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扩频通信扩频通信 第第一章章 绪论绪论 1.1 数字通信与信号的几何表示 通信技术的发展趋势通信技术的发展趋势：模拟模拟——数字数字，固定固定—— 移动，点到点—— 网络 数字通信系统数字通信系统 （（DCSDCS））的特点的特点：在有限的时间间在有限的时间间 隔内发送有限波形集合中的一个波形。（模拟是 从无限个波形中选择一个发送从无限个波形中选择一个发送））。 数字通信系统的目标：从受噪声干扰的信号中判 决出发送端所发送的是那一个波形决出发送端所发送的是那一个波形，而不是精确而不是精确 地再生被传输的波形。差错概率(P )是DCS中一 E 个很重要的系统性能参数个很重要的系统性能参数。。 数字通信的优点： 数字电路有更好的抗失真能力和抗干扰能力； 数字电路比模拟电路更可靠数字电路比模拟电路更可靠，且其生产成本比模拟电路低且其生产成本比模拟电路低； 数字硬件比模拟硬件更具灵活性，如微处理器、数字开关、大规模 集成电路等集成电路等；； 时分复用信号比频分复用的模拟信号更简单； 不同类类型的数字信号数字信号 （数据数据、电报报、电话、电视等视等）在传输在传输和交换交换 中都被看成是相同的信号－bit信号； 为交换方便，还可将数字信号以数据包的形式进行处理； 长途通信系统中，中继站之间的噪声不积累； 可通过编码纠错； 数字信号能够进行加密处理数字信号能够进行加密处理。 数字通信获得这些优点的代价： 数字系统需要更多的信号处理技术； 数字系统都需分配数字系统都需分配一部分资源用于实现同步部分资源用于实现同步；； 数字通信系统具有“门限效应”(nongraceful degradation)degradation)，即当信噪比下降到即当信噪比下降到一定限度时定限度时， 通信质量就会急剧下降，而大部分模拟通信系 统的质量下降则比较平滑统的质量下降则比较平滑。 图图11：典型数字通信系统的方框图典型数字通信系统的方框图。 图2：基本数字通信变换。 发送端发送端：格式化格式化、信源编码信源编码、加密加密、信信 道编码、多路复用、脉冲调制、带通调 制制、频率扩展频率扩展、多址接入多址接入。 接收端接收端：：反变换反变换 信号的几何表示 考虑一个最基本的数字通信系统形式。信源每隔T秒 发送一个符号发送一个符号，该符号属于该符号属于MM个符号组成的字符集个符号组成的字符集 {m ，m …，m } 。先验概率p ，p ，…，p 固 1 2 M 1 2 M 定了信源的输出情况定了信源的输出情况。 发射机输出信源信息m 并将其编码为不同的适于信 ii 道传输的信号s (t)。 m →s (t) i i i 信号信号ss (t)(t) 占用了分配给符号占用了分配给符号mm 的全部持续时间的全部持续时间TT 。 ii ii si(t)是一个实值能量信号，即： TT E s22 t dt , i 1,2,L,M (1(1.11.1)1) i ∫∫0 i (( )) 信号几何表示的本质：将任何一组M个能量信号 s tt 表示成表示成NN个正交基本函数的线性组合个正交基本函数的线性组