《现代通信技术 第3版 教学课件 ppt 作者 谭中华 第一章 现代通信技术概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信技术 第3版 教学课件 ppt 作者 谭中华 第一章 现代通信技术概述（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、现代通信技术,机械工业出版社.北京,内容简介,第一章 现代通信技术概述 第二章 模拟通信 第三章 模拟信号数字化 第四章 数字信号的基带传输 第五章 数字信号的频带传输 第六章 信道复用和多址方式 第七章 同步原理 第八章 通信技术在移动通信系统中应用举例,第一章 现代通信技术概述,1.1通信的基本概念和分类 1.1.1通信的定义 1.1.2通信的分类 1.1.3通信方式 1.2通信系统 1.2.1 模拟通信系统 1.2.2 数字通信系统 1.2.3 数字通信系统的优缺点 1.3 信号、信道与噪声 1.3.1信号 1.3.2信道及其容量 1.3.3信道噪声 1.4通信系统的主要性能指标 1.4
2、.1模拟通信系统的基本参数 1.4.2数字通信系统的基本参数 1.5 通信技术的发展与现状 1.5.1通信发展历史 1.5.2通信技术发展趋势,第一章 现代通信技术概述,本章内容 1. 通信的发展历史和趋势 2. 通信系统性能指标 3. 基本的通信技术概念 4. 通信系统的概念和组成 5. 信道和噪声,1.1 通信的基本概念和分类,1.1.1通信的定义 在人类的生产和社会生活中离不开信息的交流与传递。在这种交流和沟通过程中不同的人们采用了不同的方式，比如采用面对面交流、采用固定电话、移动电话、电子邮件、即时通信软件等多种不同的方式，他们之间进行交流和沟通的目的是要进行相互之间的信息或者资源共享
3、。,1.1 通信的基本概念和分类,对于上面我们所提到的固定电话、移动电话、电子邮件等方式，只是我们进行信息传递的一种方式，这些通过某种载体实现信息的传递和交换的过程，我们称之为通信。对于信息可以有多种不同的表现形式，如使用语言、文字、数字、图像等来表示。,1.1 通信的基本概念和分类,1.1.2通信的分类 1.按传输介质分类 按照传输介质分，通信可分为两大类：一类是有线通信，以看得见摸得着的实体传输线缆作为传输载体。常见的有线介质如电缆、光纤、导线等。一类是无线通信，利用无线电磁波作为载体。常见的无线通信有微波通信、卫星通信、短波通信、移动通信、中长波通信等。,1.1 通信的基本概念和分类,1
4、.1 通信的基本概念和分类,2.按信号类型分：模拟通信系统和数字通信系统 3.按是否调制分：基带通信和频带通信 4.按是否移动分：固定通信和移动通信,固定电话,移动电话,1.1 通信的基本概念和分类,1.1.3通信方式 1.单向、双向通信 单向通信指信号单方向传输的通信方式，如点对多点的广播，无线寻户机、电视等，由于信号只能单向传输，在这种方式中，通信双方缺乏互动。,无线寻呼机,纸筒通话,1.1 通信的基本概念和分类,图中是同频单工方式，通信双方工作在相同的频率上，发送时不接收，接收时不发送，采用按讲方式。,1.1 通信的基本概念和分类,半双工指的是通信双方都能收发信息，但是不能同时收发信息的
5、通信方式，主要用于专用通信中，如汽车调度。如图，基地台（甲）是双工方式，它的收发信机同时工作，发射机采用点对多点方式，同时向所有的移动台发送信息，其收信机同时接收所有移动台发送的过来信息；而移动台（乙）方是按键讲话（Push-Talk）的方式，能接收基地台（甲）发送的信息，只有需要发送的时候，按下发送键，发送信息给基地台。,1.1 通信的基本概念和分类,2.并行、串行通信 并行通信就是将几位数字码元一起同时传输的通信方式，串行通信是将数字码元按照时间先后顺序一位一位进行传输的通信方式。,串行通信,并行通信,1.1 通信的基本概念和分类,3.同步、异步通信 串行通信分为同步和异步通信。 同步通信
6、是要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送接收字符。 异步通信规定字符由起始位(start bit)、数据位(data bit)、奇偶校验位(parity)和停止位(stop bit)组成。起始位表示一个字符的开始，接收方可用起始位使自己的接收时钟与数据同步。停止位则表示一个字符的结束。异步通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的。,1.1 通信的基本概念和分类,4.点对点通信、网通信 点对点通信是最简单的通信，信息在两终端点之间传输。 当多点之间需要通信的时候，点与点相连接就构成网络，多点间通信就是网
7、通信；当然，网通信的基础也是点对点的通信。在网通信中，一般需要交换设备。,中兴数字程控交换机ZXJ10,1.2通信系统,我们可以将通信系统概括为一个统一的模型，即发送端（信源、发送设备）、信道（包括噪声）、接收端（接收设备、信宿）。,1.2通信系统,信源 信源又称为信息源，是信息的产生地。在通信系统中，信源功能就是产生消息，并把消息转换成原始电信号，例如在移动通信系统中，就可以把手机终端的送话器（话筒）当作信源，把人的声波信号通过送话器转换原始的模拟话音电信号。,1.2通信系统,发送设备 发送设备的基本功能是将信源发出的信号变换成适合在信道中传输的信号，可以采取调制、编码等手段。发送设备是一个
8、总体概念，包括许多具体的电路和系统。例如在移动通信系统中，可以把手机内部的音频处理模块、调制模块、射频模块等称为发射设备，手机送话器产生的模拟的话音电信号通过一系列编码处理以后，然后经过发射处理成上千兆的无线电磁波信号，通过天线辐射出去。,1.2通信系统,信道、噪声 从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介称为信道。信道可以是有线信道也可以是无线信道的。 信号在信道中传输，必然会叠加上许多无用的电磁噪声，这些噪声有来自于通信系统外界的，也有来自于通信系统内部产生的。这些电磁噪声与原有信号产生叠加效应或者减弱原有信号的能量，这样可能会使原有信号到达接收端之后不能还原成与发送端一致的信息。,1
9、.2通信系统,接收设备 接收设备与发送设备的功能正好相反，它的主要任务是从接收到的信号中正确恢复原始信号，有解调、译码等功能。 信宿 信宿又称为受信者或信息的接收者，是信息传输的终点，其作用是将信号转换（还原）成原始的消息。例如手机中的受话器将对方传来的电磁信号还原成声音。,1.2通信系统,1.2.1模拟通信系统 按传送模拟信号而设计的通信系统称模拟通信系统，普通的电话、广播、电视都属于模拟通信。,1.2通信系统,模拟通信系统需要两种变换。首先，发送端的连续消息变换成原始电信号，接收端收到的信号反变换成原连续消息。这里所说的原始电信号，由于它通常具有频率很低的频谱分量，不宜直接传输。因此，模拟
10、通信系统需要有第二种变换：将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号，并在接收端进行反变换。这种变换和反变换通常称为调制或解调。,1.2通信系统,有必要指出，消息从发送端传递到接收端并非仅经过以上两种变换，系统里可能还有滤波、放大、变频、辐射等过程。但本书只着重研究上述两种变换和反变换。其余过程被认为都是足够理想的，而不予讨论。,1.2通信系统,在模拟通信中，通过信道的信号频谱通常比较窄，因此信道的利用率较高。它的缺点是： 1）传输的信号是连续的，混入噪声后不易清除，抗干扰能力差； 2）不易进行保密通信； 3）设备不易大规模集成； 4）不能适应数据通信的要求。,1.2通信系统,1.2.2数字通
11、信系统 信息源发出的是模拟信号，经过取样、量化和编码等数字化处理后，以数字信号形式传送，这种通信方式叫数字通信。数字通信系统中可以使用数字传输方式，也可以使用模拟传输方式。,1.2通信系统,数字通信系统模型,1.2通信系统,1.信源和信宿 数字信源（如电传机、计算机等）输出的数字信号，模拟信源可通过抽样和量化变换为数字信源。信宿为信息的接收者。 这里需强调指出，随着信源和接收者的不同，信息的速率将在很大的范围内变化。例如，一电传打字机的速率为50bit/s，而彩色电视的速率为270Mbit/s。由于信源产生信息的种类和速率不同，对传输系统的要求也各不相同。,1.2通信系统,2.编码器和译码器
12、信源编码器主要起两个作用：一是实现模数转换，把信息源发出的连续信号变换为数字序列；二是降低信号的数码率，信号的数据率压缩都属于信源编码。信源译码器是信源编码器的逆过程。 信道编码器的作用是提高通信的可靠性。通常信道会遭受到各种噪声干扰，这些噪声均可能导致接收信号的错误。采用信道编码在发送端按一定的规则加入多余码元，使接收端能发现错码或纠正错码。信道译码的作用和信道编码的相反。,1.2通信系统,3.调制器和解调器 一般而言，编码器输出的编码信号不适宜直接送入信道进行传输，通常要进行某种变换以适应信道的传送，这个任务主要由调制器完成。调制主要有两类：一类仅作信号频谱变换，然后就直接传送，这种传输称
13、为基带信号传输；另一类除了作频谱变换外，还要进行频谱搬移；以信道复用和易于辐射。解调是调制的逆过程。,1.2通信系统,4.信道和噪声 信道是指信号传输的媒质，即传输信号的通路。信号在信道中传输，不可避免地引入发送和接收变换器和传输媒质的热噪声，还有各种干扰以及信道的衰减。信道的固有特性和干扰特性也会直接影响信号的变换方式，如通过电导体传播的有线信道和通过自由空间传播的无线信道，其信号的变换方式是不同的。不同频段的无线电波在空间传播的途径、性能和衰减（衰落）也是不同的。,1.2通信系统,5.定时同步系统 数字通信系统要正常工作，都必须有一稳定的定时同步系统。定时系统产生一系列定时信号，使系统有序
14、地工作，同步系统确保收发端机之间具有一定的（相对不变）时间关系。同步主要包括位（比特）同步、码元同步、群同步、载波同步和网同步等。 定时系统应产生一高稳定度高精度的主时钟及其相应的时序信号。,1.2通信系统,1.2.3数字通信系统的优缺点 1.抗干扰能力强 数字通信系统传输的是有限状态的数字信号。在收端是通过取样判决来恢复原始信号的。因此，在传输中只有当噪声在抽样时刻的绝对值与判决电平相比超过了某个门限时，才有可能误码。所以，数字通信比模拟通信抗干扰能力强。另外，数字通信采用纠错编码来进一步提高系统的抗干扰能力。,1.2通信系统,2.便于加密 数字通信中易于采用复杂的、非线性长周期码序列对信号
15、进行加密，从而使通信具有高强度的保密性。而模拟通信要实现高强度加密就比较困难。 在CDMA制式的移动通信系统中，采用长PN序列（伪随机码）对信息进行加密，每次通话都是在4.4万亿种码型中选择一种作为码型，所以其保密性能非常好。,1.2通信系统,3.容易实现高质量的远距离通信 模拟通信系统由于无法将信号与噪声分离，所以，噪声的影响是随着传输距离的增加而增加的，不利于长距离传输。数字通信系统则不然，它传输的是数字信号，在传输程中可采用再生中继的方法将信号受到的噪声干扰全部消除，再生出与发端相同的纯净信号继续传输，它不会因为传输距离的增加而使传输质量显著变坏，所以容易实现高质量的远距离传输。,1.2
16、通信系统,4.适于集成化、智能化 数字通信设备大都由数字电路构成，数字电路比模拟电路更易集成化。数字信号处理技术、数字信号处理器（DSP）和各种中央处理芯片（CPU）的迅速发展为数字通信设备的智能化提供了条件。数字通信设备必将向集成化、智能化、微型化、低功耗和低成本的方向发展。,数字芯片,CPU,1.2通信系统,5.占用频带宽 数字通信最大的缺点就是占用的信道频带宽。以电话为例，一路模拟电话仅占用约4kHZ带宽，而一路数字电话约占2064kHZ的带宽。不过，随着大量宽带传输信道（如光纤、数字微波和数字卫星等）和频带压缩技术的发展，带宽问题将可以逐步获得解决。 6.系统和设备比较复杂,1.3信道、信号和噪声,1.3.1信号 通信系统的重要功能就是传递信息，信息是人们认识世界改造世界的客观认识。比如古代烽火是外敌入侵的信息，书上文字“你好”表达的是问候的信息，总之，信息是包含在具体物质里面的，需要具体的事物来承载它。信号就是运载和传递信息的载体和工具。比如老师讲课时口里发出的是声音信号，是以声波的形式发出的；而声音信号中所包含的信息就是老师正讲授的内容。而学生自学时，通
