一些无线通信系统模型的概念

扩频通信,指的是系统的带宽$W$远大于其信息传输速率$R(bits/s)$, 定义展频带因子$B_e=\frac{W}{R}$, 易知在扩频通信系统中,$B_e$远大于1.
在频率上产生如此大的冗余度,主要是为了减轻无线通信或卫星通信中经常产生的严重干扰.
除了频带宽这一特点, 扩频通信还有另外一个特点, 就是在调制信号中引入伪随机性, 因此减轻了被破译的可能性. 并且由于信号传输过程中的功率很低, 也更难被检测到. 总之, 扩频通信的主要用处如下:

• 减轻multi-access通信过程中其他通信者导致的阻塞和干扰,以及在multi-path传输过程中的自干扰.
• 以较低的功率传输信号, 可以将信号隐藏在天然噪声的背景中, 以提高传输的隐私性
  通过引入伪随机性, 即使有人知道了调制信号的先验知识, 也无法对信号传输形成阻塞, 因为他不知道伪随机性的特征.而在multi-access通信过程中, 如果每个发送信号者都在发射信号上加一个独特的伪随机性/伪随机码, 并告知相应的接收者该伪随机码的特性, 则可以实现不受干扰的传输. 这一思想称之为CDMA(code division multi-access).
  由于时间色散信道的影响,多径传输会产生自干扰, 通过伪随机性也可以抵消这一干扰的影响.
  扩频通信系统的简图如图 1-1所示
  

随机序列的到达要和接受端对随机序列的解调达到同步,因此在通信过程开始之前, 要先对接收发送伪随机序列, 以达到同步, 然后再开始信息传输.
干扰或为窄带, 或为宽带, 这取决通信场景, multi-access过程和multi-path过程的干扰显然存在很大不同.
在扩频通信系统中, 调制方式一般为PSK, 或者FSK.
PSK主要用于发送-接受两端的相位相干能够持续较长时间的情况(指远大于带宽之倒数). 伪随机序列经过PSK调制后的信号成为直接序列(DS)或者伪噪声扩频信号.
FSK主要用于其他情况. 其调制后的信号称为跳频信号(FH).

2. 多天线系统

在不拓展带宽的情况下, 可以在接收端使用多个天线进行接受, 通过增加空间的分散性, 以减轻衰落造成的影响. 相同的效果, 在发射端使用多天线系统也可以达到.
多发射天线还能以使通信速率增加N倍数，但由于天线结构无法早在空间上达到正交。 一次存在互信道干扰（interchannel interference，ICI）

复用（Multiplexing）这个词通常用在传输上，将一个物理信道根据时间、频率、空间等资源划分为多个虚拟信道。这么做的好处有二：一是减少管道的个数，为运营商减少线路成本；二是提升单通道的容量。从作用上看都是针对传输而言的，与具体用户无关。
多址则应用在接入中我们知道在同一个基站下，不同的用户利用相同的资源（同一时间，同一频率）发出通信请求肯定会发生冲突。而多址技术正是用来解决这个问题：如何划分资源块，使更多的用户终端（如手机）能够在不发生冲突的情况下获得服务。当然，处理好用户接入的问题能够提升服务质量并带来商业效益。
例：
将10MHz的频率资源，划分成5个2MHz，作为子信道，这种做法，叫复用。5个的用户使用这些子信道，每个子信道变成了用户的“址”，这叫多址。

频分复用(frequency division multiplexing, FDM)-(FDMA频分多址)：
频分复用的目的在于提高频带利用率。通常，在通信系统中，信道所能提供的带宽往往要比传送一路信号所需的带宽宽得多。因此，一个信道只传输一路信号是非常浪费的。
为了充分利用信道的带宽，因而提出了信道的频分复用问题。就是不同用户分别用不同频段, 同时和基站通信，因为接受端可以放大特定频段的信号，也就是可以将其他信号剔除
按频率划分的不同信道，用户分到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带，可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（带宽指频率带）

例：
在8：00时，A，B，C三人都要向外打电话，移动公司为了节省带宽，采用频分复用技术，将A, B, C三人的信号频率，通过调制技术，调到不同的频段（要加上隔离频带，以防止邻路信号间相互干扰),合并后的复用信号，原则上可以在信道中传输，但有时为了更好地利用信道的传输特性，还可以再进行一次调制。在接收端，可利用相应的带通滤波器(BPF)来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各自的相干解调器便可恢复各路调制信号。在接收端，可利用相应的带通滤波器(BPF)来区分开各路信号的频谱。然后，再通过各自的相干解调器便可恢复各路调制信号。
优缺点
频分复用系统的最大优点是信道复用率高，容许复用的路数多，分路也很方便。因此，它成为目前模拟通信中最主要的一种复用方式。特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。频分复用系统的主要缺点是设备生产比较复杂，会因滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而产生路间干扰。
OFDM 正交频分复用
上个例子讲到ABC三个用户的信号都要经过调制，OFDM与FDM不同之处在于，OFDM分采用正交子载波进行调制。正交载波的意义在于充分利用带宽，且互不干扰. ODFM将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，采用IFFT和FFT实现调制和解调
OFDM采用子载波: $e^{j2\pi n\Delta ft}$
对于OFDM，设相邻子载波的频率间隔$\Delta f=\frac{1}{T}$, 其中$T$是所谓的符号持续时间(symbol interval或者symbel duration time), 则不同的子载波, 其内积为0, 即正交.
但不同子频带之间存在重叠.

OFDM的优点

• 高频谱效率，频带利用率高
• 对抗频率选择性衰落和载波间干扰 (多径衰落)
• 支持宽带传输，消除ISI影响
  OFDM的缺点
• 对频偏和相位噪声比较敏感
• 功率峰值与均值比 (PAPR)大，导致射频放大器的功率效率较低

时分复用(TDM)
就是首先需要同步，大家公用一个时间基准.
时分复用原理如下. 比如把每秒分为十份，每份0.1秒，这就是十个时隙，每个时隙只给一个用户使用，所以不同用户依次跟基站通信，也就没有了干扰。
按时间划分成不同的信道，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序列号的间隙，可见时分复用的所有用户是在不同时间占用同样的频带宽度
码分复用（CDM）
就是不同用户在不同的编码方式下实现通信
例1
如果大家都用各自的语言说话，有的人说英语，有的人说法语，有的人说中文，那就是码分多址。

复用技术更偏向于电话信道这种用户位置和用户需求比较固定的场景. 而multi-access技术则更偏向于无线通信/ 卫星通信这种动态变化的场景.

频率复用因子
为了方便安排频率的复用，人们引入了小区簇的概念。小区簇是可以使用全部可用频率的最小小区集合，即在该集合内的小区使用不同的频率，而在该集合之外的小区可以使用对应的相同频率。小区簇中小区的个数即称为频率复用系数，有时也被称作频率复用因子，典型值为1、4、7、12。

Full frequency reuse and partial frequency reuse are two techniques used in wireless communication systems to efficiently utilize the available radio frequency spectrum.

In full frequency reuse, the entire frequency band allocated to a wireless communication system is used for both the downlink (from the base station to the user) and uplink (from the user to the base station). This means that all cells in the system share the same frequency band and interference can be a problem. However, with proper power control and other interference mitigation techniques, full frequency reuse can offer higher spectral efficiency than other techniques.

In partial frequency reuse, the frequency band allocated to the system is divided into multiple sub-bands or frequency channels, and these sub-bands are allocated to different cells in the system. In other words, adjacent cells use different sub-bands or channels, which reduces interference between them. The sub-bands allocated to each cell can be divided into a common area where all users in the cell share the same sub-band, and a dedicated area where each user in the cell is assigned a unique sub-band. Partial frequency reuse allows for better interference management and better coverage, but at the cost of lower spectral efficiency compared to full frequency reuse.

Both techniques have their advantages and disadvantages, and the choice between them depends on the specific requirements and constraints of the wireless communication system.

频率复用因子是无线通信系统中使用的一个参数，用于确定将频道分配给系统中不同小区。

在蜂窝网络中，一组小区通常被分配一个频道簇。频率重用因子指定该频道簇可以在整个网络中复用的次数。例如，如果频率重用因子为1，则相同的频道簇可以在网络中的每个小区中使用，也就是说，每个小区使用的子频带均不同，某个的子频带能且只能被使用一次，易知在频带复用因子越低，子频带数目被划分得越多。 而如果频率重用因子为3，则相同的频道簇可以在每个第三个小区中使用。也就是说，这个子频带可以被使用三次。

频率重用因子是优化可用无线电频谱利用和减少小区之间干扰的重要参数。较高的频率重用因子通常会带来更好的频谱效率（也就是基本就一段频谱，大家就一起用他），因为可以使用相同的频谱服务更多的小区，但也会导致更多的小区之间干扰。所以频谱效率提升了，但同频干扰多了。另一方面，较低的频率重用因子可以减少干扰，但可能会导致频谱利用效率低下。频率重用因子的选择取决于无线通信系统的具体要求和限制。

“断链要求”是指通信或数据传输系统必须满足的特定标准或要求，以保持一定的连通性或服务质量。 “断链”是指系统或网络不可用或未能按预期运行的一段时间，这可能导致数据或通信流的中断或中止。 断链要求通常规定了系统在一定时间内可以经历的最大允许停机时间或干扰量，以及任何其他相关的性能指标，例如信号质量、错误率或延迟。 满足这些断链要求对于确保系统或网络能够向其用户提供可靠和一致的服务至关重要。

The satellite system simulator is system-level and hence, it performs neither simulations at packet nor at burst level, and at physical layer

“at packet” 意思是在网络中传输的单个数据包的级别上。这可能包括模拟单个数据包在网络中传输时的行为，经过路由器和交换机的处理，并最终到达目的地。例如，在数据包级别上的模拟可能考虑诸如数据包大小、传输速度、路由决策和纠错机制等因素，以便准确地模拟网络的行为和测试系统的性能。

“Packet”是计算机网络中传输数据的一个基本单位。它是一种标准格式，用于在计算机之间传输信息，包括要传输的数据信息以及将数据传输到其预定目的地所需的地址信息。术语“packet”来自于发送从一个位置到另一个位置的信息包或数据包的概念。数据包的大小取决于网络类型和应用程序的类型，但通常在几个字节到几千字节之间。数据包是现代数字通信的重要组成部分，并广泛用于各种应用程序，包括电子邮件、网页浏览、视频流媒体和在线游戏。

路由器和交换机是计算机网络中用于连接不同设备和网络的设备。路由器是一种设备，用于将多个网络连接在一起，并根据各个网络的IP地址, 在它们之间传递数据。路由器使用路由表来确定数据从一个网络到另一个网络的最有效路径。路由器经常用于家庭和办公室网络, 将家庭网络和办公室网络连接到互联网中。
交换机是连接网络内多个设备（例如计算机、打印机和服务器）的设备。它在OSI模型的数据链路层操作，该层负责在同一网络中移动数据。交换机使用MAC(Media Access Control)地址来识别网络上的各个设备，并将数据转发到适当的目标。

路由器和交换机都是现代计算机网络的基本组成部分，并用于广泛的应用，从小型家庭网络到大型企业网络。它们有助于确保设备和网络之间的可靠、快速和安全的通信。