速率Rb不大于C时，则理论上可实现无误差传输；