9、无线通信理论与非 IP 个人区域网络技术解析

无线通信理论与非 IP 个人区域网络技术解析

1. 香农定理与比特错误率

香农定理指出，在加性高斯白噪声存在的情况下，通信信道存在一个最大信息传输速率。随着噪声降低，信息传输速率会增加，但存在一个无法突破的极限。若传输速率 R 小于信道容量 C，则存在无差错传输数据的方法。

比特错误率（BER）是数据传输的另一个重要特性，指通信信道中接收到的比特错误数，以比率或百分比表示，是无量纲的度量。例如，原始传输序列为 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0，接收序列为 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0，那么 BER = 5 个错误 / 10 个传输比特 = 50%。

BER 受信道噪声、干扰、多径衰落和衰减的影响。提高 BER 的技术包括：
- 增加传输功率
- 提高接收器灵敏度
- 使用密度较低/阶数较低的调制技术
- 添加更多冗余数据（前向纠错，FEC）

现代 FEC 技术包括汉明码和里德 - 所罗门纠错码。BER 可以表示为 Eb/No 信噪比（SNR）的函数。

不同调制技术在各种 SNR 下有不同的 BER，随着 SNR 增加，BER 自然降低。我们可以计算出系统达到特定数据速率所需的最小 SNR。增加无线服务容量或带宽的方法有：
- 增加更多频谱和信道容量，带宽线性提升
- 增加更多天线（MIMO），带宽线性提升
- 使用先进天线和接收器改善 SNR，带宽以对数方式提升

香农极限是数字传输的最终界限，超过该极限可能会导致数据完整性丢失。增加调制级别会增加错误率和复杂度。

2. 4G - LTE 蜂窝信号特点

4G