现代通信原理期末作业小论文

2014现代通信原理小论文

院 （系）： 信息学院

专 业： 空间信息与数字技术 学生姓名： 学 号： 任课教师： *** 职 称： 副教授

2014年 12 月 18日

摘 要

本论文主要分为课本基础知识点和最新前沿技术应用两大部分，其下又分为九章，主要介绍模拟调制系统中的线性AM、DSB、SSB和VSB方式及非线性FM、PM方式；脉冲编码调制PCM系统；数字基带调制系统；数字频带调制ASK、FSK和PSK系统；信息的概念和度量、信源编码和信道编码的原则以及原理。

关键字：模拟调制系统 数字基带调制与传输 数字频带调制无线充电技术

超光网

泄漏同轴电缆 云计算；

信道复用 编码技术

目 录

引 言 ........................................................................................................................................ 1

1 课本基础知识点 ............................................................................................................ 2

1.1 模拟调制系统 ..................................................................................................................... 2 1.1.1模拟调制系统的抗噪声性能 ........................................................................................... 2 1.1.2调频立体声广播系统 ....................................................................................................... 7 1.2 数字基带调制与传输 ......................................................................................................... 4 1.2.1数字基带传输系统 ........................................................................................................... 4 1.2.2有线电视广播系统 ........................................................................................................... 8 1.3数字频带调制 ...................................................................................................................... 8 1.3.1 ASK系统与FSK系统..................................................................................................... 8 1.3.2 QPSK系统与数字电视系统 ............................................................................................ 8 1.4信道复用 ............................................................................................................................ 10 1.4.1多址通信方式 .................................................................................... 错误!未定义书签。 1.4.2 CDMA蜂窝移动通信系统 ............................................................... 错误!未定义书签。 1.5编码技术 ............................................................................................................................ 12 1.51信道容量与香农公式 ......................................................................... 错误!未定义书签。

2 最新前沿技术应用 ..................................................................................................... 12

2.1 无线充电技术 ................................................................................................................... 12 2.2 超光网 ............................................................................................................................. 13 2.3 RFID技术 .......................................................................................................................... 14 2.4 泄漏同轴电缆 ................................................................................................................... 15 2.5 云计算 ............................................................................................................................... 16

3 总结 ............................................................................................................................... 16

3.1 心得体会 ........................................................................................................................... 16 参考文献 .................................................................................................................................. 17

引 言

通信原理课程是一门理论性与实践性都很强的专业基础课。如何加强理论课程的学习，加深学生对本课程中的基本理论知识及基本概念的理解，提高学生理论联系实际的能力，如何培养学生实践动手能力和分析解决通信工程中实际问题的能力是通信原理教学的当务之急。而通信原理实验课程就是一种重要的教学手段和途径。通信原理计算机仿真实验，是对数字基带传输系统的仿真。仿真工具是MATLAB程序设计语言。 MATLAB是一种先进的高技术程序设计语言，主要用于数值计算及可视化图形处理。特点是将数值分析、矩阵计算、图形、图像处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多学科提供了一种高效率的编程工具。

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1 课本基础知识点 1.1 模拟调制系统

1.1.1模拟调制系统的抗噪声性能

1 利用正弦波的幅度、频率或相位的变化，或者利用脉冲的幅度、宽度或者

位 置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的，称为模拟通信。模拟通信的优点是直观且容易实现，但存在两个主要缺点。

相干解调器

(1)保密性差模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就容易得到通信内容。

(2)抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多

(3)所有线性调制信号都可以用下式同样统一的表达事 干扰模拟信号的因素形成干扰的因素有三个： 2 干扰模拟信号的因素形成干扰的因素有三个： ○1指产生干扰的原件、设备或信号。

○2传播途径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。 ○3敏感器件，指容易被干扰的对象。

3 抗干扰分析抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰途径，提高敏感原件的抗干扰性能。

1)抑制干扰源抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的电压，这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。这一目的主要是通过在干扰源两端并联电容来实现的。减小干扰源的电流主要是通过在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现的。

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2)按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。传导干扰是指通过传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号6 的频带不通，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播有事业可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最带，要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增肌干扰源于敏感器件的距离，用底线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。

3)提高敏感器件的抗干扰性能提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取以及从不正常状态尽快恢复的方法。

4 噪声的处理方法

1)系统的正确连接。在通信系统中，一般连接的设备很多。不同设备有不同的接口形式，使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的输入输出形式，为有效的屏蔽外界的电磁辐射干扰，必须统一使用屏蔽电缆并采用正确的连接方式。建议采取的方法是，无论采用平衡或不平衡的传输，都采用双芯屏蔽电缆，并且屏蔽层只在平衡输出或输入的一端接地。当两端都是不平衡的连接时，最好使用转换器。

2)良好的接地处理。为使屏蔽层的电缆能够屏蔽外界的杂散电磁干扰，屏蔽层必须要有正确的连接和良好的接地。实践中，所有的设备悬浮，是在没有专门的地线条件下最常采用的一种措施。但这是一种不稳定的随机噪声，所以整个系统要良好接地，首先应设有专门的地线。不能采用电源的零线作为系统设备的地线。在室外场所，可以考虑埋设临时性地线。一般的系统都是很多台身背通过电缆连接起来的系统，很容易有由其屏蔽系统组成链式接地方式。当某台设备上产生电磁辐射或静电感应噪声时，会由于传输线的屏蔽层和铁质设备外壳组成的接地系统使得整个系统产生感应电压。进而使系统产生一定的噪声电平，此类干扰链路较长的系统尤为明显。所以系统要尽量避免使用链式接地方式，而应使用星型接地方式。接屏蔽层处各设备的电线通过专门的导线一个接地点连接，如果信号传输线两端的屏蔽层都接地，必然形成接地回路。当该回路收到其他设备的电磁干扰时，在电缆屏蔽层必然会出现感应电流，以致产生严重的干扰噪声，形成回路噪声干扰。保证系统不出现地环路结构，要求设备间只能有一条接地导线互连，在要求不严谨的场合，可以让步平衡设备悬浮。

3)系统的隔离。在一些大型的系统中，往往由很多系统互连，有事还要向远端传输信号，这些远距离的链接，由于不同子系统都有独立的接地系统，每个子系统一旦地线相连，必然形成接地噪声。另一方面，由于传输距离较长，传输线屏蔽层的接地电阻会增大，甚至用了非屏蔽传输线等等，就容易引入大量的外界电磁场辐射干扰噪声。如果每个系统单独工作，噪声可通过合理的连接和接地控制在允许的电平内，但当多个子系统互连后，即使用了单端屏蔽接地或长线分段

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接地处理，也没有办法解决长距离传输造成的辐射干扰噪声。这时最好的措施就是采用隔离的办法。在多个系统间装变压器使之互相隔离。

4)电源净化。为了隔离公共网形成的干扰噪声，最好或一般采用隔离净化电源。净化电源的接地端一定要保证有可靠、良好的接地。否则隔离效果不好。要和一些干扰强大的大功率电器隔离，单独供电，或在输入端加装滤波器将干扰噪声滤除。还要注意传输线不得和电线平行布线，要将其交叉布线，这样也可以减低交流噪声干扰。 1.1.2调频立体声广播系统

1 克罗斯比系统

克罗斯比系统是把信号先对一个超音频的副载波调频，在调制的过程中信号的频谱移入超音领的范围，这样有利于S信号与M信号的分离。所以克罗斯系统

是一种频分复用系统。M信号以通常的方式对主载波调频．而S信号则首先对一个超音频的副载波进行调频，这一调制结果也可作为主载波之调制信号的一个成分。

2 调频接收机的鉴频器实现第一次鉴频后，其输出信号包含M信号与副载波的调制结果由滤波器分离出音频的M信号。经第二次鉴频．从则载波中解调出S信号，再由矩阵电路进行和、差运算，由M、S信号恢复为L、R信号，把L、R信号输入两个相同的音频放大器，便可实现立体声重放。

1.2 数字基带调制与传输 1.2.1 数字基带传输系统

1 数字基带传输系统的介绍

在数字传输系统中，其传输的对象通常是二进制数字信号，它可能是来自计

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算机、电传打字机或其它数字设备的各种数字脉冲，也可能是来自数字电话终端的脉冲编码调制（PCM）信号。这些二进制数字信号的频带范围通常从直流和低频开始，直到某一频率m f ，我们称这种信号为数字基带信号。在某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以不经过调制和解调过程在信道中直接传送，这种不使用调制和解调设备而直接传输基带信号的通信系统，我们称它为基带传输系统。而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制过程，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输，相应地，在接收端必须经过解调过程，才能恢复数字基带信号。我们把这种包括了调制和解调过程的传输系统称为数字载波传输系统。数字基带传输系统的模型如图 1-1 所示，它主要包括码型变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器、均衡器和取样判决器等部分。

图1-1 数字基带传输系统模型

数字基带传输系统的输入信号是由终端设备或编码设备产生的二进制脉冲序列，通常是单极性的矩形脉冲信号（NRZ 码）。为了使这种信号适合于信道的传输，一般要经过码形变换器，把单极性的二进制脉冲变成双极性脉冲（如 AMI 码或3HDB码）。发送滤波器对码元脉冲进行波形变换，以减小信号在基带传输系统中传输时产生的码间串扰。信号在传输过程中，由于信道特性不理想及加性噪声的影响，会使接收到的信号波形产生失真，为了减小失真对信号的影响，接收信号首先进入接收滤波器滤波，然后再经均衡器对失真信号进行校正，最后由取样判决器恢复数字基带脉冲序列。目前，虽然在实际使用的数字通信系统中，基带传输方式不如数字载波传输方式那样应用广泛，但由于数字基带传输系统是数字通信系统中最基本的传输方式，而且从理论上来说，任何一种线性载波传输系统都可以等效为基带传输系统，因此理解数字信号的基带传输过程十分重要。 数字基带信号有二元码和三元码，有归零码和非归零码等，有的具有直流分量，在波形上具有不同的特点，他们有不同的特点，有的低频成份多，有的高频成份多，有的具有直流分量，有的占有带宽等，所有这些在波形处理时会对一些学生产生模糊的概念，针对本科类的学生要求，他们如何理解、辨别、掌握这些信号波形的特点，同时可以让学生在仿真过程中对通信原理的各种概念加深理解。另外，此仿真实验只需在计算机的虚拟实验室即可，不受实验场地、环境的限制。

2 软件的主要功能

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1）实现各种常用码型的数字基带信号仿真； 2）能产生随机的数字信号序列，具有普遍性；

3）能绘制直观、清晰、准确、可靠的数字基带 信号仿真图形； 4）要对相应的码型的特点进行相应的描述。

图 1-2 仿真结构图

在通信中，数字基带信号有多种码型表示，它们在传输过程中有随机性，为 用让这种波形描述具有普遍性，m序列伪随机码来作为码型的仿真数字序列。利用 MATLAB 软件仿真出每一种码型，让学生通过仿真软件的使用，加深对码和波形的理解。

3 数字基带信号

对不同的数字基带传输系统，应根据不同的信道特性及系统指标要求，选择不同的数字脉冲波形。原则上可选择任意形状的脉冲作为基带信号波形，如矩形脉冲、三角波、高斯脉冲及升余弦脉冲等。但实际系统常用的数字波形是矩形脉冲，这是由于矩形脉冲易于产生和处理。下面我们就以矩形脉冲为例，介绍常用的几种数字基带信号波形。

（1）单极性波形（NRZ）

这是一种最简单的二进制数字基带信号波形。这种波形用正（或负）电平和零电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，也就是用脉冲的有无来表示码元的“1”和“0”，这种波形的特点是脉冲的极性单一，有直流分量，且脉冲之间无空隙，即脉冲的宽度等于码元宽度。故这种脉冲又称为不归零码（NRZ ---NonReturn to Zero）NRZ波形一般用于近距离的电传机之间的信号传输。

（2）双极性波形

在双极性波形中，用正电平和负电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，这种波形的脉冲之间也无空隙。此外，从信源的统计规律来看，“1”码和“0”码出现的概率相等，所以这种波形无直流分量。同时这种波形具有较强的抗干扰能力。故双极性波形在基带传输系统中应用广泛。

（3）单极性归零波形（RZ）

这种波形的特点是脉冲的宽度（τ ）小于码元的宽度（T ），每个电脉冲在小于码元宽度的时间内总要回到零电平，故这种波形又称为归零波（RZ---Return to Zero）。归零波形由于码元间隔明显，因此有利于定时信息的提取。但单极性RZ波形中仍含有直

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流分量，且由于脉冲变窄，码元能量减小，因而在匹配接收时，输出信噪比较不归零波形的低。

（4）双极性归零波形

这种波形是用正电平和负电平分别表示二进制码元的“1”码和“0”码，但每个电脉冲在小于码元宽度的时间内都要回到零电平，这种波形兼有双极性波形和归零波形的特点。

（5）差分波形（相对码波形）

信息码元与脉冲电平之间的对应关系是固定不变的（绝对的），故称这些波形为绝对码波形，信息码也称为绝对码。所谓差分波形是一种把信息码元“1”和“0”反映在相邻信号码元的相对电平变化上的波形，差分波形中，码元“1”和“0”分别用电平的跳变和不变来表示，即用相邻信号码元的相对电平来表示码元“1”和“0”，故差分波形也称为相对码波形。差分波形也可以看成是差分码序列bn 对应的绝对码波形，差分码bn 与绝对码an之间的关系可用以下的编码方程表示 bnbn1 ⊕an （1.1）式中，⊕为模2和运算符号。 由上式看出，当绝对码an 每出现一个“1”码时，差分码bn电平变化一次；当 an 出现“0”码时，差分码bn 电平与前一码元bn-1 相同。可见， bn 前后码元取值的变化代表了原信码n a 中的“1”和“0”。由式（1.1）可以导出译码方程为 an bn-1⊕bn （1.2） 由上式可看出，译码时只要检查前后码元电平是否有变化就可以判决发送的是“1”码还是“0”码。

（6）多电平脉冲波形（多进制波形）

上述各种波形都是二进制波形，实际上还存在多电平脉冲波形，也称为多进制波形。这种波形的取值不是两值而是多值的。例如，代表四种状态的四电平脉冲波形，每种电平可用两位二进制码元来表示，如00代表-3E，01代表-E，10代表E，11代表3E，这种波形一般在高速数据传输系统中用来压缩码元速率，提高系统的频带利用率。但在相同信号功率的条件下，多进制传输系统的抗干扰性能不如二进制系统

4 实验原理

数字基带传输系统模型

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1.2.2有线电视广播系统

用射频电缆，光缆，多路微波或其组合来传输，分配和交换声音，图像及数据信号的电视系统。 系统可以采用单向传输或双向传输方式。 为充分利用频率资源电视信号的传输频道宜按邻频传输方式配置。在邻频传输系统中传输PAL-D制电视广播信号的射频特性除图像与伴音载波的电平差伴音载频与图像载频的间距应付和本标准规定要求外其他各项指标均应满足GB3174-1995第4条规定的要求。在有线电视系统中传送PAL-D制电视广播附加双声道数字声按GY/T129-1997标准执行。 干线系统可采用光缆多路微波及射频电缆等传输媒介或其任意组合的链路有线电视网中光链路系统按GY/T131-1997标准执行多路微波分配系统按GY/T132-1998标准执行。 1.3数字频带调制

1.3.1 ASK系统与FSK系统

ASK是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。其信号表达式为：

S (t)为单极性数字基带信号

幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，

载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。调幅技术实现起来简单，但抗干扰性能较差。

FSK（Frequency-shift keying）- 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。

1.3.2 QPSK系统与数字电视系统

QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。 的别的载波相位取四个等间隔值之一，如л/4,3л/4,5л/4,和7л/4。相应的，可将发射信号定义为

其中，i＝1，2，2，4；E为发射信号的每个符号的能量，T为符号持续时间，载波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11.

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如果a为典型的QPSK发射机框图。输入的二进制数据序列首先被不归零NRZ）电平编码转换器转换为极性形式，即负号1和0分别用bE和－bE表示。接着，该二进制波形被分接器分成两个分别由输入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形，这制波形分别用a1（t），和 a2（t）表示。容易注意到，在任何一信号时间间隔内a1（t），和a2（t）的度恰好分别等于Si1和Si2，即由发送的二位组决定数字电视系统。

1）数字电视广播系统原理以中国第一家数字电视广播平台——宁有线数字电宁有线视广播平台为例：宁有线数字电视广播平台系统由如下部分组成，即数字卫星接收机、编码器、复用器、数字数据广播器、QAM调制器、准视频点播服务器、条件接收和用户管理系统、节目管理系统、电话回传系统、因特网连接、有线传输网络、用户机顶盒

和PC接收卡等。

2）用户机顶盒和PC接收卡

用户机顶盒(STB)是数字有线电视信号的终端接收装置，它将电缆传来的调制在高频上的信号经过同步解调，还原为基带信号，再经过发送端编码的反过程，还原成未压缩前的多个频道的数据信号送入电视机供用户观看

3）计算机用户通过PC接收卡来接收电视台前端数据广播系统发出的数据流，将其存储在计算机本地硬盘里，运行相应的应用程序，获得各类高级数据服务

4）电话回传系统

许多STB有一个调制解调器通过电话网络形成的返回频道信息，计算机用户也是通过调制解调器和电话网络形成的返回信息。采用电话回传系统不需对现有的CATV网进行改造就能实现部分双向交互式功能

5）因特网连接

电视台数字数据广播系统通过专线或其它方式同因特网连接，获得大量因特网信息

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资源，经过分类整理再通过数字电视广播系统传输给用户，实现电视机用户对因特网信息的浏览功能。 1.4 信道复用 1.4.1多址通信方式

定义：地点分散的多个用户共同使用一个公共信道实现各用户间通信的方式。

主要方式有：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA） 频分多址（FDMA）：

各站发出的信号在指定频带内互不重叠地排列，共同使用一个

射频信道。这种方式在卫星通信和地面通信中使用得最多。它的优点是设备比较简单，技术比较成熟。采用预分配方式的频分多址通信最适用于对信道需要量变化不大的大容量通信干线。当采用按需分配信道时，根据需要,每个站可使用不同的载频,占用不同的频带。频分方式的缺点是不同载频的多个信号同时在一个信道中传输时，由于信道非线性（如卫星转发器的非线性）产生的互调干扰，会导致信道的功率和频带利用率降低。 时分多址（TDMA）：

信道按时隙顺序分配给不同的用户。各站信号都使用相同的载频，而在每瞬时只有一个站的信号在信道中传输。时分多址方式的优点是可以充分利用信道的功率和频带。其缺点是要求各站信号在时间上保持严格的同步，因而各站需要有复杂的同步设备。随着数字集成电路技术的发展，时分多址将在多址技术中占据越来越重要的地位。 码分多址（CDMA）：

主要包括时频编码和扩频多址两种形式。①时频编码：各个用户发出的每个信息码元都由一组射频脉冲传输。这些射频脉冲之间的时间间隔和载频有约定的规律。各站根据其约定不同，可以实现多址通信。这种系统可容纳同时工作的用户数由射频脉冲的时隙数、载频数和约定方式等因素决定。由于信道分配采用随机占用方式，所以它主要用于移动无线通信网。②扩频多址：各站使用扩展频谱信号互相通信。它们同时占用同一频段。收信端根据信号采用的特定扩频方式（如地址码）来识别需要接收的信号。而对收到的其他信号有很强的抑制能力，所以尽管各信号同时被接收机接收，但解调器能排除无用信号的干扰，解调出需要的信号 1.4.2 CDMA蜂窝移动通信系统

CDMA是一种多址技术，用相互正交的编码来区分不同的用户、基站、信道，它是在扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术所谓码分多址

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(CDMA)，是指在发送端使用一组正交(或准正交)的伪随机码序列(地址码)来实现多个信号同时入网接续的要求，在接收端利用伪随机码的相关性进行相关解扩，分离出各自的有用信号，达到同时实现多对用户相互通信的通信技术。

图5-1所示为码分多址收/发系统方框图。其中，d1～dN分别是N个用户的信息数据，其对应的地址码分别为W1～WN。

为了简要地说明码分多址通信系统的工作原理及过程，我们假定系统有2个用户(N=2)，设用户信息数据分别为d1和d2，地址码为W1(1，1)和W2(1，－1)，在发送端先将多路用户信息数据分别与各自对应的地址码相乘(由一组正交码进行某种编码变换，使变换后的各路信号成为某种正交信号组)，得到信号S1和S2，然后经调制进行混合传输。当系统处于同步状态和忽略噪声的影响时，在接收机中解调输出端得到复合信号R，R=S1+S2，接收端在本地产生的地址码与该用户的地址码相同，并且用此地址码与解调输出的波形R相乘，再送积分电路，然后经过采样判决电路，就可分离出d1和d2，得到相应的信息数据，其工作原理波形图如左图所示。

(1) S1与S2的码元速率与W1、W2相同，所以码分复用信号的频谱远大于原发送数字信号(d1和d2)的频谱。系统的用户数越多，地址码组越长，频谱增加就越大。

(2) 复合信号中的各路信号在频谱和时间上都是重叠的。

(3) 接收端的W1和W2与R不能正确同步就不可能正确分离d1和d2。

(4) 要实现码分多址多路复用，就必须有足够多的正交码。

以上通过一个简单的例子，简要地叙述了码分多址通信系统的工作原理。实际上码分多址通信系统并不是这样简单的，要实现它还涉及多方面的技术，主要有：

(1) 要达到多路多用户的目的就要有足够多的地址码，而这些地

址码又要有良好的自相关性和互相关性，这是“码分多址”的基础。

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(2) 在码分多址通信系统中的各接收端，必须产生本地地址码(简称本地码)，该本地码不但码型结构与对端发来的地址码一致，而且相位也要完全同步。用本地码对收到的全部信号进行相关检测，从中选出所需要的信号，这是码分多址最重要的环节。

(3) 系统内所有用户使用同一载波，各个用户可以同时发送或接收信号，因此系统内的相互干扰非常严重，这样接收端接收到的信号的信噪比将远小于1，信号将淹没在噪声中，在这样的情况下取出有用信息是传统的调制解调方式无能为力的。为了把各用户之间的相互干扰降到最低限度，并且使各个用户的信号占用相同的带宽，码分系统必须与扩频技术相结合(发送端先扩频再调制，接收端先解调再解扩)，使在信道中传输的信号所占频带极大地展宽(一般达百倍以上)，为接收端分离信号完成实际性的准备

从20世纪90年代中期开始，中国的GSM和CDMA语音用户数及业务量得到迅猛的增长。伴随着因特网的快速发展和人们之间信息交流的加强，人们对移动通信的需求已不再局限于移动语音业务，而以“彩信”、“彩e”为代表的众多移动数据业务和移动多媒体业务已走进人们的生活，并表现出广阔的发展前景。 1.5 编码技术

1.51信道容量与香农公式

单位时间内传输的信息量就叫做信息传输速率，简称传信率，用符号R表示，它表征了信道的传输能力。

定义信道容量为信道可能达到的最大传信率，用符号C表示，即对于信源的一切可能概率分布，信道能够传送的最大熵速率就是C。

信息论中最著名的香农公式。 假定信道具有如下特性：

(1)信道噪声为高斯白噪声，其统计特性符合正态分布，平均功率N=n0W，n0为噪声的单边带功率谱密度;

(2)信道带宽为W;

(3)输入信号平均功率受限，且为P;

(4)信号迭加噪声后仍然服从正态分布，总平均功率为P+N 则可以算出该信道的最大传信率为

同样可以算出噪声的传信率为

则信道容量C为

2 最新前沿技术应用

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2.1 无线充电技术

无线充电技术是完全不借助电线，利用磁铁为设备充电的技术。无线充电技术，源于无线电力输送技术，利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振，实现电能高效传输的技术。

基本上整个系统包含了两件东西，一个是插在插座上的发信器，另一个是整合在电子产品上，跟硬币大小差不多的接收器（技术核心），只要在一定的范围内（目前是在 90 厘米的距离内），电能可以瞬间自发信器传到对应的接受器。

无线充电技术采用统一的工业标准，未来几年，移动电话、PMP/MP3播放器、数码设备、移动设备等产品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的无线充电器。这个充电器类似一个托盘直接插到电源上，获得联盟认证的带有“Qi”标识各企业的不同品牌的手机直接放在上面就可完成充电。

来源百度百科 2.2 超光网

超光网是以CCMTS为核心支撑技术实现的“光纤接入，同轴转换”的有线网络传输方式，可以实现每户100Mbps双向宽带接入，同时无线覆盖信号辐射仅为手机的千分之一。除了EPON+CCMTS的有线网络改造方案之外，超光网还包括WiFi信号、3G信号的室内无线覆盖方案以及数字频点倍增解决方案。

超光网方案组成

超光网包含几个部分：一个是EPON+CCMTS，这是有线改造方案；第二个是WiFi信号、 3G信号的室内无线覆盖方案；第三个，叫数字频点倍增解决方案，以及其他几个综合技术方案，这些方案综合在一起，称为超光网，就是说数码视讯的超光网是个大概念，他的组成部分很多，但是出发点都是解决实际的市场需求，着眼点都是未来的发展趋势。

就前三个解决方案而言，都是充分挖掘了同轴的资源，在楼道接入端，会把CCMTS输出的信号、3G信号、WiFi信号、频点倍增的信号通过一个叫做宽带接入器的设备汇聚在一起，以一根同轴的方式传到家庭里。在入户端，只需要把有线盒更换成一个无线盒进行简单的信号分离，就可以把3G信号、WiFi信号和有线电视信号同时接入室内，完成室内的高速宽带覆盖。充分利用现有网络资源，为用户提供宽带、语音、CATV等多业务接入。具有高带宽、统一网管、网络改造成本低、保护原有投资、网络改造速度快等优点。

超光网方案优势

1、高带宽：完全可以解决百兆入户问题；

2、负载均衡：根据终端数量、通道利用率等策略动态调整资源分配；

3、业务QoS管理：硬件QoS并采用服务流机制，实现业务识别、业务限流、优先级 对应；

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4、语音服务：支持Packetcable协议；

5、网络适应性强：缩小覆盖范围，大大减少汇聚噪声，芯片提升抗噪能力； 6、智能化管理：设备即插即用，智能配置，方便设备调试维护； 7、强大的网管功能：光铜一体，实现EPON和DOCSIS的统一管理； 8、终端兼容：实现终端任意选择部署，兼容Docsis 2.0/3.0标准； 9、前端兼容：兼容原有DOCSIS Provision系统，原有DOCSIS网管系统； 10、光纤无需延伸：减小了施工难度最大的光纤改造，节约了人力、物力及宝贵的时间。

来源维基百科 2.3 RFID技术

RFID技术特点及其通信领域的应用前景

RFID是无线射频识别技术的简称，所谓射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。事实上，它并非一项特别先进的技术，早在２０世纪５０年代就已被研究出来。它的核心部件是一个电子标签，直径不到２毫米，通过相距几厘米到几米距离内传感器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、器具和人的身份。

一般而言，ＲＦＩＤ系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从ＲＦＩＤ系统的工作原理来看，系统主要由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。而根据ＲＦＩＤ系统完成的功能不同，可以粗略地把ＲＦＩＤ系统分成四种类型：ＥＡＳ系统、便携式数据采集系统、网络系统、定位系统，ＲＦＩＤ由于具有数据的读写机能、容易小型化和多样化的形状、耐环境性、可重复使用、穿透性以及数据的记忆容量大等特性，因而应用相当广泛，最常见的应用为：门禁管制、回收资产、货物管理、物料处理、废物处理、医疗应用、交通运输、防盗应用、动物监控、自动控制、联合票证等。

ＲＦＩＤ所定位的应用领域与其他无线技术相比有很大不同，ＲＦＩＤ要求能够进行快速、实时、频繁的数据交互确保数据安全，同时其数据流量也非常大，因此对无线数据通信的带宽提出了更高的要求。从技术上讲，未来的ＲＦＩＤ技术应用需要３Ｇ或更高技术来提供更为强大的通信服务支持，因为目前的通信在数据流量以及数据安全等方面还难以支持ＲＦＩＤ的应用，而３Ｇ技术能够以较低廉的价格和更安全的机制为用户提供高速的数据传输，并且也可以支持比较丰富多彩的数据服务，能够满足未来ＲＦＩＤ的应用需求。可以想象，如果ＲＦＩＤ与３Ｇ结合，将提供一条非常好的价值链，在这条价值链上，内容提供商提供详实的商品数据信息，服务供应商提供丰富的应用平台与程序，通信设备供应商开发出高性能的手机终端产品和通信设备，通信运营商则架起ＲＦＩＤ所承载数据的高速通道。

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RFID技术最重要的特点就是具有标记技术、识别技术、短距离传感技术的特征，射频标签就是含有物品唯一标识体系的编码的标签。这种唯一标识体系包括产品电子代码EPC、泛在识别号UCODE、车辆识别代码VIN、国际证券标识号ISIN、以及IPv6等等；而IPV6技术也使得网络网址资源大大丰富，加上RFID标签本身特点，可以对任何物品进行标记、识别和短距离通信，从而为解决全网络通信打下了基础。正是基于RFID的“标记”、“地址号码”和“传感功能”；基于IPV6的丰富的网址资源，再加上基于RFID技术标准的EPC技术，能够极大地扩展通信网络“监测”与“控制”功能，从而催生出许多新的应用。

RFID和IPv6的结合能够使我们的生活变得更加简便，使未来的网络更加普及而无所不在，使我们能够享受到全网络通信、全网络协同服务。可以想象通过为每一个单元制定了一个IRLI，借助RFID技术手段，你可以检测、追踪、控制、分析、研究每种产品；可以与每件物品通信；甚至每件物品或设备之间也可以通过全网实现互相通信。而你则可以在未来的卡车、移动办公室、家庭、室外以及商场、大街上享受到全网协同的全业务通信服务。总之，全网的通信的世界正在向我们走来，而RFID及IPv6技术正是实现这一目的的革命性技术。

参考文献：

1、新全球主义—中国高科技标准战略研究报告 互联网实验室 2004年7月 2、RFID技术在通信领域的潜力分析 赵庆 2005年 赛迪网

3、RFID在未来无所不在的信息网络中的应用井村亮（日） 第四届“全球IPv6高峰论坛”论文（2005）

4、管窥未来IT科技发展 祥子 计世网 2005年

5、未来十年是互联网延伸的时代 George Colony（美） 数字论坛2005及世界通信技术峰会论文 韩国.汉城 2005年

6、无线传感器网络和RFID技术开始走向融合 王彦 电子工程专辑 2005年 2.4 泄漏同轴电缆

泄漏同轴电缆（Leaky Coaxial Cable）通常又简称为泄漏电缆或漏泄电缆，其结构与普通的同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质和开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波；外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部泄漏同轴电缆又称漏泄同轴电缆是具有信号传输作用,又具有天线功能,通过对处导体开口的控制,可将受控的电磁波能量沿线路均匀的辐射出去及接收进来,实现对电磁场盲区的覆盖。绝缘采用高物理发泡的均匀细密封闭的微泡结构,不仅较之传统的空气绝缘结构在特性阻抗、驻波系数、衰减等传输参数更加均匀稳定,而且可抵御在潮湿环境中潮气对电缆的侵入可能传输性能的下降或丧失,免除了充气维护的烦恼。并传送到接收端。与传统的天线系统相比，泄漏同轴电缆天线系统具有以下优点：

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1.信号覆盖均匀，尤其适合隧道等狭小空间；

2.泄漏同轴电缆本质上是宽频带系统，某些型号的漏缆可同时用于CDMA800、GSM900、GSM1800、 WCDMA、WLAN等系统；

3.泄漏同轴电缆价格虽然较贵，但当多系统同时引入隧道时可大大降低总体造价。 来源百度百科 2.5.云计算

云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。

好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。

来源百度百科

3 总结

3.1 心得体会

学习了这门课之后，我发现我知道很多通信方面的知识，开阔了我的视野。通信也是一门博大精深的学科。老师把这门课的知识授予我们，让我们对通信的涵义、发展、技术有了大致的了解。虽然课本上有繁复的图表、公式，但老师教给我们的大多数还是是简单的概念，所以就比较通俗易懂了。我觉得，通信对社会发展和人类生活有着不可忽视的重要性。它给我们的生活提供了莫大的帮助，没有通信，我们无法用电话联系好友、家人，无法收看各地的电视节目，无法使用宽带上网，用计算机共享资源。我们学习了这门课，假如今后有机会从事有关通信方面的工作，有了一定的基础之后，我们就不会一头雾水，什么都不懂了。最后，谢谢老师传授的知识以及辛勤的教育工作。

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参考文献

[1] 陶亚雄.现代通信原理.第四版 [M].北京:电子工业出版社.2012 [2] 王华奎.移动通信原理与技术 [M].北京:清华大学出版社

[3] 攀昌信等 通信原理.第五版 [M].北京:国防工业出版社

[4] 张辉 ，曹丽娜.现代通信原理与技术 [M].西安：西安电子科技大学出版社.2002 [5] 王月清.宽带CDMA移动通信原理 [M].北京:电子工业出版社.2001 [6] 王献飞，苏凯雄.数字电视的条件接收系统原理与应用.2006.01 [7] 西风.2005数字电视行业研究报告.2005.02 [8] 百度百科，维基百科等

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