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1、西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院现代通信技术现代通信技术 ( (本科生用本科生用) )Tel:E-mail: 西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院本课主要内容本课主要内容通信基本概念（各种通信技术概念）通信基本概念（各种通信技术概念）数字通信（各种通信技术原理）数字通信（各种通信技术原理）通信系统（卫星、移动、光纤）通信系统（卫星、移动、光纤）INTERNET与与INTRANET宽带网络技术宽带网络技术通信与数字化通信与数字化西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院第一章：概论第一章：概论1.1通信的基本概念通信的基本概念 通信：信息的交流。通信：信息的交流。 通信的目
2、标：任何人、任何时间、通信的目标：任何人、任何时间、 任何地点与其他人进行任何任何地点与其他人进行任何 种类的信息交流。种类的信息交流。 通信技术内容：通信技术内容： 信息的处理、交换和传输。信息的处理、交换和传输。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院通信系统模型通信系统模型信源处理与编码解码与处理接收设备传输媒质发射设备信宿西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院各个部分的作用：各个部分的作用：信源：发出信息的源头信源：发出信息的源头处理与编码：声电、光电变换处理与编码：声电、光电变换发射设备：变频、电光变换发射设备：变频、电光变换传输媒质：空间、电缆、光缆传输媒质：空间、电缆、
3、光缆接收设备：变频、光电变换接收设备：变频、光电变换解码与处理：电声、电光变换解码与处理：电声、电光变换信宿：接收信息的信宿：接收信息的西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院1.2 传输技术传输技术有线传输技术有线传输技术 明线、双绞线、同轴电缆、光明线、双绞线、同轴电缆、光( (纤纤) )缆。缆。无线传输技术无线传输技术 长波、中波、短波、超短波、微波。长波、中波、短波、超短波、微波。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院无线电波段划分无线电波段划分波段名称波段名称波长范围波长范围频段名称频段名称频率范围频率范围代号代号长波长波100010000m低频低频30300kHzLF中波
4、中波1001000m中频中频3003000kHzMF短波短波10100m高频高频330MHzHF超短波超短波110m甚高频甚高频30300MHzVHF微微波波分米分米波波110dm特高频特高频3003000MHzUHF厘米厘米波波110cm超高频超高频330GHzSHF毫米毫米波波110mm极高频极高频30300GHzEHF西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院传输技术原理传输技术原理有线传输有线传输 电平、编码、电平、编码、 模拟调制、数字调制。模拟调制、数字调制。 电压信号为主：明线、双绞线电压信号为主：明线、双绞线 场信号为主：同轴电缆、光场信号为主：同轴电缆、光( (纤纤) )缆
5、缆西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院无线传输无线传输 电波传播原理：扩散原理。电波传播原理：扩散原理。涉及内容：编码、调制、发射、天线技术等涉及内容：编码、调制、发射、天线技术等西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院1.3 交换技术交换技术分类：分类： 电路交换：空分、时分等。 分组交换：包交换。应用：应用： PSTN（公用电话交换网）-时分 LAN（局域网）-包交换。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院电路交换方式：电路交换方式：123123电话交换网电话交换网功能实现：电话交换机内有电子交换矩阵实现空分功能实现：电话交换机内有电子交换矩阵实现空分 电子开关实现时分电
6、子开关实现时分 特点：实时特点：实时构成：用户终端（电话机等）、程控交换机、构成：用户终端（电话机等）、程控交换机、 传输线路（双绞线、微波、光缆）传输线路（双绞线、微波、光缆）西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院分组交换方式：分组交换方式：功能实现：存储式交换。功能实现：存储式交换。特点：非实时特点：非实时构成：用户终端（计算机等）、数据交换机、构成：用户终端（计算机等）、数据交换机、 传输线路（双绞线、微波、光缆）传输线路（双绞线、微波、光缆）西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院两者的区别：两者的区别：终端设备终端设备交换方式交换方式速率速率协议协议西安科技大学 通信学院西
7、安科技大学 通信学院标准和标准化组织标准和标准化组织 1. 美国国家标准协会（美国国家标准协会（ANSI） 美 国 国 家 标 准 协 会 。 ANSI标 准 广 泛 应 用 于 各 个 领 域 如 ANSICOBOI和 ANSIC，光纤分布式数据接口（FDDI）等。2. 国际标准化组织（国际标准化组织（ISO） 国际标准化组织是和美国国家标准协会合作的一个国际标准组织（ISO的缩写来源于它的法文名称）。国际标准化组织是制定标准的组织，最有意义的工作就是对开放系统的研究。具有七层协议结构的开放系统互联模型（OSI）就是一个众所周知的例子。每个国家的国家标准制定组织都是这个组织的成员。3. 国际
8、电信联盟（国际电信联盟（ITU） 是联合国的一个专门机构，是国际电信界最权威的标准制修订组织，总部设在瑞士的日内瓦。这个委员会对世界范围的电话、电报、数据通信、卫星和无线通信设备提出技术性的建议。下设电信标准化部门有ITU-T（电报电话小组）、ITU-R（无线电小组）。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院4. 电气与电子工程师协会（电气与电子工程师协会（IEEE） IEEE是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。这个协会已经开发的标准有 IEEE 8023（以太网络标准）、IEEE 8024（利令牌总线网络标准）IEEE 8025（令牌环形网络标准）和IEEE1003
9、1（可移植的操作系统）。5. 电子工业协会（电子工业协会（EIA） 电子工业协会是另一个与电气标准制定有关的组织，该协会已经制定了许多标准，但最为人知的是连接装置的标准。RS32和B5449标准在今天的数据通信设备中被广泛使用。这个组织的成员主要是电信设备和其他电子设备的生产者。6. 国际电子技术委国际电子技术委员会（员会（IE） 国际电子技术委员会是一个非政府结构，它为办公室设备的互联、安全以及数据处理制定标准。该组织参与了图像专家联合组（JPEG），为图像压缩制定标准。7国际标准和技术协会（国际标准和技术协会（NIST） 其前身是美国的国家标准局（NBS），是美国商业部下属的一个机构，发布
10、标准。N IST关于安全技术方面的一个重要贡献是数据加密标准（DES）。 西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院1.4 复用技术复用技术分类：分类： 频分复用FDM、时分复用TDM、 统计时分复用STDM。1、频分复用、频分复用FDM 多路复用设备频率频率频率西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院2、时分复用、时分复用TDM12616集合信道时间西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院3、统计时分复用、统计时分复用STDMSTDM数据流时间西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院1.5 通信技术的发展通信技术的发展数字化、网络化、智能化、可视化。数字化、网络化、智能化、可视
11、化。计算机技术、通信技术、控制技术、感测技计算机技术、通信技术、控制技术、感测技术术研究热点：宽带研究热点：宽带IP网络技术网络技术IPv6、 移动通信技术移动通信技术3G、 无线网络技术无线网络技术WLAN西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院第二章：数字通信技术第二章：数字通信技术2.1基本概念 1、数据（定义）：依照通信协议，在两个功能单（定义）：依照通信协议，在两个功能单元之间传递数据信息。元之间传递数据信息。 2信息：对数据内容的表达和解释。：对数据内容的表达和解释。 3信号：对数据的电磁和电子编码。：对数据的电磁和电子编码。 4传输
12、：信号的数据传递。：信号的数据传递。 5比特率（Rb）比特（比特（bit，b）是二进制数字的缩是二进制数字的缩写写, ,比特率（比特率（bits）是指在网络上每秒钟传送多少）是指在网络上每秒钟传送多少个比特。个比特。 6数据传输速率 7频率:每秒的周期数每秒的周期数 8频带宽度：指一个频率范围，用赫兹指一个频率范围，用赫兹( (HZ) )表示。表示。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院2.2数字通信系统的构成和优点构成西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院优点抗干扰能力强；便于差错控制；便于加密；便于使用现代数字信号处理技术；便于综合传输各种消息；西安科技大学 通信学院西安科技大
13、学 通信学院2.3编码2.3.1数字编码数字编码 1不归零编码不归零编码 2曼彻斯特编码曼彻斯特编码2.3.2语音编码语音编码 1.波波形形编编码码: DM(增增量量调调制制)、ADM（自自适适应应增增量量调调制制）、PCM（脉脉冲冲编编码码调调治治）、ADPCM（自自适适应应脉脉冲冲编编码码调调治治）、LPC（线线性性预预测测编编码码）、VQ（矢矢量量量量化化）等等. 2.参参数数编编码码: CELP（码码激激励励线线性性预预测测编编码码）、子子带带编编码等码等.1 0 1西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院应用情况应用情况: 程控电话程控电话: ITU-T G.727标准标准,32
14、kb/s ADPCM、 64kb/s PCM。 全球通全球通GSM： 13kb/s RPE-LTP（长时预测）。（长时预测）。 IS-54、TDMA（北美）：（北美）： 8kb/s VSELP（向量激励）。（向量激励）。 CDMA： 8kb/s QCELP。 可视电话、电视会议：可视电话、电视会议：视频标准视频标准ITU-T G723.1 语音标准语音标准G.723.1 6.3kb/s LD-CELP（低时延码激励）（低时延码激励） G.723.1 5.3kb/s CS-ACELP（共轭结构代（共轭结构代数码激励）数码激励） IP语音：语音：美国联邦标准美国联邦标准1015 2.4kb/s M
15、ELP（混合激励）（混合激励） 研究发展研究发展 速率更低速率更低,失真更小。失真更小。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院2.3.3 数据编码 要求要求: :被编码成适合传输的格式被编码成适合传输的格式 1. ASCII码:美国标准信息交换码美国标准信息交换码 （American Standard Code for Information Interchange） 2. EBCDIC码:扩展二进制编码扩展二进制编码, , 用于用于IBMIBM大型机和外围设备。大型机和外围设备。 3. 莫尔斯码: 代码由一系列的点和划组成。代码由一系列的点和划组成。 4.博多码: 用于电报和直通电报通
16、信中。用于电报和直通电报通信中。 5.BCD码:二二_ _十进制码十进制码 ,用于早期的用于早期的IBM大型机中。大型机中。 2.3.4 视频编码 分为活动图象和静止图象。分为活动图象和静止图象。 1.静止图象编码：静止图象编码：MHC（霍夫曼（霍夫曼）、）、MRC（二维（二维）、）、MMRC（改进二维（改进二维 ）、）、JBIG（联合二值图象专家组算术码）、（联合二值图象专家组算术码）、JPEG（联合影象专家组（联合影象专家组）、）、JPEG-2000等。等。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院 2.活动图象编码：活动图象编码： MPEG（活动（活动图象专家组图象专家组）：制定的技术
17、标准有）：制定的技术标准有MPEG-1（1993）、）、MPEG-2（1994）、）、MPEG-4（1999）、）、MPEG-7（1999）。）。 ITU-T: MHEG（多媒体信息编码专家组）视（多媒体信息编码专家组）视频压缩算法频压缩算法H.261(1996)H.320 (ISDN)、H.323(LAN/IP) ， H.262(1996) H.310 (ATM/B-ISDN) ，H.263(1995) H.324 (PSTN) 。 一般采用帧间预测技术、运动补偿技术。一般采用帧间预测技术、运动补偿技术。HDTV: 1920*1080*30*8=498Mb/sVCD: 1.5Mb/sDVD:
18、 36Mb/s西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院 2.4调制和解调要求的提出：家庭中的计算机要上网。要求的提出：家庭中的计算机要上网。 电话线传送的计算机数据电话线传送的计算机数据 2.4.1调制方式调制方式 分类分类: 模拟调制和数字调制；频率调制、幅度调制、相位模拟调制和数字调制；频率调制、幅度调制、相位调制。调制。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院例如：例如： 模拟调制：模拟调制：AM、FM。 数字调制：数字调制：ASK（幅移键控幅移键控 ）、）、FSK（频移键控频移键控 ）、）、PSK（相相移键控移键控 ）、）、QAM（正交调幅正交调幅 ）、）、DMT（离散多音调制
19、离散多音调制 ）等。）等。 FSK（频移键控频移键控 ）原理）原理西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院 PSK（相移键控相移键控 ）原理）原理 所谓所谓PSK就是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在就是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。 有有2PSK（BPSK）、）、4PSK（QPSK）、）、8PSK等。等。调制效率与调制方式的关系：调制效率与调制方式的关系：2n n越大效率越高越大效率越高.信号的形式：模拟、数字？信号的形式：模拟、数字？012PSK西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院2
20、.5同步技术 所谓同步就是要求建立系统的收发两端在时间上保持所谓同步就是要求建立系统的收发两端在时间上保持步调一致。在数据通信系统中涉及到的同步主要有载波步调一致。在数据通信系统中涉及到的同步主要有载波同步、位（码元）同步和群（码组、帧）同步。同步、位（码元）同步和群（码组、帧）同步。 对数据通信系统来说，最基本的、必不可少的同步是收发两端的时钟同步（位同步），这是所有同步的基础。 实现的方法通常有：实现的方法通常有：）频分制传输）频分制传输 ）时分制传输）时分制传输 3）自同步法）自同步法 目前大部分系统采用自同步法来实现同步目前大部分系统采用自同步法来实现同步 。西安科技大学 通信学院西安
21、科技大学 通信学院2.6复用技术 所谓多路复用，是指在数据传输系统中，允许两个或两个以上所谓多路复用，是指在数据传输系统中，允许两个或两个以上的数据源共享一个公共传输媒介，就像每个数据源都有它自己的信的数据源共享一个公共传输媒介，就像每个数据源都有它自己的信道一样。道一样。 多路复用是一种将若干个彼此无关的信号合并为一个能在一条多路复用是一种将若干个彼此无关的信号合并为一个能在一条共用信道上传输的复合信号的方法。通常可分为时分复用（共用信道上传输的复合信号的方法。通常可分为时分复用（TDM）、）、频分复用（频分复用（FDM）和码分复用（）和码分复用（CDM）等。）等。1、FDM ：该：该技术用
22、于模拟信号。是一种按频率来划分信道的复用技术用于模拟信号。是一种按频率来划分信道的复用方式，它把整个物理媒介的传输频带，按一定的频率间隔划分为方式，它把整个物理媒介的传输频带，按一定的频率间隔划分为若干较窄的频带，每个窄频带构成一个子通道。若干较窄的频带，每个窄频带构成一个子通道。 在通信网中，有大量的频分多路复用系统。传输数据信号时，在通信网中，有大量的频分多路复用系统。传输数据信号时，必须先对数据信号进行调制，然后才能通过频分多路复用设备复必须先对数据信号进行调制，然后才能通过频分多路复用设备复合成多路数据复用信号进行传输。合成多路数据复用信号进行传输。 如微波传输系统、如微波传输系统、G
23、SM等。等。 西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院FDM原理：原理：0 f1：通道：通道1； f1 f2：通道：通道2； f2 f3：通道：通道3。信道有载波、频分短波、频分微波、频分卫星等。有载波、频分短波、频分微波、频分卫星等。 2、TDM：把许多输入信号结合起来，并一起传送出去。把许多输入信号结合起来，并一起传送出去。按一定的时间隔划分为若干较窄的时隙，每个时隙构按一定的时间隔划分为若干较窄的时隙，每个时隙构成一个子通道。保持了信号物理上的独立性，成一个子通道。保持了信号物理上的独立性，而从逻辑上把它们结合在一起。而从逻辑上把它们结合在一起。 0f1f2f3频率西安科技大学 通信
24、学院西安科技大学 通信学院TDM原理：原理： 通道通道1； 通道通道2； 通道通道3； 通道通道4 。 在在TDM中，由于采用的技术不同，又可分为同步时分复用、异中，由于采用的技术不同，又可分为同步时分复用、异步时分复用（步时分复用（ATOM）、统计时分复用（）、统计时分复用（STDM）或智能时分复用）或智能时分复用（AM）等。）等。 信道主要有时分基带、时分短波、时分微波和时分卫星等。主要有时分基带、时分短波、时分微波和时分卫星等。 西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院3、CDM：多用在无线通信系统中。每个用户在通信期间占用多用在无线通信系统中。每个用户在通信期间占用所有的频率和所有
25、时间，但不同用户具有不同的正交码形，用以所有的频率和所有时间，但不同用户具有不同的正交码形，用以区分不同用户的信息，避免互相干扰。区分不同用户的信息，避免互相干扰。 由于不同用户之间的信息传递是通过正交码来隔离的，因而由于不同用户之间的信息传递是通过正交码来隔离的，因而在蜂窝系统中，相邻蜂窝可以使用相同的频率谱，具有最高的频在蜂窝系统中，相邻蜂窝可以使用相同的频率谱，具有最高的频率利用率。但复杂度稍高。正在成为第三代移动通信系统的主流率利用率。但复杂度稍高。正在成为第三代移动通信系统的主流制式。制式。 4、SDM：也多用在无线通信系统中。每个用户在通信期间，也多用在无线通信系统中。每个用户在通
26、信期间，可以占有所有或部分的频率、所有或部分时间、所有或部分码形，可以占有所有或部分的频率、所有或部分时间、所有或部分码形，但只占有特定的空间（方向）。但只占有特定的空间（方向）。混合复用信道。在现在和将来的新系统中，很少有单独采用以上混合复用信道。在现在和将来的新系统中，很少有单独采用以上任何一种方式的，基本上都是几种基本方式的组合，即混合复用任何一种方式的，基本上都是几种基本方式的组合，即混合复用信道。该种信道会随着技术的不断进步，优越性越来越显著而广信道。该种信道会随着技术的不断进步，优越性越来越显著而广泛应用。泛应用。 西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院2.7信道工作方式 数
27、据通信可以有单工、全双工和半双工三种了作方式，与之相匹数据通信可以有单工、全双工和半双工三种了作方式，与之相匹配，适应三种工作方式的信道也可分成三种：配，适应三种工作方式的信道也可分成三种：（1 1）单向（单工）信道：只能沿一个固定方向传输的信道，配合）单向（单工）信道：只能沿一个固定方向传输的信道，配合它使用的是单上传输方式。它使用的是单上传输方式。 （2 2）双向（全双工）信道：可以同时沿两个方向双向传输的信道。）双向（全双工）信道：可以同时沿两个方向双向传输的信道。全双工传输工作方式必须采用双向信道。全双工传输工作方式必须采用双向信道。 （3）半双工信道。可以分时沿两个方向传输的信道：由
28、李双工）半双工信道。可以分时沿两个方向传输的信道：由李双工信道可以构成半双工传输工作方式的数据通信系统。信道可以构成半双工传输工作方式的数据通信系统。 研究内容：信道特性、模型、适合的编码、调制方式等。研究内容：信道特性、模型、适合的编码、调制方式等。西安科技大学 通信学院西安科技大学 通信学院2.8信号工作频带的划分基带信号： 信源编（解）码、速率、信道编（解）码、复用信源编（解）码、速率、信道编（解）码、复用/分接分接等。等。中频信号： 中频调制、上下变频、中频调制、上下变频、AFC、频率合成技术等。、频率合成技术等。射频信号： AGC、APC、ATC、AFC、自动跟踪技术等。、自动跟踪技术等。
