通信原理-第1章课件.ppt
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1、通 信 原 理教材:通信原理(第六版),樊昌信,国防工业出版社,2010 参考书:通信原理(第五版),樊昌信,国防工业出版社,2004现代通信原理,沈保琐,国防工业出版社现代通信原理,曹志刚,清华大学出版社 通信系统工程(第二版)(英文版),John G.Proakis,电子工业出版社第一章 绪 论 主要内容主要内容:通信系统的基本概念及通信系统的基本概念及模型模型通信网的基本概念通信网的基本概念通信系统的技术指标通信系统的技术指标重点点:通信系统模型通信系统模型通信系统的任务通信系统的任务评价通信系统的评价通信系统的主要性能指标主要性能指标1.1 1.1 引言引言1.2 1.2 通信系统的组
2、成通信系统的组成1.3 1.3 通信系统的分类及通信方式通信系统的分类及通信方式 1.4 1.4 信息及其度量信息及其度量 1.5 1.5 主要性能指标主要性能指标 1.6 1.6 通信的发展动态通信的发展动态 1.1 1.1 引引 言言1.1.1 1.1.1 基本概念基本概念1 1、通信、通信:完成信息的转换和传输。完成信息的转换和传输。2 2、电信、电信:利用有线电、无线电、光和其他电磁系统,对消息、情利用有线电、无线电、光和其他电磁系统,对消息、情 报、指令、文字、图像、声音或任何性质的消息进行传输。报、指令、文字、图像、声音或任何性质的消息进行传输。3 3、通通信信系系统统(Commu
3、nication Communication SystemSystem):以以电电信信号号作作为为信信息息转转换换和和传传输输的的系系统统。它它只只能能为为两两个个用用户户之之间间提提供供单单方方向的信息传递。(点对点的单向传输)向的信息传递。(点对点的单向传输)4 4、通信网(、通信网(Communication NetworkCommunication Network):多用户通信系统互联的通信):多用户通信系统互联的通信体系。(多点中的任意两点间的双向传输)体系。(多点中的任意两点间的双向传输)包括电信网,包括电信网,CATVCATV网,计算机网,计算机网网,移动通信,移动通信 网网,广
4、播电视,广播电视网网等等5 5、网的结构:环型,星型,总线型,复合型,网型、网的结构:环型,星型,总线型,复合型,网型6 6、网的组成、网的组成:以电话网以电话网(Telephony network)(Telephony network)为例为例 框图框图7、通信的发展、通信的发展原始通信原始通信 烽火台、书信和旗语烽火台、书信和旗语1835 1835 莫尔斯电码莫尔斯电码1837 1837 莫尔斯电磁式电报机莫尔斯电磁式电报机1866 1866 利用大西洋海底电缆实现越洋电报通信利用大西洋海底电缆实现越洋电报通信1876 1876 贝尔发明电话贝尔发明电话1896 1896 马可尼发明无线电
5、报马可尼发明无线电报1918 1918 调幅无线电广播、超外差接收机问世调幅无线电广播、超外差接收机问世1936 1936 调频无线电广播开播调频无线电广播开播1937 1937 发明脉冲编码调制原理发明脉冲编码调制原理1938 1938 电视广播开播电视广播开播194019401945 1945 二战刺激雷达和微波通信系统的发展二战刺激雷达和微波通信系统的发展1948 1948 发明晶体管,香农提出信息论,通信统计理论开始发明晶体管,香农提出信息论,通信统计理论开始 建立建立1950 1950 时分多路通信应用于电话时分多路通信应用于电话1957 1957 发射第一颗人造卫星发射第一颗人造卫
6、星1958 1958 发射第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星1960 1960 发明激光发明激光(Laser)(Laser)1961 1961 发明集成电路发明集成电路1962 1962 发射第一颗同步通信卫星;脉冲编码调制进入实用阶段发射第一颗同步通信卫星;脉冲编码调制进入实用阶段196019601970 1970 彩色电视问世,阿波罗宇宙飞船登月,数字传输的理论和技术得彩色电视问世,阿波罗宇宙飞船登月,数字传输的理论和技术得 到了迅速发展,出现了高速数字电子计算机到了迅速发展,出现了高速数字电子计算机197019701980 1980 大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系
7、统、大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统、微处理机等迅速发展微处理机等迅速发展19801980以后以后 超大规模集成电路、长波长光纤通信系统广泛应用,促进微波通信、卫超大规模集成电路、长波长光纤通信系统广泛应用,促进微波通信、卫星通信、光纤通信、移动通信和计算机通信等各种现代通星通信、光纤通信、移动通信和计算机通信等各种现代通 信系统的竞相发展信系统的竞相发展通信的最终目标通信的最终目标:任何时间、任何地点能实现与任何人进行任何:任何时间、任何地点能实现与任何人进行任何形式的信息交换形式的信息交换 全球个人通信全球个人通信1.2 1.2 通信系统的组成通信系统的组成1.2
8、.11.2.1 通信系统通信系统(Communication systemCommunication system)模型(总模型)模型(总模型)描述点对点的通信描述点对点的通信框图框图1.2.2 1.2.2 模拟通信与数字通信系统模型模拟通信与数字通信系统模型由信道中传输的信号形式而分类由信道中传输的信号形式而分类1 1、模拟系统模拟系统(框图框图)2 2、数字系统数字系统 (框图框图)因为它传输的信号是因为它传输的信号是“离散离散”(Discrete)的的所以所以强调已调参量和基带信号之间的一一对应性。强调已调参量和基带信号之间的一一对应性。数字通信的突出特点:数字通信的突出特点:1 1)数
9、字信号传输中所受的干扰可通过差错控制编码控制并消除。)数字信号传输中所受的干扰可通过差错控制编码控制并消除。2 2)需要保密时可对基带信号人为)需要保密时可对基带信号人为“扰乱扰乱”加密、解密,在信源编加密、解密,在信源编 码单元实现。码单元实现。3 3)由于传输中是按节拍一个一个的传送脉冲单元信号,称之为码元。)由于传输中是按节拍一个一个的传送脉冲单元信号,称之为码元。收发必须同步收发必须同步同步控制包括:码元同步、帧同步、群同步等。同步控制包括:码元同步、帧同步、群同步等。常用的方式分两大类:数字基带传输系统和数字调制系统常用的方式分两大类:数字基带传输系统和数字调制系统 数字通信的优点:
10、数字通信的优点:1)1)数字传输的抗干扰能力强数字传输的抗干扰能力强,尤其在中继时尤其在中继时,数字信号可以再生数字信号可以再生 而消除噪声而消除噪声(Noise)(Noise)的积累的积累 2)2)传输差错可以控制传输差错可以控制,从而改善了传输质量从而改善了传输质量 3)3)便于使用数字信号处理技术来对数字信息进行处理便于使用数字信号处理技术来对数字信息进行处理 4)4)数字信息易于作高保密性的加密处理数字信息易于作高保密性的加密处理 5)5)数字信息可以综合传递各种消息数字信息可以综合传递各种消息,使通信系统功能增强使通信系统功能增强 其优点的实现是用占据更宽的系统频带其优点的实现是用占
11、据更宽的系统频带(Band)(Band)而换得的。在系统频而换得的。在系统频带紧张的场合这将成为其缺点。带紧张的场合这将成为其缺点。数字通信系统的具体模型也根据其设计方法有所不同数字通信系统的具体模型也根据其设计方法有所不同1.3 1.3 通信系统的分类及通信方式通信系统的分类及通信方式 1 1、按消息的物理特征分类(业务不同)按消息的物理特征分类(业务不同)如电报、电话、数据、图像通信系统,其传送的消息类型各不相同如电报、电话、数据、图像通信系统,其传送的消息类型各不相同2 2、按调制方式分类按调制方式分类 根据是否采用了调制,分为基带传输和频带传输根据是否采用了调制,分为基带传输和频带传输
12、 针对频带传输信号而言(针对频带传输信号而言(P6 P6 表表1 11 1)信号数字:信号数字:PCMPCM 、M M 等等 脉冲数字调制脉冲数字调制AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSBFMFM、PMPM模拟调制模拟调制信号数字:信号数字:ASKASK、FSKFSK、PSKPSK、DPSKDPSK 数字调制数字调制信号模拟信号模拟信号模拟:信号模拟:PAMPAM、PDMPDM、PPM PPM 脉冲模拟调制脉冲模拟调制正弦波调制正弦波调制脉冲调制脉冲调制两大类两大类1.3.1 1.3.1 通信系统分类通信系统分类3 3 按信号特征分类按信号特征分类 最常用分为模拟与数字通信系统两大
13、类最常用分为模拟与数字通信系统两大类5 5 按传输媒介分类按传输媒介分类 最常用分为有线(包括光纤最常用分为有线(包括光纤:optical:optical)与无线)与无线(radio)(radio)6 6 按信号复用方式分类(多路通信)按信号复用方式分类(多路通信)频分复用:使不同的信号占据不同的频率范围频分复用:使不同的信号占据不同的频率范围(频谱搬移频谱搬移)(FrequencyDivisionMultiplex)时分复用:不同的信号占据不同的时间区间(抽样或脉冲调制)时分复用:不同的信号占据不同的时间区间(抽样或脉冲调制)(TimeDivisionMultiplex)码分复用:用一组包含
14、正交码字的码组携带多路信息码分复用:用一组包含正交码字的码组携带多路信息(CodeDivisionMultiplex)4 4 按工作波段分类按工作波段分类长波通信、中波通信、短波通信、远红外通信等。(长波通信、中波通信、短波通信、远红外通信等。(P7 P7 表表1-21-2)1.3.2 1.3.2 通信方式通信方式半双工半双工(half-duplex):通信双方(两点)均能收发消息但:通信双方(两点)均能收发消息但不能同时不能同时收发。收发。如无线对讲机如无线对讲机单工单工(simplex):单方向传输(一点发、一点收)。如遥控:单方向传输(一点发、一点收)。如遥控全双工全双工(duplex)
15、:通信双方(两点):通信双方(两点)能同时能同时收发信号。如电话收发信号。如电话点对点通信,按消息传送的方向和时间关系点对点通信,按消息传送的方向和时间关系串序串序(serial)传输:将数字信号按时间顺序一个接一个的传输传输:将数字信号按时间顺序一个接一个的传输,它占用一条它占用一条通路。适合远距离通路。适合远距离并序传输并序传输(parallel):将数字信号码元序列分割成多路同时传输,适合:将数字信号码元序列分割成多路同时传输,适合近近 距离距离 数字通信中,按数字信号码元排列方法不同数字通信中,按数字信号码元排列方法不同 实际通信系统,分为专线和网通信实际通信系统,分为专线和网通信 专
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