### Goldsmith无线通信知识点概述
#### 一、无线通信概览
##### 1.1 无线通信的历史
无线通信技术自其诞生以来经历了快速的发展。早在19世纪末期，马可尼成功进行了无线电波传输实验，标志着无线通信时代的开端。随后的一个多世纪里，无线通信技术不断创新和发展，包括调幅(AM)广播、调频(FM)广播以及后来的移动通信技术等。
##### 1.2 无线通信愿景
随着技术的进步和社会需求的增长，无线通信的未来愿景变得更加广阔。这不仅体现在更高的数据传输速率、更低的延迟以及更广泛的覆盖范围等方面，还包括支持物联网(IoT)设备的大规模连接等新型应用。
##### 1.3 技术问题
无线通信面临多种技术挑战，例如信号衰落、多径效应、干扰与噪声等问题。解决这些问题需要深入理解电磁波传播原理、设计高效的信号处理算法以及优化网络架构等。
##### 1.4 当前无线通信系统
- **1.4.1 移动电话系统**：主要基于蜂窝网络结构，通过基站与移动设备之间的无线连接实现语音和数据服务。
- **1.4.2 无绳电话**：采用短距离无线技术，允许用户在一定范围内自由移动通话。
- **1.4.3 无线局域网(WLAN)**：提供局域网内的无线接入能力，如Wi-Fi技术。
- **1.4.4 广域无线数据服务**：支持城市或更大区域范围内的数据通信服务。
- **1.4.5 宽带无线接入(BWA)**：为固定位置用户提供高速互联网接入。
- **1.4.6 寻呼系统**：主要用于紧急通知或简短消息传输。
- **1.4.7 卫星网络**：利用地球静止轨道或低地球轨道卫星提供全球范围的通信服务。
- **1.4.8 低成本低功耗无线电**：如蓝牙和Zigbee技术，适用于传感器网络等场景。
- **1.4.9 超宽带无线电**：利用极宽的频率带宽进行通信，具有抗干扰能力强等特点。
##### 1.5 无线频谱
- **1.5.1 频谱分配方法**：包括频谱拍卖、许可证发放等机制，用于管理和合理利用有限的无线频谱资源。
- **1.5.2 现有系统的频谱分配**：不同的无线通信技术和服务根据其特性和需求被分配到特定的频段。
##### 1.6 标准化
标准化对于确保不同厂商的产品能够互操作至关重要。国际电联(ITU)、IEEE等组织负责制定和维护一系列无线通信标准，涵盖从物理层到应用层的技术规范。
#### 二、路径损耗与阴影效应
##### 2.1 无线电波传播
无线电波的传播受到多种因素的影响，包括地形、建筑物和其他障碍物。了解这些因素对于设计有效的无线通信系统至关重要。
##### 2.2 发射与接收信号模型
发射与接收信号模型是无线通信理论的基础。通过对信号在空间中的传播特性进行建模，可以预测信号强度的变化规律，从而指导实际通信系统的部署和优化。
##### 2.3 自由空间路径损耗
自由空间路径损耗是指信号在没有障碍物的情况下随距离增加而自然衰减的现象。计算自由空间路径损耗对于评估无线链路性能非常重要。
##### 2.4 雷达追踪
雷达追踪技术通过模拟信号在复杂环境中的反射和折射路径来估计信号强度。其中，两射线模型、十射线模型等是常用的简化模型。
##### 2.5 经验路径损耗模型
经验路径损耗模型基于大量实测数据拟合得到，可以更好地反映真实环境中信号衰减的特点。常见的经验模型包括奥库马拉模型、哈塔模型及其扩展版本。
##### 2.6 简化路径损耗模型
简化路径损耗模型通常用于快速估算信号强度，虽然精度不如经验模型高，但在某些场合下仍具有实用价值。
##### 2.7 阴影衰落
阴影衰落是指由于建筑物等障碍物阻挡导致信号强度随机波动的现象。分析阴影衰落特性有助于提高无线通信系统的鲁棒性。
##### 2.8 结合路径损耗和阴影衰落
实际通信系统中，路径损耗和阴影衰落往往是同时存在的。因此，建立一个综合考虑这两种效应的模型对于准确评估系统性能至关重要。
##### 2.9 在路径损耗和阴影衰落下的中断概率
中断概率是指接收端信号强度低于某一阈值的概率。它是衡量无线通信链路可靠性的重要指标之一。
##### 2.10 小区覆盖面积
小区覆盖面积反映了基站所能有效服务的最大地理范围。合理规划小区覆盖对于提高整个无线网络的服务质量具有重要意义。
#### 三、统计多径信道模型
##### 3.1 时间变化的信道冲激响应
时间变化的信道冲激响应反映了信号在传播过程中遇到的多径效应。分析这种变化对于设计抗多径干扰的通信算法非常关键。
##### 3.2 窄带衰落模型
窄带衰落模型用于描述信号带宽远小于信道相干带宽的情况。这类模型重点关注信号包络和功率分布等统计特性。
##### 3.3 宽带衰落模型
相比之下，宽带衰落模型则适用于信号带宽接近或大于信道相干带宽的情形。它更加关注信号的时间选择性和频率选择性等特征。
通过以上内容的详细介绍，我们可以看出《Goldsmith无线通信》这本书覆盖了无线通信领域的各个方面，从历史发展到最新技术趋势，从基本原理到具体应用场景均有涉猎。对于希望深入了解无线通信技术的专业人士而言，这本书无疑是一本宝贵的参考书籍。
