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1、* 通 信 原 理 程琳程琳 兰州大学信息科学与工程学院 M.P: +86-13993113069 Email: chenglin or chenglinwtt Address：School of Information Science *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-29 2. 通信发展简史和未来技术展望 三、通信技术未来发展展望： 1、通信的数字化进程：模拟通信（AM/ FM/ PM）；频分复用技术（FDM）； 数字 通信（如电报通信）； PCM的提出 时分复 用技术（TDM）； 时分多址接入技术。 2、通信的远程和大容量化进程：短波通信 、同轴电缆通信、微波通信、光纤通信
2、（宽 带光纤）、卫星通信； 3、通信的网络和综合化进程：公用交换电 话网（PSTN）、Internet网络、综合业务 数字网（ISDN）、B-ISDN、异步转移模式 ATM 、信息高速公路、NGN技术。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-30 2. 通信发展简史和未来技术展望 4、通信的移动化和个人化进程：点对点 通信（P-TO-P） 网络化通信 移动通信 （GSM CDMA） 第一代移动信系统（大哥大）； 第二代移动通信系统 （GSM）； 多媒体第三代（3G）移动通信个人通信 第四代移动通信系统也在研制当中，后4G 卫星直播电视（DBS） 数字互动电视（机 顶盒）数字电视是今后
3、的主要发展趋势 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-31 2. 通信发展简史和未来技术展望 尤其是个人通信系统(PCN)目标的 实施要实现（5W）： 无论任何人 (Whoever) 在任何时候 (Whenever) 在任何地方 (Wherever) 与另一个人 (Whomever) 进行任何类型 (Whatever) 的通信。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-32 2. 通信发展简史和未来技术展望 由此总结通信发展的总体趋势是： 1.三网合一：电信网移动、固定电话网、 Internet互联网、CATV有线电视网，（甚至 可以利用电力网实现通信）这三者互相竞争， 互相
4、逐渐融合； 2.通信的数字化； 3.通信的人性化； 4.设备小型化、廉价化； 5.通信高速化； 6.信息类型多样化。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-33 通信发展现况举例-中国大陆无线寻呼 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-34 报章拾遗 据2004年12月7日兰州晨报报道： 在2004年12 月6日，甘肃省无线电管 理委员会通过媒体向社会各界发出公告称 ，将收回联通寻呼、万众寻呼、公安寻呼 等9家寻呼台的频率，此举标志着兰州的 寻呼台彻底绝迹，也意味着寻呼业从此告 别陇原大地。 通信技术新旧更替的速度之快由此可 见一斑。 此前（大概2001年前后）电报也已获
5、此遭遇，“光荣退休”了。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-35 3. 通信系统和通信网的构成 本节的主要内容为： 通信系统的基本概念 通信系统的一般模型及构成 模拟通信系统组成模型及特征 数字通信系统组成模型及特征 通信网系统模型及构成 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-36 一、 通信系统的基本概念 通信、信息社会； 通信网，信息网。 信息 语言文字图像 人力 马力 电话、广播 邮政 电报 Email 烽火台 电视 多媒体 信息社会 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-37 一、 通信系统的基本概念 通信：具体说就是克服时空距离上的障碍，迅速而准 确
6、地传递信息(消息)，或曰互通信息。 Communication，信息交流； Telecommunication，电信号的处理和传输 通信系统： 通信中所需要的一切技术设备和传输媒质构成的总体 。一般指点到点通信所需要的全部设施，包含软、硬两 个方面。 通信网 ： 指由许多通信系统组成的多点之间能够相互通信的全 部设施。譬如 移动通信网：m个站点, 每个站点n个用 户。 传输、复用、交换、网络构成了现代通信的四大技 术 ，通信原理一般只涉及传输、复用技术部分。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-38 一、 通信系统的基本概念 模拟信号与数字信号： 1、模拟信号：幅度值连续（时间可连
7、续也可以不连续 ) 2、数字信号：有限个幅度值（时间可连续也可离散 ) 基带信号与频带（已调）信号 1、基带信号：一般指未调制过的信号，其能量主要集中 在零频率附近 2、频带信号：一般指经过调制以后的信号，其能量主 要集中在某一较高载波频率附近 则经组合后有四种形式的信号 模拟基带信号 模拟频带信号 数字基带信号 数字频带信号 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-39 模拟基带信号的瞬时值状态连续无限， 如正弦信号语音信号视频图像信号等 。 模拟频带信号的参数A（幅度）、F（频 率）、P（相位）状态数无限的信号形式 。 数字基带信号的瞬时值状态数有限。如 计算机、电报机等设备输出的
8、信号。 数字频带信号的参数A.F.P状态数有限 。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-40 模拟信号的波形示意图 (b)时间离散的模拟信号（抽样信号） (a) 时间连续的模拟信号； *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-41 数字信号的波形示意图 (a) 二进制波形 (b) 2PSK 波形 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-42 一、 通信系统的基本概念 模拟通信与数字通信 1、模拟通信与模拟通信系统 信道中传输的是模拟信号（特征为幅度 连续，时间可连续也可离散）时则称为 模拟通信。可以构成点点单路通信系 统、点点多路通信系统（基于FDM） 、通信网（m个
9、站点, 每个站点n个用户 ）。由此构成的利用模拟信号传递消息 的通信系统则称为模拟通信系统。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-43 一、 通信系统的基本概念 2、数字通信与数字通信系统 如若信道中传输的是数字信号（一般特 征为幅度离散，一般时间也离散 ）时则 称为数字通信。在此基础上利用数字信 号传递消息的通信系统 则称为数字通信 系统。 3、通信网 利用交换设备将多个通信系统连接起来 就形成了通信网。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-44 二、通信系统的一般模型及构成 通信系统的一般模型及构成 图1.1 通信系统的一般模型 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、
10、通信工程系-45 二、通信系统的一般模型及构成 信源：发出消息的源。 连续信源-模拟信号； 离散信源-符号序列，数字信号 发送设备：将消息转换为适于在信道中传输 的信号，通过变换、编码或调制手段实现 信道（也叫传输媒介，会引入噪声源）：信 号传输的通道，可以是有线信道也可以是无线 信道，如电缆、光缆、自由空间等。 接收设备：作用与发送设备相反，完成反变 换、解码或解调任务，以将信号转换为消息 。 信宿：消息的接收者。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-46 通信系统示意图 -以蜂窝移动通信系统为例 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-47 三、模拟通信系统组成模型及特
11、征 图1.2 模拟通信系统组成模型 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-48 三、模拟通信系统组成模型及特征 （一）基本概念： （1）基带信号(调制信号):没有经过调 制的原始信号，如音频信号 （2）基带传输:基带信号直接通过基带 信道传输 （3）调制:将信号从低频端搬移到高频 端的过程。 （4）解调:将信号从高频端搬移到低频 端的过程。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-49 三、模拟通信系统组成模型及特征 （二） 需要研究的问题 （1）基带信号的特性 （2）调制原理 （3）解调原理 （4）已调信号的特性 （5）在有噪声的情况下系统的性能。 *-兰州大学信息科学与工
12、程学院电信、通信工程系-50 三、模拟通信系统组成模型及特征 （三）模拟通信的主要特点 （1） 抗干扰能力比较差 （2） 不易于实现保密通信 （3） 设备不易于大规模集成 （4） 不适应飞速发展的计算机通信 的要求 （5） 设备简单、易于实现。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-51 四、数字通信系统组成模型及特征 图1.3 数字通信系统模型 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-52 四、数字通信系统组成模型及特征 （一）基本概念: 1、编码：泛指把信源输出变换到适合信 道传送的信号所需的设备。编码详细可 分为：信源编码、信道编码。 2、译码：就是编码的反变换所需的设
13、备 。译码详细可分为：信源解码、信道解 码。 此外为实现信息的保密通信，还应有加 密、解密处理。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-53 四、数字通信系统组成模型及特征 （二）需要研究的问题 1、 数字基带信号的特性（A/D变换）； 2、 数字调制与解调原理； 3、 已调信号的特性； 4、 数字通信系统的抗干扰性能； 5、 信道编码、译码（差错控制方式）； 6、 加密、解密； 7、 同步。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-54 四、数字通信系统组成模型及特征 （三）数字通信系统的主要特点： 1、抗干扰能力强 *数字信号可多次再生，再生后无失真 现象（即噪声不累积）
14、 *自动检错、纠错 2、具有良好的灵活性和通用性 3、便于加密 4、数字通信设备易于大规模集成 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-55 模拟通信系统Vs.数字通信系统 与模拟通信系统相比，数字通信系统的优越性： （1） 抗干扰能力强 （2） 便于进行各种数字信号处理 （3） 易于实现集成化和小型化 （4）经济效益优于模拟(载波)通信 （5）传输与交换很容易结合起来综合业务 （6）便于实现时分多路复用 数字通信系统的缺点： （1） 占用较宽频带，资源利用率较低 （2） 对信号同步要求严格 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-56 五、通信网系统模型及构成 T 通信网的构
15、成： 1）终端设备：电话、 监视器（摄像头）、 显示器等 2）传输设备：电缆、 光缆、微波、卫星等 3）交换设备：程控交 换、ATM交换、光交 换等设备 4）协议和准则： 电话信令（No.7信 令）、数据网协议等 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-57 五、通信网系统模型及构成 电路交换网：需要呼叫等指令将两个用户间的 电路接通后，电路归他们使用直到通信结束， 这种方式要求实时性强，一般占时比较长，经 历了空分交换机以及程控交换机阶段。 信息交换网：这是以信息包进行交换的的信息 交换。一般是计算机数据通信网采用这种存储 转发方式。经历了分组交换网、综合业务数字 网（ISDN）、同
16、步转移模式（ STM ）、异步 转移模式（ATM）快速分组交换网、高速互联 网。目前逐渐由IPV4向IPV6过渡，网络（ Net）将会演变为网格（Grid）。 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-58 五、通信网系统模型及构成 信源/ 收信者 传输系统 交换 系统 传输系统 信源/ 收信者 电路 分组 ATM 供电 纵横 一个完整的通信网系统示意图 *-兰州大学信息科学与工程学院电信、通信工程系-59 4. 通信系统的分类 本节的主要内容为： 按消息物理特征分类 按调制方式分类 按传输信号的特征分类 按通信工作波段分类 按信号传输媒质分类 按传送信号的复用方式分类 按通信方式分类 *-兰州大学信息科学与工程
