信号系统与电子线路复试专业英语

Unit1电子学：模拟和数Unit1-第一部分：理想运算放大器和实际为了讨论运算放大器的理想参数，须首先定义一些指标项，然后对这些指标项讲述我们50kHz010k2到3设计人员忽视了最大输出电压变化范围是受频率严格限制的，而且最大低频输出变化范围大10kHz受到限制。当然，事实上这个信息也在数据表上，但是它的实用性并没有受到重视。这种问题所有参数可以大范围变不要忽略这样一个事实。有多少次是在型值设计好电路后发现（该电路）只是因为使用的器件不典型而不能工作？这就提出一个棘手的问题：在设计中何时应该使型值，何时应该使用不超指标设最后，受制于价格因素，因为杀鸡用牛刀实在是没有意义的。简单极为重要，因为用较作为最不利情况设计的例子，考虑一个低增益直流传感器放大器，要求将电压源输出的1V0~70C范围内达到1%1%0~70C1V10mV表，并决定其中哪些参数是有关的。对这样（非常有限）的参数，两项最重要的指标是电压偏移和（这在实际中是几乎不可能的100001%100100易实现，设计人员会立刻知道计算中他可以使用开环增益的典型值。但是，补偿电压偏移却有所不5/C任何器件可以达到的最大值30/C。如果我们碰巧使用的是一个有最不利偏移的器件，那么放大2.1m，占所有误差源所产生的总的允许误差的相当大一部分。户可能很不方便，他们依赖于技术指标所给出的性能，而随后发现却有“另外”10%的器件被用在Unit1-ND触发器组成。NN条数据总线连接1.1D触发器实现的四位数据寄存器。由于所有触发器同时改变1.1四位D移位寄存DRS触发器）联在一起，使其中一个触发器的输出成为下一个的输入，依此形成一D触发器实现的四位移位寄存器。1.2DTA冲1.3从每个触发器的输出端可以获得并行输出。1.3计数器——二进制数字的编可以进行N位数据计算。一个简单的二进制计数器可用T触发器来构建。触发器依次相连，使21.4T触发器组成的三比特（模八）1.5是此电路的时序图。1.41.5注意，一组接在Q0,Q1,Q2上的灯泡将以二进制（模8）形式显示第一个脉冲以来已完成的完整T触发器组合起来构成许多位数的计数器。注意在这种计数器中，每一个触发器一个触发器送来的脉冲下降沿改变状态。因此将略有时延，这是由一个触发器改变状态到下一个触发器改变状态之间的延迟造成的，即状态变化像波纹一样传过计数器，因而这些计数器被称为波纹计数器。就像波纹进位加法器一样，延时会可以通过制作或单片计数器来实现计数器的递增计数、递减计数或者预置任何你想要一个倒计数计数器可以通过将Q输出连接到前一级计数器的时钟输入来实现。利用预置T触发器的输出与另一个逻辑电平作逻辑运算（0为倒计数，1为1.6同步计数以上介绍的是异步计数器，这样叫是因为他们的状态随前一级的状态变化而变化，而非同时变化。一个触发器的输出是下一个的输入，因而状态的变化以波动形式通过各个触发器，所需时间与KK任何给定的数字都会改变它的值（10011.7步计数器的例子。一个倒计数定时器可通过将QJK端实现。也可以设置1.7Unit1-第三部分：锁相特锁相环包含三个组成部分（1.8（PD（VCO（AFC上携带了信息，并且此信号不可避免地受到加性噪声地干扰。锁相的作用是重建原信号而尽为了重建原始信号，使用一个输出频率与预计信号频率非常接近的本机振荡器。本机振环路滤波器有两个重要的特性：其一是带宽可以非常窄，其二是滤波器能自动信号频率。自动和窄带的特点说明了锁相的主要用途。窄带能够抑制大量的噪声，难怪锁相环路常历史与应。关于锁相的早期论述（思想）是Bellescize于1932年，并在处理无线电信号同步接收中得到应用。20世纪20年始使用超外差，但人们一直努力寻求更简单的接收技术法就是同步或零差。这种本质上只是由一个本机振荡器，一个混频器和一个音。由于简单的同步从未广泛应用过。现在锁相几乎无例外地运用超外差原锁相技术的首次广泛使用是在电视中的行和帧的同步扫描。与信号一起传送的脉冲发出去同步（，扫描还是存在的。将振荡器的自由振荡频率设置得略低于水平和垂直（扫描）（由于电视在交替的垂直扫描时进行隔行交织，所以是半帧频。的，并且任何触发电路对噪声都是特别敏感的。在情况下触发扫描将完全失效，尽管在这样的目前电视中使用的飞轮同步器实际上就是锁相环路。使用飞轮一词是因为此电路能够增在彩色电视中色同步信号是由锁相环路同步的宇宙飞行的需要强烈地刺激了锁相技术的应用。锁相的空间应用是随着早期人造的发多普勒频移可在3kHz范围内。因此使用普通的固定调谐时，带宽至少应为6kHz，然而信号本身却只占非常窄的频谱大6Hz带宽内1000倍（30dB）S波段，使多普勒频移范围达到75kHz，而带宽则已减小到3Hz。这样一来常规技术的代价就将是47dB左右。这是的窄带滤波器必须有信号的能力。锁相环路既提供了窄带，又提供了所需的能力。而且，1000Hz其它应运动飞船的法涉及到将相干信号发射到飞船上将信号频率偏移并转发回地面。飞m/nm和n都是整数。锁相技术经常被用来建立相干性。Unit2集成电Unit2-第一部分：集成电化学元素周期表，你会查到半导体是介于金属与非金属之间的一类元素。它们之所以被叫做半导体是硅和锗，NP型硅半导体掺入硼元素。（FET结构，以及它们用于电路图中的符号。BJTNPNN—P—N掺杂硅三层构成。当FETN沟道的场效应型晶体它由两块被P型基底分离的N型组成将电压加在绝缘的栅极上时可使电流由漏极流向源极。NNN区域之间流动。2.1NPPLE种各样的应用，从机到交通灯。半导体材料上制作晶体管或二极管所形成的小用塑料封装以防损伤和被外界污染。在这封1947onBadenalterBatainndllamokley电的唯一方法就是多个分离的晶体管将它们连在一起1959年ckby和RobertoyceC晶体管和二极管集成到同一块小的半导体上C包按照形成电路所要求的拓扑结构连在一起的许多小元件，而无需再将分立元件的导线焊接起来。2mm15mm根据制造集成电路的技术水平的不同，在这种小片上可能有几十个到几百万个晶体管，电子器件这种令人惊异的密度表明那些晶体管以及连接它们线是极其微小的。集成电路的尺寸是以微米为单位111000.1微米的增量来测量的。每年研究人员和工程师都在寻找新的方法来不断减小这些元件的大小，以便在同样面积的硅片上集成的晶体管，如图2.2所示。（MOSBJT（双极型晶体管MOSFET（场效应晶体管。在2080MOS技术在数字逻辑集成电路中占据了大多数。NFETNMOSPFETPMOS工艺生产的。到了2080MOSCMOS成为占主导地位的加工技术，并且延续至今。CMOS集成电NMOSPMOS两种晶体管。Unit2-第二部分：集成电路（ASIC随着逐年来特征尺寸的缩小和设计工具的改进，ASIC5000个门电路增长到了1亿个门电路，因而功能也有极大的提高。现代ASIC常包含32位处理器，包括ROM、RAM、EEPROM、Flash等器，以及其它大规模组件。这样的ASIC经常被称为SoC（片上系统。数字ASIC的设计者们使用硬件描述语言（HDLVerilogVHDLASIC的功能。现场可编程门阵列（FPGA）7400系列和面包板的现代版，它包括可编程逻辑块和可编程的FPGA能够用于许多不同的场合。对于较小规模的设计或（与）ASIC的成本）可能会达到数十万。集成电路这一通用名词也包括FPGA，但是大多数设计者仅将ASIC用于非现场可编程的器ASICFPGA两者区别开来。历ASIC使用门阵列技术。Ferranti1980年左右制作了也许是第一片门阵列，ULA（自RAM单元。标准单元设2080ASIC制造商，并用制造商提供的设计工具完成他们的设计工作。尽管有第设计工具，但第设计工具和不同的ASIC制造商的布线以及的电性能。标准单元设计使门阵列和全定制设计之间在投入的工程费用和循环元件成本方面电路的设计过程在概念上需经过以下几个过程，但事实上在实际生产中这些工序都有较大的。ASIC设计团队构建对ASIC的描述并使用HDL语言实现这些目标。这一过程可类比于用高RTL（寄存器传送级）设计。—目标的合适性。利用例如Virtutech’sSimics工具，用软件构建的虚拟系统能以高ASIC的功能。RTL设计转换成称为标准单元的较低层结构的集合。这些构成的元素是从一个标准单元库中得到的，这个库由事先规定好的门电路集合构成，例如2输入或非门，2ASIC制造商有其特定的标准单元。所产生的所有标IC。被进一步对应为延迟信息，这些评估将用于最后一轮的测试。这一测试表明器件将在所有的过程、电压、温度下正常工作。当这项测试完成时，光掩模信息将被公布用于制造。门阵列设ASIC100%利FPGA之类的现场可编现在门阵列正在发展为结构化ASIC，其中包含很大的IP内核，如处理器、DSP单元、设备、全定制设CADCAD系统一起，可以低风险提供相当大的性能/价格优势。自动布局工具使用起来快速且结构化设ASIC设计是一个不明确的表达，在不同的上下文中有不同的意义。在工业界这是一个ASIC都有所减少。一种定义是这样的：在结构化ASIC设计中，器件的逻辑掩模层是被ASCI供应商（有些ASCI与门阵列不同的是，在门阵列中，预先定义的金属层是为能更快地制造转向ASIC中预先定义的金属化主要是降低掩模的成本，并被用于使设计周期明在内的。通过直接将IP植入结构中，相比将IP设计在基于单元的ASIC中，设计者又能节省时间和Unit3电磁场，天线和微Unit3-第一部分：电磁电磁场的结定程度上（低频辐射）是有用的，但是高频时就有问题（如紫外。由此产生了另一种观点。E及其频率通过下式联系起来E=h其中h是为纪念普朗克而命名的普朗克常量是光子的频率例如在光电效应中，电磁场的动Unit3-第二部分：微带天（线是一种窄带宽波束的天线，通过将天线单元图样蚀刻到粘贴在绝缘基底上的金属轨迹而制成，基底的另一面则粘贴连续的金属层形成接地平面。通常微带天线辐射器的形状有正方形的，矩形的，空用绝缘逆电流器悬挂一个金属贴片；这种结构的鲁棒性不是很好，但能提供更好的带宽。因为这种天线外形低矮，机械强度大，并且形状上适应性强，通常装在飞机或太空飞行器外表，或组合在移动无线电通信设备上。（频）和更高的频率，因为天线的尺寸直接受制于谐振频率的波长。一个简单的片状天线可以Unit3-第三部分：微，30厘米（频率1GHz）1毫米（300GHz）之间。这个波长范围已经使人对命名习惯提出60050IEEE1001GHz（30厘米波长）开始。，1888年，亨利希·UHF频段产生和检测微波的装置，首次证明了电（UHF（0.3-GHz，（SHF（3-(EHF（30-300GHz）300GHz的电磁辐射的吸收是如此之大，以至于变得实际上是不透明，直到所器用2450MHz（12.24厘米。食物中的水、脂肪和糖分子在称为电介电加热的过程吸收微波波束的能量。许多分子（如那些水）有时被错误地解释为水分子的旋转，而这种只能发生在数十千兆赫的高频。此外，大型工业/900兆赫的范围内工作，也能很好地加热水和食物。生热来加热食物。这种误解源自微波在许多普通食物的表面干燥的非导电物质，因此比起其它方法来能在更堆积初始热量。使用微波炉，初始热沉积的深度可达几个公分以上，这取决于水分含量的多少，而焙烤是依赖红外辐射或烤箱内的热对流，它们在食物表面的热量很浅。微波渗透的深度是依赖于食物的成分和频率，较低频率的微波力更强。300兆赫时可用带宽小于300兆赫而在300兆赫以上可用频带达到几个GHz典型地微波用于电视，它利用一辆特殊装备的车辆将信号从一个偏僻地点发送到。在光纤传输出现之前，大部分的长途都是通过各站点，像AT&T公司的通信设备，之间微波点对点的连接来传送。从20世纪50年始，人们用频分复用在每一个微波无线电信道中传多达5400路，将10路无线电信道组合起来送到一个天线，发送到70公里以外的下一个中继无线局域网协议如蓝IEEE802.11规范2.4GHzISM频段上也使用的微波尽管802.11a括）的经的远距离无线互联网接入业务。WiMAX（微波接入的全球互通IEEE802.16IEEE2112.5千兆赫，3.55.8广域移动宽带无线接入：基于IEEE802.20或ATIS/ANSIHC-SDMA（如iBurst)的MBWA协议设计工作在1.6和2.3GHz之间，提供移动性和楼宇内部性，类似于移动但频有线电视和同轴电缆上的互联网接入以及广播电视使用一些低频微波。一些移动网络，（微波可用于长距离传输电能（微波输能，二战后就研究了可能性。航空航天局在20世纪70年代和80年代初期研究利用能发电系统SPS的可能性这种系统装有大型能阵列，微波频率波微波频谱通常定义为频率范围大约从1GHz到1000GHz的电磁能量，但较早的使用还包括较低140GHz3.1。Unit4通信和信息Unit4-第一部分：通在早期通信包括使用烟火信号，鼓或旗语或日光仪。今天，通信很普遍的，助推这一过程的设备如电视，无线电和在世界的许多地区都已很普遍。还有连接这些设备的许多网络，包括计算机网络，公共网，无线电网和电视网络。互联网上的计算机通信是众多通信的一个例子。通信系统通常由通信工程师设计。在这个领域中早期的发明家有AlexanderGrahamBell,GuglielmoMarconi和JohnLogieBaird。通信在的世界经济发展中起着举足轻重的作用，通信产业的在世界总产值的比例已接近百分之三。基本要：每个通信系统包括三个基本要素信息并能将其转换为信号的发射机，传输信号的传输媒：通信系统都是双向的，一个设备既做发射机又做，即收发器。例如，移动就是一个收发模拟或数信息被编码为一组离散（如1和0在传输程中模拟信号中的信息会因噪声而相反关键的优点。网网络是由一个相互通信的发射机或收发机的集合数字网络由一个或多个路由器组成信在96MHz，而另一个广播站可以工作在94.5MHz。这时，传输媒介被频率分隔，每个信道接收一调96MHz的载波中发送的（96FM台可以收到这个声音。Unit4-第二部分：数据传数据传输就是将信息从一个地方传送到另一个地方。在历史上人们依靠信使，连或日光仪置，这些技术如铜线，光纤，激光或者红外光。实际的应用包括数据在不同设备之间的传输及数据传输类串行传送：在一根线一位一位地传送比特。尽管一次只传送一个比特，仍可实现很高的传并行传送：多条线路同时传送多个比特。由于传送一个字节（8个比特）1个比特，所以扰比一条线路中干扰更严重，信号会而无法读出。异步和同步数据传10个比特来传输，比如，A“01000001”，传送时变为“1010000010”。传输开始和结度同步。在两个节点之间可以发送续的数据流。由于没有起始和结束位，传输速率较快，尽管会出现差错。差错的产生是因为时钟最后会失去同步，由发送/接受协议所规定的时间关系会协议和握协议：协议是两台设备之间为传输数据而达成一致的格式，比如，计算机和之间。设备ASCII信号/然后这两个设备来回发送信息，最终达成一个通信协议。握手必须在数据传输之前建立，因为它允许协议达成一致。Unit4-第三部分：信息本界限。信息论中信息的一个重要的量度是信息熵，熵通常用或通信时所需要的平均比特数来信息论中的基本的应用包括无损数据压缩（如ZIP文件，有损数据压缩（如MP3文件）以及信道编码（DSL线路编码。该领域处于数学、统计学、计算机科学、物理学、神经生物综通常认为信息论是1948年由香农创立的，他了开创性《通信的数学理论。经典信息论的一个思想是含噪信道中的信息传输的工程问题。信息论的最基本的成果是香农信源编码定理：表示一个不确定的结果所需平均比特数由其熵给出；以及香农有噪信道编码定理：只要通用于术和分析术。信息论也可以用于信息检索，收集，，数据统计甚至是作曲等方面信息信息论的基础是概率论和统计学。最重要的信息量是熵，即随量中的信息，以及互信息，即两个随量之间的共有信息量。前者（信息熵）消息数据压缩的难易程度，而后者（互信对数底的选择决定信息熵的单位。最常见的信息单位是基于以2为底对数的比特编码理数据压缩（信源编码）Unit5多址技Unit5-第一部分：多址技术：频分多址、时分多址、码分多带宽总是有限的。移动系统的典型总带宽是50MHz，它被分成两半用以提供系统的前向和反向（FDMA（TDMA（OFDM频分多接收。在一次通话中其他用户不能使用同一频带。每个用户分配到一个由到移动的前向信道以及一个返回的反向信道，每个信道都是一个单向连接。在每个信道中传输信号是连续的，（30kHz5.15.2时分多TDMA5.3TDMA以缓冲和爆发方式发送数据。因此每个信道的发射是不连续的。待发送的输入数据一帧期间被缓存，在分配给该信道的时隙中以较高速率爆发式发送出去。TDMA不能直接传送模拟信号因为它需要使用缓冲，因而只能用于传输数字形式的数据。由于通常发送速率很高，TDMA会5.4TDMAFDMAFDMATDMA划分，从而多个用户可以在同一信道上发送信号。这一类传输技术用于大多数第二代移动通信系统。对于GSM系统，分配的全部25MHz带宽被用FDMA分成125个信道，每一个带宽为200kHz。这些信道又用TDMA进一步分割，每一个200kHz8～16个用户。码分多是数字话音）被乘以一个宽带的伪随机噪声（PN码）CDMA系统中的所有用户使用同一频带而且同时发送。发射的信号通过将接收信号与发送者用的PN码做相关而恢复出来。图5.5显CDMA系统中频谱的通常使用方式。CDMA有用的一些特性包括：CDMAG

5.6A传输过程。待发送的数据（a）在发送前（被）N（125125cCDMA收信号通过将信号与原来用于扩频的码进行相乘而恢复出来。这一过程使需要的接收信号反扩频恢N（dCDMAPN序列是一系列随机交替的1和0（称为码片。数据通过与PN码序列-2加法被调制。也可以PN1和1105.7。用于数据扩频的PN码可由两种主要类型。短的PN码（典型长度10～128码片）可用于调制每一个数据比特。短的PN码对每一比特数据重复使用，可实现的快速和简单的同步。图5.8显10CDMA信号的产生。另外也可以使用长码。长码的程度通常有几千乃CDMA前向连接编CDMA系统中从到移动的前向连接可以使用称为Walsh码的特殊正交码来将同一信道Walsh2的幂，由一个Walsh(1)=W1=0和下式生成： Wn W nWnnWalsh12W 12 1 1W 00 00 alh0WalshCDMAPN码。这一处理过程使每一用户的信Walsh码能起作用，所有用户CDMA反向连接编PN码。Unit5-第二部分:正交频分复正交频分复用（M）DM（COFM）是一样的——是一种数字多载波调制方案，它使用大量的相隔很接近的正交子载波。每个子载波都用传统的调制方案以一（如正交幅度调制在实际应用中，M信号通过快速傅里叶变换算法产生。MM与单载波方案相比的主要优点是不需要复杂的均衡滤波器就能应对严重的信道问题，如：在长铜线中的高频衰减，窄带干扰以及由于多路径而引起的频率选择性信道均衡被简化了因为M可以看成是使使之能处理时间扩展和消除符号（码）间干扰（OFDM一个主要的缺点是值平均功率比，这就需要更昂贵的发射机电路，而且还有可能降正交M这就大大简化了发射机和的设计与传统的M不同的是对于个子信道不需要单独的滤波器。Nyquist频率。几乎整个可用频带都能被利用。OFDM信FFTOFDM20世60FFT的低成本数字信号处理器件的出现，OFDM才在当OFDM需要发射机与之间有非常精确的频率同步，如果出现频率偏移，子载波将会不再（ICI使用受到限制的重要原因。一些抑制ICI的技术已被提出，但是它们可能增加的复杂性。消除码间干扰的保护间OFDM的一个关键的原理是因为低符号速率调制方案（也就是与信道时间特性相比，符号的持1增大1000倍，即1毫秒。假设一个长度为符号长度1/8的保护间隔入到每个符号中，如果多径的时间扩展（接收第一个和最后一个回应的间隔时间）125可以避免符号间干扰的产生。这就等价于路径之间最大存在37.5千米的差异。每个符号最后125毫秒被，然后作为循环前缀在每个符号之前发送OFDM符号之前传输的。保护间隔由OFDM符号尾部的构成的原因是为了用FFT实现OFDMOFDM的系统，如：一的间距而且越长的保护间隔允许越大的SFN蜂窝尺寸根据经验方法SFN发射机之间最大的间距等于一个信号在保护间隔内传输的距离——20060简化均如果子信道带宽足够窄，即子信道数量足够多，OFDM子信道中频率选择性信道状况的影响，OFDM符号，OFDMN=1000次复数乘法，即100万次乘法。FFTOFDMNlog2N=10000次复数乘法，100FIR1251251.25KK信道编码和OFDM总是和信道编码（前向纠错编码）联合使用，并几乎都会使用频率和/频率（子载波）交织可以增强频率选择性信道状况如的抵抗能力。例如，当一部分信道带宽时，频率交织将确保由带宽部分的那些子载波产生的比特误差会分散在整个比特流上而然而，时间交织对于缓慢信道却没有好处，如：平稳接收信道。而频率交织对于平整交织在DM中的用是分散比特流在纠错器中的错误因为当这种器接受到集中的MRS编码一起使用。卷积编码作为内部编码，Redloon外部编码——（除了上面提到的时间和频率交织纠错编码结合使用的原因是当错误集中度高时卷积使用的iterbi器产生突发的持RedlomnUnit6移动通Unit6-第一部分：移动通动。例如：传呼机、蜂窝和无绳。移动性使得射频通信功能强大而且广为流行。用户所持的、较昂贵的称为的设备进行通信。每个移动单元通过两个射频信道接收来自的信息并向讨论的是移动单元，因为和相比，手持单元构成市场极大的一块，它们的设计更接近于其他射蜂窝系对于一个有限的可用频谱（例如：900MHz25MHz的频谱，数十万人如何在拥挤的城区里相互通信？为了回答这个问题，首先考虑一种较简单的情况：几千个FM电台可利用88-108MHz的频带在一个国家里广播。这是可能的，因为在物理位置上相隔足够远的电台可使用同一着6个其它的蜂窝，如图6.1(a)所示。频率重用概念是：如果位于的蜂窝使用频率f1进行通信，那么与其相邻的6个蜂窝就不能使用这个频率，但外面不直接相邻的蜂窝可再次使用这个频率。实6.1(b)所示的“7蜂窝”重用模式。注意：实际上每个蜂窝是使图6.1(b)中的每一个蜂窝中的移动单元都有一个提供服务，而所有的则有一个移动同信道干同信道干扰，这一效应依赖于两个同信道单元之间的距离与单元半径之比，而与无关。给6.1(b)74.6切当一个移动单元从蜂窝A漫游到蜂窝B时将会发生什么事情？因为从单元A的接收到的功率电平不足以维持通信，必须将服务器更换为单元B的。而且，由于相邻的蜂窝并不使A接收的电平低于某一阈值，MTSO将切换到B，希望后者足够近。这种策略失败的为了改善切换过程，第二代蜂窝系统使能测量接收来自不同的信号电平，当到第二个路径损耗和在一个移动通信环境里，信号的是相当复杂的。这里只简单描述一些重要的概念。在自空间里的信号会有功率损耗，其值正比于离开发射源的距离d的平方。然而实际上，信号是时沿着直接路径和间接的反射路径进行的如图6.2所在这种情况下可以看出损耗随距d2d46.26.2所示的两个信号通常经受不同的相移，因此有可能到达接收端时相位相反，而幅度却大致相等这样净接收的信号就可能非常弱这种现象叫做多径当移动波长的几分之一，分信号的效应可以通过在发送或者接收信号时增加冗余来减小“空间分集”或“天线分集”是采用两个或的天线，间隔为波长的几分之一，这样便能以较高的概率接收到无的信号。发生。时间分集是另一项技术，数据被不止一次地发送或接收，以克服短期延迟扩在多径环境中，许多信号以不同的延达，产生的均方根延迟扩散可大到几个微秒，因而带宽达数百千赫。这样，整个通信信道可能因这一个而受抑制。大的延迟扩散还引起另一个：如果延迟扩散可与数字调制波形的比特周期相比，则会收到交多径的性质，以及用于减轻这一问题的信号处理技术使得差错以比特串的形式出现。为了Unit6-第二部分：第三代无线年的需求预计将达到1500至2000万户，而（1995年）已经超过了3000万户。无线通信服务正以每年50%的速度增长，目前的第二代欧洲数字系统（GSM）预期在21世纪初达到饱和。随着更广泛的业务需求如会议、互联网服务、数据网络、多等的发展，电信工业也在变化之中。对（UMTS，UMTS中来。网和话音通信。一项WWW显示，60%以上的用户从他们的居住地互联网，那里的带宽常限于28.8kbps。这就限制了互联网的使用，不能实现音频和的实时传输。也有更高的传输（ISDN定话音业务转移到提供一个通用的数据连接用于各种各样的应用如话音、互联网、计算机网络UMTS，cdmaOne，IMT2000，IS-95。电信系统的全世界已经提出了许多移动无线标准，看来还会出现的标准大多数第一代系统都是八十年代中期开始使用的，他们以模拟传输和采用频分多址（MA）这样的简单多址技术为特征第一代电信系统例如先进移动业（仅提供话音通信功能。还存在用户容量小的问题，同时由于所用的无线电接口简单，也不够安全。扩大到原来第一代系统的10倍以上这将通过使用复杂的多址技术如码分多（CDMA或者TDMA表6.1和表6.2列出了和欧洲的一些主要蜂窝式移动标准图6.1给出现有业务和网络向融入一个统一的第三代网络这一目标的发展情况。许多分离的系统和业务例如无线电寻呼、无绳、、公司的私人系统等将互相结合，由第三UMTS的总体目UMTS的主要目标是在无线和有线环境下提供更加统一的大容量网络。UMTS将使固定业务和无线业务融合在一起。将有三个不同容量的主要信道连接：移动数据率144kbps，可携带数据率384kbps，室内数据率2Mbps。它能提供2Mbps以下速率的业务和功能，否则这样的功能是由固定网络提供的。因此，UMTS必须提供按需的、可变的带宽分配。它还将把一系列用于个人、公司、居民区的应用结合起来，包括无绳、蜂窝式移动以及移动数据网络。业（BER传输速率来分类。每一种业务在延迟宽容度和允许的误码率方面有不同的特性。表6.3列出某些UMTS业务的特性。UMTS环UMTS的目标是提供“任何地点、任何时间”的服务，因此工作环境将随用户位置而变化。无线系统必须在其中工作的系统的容量以及可提供业务的种类。表6.4列出一些UMTS将要蜂窝单元的制。蜂窝单元的大小也决定了每个蜂窝的最大信道容量，因为效应如多径和迫使大的单元6.5UMTS中使用的每种蜂窝单元的覆盖范围大小和类型导致所的无线电问题。这将决定所用的最适合的无线电接UMTS传输容量按需分配的2Mbps宽带业务将要求无线电接入技术方面的。CDMATDMA性能比较的研究。现在看来UMTS。网UMTS的目标之一是提供“任何地点、任何时间”的接入。然而限于高昂的基础设施成本，蜂一个完全结合的解决方案将要求移动是双重模式的，同时允许与轨道上运行的和地面上的目前正在部署多种低地球轨道系统用于提供全球电信服务，包括edesic系统，它有288个，计划于2002年底投入运行，向世界实际上所有地方提供大带宽的双向通信。然而edesic系统将20%的需求，因此提出了宽带（broadband）无线网络的要求。系统实现时。世界各地都在向实现第三代系统前进期望到2000年建立系统并投入运行。这是由对移动洲到2005年将出现宽带CDMA系统预计在2000到2010年之间的某一时间实现第三代系统。CDMA标准的。在。这一过程正在得到国际电信（ITU）制定IMT2000标准的指导。ITU将于2000年完IMT2000结21理想的情况是在移动和固定网络接入的服务能力方面应该没有区别。这将通过使用包括通信、Unit7通Unit7-第一部分：通信的应通信（有时缩写为comsat）是为了通信而停留在太空中的人造。现代通信使用多对于固定的（点对点）服务，通信为海底通信光缆提供了技术补充。它们也可用于如船、通信第一次也是历史上最重要的应用是国际。固定将通话传输到地面站，在那里再发射到对地静止上。接着在向下链路中是类似的路径。相反，移动（船和飞机上接收和发送的）必须直接连到设备上把信号上传到，又能确保在有干扰时的指向，如船上的电波海底通信电缆的改进导致了20世纪后期用于固定的应用有所下降在城市中使用的手机不使用通信。相反它们接入地面上用于接收和发射的星罗棋布的群。电视和无线电电视成为主要市场，其对相对很少的大带宽信号同时传送给很多的要求更好地匹配了对地静止通信的性能。电视电台使用两种类型的：和固定服务的。是一种通信，它直接向小型DBS天线发射（通常直径为18到24英寸。直播通常工作在微波Ku波段的较高部分。技术用于直接到家的电视服务。固定业务用C波段和Ku波段的较低部分。它们通常用于向电视网和加盟的地方馈送或收集广播，也用于中小学和大学的教学、商业电视、会议和一般通信。固定服务也可用来把国家有线电道分发给控制单元。FSS（固定业务）与DBS（）的不同之处在于固定业务具有更低的射频功率输出，需要更大的碟形接收天线（对于Ku波段直径为3到8英尺，对于C波段直径为12英尺以上，收发器的射频输入和输出也都采用线极化（而采用圆极化。固定业务技术在美207090TVRO（仅电视接收）接受器和天线的形式最初用于DTH电视。1994年，当第一个DBS提供者（DirectTV）开始运行，一切都改变了，它夺去了FSS卫星技术在DTH方面的风头。但是FSS在C波段和Ku波段仍然用在有线和电道中，例如CNN频道，天气频道，HBO（家庭影院）及其它方面，分配给有线电视数据转发器和DBS免费的电道也通常分配在FSS的Ku波段。在的国际通信美洲5号，银河10R和AMC三颗在他们的Ku波段收发器上提供相当多的FTA频道。Dish网络DBS业务也使用FSS技术，由于传输地方需要更大的容量，传输航空航天局）近来也发射了使用Ka波段的实验。播的使用与DBS级同样级别的功率输出，却使用与FSS一样的线性极化。因此，FSS和DBS这两个术语地在整个洲这样用，而在欧洲却很少。业余无线业余无线好者使用被设计成承载业余无线电通信流量的OSCAR。大多数这样的UHFVHF线的业余无线电接入。由于地面业余设备限制，大多数业余发射到低地轨道上，并设计得只能在任何给定时刻进行有限次数的简短接触。有些用AX.25或相似的协议来提供数据转发业务宽20世纪90年代以后，通信技术通过宽带数据连接被用来作为连接因特网的式。这Unit7-第二部分：因特网接因特网服务用在地面因特网不可用和频繁移动的地方。通过的因特网连接在全球均可实现，包括海洋中的船只和陆地上移动的车辆。有三种因特网服务：单向多播接入，地面回向接入和甚小口径（天线）终端（双向）接入。单向多单向多播因特网系统用于IP多播数据、音频、的发布。在，仅仅上行站需要通信的证，用户不需要。注意，大多数互联网协议不能在单向接入情况下正常工作，因Web页面仍能通过单向系统发布，这是通过将内容“推”向终端用户的局域器实现的，尽管不能实现真正的交互性。这很像电视或无线电内容，提供很系统硬件组成：类似于单向地面回传，互联网接入可包括与公共交换网之间的接口用地面回向接单向地面回传因特网系统与传统的拨号接入互联网一起应用，通过modem将数据传出，而通过以接近宽带互联网接入的速度进行。在，仅对上行站需要通信的证，用户不需要。系统硬件组因特网连接：互联网服务提供商的路由器连接到服务器，对用户流量实行服务质量（QoS）带宽限制。接着再连接到DVB封装器上，其连接DVB-S调制解调器。来自DVB-S调制—上行链路：块上变频器（BUC）和可选择的低噪声变频器，用波导联到一个接在馈电喇叭上的可选直接式收发转换器，它被用金属支撑安装在天线和支架上。户外单元（具有底座、馈电喇叭、Ku波段通用的LNB和馈线的天线室内单元（计算机内部的DVB-S组件互连卡，或者DVB外置式调制解调器，通过以太USB端口连接到计算机。根据提供商的合同条款，使用单向互联网的一种低成本的方法是用通用分组无线业务，（GPRS）作为返回链路。通过使用标准GPRS提供的9600bps连接，上传量很小。此外由于该项业务不是按时间计费，而是按上传数据流量计费的，用户可以宽带速度进行浏览和。有些公司提供速度可达24Mbps。用GPRS作为回传的另一个理由是由提供业务时的机动性发射场，50dBW到53dBW之间。使用33厘米宽的天线、一台笔记本和配有正常GPRS的GSM，系统软件组成部节点在提供认证和设置服务器时要求最少的编程，DVB卡驱动器通常提供过滤功能。通常，用非标准IP堆栈解决连接中的潜伏期和非对称问题。通过的数据发送通被加密，因为否则拥有的任何人都可获得许多IP的实现在终端使用成对的服务器，这样客户端和服务器就不必承受连接中固有的延迟。因为类似的原因，有用于而设计的专门的虚拟网（）实现，因为标准的软件不能处理长包传输次数。。上传速度受制于用户的拨号modem，延迟量很大，对任何基于的互联网业务都是如此1Mbps、4Mbps16Mbps的包。。工作原调制解调器的后面板，具有输入输出信号的同轴连接，和一个以太网端口连接到因特网。在地面发送站远地使用服务器其设定为向服务质量服务器发送所有的外传数据服务质IP包中。DVBDVB双（Hub送到因特网。每个位置的天线必须精确地放置以避免和其它的相互干扰。一些探测器的振荡器会引起这些系统的干扰。同样，每个位置都必须使用功率管理来调节以补偿像降雨这样的情况。有几种双向互联网服务，如时分多址或单路单载波（SCPC。上行速度很少超过1Mbps，而延迟可达到1秒。服务在相对较低的2400bps速度下也（BGAN和移动包数据交换业务，它们都不需精确地调整，但速度要比基于碟形天线的系统低，而且带宽花费也更大。BGAN有着最高的数据速率。在2006年，欧洲赞助了UNIC项目，其目的是发展一个端到端的科学测试，用于通过低成本双向将新型宽带交互式电视中心服务传送到真正的家庭终端用户。UNIC结构对下行DVB-S2DVB-RCS标准。Unit 光通Unit8-第一部分：电磁频8.1人们所感的“现代”常规通信系统的信息速率通常相应于系统中的音频、广基本原则是频率愈高，技术就愈复杂。处理微波就比处理无线电波更。随着波长减小到接近于bps的成本问题。于是，观察上述频率表得到的第现实信息率所能达到的程度。不过带宽也不是完全免费的，因为编和器必须工作在相应于的频率上，在这个频率信息偏移千分之一（500吉赫兹的信息率）对器件的性能将没有什么光波的宽频带一个结果就是光载波可以同时携带许多不话信号和电视等。通常实这（至少以同步格式实现61bps661即比特率为1s一复合比特实际上带有6比特的信。通所用的数据率64kbpsTbpsTDM有了极大的可能。当然，TDM并不是人们可以使用的唯一复用方案。可以设想将相隔几个吉赫兹的若干子载波加载到光载波上。其中每一个载波又可以信息频率被调制，然后在输出端按其不同的载波波长重新分离。根据实现方法，这种方案称为波分复用（M）TDMMM密度所受到的限制并不是带宽而是功率。就是说，每个信道要求有一定的功率。于是信道愈多所需功率也愈大。在达到一定的功率时光纤的非线性变得重要起来，这种非线性往往使信号混合在一起。目前正在进行大量的研究，努力寻求对这种非线性的均衡处理。到2毫微微秒（21015秒。这意味着对相位的控制要达到毫微微秒级以下的时间间隔。虽然这种技仍然是一项技术。随着信噪比的提高，看来稀土金属掺杂光纤放大器的发展使通信系统中不只要包层设计得当基本上就不会有窜音。这导致光纤可用作空分复用（SDM）极佳这样的优良虽然相干光通信系统的所有优点还有待于在具体成果中，光辐射的另一性质却使目前光通信系统不利于应用这里重要的性质是光子能量的属性如表8.1所示光子能量大2eV到4eV之间。看起来这是效率方面的一个优点。不过，具有这样的光子能量需要付出高昂的代价。因为单个光子是可检测到的，发射/接收过程必然具有颗粒性。如所周知，即使在一场稳定的降雨中，雨滴落地的概（作为时间的函数服从ion分布这味着有成串的雨滴一滴雨更会一滴落下之后立即落下。雨滴是缺乏耐心的，不会等待。几乎以同样的方式，即使在恒定偏置电流条件下激光也发出光子束。这就产生一种噪声，通常称为散粒噪声或量子噪声。在发射/这一问题对于模拟通信变得相当严重，尽管在数字通信中要轻微得多。直接检测会十分灵敏。另外，直接检测与强度调制方案完全兼容，在这些方案中光源实质上只是简单地接通和断开。这种调制方案最容易实现。光的波长很小，可以使用小型的光源和检测器以及微米级的波导，于是用直接检测方案可实现在许多领域具有竞争力的小巧的宽带系统，这些领域中特（线路成本并非电信系统中真正重要的考虑因素，通信设备的成本主要受到其他因素的制约，因此这些应用比预料的出现得慢。在消费电子学中，我们不必操心通路的权利或安装问题。现在用光技术将相距几米的个人计算机连接起来是如此昂贵，使得光纤还未能进入消费市场。但是在这种情况下连接的高昂成本并不是根本性的问题，而是一个历史阶段性的问题。目前在毫米级纤芯塑料方面的发展就是一个采用比玻璃光纤便宜得多的技术的实例。光纤连接的元件成本和封装成本正在下降，新的应用也正在出现。Unit8-第二部分：光光纤是一种玻璃的或塑料的纤维，用来沿其长度方向引导光，把尽可能多的光限于一种形（光纤。一根光纤根据其设计和在其中的光的波长，可以是单模的也可以是多模的。由于较常见光纤通别有利的，因为光在光纤中的相比于电缆具有极小的衰减。这使得长距离通信只需要很少的中继器。此外，在光纤中的光信号可以调制到高达40Gbps的速率，每一根光纤能作为许多独立（大约1400万Gbps。对于短距离，如内部的网络，光纤可以节省电缆管道的空间，因为单根光纤比单根电缆可携带数据。光纤也不会受电干扰的影响，防止了不同光缆中信号之间的串话以及环境噪声的介入。此外，相比电连接是更的，有防的双芯光纤。因为光纤是不用虽然光纤可用透明塑料、玻璃、或两者的结合制成，但用于长距离通信的光纤都是玻璃的，因（500的。由于将光耦合到单模光纤或在单模光纤之间耦合（纤芯直径大约为10微米的允差较小，单模、接受器、放大器和其它元件的价格通常比多模元件的贵。光纤传感光纤可用作或声纳应用中的水。已经开发出了每根光缆带有一百多个传感器的水系统。水传感系统可用于石油工业以及少数国家的。船底装有水阵列和拖缆系统已投767和一些汽车模型（导航目的）以及光纤的其它工作原光纤是一个圆柱形的电介质波导，通过全内反射沿其轴光。光纤由一个被包层包围的纤芯8.1多模光纤芯直径大（10μm）的光纤可用几何光学加以分析。根据电磁分析，这种光纤称为多模光纤。在阶跃折射率多模光纤（图8.2）中，由于全内反射光线沿光纤纤芯。当光线射到纤芯收角，通常记为数值孔径。大的数值孔径使光能以接近于轴线的方式沿光纤，也能以不同的角角度的光线具有不同的光程长度，因而化了不同的时间穿过光纤。所以小的数值孔径是我们希8.3为大角度光线经过低折射率的纤芯，而不是高折射率的中心。我们要选择使光纤中不同光线的轴向速度差异最小的折射率曲线图。这个理想折射率曲线图是折射率和离开轴线的距离之单模光纤芯直径小于光波长10倍左右的光纤不能用几何光学来建模而它必须作为电磁结构通Maxwell方程组来分析，Maxwell方程组可化为电磁波的波动方程。我们也需要电磁分析来理解譬如相干光在多模光纤中时出现斑点。作为光波导，光纤支持一个或多个光能沿光纤的受810μm，并设计用于近红外区。其模式的结构依赖于所使50微米，大到数百微米。Unit9数字信号和信号处Unit9-第一部分：数字信号处号处理是信号处理的子领域。数字信号处理包括音频及语音信号处理、声纳和信号处理、传感数字信号处理的算法有时通过使用计算机来实现，它们（计算机）利用被称为数字信DSP设计的集成电路（ASIC。当灵活性和快速开发比大批量生产的成本更重要时，DSP算法也可数字信号处在数字信号处理中，工程师通常在下面几个域的一个域中来研究数字信号：时域（一维信号空域（信号，频域，自相关域以及小波域。他们按照某些依据来猜测（或试验不同的可能性那一个域能够最好地表示信号的本质特性来选择在其中进行信号处理的域。从测量设备得到的样本（信号的urier信号采DC~BW（基带fcBW，即以载波频率为中心的频带（直接调制。时域和空件，就是说，如果输入是不同信号的线性组合，输出就是（各信号）相应输出的同样（FIR（IIR入信号和以前的输出信号样本。FIRIIR滤波器可能是不稳定的。Z域（频域的扩展集）中描述。滤波器也可以用差分方程或频Fourier变换从时域或空域变换到频域。Fourier变换将信号信息变换成每个频率的幅度和相位成分。Fourier变换常常被变换成功率谱，它是每个频率分量平方的幅度。Fourier应数字信号处理的主要应用是音频信号处理，音频压缩，数字图像处理，压缩，语音处理，语音识别，数字通信，，声纳，学和生物医学。具体的例子有数字移动的语音压缩和传输，高保真音乐的空间匹配均衡和语音加强应用，天气预报，经济测报，数据处理，工业程的分析控制，中的计算机动画制作，医学成像如计算机断层扫描和磁成像，图像处理实数字信号处理通常使用的微处理器来实现，如MC56000和TMS320。它们通常使用定点算FPGA来实现。2007DSPASIC。Unit9-第二部分：数字信号处理的基本概数字计算机和用来实现各种信号处理功能的数字电路的应用需求非常大，这些功能过去都信号处理功能。现在有可能在比以往全模拟系统小得多，而且成本也低得多的限制下构成数字IEEE音频和电声小组的推荐。，本文中模拟信号看成是连续时间信号的一个特例然而实际应用中“模拟“连续时间”这两个术语可以随意互换使用，通常表示同一个意思。由于“模拟”一词与物理类比的关联，已经确立了优先使用“连续时间”这一术语。不过有时为了清楚起见也用“模拟”一词，特别是与“数字”相联系时。，信号的定理适用于纯数字信号，因此没有必要总是对两者作严格的区分。理论发明地用到“离散时间”这一术语。而“数字”这一术语则地用来描述软硬件的实现。01来表示所有的可能值。m值可用n位二进制数字来表示，m=2n。反过来，如果m是要求的等级数，所需的比特log2m的最小整数。实现数字处理的过程将用一个简化系统来说明假定信号在0V到7V之间变化1V为增量，用8种可能的值表示成二进制数。图9-1显示了方框图，图9-2画出了我们所感的一些波形。首先，信号通过连续时间的预采样滤波器，稍后讨论它的函数。然后信号以T秒为间隔由采样是一种常用的方法，采样值取最接近的电平。于是，采样值为4.2v被量化成4v，而采样值为4.6v则5v。9.2说明了对于给定信号的处理过程。令表示信号的脉冲变得很窄来说明在空的间隔可以插A/D转换器相一致，为了达到所要求的精确度，要使用足够的比特数。也可以是为专门用途而设计的单元。无论如何，它们都是由可以完成加减乘等各种算术函数的标准数字电路组成的。此外，还有逻辑和能力。关于采样的问题，表明，如果信号带宽有限，并且采样率大于等于最高频率的两倍，理中，为了能够保证可实现性，采样率往往选择比最低频率更高一点（率5kHz10000个采样值，而实际系统为完全不同的频率。例如，假设频率为直流到5kHz的信号，以6kHz进行采样，显然这太低了不能EmaxEmin，分别表示信号的最大和最小值，q表示连续量化电平的垂直距离。n，m如上qEmax

Emaxm

峰值量化噪声2峰值百分比量化噪声

果信号假定为在量化电平间均匀分布，统计分析显示噪声方差2为2噪声分量的均方根（或标准偏差）q2q2

3比较式(9-6)和(9-3)，可以看到RMS噪声分量是峰值噪声分量的 3A/DD/A9.3解释了这个概念。以一种连续的顺序读每个信道，相应的值以同样的顺序被转换成二进D/A变换。中，其中之一或两者都已经是数字形式的了。在这些情况下，可以不用到A/D转换器和/或D/A转换Unit 数字音频压Unit10-第一部分随着互联网时代的到来，希望通过线传输越来越多的信息。音频信息是一种愈来愈多被