現(xiàn)代通信理論與技術(shù)

1、第 1 章 現(xiàn)代通信理論與技術(shù)概述現(xiàn)代通信信息與通信*“信息”的概念： 日常生活中的“信息”概念：消息，情報(bào)，知識(shí)，情況 信息科學(xué)中的“信息”概念：對(duì)客觀事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和主觀思維活動(dòng)的狀態(tài)或存在方式的 不確定性的描述。*信息的某些特性：（1）信息表現(xiàn)媒體是攜帶信息的載體，信息隱含于信息的表現(xiàn)媒體中。數(shù)據(jù)，文字，符號(hào)，圖像，語(yǔ)音，物理參量 人們（或機(jī)器）通過(guò)記錄和表現(xiàn)信息的媒體獲取信息、識(shí)別信息、理解信息、使用信息。（2）信息表現(xiàn)媒體的內(nèi)容并不都是信息，信息量（以比特為單位）是對(duì)信息表現(xiàn)媒體的新 穎性，差別性，不確定性的程度的量度。（3）信息是資源，是財(cái)富，具有可用性。 *獲取信息的手段之一就是通

2、信。*通信： 把信息從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方的過(guò)程叫做通信； 通信的目的是由一個(gè)地方向另一個(gè)地方傳遞信息， 以實(shí)現(xiàn)人與人之間、 人與機(jī)器之間或機(jī)器 與機(jī)器之間的信息交換。對(duì)“通信”概念的說(shuō)明：（1）廣義的通信概念。 （ 2）信息的運(yùn)載工具。 （3）通信對(duì)象。現(xiàn)代通信（1）現(xiàn)代通信的內(nèi)涵：通信一一 現(xiàn)代通信：A.電通信：用“電信號(hào)”運(yùn)載信息的通信方式。B.光通信：用“光信號(hào)”運(yùn)載信息的通信方式。（2） 現(xiàn)代通信發(fā)展簡(jiǎn)史：（3） 信息表現(xiàn)媒體的種類與通信方式：（4）現(xiàn)代通信的某些特征： 有線通信和無(wú)線通信、固定通信和移動(dòng)通信高度有機(jī)結(jié)合在一起； 電通信與光通信高度有機(jī)結(jié)合在一起； 通信與計(jì)算機(jī)和

3、微處理器的高度有機(jī)結(jié)合， 徹底改變了信息交換方式和通信設(shè)備的功能； 通信網(wǎng)絡(luò)化，高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代通信網(wǎng)； 信息表示、傳輸數(shù)字化 ； 多媒體通信，話音業(yè)務(wù)與非話音業(yè)務(wù)的高度綜合。 軟件無(wú)線電技術(shù)與微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合使通信終端高度集成、并依靠軟件加 載實(shí)現(xiàn)各種通信功能和智能。（5）支持二十一世紀(jì)通信的主要技術(shù)： 現(xiàn)代通信基礎(chǔ)技術(shù)：微電子技術(shù)，光子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，軟件技術(shù)，終端技術(shù)通信領(lǐng)域中的核心技術(shù)：下一代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) （NGN,光通信技術(shù)，未來(lái)的無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)（3G/4G移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、個(gè)人通信技術(shù)）1.2 通信系統(tǒng)與通信網(wǎng) *通信系統(tǒng)的概念：傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和稱

4、為通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的一般模型（1）一般模型：（2）通信系統(tǒng)分類：模擬通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng)的組成及各部分的功能。 模擬通信系統(tǒng)的組成及各部分的功能。模擬通信： 將基帶模擬信號(hào)直接送往信道傳輸或經(jīng)載波調(diào)制之后再送往信道傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?模擬通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。通信網(wǎng)通信網(wǎng)是一種按照通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議， 使用交換設(shè)備和傳輸設(shè)備， 將地理位置分散的用戶終端 設(shè)備互連起來(lái)，實(shí)現(xiàn)任意用戶之間的信息傳輸與交換的通信系統(tǒng)?，F(xiàn)代通信理論與技術(shù) 通信系統(tǒng)的根本任務(wù)是有效和可靠地傳輸信息，而傳輸信息又總是以某種信號(hào)作為運(yùn)載工 具，因此信息傳輸主要表現(xiàn)為攜帶信息的信號(hào)的變換、處理、傳輸、交換和存儲(chǔ)過(guò)程。通信 系統(tǒng)中信息

5、信號(hào)的變換、處理、傳輸、交換和存儲(chǔ)過(guò)程構(gòu)成了全部通信理論與技術(shù)。通信研究的基本問(wèn)題 數(shù)字通信系統(tǒng)的模型：數(shù)字通信中的編碼技術(shù)（1）信源編碼：1）格式變換 : 目的是信源消息數(shù)字化、 比特化， 以適應(yīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)壓縮、 加密編碼和信道編碼等基于比特 流的數(shù)字信號(hào)處理。包括：模擬信號(hào)數(shù)字化；數(shù)據(jù)格式變換。2 ）數(shù)據(jù)壓縮 :目的是提高通信的有效性。 用盡可能少的比特?cái)?shù)表述信源的輸出信息， 用比較簡(jiǎn)單的辦法降 低數(shù)碼率，并且在信源譯碼器那里能準(zhǔn)確地或以一定的質(zhì)量損失為容限再現(xiàn)信源信息。（2）加密編碼：目的是對(duì)信息進(jìn)行保密，不讓非授權(quán)者了解。（3）信道編碼： 信道編碼的主要任務(wù)：是差錯(cuò)控制編碼，亦稱檢錯(cuò)糾

6、錯(cuò)編碼。 信道編碼的目的：是為了使接收端能對(duì)接收到的碼元序列進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，以降低錯(cuò)誤率， 提高通信的可靠性。實(shí)現(xiàn)方法： 在發(fā)送端利用信道編碼器， 按照一定的規(guī)則在信息碼字中增加一些監(jiān)督碼元， 接 收端的信道譯碼器利用監(jiān)督碼元和信息碼元之間的監(jiān)督關(guān)系來(lái)檢驗(yàn)接收到的碼字， 以發(fā)現(xiàn)錯(cuò) 誤或糾正錯(cuò)誤。差錯(cuò)控制編碼提高通信的可靠性是以降低通信的有效性為代價(jià)的。（3）信道編碼： 差錯(cuò)控制編碼的類型：檢錯(cuò)碼，糾錯(cuò)碼 1）檢錯(cuò)重發(fā)：在這種方式中，發(fā)送端發(fā)送的是具有一定檢錯(cuò)能力的檢錯(cuò)碼，接收端在接收 的碼字中一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤，就通過(guò)反饋信道通知發(fā)送端重發(fā)該碼字，直到正確接收為止。2）前向糾錯(cuò)：又稱自動(dòng)糾錯(cuò)。在這

7、種方式中， 發(fā)送端發(fā)送的是具有一定糾錯(cuò)能力的糾錯(cuò)碼， 接收端對(duì)接收碼字中不超過(guò)糾錯(cuò)能力范圍的差錯(cuò)自動(dòng)進(jìn)行糾正。其優(yōu)點(diǎn)是不需要反饋信道， 但如果要糾正大量錯(cuò)誤， 必然要求編碼時(shí)插入較多的監(jiān)督碼元， 因此編碼效率低， 譯碼電路 復(fù)雜。3）混合糾錯(cuò)：是檢錯(cuò)重發(fā)與前向糾錯(cuò)的結(jié)合?；鶐鬏斉c調(diào)制傳輸（1）基帶傳輸 : 基帶傳輸是將未經(jīng)調(diào)制的基帶信息信號(hào)直接送往信道傳輸?shù)男畔鬏敺绞剑?）調(diào)制傳輸 : 調(diào)制傳輸是指用信息信號(hào)調(diào)制正弦載波或脈沖載波的參數(shù)形成已調(diào)信號(hào)后再 送往信道傳輸?shù)男畔鬏敺绞降目偡Q。*為什么要進(jìn)行調(diào)制傳輸 調(diào)制是有效輻射電磁波的唯一手段； 無(wú)相互干擾地同時(shí)傳送多路信號(hào)的手段之一就是利用

8、調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的頻分多路復(fù)用； 選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制形式可以抑制不希望的信號(hào)的影響，改善通信系統(tǒng)的性能。 *與調(diào)制有關(guān)的術(shù)語(yǔ)：Carrier ：在調(diào)制理論中，通常把不含信息的高頻信號(hào)，它可能是正弦波，也可能是脈沖序 列，稱之為載波；Modulating signal ：攜帶信息并且需要傳輸?shù)幕鶐盘?hào)（或低頻信號(hào)）稱之為調(diào)制信號(hào)； Modulation ：按調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波的某個(gè)或某些參數(shù)的過(guò)程稱之為調(diào)制；Modulated signal ：用調(diào)制信號(hào)改變載波的某個(gè)或某些參數(shù)所形成的攜帶信息的帶通信號(hào)稱 之為已調(diào)信號(hào)，多數(shù)情況下已調(diào)信號(hào)是一個(gè)窄帶帶通信號(hào)；Demodulation ：將攜帶信

9、息的帶通信號(hào)變回到基帶信息信號(hào)的過(guò)程稱為解調(diào)。 *連續(xù)波調(diào)制：用正弦波作載波的調(diào)制稱為連續(xù)波調(diào)制。連續(xù)波調(diào)制的類型：有線通信和無(wú)線通信（1）有線通信： 光纖通信； 電纜通信（2） 無(wú)線通信： 無(wú)線光通信：用自由空間傳播的光波來(lái)傳遞信息的通信方式。無(wú)線 電通信：用自由空間傳播的電磁波來(lái)傳遞信息的通信方式。（3）電波傳播的方式： 地面波：靠近地面?zhèn)鞑?，f <3MHz。 天波：依靠距地面 100公里的空間電離層的反射完成傳播，3< f <30MHz。 空間波：在空間兩點(diǎn)間直線傳播，f >30MHz。（4）無(wú)線電通信的主要方式： 微波中繼通信：微波是指波長(zhǎng)為1mr- 1mm或頻

10、率為300MHz- 300GHz范圍內(nèi)的電磁波。微波中繼通信是利 用微波波段的電磁波在視距范圍內(nèi)以微波接力形式傳輸信息的通信方式，具有頻帶寬、 容量大的優(yōu)點(diǎn)。 衛(wèi)星通信： 衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在多個(gè)地球站之間進(jìn)行的通 信。它實(shí)際是微波中繼通信的一種特殊形式， 將中繼站搬到人造地球衛(wèi)星上。 它的特點(diǎn)是通 信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大，不受地形條件限制，傳輸容量大，可靠性高。衛(wèi)星通信包括同步衛(wèi)星通信、低軌道地球衛(wèi)星移動(dòng)通信和平流層天星通信。 移動(dòng)通信：指通信雙方至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。*移動(dòng)通信組網(wǎng)技術(shù)的研究?jī)?nèi)容： 1）多址技術(shù)； 2）區(qū)域覆蓋技術(shù)； 3

11、）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)； 4）移動(dòng) 性管理； 5）網(wǎng)絡(luò)控制* 實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信的三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、 cdma2000 、 TD-SCDMA。中國(guó)提出的實(shí)現(xiàn)第三代移動(dòng)通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： TD-SCDMA單向和雙向、單工和雙工通信 按信息信號(hào)傳送的方向，通信的工作方式可分為單向通信和雙向通信。 按信息信號(hào)傳送的時(shí)間，雙向通信又分為單工、雙工和半雙工通信方式。（1）單向通信：在單向通信方式中，信息只能向一個(gè)方向傳送，任何時(shí)侯都不能改變傳輸 方向。（2）單工通信：信息可以雙向傳送，但通信雙方中任何一方都不能同時(shí)收發(fā)信息，兩個(gè)方 向的傳輸只能交替進(jìn)行的工作方式。（3）雙工通信：通信雙方都能同時(shí)收發(fā)信息，

12、進(jìn)行雙向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健＃?）半雙工通信：一般指通信雙方中有一方使用雙工方式，另一方使用單工方式的通信方 式。（5）雙工通信的實(shí)現(xiàn)方式：雙工通信的實(shí)現(xiàn)方式有：頻分雙工（ FDD;時(shí)分雙工（TDD。 頻分雙工：用不同的發(fā)送頻率和接收頻率實(shí)現(xiàn)雙工通信的工作方式。收發(fā)頻率之差稱為雙工頻率間隔。在FDMA系統(tǒng)中，收發(fā)頻段是分開(kāi)的，所有移動(dòng)臺(tái)均使用相同的接收和發(fā)送頻段，因而移動(dòng) 臺(tái)到移動(dòng)臺(tái)之間不能直接通信，必須經(jīng)過(guò)基站中轉(zhuǎn)。* 網(wǎng)絡(luò)融合，三網(wǎng)合一：電信網(wǎng)，廣播電視網(wǎng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)通信組網(wǎng)技術(shù)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（物理連接。 ，體系結(jié)構(gòu)（通信功能的邏輯分布結(jié)構(gòu)。 ，無(wú)線網(wǎng) 的區(qū)域覆蓋方式多路復(fù)用和多址接

13、入技術(shù)（ 1。多路復(fù)用：因?yàn)槎嗦窂?fù)用能夠?qū)⒍鄠€(gè)低速通常表示在一個(gè)信道上傳輸多路信號(hào)或數(shù)據(jù)流的過(guò)程和技術(shù)。信道整合到一個(gè)高速信道進(jìn)行傳輸， 一個(gè)寬帶信道。從而有效地利用了高速信道。多個(gè)基帶信息流用戶復(fù)用（ 2。多址接入：是指通信網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)用戶通過(guò)公共的信道接入到網(wǎng)絡(luò)的能力。 頻信道（射頻復(fù)用。 。*無(wú)線多址通信和多路復(fù)用技術(shù)的關(guān)系： 多址通信和多路復(fù)用技術(shù)的理論基礎(chǔ)都是信號(hào)的正交分割原理。多個(gè)射頻用戶復(fù)用一個(gè)射但無(wú)線多址通信是指多個(gè)電臺(tái)或通信站的射頻信號(hào)在射頻頻道上的復(fù)用， 以達(dá)到各站、 臺(tái)之間同一時(shí)間、 同一方向的用 戶間的多邊通信; 多路復(fù)用通信是指一個(gè)站內(nèi)的多路低頻信號(hào)在群頻信道上的復(fù)用

14、，以達(dá)到兩個(gè)臺(tái)、站之間雙邊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的多用戶通信。*選址通信的方式 選址通信的方式： （ 1。有線選址; （ 2 。無(wú)線選址 （3。多路復(fù)用與多址接入的理論基礎(chǔ)信號(hào)正交分割原理。 （4。多路復(fù)用與多址接入的實(shí)現(xiàn)：發(fā)送端進(jìn)行信號(hào)正交化設(shè)計(jì)：xk t ,k 1,2,., NN多路信號(hào)復(fù)合： stxk t接收端進(jìn)行信號(hào)正交化分離：bNa xk t xj t dt ak11, j k0, j k（5）多路復(fù)用的類型： 寬帶信道的多路復(fù)用：PCM復(fù)用數(shù)字復(fù)字準(zhǔn)同步同步數(shù)字PDH 同步步 數(shù)字系 SDHATM 復(fù) 用頻分多路復(fù)用FDM時(shí)分多路復(fù)用TDM碼分多路 復(fù)用CDM空分多路復(fù)分SDM（6）無(wú)線多址技術(shù)：

15、多址方式主要有：頻分多址（FDMA;時(shí)分多址（TDMA;碼分多址（CDMA;空分多址（SDMA; 極化分割多址（PDM）以及它們的組合方式。 頻分多址（ FDMA）頻分多址是將給定的頻率資源劃分為若干個(gè)等間隔的頻道供不同的用戶使用。在FDMA中信道指的是頻道。頻分多址系統(tǒng)通常采用頻分雙工方式實(shí)現(xiàn)雙工通信。 時(shí)分多址（ TDMA） 時(shí)分多址是把時(shí)間分割成互不重疊的周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)互不重疊的時(shí)隙， 用戶在指定的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行通信。在TDMA中，時(shí)隙就是信道。在TDMA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)雙工通信既可采用 FDD方式，也可采用 TDD方式。 碼分多址（ CDM）A 碼分多址以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，利用不

16、同碼型實(shí)現(xiàn)不同用戶的信息傳輸。在CDMA系統(tǒng)中，碼型代表信道。CDMA!統(tǒng)中多址方式有 FH-CDMA和DS-CDMA *Walsh 序列在 IS-95 CDMA 系統(tǒng)中的應(yīng)用：在IS-95 CDMA系統(tǒng)中，基站至移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路中用64位的Walsh碼序列區(qū)分信道。64位的Walsh碼有64個(gè)正交序列，用 W0 W1, W2,，W63表示，這樣就有 64個(gè)邏輯 信道。其中 W0用作導(dǎo)頻信道， W32用作同步信道， W1W7用作尋呼信道，其余 55個(gè)信道 用作業(yè)務(wù)信道。 空分多址（ SDM）A 空分多址是通過(guò)空間的分割來(lái)區(qū)分不同的用戶。在移動(dòng)通信中， 能實(shí)現(xiàn)空間分割的基本技術(shù)就是采用自適應(yīng)陣列

17、天線，在不同的用戶方向上形成不同的波束， 不同的波束可采用相同的頻率和相同的多址方式，也可采用不同的頻率和不同的多址方式。在SDMA系統(tǒng)中，波束代表信道。 極化分割分多址（ PDMA）數(shù)字交換技術(shù)（1）信息交換方式： 信息交換指信息在不同線路、 終端或網(wǎng)路之間的切換過(guò)程或分發(fā)過(guò)程。信息交換主要有電路交換、報(bào)文交換、分組交換、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM、IP交換、MPLS等基本方式。（ 2）交換設(shè)備： 交換設(shè)備在通信網(wǎng)中的地位：通信網(wǎng)由用戶終端設(shè)備、 傳輸設(shè)備、 交換設(shè)備和通信軟件與協(xié)議組成。 它由交換設(shè)備完成接 續(xù)，使網(wǎng)內(nèi)任一用戶可與另一用戶進(jìn)行通信。 交換設(shè)備的發(fā)展方向：人工電話交換機(jī)t步進(jìn)制交換

18、機(jī)t縱橫制交換機(jī)t程控?cái)?shù)字交換機(jī)t軟交換光交換機(jī)（ 3）程控?cái)?shù)字交換機(jī)： 程控?cái)?shù)字交換機(jī)就是用電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序控制的、采用脈沖編碼調(diào)制（ 絕大多數(shù)情況下 ）時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)進(jìn)行時(shí)隙交換的全電子式自動(dòng)交換機(jī)。在程控?cái)?shù)字交換機(jī)中， 交換的控制方式是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序控制。 預(yù)先編好的程序存儲(chǔ)在計(jì)算 機(jī)內(nèi)， 時(shí)刻不停地監(jiān)視收集交換對(duì)象的企求動(dòng)態(tài)， 實(shí)時(shí)地作出響應(yīng)， 以存儲(chǔ)程序的指令實(shí)行 智能控制，完成通話接續(xù)、呼叫處理。此外，存儲(chǔ)程序控制具有很高的智能，能提供多樣化 的用戶服務(wù)性能、 交換機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)性能和電話網(wǎng)的網(wǎng)路管理功能， 增改性能也只需修改或輸 入新程序即可實(shí)現(xiàn)。（ 4） 光交換：現(xiàn)在還未有一種

19、普遍認(rèn)可的光交換技術(shù)，因而相互競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)種類繁多。 光交換機(jī)、光交叉連接矩陣和光路由器等名詞常?；煊茫跇I(yè)內(nèi)人士看來(lái)自有差別。 光交換是對(duì)鏈路中用戶信道之間光信號(hào)作實(shí)時(shí)通斷和換接處理， 涉及大量用戶信道且交換頻 繁；光交叉連接則實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中的光信號(hào)在不同鏈路間建立連接或切換路由。全光交換是通信發(fā)展歷程上的必由之路， 但只能是一個(gè)逐步演進(jìn)的過(guò)程， 交換節(jié)點(diǎn)將長(zhǎng)期保 持半透明，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣仍將采用電的復(fù)用方案，或者說(shuō)OXC和電域IP路由器相結(jié)合的方案。通信同步技術(shù) （ 1 ）載波同步 接收機(jī)中相干解調(diào)需要再生出一個(gè)與接收載波同頻同相的本地相干載波。（ 2 ）碼位同步 接收端復(fù)制出來(lái)的碼元序列與

20、發(fā)送端發(fā)送的碼元序列在重復(fù)頻率和相位上保持一致。（ 3）碼字同步將接收端復(fù)制出來(lái)的碼元序列區(qū)分為碼字， 對(duì)時(shí)分多路復(fù)用來(lái)說(shuō)， 指能將接收到的各路信息 信號(hào)區(qū)分出來(lái)。（ 4 ）幀同步 將接收端復(fù)制出來(lái)的每個(gè)碼字的序號(hào)區(qū)分出來(lái)，多路通信中就是把第幾路信號(hào)區(qū)分出來(lái)。（5）網(wǎng)同步 在通信網(wǎng)中為了保證網(wǎng)內(nèi)各用戶之間的可靠通信，必須在網(wǎng)內(nèi)建立起一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。通信對(duì)抗與抗干擾技術(shù) 通信對(duì)抗是現(xiàn)代電子戰(zhàn)的重要組成部分。 它是在軍事無(wú)線電通信中， 對(duì)敵方無(wú)線電通信進(jìn)行 偵察，測(cè)定其技術(shù)參數(shù)，據(jù)此采用適當(dāng)?shù)臒o(wú)線電干擾手段，破壞和擾亂敵方的無(wú)線電通信， 從而破壞敵方的指揮與控制系統(tǒng)的一種手段。通信對(duì)抗包括通信

21、偵察和通信干擾兩部分。 通信對(duì)抗：通信信號(hào)搜索截 獲通信偵查通信信號(hào)通信信號(hào) 測(cè)向定位 測(cè)量分析通信對(duì)信通信信號(hào) 偵聽(tīng)識(shí)別欺騙性干擾通信干擾破壞性干 擾瞄準(zhǔn)式干擾 阻塞式干 擾（1）通信偵察 通信偵察使用電子偵察測(cè)向設(shè)備， 對(duì)敵無(wú)線電通信信號(hào)進(jìn)行搜索截獲， 測(cè)量分析和測(cè)向定位， 以獲取信號(hào)頻率、電平、通信方式、調(diào)制制式和電臺(tái)位置等參數(shù)，對(duì)其截聽(tīng)判別，以確定信 號(hào)的屬性。 通信偵察是通信干擾的支援措施， 用以保障通信干擾的有效進(jìn)行。 一般包括信號(hào) 搜索截獲、信號(hào)測(cè)向定位、信號(hào)測(cè)量分析、信號(hào)偵聽(tīng)、信號(hào)識(shí)別判斷等偵察過(guò)程。（2）通信干擾 通信干擾根據(jù)通信偵察獲得的敵方通信有關(guān)情況，運(yùn)用電子干擾設(shè)備發(fā)

22、射適當(dāng)?shù)母蓴_信號(hào)， 破壞和擾亂敵方的無(wú)線電通信。 通信干擾可分為欺騙性干擾和破壞性干擾兩類。 欺騙性干擾 的干擾與敵方通信信號(hào)的特征吻合， 使通信接收方誤認(rèn)為干擾為信號(hào)。 破壞性干擾在敵方通 信時(shí)使用干擾發(fā)射機(jī)發(fā)出干擾電磁波破壞敵方通信聯(lián)絡(luò)， 使其獲得的有用信息量減少， 甚至 全遭破壞而無(wú)法通信。 按干擾的頻譜寬度， 通信干擾可分為瞄準(zhǔn)式干擾和阻塞式干擾。 瞄準(zhǔn) 式干擾是壓制敵方一個(gè)確定信道的通信干擾， 干擾頻譜寬度僅占一個(gè)信道頻寬， 準(zhǔn)確地與信 號(hào)頻譜重合， 干擾能量可全部用于壓制這一信道， 干擾利用率高， 且不影響己方的通信和偵 察。阻塞式干擾是壓制敵方在某頻段范圍內(nèi)工作的所有信道的通信干

23、擾， 干擾應(yīng)有寬闊的干 擾頻段、 均勻的干擾頻譜和足夠的干擾功率。 優(yōu)點(diǎn)是只要在干擾頻段內(nèi)， 敵方通信采用改頻 或跳頻措施也無(wú)法避開(kāi)干擾，但這也會(huì)影響己方在此頻段內(nèi)的通信。* 通信對(duì)抗： 通信對(duì)抗系統(tǒng)由多種偵察、 測(cè)向和干擾等電子設(shè)備合理組合成統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體， 能在通信信號(hào)密集環(huán)境下對(duì)敵方通信全面實(shí)施偵察、測(cè)向定位和干擾。信息安全與通信保密技術(shù)信息安全理論*信息安全：-信息安全管理體系要求標(biāo)準(zhǔn)（BS7799）? 信息安全是使信息避免一系列威脅， 保障商務(wù)的連續(xù)性， 最大限度地減少商務(wù)的損失， 最 大限度地獲取投資和商務(wù)的回報(bào)。涉及的是機(jī)密性、完整性、可用性。-教科書(shū)? 信息安全就是對(duì)信息的機(jī)密

24、性、完整性、可用性的保護(hù)。-美國(guó)信息安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室? 信息安全涉及到信息的保密性、完整性、可用性、可控性。綜合起來(lái)說(shuō)，就是要保障電子 信息的有效性。*信息安全的概念：?信息的保密性 信息的保密性（保證信息不泄漏給未經(jīng)授權(quán)的人） ；?信息的完整性 信息的完整性 （防止信息被未經(jīng)授權(quán)的篡改， 保證真實(shí)的信息從真實(shí)的信源 無(wú)失真地到達(dá)真實(shí)的信宿） ；?信息的可用性 信息的可用性 （保證信息及信息系統(tǒng)確實(shí)為授權(quán)使用者所用， 防止由于計(jì)算 機(jī)病毒或其它人為因素造成的系統(tǒng)拒絕服務(wù)，或?yàn)閿呈挚捎茫?；?信息的可控性 信息的可控性（對(duì)信息及信息系統(tǒng)實(shí)施安全監(jiān)控管理） ； ?信息的不可否認(rèn)性 信息的不可否認(rèn)性（

25、保證信息行為人不能否認(rèn)自己的行為） 。 *信息安全的兩種主要觀點(diǎn)： 信息安全分層結(jié)構(gòu)面向應(yīng)用信息安全框架：內(nèi)容安全，數(shù)據(jù)安全，運(yùn)行安全，實(shí)體安全 信息安全金三角結(jié)構(gòu)面向?qū)傩孕畔踩蚣埽和暾?，機(jī)密性，可用性保密通信技術(shù)（1）通信、保密與保密通信 通信：用某種方法通過(guò)媒體將信息從一地傳到另一地，是信息的擴(kuò)散和傳遞。 保密：要求信息不讓非授權(quán)者了解，即消息的封鎖和隱蔽。保密通信：既要求把信息擴(kuò)散傳送出去，又要使信息不讓第三者收到，或者解不出來(lái)。 通信和保密是對(duì)立的，但又是相依并存的，沒(méi)有信息，沒(méi)有信息的傳輸，即通信，就談不上 保密。（2）保密通信技術(shù)隱蔽式時(shí)域置亂模擬置亂技術(shù) 頻域置 亂通信保密

26、技術(shù)加密式時(shí)頻域多維置亂數(shù)字加密技 術(shù) 序列密碼分組密碼秘密鑰公開(kāi)鑰 混合密 碼體質(zhì)信息隱藏技術(shù)信息隱藏技術(shù)是研究如何將某一信息隱藏于另一公開(kāi)的信息中， 然后通過(guò)公開(kāi)信息的傳輸來(lái) 傳遞隱藏的信息。*信息隱藏一般模型： * 信息隱藏與密碼技術(shù)的關(guān)系： 一方面，信息隱藏技術(shù)不同于傳統(tǒng)的信息加密技術(shù)。 加密技術(shù)是將保密信息進(jìn)行特殊的編碼， 形成不可識(shí)別的密文進(jìn)行傳遞； 而信息隱藏則是將保密信息秘密隱藏于另一公開(kāi)載體， 然后 通過(guò)公開(kāi)載體的傳輸來(lái)達(dá)到傳遞機(jī)密信息的目的。 信息加密技術(shù)僅僅隱藏了信息的內(nèi)容， 而 信息隱藏技術(shù)不但隱藏了信息內(nèi)容而且隱藏了信息的存在。另一方面， 信息隱藏技術(shù)與信息加密技術(shù)并

27、不矛盾，而是相輔相成、互為補(bǔ)充的。 在實(shí)際應(yīng) 用中，信息加密技術(shù)和信息隱藏技術(shù)常常需要結(jié)合運(yùn)用， 通常是先對(duì)待嵌入的保密信息進(jìn)行 加密得到密文，再把密文隱藏到公開(kāi)的載體對(duì)象中。*信息隱藏的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)加密通信而言， 可能的監(jiān)測(cè)者或非法攔截者可通過(guò)截取密文進(jìn)行破譯而影響到機(jī)密信息的 安全性； 對(duì)信息隱藏而言， 可能的監(jiān)測(cè)者或非法攔截者難以從公開(kāi)信息中判斷機(jī)密信息是否 存在，因而難以截獲機(jī)密信息，從而能更好地保護(hù)機(jī)密信息的安全。*信息隱藏技術(shù)的分類：數(shù)字水印技術(shù) 將具有特定意義的標(biāo)記（稱為水印） ，利用數(shù)字嵌入的方法隱藏在圖像、聲音、文檔、視頻 等數(shù)字作品中， 用來(lái)證明創(chuàng)作者對(duì)其作品的所有權(quán)，并作為鑒

28、定、 起訴非法侵權(quán)的依據(jù)，同 時(shí)通過(guò)對(duì)水印的檢測(cè)和分析來(lái)鑒別數(shù)字作品內(nèi)容的完整性， 從而成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和數(shù)字多 媒體防偽的有效手段。*數(shù)字水印的性能特點(diǎn)：穩(wěn)健性 （ 魯棒性 ） ，不可感知特性 （ 逼真度 ） ，水印容量，安全性， 盲檢測(cè)與非盲檢測(cè)現(xiàn)代通信新概念、新理論、新技術(shù)和新方法 對(duì)未來(lái)通信的展望（1）通信工作者的理想通信方式：從技術(shù)、服務(wù)及人性化三方面來(lái)看理想的通信方式。For Technique 5W ， For Service 5A ， For People 5H（2）二十一世紀(jì)通信發(fā)展的主要方向?yàn)閂I & P 。三個(gè)方面的通信業(yè)務(wù)將成為二十一世紀(jì)的發(fā)展重點(diǎn)： 高清晰度或

29、三維圖象通信業(yè)務(wù)； 具有理解、 判別、綜合和推理能力的智能通信業(yè)務(wù)； 移動(dòng)性、 靈活性更強(qiáng)的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。（3）多媒體通信 多媒體通信將多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合， 使計(jì)算機(jī)的交互性、 通信的分布性 和視頻信號(hào)的真實(shí)性融為一體。 由于多學(xué)科的不斷融合、 相互滲透，計(jì)算機(jī)技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)通信 技術(shù)、 大眾傳播技術(shù)的相互促進(jìn)和發(fā)展， 逐步產(chǎn)生了多媒體技術(shù)， 并匯集到多媒體信息系統(tǒng) 和國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的旗幟之下。通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和電視網(wǎng)三網(wǎng)合一。 多媒體系統(tǒng)的特征：數(shù)字化、寬帶化、智能化、個(gè)人化；業(yè)務(wù)的綜合化；系統(tǒng)的集成化；交 互性（4）個(gè)人通信 它以個(gè)人為對(duì)象， 通信到人而不是設(shè)備。 其主要

30、特征是通信者隨身攜帶袖珍式微型終端或手 持機(jī)， 只要按個(gè)人專用的身份識(shí)別碼進(jìn)行呼叫， 即可與地球上任一個(gè)人建立通信， 而不受通 信雙方的位置、距離、環(huán)境和傳輸設(shè)備的限制。個(gè)人通信必須以數(shù)字化移動(dòng)通信作基礎(chǔ)。（5）現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展方向 數(shù)字化 ;綜合化 ;個(gè)人化 ;寬帶化 ;網(wǎng)絡(luò)化 ;智能化。發(fā)展面向未來(lái)的無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)3G 的演進(jìn)*3G這種無(wú)線技術(shù)，給我們提供了：（1）信道帶寬： 5MHz；（ 2）小區(qū)半徑，分別小于、 1km、 20km；（ 3）數(shù)據(jù)速率： 2Mbps （WCDMA R99、） （ HSDPA R5）;（ 4）時(shí)延：不大于 100 ms.*3G 的演進(jìn)路線*寬帶無(wú)線接入

31、WiMax技術(shù) 移動(dòng)通信寬帶化，寬帶接入移動(dòng)化。寬帶無(wú)線接入WiMax技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：WiMax ; WiMax。通信系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)與仿真信息的度量問(wèn)題 通信的根本目的是傳輸消息中所包含的信息。消息是信息的物理表現(xiàn)形式，信息是起內(nèi)涵。 信息：對(duì)客觀事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和主觀思維活動(dòng)的狀態(tài)或存在方式的不定性的描述。*不確定性，信息，熵：s0 , s1,., sk 1Suppose an discrete memoryless sourceProbabilities : P(S=sk)pk,k=0,1,K-1()K1They satisfies the condition:pk 1k*Definition of

32、 the Amount of Information(信息量): I(sk)log(1/ pk)*Properties of Amount of Information:1. I(sk ) 0 for pk 1If we are absolutely certain of the outcome of an event, there is no information gained.2. I (sk)0 for 0 pk 1No negative information.3. I (sk)I(si) forpkpiThe less probable an event is, the more

33、information we gain when it occurs.4. I(sksl) I(sk) I(sl) if they are independent*信息的單位：I (Sk) log(1/ Pk) log 2 Pk for k=0,1,K-1對(duì)數(shù)底為2，則信息量的單位為比特(bit);對(duì)數(shù)底取e,則信息量的單位為奈特(nat);對(duì) 數(shù)底取 10，則信息量的單位為哈特萊(Hartley)*信源熵：每個(gè)信源符號(hào)的平均信息量就是信源的熵。K 1K 1H( ) EI (sk )pkI(sk) pklog2(1/pk)k 0k 0M進(jìn)制：信源符號(hào) 0, 1 ,M 概率 P 1/M， 1/M

34、 ， 1/M 信息量 (bit) log2M, log2M log2M通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 通信的任務(wù)是傳遞信息，傳輸信息的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最主要的性能指標(biāo)。 所謂有效性( efficiency )，是指在給定的信道內(nèi)傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，表征通信系統(tǒng)傳 輸信息的數(shù)量指標(biāo)。所謂可靠性 (reliability )，是指接收信息的準(zhǔn)確程度， 表征通信系統(tǒng)傳輸信息的質(zhì)量指標(biāo)。 有效性和可靠性兩者相互矛盾而又相互聯(lián)系，通常也是可以互換的。* 有效性和可靠性指標(biāo)：*碼元傳輸速率 RBaud ：數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用碼元傳輸速率RBaud 或信息傳輸速率 Rbit 來(lái)衡量。碼元傳輸速率，即碼元

35、速率或傳碼率，為秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為波特（Baud）,簡(jiǎn)記為“ B”。*信息傳輸速率 Rbit ： 即信息速率或傳信率，為每秒鐘傳輸?shù)男畔⒘浚瑔挝粸楸忍孛?，?jiǎn)記為“b/s ”。對(duì)于 M進(jìn)制碼元，其信息速率與 M進(jìn)制碼元速率的關(guān)系為RbitRBaud log2 M （b/s）。*誤比特率： 數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用差錯(cuò)率來(lái)衡量。 差錯(cuò)率越小， 可靠性越高。 差錯(cuò)率有兩種表示方法， 一為誤信率，二為誤碼率。誤信率又稱誤比特率（Bit Error Rate BER），指收信者收到的錯(cuò)誤信息量在傳輸信息總量中 所占的比例，即為碼元信息量在傳輸中被傳錯(cuò)的概率，記為Pb。Pb= 接收的錯(cuò)誤比特?cái)?shù) /

36、傳輸總比特?cái)?shù)*誤符號(hào)率：誤碼率也叫誤符號(hào)率 （Symbol Error Rate） ，指收信者收到的錯(cuò)誤碼元數(shù)在傳輸?shù)目偞a元數(shù) 中所占的比例，即在傳輸中碼元被傳錯(cuò)的概率，記為Pc。Pc =接收的錯(cuò)誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù)通信頻率配置（2）波段與頻段的劃分：頻段的頻率范圍：波段的波長(zhǎng)范圍：軟件無(wú)線電（ 1）軟件無(wú)線電系統(tǒng)框圖（ 2 ）軟件無(wú)線電的基本概念：將模塊化、 標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元以總線方式連接， 構(gòu)成基本平臺(tái)， 并通過(guò)軟件加載實(shí)現(xiàn)各種無(wú) 線電通信功能的一種開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)。A. 軟件無(wú)線電不是不要硬件，而是把硬件作為一個(gè)基本平臺(tái)， 并具有兩個(gè)特點(diǎn)： a. 模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化； b. 總線方式連接。B

37、. 軟件無(wú)線電的通信功能是通過(guò)軟件加載實(shí)現(xiàn)的。C. 軟件無(wú)線電是一種開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)。（3）軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)一種以DSP為基礎(chǔ)的軟件無(wú)線電；另一種以通用機(jī)為基礎(chǔ)的軟件無(wú)線電。1. 以DSP為基礎(chǔ)的軟件無(wú)線電：硬件容易實(shí)現(xiàn)，但軟件加載受到限制。2. 以通用機(jī)為基礎(chǔ)的軟件無(wú)線電：軟件加載容易，但硬件實(shí)現(xiàn)比較困難。目前有實(shí)用價(jià)值的是以 DSP為基礎(chǔ)的軟件無(wú)線電。第 2 章 通信系統(tǒng)中的信號(hào)、信道和噪聲通信系統(tǒng)中的信號(hào)(2) 信號(hào)的概念：廣義地講，信號(hào)是用聲、光、電、磁或空間位置等物理量記錄與表現(xiàn)事物運(yùn)動(dòng)、變化和狀態(tài) 信息的時(shí)間函數(shù)或空間函數(shù)。(3) 通信系統(tǒng)中信號(hào)的功用：?任何通信，其目的都是要把

38、信息借一定形式的(電的或非電的)信號(hào)從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。?在現(xiàn)代通信中信息的傳遞主要借助于電信號(hào)和光信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)任意通信距離上信息的迅速及時(shí)、可靠而有效的傳遞。?信息信號(hào)作為待傳遞信息的表現(xiàn)形式，是運(yùn)載信息的工具。(4) 通信信號(hào)的屬性：電信號(hào)：一般指隨時(shí)間變化的電壓或電流，也可以是電容的電荷， 線圈的磁通以及空間的電磁波等等。電信號(hào)與非電信號(hào)可以比較方便地相互轉(zhuǎn)換。在實(shí)際應(yīng)用中常常將各種物理量，非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以利于傳輸，經(jīng)傳輸后在接收端再將電信號(hào)還原為人們所需要的信號(hào)形式。*音頻(電)信號(hào)：頻率范圍：2020000Hz視頻(電)信號(hào)：頻率范圍：06MHz*基帶信號(hào)：信源發(fā)出的消

39、息經(jīng)過(guò)非電/電變換獲得的電信號(hào)通常具有低通型頻譜，頻譜從 零頻(直流)附近開(kāi)始(也可能包括零頻)到幾兆赫茲。*帶通信號(hào)：基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制，其頻譜將變換到某個(gè)載波頻率附近。數(shù)學(xué)上可描述為：s(t) a(t)cosWct (t)wc:載波角頻率，fcwc / 2 :載頻，a(t):帶通信號(hào)的振幅、振幅調(diào)制分量，(t):帶通信號(hào)的相位、相位調(diào)制分量。如果信號(hào)帶寬遠(yuǎn)小于載波角頻率，則該帶通信號(hào)稱為窄帶帶通信號(hào)。 *信息信號(hào)：在通信系統(tǒng)中，一般將攜帶了待傳遞信息的電信號(hào)稱之為信息信號(hào)，它包括經(jīng)非電/電變換而得到的基帶信息信號(hào)，也包括基帶信號(hào)經(jīng)調(diào)制而得到的帶通信息信號(hào)。信息信號(hào)作為待傳遞信息的表現(xiàn)形式，是

40、運(yùn)載信息的工具。信號(hào)分析基礎(chǔ)信號(hào)的描述與分析方法(1) 信號(hào)的時(shí)間函數(shù)和波形：s(t)、s(x,y,t)。(2) 信號(hào)的頻譜分析：S( f )或 S(3)、S ( U,V,f )。3 =2n f。信號(hào)的頻譜分析(1)周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)表示和離散頻譜。1sT 2a0(an cosnw0t bn sin nw0t)n 1cn cos(nw0tn 1n)sT(t)njnwotST (nw0)e(2)信號(hào)的傅里葉變換和頻譜:信號(hào)的傅里葉正變換：S(w)s(t)e jwtdt ；傅里葉反變換:s(t)S(w)ejwtdw信號(hào)s(t)的傅立葉變換 S( 3 )稱為信號(hào)s(t)的連續(xù)頻譜密度函數(shù)，也常簡(jiǎn)稱

41、為頻譜密度、 頻譜函數(shù)或連續(xù)頻譜。信號(hào)的時(shí)間函數(shù)與頻譜密度函數(shù)的關(guān)系：信號(hào)的時(shí)間函數(shù)與頻譜密度函數(shù)是一對(duì)傅立葉變換對(duì)。(3 )傅里葉變換的基本性質(zhì)和常用信號(hào)的傅里葉變換。信號(hào)的能量密度譜和功率密度譜(1) Energy spectral density2 1:E(w) | F (w) | , EE(w)dw(2) Power spectral density| Ft(w)|2:P(w) lim TTT(3) 信號(hào)的帶寬：信號(hào)的(正)頻率范圍稱為信號(hào)的帶寬。沒(méi)有統(tǒng)一的帶寬定義。Why?帶寬嚴(yán)格受限信號(hào)其時(shí)間持續(xù)期是無(wú)限的，因而不可實(shí)現(xiàn)；?而持續(xù)時(shí)間有限的信號(hào)其絕對(duì)帶寬又是無(wú)限的，如果要無(wú)失真?zhèn)鬏?/p>

42、，則要求傳帶寬無(wú)限 寬，也是不可實(shí)現(xiàn)的。實(shí)信號(hào)的數(shù)學(xué)描述不可能既是持續(xù)時(shí)間有限又是頻率帶寬有限，因此其數(shù)學(xué)模型是抽象的, 也就因此沒(méi)有統(tǒng)一的帶寬定義了。 3-dB ban dwidth or half-power ban dwidth或中心頻率(對(duì)于帶通信號(hào))信號(hào)的能量密度譜或功率密度譜保持在其零頻(對(duì)于基帶信號(hào))的幅度值的倍以內(nèi)(即 3dB內(nèi)或半功率點(diǎn)內(nèi))的頻率區(qū)間。 Equivale nt recta ngular ban dwidth:對(duì)于基帶信號(hào)，對(duì)于帶通信號(hào) 零點(diǎn)到零點(diǎn)帶寬：也稱為主瓣帶寬。只適于有波瓣形式的譜密度的帶寬定義。 部分能量或功率保留帶寬：根據(jù)占總能量或功率的百分?jǐn)?shù)，如9

43、0%、95%或99%等來(lái)定義信號(hào)的帶寬。 有界功率譜密度：指在確定帶寬之外的任意頻率處，譜密度值比帶寬中心點(diǎn)的值低一個(gè)確定數(shù)，典型的衰減電平值為35dB或40dB。 絕對(duì)帶寬：指在該帶寬之外的頻譜全為零的頻率范圍。該定義理論上有用，但實(shí)際中對(duì)于可實(shí)現(xiàn)信號(hào)，絕對(duì)帶寬為無(wú)窮大。(4) 帶限和時(shí)限 信號(hào)持續(xù)時(shí)間與其頻率范圍之間存在著反比關(guān)系， 函數(shù)作較快速的時(shí)間變化對(duì)應(yīng)于較寬的頻 率擺動(dòng)，在較高頻率中的能量將相對(duì)地增加。 反之，如果頻率增加，則時(shí)間函數(shù)作較快的變 化。持續(xù)時(shí)間有限的信號(hào)其頻譜不可能是絕對(duì)帶限的。信號(hào)的等效持續(xù)時(shí)間與其頻譜函數(shù)的等效帶寬之間互成反比，即：d Bw 常數(shù)信號(hào)的卷積和相關(guān)(1) 卷積：(2) 相關(guān)： 自相關(guān)：能量型信號(hào)：R()f(t)f (t)dtf (t)f(t )dt,R( )E(w)功率型信號(hào)：R()Tlimf (t) f *2(t )dt,R( )P(w)互相關(guān)：能量型信號(hào)：Rxy()x(t)y*(t)dty* (t)x(t