通信原理-第一章-概述课件.ppt
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1、水声通信原理水声通信原理 西北工业大学航海学院西北工业大学航海学院 2012年年4月月第一讲 绪论n1.1 通信系统的组成通信系统的组成n1.2 通信系统分类与通信方式通信系统分类与通信方式 n1.3 通信系统性能度量通信系统性能度量 n1.4 通信发展趋势通信发展趋势1.1 通信系统的组成通信系统的组成消息传递的方式或信息交流的手段:消息传递的方式或信息交流的手段:古代的消息树 烽火台和驿马传令 现代社会的文字、书信、电报、电话、广播、电视、遥控、遥测等语言、文字、数据或图像,本身不是信息而是消息信息信息是消息中所包含的人们是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容原来不知而待知的内容通信的根
2、本目的通信的根本目的:传输含有信息的消息,否则,就失去了通信的意义。“通信通信”也就是也就是“信息传输信息传输”或或“消息传输消息传输”。实现通信的方式很多,随着社会的需求、生产力的发展和科学技术的进步目前的通信越来越依赖利用“电”来传递消息的电通信方式。光通信、声通信1.1.1通信系通信系统统的一般模型的一般模型通信是从一地向另一地通信是从一地向另一地传递传递和交和交换换信息。信息。实现实现信息信息传递传递所需的一切技所需的一切技术术设备设备和和传输传输媒媒质质的的总总和称和称为为通信系通信系统统。基于点与点之间的通信系统的模型可用图 1-1 来描述。通信系通信系统统的一般模型的一般模型根据
3、研究的对象以及所关注的问题不同,模型中的各小方框的内容和作用将有所不同,因而相应有不同形式的更具体的通信模型。(1)信源是消息的产生地,是消息的产生地,其作用是把各种消息转换成原始电信号,其作用是把各种消息转换成原始电信号,称之为消息信号或基带信号。称之为消息信号或基带信号。模拟信源:电话机、电视摄像机数字信源:电传机、计算机等各种数字终端设备(2)发送设备:将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的,在需要频谱搬移的场合,调制是最常见的变换方式。对数字通信系统来说,发
4、送设备常常又可分为信源编码与信道编码。(3)信道:是指传输信号的物理媒质。是指传输信号的物理媒质。无线信道:大气(自由空间)、海水等有线信道:明线、电缆、光纤。有线和无线信道均有多种物理媒质。媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。根据研究对象的不同,需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型,以反映传输媒质对信号的影响。(4)噪声源不是人为加入的设备,而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的,不是人为加入的设备,而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的,并且是人们所不希望的。并且是人们所不希望的。噪声的来源是多样的,分为内部噪声和外部噪声外部噪声:从信道引入的噪声源视为各处噪声的集
5、中表现而抽象加入到信道。噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。(5)接收设备:完成发送设备的反变换,完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解码等。即进行解调、译码、解码等。从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来对于多路复用信号,还包括解除多路复用,实现正确分路。(6)信宿:是传输信息的归宿点,是传输信息的归宿点,其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。1.1.2 模拟通信模型和数字通信模型模拟通信模型和数字通信模型信源发出的消息虽然有多种形式,但可分为两大类:连续消息:是指消息的状态连续变化或是不可数的,如语音、活动图片等。离
6、散消息:则是指消息的状态是可数的或离散的,如符号、数据等。消息的传递是通过它的物质载体电信号来实现的,即把消息寄托在电信号的某一参量上(如连续波的幅度、频率或相位;脉冲波的幅度、宽度或位置)。按信号参量的取值方式不同可把信号分为两类:模拟信号:凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的,且直接与消息相对应的信号,均称为模拟信号;数字信号:凡信号参量只能取有限个值,并且常常不直接与消息相对应的信号,均称为数字信号,如电报信号、计算机输入/输出信号、PCM信号等。按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,可相应地把通信系统分为:n模拟通信系统模拟通信系统n数字通信系统数字通信系统 模拟通信系统基带信号
7、基带信号变换成其频带信号以适合在信道中传输频带信号频带信号有三个基本特征:携带有信息;适合在信道中传输;信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频,因而称为频带信号。频带信号。数字通信系统1)信源编码与译码(第5、6、7章)信源编码的作用 数据压缩:设法减少码元数目和降低码元速率。码元速率将直接影响传输所占的带宽,而传输带宽又直接反映了通信的有效性。模数转换:当信息源给出的是模拟语音信号时,信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。信源译码是信源编码的逆过程。2)信道编码与译码:信道编码与译码:提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信(第(第11、
8、12章)章)数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及人为干扰等,将会引起差错。信道编码:信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓成所谓“抗干扰编码抗干扰编码”。信道解码:接收端的信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程中发现错误或纠正错误,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信。3)加密与解密加密与解密 加密:为了保证所传信息的安全,人为将被传输的数字序列扰乱,即加上密码的处理过程 解密:在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密,恢复原来信息。4)数字调制与解调(第数字调制与解调
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