无线信道基础与安全原理深入探究

电磁信号可以是模拟的，也可以是数字的。模拟信号的强度是不同的，信号强度的变化经常是平稳持续的。另一方面，数字信号强度在某个时期是一个定值，过一段时期它会变换到另一个离散的水平（Discrete Level）。图3-1表示的是模拟信号和数字信号。

图3-1 模拟信号和数字信号

a）模拟信号 b）数字信号

当在某个时间周期之前的信号强度和某个时期T的信号强度相同，并且每个T内都重复，这种信号叫周期（Periodic）信号。图3-2表示的是代表模拟周期信号的正弦波和代表数字周期信号的矩形波，这里

s（t）=s（t-T） （3-1）

图3-2 正弦波和矩形波

a）正弦波 b）矩形波

周期信号的频率（f）是指每秒信号重复一个完整周期的速度，即f=1/T；这个速度是以赫兹为单位的（每秒的周期数）。例如，一个完整的正弦波是在每个T内完成2π循环，也就是360°，再开始一个新的周期。如果给出一个正弦波的峰值振幅A、频率f和初始相位ϕ，则时间t的信号强度是(www.xing528.com)

s（t）=Asin（2πft+ϕ） （3-2）

图3-2a的正弦波有一个单频率f，式（3-2）足以能表示正弦波为时间函数。不过，一个典型的电磁信号有不止一个单频率分量，因此电磁信号强度也需要表示成频率函数。例如，图3-3d的信号有三个频率分量。对三个频率来说，初始相位ϕ是0，表示起初正弦波的相位对所有的三个频率为0。图3-3a中第一个频率f的

图3-3 4f带宽的信号

a) b) c) d) e)

峰值振幅A是1。第二个频率是第一个的3倍，即3f，峰值振幅是其1/3，即A/3。第三个频率是5f，峰值振幅是A/5。这个信号涵盖了f～5f之间的频率，带宽为4f。例如，如果f是2MHz，这个信号的带宽为8MHz。

当把图3-3中频率为f、3f和5f的波形叠加在一起时，可以得到如图3-3d所示的波形。它看起来像数字矩形波。加在此信号的频率分量（Frequency Component）越多，它就越接近一个矩形波，失真也会越少。实际上，当有无数个频率分量时，它变成矩形波。换言之，矩形波有无穷个频率分量，可以把它表示成

注意，随着每个额外频率分量的增加，它的峰值振幅会降低，比如kf的峰值振幅是A/k。因此，大部分能量是在最初的一些频率分量里。另外，每一个频率分量的衰减也是不一样的。所以，一些频率分量在传输过程中是减少的，收到的信号会失真。到达接收端的频率范围定义了绝对带宽（Absolute Bandwidth）。有兴趣的读者可以在Stallings（2000）文献中找到有关时间和频率领域概念的更多细节。