無線通信-微波通信和衛(wèi)星通信【策劃】

時間：XX年XX月XX日無線通信--微波通信和衛(wèi)星通信無線通信--微波通信和衛(wèi)星通信【策劃】公司名稱：單位：部門領(lǐng)導(dǎo)：編制：XX年XX月XX日如今我們的生活越來越離不開通訊信息化；無線通信(WirelessCommunication)是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。在移動中實(shí)現(xiàn)的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信。從最初的電報開始經(jīng)過150多年的現(xiàn)代電信的發(fā)展是來自各界的成千上萬科學(xué)家、工程師和研究人員的辛勤勞動的結(jié)果。他們當(dāng)中只有少數(shù)獨(dú)立負(fù)責(zé)發(fā)明的人成了名，而大多數(shù)達(dá)到頂點(diǎn)的發(fā)明是許多個人的成果。這里匯集了部分對于無線電通信發(fā)展中起到重要作用的歷史人物。無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯(lián)系。無線技術(shù)給人們帶來的影響是無可爭議的。如今每一天大約有15萬人成為新的無線用戶，全球范圍內(nèi)的無線用戶數(shù)量目前已經(jīng)超過2億。這些人包括大學(xué)教授、倉庫管理員、護(hù)士、商店負(fù)責(zé)人、辦公室經(jīng)理和卡車司機(jī)。他們使用無線技術(shù)的方式和他們自身的工作一樣都在不斷地更新。從七十年代，人們就開始了無線網(wǎng)的研究。在整個八十年代，伴隨著以太局域網(wǎng)的迅猛發(fā)展，以具有不用架線、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的無線網(wǎng)以己之長補(bǔ)"有線"所短，也贏得了特定市場的認(rèn)可，但也正是因?yàn)楫?dāng)時的無線網(wǎng)是作為有線以太網(wǎng)的一種補(bǔ)充，遵循了IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，使直接架構(gòu)于802.3上的無線網(wǎng)產(chǎn)品存在著易受其他微波噪聲干擾,性能不穩(wěn)定,傳輸速率低且不易升級等弱點(diǎn)，不同廠商的產(chǎn)品相互也不兼容,這一切都限制了無線網(wǎng)的進(jìn)一步應(yīng)用。這樣，制定一個有利于無線網(wǎng)自身發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)就提上了議事日程。到1997年6月，IEEE終于通過了802.11標(biāo)準(zhǔn)。802.11標(biāo)準(zhǔn)是IEEE制定的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要是對網(wǎng)絡(luò)的物理層(PH)和媒質(zhì)訪問控制層(MAC)進(jìn)行了規(guī)定，其中對MAC層的規(guī)定是重點(diǎn)。各廠商的產(chǎn)品在同一物理層上可以互操作，邏輯鏈路控制層(LLC)是一致的，即MAC層以下對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用是透明的(如圖一所示)。這樣就使得無線網(wǎng)的兩種主要用途----"(同網(wǎng)段內(nèi))多點(diǎn)接入"和"多網(wǎng)段互連"，易于質(zhì)優(yōu)價廉地實(shí)現(xiàn)。對應(yīng)用來說，更重要的是，某種程度上的"兼容"就意味著競爭開始出現(xiàn);而在IT這個行業(yè)，"兼容"，就意味著"十倍速時代"降臨了。在MAC層以下，802.11規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術(shù):擴(kuò)頻(SpreadSpectrum)技術(shù);紅外(Infared)技術(shù);窄帶(NarrowBand)技術(shù)。而擴(kuò)頻又分為直接序列(DirectSequence,DS)擴(kuò)頻技術(shù)(簡稱直擴(kuò))，和跳頻(FrequencyHopping,FH)擴(kuò)頻技術(shù)。直序擴(kuò)頻技術(shù)，通常又會結(jié)合碼分多址CDMA技術(shù)。根據(jù)預(yù)測，今后幾年，無線網(wǎng)在全世界將有較大的發(fā)展，單只美國無線局域網(wǎng)銷售額就將從1997年的2.1億美元增加到2001年的8億美元。這一應(yīng)用已深入到人們生活和工作的各個方面，包括日常使用的手機(jī)、無線電話等，其中3G、WLAN、UWB、藍(lán)牙、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視都是21世紀(jì)最熱門的無線通信技術(shù)的應(yīng)用。信源編碼是一種以提高通信有效性為目的而對信源符號進(jìn)行的變換;為了減少或消除信源剩余度而進(jìn)行的信源符號變換。為了減少信源輸出符號序列中的剩余度、提高符號的平均信息量，對信源輸出的符號序列所施行的變換。具體說，就是針對信源輸出符號序列的統(tǒng)計特性來尋找某種方法，把信源輸出符號序列變換為最短的碼字序列，使后者的各碼元所載荷的平均信息量最大，同時又能保證無失真地恢復(fù)原來的符號序列。信源編碼的作用之一是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮:作用之二是將信源的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，以實(shí)現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。最原始的信源編碼就是莫爾斯電碼，另外還有ASCII碼和電報碼都是信源編碼。但現(xiàn)代通信應(yīng)用中常見的信源編碼方式有:Huffman編碼、算術(shù)編碼、L-Z編碼，這三種都是無損編碼，另外還有一些有損的編碼方式。信源編碼的目標(biāo)就是使信源減少冗余，更加有效、經(jīng)濟(jì)地傳輸，最常見的應(yīng)用形式就是壓縮。另外，在數(shù)字電視領(lǐng)域，信源編碼包括通用的MPEG—2編碼和H.264(MPEG—Part10AVC)編碼等相應(yīng)地，信道編碼是為了對抗信道中的噪音和衰減，通過增加冗余，如校驗(yàn)碼等，來提高抗干擾能力以及糾錯能力。為了減少信源輸出符號序列中的剩余度、提高符號的平均信息量，對所施行的變換。具體說，就是針對信源輸出符號序列的統(tǒng)計特性來尋找某種方法，把信源輸出符號序列變換為最短的碼字序列，使后者的各碼元所載荷的平均信息量最大，同時又能保證無失真地恢復(fù)原來的符號序列。既然信源編碼的基本目的是提高碼字序列中碼元的平均信息量，那么，一切旨在減少剩余度而對信源輸出符號序列所施行的變換或處理，都可以在這種意義下歸入信源編碼的范疇，例如過濾、預(yù)測、域變換和數(shù)據(jù)壓縮等。當(dāng)然，這些都是廣義的信源編碼。一般來說，減少信源輸出符號序列中的剩余度、提高符號平均信息量的基本途徑有兩個:?使序列中的各個符號盡可能地互相獨(dú)立;?使序列中各個符號的出現(xiàn)概率盡可能地相等。前者稱為解除相關(guān)性，后者稱為概率均勻化。信源編碼的一般問題可以表述如下:信源編碼若某信源的輸出為長度等于M的符號序列集合式中符號A為信源符號表，它包含著K個不同的符號，A={ɑk|k=1,…,K}，這個信源至多可以輸出KM個不同的符號序列。記‖U‖=KM。所謂對這個信源的輸出信源編碼進(jìn)行編碼，就是用一個新的符號表B的符號序列集合V來表示信源輸出的符號序列集合U。若V的各個序列的長度等于N，即式中新的符號表B共含L個符號，B={bl|l=1,…,L}。它總共可以編出LN個不同的碼字。類似地,記‖V‖=LN。為了使信源的每個輸出符號序列都能分配到一個獨(dú)特的碼字與之對應(yīng)，至少應(yīng)滿足關(guān)系‖V‖=LN?‖U‖=KM或者N/M?logK/logL假若編碼符號表B的符號數(shù)L與信源符號表A的符號數(shù)K相等，則編碼后的碼字序列的長度N必須大于或等于信源輸出符號序列的長度M;反之，若有N=M，則必須有L?K。只有滿足這些條件，才能保證無差錯地還原出原來的信源輸出符號序列(稱為碼字的唯一可譯性)?？墒?，在這些條件下，碼字序列的每個碼元所載荷的平均信息量不但不能高于，反而會低于信源輸出序列的每個符號所載荷的平均信息量。這與編碼的基本目標(biāo)是直接相矛盾的。下面的幾個編碼定理，提供了解決這個矛盾的方法。它們既能改善信息載荷效率，又能保證碼字唯一可譯。離散無記憶信源的定長編碼定理對于任意給定的ε>0，只要滿足條件N/M?(H(U)+ε)/logL那么，當(dāng)M足夠大時，上述編碼幾乎沒有失真;反之,若這個條件不滿足，就不可能實(shí)現(xiàn)無失真的編碼。式中H(U)是信源輸出序列的符號熵。信源編碼通常，信源的符號熵H(U)<logK，因此，上述條件還可以表示為【H(U)+ε】/logL?N/M?logK/logL特別，若有K=L,那么,只要H(U)<logK,就可能有N<M，從而提高信息載荷的效率。由上面這個條件可以看出，H(U)離logK越遠(yuǎn),通過編碼所能獲得的效率改善就越顯著。實(shí)質(zhì)上，定長編碼方法提高信息載荷能力的關(guān)鍵是利用了漸近等分性，通過選擇足夠大的M，把本來各個符號概率不等[因而H(U)<logK]的信源輸出符號序列變換為概率均勻的典型序列，而碼字的唯一可譯性則由碼字的定長性來解決。離散無記憶信源的變長編碼定理變長編碼是指V的各個碼字的長度不相等。只要V中各個碼字的長度Ni(i=1，…，‖V‖)滿足克拉夫特不等式這‖V‖個碼字就能唯一地正確劃分和譯碼。離散無記憶信源的變長編碼定理指出:若離散無記憶信源的輸出符號序列為，式中A={ɑk|k=1,…,K},符號熵為H(U)，對U進(jìn)行唯一可譯的變長編碼，編碼字母表B的符號數(shù)為L,即B={bl|l=1,…,L},那么必定存在一種編碼方法，使編出的碼字Vi=(vi1,…,viNi)，(i=1,…,‖V‖)，具有平均長度嚻:MH(U)/logL?嚻<MH(U)/logL+1若L=K，則當(dāng)H(U)<logK=logL時,必有嚻<M;H(U)離logK越遠(yuǎn)，則嚻越小于M。具體實(shí)現(xiàn)唯一可譯變長編碼的方法很多，但比較經(jīng)典的方法還是仙農(nóng)編碼法、費(fèi)諾編碼法和霍夫曼編碼法。其他方法都是這些經(jīng)典方法的變形和發(fā)展。所有這些經(jīng)典編碼方法，都是通過以短碼來表示常出現(xiàn)的符號這個原則來實(shí)現(xiàn)概率的均勻化，從而得到高的信息載荷效率;同時，通過遵守克拉夫特不等式關(guān)系來實(shí)現(xiàn)碼字的唯一可譯。霍夫曼編碼方法的具體過程是:首先把信源的各個輸出符號序列按概率遞降的順序排列起來，求其中概率最小的兩個序列的概率之和，并把這個概率之和看作是一個符號序列的概率，再與其他序列依概率遞降順序排列(參與求概率之和的這兩個序列不再出現(xiàn)在新的排列之中)，然后，對參與概率求和的兩個符號序列分別賦予二進(jìn)制數(shù)字0和1。繼續(xù)這樣的操作,直到剩下一個以1為概率的符號序列。最后，按照與編碼過程相反的順序讀出各個符號序列所對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)字組