【正文】 當(dāng)前正在對無線電接口進(jìn)行大量科研，涉及到對CDMA和TDMA性能比較的研究。大的單元還必須為大量用戶服務(wù)。UMTS環(huán)境 UMTS的目標(biāo)是提供“任何地點、任何時間”的服務(wù)，因此工作環(huán)境將隨用戶位置而變化。將有三個不同容量的主要信道連接：移動數(shù)據(jù)率144kbps，可攜帶數(shù)據(jù)率384kbps，室內(nèi)數(shù)據(jù)率2Mbps。第三代系統(tǒng)是在復(fù)雜性方面對第二代系統(tǒng)的擴(kuò)展，預(yù)計將于2000年以后推出。這種需求促使發(fā)展新的大容量、高可靠性的無線電信系統(tǒng)。為滿足（適應(yīng)）這一發(fā)展，電信系統(tǒng)正在被用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)訪問和話音通信。無線通信服務(wù)正以每年50%的速度增長，目前的第二代歐洲數(shù)字系統(tǒng)（GSM）預(yù)期在21世紀(jì)初達(dá)到飽和。這樣，整個通信信道可能因這一個衰落而受抑制。實際上，由于發(fā)射信號被許多建筑物和運(yùn)動的汽車反射，這種起伏是很沒規(guī)律的。路徑損耗和多徑衰落在一個移動通信環(huán)境里，信號的傳播是相當(dāng)復(fù)雜的。這種干擾叫做同信道干擾，這一效應(yīng)依賴于兩個同信道單元之間的距離與單元半徑之比，而與發(fā)射功率無關(guān)。兩個電臺的中間位置除外，這里接收到的兩個電臺信號強(qiáng)度相近。例如：傳呼機(jī)、蜂窩電話和無繩電話。同樣地，時間交織將確保在原來比特流里集中在一起的比特在發(fā)射時分開，這就使得當(dāng)比特流以一個很高的速率傳輸時可能產(chǎn)生的強(qiáng)烈衰落有所緩解。FFT算法需要對每個OFDM符號進(jìn)行Nlog2N = 10000次復(fù)數(shù)乘法，即無論是在發(fā)送端還是接收端，每秒都需要進(jìn)行1000萬次乘法。在保護(hù)間隔里傳輸?shù)难h(huán)前綴是由復(fù)制到保護(hù)間隔中的OFDM符號的尾部組成，保護(hù)間隔是在OFDM符號之前傳輸?shù)摹Ｏa間干擾的保護(hù)間隔OFDM的一個關(guān)鍵的原理是因為低符號速率調(diào)制方案（也就是與信道時間特性相比，符號的持續(xù)時間相對較長）很少受到由多徑引起的符號間干擾的影響，并行地傳輸許多低速率數(shù)據(jù)流要比傳輸一個高速率數(shù)據(jù)流有利。OFDM信號一般具有“白的”頻譜，使之在與其他用戶使用同一信道的情況下具有良好的抗電磁干擾性質(zhì)。慢的符號率使得符號間可引入保護(hù)間隔，使之能處理時間擴(kuò)展和消除符號（碼）間干擾（ISI）。反向連接是非正交的，導(dǎo)致用戶間的嚴(yán)重干擾。不過為了使Walsh碼能起作用，所有用戶的碼片都必須同步。長碼的程度通常有幾千乃至幾百萬碼片，因此不經(jīng)常重復(fù)。CDMA信號發(fā)生 CDMA通過用偽隨機(jī)序列（PN碼）調(diào)制數(shù)據(jù)信號來實現(xiàn)，PN碼的碼片頻率高于數(shù)據(jù)的比特率。這使頻譜擴(kuò)展，如（b）所示。使CDMA有用的一些特性包括：— 信號隱藏，而且不干擾現(xiàn)有系統(tǒng)— 抗敵方干擾和噪聲干擾— 信息安全— 精確測距— 多用戶接入— 對多徑的適應(yīng)性多年以來，擴(kuò)頻技術(shù)一直被認(rèn)為是只適合于軍用。對于GSM系統(tǒng)，分配的全部25MHz帶寬被用FDMA分成125個信道，每一個帶寬為200kHz。TDMA不能直接傳送模擬信號因為它需要使用緩沖，因而只能用于傳輸數(shù)字形式的數(shù)據(jù)。在每個信道中傳輸信號是連續(xù)的，以便進(jìn)行模擬通信。任何無線網(wǎng)絡(luò)為了提高用戶容量都需要共享頻譜。將編碼理論分為壓縮和傳輸兩方面這一做法的正確性被信息傳輸原理或信源－信道分離的理論所證明。最常見的信息單位是基于以2為底對數(shù)的比特。對于后一種糾錯技術(shù)，花了很多年才找到香農(nóng)已證明是可能的方法。通常認(rèn)為信息論是1948年由香農(nóng)創(chuàng)立的，他發(fā)表了開創(chuàng)性論文《通信的數(shù)學(xué)理論》。第二，如果因為噪聲影響（如一輛車經(jīng)過）使一部分句子未能聽到或聽錯了，受話者應(yīng)該仍能夠收集語音里包含的意思。例如，擲硬幣比擲骰子的熵小。另外，協(xié)議還可以包括從傳送錯誤中進(jìn)行檢測和恢復(fù)的復(fù)雜的技術(shù)，以及數(shù)據(jù)的編解碼技術(shù)。協(xié)議規(guī)定如下內(nèi)容：－ 使用的差錯檢測類型，如果有的話。同步傳輸不使用起始和結(jié)束位，而是用插入各數(shù)據(jù)單元中的時鐘信號使接收端和發(fā)送端傳輸速度同步。在遠(yuǎn)距離傳輸時，由于多條線路之間的干擾比一條線路中干擾更嚴(yán)重，信號會惡化而無法讀出。目前協(xié)議都支持基于分組的網(wǎng)絡(luò)通信。所以，低頻模擬信號中的信息在發(fā)送之前必須疊加在高頻載波上。例如，一個廣播站可以工作在96 MHz， MHz。相反，只要噪聲不超過一定的閾值，數(shù)字信號中的信息是不會丟失的。通常通信系統(tǒng)都是雙向的，一個設(shè)備既做發(fā)射機(jī)又做接收機(jī)，即收發(fā)器。還有連接這些設(shè)備的許多網(wǎng)絡(luò)，包括計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，公共電話網(wǎng)，無線電網(wǎng)和電視網(wǎng)絡(luò)。微波可用于長距離傳輸電能（微波輸能），二戰(zhàn)后就研究了可能性。GHz ISM頻段上也使用的微波， 在5 GHz范圍使用ISM頻段和UNII 頻率。微波無線電用于廣播和電信傳輸，這是因為其波長短，與波長較長（低頻）時相比，方向性天線體積更小也更實用。此外，大型工業(yè)/商業(yè)微波爐在900兆赫的范圍內(nèi)工作，也能很好地加熱水和食物。這些器件工作在密度調(diào)制模式而不是電流調(diào)制方式?？死诉@個波長范圍已經(jīng)使人對命名習(xí)慣提出了問題，因為微波使人聯(lián)想到微米波長。這個獨特的性質(zhì)使得貼片天線應(yīng)用于有不同需求的通信鏈接的許多領(lǐng)域。微帶天線的一個早期模型是一段微帶傳輸線，在一端具有等效負(fù)載，代表輻射損耗。通過平板印刷技術(shù)我們很容易在單個大絕緣體上印刷貼片陣列?；蚱瑺钐炀€。電磁場的動力學(xué)過去，認(rèn)為帶電物體會產(chǎn)生與它們電荷性質(zhì)有關(guān)的兩種場。由此產(chǎn)生了另一種觀點。電荷和電流與電磁場相互作用的方式由麥克斯韋方程組和洛倫茲力定律所描述。關(guān)于結(jié)構(gòu)化ASIC的另一個重要方面是，它使對于某些應(yīng)用共同的IP成為內(nèi)在的，而不是設(shè)計在內(nèi)的。結(jié)構(gòu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)化ASIC設(shè)計是一個不明確的表達(dá)，在不同的上下文中有不同的意義?，F(xiàn)在電路設(shè)計者已經(jīng)很少采用純粹的邏輯門陣列設(shè)計，而幾乎都代之以FPGA之類的現(xiàn)場可編程器件了。這一測試表明器件將在所有極端的過程、電壓、溫度下正常工作。－ 接著，門級網(wǎng)表由布局工具進(jìn)行處理，將標(biāo)準(zhǔn)單元布局在代表最終ASIC的區(qū)域。這一過程可類比于用高級語言編寫計算機(jī)程序。標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計使門陣列和全定制設(shè)計之間在一次性投入的工程費(fèi)用和循環(huán)元件成本方面相互適應(yīng)。ULA有多至幾千個門電路的復(fù)雜度。數(shù)字ASIC的設(shè)計者們使用硬件描述語言（HDL），比如Verilog或VHDL語言來描述ASIC的功能。到了20世紀(jì)80年代，互補(bǔ)MOS即CMOS成為占主導(dǎo)地位的加工技術(shù)，并且延續(xù)至今。集成電路的尺寸是以微米為單位測量的，1微米是1米的百萬分之一。1947年，John Bardeen、Walter Brattain和and William Shockley發(fā)明晶體管的時候。，由N型和P型硅連接而成的結(jié)組成。常用的半導(dǎo)體是硅和鍺，N型硅半導(dǎo)體摻入磷元素，而P型硅半導(dǎo)體摻入硼元素。粗略地說，晶體管好似一種電子控制閥，由此加在閥一端的能量可以使能量在另外兩個連接端之間流動。鎖相技術(shù)經(jīng)常被用來建立相干性。鎖相環(huán)路既提供了窄帶，又提供了所需的跟蹤能力。接收機(jī)中的噪聲功率與帶寬成正比，所以如果使用傳統(tǒng)的技術(shù)，就不得不接受1000倍（30dB）噪聲的代價。在彩色電視接收機(jī)中色同步信號是由鎖相環(huán)路同步的。幀掃描抖動會引起圖像的垂直滾動。用這種方法，即使失去同步（消失），掃描還是存在的。就是說，本振與輸入信號之間必須實現(xiàn)相位鎖定。20世紀(jì)20年代開始使用超外差接收機(jī)，但人們一直努力尋求更簡單的接收技術(shù)。為了抑制噪聲，誤差在一定的時間間隔內(nèi)被平均，將此平均值用于建立振蕩器的頻率。用這種方法可以獲得完美的頻率控制，而傳統(tǒng)的自動頻率控制技術(shù)不可避免地存在某些頻率誤差?！?壓控振蕩器（VCO），其頻率由外部電壓控制?？梢岳肑K觸發(fā)器來設(shè)計同步計數(shù)器，所有觸發(fā)器同時改變狀態(tài)，即時鐘脈沖將同時送給每一級JK觸發(fā)器。因此將略有時延，這是由一個觸發(fā)器改變狀態(tài)到下一個觸發(fā)器改變狀態(tài)之間的傳播延遲造成的，即狀態(tài)變化像波紋一樣傳過計數(shù)器，因而這些計數(shù)器被稱為波紋計數(shù)器。然而，一個二進(jìn)制計數(shù)器只需要一個觸發(fā)器就可以進(jìn)行N位數(shù)據(jù)計算。（移位寄存器根據(jù)它們的輸入輸出方式命名，不是串行的就是并行的）。由于所有觸發(fā)器同時改變狀態(tài)，所以這種數(shù)據(jù)寄存器稱為是同步器件。在仔細(xì)的設(shè)計中這種判定是必要的，而且理解廠商的數(shù)據(jù)要更加仔細(xì)。100%。C溫度范圍內(nèi)控制在1 V 177。不超指標(biāo)設(shè)計或超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計最后，我們將受制于價格因素，因為殺雞用牛刀實在是沒有意義的。這種問題經(jīng)常發(fā)生在那些缺乏經(jīng)驗的設(shè)計人員身上。對于線性電路而言，它們與現(xiàn)在的復(fù)雜邏輯電路結(jié)構(gòu)相比看起來較為簡單，（因而在設(shè)計中）太容易忽視具體的性能參數(shù)了，而這些參數(shù)可極大地削弱預(yù)期性能。對于這種情況我們的方法是花上必要的時間有系統(tǒng)的按照列出的次序閱讀并理解每一個定義。但是它只能產(chǎn)生幾伏的電壓變化范圍，然而數(shù)據(jù)卻清楚地顯示輸出應(yīng)該能驅(qū)動達(dá)到電源電壓范圍以內(nèi)2到3伏。有多少次是在用典型值設(shè)計好電路后發(fā)現(xiàn)（該電路）只是因為使用的器件不典型而不能工作？這就提出一個棘手的問題：在設(shè)計中何時應(yīng)該使用典型值，何時應(yīng)該使用最不利值？這是經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員也必須進(jìn)行的判斷。注意，性能要求是177。經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員會知道大多數(shù)運(yùn)放具有極大的開環(huán)增益，經(jīng)常遠(yuǎn)大于10000。C。Unit 12第二部分：數(shù)據(jù)寄存器和計數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器是寄存器中最簡單的類型，它可以用來暫時存放數(shù)據(jù)的一個“字”。在下一個時鐘脈沖的前沿，第一個觸發(fā)器的內(nèi)容被存放到第二個觸發(fā)器中，而出現(xiàn)在“DATA”輸入端的信號則存放在第一個觸發(fā)器中，依此類推。根據(jù)所要求的復(fù)雜程度，可以利用許多不同種類的移位寄存器。注意，一組接在Q0, Q1, Q2上的燈泡將以二進(jìn)制（模8）形式顯示第一個脈沖以來已完成的完整時鐘脈沖數(shù)。利用預(yù)置和清零端，通過用與門將每一個T觸發(fā)器的輸出與另一個邏輯電平作邏輯運(yùn)算（比方說0為倒計數(shù)，1為正計數(shù)），則可構(gòu)成可預(yù)置的可逆二進(jìn)制計數(shù)器。對于同步計數(shù)器而言，在時鐘上升沿觸發(fā)比在下降沿觸發(fā)更為常見。當(dāng)鎖相環(huán)處于鎖定狀態(tài)時，控制電壓使壓控振蕩器的頻率正好等于輸入信號頻率的平均值。鎖相接收機(jī)的作用是重建原信號而盡可能地去除噪聲。自動跟蹤和窄帶的特點說明了鎖相接收機(jī)的主要用途。干擾與本地振蕩器不同步，因此由干擾信號引起的混頻器輸出是一個拍音，可用音頻濾波器加以抑制。與視頻信號一起傳送的脈沖發(fā)出電視圖像每一行的開始信號和隔行掃描的半幀開始信號。 在不是極端惡劣的條件下，噪聲將造成起始時間抖動和偶爾的誤觸發(fā)。目前電視接收機(jī)中使用的飛輪同步器實際上就是鎖相環(huán)路。在最初使用的108MHz頻率上，多普勒頻移可在177。這是無法接受的，也就是要使用窄帶的鎖相跟蹤接收機(jī)的原因所在。其它應(yīng)用以下的應(yīng)用闡述了目前鎖相技術(shù)的一些應(yīng)用，這些應(yīng)用將在本書其他章節(jié)進(jìn)一步討論。5. 數(shù)字傳輸?shù)耐酵ǔ?yīng)用鎖相技術(shù)實現(xiàn)。可使半導(dǎo)體像金屬那樣導(dǎo)電，或者像非金屬那樣絕緣。圖示的FET是N溝道的場效應(yīng)型晶體管，它由兩塊被P型基底分離的N型組成。在這封裝里一些短線連接半導(dǎo)體夾層和從封裝內(nèi)伸出的插腳以便與（使用該晶體管的）電路其余部分連接。IC包含按照形成電路所要求的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連在一起的許多小元件，而無需再將分立元件的導(dǎo)線焊接起來。雙極工藝生產(chǎn)出來的是BJT（雙極型晶體管），而MOS工藝生產(chǎn)出來的是FET（場效應(yīng)晶體管）。隨著逐年來特征尺寸的縮小和設(shè)計工具的改進(jìn)，ASIC中的最大復(fù)雜度從5000個門電路增長到了1億個門電路，因而功能也有極大的提高。歷史最初的ASIC使用門陣列技術(shù)。解決這個問題的一個方法是實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)元件，這一問題也帶來了更高密度的器件。以工業(yè)界普通的熟練水平實現(xiàn)的這些步驟幾乎總是產(chǎn)生能正確實現(xiàn)原設(shè)計的最終器件，除非后來在物理制造過程中引入了缺陷。這些構(gòu)成的元素是從一個標(biāo)準(zhǔn)單元庫中得到的，這個庫由事先規(guī)定好的門電路集合構(gòu)成，例如2輸入或非門，2輸入與非門，非門等等。這個過程的輸出是一套光掩模使半導(dǎo)體制造產(chǎn)生實物的IC。然后在物理設(shè)計過程中定義最終設(shè)計的連接。缺點包括增加的制造和設(shè)計時間，增加的不可循環(huán)工程成本，更復(fù)雜的CAD系統(tǒng)，和對設(shè)計團(tuán)隊熟練程度高得多的要求。使得結(jié)構(gòu)化ASCI與門陣列不同的是，在門陣列中，預(yù)先定義的金屬層是為能更快地制造轉(zhuǎn)向而服務(wù)的。它是自然界中四個基本作用力之一（其余為萬有引力，弱相互作用，強(qiáng)相互作用）。這時，能量可以看成是在任意兩個位置之間通過電磁場連續(xù)地傳遞。例如在光電效應(yīng)中，即因電磁輻射而從金屬表面發(fā)射電子的現(xiàn)象，我們發(fā)現(xiàn)增加入射輻射的強(qiáng)度并無影響，只有輻射頻率與發(fā)射的電子有關(guān)。這樣，電磁場可以認(rèn)為是一個動力學(xué)實體，它促使其它電荷和電流運(yùn)動，同時又受它們影響。因為其簡單的二維形狀，所以微帶天線的生產(chǎn)和設(shè)計相對來說不算太貴。當(dāng)空氣作為天線基底時，矩形微帶天線的長度大約為自由空間波長的一半。這些狹縫就像一個陣列，當(dāng)天線使用空氣電介質(zhì)時方向性最好，但是當(dāng)天線的負(fù)載材料的相對介電常數(shù)增加時方向性會減弱。由于沒有輻射邊緣之間的耦合，所以阻抗帶寬也比半波長全貼片窄。MHz和300GHz之間的交流電信號” 。微波范圍包括超高頻（UHF）（ GHz），甚高頻（SHF）（330GHz）以及極高頻(EHF）（30300 GHz）信號。旋轉(zhuǎn)分子撞擊其它分子使他們運(yùn)動，這種分子運(yùn)動產(chǎn)生熱量。這種誤解源自微波在許多普通食物的表面穿透干燥的非導(dǎo)電物質(zhì)，因此比起其它方法來能在更深層堆積初始熱量。從20世紀(jì)50年代開始，人們用頻分復(fù)用在每一個微波無線電信道中傳送多達(dá)5400路電話，將10路無線電信道組合起來送到一個天線，發(fā)送到70公里以外的下一個中繼站。 有線電視和同軸電纜上的互聯(lián)網(wǎng)接入以及廣播電視使用一些低頻微波。常用的是在1到40GHz范圍。基本要素每個通信系統(tǒng)包括三個基本要素：采集信息并能將其轉(zhuǎn)換為信號的發(fā)射機(jī)，傳輸信號的傳輸媒介，接收信號并能將其還原為有用信息的接收機(jī)。在模擬信號中，信號根據(jù)信息而連續(xù)變化。這兩種網(wǎng)絡(luò)都需要中繼器，用于遠(yuǎn)距離傳輸時的放大或重建信號。例如，藍(lán)牙就是通過相移鍵控在不同設(shè)備之間交換信息的。在近代的計算機(jī)時期，數(shù)據(jù)傳輸是運(yùn)用許多技術(shù)將比特流或字節(jié)流從一個位置傳送到另一個位置，這些技術(shù)如銅線，光纖，激光或者紅外光。由于傳送一個字節(jié)（8個比特）而不是1個比特，所以比串行傳輸快得多。在之前的例子中開始位和結(jié)束位以黑體標(biāo)注。協(xié)議和握手 協(xié)議：協(xié)議是兩臺設(shè)備之間為傳輸數(shù)據(jù)而達(dá)成一致的格式，比如，計算機(jī)