通信原理第一章精.ppt
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1、通信原理第一章第1页,本讲稿共36页1.1 定定 义义1.通信与通信网通信与通信网通通信信概概念念:信息的传递过程称为通信:信息的传递过程称为通信.以语言以语言.图像图像.数据为媒体数据为媒体,通过电通过电(光光)信号将信息由一方传输到另一方。信号将信息由一方传输到另一方。通通信信网网概概念念:为为了了完完成成多多用用户户中中任任意意两两个个用用户户之之间间信信源源与与信信宿宿之之间间的的通通信信过过程程,一一般般需需要要建建立立一一个个网网络络,这这个个多多用用户户通通信信系系统统互互连连的的通通信信体系称之为通信网。体系称之为通信网。通信网的构成通信网的构成1)终端设备:电话、电报、监视器
2、(摄像头)、显示器等)终端设备:电话、电报、监视器(摄像头)、显示器等2)传输设备:电缆、光缆、微波、卫星等)传输设备:电缆、光缆、微波、卫星等3)交换设备:程控交换、)交换设备:程控交换、ATM交换、光交换等交换、光交换等4)协议和准则)协议和准则第2页,本讲稿共36页2模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号模拟信号:电信号的参量连续取值模拟信号:电信号的参量连续取值基基带带信信号号(一一般般指指未未调调制制过过的的信信号号)瞬瞬时时值值状状态态数数无无限限,如如正正弦弦信信号号、语语音音信号、图像信号等。信号、图像信号等。已调信号已调信号(载波一般为正弦信号载波一般为正弦信号)的参数的参数A
3、.F.P状态数无限。状态数无限。第3页,本讲稿共36页数字信号:电信号的参量离散取值数字信号:电信号的参量离散取值基带信号的瞬时值状态数有限。基带信号的瞬时值状态数有限。如计算机如计算机.电报机等输出的信号。电报机等输出的信号。已调信号的参数已调信号的参数A.F.P状态数有限。状态数有限。*注注:也也可可称称ASK、FSK、PSK等等数数字字已已调调信信号号为为连连续续信信号号,因因为为他他们们的的瞬时值在某一范围内连续取值。瞬时值在某一范围内连续取值。第4页,本讲稿共36页3通信系统通信系统:传递信息所需的一切技术设备的总和传递信息所需的一切技术设备的总和.信道中传输的是模拟信号时为信道中传
4、输的是模拟信号时为模拟通信系统模拟通信系统。信道中传输的是数字信号时为信道中传输的是数字信号时为数字通信系统数字通信系统。本课程的主要任务本课程的主要任务本课程主要介绍信息端到端的传输系统,主要讨论系统的组成和本课程主要介绍信息端到端的传输系统,主要讨论系统的组成和性能指标。性能指标。第5页,本讲稿共36页1.2 通信系统组成通信系统组成基本的点对点通信均是把发送端的消息传送到接收端。基本的点对点通信均是把发送端的消息传送到接收端。信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源信息源(也称发送端)信息源(也称发送端):把各种可能的消息转换成原始电信把各种可能的消息转换成原始电信号。号。发送设备发送设备
5、:对原始信号完成某种变换,是之适合在信道中传对原始信号完成某种变换,是之适合在信道中传输。输。信道信道:信号传输的通道信号传输的通道。接收设备接收设备:从接收的信号中恢复出相应的原始信号。从接收的信号中恢复出相应的原始信号。受信者(也称信息宿受终端)受信者(也称信息宿受终端):将复原的原始信号转换成相将复原的原始信号转换成相应的消息。应的消息。噪声源噪声源:信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。的集中表示。第6页,本讲稿共36页第7页,本讲稿共36页噪声源一一模拟通信模拟通信1、系统构成模拟、系统构成模拟(1)点)点点单路通信系统点
6、单路通信系统 此系统为单向通信系统即单工通信系统此系统为单向通信系统即单工通信系统,当当A、B都有调制解调都有调制解调器时可实现双工通信。器时可实现双工通信。调调 制制 器器:使信号与信道相匹配使信号与信道相匹配,便于频分复用等便于频分复用等发滤波器发滤波器:滤除调制器输出的无用信号滤除调制器输出的无用信号收滤波器收滤波器:滤除信号频带以外的噪声滤除信号频带以外的噪声 一般设一般设n(t)为高斯白噪声为高斯白噪声,则则ni(t)为窄带白噪声为窄带白噪声第8页,本讲稿共36页(2)点)点-点多路通信系统点多路通信系统对信道进行频域分割FDM第9页,本讲稿共36页2、需要研究的问题需要研究的问题1
7、)基带信号的特性)基带信号的特性2)调制与解调原理)调制与解调原理3)已调信号的特性)已调信号的特性4)在有噪声的情况下系统的性能。)在有噪声的情况下系统的性能。3、模拟通信的主要特点、模拟通信的主要特点1)抗干扰能力差抗干扰能力差2)不易于保密通信不易于保密通信3)设备不易于大规模集成设备不易于大规模集成4)不适应飞速发展的计算机通信的要求不适应飞速发展的计算机通信的要求5)简单、易于实现。简单、易于实现。第10页,本讲稿共36页二数字通信二数字通信1、系统模型系统模型(1)点)点-点单路通信系统点单路通信系统信信 源源:提供待传递的语音、图象或数字信息。提供待传递的语音、图象或数字信息。信
8、源编码信源编码:对模拟信号进行对模拟信号进行A/D和压缩,对数字信号进行压缩。和压缩,对数字信号进行压缩。信道编码信道编码:提高通信可靠性,提高通信可靠性,PePe。调调 制制 器器:作用同模拟通信。作用同模拟通信。发、收滤波器发、收滤波器:作用同模拟通信,且使系统无码间串扰。作用同模拟通信,且使系统无码间串扰。同同 步步 器器:使收发信机步调一致地工作以正确传输信息。使收发信机步调一致地工作以正确传输信息。第11页,本讲稿共36页(2)点点-点多路通信系统点多路通信系统设各个信源都为模拟信源设各个信源都为模拟信源对信号进行时域分割(对信号进行时域分割(TDM),也可进行频域分割(),也可进行
9、频域分割(FDM)。)。若无帧同步码,则无法对各路信号进行正确分接。若无帧同步码,则无法对各路信号进行正确分接。第12页,本讲稿共36页2、需要研究的问题需要研究的问题数字基带信号的特性(数字基带信号的特性(A/D变换);变换);数字调制与解调原理;数字调制与解调原理;已调信号的特性;已调信号的特性;数字通信系统的抗干扰性能;数字通信系统的抗干扰性能;信道编码、译码(差错控制);信道编码、译码(差错控制);加密;加密;同步。同步。3、数字通信系统的主要特点、数字通信系统的主要特点抗干扰能力强,可消除噪声积累抗干扰能力强,可消除噪声积累差错可控,传输性能好差错可控,传输性能好便于与各种数字终端接
10、口,用现代计算技术对信号进行处理、便于与各种数字终端接口,用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储、形成智能网加工、变换、存储、形成智能网便于集成化,从而使通信设备微型化便于集成化,从而使通信设备微型化便于加密处理,且保密强度高便于加密处理,且保密强度高占据更宽的系统频带占据更宽的系统频带,同步要求高同步要求高.(缺点)(缺点)第13页,本讲稿共36页1.3通信系统的分类与通信方式通信系统的分类与通信方式 一、一、通信系统分类通信系统分类根据信号的形式、特点及关心的问题不同,可以对系统进行分根据信号的形式、特点及关心的问题不同,可以对系统进行分类类1、按信号的特征进行分类、按信号的特征进
11、行分类信号可以分为模拟信号和数字信号。信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号特征:幅度连续,时间可连续也可以不连续。模拟信号特征:幅度连续,时间可连续也可以不连续。数字信号特征:幅度离散,一般时间也离散。数字信号特征:幅度离散,一般时间也离散。信号分类信号分类模拟通信系统模拟通信系统利用模拟信号传递消息的通信利用模拟信号传递消息的通信系统。系统。数字通信系统数字通信系统利用数字信号传递消息的通信利用数字信号传递消息的通信系统。系统。第14页,本讲稿共36页2、按信号的业务类型分类按信号的业务类型分类分类分类电报通信系统电报通信系统电话通信系统电话通信系统数据通信系统数据通信系统图象通信系统图
12、象通信系统3、按传输媒介分类按传输媒介分类分类分类:有线通信:如电缆通信、光纤通信。有线通信:如电缆通信、光纤通信。无线通信:如微波通信、卫星通信。无线通信:如微波通信、卫星通信。4、按信号的复用方式分类按信号的复用方式分类分分类类频分复用频分复用FDM用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用时分复用TDM用抽样或脉冲调制方法使各路不同信号占用不同的时间区间;用抽样或脉冲调制方法使各路不同信号占用不同的时间区间;码分复用码分复用CDM用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。第15页,本讲
13、稿共36页5、按调制方式分类按调制方式分类基带传输、频带(调制)传输基带传输特点:信号在其原始的频带内进行传输。如语音信号不经过处理直接传输的模拟通信方式;再如传输速率为64Kbit/s的数字信号直接传输的通信方式。频带传输的特点:对各种信号调制后再传输的总称。如利用调频FM台传送的广播信号;利用卫星信道传输的图象信号;利用有线电视电缆传送的有线电视信号目前主要的调制方式及其用如下表所示。调制方式主要用途连续波调制线性调制常规双边带调制AM广播单边带调制SSB载波通信、短波无线电话通信双边带调制DSB立体声广播残留边带调制VSB电视广播、传真非线性调制频率调制微波中继、卫星通信、广播相位调制中
14、间调制方式数字调制振幅键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输相移键控PSK数字传输最小频移键控MSK等数字微波、空间通信脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制PWM中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话中继线、卫星、空间通信增量调制DM军用、民用数字电话差分脉码调制DPCM电视电话、图象编码矢量编码调制VCM语音、图象压缩编码第16页,本讲稿共36页6、按工作频段分类按工作频段分类c=fc=f )VLFVLF甚低频(甚低频(甚低频(甚低频(3-30kHz3-30kHz104m-105m(MF)(MF)和中频和中频和中频和中频(LM)(LM
15、)低频低频低频低频30kHz-3MHz30kHz-3MHz10103 3-10-104 4mm)HFHF高频(高频(高频(高频(3-30MHz3-30MHz10-1010-102 2mm(UHF)(UHF)和特高频和特高频和特高频和特高频(VHF)(VHF)甚高频甚高频甚高频甚高频30MHz-3GHz30MHz-3GHz0.1-10m0.1-10m)1530GHz1530GHz超高频(微波:超高频(微波:超高频(微波:超高频(微波:3-30GHz3-30GHz1-10cm1-10cm)高频)高频)高频)高频ExtraExtra极(极(极(极(30-300GHz30-300GHz1-10mm1-
16、10mm300-3000GHz300-3000GHz亚毫米波亚毫米波亚毫米波亚毫米波 0.1-1mm紫外、红外、可见光紫外、红外、可见光紫外、红外、可见光紫外、红外、可见光103-107GHz103-107GHz第17页,本讲稿共36页 1.3.2 通信方式通信方式是指数据在信道上传输所采取通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式的方式.通常有如下三种分类方法通常有如下三种分类方法:按数据代码传输的顺序分为按数据代码传输的顺序分为:串行传输和串行传输和并行传输并行传输按数据传输的同步方式分为同步传输和按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输异步传输按数据传输的流向和时间关系分为按数据传输的流
17、向和时间关系分为:单工、单工、半双工和双工传输半双工和双工传输第18页,本讲稿共36页串行通信:数据流以串行方式在一条信道上传输.该方法实现简单,采用较多.缺点是:为解决收、发方码组或字符同步,需要外加同步措施并行通信:将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时传输.并行传输不需要另外的措施就可实现收发双方的字符同步.缺点是:需要传输信道多、设备复杂、成本高,故较少采用。值得注意的是:串行和并行的概念是指组成一个字符的各码元是依顺序逐位传输还是并行地传输。至于数据字符还是逐个依次发送。第19页,本讲稿共36页同步传输l在串行传输中,如何解决码组(字符)的同步问题:同步传输和异步传输l同步传输:
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