第1章13--通信技术入门解析优秀PPT.ppt

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1、1.3 通信技术入门 通信：通信：各种信息的传递各种信息的传递 现代通信（电信）现代通信（电信）：运用电波或光波双：运用电波或光波双向传递信息的技术。如电报、电话、传真向传递信息的技术。如电报、电话、传真等。等。通信三要素：通信三要素：信源信源（信息的发送者）（信息的发送者）信宿信宿（信息的接收者）（信息的接收者）信道信道（信息的载体与传播媒介）（信息的载体与传播媒介）产生和发送信息的一端产生和发送信息的一端信源信宿通信线路通信线路信道信道噪声噪声外界的干外界的干扰扰接收信息的一端接收信息的一端发发(受受)话人话人信源信源(宿宿)话音为所传的信息话音为所传的信息电话线是传播媒介电话线是传播媒介

2、电话线中的电流是载体电话线中的电流是载体1.3.1 概述信道的种类按传输的信号类型可将信道分为：按传输的信号类型可将信道分为：模拟信道：传输连续的模拟信号的信道模拟信道：传输连续的模拟信号的信道 例如：传输例如：传输语音信号语音信号的的架空明线架空明线、双绞线，传输、双绞线，传输广播电视信号的宽带同轴电缆广播电视信号的宽带同轴电缆数字信道：传输离散的数字信号数字信道：传输离散的数字信号例如：传输计算机通信所用的信号的基带例如：传输计算机通信所用的信号的基带 同轴电缆、光缆等同轴电缆、光缆等两类数字信号：两类数字信号：基带信号：用两种不同的电压值表示基带信号：用两种不同的电压值表示数字数字1和和

3、0的信号，需在数字信道上传的信号，需在数字信道上传输。输。宽带信号：将基带信号进行调制，将宽带信号：将基带信号进行调制，将其频谱搬移到较高的频率处而形成的其频谱搬移到较高的频率处而形成的模拟信号，这种模拟信号可以接受频模拟信号，这种模拟信号可以接受频分复用技术在模拟信道上传输。分复用技术在模拟信道上传输。调制解调（进行远距离传输）调制（调制（Modulation）将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。（将数字信号转换成道传输的模拟信号波形。（将数字信号转换成模拟信号）模拟信号）解调（解调（Demodulation）将由调制器变换过的模

4、拟信号波形复原成原将由调制器变换过的模拟信号波形复原成原来的基带数字信号波形。（将模拟信号转换成来的基带数字信号波形。（将模拟信号转换成数字信号）数字信号）基本调制方法：基本调制方法：调幅，调频，调相调幅，调频，调相多路复用（降低传输成本）多路复用多路复用为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，话路信息）或数字信号，这就是多多个模拟信号（例如，话路信息）或数字信号，这就是多路复用。路复用。多路复用技术通常有：多路复用技术通常有：频分复用，时分复用，频分复用，时分复用，码分复用码分复用，波分复用波分复用 信道多路复用

5、器多路复用器终端终端终端终端终端终端终端终端 数字通信的优点数字通信的优点抗抗干干扰扰实实力力强强，差差错错可可限限制制，无无噪噪声声积积累累，传传输输质质量高量高敏敏捷捷性性好好，能能适适应应多多种种应应用用需需求求，声声音音、图图像像、数数据均可传输据均可传输传传输输的的数数字字信信号号可可以以干干脆脆由由计计算算机机进进行行存存储储、管管理理和处理和处理数数字字信信号号的的加加密密比比模模拟拟信信号号简简洁洁，所所以以通通信信的的平平安安性高性高数数字字电电路路简简洁洁用用超超大大规规模模集集成成电电路路实实现现，有有利利于于通通信设备的小型化、微型化，也降低了功耗信设备的小型化、微型化

6、，也降低了功耗 1.3.2 数字通信 数字通信的应用数字通信的应用当今长途电话系统的中继通信卫星电视数字传输：用数字传输技术传输模拟信号1.3.2 数字通信数字通信系统的性能指标数字通信系统的性能指标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)指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目计计量量单单位位：“位位/秒秒”(bps)、“千千位位/秒秒”(kbps)、“兆兆位位/秒秒”(Mbps)或或“千兆位千兆位/秒秒”(Gbps)等等信道带宽信道带宽(也称为信道容量也称为信道容量,bandwidth)一个信道允许的最大数

7、据传输速率一个信道允许的最大数据传输速率信信道道带带宽宽与与接接受受的的传传输输介介质质、传传输输距距离离、多多路路复复用用方方法法、调调制制解调方法等亲密相关解调方法等亲密相关误码率误码率(error rate)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端端延迟端端延迟(end-end delay)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花费的时间。1.3.2 数字通信1.3.3 光纤通信和无线通信（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）无线通信无线通信传输介质的类型与特点介质

8、类型特点应用金属导体双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、计算机局域网同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入光导纤维光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线无线电波微波红外线激光建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网双绞线和同轴电缆原理：利用电流(电压)传输信息双绞线分类3类线(

9、10 Mb/s)；5类线(100Mb/s)；6类线(200Mb/s)无屏蔽双绞线(UTP)；屏蔽双绞线(STP)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缘体同轴电缆分类基带同轴电缆（50）传输数字信号宽带同轴电缆（75）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2.光纤通信传输介质：光纤（光缆）传输的信号：光信号传输速率：1 Gb/s 以上包层包层纤芯纤芯光纤的构成光纤的构成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

10、的传播光导纤维（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）纤芯纤芯 包层包层保护层保护层光波光波光缆光光 纤纤保保护护层层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光纤主要用于传输数字信号，0信号或1信号干脆对光进行调制(即限制激光的通或断幅移键控ASK)光波的频率为10141015Hz，目前一束光每秒能携带2.5G或10G的二进位信号，通过波分多路复用（WDM）技

11、术还可达到更大的通信容量 在发送端，由须要传输的在发送端，由须要传输的数字信号（电信号）去驱数字信号（电信号）去驱动一个光源（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，消退信号失线路的损耗，消退信号失真和噪声干扰，每隔确定真和噪声干扰，每隔确定的距离要接入中

12、继器的距离要接入中继器无线通信原理：模拟信号或数字信号运用电磁波调制后进行传输1041051061071081091010101110121013101410151016 Hz双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆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:104 1011 (Hz)中波：中波：0.3 3 (MHz)短波：短波：3 30 (MHz)超短波：超短波：30 300 (MHz)微波：微波：0.3 300 (GHz)红外线：红

13、外线：1011 1014 (Hz)可见光：可见光：1014 (Hz)紫外线：紫外线：1014 1016 (Hz)无线广播无线广播电视、通信电视、通信通信通信微波通信微波：300MHz300GHz范围内的电磁波，波长为1 m1mm特点：直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），须要每隔几十公里设立一个中继站容量大、牢靠性高建设费用低抗灾实力强应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV）等卫星通信卫星通信:中继站在人造地球卫星上的一种微波通信优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定缺点：造价高、技术困难、有较大延时、同步轨道卫星数目仅180颗通信卫星通信卫星地面站地面站

14、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公里的地方为地球同步轨公里的地方为地球同步轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相道，卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同，在地面上看这种卫星似乎静止不动。一颗同，在地面上看这种卫星似乎静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约同步轨道卫星覆盖约120，3颗同步定点轨道卫颗同步定点轨道卫星可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四星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小时的全天候通信1.3.4 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

15、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什么是移动通信？处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和刚好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蜂窝移动通信原理每10km20km的区域称为单元（形似蜂窝），单元的中心建有一个基站，该单元内全部手机都向该基站发送信号并接收基站发给的信号全部单元既相互分割，又彼此有所交叠，连成整个移动通信服务网全部基站都通过微波或电缆、光缆与移动交换中心通信手机每个时刻都处于某个特定单元的基站限制之下，通话时运用两个频率（一个上行频率

16、，一个下行频率），同一单元内同一时刻的不同手机运用不同的频率进行通信，相互不影响每个蜂窝单元中有200多个信道(GSM)。相邻单元不允许运用相同的频率，不相邻单元的频率允许重用移动移动交换交换中心中心电话电话交换交换中心中心其次代移动通信系统传输的是数字化的语音/文字信号运用频段：900MHz/1800MHz我国运用的2种标准：GSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)中国电信的GSM网已基本实现县以上城市的覆盖,接入号有139135、130接受频分多路复用技术(分为124个上下行信道)和时分多路复用(每个信道8个连接)，每个蜂窝理论上支持992个连接，事实上可有200多个CDMA(码

17、分多址接入，Code Division Multiple Access)全部手机都占用相同带宽和频率，在整个频段上进行信号传输,但它们分别接受不同的编码原理加以区分，即CDMA给每一手机安排一个唯一的码序列（扩频码），并用它对承载信息的信号进行编码抗干扰实力强，系统容量大，接通率高，噪声小，第三代数字移动通信系统第2代移动通信的不足：（1）数据传输速率过低（9.6kb/s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。（3）不能实现覆盖全球的无缝连接第3代移动通信技术（简称3G）的目标：（1）全球漫游（2）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合（3）供应高质量的话音通信、数据通信和高辨别率图像通信（4）供应足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务技术：频谱：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz 传输速率：室内：2Mb/s，步行：384kb/s，快速移动：114kb/s标准：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA(时分-同步码分多址接入)附：现代电话通信网络