现代通信原理(姚冬萍老师)chapter-1-2p分解

1864年麦克斯韦预言电磁波的存在，建立了麦克斯韦方程组：3.Ahistoricalperspectiveinthedevelopmentofdigitalcommunication但却没有能通过亲手实验证实他的预言。赫兹透过闪炼的水花，第一次证实电磁波的存在，但却断然否认利用电磁波进行通信的可能性。他认为，若要利用电磁波进行通信，需要有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。1876年,BELL发明了电话。　　1895年5月7日，年仅36岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会的物理分会上，宣读了关于“金属屑与电振荡的关系”的 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ，并当众展示了他发明的无线电接收机。几十年后，为了纪念波波夫在这一天的划时代创举，当时的苏联政府便把5月7日定为“无线电发明日"。1820年~1830年法拉第发现了电磁感应。1832年~1830年莫尔斯建立了电报。1896年3月24日，波波夫和雷布金在俄国物理化学协会的年会上，操纵他们自已制作的无线电收发信机，作了用无线电传送莫尔斯电码的表演。当时拍发的报文是“海因里希·赫兹”，以此表示他对这位电磁波先驱者的崇敬。虽然当时的通信距离中只有250米。也是在1896年的6月，年方21的意大利青年马可尼也发明了无线电收报机，并在英国取得了专利。当时通信距离只有30米。1904年，Fleming发明了二极管。1906年，Deforest发明了三极管。1917年，G.A.Campbell申请了第一个滤波器专利。1922年，J.R.Carson分析了振幅调制，开始明确上下边带。1924年，奈奎斯特给出了奈奎斯特定理，在给定带宽的电报信道上，无符号间干扰的最大信号传输速率。1928年，R.V.L.Hartley开始定义信息量。1930年，N.Wiener开始把Fourier方法引入到随机信号。1936年，V.D.Landon给出了第一篇关于噪声的论文。1936年，E.H.Armstrong提出了频率调制。1939年，达德利发明了声码器。1942年，维纳给出了最佳线性滤波器。1948年，香农建立了对信息通信的基本限制。用概率测度和数理统计的方法系统讨论了通信的基本问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。无失真信源编码定理，第一极限定理信道编码定理，第二极限定理限失真信源编码定理，第三极限定理无失真信源编码定理定长编码定理变长编码定理单个符号变长编码定理离散平稳无记忆序列变长编码定理{{{编码理论信道编码定理：　　1948年信息论的开创者C.E.Shannon在他的奠基性论文“Amathmaticaltheoryofcommunication”中首次提出著名的信道编码定理，虽然人们普遍地认为它是一个数学上的存在性定理，但是它确给以后信道编码的研究指出了明确的方向。　　所谓信道编码定理，是指对每一类信道都存在着一定的信道容量C，它是信道的最大极限传输能力。只要当实际传输速率R＜C时，就可以实现在信道中无差错的传输。　　Shannon及A.Feinstein给出了这一定理在分组码情况下的证明，以后又有人将它推广至卷积码。Shannon等在他们的证明中引用了三个基本条件：　　1)采用随机编、译码方式；　　2)编译长度L∞，即分组的码组长度无限；　　3)译码采用最佳的最大似然译码法.　　在以上三个必要条件下，Shannon证明了在信道中可以实现无差错传输。　　信息论诞生50年来，构造好码基本上是按照Shannon所引用的三个基本条件的后两条，即条件2)与条件3)为两条主线发展下来的，对于条件1)一直未给予足够的重视，其原因可能是因为随机编、译码难以产生和控制。1949年，约翰.皮尔斯发明了跳时扩频。1949年，克拉德.山侬发明了CDMA。1950年，直接序列扩频。1952年，D.A.Huffman给出了Huffman编码。1958年，PriceGreen申请抗多径的Rank专利。1958年12月I.S.Reed和G.Solomon详细论述了RS码。1960年，Peterson提出了二进制BCH码的解码算法。1962年，Gallger提出了LDPC。1963年，P.Elias给出了算术编码。1965年，A.N.Kolmogorov提出了通用编码。1966年，福尼发展了级连码。1967年，Berlekamp在RS解码技术上取得了突破性进展，提出了一种高效率的BCH、RS码解码算法。1967年，维特比对卷积码及译码作出了贡献。1976年，迪弗。海尔曼发表了“密码学的新方向”的论文。1978年，库博.来特内腾引入扩频的蜂窝应用。1982年，恩格伯克发展了网格编码调制。1986年，威度发明了多用户判决公式。1993年，Berrou,C.,A.Gl,avieux,andP.ThitimajshimaTurbo-codes。1996年，G.J.Foschini提出了MIMO。1998年，Alamouti,Tarokh提出了空时编码。1997年，欧洲三位学者提出了Woven(编织）码。…….…….世界移动通信发展的历程　　第一阶段：从二十世纪20年代至40年代初，移动通信有了初步的发展，不过当时的移动通信使用范围小的可怜，主要使用对象是船舶、飞机、汽车等专用移动通信以及运用在军事通信中，使用频段主要是短波段（比如现在的收音机用的频段），限于当时的技术限制，移动通信的设备也只是采用电子管的，不仅又大又笨重，而且效果还很差。当时也只能采用人工交换和人工切换频率的控制和接续方式，接通时间和接通效率都与今天的移动通信差的太多。不过当时的工程师们都看到了移动通信的潜力，将大量的人力物力投入在移动通信的发展上。第二阶段：到了40年代中至60年代末，移动通信有了进一步的发展，在频段的使用上，放弃了原来的短波段，主要使用VHF（甚高频）频段的150MHz，到了后期又发展到400MHz频段。同时技术上的进步--60年代晶体管的出现，使移动台向小型化方面大大前进了一步。效果也比以前有了明显的好转，由于移动通信的便捷性，在美国、日本、英国、西德等国家开始应用汽车公用无线电话（MTS或IMTS），与此同时，专用移动无线电话系统大量涌现，广泛用于公安、消防、出租汽车、新闻、调度等方面。同时此阶段的交换系统已由人工发展为用户直接拨号的专用自动交换系统。接通效率也有了很大改善。这时，移动通信逐步走进了公众的日常生活，人们已经看到了未来个人移动通信的曙光。这时的移动通信，开始快速地向小型化，便捷化以及个人化发展。第三阶段：到了70年代至80年代，集成电路技术、微型计算机和微处理器的快速发展，以及由美国贝尔实验室推出的蜂窝系统的概念和其理论的在实际中的应用，使得美国、日本等国家纷纷研制出陆地移动电话系统。可以说，这时的移动通信系统真正地进入了个人领域：具有代表性的有美国的AMPS（AdvancedMobilePhoneSystem）系统，英国的TACS系统，北欧（丹麦、挪威、瑞典、芬兰）的NMT系统、日本的NAMTS系统等等，这些系统均先后投入商用。这个时期的系统的主要技术是模拟调频、频分多址，以模拟方式工作，使用频段为800/900MHz（早期曾使用450MHz），故称之为蜂窝式模拟移动通信系统，或为第一代移动通信系统。这一阶段是移动通信系统不断完善的过程。系统的耗电、重量、体积大大缩小，服务多样化，系统大容量化，信息传输实时化，控制与交换更加自动化、程控化、智能化，其服务质量已达到很高的水平。　　与此同时，许多无线系统已经在全世界范围内发展起来。寻呼系统和无绳电话系统在扩大服务范围。许多相应的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 应运而生。第四阶段：90年代至今，随着数字技术的发展，通信、信息领域中的很多方面都面临向数字化、综合化、宽带化方向发展的问题。第二代移动通信系统是以数字传输、时分多址或码分多址为主体技术，目前国际上已进入商用的数字蜂窝系统有欧洲的GSM、美国的DAMPS（IS－54目前用IS－136）、日本的JDC系统及美国的IS－95系统等。　　进入90年代中期，世界各移动通信设备制造商和运营商已从对第三代移动通信系统的概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段。在开发第三代系统的进程中形成了北美、欧洲和日本三大区域性集团。它们又分别推出了W－CDMA、TD/CDMA和宽带CDMA2000的技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。为实现第三代移动通信系统（IMT－2000）全球覆盖与全球漫游，三种技术方案之间正在相互做出某些折中，以期相互融会。ITU早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），后在1996年更名为IMT-2000（InternationalMobileTelecommunications2000）。第三代移动通信系统的目标是：世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；全球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速多媒体业务（高速移动环境：144Kbps，室外步行环境：384Kbps，室内环境：2Mbps）、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。经过多轮会议，1999年3月确定了第三代的无线传输标准（RTT），其中最有影响的是IMT-2000CDMADS即WCDMA、IMT-2000CDMAMC即cdma2000和IMT-2000CDMATDD即TD-SCDMA和UTRATDD。IMT-2000CDMADS(IMT-DS)是3GPP的WCDMA技术与3GPP2的cdma2000技术的直接扩频部分(DS)融合后的技术，仍称为WCDMA。IMT-2000CDMAMC(IMT-MC)即cdma2000。在融合后，只含多载波方式。即1X、3X、6X、9X等。cdma2000-1X原意是指cdma2000的第一阶段(速率高于IS-95，低于2Mbit/s)，单载波方式，可支持308kbit/s的数据传输，cdma2000-3X前向CDMA信道采用3载波方式，cdma2000-1XEV是在cdma2000-1X基础上进一步提高速率的增强体制，采用高速率数据(HDR)技术，能在1.25MHz(同cdma2000-1X带宽)内提供2Mit/s以上的数据业务，是cdma2000-1X的边缘技术。中国的LAS-CDMA也属此列。IMT-2000CDMATDD(IMT-TD)是低码片速率（1.28Mcps）TD-SCDMA和高码片速率（3.84Mcps）UTRATDD(TD-CDMA)两个技术的融合。IMT-2000的无线接入网络与核心网的标准化主要由基于GSMMAP网络和基于ANSI-41两类。虽然一般来讲WCDMA和CDMATDD对应GSMMAP核心网，cdma2000对应ANSI-41核心网。但允许任意无线接口同时兼容两个核心网络。第三代移动通信系统除考虑第二代一样的初始同步与Rake多径分集接收技术、卷积编码和交织技术、多用户检测技术、功率控制技术以外还采用了Turbo编码及RS-卷积级联码高效信道编译码技术、对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰，同时对基站发送信号进行波束形成，使基站发送信号能够沿着移动台电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰的智能天线技术。第四代（4G）移动通信系统可称为广带（broadband）接入和分布网络，具有非对称的的超过2Mb/s的数据传输能力，将是支持高速数据率2～20Mb/s连接的理想模式，上网速率2Mb/s提高到100Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力。第四代移动系统是多功能不仅具有高的运动速度，还应有高容量和低的比特代价，并有能力集成的广带系统，在业务上、功能上、频带上都与3G不同，将在不同的固定和无线平台及跨不同频带的网络运行中提供无线服务，比3G更接近于个人通信。4G手机系统下行链路速度为100Mbps，上行链路速度为30Mbps，其基站天线可以发送更窄的无线电波波束，可以跟踪用户行动，可处理数量更多的通话。在容量方面，可在FDMA、TDMA、CDMA的基础上引入空分多址（SDMA），容量达到3G的5～10倍。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络（地面和卫星），其广带无线LAN(WLAN)能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信并形成广带通信网（IBCN）。4G移动系统基本网络结构的概念如下：整个网络和应用可分为三层。物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的综合格式中完成。中间环境层的作用是桥接物理网络层和应用网络层。它的功能有QoS映射、地址变换、安全性管理等。物理网络层与中间环境层与其上的应用环境层之间的接口也是开放接口，它使发展和提供新的应用及服务更为容易。4G移动系统的关键技术：抗干扰性强的高速接入技术、调制和信号传输技术、高性能小型化和低成本的自适应天线、大容量低成本的无线接口和光接口、系统资源管理、软件无线电、网络接口协议等。4G移动系统主要以正交频分复用（OFDM）为技术核心，OFDM技术的特点是网络结构可扩展，具有良好的抗噪声抗干多信道干扰能力。网络层的移动性管理是4G移动管理的关键，移动IP通常支持限制在同类网络之间，而4G要涉及不同网段间的漫游，需要实时位置管理和快速无缝切换机制的支持，必须研究新的网络结构和智能路由优化方案，高效的发送切换协议，解决数据丢失和延迟问题。4G的终端将具有如下特性：·90%以的业务流将是数据。·安全功能将增强(嵌入指纹芯片)。·具有语声识别功能，也可选用按键或键盘。·终端将支持单一或多个具有不同服务选择的用户。·终端具有完全的自适应和软件重构功能。4G无线移动和接入系统的合一及4G移动网络和终端的重构性(reconfigurability)、可攀登性(scalable)、灵活性、自组织性包括：1.自适应资源分配以处理变化的业务流负载、信道条件和服务环境。2.综合固定/移动/广播网络和规则以实现对功能体的分布式和非集中式控制。3.协议允许网络动态自适应变化的信道条件，并使低码率和高码率的用户能共存，使基站之间高数据率的用户相互切换。拥塞控制算法能识别和调节改变的信道条件。4.发展数字广带毫米波系统概念，使之对广带无线接入的应用能传送更高的比特率。正当我国的第二代移动通信系统以前所未有的规模发展之时，国际上能提供语音、数据、视频等多媒体业务第三代数字移动通信系统已开始商用化之际，后三代移动通信系统(Beyond3G，NEXTG，4G)的开发研究工作已经启动，力求在概念和技术上寻求创新和突破，在有限的无线频率资源上提供广泛覆盖且速率达100Mbps以上的宽带乃至广带移动多媒体业务。欧盟、日本、韩国、美国已着手研制面向未来移动通信的关键技术示范系统。如ITU于2001年10月初步明确了BeyondIMT-2000研究的基本框架， 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 在2002年6月初步完成后三代移动通信的目标及远景，在2005/2006年进行频谱规划，2010年左右完成全球统一的标准化工作，2012年之后商用。我国某些机构也已开展了这方面的工作。　　　　　后三代移动通信系统的主要目标是支持数据速率为数十Mbps甚至数百Mbps的全IP高速分组数据传输、支持移动速度高达几百km/h的高的终端移动性，支持数据业务的误码率低于10-6的高的传输质量、提供高的频谱利用率和功率效率、支持在用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等方面大动态范围的变化。要实现后三代移动通信系统的主要目标，就必须在网络结构、系统理论及关键技术等方面给予创新。（1）在网络结构方面，采用全新的“多点分布式多天线”广义蜂窝网络结构，分布式的接入方式，实现网络分集和分集越区切换，依靠多点分布式天线构成虚拟基站，降低发射功率，通过空间分集实现传输性的提高，引入适合的无线资源管理策略解决用户数目增加带来的频繁切换网络负荷问题，根据微微小区无线信道条件、系统业务与切换负载、以及服务质量，系统自组织、自优化地动态分配无线资源。网络采用全IP通信新体制，包括核心网的IP化及无线接入部分的IP化。核心网要实现与现存的有线网络和其它的无线网络之间信令和业务的交换，无线接入要研究越区切换、漫游基于IP的移动性管理方案，特别是分组切换方案，以降低系统切换负载。（2）在空中接口方面，采用分布式的接入方式，多输入多输出（MIMO）理论和技术是核心，所谓MIMO是在发送方和接收方都有多付天线，并采用编码重用（CodeReuse）技术，用相同的信道编码和扰码调制多个不同的数据流。若基站使用M付天线、N个扩频码，则一个数据流可以被分成M×N个子数据流，每个扩频码对M个子数据流进行扩频，然后这些数据将被加上相互正交的导频并被同一扰码加扰，最后分别被送入M付天线。这样，发送端发送的各路子数据流所使用的扩频码、发射天线不会完全相同，减少了干扰。接收端也使用了多付天线且天线数M’满足M’>M。在接收端使用不同扩频码的子数据流可以利用扩频码的正交性分离出来，对于采用相同扩频码的子数据流，需要利用不同天线的非相关性来区分。为了保证相同扩频码的各个子数据流能够有效分离，各个天线之间必须保持较大的距离，以防止信号的相关干扰。采用多入多出（MIMO）可以有效提高衰落信道容量。（3）、在传输体制方面，采用高度灵活多载波并行传输体制，正交频分复用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）技术是一种无线环境下的高速传输技术，其主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。尽管OFDM技术的应用已有近40年的历史，但直到70年代，人们提出了采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制，及后来数字信号处理（DSP）、超大规模集成电路（VLSI）的出现才使得OFDM技术更趋于实用化。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中，主要的应用包括：非对称的数字用户环路（ADSL）、ETSI标准的数字音频广播（DAB）、数字视频广播（DVB）、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网（WLAN）等。OFDM技术在蜂窝移动通信的研究于80年代中期提出，为在移动通信复杂恶劣信道条件下实现宽带数据传输并于各种多址技术结合（尤其是CDMA技术），还必须解决如下问题：1)、OFDM系统保证各个子信道之间的正交，对频率偏移和相位噪声很敏感，特别是与各种同步方式结合时域和频域同步尤为重要。2）、OFDM系统峰值与均值功率比（PAPR）相对较大，要求发端的功率放大器有很高的线性度，这将大大降低射频放大器的功率效率。目前正就基于信号畸变技术、信号编码技术、选择映射（SLM）技术和部分传输序列（PTS）技术来减小OFDM系统的峰值与均值功率比的方法进行研究。3）、应用OFDM时，必须设计具有低复杂度和高导频跟踪能力信道估计器。4）、在OFDM系统中，常引入编码和交织改善性能，编码OFDM（COFDM）就是在子载波间进行编码的一种方式。5）、在OFDM系统中，为保证无线弥散信道中子载波间的正交性常引入循环前缀（CP）或称循环扩展，循环前缀的长度很长，才能克服码间干扰（ISI），但导致能量损失，可以考虑加入均衡器使循环前缀的长度适当减小。　（4）、在编码与调制技术方面，将采用新型的自适应编码调制自适应链路技术。继迭代编译码技术Turbo码被选为第三代移动通信系统的技术之后，一种低密度奇偶校验码LDPC码引起了人们的重视，其性能已接近香农限，特别适用于高速数据传输。采用自适应编码调制技术，根据信道衰落的变化，动态地调节编码速率和调制方案，使之最佳地和信道相匹配，提高传输质量。根据用户移动速度、数据服务的传输时延及信道变化情况，自适应调整帧／时隙结构，以充分利用信道资源。（5）在天线与射频技术方面，为适应分布式接入、宽带传输与小型移动终端的要求，必须考虑多天线在有限的尺寸下耦合和交叉极化耦合，天线附近的物体所产生的邻近效应天线对人体的辐射。通信理论技术的发展特点：交叉：TCM、OFDM、MC-CDMA、MIMO、空时码突破概念：广义蜂窝网络结构高空平台站--平流层通信系统回溯，已求实现：LDPC数字通信系统发展与未来数字技术最吸引人的地方是它的抗干扰性和潜在容量，也就是说它可以在环境更为恶劣和需要量更大的地区使用,由于数字处理技术和大规模集成电路及其加工技术的发展，数字系统的综合处理能力不断提高，使的系统成本、价格和功耗也在不断的下降。概括地讲，采用数字技术的系统具有如下特点：系统灵活由于各种功能模块，特别是DSP、FPGA等可编程数字单元的出现和成熟，使系统的编程控制能力和增加新功能能力与模拟系统相比大大增加.高效的数字调制技术和低功耗系统利用数字调制技术，频谱利用率和灵活性等等都超过了同类的模拟系统,使得系统的功率消耗降低，延长电池的寿命。系统的有效容量信源和信道的编解码技术抗干扰能力灵活的带宽配置新的服务项目接入和切换的能力和效率通信的几个方面：光纤通信、卫星通信、微波中继通信和移动通信RayleighDistributionTheareaunderthetailofthegaussianpdfGaussian(Normal)Distribution1、RandomVariables,ProbabilityDistributions,andProbability4.ThereviewofprobabilityandstochasticprocessRiceDistribution2、InevaluatingtheperformanceofadigitalcommunicationsystemTheareaunderthetailofthepdfYisviewedasanestimateforthemxmeanofYmxvarianceofY0(n)consistentestimateSumsofRandomVariablesandtheCentralLimitTheoremChebyshev:Chernoff:statisticallyindependentandidenticallydistributedWeaklawoflargenumbersn,GaussianCDF,CentralLimitTheorem3、StochasticprocessesAveragepowerAveragepowerPowerDensitySpectrumPowerDensitySpectrumExercises:problemsinchapter2:2-12,2-23