通信工程技術(shù)與設(shè)計(jì)教程

通信工程技術(shù)與設(shè)計(jì)教程TOC\o"1-2"\h\u7453第1章通信工程基礎(chǔ) 3239001.1通信系統(tǒng)的基本概念 3291451.2信號與信道 3314551.2.1信號 3311751.2.2信道 499361.3通信原理 4315851.3.1信號調(diào)制與解調(diào) 481571.3.2信號編碼與解碼 4277301.3.3信號傳輸與檢測 4143151.3.4通信系統(tǒng)的功能指標(biāo) 426151第2章通信信號處理技術(shù) 4318852.1數(shù)字信號處理基礎(chǔ) 465242.1.1數(shù)字信號處理概述 461392.1.2數(shù)字信號處理的基本原理 4316282.1.3數(shù)字信號處理的特點(diǎn)與優(yōu)勢 5222372.2信號濾波與調(diào)制 523852.2.1信號濾波技術(shù) 5249432.2.2信號調(diào)制技術(shù) 552702.3信號的解調(diào)與檢測 5273362.3.1信號解調(diào)技術(shù) 5293552.3.2信號檢測技術(shù) 5284872.3.3信號處理算法與實(shí)現(xiàn) 524983第3章通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 690723.1通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 6245703.2系統(tǒng)級設(shè)計(jì) 6324573.3電路級設(shè)計(jì) 621769第4章有線通信技術(shù) 7272464.1雙絞線通信技術(shù) 744174.1.1雙絞線的基本原理 765184.1.2雙絞線的功能特點(diǎn) 7137574.1.3雙絞線在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 73584.2同軸電纜通信技術(shù) 8162254.2.1同軸電纜的基本原理 8233564.2.2同軸電纜的功能特點(diǎn) 872214.2.3同軸電纜在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 866224.3光纖通信技術(shù) 993704.3.1光纖的基本原理 9268614.3.2光纖的功能特點(diǎn) 9243984.3.3光纖在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 98016第5章無線通信技術(shù) 9282395.1無線傳輸原理 9109925.1.1電磁波傳播 10133455.1.2調(diào)制技術(shù) 10264935.1.3傳輸信道 10317535.2無線通信系統(tǒng)的天線 1082475.2.1天線基本原理 1013245.2.2天線類型 10156215.2.3天線設(shè)計(jì) 1040315.3無線通信多址技術(shù) 11239205.3.1頻分多址（FDMA） 11175815.3.2時分多址（TDMA） 11307735.3.3碼分多址（CDMA） 11213335.3.4空分多址（SDMA） 113200第6章移動通信系統(tǒng) 11159516.1移動通信系統(tǒng)概述 1166886.1.1發(fā)展歷程 11223706.1.2系統(tǒng)構(gòu)成 11456.1.3主要特點(diǎn) 12112726.2蜂窩移動通信系統(tǒng) 1276656.2.1基本概念 12284706.2.2系統(tǒng)架構(gòu) 12123146.2.3關(guān)鍵技術(shù) 1246746.3移動通信關(guān)鍵技術(shù) 12298236.3.1多址技術(shù) 1336126.3.2調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 13125376.3.3信號處理技術(shù) 13100416.3.4信道編碼與解碼技術(shù) 13240986.3.5位置管理技術(shù) 132524第7章衛(wèi)星通信技術(shù) 13319967.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成 13188527.1.1地面站 1358307.1.2衛(wèi)星 13262447.1.3用戶終端 1483327.2衛(wèi)星軌道與覆蓋 14190957.2.1地球同步軌道 1421097.2.2太陽同步軌道 1439447.2.3傾斜軌道 1479987.3衛(wèi)星通信調(diào)制與多址技術(shù) 1437527.3.1調(diào)制技術(shù) 14304267.3.2多址技術(shù) 148552第8章數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1594758.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 15190258.1.1數(shù)據(jù)通信概念 15236118.1.2數(shù)據(jù)通信原理 15108658.1.3數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù) 15224318.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 15239578.2.1OSI七層模型 15257028.2.2TCP/IP四層模型 165838.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與傳輸技術(shù) 16236448.3.1常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 1648388.3.2傳輸技術(shù) 1616664第9章通信網(wǎng)絡(luò)安全 1783219.1通信網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ) 17261119.1.1安全威脅 17177359.1.2安全機(jī)制 17182659.1.3安全目標(biāo) 1750779.2加密與認(rèn)證技術(shù) 17243159.2.1加密技術(shù) 17127189.2.2認(rèn)證技術(shù) 1829009.3網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與應(yīng)用 18324059.3.1SSL/TLS協(xié)議 189979.3.2IPsec協(xié)議 18306369.3.3無線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議 18282629.3.4應(yīng)用層安全協(xié)議 1815482第10章通信工程實(shí)踐 1855210.1通信工程設(shè)計(jì)與實(shí)施 18340710.1.1設(shè)計(jì)原則 192136510.1.2設(shè)計(jì)流程 19553710.1.3實(shí)施要點(diǎn) 192841010.2通信設(shè)備調(diào)試與優(yōu)化 191082410.2.1調(diào)試方法 202803510.2.2調(diào)試步驟 20891510.2.3優(yōu)化策略 201089410.3通信工程項(xiàng)目管理與維護(hù) 202823310.3.1項(xiàng)目管理 202368210.3.2系統(tǒng)維護(hù) 20第1章通信工程基礎(chǔ)1.1通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)是由信號源、發(fā)送設(shè)備、傳輸介質(zhì)、接收設(shè)備和解碼設(shè)備等組成的，用于實(shí)現(xiàn)信息傳遞的總體。它包括有線通信和無線通信兩大類。在本章中，我們將重點(diǎn)討論通信系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法。1.2信號與信道1.2.1信號信號是攜帶信息的物理量，可以是模擬信號或數(shù)字信號。模擬信號是連續(xù)變化的信號，而數(shù)字信號則是離散變化的信號。在通信系統(tǒng)中，信號的處理、傳輸和接收都是通過信號的形式來實(shí)現(xiàn)的。1.2.2信道信道是信號傳輸?shù)穆窂?，它可以是無線電波、同軸電纜、光纖等。信道的特性對通信系統(tǒng)的功能有重要影響，主要包括信道帶寬、信道噪聲、信道衰減等。1.3通信原理1.3.1信號調(diào)制與解調(diào)信號調(diào)制是將原始信號轉(zhuǎn)換成適合在特定信道輸?shù)倪^程。調(diào)制方式包括模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，將已調(diào)信號恢復(fù)成原始信號。1.3.2信號編碼與解碼信號編碼是將原始信號轉(zhuǎn)換成適合在特定信道輸?shù)倪^程，包括模擬信號編碼和數(shù)字信號編碼。解碼是編碼的逆過程，將已編碼信號恢復(fù)成原始信號。1.3.3信號傳輸與檢測信號傳輸是通信系統(tǒng)的核心部分，主要包括信號的傳輸、信號的衰減、信號的重構(gòu)等。信號檢測是接收設(shè)備對傳輸信號進(jìn)行處理，提取有用信息的過程。1.3.4通信系統(tǒng)的功能指標(biāo)通信系統(tǒng)的功能指標(biāo)主要包括：誤碼率、帶寬利用率、功率利用率、抗干擾能力等。這些指標(biāo)是評價(jià)通信系統(tǒng)功能的重要依據(jù)。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將對通信工程基礎(chǔ)有一個全面的了解，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第2章通信信號處理技術(shù)2.1數(shù)字信號處理基礎(chǔ)2.1.1數(shù)字信號處理概述數(shù)字信號處理（DigitalSignalProcessing，DSP）技術(shù)是通信工程技術(shù)領(lǐng)域中的重要組成部分。它主要通過數(shù)值計(jì)算方法對信號進(jìn)行處理，提高信號的質(zhì)量，以滿足通信系統(tǒng)對信號傳輸與處理的高功能要求。2.1.2數(shù)字信號處理的基本原理數(shù)字信號處理的基本原理包括采樣、量化和編碼。將模擬信號進(jìn)行采樣，將連續(xù)時間信號轉(zhuǎn)換為離散時間信號；對采樣后的信號進(jìn)行量化，將連續(xù)幅度信號轉(zhuǎn)換為離散幅度信號；對量化后的信號進(jìn)行編碼，將離散幅度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。2.1.3數(shù)字信號處理的特點(diǎn)與優(yōu)勢數(shù)字信號處理具有如下特點(diǎn)與優(yōu)勢：處理精度高、抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性好、靈活性強(qiáng)、便于集成化和自動化生產(chǎn)等。2.2信號濾波與調(diào)制2.2.1信號濾波技術(shù)信號濾波技術(shù)主要目的是抑制或提取信號中的特定頻率分量。數(shù)字濾波器根據(jù)設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方式可分為無限脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器和有限脈沖響應(yīng)（FIR）濾波器。濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)需要考慮濾波器的類型、階數(shù)、截止頻率等參數(shù)。2.2.2信號調(diào)制技術(shù)信號調(diào)制技術(shù)是將原始信號與載波信號進(jìn)行合成，以適應(yīng)傳輸信道的特性。常見的調(diào)制技術(shù)包括幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）。還有復(fù)合調(diào)制和多載波調(diào)制等高級調(diào)制技術(shù)。2.3信號的解調(diào)與檢測2.3.1信號解調(diào)技術(shù)信號解調(diào)技術(shù)是將已調(diào)信號中的原始信號提取出來，以便進(jìn)行后續(xù)處理。解調(diào)技術(shù)包括幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)等。解調(diào)過程中，需要考慮信號與噪聲的功率譜、調(diào)制方式、解調(diào)算法等因素。2.3.2信號檢測技術(shù)信號檢測技術(shù)是從接收到的信號中檢測出有用信息的過程。常見的信號檢測方法包括匹配濾波器檢測、最大似然檢測、最小均方誤差檢測等。信號檢測的功能指標(biāo)主要包括誤碼率、檢測概率和虛警概率等。2.3.3信號處理算法與實(shí)現(xiàn)信號處理算法是通信信號處理技術(shù)的核心，主要包括數(shù)字信號處理算法、優(yōu)化算法和機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。在實(shí)際應(yīng)用中，信號處理算法的實(shí)現(xiàn)需要考慮硬件設(shè)備的功能、實(shí)時性要求和功耗等因素。通過合理選擇算法和優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以提高通信信號處理系統(tǒng)的功能。第3章通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法3.1通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程是通信工程技術(shù)與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，主要包括以下步驟：（1）需求分析：分析用戶對通信系統(tǒng)的功能、功能、容量等需求，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)。（2）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：根據(jù)需求分析，提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)體制、設(shè)備選型等。（3）技術(shù)指標(biāo)分解：將系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的總體功能指標(biāo)分解為各個子系統(tǒng)及設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。（4）仿真與優(yōu)化：利用仿真工具對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，保證系統(tǒng)功能滿足要求。（5）系統(tǒng)集成與測試：將各個子系統(tǒng)及設(shè)備集成，進(jìn)行系統(tǒng)級測試，驗(yàn)證系統(tǒng)功能。（6）工程實(shí)施與驗(yàn)收：根據(jù)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行工程實(shí)施，并在完成后進(jìn)行驗(yàn)收。3.2系統(tǒng)級設(shè)計(jì)系統(tǒng)級設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)需求分析，設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，包括各個子系統(tǒng)、設(shè)備的功能劃分與連接關(guān)系。（2）技術(shù)體制選擇：根據(jù)通信系統(tǒng)的應(yīng)用場景，選擇合適的通信技術(shù)體制，如數(shù)字通信、模擬通信、無線通信等。（3）設(shè)備選型與配置：根據(jù)技術(shù)指標(biāo)分解，選擇合適的設(shè)備，并進(jìn)行配置，保證系統(tǒng)功能。（4）網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化：對通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃，包括基站布局、頻率規(guī)劃、容量估算等，并進(jìn)行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)功能。3.3電路級設(shè)計(jì)電路級設(shè)計(jì)主要包括以下內(nèi)容：（1）信號處理設(shè)計(jì)：根據(jù)通信系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號處理算法，包括調(diào)制、解調(diào)、編碼、解碼等。（2）硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)信號處理算法，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件電路，包括模擬電路、數(shù)字電路、混合信號電路等。（3）電路仿真與優(yōu)化：利用電路仿真工具，對硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化，保證電路功能滿足要求。（4）電路板設(shè)計(jì)：根據(jù)硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)，包括元器件布局、布線、阻抗匹配等。（5）電路測試與調(diào)試：對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行測試和調(diào)試，保證其功能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。通過以上設(shè)計(jì)步驟，可以保證通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施質(zhì)量，為用戶提供穩(wěn)定、高效的通信服務(wù)。第4章有線通信技術(shù)4.1雙絞線通信技術(shù)雙絞線（TwistedPair，TP）作為一種傳統(tǒng)的有線通信傳輸介質(zhì)，因其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低而在通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本章首先介紹雙絞線通信技術(shù)的基本原理、功能特點(diǎn)及其在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。4.1.1雙絞線的基本原理雙絞線由兩根細(xì)銅導(dǎo)線組成，這兩根導(dǎo)線以一定的絞距相互絞合。這種結(jié)構(gòu)可以有效降低信號在傳輸過程中的電磁干擾和外部干擾，提高信號傳輸質(zhì)量。4.1.2雙絞線的功能特點(diǎn)雙絞線的功能特點(diǎn)主要包括以下幾個方面：（1）抗干擾功能：雙絞線的結(jié)構(gòu)使其具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境下保持較好的信號傳輸質(zhì)量。（2）傳輸速率：雙絞線的傳輸速率受到其帶寬限制，但通信技術(shù)的發(fā)展，采用不同編碼和調(diào)制技術(shù)的雙絞線可以實(shí)現(xiàn)較高的傳輸速率。（3）成本較低：雙絞線的制造成本相對較低，有利于降低通信系統(tǒng)的整體造價(jià)。（4）易于安裝和維護(hù)：雙絞線安裝和維護(hù)簡單，有利于通信系統(tǒng)的快速部署和故障排除。4.1.3雙絞線在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用雙絞線在通信系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，主要包括以下場景：（1）電話通信：雙絞線作為傳統(tǒng)的電話線路，廣泛應(yīng)用于固定電話和寬帶接入。（2）局域網(wǎng)：在以太網(wǎng)技術(shù)中，雙絞線作為傳輸介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于企業(yè)、家庭和校園等局域網(wǎng)環(huán)境。（3）數(shù)字通信：數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，雙絞線在傳輸數(shù)字信號方面也表現(xiàn)出較好的功能。4.2同軸電纜通信技術(shù)同軸電纜（CoaxialCable）作為一種高功能的有線通信傳輸介質(zhì)，具有傳輸速率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本節(jié)主要介紹同軸電纜通信技術(shù)的基本原理、功能特點(diǎn)及其應(yīng)用。4.2.1同軸電纜的基本原理同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體和護(hù)套組成。內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間通過絕緣層隔開，形成一個共軸傳輸線。信號沿著內(nèi)導(dǎo)體傳輸，外導(dǎo)體起到屏蔽作用，降低電磁干擾。4.2.2同軸電纜的功能特點(diǎn)同軸電纜的功能特點(diǎn)主要包括以下幾個方面：（1）傳輸速率：同軸電纜具有較高的傳輸速率，適用于高頻和寬帶信號傳輸。（2）抗干擾功能：同軸電纜的外導(dǎo)體屏蔽可以有效降低電磁干擾，保證信號傳輸質(zhì)量。（3）帶寬特性：同軸電纜的帶寬較寬，適用于多種通信系統(tǒng)。（4）耐壓功能：同軸電纜具有良好的耐壓功能，適用于高壓環(huán)境。4.2.3同軸電纜在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用同軸電纜在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括以下場景：（1）有線電視：同軸電纜作為有線電視網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了電視信號的傳輸。（2）通信干線：同軸電纜作為通信干線的傳輸介質(zhì)，廣泛應(yīng)用于長途電話和寬帶接入。（3）局域網(wǎng)：在高速以太網(wǎng)技術(shù)中，同軸電纜曾作為傳輸介質(zhì)，現(xiàn)已逐漸被光纖和雙絞線替代。4.3光纖通信技術(shù)光纖通信技術(shù)是利用光纖作為傳輸介質(zhì)的通信技術(shù)，具有傳輸速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本節(jié)主要介紹光纖通信技術(shù)的基本原理、功能特點(diǎn)及其應(yīng)用。4.3.1光纖的基本原理光纖通信利用光的全反射原理，將光信號在光纖內(nèi)進(jìn)行傳輸。光纖由纖芯、包層和涂覆層組成。光信號在纖芯中傳播，通過全反射實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。4.3.2光纖的功能特點(diǎn)光纖的功能特點(diǎn)主要包括以下幾個方面：（1）傳輸速率：光纖具有極高的傳輸速率，可滿足高速、大容量的通信需求。（2）傳輸距離：光纖的傳輸距離遠(yuǎn)，適用于長距離通信。（3）抗干擾功能：光纖不受電磁干擾，保證信號傳輸質(zhì)量。（4）靈敏度：光纖對光信號的傳輸具有較高的靈敏度，有利于降低信號衰減。4.3.3光纖在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用光纖在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括以下場景：（1）長途通信：光纖作為長途通信的傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了高速、大容量的信號傳輸。（2）城域網(wǎng)和局域網(wǎng)：光纖在城域網(wǎng)和局域網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，提高了網(wǎng)絡(luò)功能。（3）接入網(wǎng)：光纖接入網(wǎng)（FTTH）逐漸成為主流，為用戶提供高速、穩(wěn)定的寬帶接入。（4）通信設(shè)備互連：光纖用于通信設(shè)備之間的互連，提高設(shè)備間的高速通信能力。第5章無線通信技術(shù)5.1無線傳輸原理無線傳輸是利用電磁波在空間中進(jìn)行信息傳遞的技術(shù)。本章首先介紹無線傳輸?shù)幕驹?。無線傳輸涉及調(diào)制、傳輸、接收和解調(diào)等過程。調(diào)制是將信息信號轉(zhuǎn)換為適合無線傳輸?shù)男问?，傳輸是通過天線將調(diào)制后的信號發(fā)送到空間中，接收是通過天線接收空間中的信號，解調(diào)則是將接收到的信號還原為原始信息信號。5.1.1電磁波傳播電磁波是無線通信的載體，其傳播特性對無線通信系統(tǒng)的功能具有重要影響。本節(jié)將討論電磁波的傳播特性，包括自由空間傳播、多徑傳播、反射、折射和散射等現(xiàn)象。5.1.2調(diào)制技術(shù)調(diào)制技術(shù)是無線通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它將基帶信號轉(zhuǎn)換為適合在無線信道中傳播的信號。本節(jié)將介紹幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）等基本調(diào)制技術(shù)，以及正交幅度調(diào)制（QAM）、正交頻分復(fù)用（OFDM）等現(xiàn)代調(diào)制技術(shù)。5.1.3傳輸信道傳輸信道是指電磁波在空間傳播過程中的路徑。本節(jié)將討論無線信道的特性，包括信道模型、信道容量、信道衰落等，并介紹信道編碼和交織技術(shù)以提高傳輸功能。5.2無線通信系統(tǒng)的天線天線是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分，其功能直接影響通信系統(tǒng)的覆蓋范圍和接收效果。本節(jié)將介紹天線的原理、類型和設(shè)計(jì)方法。5.2.1天線基本原理天線是電磁波與電路之間的接口，本節(jié)將闡述天線的工作原理，包括輻射、阻抗匹配、天線方向圖等基本概念。5.2.2天線類型根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求，天線有多種類型，如對稱振子天線、偶極子天線、螺旋天線、微帶天線等。本節(jié)將介紹這些常見天線類型的特點(diǎn)和應(yīng)用。5.2.3天線設(shè)計(jì)天線設(shè)計(jì)是無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。本節(jié)將討論天線設(shè)計(jì)的基本原則和目標(biāo)，包括阻抗匹配、增益、波束寬度等參數(shù)的優(yōu)化方法。5.3無線通信多址技術(shù)多址技術(shù)是無線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多個用戶共享同一信道的核心技術(shù)。本節(jié)將介紹幾種常見的多址技術(shù)。5.3.1頻分多址（FDMA）頻分多址是一種將頻帶劃分為多個子頻帶，每個子頻帶分配給一個用戶的技術(shù)。本節(jié)將討論FDMA的原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。5.3.2時分多址（TDMA）時分多址是一種將時間劃分為多個時隙，每個時隙分配給一個用戶的技術(shù)。本節(jié)將介紹TDMA的原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。5.3.3碼分多址（CDMA）碼分多址是一種利用正交或偽隨機(jī)的擴(kuò)頻碼實(shí)現(xiàn)多用戶共享信道的技述。本節(jié)將討論CDMA的原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。5.3.4空分多址（SDMA）空分多址是一種利用空間分割實(shí)現(xiàn)多用戶共享信道的技述。本節(jié)將介紹SDMA的原理、優(yōu)缺點(diǎn)以及在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。第6章移動通信系統(tǒng)6.1移動通信系統(tǒng)概述移動通信系統(tǒng)作為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的重要組成部分，為人們提供了一種便捷的無線通信方式。本章將從移動通信系統(tǒng)的發(fā)展歷程、系統(tǒng)構(gòu)成、主要特點(diǎn)等方面進(jìn)行介紹，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。6.1.1發(fā)展歷程移動通信系統(tǒng)自20世紀(jì)30年代問世以來，經(jīng)過多次技術(shù)變革，已經(jīng)發(fā)展成為一個龐大的產(chǎn)業(yè)。從第一代模擬移動通信系統(tǒng)（1G）到第四代數(shù)字移動通信系統(tǒng)（4G），再到當(dāng)前的第五代移動通信系統(tǒng)（5G），移動通信技術(shù)在提高通信質(zhì)量、擴(kuò)大覆蓋范圍、降低成本等方面不斷取得突破。6.1.2系統(tǒng)構(gòu)成移動通信系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：（1）移動臺（MS）：包括手持終端和車載終端；（2）基站（BS）：負(fù)責(zé)與移動臺進(jìn)行通信，并將信號轉(zhuǎn)發(fā)至交換中心；（3）交換中心（MSC）：負(fù)責(zé)處理呼叫控制、用戶鑒權(quán)等功能；（4）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）：負(fù)責(zé)對整個移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和管理。6.1.3主要特點(diǎn)移動通信系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：（1）通信質(zhì)量高：采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，通信質(zhì)量穩(wěn)定；（2）覆蓋范圍廣：通過多級基站覆蓋，實(shí)現(xiàn)全國乃至全球的通信覆蓋；（3）便攜性強(qiáng)：移動臺設(shè)備輕便，便于用戶攜帶和移動；（4）業(yè)務(wù)豐富：支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)。6.2蜂窩移動通信系統(tǒng)蜂窩移動通信系統(tǒng)是當(dāng)前主流的移動通信系統(tǒng)，本章將從蜂窩移動通信系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行介紹。6.2.1基本概念蜂窩移動通信系統(tǒng)將整個覆蓋區(qū)域劃分為若干個六邊形的蜂窩小區(qū)，每個小區(qū)內(nèi)設(shè)置一個基站，為該區(qū)域內(nèi)的用戶提供通信服務(wù)。蜂窩移動通信系統(tǒng)具有頻率復(fù)用、小區(qū)分裂等特點(diǎn)，提高了頻譜利用率和系統(tǒng)容量。6.2.2系統(tǒng)架構(gòu)蜂窩移動通信系統(tǒng)主要包括以下幾部分：（1）基站子系統(tǒng)（BSS）：包括基站控制器（BSC）和基站（BS）；（2）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）：包括移動交換中心（MSC）和相關(guān)支持系統(tǒng)；（3）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）：負(fù)責(zé)對整個蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和管理。6.2.3關(guān)鍵技術(shù)蜂窩移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：（1）頻率規(guī)劃：通過合理的頻率規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，提高頻譜利用率；（2）小區(qū)分裂：根據(jù)用戶需求，動態(tài)調(diào)整小區(qū)大小和數(shù)量，提高系統(tǒng)容量；（3）切換技術(shù)：實(shí)現(xiàn)移動臺在不同小區(qū)之間的無縫切換，保證通信質(zhì)量。6.3移動通信關(guān)鍵技術(shù)移動通信關(guān)鍵技術(shù)是保障移動通信系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。本節(jié)將從以下幾個方面介紹移動通信關(guān)鍵技術(shù)：6.3.1多址技術(shù)多址技術(shù)是移動通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多個用戶共享同一信道的核心技術(shù)。常見多址技術(shù)包括頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和正交頻分復(fù)用（OFDMA）等。6.3.2調(diào)制與解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)技術(shù)是移動通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)信號傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。常見的調(diào)制技術(shù)包括振幅調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）等。6.3.3信號處理技術(shù)信號處理技術(shù)主要包括數(shù)字信號處理（DSP）和自適應(yīng)信號處理技術(shù)。這些技術(shù)可以有效提高通信質(zhì)量、降低誤碼率、抑制干擾等。6.3.4信道編碼與解碼技術(shù)信道編碼與解碼技術(shù)是為了提高通信系統(tǒng)在噪聲和干擾環(huán)境下的可靠性。常見的信道編碼技術(shù)包括卷積編碼、Turbo編碼等。6.3.5位置管理技術(shù)位置管理技術(shù)是移動通信系統(tǒng)中用于跟蹤和管理移動臺位置的技術(shù)。主要包括基于區(qū)域的定位和基于移動臺的定位兩種方式。通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，讀者可以對移動通信系統(tǒng)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用有一個全面的了解。第7章衛(wèi)星通信技術(shù)7.1衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要由地面站、衛(wèi)星和用戶終端三部分組成。地面站負(fù)責(zé)發(fā)送、接收和處理信號，衛(wèi)星作為中繼站，實(shí)現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)發(fā)，用戶終端則是通信的起始與終止點(diǎn)。7.1.1地面站地面站主要包括發(fā)射天線、接收天線、高功率放大器、低噪聲放大器、上變頻器、下變頻器、調(diào)制器、解調(diào)器等設(shè)備。地面站通過發(fā)射天線將信號發(fā)送到衛(wèi)星，同時通過接收天線接收來自衛(wèi)星的信號。7.1.2衛(wèi)星衛(wèi)星主要由通信有效載荷、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、熱控制系統(tǒng)等組成。通信有效載荷包括接收天線、發(fā)射天線、轉(zhuǎn)發(fā)器等設(shè)備，負(fù)責(zé)完成信號的接收、放大、變頻和轉(zhuǎn)發(fā)。7.1.3用戶終端用戶終端包括固定終端、車載終端、船載終端、手持終端等，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收通信信號。7.2衛(wèi)星軌道與覆蓋衛(wèi)星軌道是衛(wèi)星在空間中的運(yùn)行軌跡，根據(jù)軌道形狀和傾角的不同，可分為地球同步軌道、太陽同步軌道、傾斜軌道等。7.2.1地球同步軌道地球同步軌道（GEO）是指衛(wèi)星軌道周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，衛(wèi)星相對于地球表面靜止的軌道。GEO軌道高度約為357公里，主要用于通信、氣象等業(yè)務(wù)。7.2.2太陽同步軌道太陽同步軌道（SSO）是指衛(wèi)星軌道平面與太陽始終保持相對固定位置關(guān)系的軌道。SSO軌道高度一般在5001000公里，適用于地球觀測、遙感等業(yè)務(wù)。7.2.3傾斜軌道傾斜軌道（LEO）是指衛(wèi)星軌道平面與地球赤道面有一定傾角的軌道。LEO軌道高度一般在2002000公里，可用于通信、導(dǎo)航、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等業(yè)務(wù)。7.3衛(wèi)星通信調(diào)制與多址技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，調(diào)制與多址技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信號傳輸和資源分配的關(guān)鍵技術(shù)。7.3.1調(diào)制技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中常用的調(diào)制技術(shù)包括：振幅調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）、相位調(diào)制（PM）和正交幅度調(diào)制（QAM）等。調(diào)制技術(shù)可以提高信號的抗干擾功能，提高傳輸效率。7.3.2多址技術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的多址技術(shù)主要包括：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。（1）頻分多址（FDMA）：將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的總帶寬分為若干個子頻帶，每個子頻帶分配給一個用戶使用。（2）時分多址（TDMA）：將衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的工作時間分為若干個時隙，每個時隙分配給一個用戶使用。（3）碼分多址（CDMA）：為每個用戶分配一個唯一的地址碼，所有用戶共享同一頻帶和同一時間。（4）空分多址（SDMA）：利用空間分割原理，將衛(wèi)星天線波束分為若干個子波束，每個子波束分配給一個用戶使用。通過以上多址技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)中多個用戶之間的信號傳輸和資源共享。第8章數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)8.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。本節(jié)將介紹數(shù)據(jù)通信的基本概念、原理及關(guān)鍵技術(shù)。8.1.1數(shù)據(jù)通信概念數(shù)據(jù)通信涉及計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、傳輸介質(zhì)和通信協(xié)議等方面，是信息技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和核心。8.1.2數(shù)據(jù)通信原理數(shù)據(jù)通信原理包括信號傳輸、信號調(diào)制、編碼與解碼、數(shù)據(jù)壓縮等，旨在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸。8.1.3數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)（1）傳輸介質(zhì)：有線傳輸介質(zhì)（如雙絞線、同軸電纜、光纖等）和無線傳輸介質(zhì)（如無線電波、微波、紅外線等）；（2）傳輸速率：比特率、波特率等；（3）信號調(diào)制與解調(diào)：模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、正交幅度調(diào)制等；（4）編碼與解碼：字符編碼、數(shù)字編碼、漢明碼等；（5）數(shù)據(jù)壓縮：無損壓縮、有損壓縮、圖像壓縮、視頻壓縮等。8.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)、各層功能及其相互關(guān)系。本節(jié)將介紹OSI七層模型和TCP/IP四層模型。8.2.1OSI七層模型（1）物理層：提供物理連接，傳輸原始比特流；（2）數(shù)據(jù)鏈路層：實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間的可靠數(shù)據(jù)傳輸；（3）網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸；（4）傳輸層：提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；（5）會話層：建立、管理和終止會話；（6）表示層：處理數(shù)據(jù)表示、加密和壓縮；（7）應(yīng)用層：提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如HTTP、FTP、SMTP等。8.2.2TCP/IP四層模型（1）鏈路層：實(shí)現(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸；（2）網(wǎng)絡(luò)層：實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸；（3）傳輸層：提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，如TCP、UDP等；（4）應(yīng)用層：提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如HTTP、FTP、SMTP等。8.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與傳輸技術(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體之間通信的規(guī)則。本節(jié)將介紹幾種常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其傳輸技術(shù)。8.3.1常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（1）TCP（傳輸控制協(xié)議）：提供可靠的、面向連接的傳輸服務(wù)；（2）UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）：提供不可靠的、無連接的傳輸服務(wù)；（3）IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸；（4）ICMP（互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議）：用于傳輸控制消息；（5）HTTP（超文本傳輸協(xié)議）：用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的通信；（6）FTP（文件傳輸協(xié)議）：用于文件傳輸；（7）SMTP（簡單郵件傳輸協(xié)議）：用于郵件傳輸。8.3.2傳輸技術(shù)（1）電路交換：建立一條專用的通信路徑，數(shù)據(jù)傳輸過程中始終占用該路徑；（2）報(bào)文交換：將整個報(bào)文作為一個單位進(jìn)行傳輸；（3）分組交換：將數(shù)據(jù)劃分為較小的數(shù)據(jù)單元（分組），進(jìn)行傳輸；（4）異步傳輸模式（ATM）：采用固定長度的分組進(jìn)行傳輸；（5）多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，為數(shù)據(jù)包分配固定長度的標(biāo)簽。第9章通信網(wǎng)絡(luò)安全9.1通信網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)本章首先介紹通信網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)知識，包括通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的安全威脅、安全機(jī)制以及安全目標(biāo)。通過闡述這些基礎(chǔ)知識，為后續(xù)章節(jié)深入探討加密與認(rèn)證技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。9.1.1安全威脅通信網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅主要包括以下幾種：（1）竊聽：攻擊者通過非法手段獲取網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。（2）篡改：攻擊者修改網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容，破壞數(shù)據(jù)的完整性。（3）偽造：攻擊者偽造數(shù)據(jù)發(fā)送給接收方，欺騙接收方。（4）拒絕服務(wù)攻擊：攻擊者通過占用網(wǎng)絡(luò)資源，導(dǎo)致合法用戶無法正常使用網(wǎng)絡(luò)。9.1.2安全機(jī)制為了應(yīng)對上述安全威脅，通信網(wǎng)絡(luò)采取了以下安全機(jī)制：（1）加密：將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為密文，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被竊聽。（2）認(rèn)證：確認(rèn)通信雙方的身份，防止偽造和篡改。（3）訪問控制：限制用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問，防止非法訪問。（4）防火墻：設(shè)置安全策略，監(jiān)控和控制進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。9.1.3安全目標(biāo)通信網(wǎng)絡(luò)安全的目標(biāo)主要包括：（1）保密性：保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被竊聽。（2）完整性：保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中不被篡改。（3）可用性：保證網(wǎng)絡(luò)資源在遭受攻擊時仍能正常使用。（4）可靠性：降低網(wǎng)絡(luò)故障和攻擊造成的損失。9.2加密與認(rèn)證技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)安全目標(biāo)，本章介紹加密與認(rèn)證技術(shù)，這些技術(shù)是保障通信網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵。9.2.1加密技術(shù)加密技術(shù)包括對稱加密、非對稱加密和混合加密。（1）對稱加密：加密和解密使用相同的密鑰，如AES、DES等。（2）非對稱加密：加密和解密使用不同的密鑰，如RSA、ECC等。（3）混合加密：結(jié)合對稱加密和非對稱加密的優(yōu)點(diǎn)，如SSL/TLS等。9.2.2認(rèn)證技術(shù)認(rèn)證技術(shù)主要包括數(shù)字簽名、身份認(rèn)證和消息認(rèn)證。（1）數(shù)字簽名：使用私鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，接收方使用公鑰進(jìn)行驗(yàn)證。（2）身份認(rèn)證：確認(rèn)通信雙方的身份，如用戶名和密碼、數(shù)字證書等。（3）消息認(rèn)證：驗(yàn)證消息的完整性和真實(shí)性，如MAC、HMAC等。9.3網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議與應(yīng)用本章介紹幾種常見的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議及其應(yīng)用，以保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全。9.3.1SSL/TLS協(xié)議SSL（安全套接層）和TLS（傳輸層安全）協(xié)議用于在客戶端和服務(wù)器之間建立加密連接，保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。廣泛應(yīng)用于Web瀏覽器、郵件、即時通訊等場景。9.3.2IPsec協(xié)議IPsec（IP安全性）協(xié)議用于在IP層提供安全保護(hù)，包括加密、認(rèn)證和完整性保護(hù)。適用于虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）等場景。9.3.3無線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議無線網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議主要包括WPA（WiFiProtectedAccess）和WPA2，用于保護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸安全。9.3.4應(yīng)用層安全協(xié)議應(yīng)用層安全協(xié)議如PGP（PrettyGoodPrivacy）和S/MIME（Secure/MultipurposeInternetMai