通訊工程課程

第 1 課 • 頻域分析

涵蓋傅立葉級數與傅立葉轉換以分析訊號頻譜。連結時域波形與頻寬及頻譜效率概念。

第 2 課 • 訊號類型與表示法

區分類比訊號與數位訊號，並介紹時域表示法。為後續的調變主題提供所需的數學語言。

第 3 課 • 通訊系統中的雜訊

描述熱雜訊、散粒雜訊及加成性白色高斯雜訊模型。建立訊號雜訊比作為主要的效能指標。

第 4 課 • 通訊系統模型

介紹區塊圖模型：來源、編碼器、通道、解碼器、接收端。建立本課程中通用的共享詞彙。

第 1 課 • 類比訊號多工

介紹用於結合多個類比通道的分頻多工。連結多工與頻譜分配及通道容量。

第 2 課 • AM解調變方法

涵蓋包絡檢測與同步解調變電路。評估每種方法的雜訊效能與實作取捨。

第 3 課 • FM解調變與雜訊效能

分析鑑頻器與鎖相迴路為基礎的FM解調變器，以及FM相對於AM的雜訊改善。示範FM的臨界效應。

第 4 課 • 振幅調變原理

推導AM訊號方程式並分析其頻譜與功率效率。連結調變指數與頻寬及解調變複雜度。

第 1 課 • 分時多工

將多個PCM資料流組織成TDM訊框，並分析同步需求。為數位階層與訊框標準做準備。

第 2 課 • 脈衝編碼調變

描述從取樣到二進位輸出的PCM編碼管線。連結PCM位元率與數位傳輸的頻寬需求。

第 3 課 • 來源編碼與資料壓縮

介紹熵、霍夫曼編碼與無損壓縮原理。示範來源編碼如何在通道傳輸前減少冗餘。

第 4 課 • 取樣理論與奈奎斯特準則

證明奈奎斯特-夏農取樣定理並分析疊頻。建立完美重建所需的最小取樣率。

第 1 課 • 正交分頻多工

推導OFDM子載波正交性、循環前綴與PAPR特性。將OFDM定位為現代寬頻標準的基礎。

第 2 課 • 載波同步與時序回復

處理相位與頻率偏移估計以及符元時序回復迴路。連結同步準確度與不可降低的BER底限。

第 3 課 • 基頻數位信令

涵蓋基頻系統中的線路碼、脈衝整形與符碼間干擾。建立匹配濾波器作為最佳接收器結構。

第 4 課 • 二元位移鍵控方案

推導BPSK、BFSK與OOK在AWGN通道上的BER表達式。比較二元方案間的功率與頻寬效率。

第 1 課 • 渦輪碼與LDPC碼

介紹用於接近夏農容量的渦輪碼與低密度奇偶檢查碼之迭代解碼。比較系統選擇上的複雜度與延遲取捨。

第 2 課 • 線性區塊碼

建構漢明碼與循環碼的生成矩陣與同位檢查矩陣。使用漢明距離分析錯誤檢測與更正能力。

第 3 課 • 交錯與ARQ協定

將交錯與FEC結合以對抗叢發錯誤，並介紹ARQ重傳策略。分析混合式ARQ的吞吐量效率。

第 4 課 • 摺積碼

以格子圖表示摺積編碼器，並應用維特比解碼。評估用於實際鏈路設計的自由距離與編碼增益。

第 1 課 • 分集技術

實作空間、頻率、時間與極化分集以對抗衰落。量化分集增益與合併方法的效能。

第 2 課 • 大尺度路徑損耗模型

應用對數距離與經驗模型來預測中位接收功率。連結遮蔽邊際與鏈路預算可靠度目標。

第 3 課 • 通道估計與等化

應用導頻為基礎的通道估計與適應性等化來減輕ISI。連結等化複雜度與通道同調時間。

第 4 課 • 無線電波傳播機制

解釋反射、繞射、散射與自由空間路徑損耗。為所有經驗與統計通道模型提供物理基礎。

第 1 課 • 展頻系統

推導直接序列與跳頻展頻運作及干擾邊際。連結處理增益與干擾抑制及隱蔽通訊。

第 2 課 • 鏈路層與資料鏈結協定

涵蓋資料鏈結層的訊框、流量控制與錯誤控制。連結鏈路層功能與可靠的端對端資料傳遞。

第 3 課 • 隨機存取協定

分析ALOHA、分槽ALOHA與CSMA協定的吞吐量與延遲。提供MAC層設計所需的佇列理論基礎。

第 4 課 • 多重存取基礎

比較FDMA、TDMA、CDMA與OFDMA的資源分配策略。建立驅動系統設計選擇的容量與干擾取捨。

第 1 課 • 天線系統與射頻前端

描述天線增益、輻射場型、極化與阻抗匹配。連結天線選擇與鏈路預算及干擾管理。

第 2 課 • 發射器與接收器架構

分析超外差與直接降頻接收器架構，以及發射器鏈路元件。識別關鍵非理想性：相位雜訊、IQ不平衡與非線性。

第 3 課 • 系統效能指標與測試

定義BER、吞吐量、延遲、可用性與頻譜效率作為系統KPI。介紹每個指標的測試設備與量測程序。

第 4 課 • 鏈路預算方法論

建構一個系統性的鏈路預算，考量發射功率、增益、損耗與邊際。示範每個參數如何影響接收SNR與鏈路可靠度。