通信之道笔记_1st

绪论

1. 通信的历史回顾
    香浓极限给出了高斯白噪声信道的传输容量极限，在香浓限和信息论的指引下通信领域开始探索逼近极限的通信技术。
    2G时代采用的技术是欧洲的GSM技术。
    到了3G之后，因为身在高通公司的Viterbi的推动，3G技术开始采用频谱效率更高的CDMA技术，其创始人是海蒂拉玛，而其中最关键的Rake接收机技术也在20世纪70年代就已经被发明出来了，所以说CDMA技术的基本通信链路技术已经具备，高通解决的是CDMA应用于蜂窝通信中的组网问题，高通的主要贡献是软切换和功率控制技术。因此高通制定了CDMA2000标准，欧洲拉拢中日韩制动了WCDMA标准，另外还有中国的TD-SCDMA标准。
    在3G和4G技术之间，IT界推出了Wi-Fi,制定了IEEE 802.11 无线局域网标准，同时也推出了WiMax 无线城域网 802.16 标准。WiMax采用的是OFDM技术，OFDM技术的应用让CT界的人认识到了OFDM是比CDMA更有效的通信方案，所以3GPP组织开始着力用OFDM技术来替代CDMA技术，从而开始了LTE长期演进项目，之后正式更名为4G。
    5G时代的热门技术有massive MIMO、small cell、NOMA、full Duplex以及mm Wave等。
2. 总结与展望
    在ofdm登场前，CDMA+单载波+均衡+纠错码，成为3G金不换的模式。为了解决isi,equalization+交织+编码已经到了登峰造极的地步。不过ofdm+mimo登场后，这一局面又打破了。由于多载波的出现，原先严重的selectivefading已经不复存在，复杂的timeequalizer光荣下岗。mimo的出现又引入各种新思维。通过SVD找到一个等效信道，然后就在这上面玩multiplexing和diversity的tradeoff。分集也不是简单的多加几根天线，而推广到空频三维的,只要是各维度不同的path都算分集（看过paulraj的书上才明白）。然后继续玩这个tradeoff,就出现了各种空时编码，一直到各种blast。现在的4G,wimax就属于这个ofdm+mimo的新时代。
    goldsmith和TSE的书就属于这个新时代的。据说goldsmith在stanford花了10年写成，亲眼目睹了这个转变。该书已抛弃了已成昨日黄花的均衡和编码，大笔墨讲ofdm+mimo。书后面几章直达近几年几个大坑什么crosslayer,wsn统统收入。TSE的书更是把mimo的思想推向极致，一上来就把所有的通信技术全归为diversity,然后从这个角度大谈mimo中multiplexing和diversity的tradeoff。
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信号与系统部分知识整理

1. 线性时不变系统
   可加性、伸缩性、冲激响应时不变性
2. 冲激响应

• 离散序列信号:

\begin{aligned} x[n]=\sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] \delta[n-k] \end{aligned}

离散信号线性时不变系统响应：

\begin{aligned} y[n]=H\{x[n]\}=H\left\{\sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] \delta[n-k]\right\}=\sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] H\{\delta[n-k]\} \end{aligned}

则有：

\begin{aligned} h[n]=H\{\delta[n]\} \end{aligned}

\begin{aligned} y[n]=\sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] h[n-k]=x[n] * h[n] \end{aligned}

• 连续信号:

\begin{aligned} x(t)=\int_{-\infty}^{\infty} x(\tau) \delta(t-\tau) \mathrm{d} \tau \end{aligned}

则经过线性时不变系统的输出信号为：

\begin{aligned} y(t) &=H\left\{\int_{-\infty}^{\infty} x(\tau) \delta(t-\tau) \mathrm{d} \tau\right\}\\ &=\int_{-\infty}^{\infty} x(\tau) H\{\delta(t-\tau)\} \mathrm{d}\tau \\&=\int_{-\infty}^{\infty} x(\tau) h(t-\tau) \mathrm{d}\tau \\ &=x(t)*h(t) \end{aligned}