無線電技術(shù)與通信原理作業(yè)指導(dǎo)書

無線電技術(shù)與通信原理作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u74第1章引言 4125581.1通信系統(tǒng)的基本概念 4190161.1.1通信系統(tǒng)的模型 4218761.1.2通信系統(tǒng)的分類 4253641.1.3通信系統(tǒng)的關(guān)鍵功能指標(biāo) 4209191.2無線電波傳播特性 442161.2.1無線電波的傳播方式 41721.2.2無線電波的傳播損耗 413711.2.3無線電波的傳播距離 5100761.3通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 5249271.3.1通信技術(shù)的發(fā)展 56941.3.2通信技術(shù)的應(yīng)用 525150第2章信號與系統(tǒng)基礎(chǔ) 591952.1信號的概念與分類 5320662.1.1信號的概念 562912.1.2信號的分類 523812.2系統(tǒng)的概念與特性 612892.2.1系統(tǒng)的概念 698002.2.2系統(tǒng)的特性 6191082.3線性時不變系統(tǒng) 6135612.3.1線性時不變系統(tǒng)的定義 6247542.3.2線性時不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述 626982.3.3線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì) 632361第3章模擬通信系統(tǒng) 795443.1幅度調(diào)制 7258883.1.1幅度調(diào)制基本原理 752253.1.2幅度調(diào)制方式 7219033.1.3幅度調(diào)制系統(tǒng)功能分析 748143.2頻率調(diào)制 7204633.2.1頻率調(diào)制基本原理 754123.2.2頻率調(diào)制方式 7322983.2.3頻率調(diào)制系統(tǒng)功能分析 7199283.3相位調(diào)制 7247023.3.1相位調(diào)制基本原理 7321703.3.2相位調(diào)制方式 7225913.3.3相位調(diào)制系統(tǒng)功能分析 824042第4章數(shù)字通信系統(tǒng) 8188404.1數(shù)字信號與數(shù)字通信 865724.1.1數(shù)字信號特點 852534.1.2數(shù)字通信系統(tǒng)基本組成 8136764.2數(shù)字調(diào)制 8261964.2.1數(shù)字調(diào)制原理 82474.2.2常見數(shù)字調(diào)制方法 8123964.3數(shù)字解調(diào) 9198724.3.1數(shù)字解調(diào)原理 9138814.3.2常見數(shù)字解調(diào)方法 913057第5章信道編碼與誤碼糾正 9295355.1信道編碼的基本原理 9160875.1.1編碼理論的基本概念 9257665.1.2信道編碼的基本方法 942895.2常見信道編碼技術(shù) 10208065.2.1漢明碼 10104695.2.2循環(huán)冗余校驗（CRC）碼 10244335.2.3卷積碼 10104365.2.4線性分組碼 10220965.3誤碼糾正與檢測 10327225.3.1奇偶校驗 10165915.3.2糾錯碼 1024305.3.3軟判決與硬判決 10327515.3.4交織與解交織 114306第6章無線電頻率分配與規(guī)劃 1142126.1無線電頻率分配原則 1135506.1.1公平、效率與兼容性原則 11100206.1.2長期規(guī)劃與動態(tài)調(diào)整原則 11213676.1.3安全與環(huán)保原則 1181876.2頻譜規(guī)劃與復(fù)用技術(shù) 11225656.2.1頻譜規(guī)劃 11245726.2.2復(fù)用技術(shù) 12233346.3無線電頻率管理 1216716.3.1頻率許可與監(jiān)管 12284076.3.2頻率協(xié)調(diào)與糾紛處理 12292756.3.3頻率使用評估與優(yōu)化 1231944第7章無線電傳播模型 12326837.1自由空間傳播模型 12124667.1.1概述 12204727.1.2公式推導(dǎo) 13319377.1.3參數(shù)說明 13126797.2大氣損耗與多徑效應(yīng) 1343527.2.1大氣損耗 13111777.2.2多徑效應(yīng) 13228227.2.3公式推導(dǎo) 1377327.3無線電傳播模型的應(yīng)用 14216727.3.1信號覆蓋預(yù)測 1456017.3.2通信距離估算 1410667.3.3系統(tǒng)功能評估 14175077.3.4頻譜資源管理 1416298第8章無線通信系統(tǒng)設(shè)計 14170148.1無線通信系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu) 1489228.1.1發(fā)射部分 14131208.1.2傳輸信道 14270188.1.3接收部分 14234648.1.4通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 1492278.2無線通信系統(tǒng)功能評估 1555338.2.1傳輸速率 15112448.2.2系統(tǒng)容量 1516328.2.3覆蓋范圍 15172968.2.4誤碼率 15307968.2.5延遲 15244178.3無線通信系統(tǒng)設(shè)計方法 15316698.3.1確定系統(tǒng)需求 15198888.3.2選擇合適的無線通信技術(shù) 15204288.3.3設(shè)計通信系統(tǒng)架構(gòu) 15231698.3.4優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù) 15234768.3.5系統(tǒng)測試與驗證 16140398.3.6部署與維護 16297第9章移動通信系統(tǒng) 16264269.1移動通信系統(tǒng)的基本原理 1675219.1.1移動通信概述 16234359.1.2移動通信系統(tǒng)的組成 16292139.1.3移動通信的信道特性 1688079.2蜂窩移動通信系統(tǒng) 16163779.2.1蜂窩概念與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 16319069.2.2蜂窩移動通信關(guān)鍵技術(shù) 16257239.2.3蜂窩移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化與發(fā)展 16311409.3無線局域網(wǎng)與短距離通信 1785709.3.1無線局域網(wǎng)概述 17193789.3.2無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 1783979.3.3短距離通信技術(shù) 17152019.3.4無線局域網(wǎng)與短距離通信的標(biāo)準(zhǔn)化與發(fā)展 177781第10章無線電監(jiān)測與干擾分析 17711410.1無線電監(jiān)測技術(shù) 171337210.1.1監(jiān)測原理與設(shè)備 172795810.1.2監(jiān)測方法與實施 172425910.1.3監(jiān)測技術(shù)在無線電管理中的應(yīng)用 17265510.2無線電干擾分析 171784110.2.1干擾源識別 172367010.2.2干擾傳播與影響 172979810.2.3干擾機理與數(shù)學(xué)模型 181344910.3無線電監(jiān)測與干擾抑制方法 181797810.3.1無線電監(jiān)測與干擾抑制策略 18743110.3.2技術(shù)手段與應(yīng)用實例 181188910.3.3未來發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn) 18第1章引言1.1通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)是現(xiàn)代信息社會的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它使得信息能夠在不同的地點、不同的人之間進(jìn)行傳遞。本章首先介紹通信系統(tǒng)的基本概念，包括通信系統(tǒng)的模型、分類及其關(guān)鍵功能指標(biāo)。1.1.1通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)主要由信源、發(fā)送設(shè)備、傳輸介質(zhì)、接收設(shè)備和解碼設(shè)備五部分組成。信源產(chǎn)生信息，發(fā)送設(shè)備將信息轉(zhuǎn)換為適合在傳輸介質(zhì)播的信號，傳輸介質(zhì)負(fù)責(zé)將信號從發(fā)送端傳遞到接收端，接收設(shè)備對接收到的信號進(jìn)行處理，最后解碼設(shè)備將處理后的信號還原為原始信息。1.1.2通信系統(tǒng)的分類根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)可以分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)。有線通信系統(tǒng)主要包括光纖通信、同軸電纜通信等；無線通信系統(tǒng)主要包括無線電通信、衛(wèi)星通信等。1.1.3通信系統(tǒng)的關(guān)鍵功能指標(biāo)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵功能指標(biāo)包括：帶寬、誤碼率、信噪比、傳輸速率等。這些功能指標(biāo)直接影響到通信系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。1.2無線電波傳播特性無線電波是無線通信系統(tǒng)中的傳輸介質(zhì)，了解其傳播特性對于設(shè)計和優(yōu)化無線通信系統(tǒng)具有重要意義。1.2.1無線電波的傳播方式無線電波在空間中的傳播方式包括直射、反射、折射和散射。這些傳播方式?jīng)Q定了無線電波在傳播過程中的路徑和損耗。1.2.2無線電波的傳播損耗無線電波在傳播過程中會受到路徑損耗、大氣吸收、多徑效應(yīng)等因素的影響，導(dǎo)致信號強度衰減。了解這些損耗因素對于提高通信系統(tǒng)的功能具有重要意義。1.2.3無線電波的傳播距離無線電波的傳播距離受到發(fā)射功率、接收靈敏度、天線增益、傳播環(huán)境等多種因素的影響。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)這些因素合理設(shè)置通信系統(tǒng)的參數(shù)，以實現(xiàn)通信的可靠性和有效性。1.3通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用通信技術(shù)自20世紀(jì)以來得到了迅速發(fā)展，為人類社會的信息傳遞提供了有力支持。下面簡要介紹通信技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用。1.3.1通信技術(shù)的發(fā)展通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬通信、數(shù)字通信、有線通信、無線通信等多個階段。半導(dǎo)體技術(shù)、信號處理技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)在速率、容量、覆蓋范圍等方面取得了顯著成果。1.3.2通信技術(shù)的應(yīng)用通信技術(shù)在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如：手機通信、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星導(dǎo)航、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能交通等。這些應(yīng)用極大地提高了人類社會的生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量。本章對通信系統(tǒng)的基本概念、無線電波傳播特性以及通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行了介紹，為后續(xù)章節(jié)深入探討無線電技術(shù)與通信原理奠定了基礎(chǔ)。第2章信號與系統(tǒng)基礎(chǔ)2.1信號的概念與分類2.1.1信號的概念信號是無線電技術(shù)與通信領(lǐng)域中的基本概念，它攜帶了信息，為通信雙方提供了傳輸?shù)拿浇?。信號可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。信號在時間域和頻率域上具有特定的表現(xiàn)形態(tài)。2.1.2信號的分類（1）模擬信號：模擬信號是指時間和幅度均連續(xù)的信號。根據(jù)信號波形的不同，模擬信號可分為正弦信號、矩形信號、三角信號等。（2）數(shù)字信號：數(shù)字信號是指時間和幅度均為離散的信號。數(shù)字信號具有抗干擾性強、傳輸距離遠(yuǎn)、易于加密等優(yōu)點。（3）復(fù)合信號：復(fù)合信號是由多種不同類型的信號組合而成的信號，如調(diào)幅信號、調(diào)頻信號等。2.2系統(tǒng)的概念與特性2.2.1系統(tǒng)的概念系統(tǒng)是指由若干個相互關(guān)聯(lián)的部件組成的，能夠完成一定功能的整體。在無線電技術(shù)與通信領(lǐng)域，系統(tǒng)通常指信號處理和傳輸?shù)脑O(shè)備或軟件。2.2.2系統(tǒng)的特性（1）線性特性：線性系統(tǒng)遵循疊加原理，即輸入信號的線性組合等于輸出信號的線性組合。（2）時不變特性：時不變系統(tǒng)對輸入信號的延遲或提前，輸出信號也相應(yīng)地延遲或提前，且系統(tǒng)特性不隨時間改變。（3）因果特性：因果系統(tǒng)是指系統(tǒng)輸出僅依賴于當(dāng)前和過去的輸入信號，而不依賴于未來的輸入信號。（4）穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在給定輸入信號作用下，輸出信號能夠保持有限值。2.3線性時不變系統(tǒng)2.3.1線性時不變系統(tǒng)的定義線性時不變系統(tǒng)（LinearTimeInvariantSystem，簡稱LTI系統(tǒng)）是指滿足線性特性和時不變特性的系統(tǒng)。2.3.2線性時不變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述線性時不變系統(tǒng)可以用差分方程、微分方程或系統(tǒng)函數(shù)來描述。其中，系統(tǒng)函數(shù)是系統(tǒng)在頻率域內(nèi)的數(shù)學(xué)表達(dá)，具有明確的物理意義。2.3.3線性時不變系統(tǒng)的性質(zhì)（1）疊加原理：線性時不變系統(tǒng)對輸入信號的線性組合，輸出信號也是輸入信號的線性組合。（2）時不變性：線性時不變系統(tǒng)對輸入信號的延遲或提前，輸出信號也相應(yīng)地延遲或提前。（3）穩(wěn)定性：線性時不變系統(tǒng)具有穩(wěn)定性，當(dāng)輸入信號有界時，輸出信號也有界。（4）線性時不變系統(tǒng)的求解方法：利用系統(tǒng)函數(shù)、沖激響應(yīng)或階躍響應(yīng)等方法求解線性時不變系統(tǒng)的輸出。第3章模擬通信系統(tǒng)3.1幅度調(diào)制3.1.1幅度調(diào)制基本原理幅度調(diào)制（AmplitudeModulation，AM）是一種通過改變載波信號幅度的方法來實現(xiàn)信息傳輸?shù)募夹g(shù)。在本節(jié)中，將詳細(xì)介紹幅度調(diào)制的基本原理、調(diào)制過程及解調(diào)方法。3.1.2幅度調(diào)制方式幅度調(diào)制分為雙邊帶調(diào)制、單邊帶調(diào)制和殘留邊帶調(diào)制三種方式。本節(jié)將分析這三種調(diào)制方式的原理及其優(yōu)缺點。3.1.3幅度調(diào)制系統(tǒng)功能分析本節(jié)將從幅度調(diào)制系統(tǒng)的帶寬、功率效率、抗噪聲功能等方面對幅度調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行功能分析。3.2頻率調(diào)制3.2.1頻率調(diào)制基本原理頻率調(diào)制（FrequencyModulation，F(xiàn)M）是一種通過改變載波頻率來實現(xiàn)信息傳輸?shù)募夹g(shù)。本節(jié)將介紹頻率調(diào)制的基本原理、調(diào)制過程及解調(diào)方法。3.2.2頻率調(diào)制方式頻率調(diào)制分為連續(xù)相位頻率調(diào)制和離散相位頻率調(diào)制兩種方式。本節(jié)將分析這兩種調(diào)制方式的原理及其特點。3.2.3頻率調(diào)制系統(tǒng)功能分析本節(jié)將從頻率調(diào)制系統(tǒng)的帶寬、功率效率、抗噪聲功能等方面對頻率調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行功能分析。3.3相位調(diào)制3.3.1相位調(diào)制基本原理相位調(diào)制（PhaseModulation，PM）是一種通過改變載波相位來實現(xiàn)信息傳輸?shù)募夹g(shù)。本節(jié)將闡述相位調(diào)制的基本原理、調(diào)制過程及解調(diào)方法。3.3.2相位調(diào)制方式相位調(diào)制分為連續(xù)相位調(diào)制和離散相位調(diào)制兩種方式。本節(jié)將探討這兩種調(diào)制方式的特點及其應(yīng)用。3.3.3相位調(diào)制系統(tǒng)功能分析本節(jié)將從相位調(diào)制系統(tǒng)的帶寬、功率效率、抗噪聲功能等方面對相位調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行功能分析。第4章數(shù)字通信系統(tǒng)4.1數(shù)字信號與數(shù)字通信4.1.1數(shù)字信號特點數(shù)字信號是一種離散的信號，具有以下特點：（1）離散性：數(shù)字信號在時間和幅度上均為離散的。（2）抗干擾性：數(shù)字信號相較于模擬信號具有更強的抗干擾能力。（3）易于處理：數(shù)字信號可以通過數(shù)字電路進(jìn)行處理，如編碼、解碼、加密等。4.1.2數(shù)字通信系統(tǒng)基本組成數(shù)字通信系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：（1）信源：產(chǎn)生原始信息。（2）源編碼器：將信源產(chǎn)生的原始信息進(jìn)行編碼，形成適合傳輸?shù)臄?shù)字信號。（3）信道：傳輸數(shù)字信號的媒介。（4）信道編碼器：對傳輸過程中的信號進(jìn)行編碼，提高信號的抗干擾能力。（5）調(diào)制器：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)哪M信號。（6）解調(diào)器：將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。（7）目的編碼器：對數(shù)字信號進(jìn)行解碼，恢復(fù)原始信息。4.2數(shù)字調(diào)制4.2.1數(shù)字調(diào)制原理數(shù)字調(diào)制是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程，其基本原理是利用載波信號的幅度、頻率或相位來表示數(shù)字信號。4.2.2常見數(shù)字調(diào)制方法（1）幅度鍵控（ASK）：利用載波信號的幅度變化來表示數(shù)字信號。（2）頻率鍵控（FSK）：利用載波信號的頻率變化來表示數(shù)字信號。（3）相位鍵控（PSK）：利用載波信號的相位變化來表示數(shù)字信號。（4）正交幅度調(diào)制（QAM）：結(jié)合幅度和相位兩種調(diào)制方式，提高信號傳輸速率。4.3數(shù)字解調(diào)4.3.1數(shù)字解調(diào)原理數(shù)字解調(diào)是將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程，主要包括以下步驟：（1）濾波：對接收到的模擬信號進(jìn)行濾波，去除噪聲和干擾。（2）檢波：從濾波后的信號中提取出原始數(shù)字信號。（3）譯碼：將檢波后的數(shù)字信號進(jìn)行解碼，恢復(fù)出原始信息。4.3.2常見數(shù)字解調(diào)方法（1）相干解調(diào)：利用本地振蕩器產(chǎn)生的載波信號與接收到的信號進(jìn)行相位比較，實現(xiàn)解調(diào)。（2）非相干解調(diào)：無需本地振蕩器，直接對接收信號進(jìn)行處理，如平方律解調(diào)。（3）誤碼檢測：在數(shù)字解調(diào)過程中，通過誤碼檢測技術(shù)對傳輸過程中可能出現(xiàn)的錯誤進(jìn)行檢測和糾正。第5章信道編碼與誤碼糾正5.1信道編碼的基本原理信道編碼是無線電技術(shù)與通信領(lǐng)域中的重要環(huán)節(jié)，其主要目的是提高數(shù)據(jù)在傳輸過程中的可靠性和穩(wěn)定性。信道編碼通過在原始數(shù)據(jù)中添加一定的冗余信息，使得接收端在接收到信號后，能夠檢測并糾正一定的錯誤。本章將介紹信道編碼的基本原理及其在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。5.1.1編碼理論的基本概念信道編碼的理論基礎(chǔ)是編碼理論。編碼理論主要包括兩個方面：一是研究如何將信息以最小的冗余度進(jìn)行編碼，以便在傳輸過程中提高數(shù)據(jù)傳輸速率；二是研究如何檢測和糾正傳輸過程中產(chǎn)生的錯誤。信道編碼主要關(guān)注后者。5.1.2信道編碼的基本方法信道編碼的基本方法包括線性編碼和非線性編碼。線性編碼具有較好的數(shù)學(xué)性質(zhì)，便于實現(xiàn)和理論研究。而非線性編碼在某些特定情況下，能夠獲得更高的編碼效率。5.2常見信道編碼技術(shù)在通信系統(tǒng)中，常見的信道編碼技術(shù)包括以下幾種：5.2.1漢明碼漢明碼是一種線性分組碼，用于檢測和糾正單個錯誤。它通過對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并為每個分組添加若干校驗位，從而實現(xiàn)錯誤檢測和糾正。5.2.2循環(huán)冗余校驗（CRC）碼循環(huán)冗余校驗碼是一種線性分組碼，主要用于檢測錯誤。它通過對原始數(shù)據(jù)添加一定的校驗位，一個多項式。在接收端，通過檢驗該多項式是否為0來判斷數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)錯誤。5.2.3卷積碼卷積碼是一種線性編碼方法，具有較高的編碼效率。它通過將信息序列與卷積碼矩陣進(jìn)行卷積運算，編碼序列。卷積碼能夠有效地糾正連續(xù)出現(xiàn)的錯誤。5.2.4線性分組碼線性分組碼是一種將原始數(shù)據(jù)劃分為多個分組，并為每個分組添加校驗位的編碼方法。它具有較高的糾錯能力，但編碼效率相對較低。5.3誤碼糾正與檢測在通信系統(tǒng)中，誤碼糾正與檢測是保證數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。以下介紹幾種常見的誤碼糾正與檢測方法：5.3.1奇偶校驗奇偶校驗是一種簡單的錯誤檢測方法。它通過對數(shù)據(jù)位進(jìn)行計數(shù)，保證數(shù)據(jù)中1的數(shù)量為奇數(shù)（奇校驗）或偶數(shù)（偶校驗）。在接收端，通過檢驗數(shù)據(jù)中1的數(shù)量是否符合規(guī)定的奇偶性來判斷數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)錯誤。5.3.2糾錯碼糾錯碼是一種具有糾正錯誤能力的編碼方法。它通過添加足夠的冗余信息，使得接收端能夠在一定條件下檢測并糾正錯誤。5.3.3軟判決與硬判決在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收端對接收到的信號進(jìn)行判決，以確定數(shù)據(jù)位值。軟判決是根據(jù)接收信號的概率分布進(jìn)行判決，而硬判決則是直接將接收信號與門限值進(jìn)行比較。軟判決相較于硬判決具有更高的糾錯能力。5.3.4交織與解交織交織與解交織是一種提高通信系統(tǒng)抗突發(fā)錯誤能力的技術(shù)。交織將原始數(shù)據(jù)序列進(jìn)行重排，使得連續(xù)的錯誤分散到不同的地方。在接收端，通過解交織將數(shù)據(jù)恢復(fù)到原始順序，從而提高誤碼糾正能力。第6章無線電頻率分配與規(guī)劃6.1無線電頻率分配原則6.1.1公平、效率與兼容性原則無線電頻率分配應(yīng)遵循公平、效率與兼容性原則。公平原則要求頻率資源在國家、地區(qū)、行業(yè)及用戶之間合理分配，保證各類無線電業(yè)務(wù)的合法權(quán)益。效率原則要求充分利用頻率資源，提高頻譜使用效率，減少頻率浪費。兼容性原則要求在頻率分配過程中，充分考慮不同無線電業(yè)務(wù)之間的相互干擾，保證各類無線電業(yè)務(wù)的正常運行。6.1.2長期規(guī)劃與動態(tài)調(diào)整原則無線電頻率分配應(yīng)結(jié)合長期規(guī)劃與動態(tài)調(diào)整原則。長期規(guī)劃原則要求根據(jù)國家發(fā)展戰(zhàn)略和無線電業(yè)務(wù)需求，制定頻率分配的中長期規(guī)劃。動態(tài)調(diào)整原則要求根據(jù)無線電業(yè)務(wù)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步和市場需求，及時調(diào)整頻率分配策略，以適應(yīng)不斷變化的無線電通信環(huán)境。6.1.3安全與環(huán)保原則無線電頻率分配應(yīng)充分考慮安全和環(huán)保要求。安全原則要求在頻率分配過程中，保證國家安全、公共安全和無線電業(yè)務(wù)安全。環(huán)保原則要求合理利用頻率資源，降低電磁輻射對環(huán)境和人體健康的影響。6.2頻譜規(guī)劃與復(fù)用技術(shù)6.2.1頻譜規(guī)劃頻譜規(guī)劃是根據(jù)無線電頻率分配原則，對頻率資源進(jìn)行合理劃分和分配的過程。頻譜規(guī)劃主要包括以下內(nèi)容：（1）確定無線電業(yè)務(wù)的頻率需求；（2）制定頻率劃分和分配方案；（3）制定頻率使用和協(xié)調(diào)政策；（4）開展頻率監(jiān)測和管理。6.2.2復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)是提高頻譜使用效率的關(guān)鍵技術(shù)。主要包括以下幾種：（1）頻分復(fù)用（FDMA）：將頻譜劃分為多個子信道，不同用戶或業(yè)務(wù)占用不同的子信道；（2）時分復(fù)用（TDMA）：將時間劃分為多個時隙，不同用戶或業(yè)務(wù)在不同時隙傳輸；（3）碼分復(fù)用（CDMA）：通過為不同用戶分配不同的碼片序列，實現(xiàn)多用戶在同一頻率上同時傳輸；（4）正交頻分復(fù)用（OFDM）：將數(shù)據(jù)流分成多個低速子流，在每個子流上采用正交調(diào)制，提高頻譜使用效率。6.3無線電頻率管理6.3.1頻率許可與監(jiān)管無線電頻率管理主要包括頻率許可和監(jiān)管。頻率許可是指無線電管理部門根據(jù)國家無線電頻率分配政策，對無線電業(yè)務(wù)的頻率使用進(jìn)行審批和管理。監(jiān)管是指無線電管理部門對無線電頻率使用情況進(jìn)行監(jiān)督和檢查，保證頻率使用符合規(guī)定。6.3.2頻率協(xié)調(diào)與糾紛處理頻率協(xié)調(diào)是指無線電管理部門在頻率分配和使用過程中，協(xié)調(diào)解決不同無線電業(yè)務(wù)之間的相互干擾問題。糾紛處理是指無線電管理部門在頻率使用糾紛發(fā)生時，采取有效措施予以解決。6.3.3頻率使用評估與優(yōu)化無線電管理部門應(yīng)定期對頻率使用情況進(jìn)行評估，分析頻率使用效率、業(yè)務(wù)發(fā)展需求和技術(shù)進(jìn)步等因素，優(yōu)化頻率分配策略，提高頻譜使用效益。同時根據(jù)評估結(jié)果，調(diào)整頻率規(guī)劃，保證無線電頻率資源的合理利用。第7章無線電傳播模型7.1自由空間傳播模型7.1.1概述自由空間傳播模型描述了無線電波在無阻擋、無干擾的空間中的傳播特性。該模型是無線電傳播研究的基礎(chǔ)，對于評估無線電通信系統(tǒng)的功能具有重要意義。7.1.2公式推導(dǎo)根據(jù)電磁場理論，自由空間中無線電波的傳播損耗可以用以下公式表示：\[P_{\text{接收}}=P_{\text{發(fā)射}}\cdot\left(\frac{\lambda}{4\piR}\right)^2\]其中，\(P_{\text{接收}}\)為接收功率，\(P_{\text{發(fā)射}}\)為發(fā)射功率，\(\lambda\)為無線電波的波長，\(R\)為發(fā)射天線和接收天線之間的距離。7.1.3參數(shù)說明發(fā)射功率：指無線電發(fā)射設(shè)備在某一特定頻率下的輸出功率。接收功率：指無線電接收設(shè)備接收到的功率。波長：無線電波的波長，與頻率成反比，即\(\lambda=\frac{c}{f}\)，其中\(zhòng)(c\)為光速，\(f\)為頻率。距離：發(fā)射天線和接收天線之間的直線距離。7.2大氣損耗與多徑效應(yīng)7.2.1大氣損耗無線電波在大氣中傳播時，會受到氣體分子、水汽、塵埃等粒子的影響，從而導(dǎo)致傳播損耗。大氣損耗主要與無線電波的頻率、大氣條件以及傳播路徑長度有關(guān)。7.2.2多徑效應(yīng)多徑效應(yīng)是指無線電波在傳播過程中遇到建筑物、地形等障礙物時，產(chǎn)生反射、折射、散射等現(xiàn)象，導(dǎo)致接收設(shè)備接收到多個路徑的信號。多徑效應(yīng)會引起信號的相位、幅度和時延變化，從而影響無線電通信系統(tǒng)的功能。7.2.3公式推導(dǎo)多徑效應(yīng)的損耗可以用以下公式表示：\[P_{\text{多徑}}=P_{\text{直達(dá)}}\sum_{i=1}^{N}P_{i}\cdot\cos(\phi_i)\]其中，\(P_{\text{多徑}}\)為多徑效應(yīng)下的接收功率，\(P_{\text{直達(dá)}}\)為直達(dá)路徑的接收功率，\(P_{i}\)為第\(i\)條多徑的接收功率，\(\phi_i\)為第\(i\)條多徑與直達(dá)路徑的相位差。7.3無線電傳播模型的應(yīng)用7.3.1信號覆蓋預(yù)測無線電傳播模型可以用于預(yù)測無線電信號在特定區(qū)域內(nèi)的覆蓋范圍，為無線通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、優(yōu)化和設(shè)計提供理論依據(jù)。7.3.2通信距離估算通過無線電傳播模型，可以估算在給定發(fā)射功率、接收靈敏度等條件下，無線電通信系統(tǒng)的最大通信距離。7.3.3系統(tǒng)功能評估無線電傳播模型可用于評估無線通信系統(tǒng)在不同環(huán)境、不同場景下的功能，如誤碼率、信號質(zhì)量等。7.3.4頻譜資源管理利用無線電傳播模型，可以對頻譜資源進(jìn)行合理分配和管理，提高頻譜利用率，降低干擾。第8章無線通信系統(tǒng)設(shè)計8.1無線通信系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)本章主要介紹無線通信系統(tǒng)的設(shè)計，首先從無線通信系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述。無線通信系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：8.1.1發(fā)射部分發(fā)射部分負(fù)責(zé)將信息信號轉(zhuǎn)換為適合在無線信道中傳播的信號。主要包括信號源、調(diào)制器、功率放大器和天線。8.1.2傳輸信道傳輸信道是指信號在無線環(huán)境中傳播的路徑。無線信道具有多徑效應(yīng)、衰落效應(yīng)和噪聲等特點。8.1.3接收部分接收部分負(fù)責(zé)從接收到的無線信號中提取出原始信息。主要包括天線、接收器、解調(diào)器和信息處理器。8.1.4通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無線通信系統(tǒng)的核心組成部分，它們決定了系統(tǒng)的通信效率、容量和覆蓋范圍。8.2無線通信系統(tǒng)功能評估無線通信系統(tǒng)的功能評估是設(shè)計過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括以下方面：8.2.1傳輸速率傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚ǔＳ帽忍芈剩╞ps）表示。8.2.2系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量是指無線通信系統(tǒng)在滿足一定服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求下，能夠支持的最大用戶數(shù)量或最大傳輸速率。8.2.3覆蓋范圍覆蓋范圍是指無線通信系統(tǒng)所能覆蓋的地理范圍。8.2.4誤碼率誤碼率是指接收端接收到的錯誤比特與總比特數(shù)之比，它是衡量通信系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。8.2.5延遲延遲是指信號從發(fā)送端到接收端所需的時間，它對實時通信系統(tǒng)尤為重要。8.3無線通信系統(tǒng)設(shè)計方法無線通信系統(tǒng)設(shè)計方法主要包括以下步驟：8.3.1確定系統(tǒng)需求根據(jù)應(yīng)用場景和目標(biāo)用戶群體，明確無線通信系統(tǒng)的功能需求，如傳輸速率、覆蓋范圍、系統(tǒng)容量等。8.3.2選擇合適的無線通信技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)需求，選擇合適的無線通信技術(shù)，如GSM、CDMA、WLAN、4G/5G等。8.3.3設(shè)計通信系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)選定的無線通信技術(shù)，設(shè)計通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括基站布局、信道分配、調(diào)制解調(diào)方式等。8.3.4優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)針對設(shè)計好的通信系統(tǒng)，通過仿真和實驗等方法，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，提高通信功能。8.3.5系統(tǒng)測試與驗證在完成通信系統(tǒng)設(shè)計后，進(jìn)行系統(tǒng)測試與驗證，保證系統(tǒng)滿足預(yù)定的功能要求。8.3.6部署與維護將設(shè)計好的無線通信系統(tǒng)部署到實際應(yīng)用場景中，并進(jìn)行長期維護和優(yōu)化。第9章移動通信系統(tǒng)9.1移動通信系統(tǒng)的基本原理9.1.1移動通信概述移動通信是指通信雙方至少有一方在移動狀態(tài)下進(jìn)行信息傳輸?shù)募夹g(shù)。本章將重點介紹移動通信系統(tǒng)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)及其在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢與局限。9.1.2移動通信系統(tǒng)的組成移動通信系統(tǒng)主要包括四個部分：移動臺（MS）、基站（BS）、移動交換中心（MSC）和固定網(wǎng)絡(luò)。移動臺是用戶終端設(shè)備，基站負(fù)責(zé)與移動臺進(jìn)行無線信號傳輸，移動交換中心負(fù)責(zé)管理移動用戶及通信鏈路，固定網(wǎng)絡(luò)則連接其他通信網(wǎng)絡(luò)。9.1.