通信人必知的一些事

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——BSn0的限制;
  • 提高信噪比S/N,可增大信道容量C
  • n0—>0,则C—>无穷大,说明无扰信道的信道容量为无穷大;
  • 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,BS/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;
原文地址:https://www.cnblogs.com/kkdd-2013/p/3995747.html