通信技术入门课件

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1、1.3 通信技术入门通信技术入门1.3.1 通信的基本原理通信的基本原理1.3.2 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信1.3.3 光纤通信和无线通信光纤通信和无线通信1.3.4 移动通信移动通信2第1章 信息技术概述1.3.1 通信的基本原理通信的基本原理（1） 通信系统的基本模型通信系统的基本模型（2） 调制与解调调制与解调（3） 多路复用技术多路复用技术3第1章 信息技术概述什么是通信什么是通信(communication)？n广而言之，通信就是信息的广而言之，通信就是信息的(远距离远距离)传递与交流传递与交流n现现代代通通信信使使用用电电波波或或光光波波传传递递信信息息的的技技术术，也

2、也称称为为电电信信（telecommunication），如如电电报报、电电话话、传传真真、电电子子邮邮件、件、BBS、QQ等等n利利用用书书、报报、杂杂志志、磁磁带带、光光盘盘等等信信息息传传递递均均不不是是现现代代通通信信n广广播播和和电电视视也也使使用用电电波波传传递递信信息息，不不过过是是一一种种单单点点向向多多点点发送信息的发送信息的单向通信单向通信4第1章 信息技术概述通信系统的模型通信系统的模型n通信的通信的三要素三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号n举例举例:信道的任务是迅速、可靠而信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到准确地将信号从信源

3、传输到信宿信宿被传输的信息都必须以被传输的信息都必须以某种电某种电(或光或光)信号的形信号的形式才能进行传输式才能进行传输发送信息发送信息的设备的设备接收信息接收信息的设备的设备有线电话有线电话移动电话移动电话计算机通信计算机通信信源信源/信宿信宿电话座机电话座机手机手机计算机计算机信号信号话音经电话机转话音经电话机转换成为变化的换成为变化的电电流信号流信号话音经电话机转换成为话音经电话机转换成为压缩编码后的数字信号压缩编码后的数字信号编码、打包后的数字信编码、打包后的数字信号号信道信道电话线和中继器电话线和中继器等传输设备等传输设备无线电波、基站等无线电波、基站等双绞线、集线器、路由双绞线、

4、集线器、路由器、光纤等器、光纤等5第1章 信息技术概述模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号n通通信信系系统统中中被被传传输输的的信信息息必必须须转转换换成成某某种种电电信信号号(或或光光信信号号) 才能进行传输才能进行传输t数字信号数字信号信号信号强度强度模拟信号模拟信号信号信号强度强度tn电信号电信号(或光信号或光信号) 有两种形式：有两种形式：n模模拟拟信信号号形形式式: 通通过过连连续续变变化化的的物物理理量量（如如信信号号的的幅幅度度）来来表表示示信信息息，例例如如人人们们打打电电话话或或者者播播音音员员播播音音时时声声音音经话筒经话筒(麦克风麦克风)转换得到的电信号；转换得到的电信号

5、；n数数字字信信号号形形式式: 使使用用有有限限个个状状态态(一一般般是是2个个状状态态)来来表表示示（编编码码）信信息息，例例如如电电报报机机、传传真真机机和和计计算算机机发发出出的的信信号都是数字信号号都是数字信号 6第1章 信息技术概述模拟信号如何传输？模拟信号如何传输？n近距离传输：近距离传输：n直接传输直接传输 (如：如：MP3播放器播放器 耳机耳机 ；计算机输出信号；计算机输出信号 投影仪投影仪)n远距离传输：远距离传输：n通过通过载波载波来传输模拟信号来传输模拟信号(如：广播电台如：广播电台收音机收音机)n什么是什么是载波载波？ n研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够

6、比其他研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信息的息的载波，载波，把模拟信号放在把模拟信号放在(调制调制在在)载波上传输，则可比直接载波上传输，则可比直接传输远得多传输远得多7第1章 信息技术概述模拟信号如何进行载波传输？模拟信号如何进行载波传输？ 三种调制三种调制方法方法调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制信号调制信号(连续信号连续信号)调幅调幅(AM)

7、调频调频(FM)调相调相(PM)载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)实现信号调制与解调的设备分别称为实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器调制器”和和“解调器解调器”：8第1章 信息技术概述数字信号如何传输？数字信号如何传输？n近距离传输方法近距离传输方法基带传输基带传输n近距离传输时：不加处理直接进行（如：近距离传输时：不加处理直接进行（如：USB连接）连接）n远距离传输方法远距离传输方法通过载波来传输数字信号通过载波来传输数字信号(频带传输频带传输)9第1章 信息技术概述数字信号的三种调制方法数字信号的三种调制方法( (ASKASK) )幅移键控幅移键控( (FSKFSK) )频移键

8、控频移键控0 00 01 11 10 01 10 00 00 01 10 0 调制信号调制信号 (两个状态两个状态)( (PSKPSK) )相移键控相移键控载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)数字调制、解调器：数字调制、解调器：调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号10第1章 信息技术概述小结小结1: 远距离通信远距离通信必须使用必须使用MODEM 通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调器，通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调器，它们通常做在一起，称为调制

9、解调器它们通常做在一起，称为调制解调器(MODEM)信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)调制后调制后的载波的载波 信号信号调制后调制后的载波的载波 信号信号调制调制(解调解调)器器(调制调制)解调器解调器载波载波载波载波信源信号通过信源信号通过调调制器制器 调整载波调整载波的某个参数的某个参数(幅幅度、频率或相位度、频率或相位)到达目的地后，使用到达目的地后，使用解调器解调器把载波所携带把载波所携带的信号检测出来，恢的信号检测出来，恢复为原始信号的形式复为原始信号的形式经过调制后的载波经过调制后的载波信号，携带着被传信号，携带着被传输的信号在信道中输的信号在信道中进行长距离传输进行长距离

10、传输11第1章 信息技术概述怎样实现低成本传输？怎样实现低成本传输？ n分析：分析： n一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输量通常远超过传输1路用户信号所需的能力路用户信号所需的能力n采用的技术采用的技术多路复用技术多路复用技术(Multiplexing)n多路信号使用同一条传输线同时进行传输多路信号使用同一条传输线同时进行传输n方法：方法：n频分多路频分多路复用复用（FDM）n时分多路时分多路复用复用（TDM）n波分多路波分多路复用（复用（WDM）12第1章 信息技术概述频分多路复用频分多路复用(Frequency Division

11、 Multiplexing, FDM) n思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分过频分多路复用器多路复用器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在同一传将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器分路器(DEMUX)把不同把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备频率的载波分离出来，送到不同的接收设备n工作原理：工作原理： DEMUX MUX 共享的传输信道共享的传输信道载波频率载波频率f1调制调制调制调制载波频率载波频率fn载波频率载波频

12、率f1解调解调解调解调载波频率载波频率fnf将不同频率将不同频率的载波信号的载波信号合成在一起合成在一起使用一组滤波器使用一组滤波器分解出不同频率分解出不同频率的载波信号的载波信号13第1章 信息技术概述频分多路复用举例频分多路复用举例1n广播电台节目广播电台节目的发送与接收的发送与接收频分多路复用频分多路复用分路器分路器(带通滤波器带通滤波器)信号信号发射发射信号信号接收接收n常见广播电台使用的载波频率常见广播电台使用的载波频率n中波中波 900 KHz(南京经济台南京经济台) 中波中波1008 KHz (南京新闻台南京新闻台)n短波短波 15.28 MHz(英国英国BBC) 短波短波 15

13、.29 MHz(VOA美国之音美国之音)n调频调频104.3MHz (南京体育台南京体育台) 调频调频105.8MHz(南京音乐台南京音乐台)14第1章 信息技术概述频分多路复用举例频分多路复用举例2n电视节目的发送与接收电视节目的发送与接收频道频道 载波频率载波频率(MHz)(MHz)频道频道载波频率载波频率(MHz)(MHz)频道频道载波频率载波频率(MHz)(MHz)1 187.7587.755 5123.25123.259 9230.25230.252 295.7595.75 6 6206.25206.251010238.25238.253 3103.75103.757 7214.25

14、214.251111246.25246.254 4115.25115.258 8222.25222.251212254.25254.25多多路路复复用用器器解调器解调器在天空中传输的在天空中传输的电磁波器电磁波器电视信号电视信号发射器发射器电视信号电视信号接收器接收器电视节目电视节目调制器调制器载波载波1电视图像电视图像及其伴音及其伴音调制器调制器载波载波2电视图像电视图像及其伴音及其伴音调制器调制器载波载波n电视图像电视图像及其伴音及其伴音电电视视调调谐谐器器(分路器分路器)15第1章 信息技术概述时分多路复用时分多路复用(Time Division Multiplexing, TDM) n

15、思想：各通信终端思想：各通信终端（计算机计算机、电话、电话）以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输进行数据传输n数字传输技术采用的多路复用技术是时分多路复用技术数字传输技术采用的多路复用技术是时分多路复用技术 n工作原理：工作原理： H F G E D C B A传输线路传输线路时间片时间片 G C终端终端 1终端终端 2终端终端 3终端终端 4 H D F B E A多路复用器多路复用器 4 3 2 1 4 3 2 1数据数据tMultiplexer多路分路器多路分路器终端甲终端甲终端乙终端乙终端丙终端丙终端丁终端丁 E A F B G C

16、H DDemultiplexer16第1章 信息技术概述1.3.2 模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信（1） 模拟通信模拟通信（2） 数字通信数字通信（3） 数字通信系统数字通信系统17第1章 信息技术概述模拟通信模拟通信n信源产生的信源产生的模拟信号模拟信号直接进行传输或者通过对载波调制直接进行传输或者通过对载波调制后进行传输的通信技术称为后进行传输的通信技术称为模拟通信技术模拟通信技术 n应用应用：n(传统的传统的)有线载波有线载波电话电话n无线电无线电广播广播n电视（卫星电视、数字有线电视除外）电视（卫星电视、数字有线电视除外）n优点：历史长，技术成熟，结构简单，成本低优点：历史长，技

17、术成熟，结构简单，成本低n缺点：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰，传输缺点：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰，传输质量不够稳定质量不够稳定n趋势：已经越来越多地被数字通信所取代趋势：已经越来越多地被数字通信所取代 18第1章 信息技术概述模拟通信技术应用举例（模拟通信技术应用举例（1）n传统的有线载波电话传统的有线载波电话 使用对称电缆或同轴电缆，前者使用对称电缆或同轴电缆，前者每一对线可传输每一对线可传输60路电话，后者路电话，后者可提供成千上万个话路可提供成千上万个话路多多路路复复用用(分分路路)器器 传输线路传输线路 (中继线和长途线中继线和长途线)MODEM载波载波1MODEM

18、载波载波2MODEM载波载波n多多路路复复用用(分分路路)器器MODEM载波载波1MODEM载波载波2MODEM载波载波n本地交换机本地交换机长途交换机长途交换机本地交换机本地交换机中继线中继线用户线用户线中继线中继线长途线长途线长途交换机长途交换机用户线用户线电子开关电子开关2x2交换机原理交换机原理19第1章 信息技术概述模拟通信技术应用举例（模拟通信技术应用举例（2）n电话拨号上网电话拨号上网: 利用模拟传输技术传输数字信号利用模拟传输技术传输数字信号20第1章 信息技术概述什么是数字通信？什么是数字通信？n将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源直接产将信源产生的模拟信号转换为数字信

19、号（或信源直接产生数字信号）之后，直接进行传输或通过用生数字信号）之后，直接进行传输或通过用数字信号数字信号对对载波进行数字调制来传输信息的技术称为载波进行数字调制来传输信息的技术称为数字通信数字通信n数字通信技术的数字通信技术的优点优点：n抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高n灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输n传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理n数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高

20、数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高n数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通信设备的小型化、微型化，也降低了功耗型化、微型化，也降低了功耗 21第1章 信息技术概述数字通信采用的技术数字通信采用的技术n数字调制数字调制/解调技术解调技术n调幅；调频；调相调幅；调频；调相n多路复用技术多路复用技术n时分多路；频分多路；波分多路时分多路；频分多路；波分多路n交换技术交换技术n电路交换；电路交换；分组交换分组交换n模模-数和数数和数-模转换技术；模转换技术；n数字编码和数据压缩技术数字编码和数据压缩技术22第1章 信息技术概述数

21、字通信技术应用举例（数字通信技术应用举例（1）n数字传输技术最早被长途电话系统采用数字传输技术最早被长途电话系统采用，当今长途电话系统的中继通信，当今长途电话系统的中继通信 PCM编码器编码器PCM解码器解码器PCM编码器编码器PCM解码器解码器多多 路路 复复 用用 器器分分 路路 器器光纤传输线路光纤传输线路 (中继线和长途线中继线和长途线)（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局）（本地电话局） （用户线）（用户线）（用户线）（用户线）数字传输技术数字传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟传输技术模拟声音信号在需要进模拟声音信号在需要进行远距离传输之前，先行远距离传输之前，先使

22、用使用PCM编码器变换编码器变换为数字信号形式（此过为数字信号形式（此过程称为程称为“数字化数字化”） 接收方所在地区的交换接收方所在地区的交换局使用解码器把数字信局使用解码器把数字信号还原成模拟声音信号号还原成模拟声音信号后，由用户线传输至接后，由用户线传输至接听方的电话机听方的电话机 数字信号经调制和复数字信号经调制和复用后，通过光纤传输用后，通过光纤传输到接收方所在地区的到接收方所在地区的交换局，再经解调和交换局，再经解调和分路处理，恢复为数分路处理，恢复为数字信号字信号 23第1章 信息技术概述数字通信技术应用举例（数字通信技术应用举例（2）n卫星电视数字传输：用数字传输技术传输模拟信

23、号卫星电视数字传输：用数字传输技术传输模拟信号 n数字有线电视数字有线电视n数字广播、数字电视数字广播、数字电视数字传输技术数字传输技术数字数字调制调制数字数字解调解调编码器编码器解码器解码器在空中传输在空中传输的电磁波器的电磁波器电视信号电视信号发射器发射器电视信号电视信号接收器接收器载波载波载波载波电视图像电视图像及其伴音及其伴音电视机电视机数字信号经调制和复数字信号经调制和复用后由天线发送至卫用后由天线发送至卫星，再由卫星进行转星，再由卫星进行转发，被卫星地面接收发，被卫星地面接收站所接收站所接收电视台的节目在发送到电视台的节目在发送到卫星去传输之前，先要卫星去传输之前，先要把图像和伴音

24、信号进行把图像和伴音信号进行数字化，还要进行数据数字化，还要进行数据压缩压缩 地面站对接收到的信号地面站对接收到的信号进行解调、解码后恢复进行解调、解码后恢复为模拟信号，再经由有为模拟信号，再经由有线电视电缆送到用户电线电视电缆送到用户电视机上播放视机上播放24第1章 信息技术概述数字通信系统的主要性能指标数字通信系统的主要性能指标 n数据传输速率数据传输速率(简称数据速率简称数据速率, data rate)n指指实际进行数据传输实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目时单位时间内传送的二进位数目n计量单位：计量单位： “位位/秒秒”(bps) 、“千位千位/秒秒”(kbps) 、“兆位兆

25、位/秒秒”(Mbps) 或或“千兆位千兆位/秒秒”(Gbps)等等n信道带宽信道带宽(也称为信道容量也称为信道容量, bandwidth)n一个信道允许的一个信道允许的最大数据传输速率最大数据传输速率n信道带宽与采用的传输介质、传输距离、多路复用方法、调制解调方法信道带宽与采用的传输介质、传输距离、多路复用方法、调制解调方法等密切相关等密切相关n误码率误码率(error rate)n指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例n端端延迟端端延迟(end-end delay)n指数据从信源传送到信宿所花费的时间。指数据从信源传送到信宿所

26、花费的时间。25第1章 信息技术概述1.3.3 光纤通信与无线通信光纤通信与无线通信（1） 传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点（2） 光纤通信光纤通信（3） 无线通信无线通信26第1章 信息技术概述传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点介质介质类型类型特点特点应用应用金属金属导体导体双绞线双绞线成本低成本低，易受易受外部高频电磁波外部高频电磁波干扰干扰，误码率较高；，误码率较高；传输距离传输距离有限有限固定电话本地回固定电话本地回路、计算机局域路、计算机局域网网同轴电缆同轴电缆 传输特性和传输特性和屏蔽特性良好屏蔽特性良好，可，可作为传输干线作为传输干线长距离传输长距离传输载波载波信号

27、，但成本较高信号，但成本较高固定电话中继线固定电话中继线路、有线电视接路、有线电视接入入光导光导纤维纤维光缆光缆传传输输损损耗耗小小，通通讯讯距距离离长长，容容量量大大，屏屏蔽蔽特特性性非非常常好好，不不易易被被窃窃听听，重重量量轻轻，便便于于运运输输和和铺铺设设。缺点是精确连接两根光纤很困难缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通电话、电视等通信系统的远程干信系统的远程干线，计算机网络线，计算机网络的干线的干线无线电波无线电波微波微波红外线红外线激光激光建设费用低，抗灾能力强，容量建设费用低，抗灾能力强，容量大，大，无线接入使得通信更加方便无线接入使得通信更加方便. .但但易被窃听、易受干

28、扰易被窃听、易受干扰广播，电视，移广播，电视，移动通信系统，计动通信系统，计算机无线局域网算机无线局域网27第1章 信息技术概述双绞线和同轴电缆双绞线和同轴电缆n原理：利用电流原理：利用电流(电压电压)传输信息传输信息n双绞线分类双绞线分类n3类线类线(10 Mb/s)；5类线类线(100Mb/s)； 6类线类线(200Mb/s)n无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 (UTP)；屏蔽双绞线；屏蔽双绞线 (STP)n学校的计算机机房一般采用学校的计算机机房一般采用5类无屏蔽双绞线类无屏蔽双绞线作为局域网的传输介质作为局域网的传输介质 同轴电缆同轴电缆内层导线内层导线金属屏蔽金属屏蔽外绝缘层外绝缘层绝缘体绝

29、缘体n同轴电缆分类同轴电缆分类n基带同轴电缆（基带同轴电缆（5050）n传输数字信号传输数字信号n宽带同轴电缆（宽带同轴电缆（7575）n传输模拟信号传输模拟信号信号线信号线地线地线套管套管无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线28第1章 信息技术概述光纤与光缆光纤与光缆多根光纤多根光纤保护层保护层防止光泄漏的吸收外壳防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层起保护作用的防护层外绝缘层外绝缘层光线光线光波在光纤中的传播光波在光纤中的传播n光导纤维（光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去重复此过程，光就沿着光纤传播下去） 纤芯纤芯 包

30、层包层保护层保护层光波光波n光缆光缆光光 纤纤保保护护层层29第1章 信息技术概述光纤通信原理光纤通信原理电信号电信号驱动驱动电路电路光源光源中继器中继器输出输出电路电路电信号电信号发送单元发送单元(电电/光转换光转换)传输单元传输单元接收单元接收单元(光光/电转换电转换)光调光调制器制器光纤光纤光纤光纤放大放大电路电路光检光检测器测器n光纤主要用于传输数字信号光纤主要用于传输数字信号， 0信号或信号或1信号直接对光进行调制信号直接对光进行调制(即控制即控制激光的通或断激光的通或断幅移键控幅移键控ASK)在发送端，由需要传输的在发送端，由需要传输的数字信号（电信号）去驱数字信号（电信号）去驱动

31、一个光源（半导体激光动一个光源（半导体激光器或发光二极管），并对器或发光二极管），并对发出的光信号进行调制发出的光信号进行调制在接收端，信号经放大后在接收端，信号经放大后由光检测器（半导体光电由光检测器（半导体光电管）进行检测、解调，转管）进行检测、解调，转换成电信号之后输出换成电信号之后输出调制后的光信号通过光纤调制后的光信号通过光纤进行传输，为了补偿光纤进行传输，为了补偿光纤线路的损耗，消除信号失线路的损耗，消除信号失真和噪声干扰，每隔一定真和噪声干扰，每隔一定的距离要接入中继器的距离要接入中继器30第1章 信息技术概述单模光纤：指光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度的单光线传输。具有较

32、宽的频带，传输损耗小，允许进行无中继的长距离传输，性能优于多模光纤 多模光纤：指光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度的多光线传输。频带较窄，传输衰减大，允许的无中继的传输距离较短31第1章 信息技术概述波分多路复用波分多路复用(Wave Division Multiplexing, WDM) n为提高传输效率，为提高传输效率，1根光纤中可以同时传输几种不同波长的光波，每种根光纤中可以同时传输几种不同波长的光波，每种光波各自传输自己所携带的信息，速率可达到光波各自传输自己所携带的信息，速率可达到 40G-100Gbit/sn原理：原理：光纤光纤发送端有发送端有N个个发送单元，它发送单元，它们各自

33、发出们各自发出不不同波长的光波同波长的光波通过复用器（称通过复用器（称为合波器）为合波器）合并合并起来，起来，进入同一进入同一根光纤进行传输根光纤进行传输接收端用分路器接收端用分路器(称为称为分波器分波器)将将不同波长的不同波长的光分开光分开，分别送到各，分别送到各自的光电检测器恢复自的光电检测器恢复出原始信号出原始信号示意图示意图复合光复合光32第1章 信息技术概述无线通信无线通信n原理：原理：模拟信号或数字信号模拟信号或数字信号使用电磁波使用电磁波调制后进行调制后进行传输传输1041051061071081091010101110121013101410151016 Hz双绞线双绞线同轴电

34、缆同轴电缆AM广播广播FM广播和广播和TV卫星卫星地面微波地面微波光纤光纤紫外线紫外线红外线红外线可见光可见光微波微波无线电波无线电波超短波超短波中波中波短波短波电磁波的种类与频率范围电磁波的种类与频率范围 无线电波无线电波: :10104 4 10 101111 (Hz) (Hz) 中波：中波： 0.3 0.3 3 (MHz) 3 (MHz) 短波：短波： 3 3 30 (MHz) 30 (MHz) 超短波：超短波： 30 30 300 (MHz) 300 (MHz) 微波：微波： 0.3 0.3 300 (GHz) 300 (GHz) 红外线：红外线： 10101111 10 101414

35、 (Hz) (Hz) 可见光：可见光： 10101414 (Hz) (Hz) 紫外线：紫外线： 10101414 10 101616 (Hz) (Hz) 无线广播无线广播电视、通信电视、通信通信通信33第1章 信息技术概述微波通信微波通信n微微波波：300MHz300GHz范范围围内内的电磁波，波长为的电磁波，波长为1 m1mmn特点：特点：n直直线线传传播播，不不能能沿沿地地球球表表面面传传播播（无无绕绕射射性性），需需要要每每隔隔几几十十公里设立一个中继站公里设立一个中继站n容量大、可靠性高容量大、可靠性高n建设费用低建设费用低n抗灾能力强抗灾能力强n应应用用：长长途途电电话话、蜂蜂窝窝移

36、移动动电电话话、全全数数字字高高清清晰晰度度电视电视（HDTV）等等34第1章 信息技术概述卫星通信卫星通信n卫卫星星通通信信: : 中中继继站站在在人人造造地地球球卫卫星星上上的的一种微波通信一种微波通信n优优点点：通通信信距距离离远远、频频带带宽宽、容容量量大大、抗干扰强、通信稳定抗干扰强、通信稳定n缺缺点点：造造价价高高、技技术术复复杂杂、有有较较大大延延时时、同步轨道卫星数目仅同步轨道卫星数目仅180180颗颗通信卫星通信卫星地面站地面站1 1地面站地面站2 2地地 球球卫星卫星卫星卫星卫星卫星地球地球3580035800公公里里赤道上方高度为赤道上方高度为35800公里的地方为公里的

37、地方为地球同地球同步轨道步轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同周期相同，在地面上看这种卫星好似静止不，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约动。一颗同步轨道卫星覆盖约120， 3颗同颗同步定点轨道卫星步定点轨道卫星可以覆盖地球的几乎全部面可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信积，进行二十四小时的全天候通信35第1章 信息技术概述1.3.4 移动通信移动通信（1） 什么是移动通信什么是移动通信（2） 移动通信原理移动通信原理（3） 第第2代和第代和第3代移动通信代移动通信36第1章 信息技术概述什么是移动通信？什么是移动通信？

38、n处于移动状态的对象相互间的通信处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等，如手机、无绳电话、寻呼系统等n优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息基站基站移动台移动台（手机）（手机）移动电移动电话交换话交换中心中心公用电话网公用电话网37第1章 信息技术概述蜂窝移动通信原理蜂窝移动通信原理n每每10km20km的的区区域域称称为为单单元元（形形似似蜂蜂窝窝），单单元元的的中中央央建建有有一一个个基基站站，该该单单元元内内所所有有手手机机都都向向该该基基站站发发送送信信号号并并接收基站发给的信号接收基站发给

39、的信号n所所有有单单元元既既相相互互分分割割，又又彼彼此此有有所所交交叠叠，连成整个移动通信服务网连成整个移动通信服务网n所所有有基基站站都都通通过过微微波波或或电电缆缆、光光缆缆与与移移动交换中心通信动交换中心通信n手手机机每每个个时时刻刻都都处处于于某某个个特特定定单单元元的的基基站站控控制制之之下下，通通话话时时使使用用两两个个频频率率（一一个个上上行行频频率率，一一个个下下行行频频率率），同同一一单单元元内内同同一一时时刻刻的的不不同同手手机机使使用用不不同同的的频频率进行通信，相互不影响率进行通信，相互不影响n每每个个蜂蜂窝窝单单元元中中有有200多个信道多个信道(GSM)。n相相邻

40、邻单单元元不不允允许许使使用用相相同同的的频频率率，不不相相邻邻单单元元的频率允许重用的频率允许重用移动移动交换交换中心中心电话交电话交换中心换中心38第1章 信息技术概述第二代第二代移动通信系统移动通信系统n传输的是数字化传输的是数字化的语音的语音/文字信号文字信号n使用频段：使用频段：900MHz/1800MHzn我国使用的我国使用的2种标准：种标准：nGSM（欧洲移动通信系统，也称（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统全球通、全数字系统)n中中国国电电信信的的GSM网网已已基基本本实实现现县县以以上上城城市市的的覆覆盖盖, 接接入入号号有有139135、130n采采用用频频分分多多路

41、路复复用用技技术术(分分为为124个个上上下下行行信信道道)和和时时分分多多路路复复用用(每每个个信信道道8个个连连接接)，每每个个蜂蜂窝窝理理论论上上支支持持992个个连连接接，实实际际上上可可有有200多个多个nCDMA (码分多址接入码分多址接入，Code Division Multiple Access)n所所有有手手机机都都占占用用相相同同带带宽宽和和频频率率，在在整整个个频频段段上上进进行行信信号号传传输输,但但它它们们分分别别采采用用不不同同的的编编码码原原理理加加以以区区分分，即即CDMA给给每每一一手手机机分分配配一一个个唯唯一一的的码码序序列列（扩扩频频码码），并并用用它它

42、对对承承载载信信息息的的信信号进行编码号进行编码n抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，39第1章 信息技术概述第三代第三代数字移动通信系统数字移动通信系统n第第2代移动通信的不足：代移动通信的不足：（1）数据传输速率过低（）数据传输速率过低（9.6kb/s或或57kb/s）（2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。 （3）不能实现覆盖全球的无缝连接）不能实现覆盖全球的无缝连接n第第3代移动通信技术（代移动通信技术（简称简称3G）的目标）的目标：（1）全球漫游）全球漫游（2）适应

43、多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合（3）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信（4）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务n技术：技术：n频谱：频谱：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz n传输速率传输速率：室内：室内：2Mb/s，步行：，步行：384kb/s，快速移动：，快速移动：114kb/sn标准：标准：WCDMA、CDMA2000和和TD-SCDMA(时分时分-同步码分多址接入同步码分多址接入)

44、40第1章 信息技术概述附：现代电话通信网络附：现代电话通信网络41第1章 信息技术概述小结小结n什么是通信？什么是通信？n使用使用电波或光波电波或光波传递信息传递信息n对通信系统的要求：对通信系统的要求：n远距离远距离调制解调技术调制解调技术(MODEM)n低成本低成本多路复用技术多路复用技术(Multiplexer)+交换技术交换技术(Switch)n高速度高速度光纤通信技术光纤通信技术n可靠可靠信号不失真、无差错、保证通信畅通（数字通信）信号不失真、无差错、保证通信畅通（数字通信）n方便方便移动通信技术（无线、数字通信）移动通信技术（无线、数字通信）n安全安全加密、身份认证（数字通信）加密、身份认证（数字通信）n目前许多通信系统既采用模拟通信技术，也采用数字通信技目前许多通信系统既采用模拟通信技术，也采用数字通信技术，总的趋势是数字化、光纤化术，总的趋势是数字化、光纤化