无线通信基础与挑战：分集技术与频谱利用

"2017无线通信总复习文档涵盖了无线通信的基本概念、挑战、应用以及信号处理的相关知识，特别强调了频谱重用的重要性和相关问题。" 无线通信是现代通信技术的重要组成部分，它利用自由空间中的电磁波进行信息传输。在无线通信中，信道的特性常常会因为时间、频率和空间的变化导致信号衰落，这被称为选择性衰落。为应对这些挑战，分集技术被广泛应用，它可以增强信号的可靠性，减少因信道条件变化而产生的错误。 无线通信有多种应用形式，包括短波/超短波通信，主要利用天波（通过电离层反射）和地波（沿地面传播）进行数据、电话通信；微波通信涉及微波接力、散射和点对多点通信，服务于电视、电话和数据传输；卫星通信则分为高轨道（如同步静止卫星）、中轨道和低轨道卫星，广泛应用于全球范围内的语音、数据服务；移动通信，如蜂窝电话、无绳电话、无线数据网络、集群系统和寻呼系统等，已经成为日常生活和商业活动不可或缺的部分。 无线电广播的工作原理涉及到音频信号的转换和调制。声音先通过话筒转换为音频电信号，接着这个信号被高频载波调制，载波的某一参数随音频信号变化，使得音频信息被编码到高频信号中。调制后的信号经过放大并通过天线发射为无线电波。在接收端，无线电波被天线捕获，经过放大和解调，还原为原来的音频电信号，最终成为我们可以听到的声音。 频谱重用是无线通信中提高频谱效率的关键策略。例如，在授权频段，运营商会在不同的地理区域或时间间隔内重复使用相同的频率，而在非授权频段，如Wi-Fi，多个设备可以同时在相同频段上通信。然而，频谱重用可能导致干扰问题，特别是在信号覆盖重叠的区域，可能需要采用更复杂的协调机制和多址接入技术，如正交频分复用（OFDM）来减轻干扰。 传输信息的信号分为连续信号和离散信号，前者如音频和视频，后者如文本和整数。信号的类型还可以根据是否具有周期性进一步区分。波长是速度与周期的乘积，而信号的频谱描述了其包含的频率范围。带宽，即频谱的宽度，对于数据率的计算至关重要。傅里叶级数和傅里叶变换是分析周期性和非周期性信号的工具，帮助我们理解信号的频率成分。信号的带宽与其数据率有直接关系，提高中心频率能增加数据率，但必须确保信号带宽不超过信道的可用带宽，以防止信号失真和错误。因此，设计无线通信系统时，必须妥善平衡信号质量、数据率和可用频谱资源。