通信工程基礎(chǔ)作業(yè)指導(dǎo)書

通信工程基礎(chǔ)作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u15745第1章通信系統(tǒng)概述 3253741.1通信系統(tǒng)的基本概念 348251.2通信系統(tǒng)的分類與組成 330441.3通信系統(tǒng)的功能指標(biāo) 42625第2章信號(hào)與信道 431012.1信號(hào)的定義與分類 490612.1.1定義 430482.1.2分類 4308472.2信號(hào)的基本運(yùn)算 4278482.2.1時(shí)域運(yùn)算 572822.2.2頻域運(yùn)算 5306822.3信道模型與信道特性 5139822.3.1信道模型 558362.3.2信道特性 512936第3章模擬通信系統(tǒng) 5136823.1幅度調(diào)制 5188253.1.1幅度調(diào)制的基本原理 564493.1.2幅度調(diào)制的方法 679663.1.3幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲功能 693703.2頻率調(diào)制 6114073.2.1頻率調(diào)制的基本原理 6288963.2.2頻率調(diào)制的方法 6243333.2.3頻率調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲功能 6133363.3模擬信號(hào)的解調(diào)與檢測 690743.3.1解調(diào)原理 6251873.3.2檢測原理 6136373.3.3解調(diào)與檢測系統(tǒng)的功能分析 610606第4章數(shù)字通信系統(tǒng) 7293704.1數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 784294.1.1數(shù)字通信系統(tǒng)的定義與分類 7178544.1.2數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)勢 781904.2數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 7292634.2.1基帶傳輸概述 7262664.2.2數(shù)字基帶信號(hào) 7237304.2.3基帶傳輸?shù)男诺谰幋a與解碼 78824.2.4基帶傳輸?shù)男盘?hào)處理技術(shù) 7118474.3數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 7250794.3.1頻帶傳輸概述 7138344.3.2數(shù)字調(diào)制技術(shù) 723954.3.3數(shù)字解調(diào)技術(shù) 825574.3.4頻帶傳輸?shù)男诺捞匦?873654.3.5頻帶傳輸中的信號(hào)處理技術(shù) 822806第5章數(shù)字信號(hào)處理技術(shù) 8281845.1數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ) 864995.1.1采樣與量化 8163785.1.2數(shù)字信號(hào)表示 8236805.1.3Z變換與離散時(shí)間傅里葉變換 8309705.2離散傅里葉變換與快速算法 993695.2.1離散傅里葉變換 9227935.2.2快速傅里葉變換 998595.3數(shù)字濾波器設(shè)計(jì) 929825.3.1數(shù)字濾波器類型 924945.3.2數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法 91123第6章通信系統(tǒng)的同步與載波恢復(fù) 10320886.1同步技術(shù) 10165706.1.1同步的概念與分類 10289346.1.2同步的方法 1085106.2載波恢復(fù)技術(shù) 10317296.2.1載波恢復(fù)的概念 10239876.2.2載波恢復(fù)的方法 1018046.3鎖相環(huán)與載波同步 10293336.3.1鎖相環(huán)的原理 11161066.3.2鎖相環(huán)在載波同步中的應(yīng)用 1171826.3.3鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 1112650第7章通信系統(tǒng)的多址技術(shù) 11208487.1多址技術(shù)概述 11239977.2頻分多址 1135017.2.1頻分多址的原理 11290647.2.2頻分多址的優(yōu)點(diǎn) 12216057.3時(shí)分多址與碼分多址 1210777.3.1時(shí)分多址 1283177.3.1.1時(shí)分多址的原理 12270577.3.1.2時(shí)分多址的優(yōu)點(diǎn) 1241917.3.2碼分多址 12164217.3.2.1碼分多址的原理 1213667.3.2.2碼分多址的優(yōu)點(diǎn) 1214444第8章通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù) 12221748.1通信系統(tǒng)的干擾與噪聲 13223618.1.1干擾類型 13322908.1.2噪聲類型 1376898.2信道編碼與誤碼糾正 1351198.2.1信道編碼原理 13147978.2.2誤碼糾正技術(shù) 13223388.3加密與解密技術(shù) 1383148.3.1加密技術(shù) 14136948.3.2解密技術(shù) 1425629第9章通信系統(tǒng)的功能評(píng)估 1441419.1通信系統(tǒng)的誤碼功能 1485489.1.1誤碼功能概述 14138179.1.2誤碼率 14179819.1.3誤幀率 14305549.1.4誤碼功能改善技術(shù) 1467749.2通信系統(tǒng)的容量與覆蓋范圍 14146479.2.1系統(tǒng)容量 146189.2.2覆蓋范圍 15157139.2.3容量與覆蓋范圍的平衡 15296909.3通信系統(tǒng)的可靠性評(píng)估 15225689.3.1可靠性指標(biāo) 1562409.3.2可靠性模型 15172459.3.3提高通信系統(tǒng)可靠性的方法 15106659.3.4可靠性評(píng)估實(shí)例 15622第10章通信工程實(shí)踐 152068610.1通信系統(tǒng)仿真 151038810.2通信設(shè)備與組件設(shè)計(jì) 151274010.3通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與優(yōu)化 16第1章通信系統(tǒng)概述1.1通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)是由信號(hào)傳輸、信號(hào)接收、信號(hào)處理及信息處理等部分組成的，用于實(shí)現(xiàn)信息傳遞和交換的系統(tǒng)。它通過一定的傳輸介質(zhì)，將信息從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?，以滿足人們對信息交流的需求。通信系統(tǒng)在現(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如電話、電視、互聯(lián)網(wǎng)等。1.2通信系統(tǒng)的分類與組成根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)可分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。（1）有線通信系統(tǒng)：通過電纜、光纖等有線介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸穩(wěn)定、干擾小，但建設(shè)成本較高，布線受限。（2）無線通信系統(tǒng)：通過無線電波、微波等無線介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快、布線靈活，但易受電磁干擾、信號(hào)衰減等因素影響。通信系統(tǒng)的基本組成包括：（1）信源：產(chǎn)生并輸出信息的設(shè)備或系統(tǒng)。（2）發(fā)送設(shè)備：將信源產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)換成適合在傳輸介質(zhì)輸?shù)男盘?hào)，并進(jìn)行放大、調(diào)制等處理。（3）傳輸介質(zhì)：實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)奈锢砻浇椋珉娎|、光纖、無線電波等。（4）接收設(shè)備：接收傳輸介質(zhì)上的信號(hào)，并進(jìn)行解調(diào)、放大等處理，恢復(fù)出原始信息。（5）信宿：接收并處理信息的設(shè)備或系統(tǒng)。1.3通信系統(tǒng)的功能指標(biāo)通信系統(tǒng)的功能指標(biāo)主要包括以下幾方面：（1）傳輸速率：單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚ǔＳ帽忍芈剩╞ps）表示。（2）帶寬：通信系統(tǒng)所能處理的頻率范圍，與傳輸速率密切相關(guān)。（3）誤碼率：傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，是衡量通信系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。（4）抗干擾功能：通信系統(tǒng)在受到外部干擾時(shí)，保持正常工作的能力。（5）傳輸距離：信號(hào)在傳輸介質(zhì)中能夠有效傳輸?shù)淖畲缶嚯x。（6）容量：通信系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘俊＃?）延遲：信號(hào)從發(fā)送端到接收端所需的時(shí)間，包括傳播延遲、處理延遲等。第2章信號(hào)與信道2.1信號(hào)的定義與分類2.1.1定義信號(hào)是攜帶信息的物理量，它可以通過各種方式在時(shí)間域或頻率域中表示。信號(hào)用于在通信系統(tǒng)中傳輸信息，是通信工程的基礎(chǔ)。2.1.2分類信號(hào)可分為以下幾種類型：（1）模擬信號(hào)：連續(xù)時(shí)間信號(hào)，其幅度隨時(shí)間連續(xù)變化。（2）數(shù)字信號(hào)：離散時(shí)間信號(hào)，其幅度在特定時(shí)間點(diǎn)取離散值。（3）周期信號(hào)：信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)，具有周期性。（4）非周期信號(hào)：信號(hào)在時(shí)間軸上不具有重復(fù)性。2.2信號(hào)的基本運(yùn)算2.2.1時(shí)域運(yùn)算時(shí)域運(yùn)算主要包括以下幾種：（1）信號(hào)的相加：兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)在同一時(shí)間點(diǎn)的幅度相加。（2）信號(hào)的相乘：兩個(gè)信號(hào)在同一時(shí)間點(diǎn)的幅度相乘。（3）信號(hào)的延時(shí)：信號(hào)在時(shí)間軸上沿某一方向移動(dòng)。（4）信號(hào)的翻轉(zhuǎn)：信號(hào)在時(shí)間軸上沿原點(diǎn)對稱翻轉(zhuǎn)。2.2.2頻域運(yùn)算頻域運(yùn)算主要包括以下幾種：（1）信號(hào)的傅里葉變換：將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)。（2）信號(hào)的傅里葉逆變換：將頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換回時(shí)域信號(hào)。（3）信號(hào)的頻譜分析：分析信號(hào)在不同頻率分量上的幅度和相位。2.3信道模型與信道特性2.3.1信道模型信道模型用于描述信號(hào)在傳輸過程中的變化。常見的信道模型有：（1）理想信道：無噪聲、無失真的信道。（2）有損信道：信號(hào)在傳輸過程中存在能量損耗。（3）帶限信道：限制信號(hào)傳輸?shù)念l率范圍。2.3.2信道特性信道特性主要包括以下幾種：（1）信道帶寬：信道允許通過的頻率范圍。（2）信道增益：信號(hào)在信道中的增益或衰減。（3）信道噪聲：信道中存在的隨機(jī)干擾。（4）信道延遲：信號(hào)在信道中的傳輸延遲。（5）多徑效應(yīng)：信號(hào)在傳播過程中，經(jīng)過多個(gè)路徑到達(dá)接收端，導(dǎo)致信號(hào)相位、幅度和時(shí)延的變化。第3章模擬通信系統(tǒng)3.1幅度調(diào)制3.1.1幅度調(diào)制的基本原理幅度調(diào)制（AmplitudeModulation,AM）是一種常見的模擬通信方式，其主要思想是將信息信號(hào)的幅值變化映射到載波信號(hào)的幅值上。本章首先介紹幅度調(diào)制的基本原理，包括線性調(diào)制和非線性調(diào)制，重點(diǎn)討論線性幅度調(diào)制的過程。3.1.2幅度調(diào)制的方法本節(jié)介紹幅度調(diào)制的方法，包括雙邊帶調(diào)制、單邊帶調(diào)制和殘留邊帶調(diào)制。分析各種調(diào)制方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。3.1.3幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲功能討論幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲功能，分析信噪比、帶寬和調(diào)制方式對系統(tǒng)功能的影響。3.2頻率調(diào)制3.2.1頻率調(diào)制的基本原理頻率調(diào)制（FrequencyModulation,FM）是一種以載波頻率為基礎(chǔ)，根據(jù)信息信號(hào)的變化來改變載波頻率的模擬通信方式。本節(jié)介紹頻率調(diào)制的基本原理，包括調(diào)頻指數(shù)、頻偏等概念。3.2.2頻率調(diào)制的方法本節(jié)介紹頻率調(diào)制的方法，包括連續(xù)調(diào)頻、脈沖調(diào)頻等。分析各種調(diào)制方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。3.2.3頻率調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲功能討論頻率調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲功能，分析信噪比、帶寬和調(diào)制方式對系統(tǒng)功能的影響。3.3模擬信號(hào)的解調(diào)與檢測3.3.1解調(diào)原理解調(diào)（Demodulation）是調(diào)制的逆過程，本節(jié)介紹各種模擬信號(hào)的解調(diào)原理，包括同步解調(diào)和非同步解調(diào)。3.3.2檢測原理檢測是對接收信號(hào)進(jìn)行處理，提取出原始信息的過程。本節(jié)介紹模擬信號(hào)的檢測原理，包括最大似然檢測、匹配濾波檢測等。3.3.3解調(diào)與檢測系統(tǒng)的功能分析分析解調(diào)與檢測系統(tǒng)的功能，包括誤碼率、抗噪聲功能等指標(biāo)，并討論如何優(yōu)化系統(tǒng)功能。第4章數(shù)字通信系統(tǒng)4.1數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念4.1.1數(shù)字通信系統(tǒng)的定義與分類數(shù)字通信系統(tǒng)是指利用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，主要包括模擬數(shù)字模擬（ADA）變換、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字調(diào)制解調(diào)等技術(shù)。按照信號(hào)傳輸方式，可分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩大類。4.1.2數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)勢數(shù)字通信系統(tǒng)相較于模擬通信系統(tǒng)，具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、誤碼率低、易于加密等優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。4.2數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸4.2.1基帶傳輸概述基帶傳輸是指將數(shù)字信號(hào)直接傳輸?shù)叫诺乐校唤?jīng)過頻率變換的傳輸方式?；鶐鬏斁哂泻唵巍⒊杀镜偷葍?yōu)點(diǎn)，但傳輸距離和速率受限。4.2.2數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)是指在通信系統(tǒng)中，未經(jīng)調(diào)制和頻譜搬移的原始數(shù)字信號(hào)。主要包括脈沖信號(hào)、方波信號(hào)、正弦波信號(hào)等形式。4.2.3基帶傳輸?shù)男诺谰幋a與解碼信道編碼是為了提高數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中的可靠性和抗干擾能力，對原始數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼；解碼則是將接收到的編碼信號(hào)還原為原始數(shù)字信號(hào)。4.2.4基帶傳輸?shù)男盘?hào)處理技術(shù)基帶傳輸中的信號(hào)處理技術(shù)主要包括濾波、均衡、抽樣、量化等，目的是提高信號(hào)傳輸質(zhì)量和效率。4.3數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸4.3.1頻帶傳輸概述頻帶傳輸是指將數(shù)字信號(hào)調(diào)制到高頻載波上，通過信道傳輸，到達(dá)接收端后進(jìn)行解調(diào)的傳輸方式。頻帶傳輸具有傳輸距離遠(yuǎn)、速率高等優(yōu)點(diǎn)。4.3.2數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù)是將數(shù)字信號(hào)映射到載波信號(hào)上，主要有振幅鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）、相位鍵控（PSK）等調(diào)制方式。4.3.3數(shù)字解調(diào)技術(shù)數(shù)字解調(diào)技術(shù)是將接收到的已調(diào)信號(hào)還原為原始數(shù)字信號(hào)的過程，主要包括同步解調(diào)、非同步解調(diào)等。4.3.4頻帶傳輸?shù)男诺捞匦灶l帶傳輸中，信道特性對信號(hào)傳輸質(zhì)量具有重要影響。主要信道特性包括信道帶寬、信道噪聲、信道衰減等。4.3.5頻帶傳輸中的信號(hào)處理技術(shù)頻帶傳輸中的信號(hào)處理技術(shù)包括信道估計(jì)、均衡、分集、編碼等，目的是提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院托?。?章數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)5.1數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)數(shù)字信號(hào)處理（DigitalSignalProcessing,DSP）技術(shù)是通信工程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。它通過對模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、量化處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行分析、處理和優(yōu)化。本節(jié)主要介紹數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)。5.1.1采樣與量化（1）采樣：將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化，即以固定的時(shí)間間隔對模擬信號(hào)進(jìn)行取值。（2）量化：將采樣后的信號(hào)在幅度上進(jìn)行離散化，即把連續(xù)的幅度值劃分為有限個(gè)級(jí)別。5.1.2數(shù)字信號(hào)表示數(shù)字信號(hào)可以用離散時(shí)間序列表示，例如：x[n]，其中n表示時(shí)間索引。數(shù)字信號(hào)處理主要涉及以下幾種基本運(yùn)算：（1）線性運(yùn)算：包括信號(hào)的相加、標(biāo)量乘法等。（2）非線性運(yùn)算：包括信號(hào)的絕對值、冪運(yùn)算等。（3）系數(shù)運(yùn)算：包括信號(hào)的位移、尺度變換等。5.1.3Z變換與離散時(shí)間傅里葉變換Z變換是數(shù)字信號(hào)處理中的一種重要變換方法，用于分析離散時(shí)間信號(hào)在z域的性質(zhì)。離散時(shí)間傅里葉變換（DiscreteTimeFourierTransform,DTFT）則是將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行分析。5.2離散傅里葉變換與快速算法離散傅里葉變換（DiscreteFourierTransform,DFT）是數(shù)字信號(hào)處理中的核心算法，用于計(jì)算信號(hào)的頻譜。本節(jié)主要介紹DFT及其快速算法。5.2.1離散傅里葉變換DFT的基本思想是將時(shí)域信號(hào)分解為多個(gè)正弦波和余弦波的組合。DFT的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：$$X[k]=\sum_{n=0}^{N1}x[n]\cdote^{j\frac{2\pi}{N}kn}$$其中，$X[k]$表示頻域信號(hào)，$x[n]$表示時(shí)域信號(hào)，N為信號(hào)的長度。5.2.2快速傅里葉變換快速傅里葉變換（FastFourierTransform,FFT）是DFT的一種快速算法，其基本思想是將DFT分解為多個(gè)較小的DFT，從而減少計(jì)算量。FFT算法的核心是蝶形運(yùn)算，其時(shí)間復(fù)雜度為$O(N\log_2N)$。5.3數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理中的重要組成部分，用于對信號(hào)進(jìn)行濾波處理。本節(jié)主要介紹數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法。5.3.1數(shù)字濾波器類型根據(jù)濾波器的特性，數(shù)字濾波器可分為以下幾種類型：（1）低通濾波器：允許低頻信號(hào)通過，抑制高頻信號(hào)。（2）高通濾波器：允許高頻信號(hào)通過，抑制低頻信號(hào)。（3）帶通濾波器：允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過，抑制其他頻率的信號(hào)。（4）帶阻濾波器：抑制一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，允許其他頻率的信號(hào)通過。5.3.2數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法主要包括以下幾種：（1）窗函數(shù)法：通過窗函數(shù)對理想濾波器的沖擊響應(yīng)進(jìn)行截?cái)?，得到?shí)際的數(shù)字濾波器。（2）擬合法：根據(jù)給定的頻率響應(yīng)，利用最小二乘等方法擬合出濾波器的系數(shù)。（3）模擬濾波器原型法：將模擬濾波器的原型轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器，如巴特沃斯、切比雪夫等濾波器。通過以上介紹，本章對數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的基本概念、算法和應(yīng)用進(jìn)行了闡述。在實(shí)際通信工程中，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)揮著重要作用，為信號(hào)的傳輸、處理和分析提供了有效手段。第6章通信系統(tǒng)的同步與載波恢復(fù)6.1同步技術(shù)6.1.1同步的概念與分類同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，它保證了收發(fā)雙方在時(shí)間上的協(xié)調(diào)一致。同步可分為符號(hào)同步、幀同步和載波同步三大類。其中，符號(hào)同步是指接收方與發(fā)送方在單個(gè)符號(hào)上的時(shí)間對齊；幀同步是指在數(shù)據(jù)傳輸中，接收方與發(fā)送方在幀級(jí)別的時(shí)間對齊；載波同步則是指接收方與發(fā)送方的載波頻率與相位的一致。6.1.2同步的方法通信系統(tǒng)的同步方法主要包括以下幾種：插入導(dǎo)頻法、自同步法、輔助同步法和數(shù)字同步法。插入導(dǎo)頻法通過在發(fā)送信號(hào)中插入專門的同步信號(hào)，以便接收方提取同步信息；自同步法則依賴于信號(hào)本身的特性，通過接收信號(hào)的自相關(guān)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)同步；輔助同步法利用外部輔助信號(hào)實(shí)現(xiàn)同步；數(shù)字同步法則是在數(shù)字通信系統(tǒng)中，采用特定的同步序列進(jìn)行同步。6.2載波恢復(fù)技術(shù)6.2.1載波恢復(fù)的概念載波恢復(fù)是接收方從接收信號(hào)中提取載波頻率和相位的過程，它是保證接收信號(hào)正確解調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，載波恢復(fù)的精度直接影響到信號(hào)的誤碼率。6.2.2載波恢復(fù)的方法載波恢復(fù)的方法主要包括：非相干解調(diào)法、相干解調(diào)法和鎖相法。非相干解調(diào)法不對載波進(jìn)行同步，適用于對同步要求不高的低速通信系統(tǒng)；相干解調(diào)法則要求接收方與發(fā)送方的載波同步，適用于高速通信系統(tǒng)；鎖相法則是通過鎖相環(huán)（PLL）實(shí)現(xiàn)對載波頻率和相位的跟蹤與恢復(fù)。6.3鎖相環(huán)與載波同步6.3.1鎖相環(huán)的原理鎖相環(huán)（PhaseLockedLoop,PLL）是一種反饋控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相位鎖定。鎖相環(huán)主要由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器組成。鑒相器比較輸入信號(hào)與本地振蕩器的相位差，產(chǎn)生誤差信號(hào)；環(huán)路濾波器對誤差信號(hào)進(jìn)行濾波處理，減小噪聲和頻率波動(dòng)的影響；壓控振蕩器根據(jù)濾波后的誤差信號(hào)調(diào)整其輸出頻率和相位，實(shí)現(xiàn)與輸入信號(hào)的相位鎖定。6.3.2鎖相環(huán)在載波同步中的應(yīng)用鎖相環(huán)在載波同步中的應(yīng)用主要有以下兩個(gè)方面：一是提取接收信號(hào)中的載波頻率和相位，實(shí)現(xiàn)載波的恢復(fù)；二是跟蹤發(fā)送端載波頻率的變化，保持接收端與發(fā)送端的載波同步。鎖相環(huán)具有很好的頻率跟蹤功能和相位鎖定能力，因此在高速通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。6.3.3鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化是保證其功能的關(guān)鍵。主要考慮因素包括：鑒相器的設(shè)計(jì)、環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)和壓控振蕩器的功能。合理選擇鑒相器類型、環(huán)路濾波器參數(shù)和壓控振蕩器特性，可以實(shí)現(xiàn)對載波同步功能的優(yōu)化，降低通信系統(tǒng)的誤碼率。第7章通信系統(tǒng)的多址技術(shù)7.1多址技術(shù)概述通信系統(tǒng)的多址技術(shù)是一種在多個(gè)用戶之間分配和共享通信資源的方法。它使得多個(gè)用戶可以同時(shí)使用同一信道進(jìn)行通信，而不相互干擾。在本章中，我們將討論幾種常見的多址技術(shù)，包括頻分多址、時(shí)分多址和碼分多址。7.2頻分多址頻分多址（FrequencyDivisionMultipleAccess,FDMA）是一種將整個(gè)頻帶劃分為多個(gè)子頻帶，并將這些子頻帶分配給不同用戶的技術(shù)。每個(gè)用戶在整個(gè)通信過程中占用固定的頻帶寬度，從而實(shí)現(xiàn)多用戶之間的通信。7.2.1頻分多址的原理頻分多址技術(shù)將可用的頻譜資源劃分為多個(gè)子信道，每個(gè)子信道具有不同的頻率范圍。這些子信道之間保持一定的間隔，以避免相互干擾。每個(gè)用戶分配到一個(gè)子信道，在該信道上獨(dú)占傳輸，從而實(shí)現(xiàn)多用戶同時(shí)通信。7.2.2頻分多址的優(yōu)點(diǎn)（1）簡化信號(hào)處理：由于每個(gè)用戶占用固定頻率的信道，因此信號(hào)處理較為簡單，易于實(shí)現(xiàn)。（2）信道穩(wěn)定：在固定頻率下，信道特性相對穩(wěn)定，有利于提高通信質(zhì)量。7.3時(shí)分多址與碼分多址7.3.1時(shí)分多址時(shí)分多址（TimeDivisionMultipleAccess,TDMA）是一種將時(shí)間分割為若干個(gè)時(shí)隙，并將這些時(shí)隙分配給不同用戶的技術(shù)。在TDMA系統(tǒng)中，多個(gè)用戶共享同一頻率，但在不同的時(shí)間進(jìn)行通信。7.3.1.1時(shí)分多址的原理時(shí)分多址將時(shí)間劃分為固定長度的時(shí)隙，每個(gè)用戶在一個(gè)完整的幀周期內(nèi)占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙。通過這種方式，多個(gè)用戶可以輪流使用同一頻率資源，實(shí)現(xiàn)多用戶通信。7.3.1.2時(shí)分多址的優(yōu)點(diǎn)（1）頻譜利用率高：多個(gè)用戶共享同一頻率，提高了頻譜利用率。（2）系統(tǒng)容量大：通過增加時(shí)隙數(shù)量，可以容納更多用戶。7.3.2碼分多址碼分多址（CodeDivisionMultipleAccess,CDMA）是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的多址方法。在CDMA系統(tǒng)中，每個(gè)用戶分配一個(gè)唯一的碼片序列，利用該序列對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)多用戶在同一頻帶內(nèi)同時(shí)傳輸。7.3.2.1碼分多址的原理碼分多址通過為每個(gè)用戶分配唯一的碼片序列，使得多個(gè)用戶可以在同一時(shí)間和同一頻率下進(jìn)行通信。接收端根據(jù)碼片序列的差異來區(qū)分不同用戶的數(shù)據(jù)。7.3.2.2碼分多址的優(yōu)點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)：由于采用擴(kuò)頻技術(shù)，信號(hào)在傳輸過程中具有較好的抗干擾功能。（2）系統(tǒng)容量大：碼分多址能夠?qū)崿F(xiàn)多用戶在同一頻帶內(nèi)同時(shí)通信，因此具有較大的系統(tǒng)容量。第8章通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)8.1通信系統(tǒng)的干擾與噪聲通信系統(tǒng)在傳輸過程中，常常受到各種干擾與噪聲的影響，這些干擾與噪聲會(huì)影響通信信號(hào)的傳輸質(zhì)量，甚至導(dǎo)致通信中斷。本節(jié)將對通信系統(tǒng)中的干擾與噪聲進(jìn)行分析。8.1.1干擾類型通信系統(tǒng)的干擾可分為以下幾種類型：（1）自然干擾：如雷電、太陽黑子、宇宙射線等自然現(xiàn)象產(chǎn)生的干擾。（2）人為干擾：如電磁輻射、工業(yè)噪聲、交通工具等人為活動(dòng)產(chǎn)生的干擾。（3）系統(tǒng)內(nèi)部干擾：如通信設(shè)備內(nèi)部的熱噪聲、散彈噪聲等。8.1.2噪聲類型通信系統(tǒng)中的噪聲可分為以下幾種類型：（1）熱噪聲：由電阻、電容等無源器件內(nèi)部電子的熱運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。（2）散彈噪聲：由電子器件內(nèi)部載流子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。（3）閃爍噪聲：由光電子器件、真空器件等產(chǎn)生的噪聲。（4）人為噪聲：如電磁干擾、射頻干擾等。8.2信道編碼與誤碼糾正為了提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力，信道編碼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。信道編碼的主要目的是在傳輸過程中增加冗余信息，使得接收端能夠檢測并糾正一定數(shù)量的錯(cuò)誤。8.2.1信道編碼原理信道編碼通過對原始數(shù)據(jù)添加冗余信息，使得傳輸數(shù)據(jù)具有一定的糾錯(cuò)能力。常見的信道編碼方法有：漢明碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）碼、卷積碼等。8.2.2誤碼糾正技術(shù)誤碼糾正技術(shù)主要包括以下幾種：（1）前向糾錯(cuò)（FEC）：接收端利用編碼規(guī)則，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤檢測和糾正。（2）自動(dòng)重傳請求（ARQ）：發(fā)送端在發(fā)覺錯(cuò)誤后，主動(dòng)重傳錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。（3）混合糾錯(cuò)：結(jié)合前向糾錯(cuò)和自動(dòng)重傳請求，提高通信系統(tǒng)的可靠性。8.3加密與解密技術(shù)為了保障通信系統(tǒng)的安全性，加密與解密技術(shù)在通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本節(jié)將介紹通信系統(tǒng)中的加密與解密技術(shù)。8.3.1加密技術(shù)加密技術(shù)是將原始數(shù)據(jù)（明文）轉(zhuǎn)換為不可識(shí)別的數(shù)據(jù)（密文）的過程。常見的加密算法有：對稱加密算法（如AES、DES等）、非對稱加密算法（如RSA、ECC等）和哈希算法（如SHA256等）。8.3.2解密技術(shù)解密技術(shù)是將加密后的數(shù)據(jù)（密文）恢復(fù)為原始數(shù)據(jù)（明文）的過程。解密過程需要使用相應(yīng)的解密算法和密鑰。擁有合法密鑰的用戶才能成功解密數(shù)據(jù)，從而保障通信系統(tǒng)的安全性。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)掌握通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)，包括信道編碼、誤碼糾正以及加密與解密技術(shù)，以提高通信系統(tǒng)的可靠性和安全性。第9章通信系統(tǒng)的功能評(píng)估9.1通信系統(tǒng)的誤碼功能9.1.1誤碼功能概述誤碼功能是評(píng)估通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的重要指標(biāo)。在本節(jié)中，我們將討論誤碼功能的基本原理、評(píng)估方法和相關(guān)功能指標(biāo)。9.1.2誤碼率誤碼率（BitErrorRate,