现代通信原理(概述).ppt

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1、一一 概述概述现代通信原理现代通信原理Modern Communication Principles课程描述课程描述 通信是一个广义的概念，涉及包括雷达、导航、遥控遥测等军用尖端技术和包括数字电话、广播电视、综合信息网、多媒体宽带网等现代民用技术，通信在过去分为模拟通信和数字通信两个方面来研究。目前，随着数字技术和计算机技术日新月异的发展，数字通信方式在许多领域已逐步取带模拟通信方式，成为通信的主流，也成为我们今天研究的重点。通信系统的核心是信号设计。本课程以通信技术的发展、演变为线索，从模拟到数字，由浅入深，力求把握通信信号设计的发展脉络和指导思想，用工程数学提供的方法准确表达和推导了通信信

2、号和通信系统。通信的回顾与热点通信的回顾与热点通信的回顾与热点通信的回顾与热点一、通信的回顾通信发展经历了五个阶段，其标志性事件分别是1、语言的产生，使人类有了比较完整的表达和交流形式。2、文字的产生，增大了交流的距离和流传的范围。3、印刷术的发明，使文明得以保存，世代相传，信息得以扩张。4、电报、电话、无线电等技术的发展，形成了通信理论和技术，形成了现代的通信产业。5、计算机技术、多媒体技术、有线及无线网络技术的发展，使信息交流达到了一个新的高度。利用电磁波通信的历史可大致划利用电磁波通信的历史可大致划分三个阶段：分三个阶段：18381838年年电报开始的电报开始的通信初级阶段通信初级阶段；

3、19481948年年香农提出信息论开始的香农提出信息论开始的近代通信近代通信阶段阶段；8080年代以后光纤通信应用、综合业务数年代以后光纤通信应用、综合业务数字网崛起的字网崛起的现代通信阶段现代通信阶段。通信发展简史(1)1838年,摩尔斯发明有线电报,开始了电通信阶段1864年,麦克斯韦创立了电磁辐射理论,并被当时的赫兹证明,促使了后来无线通信的出现1876年,贝尔利用电磁感应原理发明了电话1879年,第一个专用人工电话交换系统投入运行1980年,第一个付费电话系统运营1896年,马可尼发明无线电报1907年,电子管问世,通信进入电子信息时代1915年,横贯大陆电话开通;实现越洋语音连接19

4、18年,调幅无线电广播、超外差式接收机问世通信发展简史(2)1925年,开通三路明线载波电话,开始多路通信1936年,调频无线电广播开播1937年,雷沃斯发明脉冲编码调制,奠定了数字通信基础1938年,电视广播开播20世纪40年代二战期间,雷达与微波通信得到发展1946年,第一台数字电子计算机问世1947年,晶体管在贝尔实验室问世,为通信器件的进步创造了条件通信发展简史(3)1948年,香农提出了信息论,建立了通信统计理论1951年,直拨长途电话开通1956年,敷设越洋通信电缆1958年,发射第一颗通信卫星1962年,发射第一颗同步通信卫星,开通国际卫星电话;脉冲编码调制进入实用阶段20世纪6

5、0年代,彩色电视问世;阿波罗宇宙飞船登月;数字传输理论与技术得到迅速发展；计算机网络开始出现通信发展简史(4)20世纪70年代,商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体系结构20世纪80年代,开通数字网络的公用业务;个人计算机和计算机局域网出现;网络体系结构国际标准陆续制定20世纪90年代,蜂窝电话系统开通，各种无线通信技术不断涌现;光纤通信得到迅速普遍的应用;国际计算机互联网得到极大发展二、当今通信的热点1、卫星通信2、移动通信3、多媒体通信4、用户数据接入5、全光网6、其它二、当今通信的热点1 1、卫星通信、卫星通信2、移动通信3、多媒体通信4、用户数据

6、接入5、全光网6、其它19821982年年 国际海事通信组织开通由四颗地球同步卫星国际海事通信组织开通由四颗地球同步卫星 组成的组成的INMARSATINMARSAT系统，实现全球移动通信。系统，实现全球移动通信。19981998年年 中、低轨道的卫星系统得以研究成功并陆续中、低轨道的卫星系统得以研究成功并陆续 开通，其中有开通，其中有 -美国美国MotoralaMotorala公司的铱星公司的铱星(Iridium)(Iridium)系统系统 -美国美国LORALLORAL公司的全球星公司的全球星(Global Star)(Global Star)系统系统 -国际海事通信组织的国际海事通信组织

7、的ICOICO系统系统19991999年年 国际卫星组织发射电视直播卫星、应用于高国际卫星组织发射电视直播卫星、应用于高 速信息公路。速信息公路。卫星的种类参考材料参考材料参考材料参考材料同步地球轨道卫星同步地球轨道卫星(GEO-GeosynchronousEarthOrbiting(GEO-GeosynchronousEarthOrbitingsatellites)satellites)位于近赤道的轨道上，高度位于近赤道的轨道上，高度3585835858公里公里最少三颗卫星可实现全球通信最少三颗卫星可实现全球通信 近地轨道卫星近地轨道卫星（LEO-LowEarthOrbitingsatell

8、itesLEO-LowEarthOrbitingsatellites）中距地球轨道卫星中距地球轨道卫星（MEO-MiddleEarthOrbitingMEO-MiddleEarthOrbitingsatellitessatellites）各种建议方案中卫星数目从各种建议方案中卫星数目从1212颗到颗到840840颗，配置颗，配置成小型低功率卫星群，至少提供主要大陆地区成小型低功率卫星群，至少提供主要大陆地区的全方位覆盖的全方位覆盖轨道平面不是近赤道的，卫星群像电子围绕原轨道平面不是近赤道的，卫星群像电子围绕原子核高速运转一样绕地球运行子核高速运转一样绕地球运行近地轨道卫星高度近地轨道卫星高度6

9、4424156442415公里，中距地球轨公里，中距地球轨道卫星高度道卫星高度10062209491006220949公里公里小系统卫星数目较少，运行频带小系统卫星数目较少，运行频带1GHz1GHz以下，支以下，支持低数据速率业务持低数据速率业务卫星的种类（续）参考材料参考材料参考材料参考材料大系统卫星数目较多，运行频带大系统卫星数目较多，运行频带1GHz1GHz以上，支以上，支持高数据速率业务持高数据速率业务相对于相对于GEOGEO静止卫星系统，静止卫星系统，LEOLEO和和MEOMEO被称为被称为MSS(MSS(移动卫星系统移动卫星系统)高距椭圆轨道卫星高距椭圆轨道卫星（HEO-Highl

10、yEllipticOrbitingHEO-HighlyEllipticOrbitingsatellitessatellites）该类卫星的原型为俄罗斯的该类卫星的原型为俄罗斯的MolniyaMolniya系列卫星系列卫星与赤道平面成与赤道平面成6565度夹角纵向运行，使用于北欧度夹角纵向运行，使用于北欧与北极地区。与北极地区。北半球远地点高度北半球远地点高度3996839968公里，南半球近地点高公里，南半球近地点高度度500500公里公里不同轨道的卫星三颗同步地球卫星基本上可覆盖全球参考材料参考材料参考材料参考材料MEO不同轨道的卫星轨迹示意参考材料参考材料参考材料参考材料铱星近地轨道卫星系

11、统参考材料参考材料参考材料参考材料原计划中星群由原计划中星群由7777颗卫星组成，化学元素周期表颗卫星组成，化学元素周期表中序号中序号7777的元素是的元素是Iridium(Iridium(铱铱)。IridiumIridium由希腊语由希腊语“彩虹彩虹”一词转译而来。一词转译而来。后来星群减为后来星群减为6666颗，但序号颗，但序号6666的化学元素的化学元素Dysprosium(Dysprosium(镝镝)读来拗口，而且不愿放弃读来拗口，而且不愿放弃“彩虹彩虹”，故仍称铱星。，故仍称铱星。方案为方案为66+6(66+6(备用星备用星)，1 1目前目前1 1颗运行卫星和颗运行卫星和1 1颗备颗

12、备用卫星已分别发射到用卫星已分别发射到6 6个轨道平面，高度约个轨道平面，高度约778778公公里。里。铱星话机使用甚小天线通过铱星话机使用甚小天线通过L L波段接入铱星，上行波段接入铱星，上行链路频率链路频率29.129.3GHz29.129.3GHz，下行链路下行链路23.1823.38GHz23.1823.38GHz。星际链路在星际链路在KaKa波段运行。上行频率波段运行。上行频率28.629.128.629.1，使，使用用FDMAFDMA，速率速率2Mbps2Mbps；下行频率下行频率18.819.318.819.3，使用，使用TDMATDMA，速率达到或超过速率达到或超过64Mbps

13、64Mbps。环路时延最大环路时延最大8.22ms8.22ms，最小最小2.6ms2.6ms。语音通信话音质量与模拟蜂窝移动电话差不多。语音通信话音质量与模拟蜂窝移动电话差不多。铱星系统的接入和星际通信参考材料参考材料参考材料参考材料IEEE卫星频段参考材料参考材料参考材料参考材料已运营的LEO和MEO卫星参考材料参考材料参考材料参考材料二、当今通信的热点1、卫星通信2 2、移动通信、移动通信3、多媒体通信4、用户数据接入5、全光网6、其它2020世纪世纪8080年代年代，基于，基于FDMAFDMA的第一代模拟系统的第一代模拟系统(G1)(G1)北美北美AMPSAMPS、N-AMPSN-AMP

14、S；英国英国TACSTACS；日本日本JTACJTAC；北欧北欧NMTNMT。2020世纪世纪9090年代年代，基于，基于TDMATDMA和和CDMACDMA的第二代数字系统的第二代数字系统 北美北美D-AMPS(EIA/TIA IS-136)D-AMPS(EIA/TIA IS-136)；欧洲欧洲GSMGSM；日本日本JDCJDC。(G2)(G2)欧洲欧洲GSM/GSM/GPRSGPRSGPRSGPRS;基于基于CDMACDMA的北美的北美PCS(IS-95)PCS(IS-95)。(G2+)(G2+)目前目前，基于，基于WCDMAWCDMA的数字第三代系统已经出现的数字第三代系统已经出现(G3

15、)(G3)提供数据速率为提供数据速率为2Mbps(2Mbps(静态环境静态环境)的多媒体业务。的多媒体业务。ITU-TITU-T正正在制定在制定IMT(IMT(国际移动通信国际移动通信)建议标准，建议标准，IMT2000IMT2000参考建议有：参考建议有：欧洲根据欧洲根据GSM/GPRSGSM/GPRS演进的演进的UMTS(UMTS(通用移动通信系统通用移动通信系统)建议；建议；北美根据北美根据IS-95IS-95演进的演进的cdma2000cdma2000建议；建议；北美根据北美根据IS-136IS-136演进的演进的UWCC-136UWCC-136建议建议(TDMA)(TDMA)。蜂窝系

16、统频带划分蜂窝系统频带划分Cellular Bands第一代第一代 单频模拟蜂窝系统单频模拟蜂窝系统 仅用于语音通信仅用于语音通信 覆盖区仅有覆盖区仅有宏小区宏小区 商业用户商业用户Continued.移动通信的演进代的演进参考材料参考材料参考材料参考材料第二代第二代 双频双模式数字系统双频双模式数字系统 语音语音/低速数据通信低速数据通信 宏小区宏小区 Macro Cells 微小区微小区 Micro Cells 皮可小区皮可小区 Pico Cells 与固定电话网互补与固定电话网互补 商业用户和消费者商业用户和消费者第三代第三代 多频多模式数字系统多频多模式数字系统 多媒体通信多业务多媒体

17、通信多业务 同固定电话结合在一同固定电话结合在一 起，与起，与IP网、网、VPN等等 网络互补网络互补 个人通信个人通信移动通信的演进蜂窝系统中的通信覆盖小区参考材料参考材料参考材料参考材料移动通信的演进标准的演进参考材料参考材料参考材料参考材料NMT-450NMT-900AMPSN-AMPSTACSJTACD-AMPS(IS-136)GSMJDCGSM/GPRSCDMA(IS-95)UTRA(UMTS)UWCC-136cdma20001G1G3G(IMT-2000)3G(IMT-2000)2G+2G+2G2GContinued.移动通信的演进IMT-2000参考材料参考材料参考材料参考材料

18、UTRA-UMTSTerrestrialRadioAccessUTRA-UMTSTerrestrialRadioAccess（通用移动通信系通用移动通信系统微波无线电接入）统微波无线电接入）由由 ETSIETSI（欧洲通信系统协会）提交欧洲通信系统协会）提交 采用采用WCDMAWCDMA（宽带码分多址接入）宽带码分多址接入）cdma2000cdma2000（码分多址接入码分多址接入20002000）根据根据 IS-95IS-95标准标准（CDMACDMA）演化而来演化而来由由 美国美国 TIATIA（电信业协会）提交电信业协会）提交采用采用WCDMAWCDMA UWCC-136UWCC-136

19、 根据根据 IS-136IS-136标准（标准（D-AMPSD-AMPS）演化而来演化而来由由美国美国UWCCUWCC（通用无线通信合作组织）提交通用无线通信合作组织）提交采用采用TDMATDMAUMTS-UniversalMobileTelecommunicationsSystemUMTS-UniversalMobileTelecommunicationsSystemWCDMA-WidebandCodeDivisionMultipleAccessWCDMA-WidebandCodeDivisionMultipleAccessUWCC-UniversalWirelessCommunicatio

20、nsConsortiumUWCC-UniversalWirelessCommunicationsConsortium移动通信的演进从GSM到UMTS的演变参考材料参考材料参考材料参考材料1990-本土GSM数据速率9.6Kbps1998-HSCSD数据速率57.6Kbps1999-GPRS数据速率115Kbps2000-GSM384数据速率384Kbps2002-UMTS数据速率2MbpsHSCSD-High-SpeedCircuit-SwitchingDataHSCSD-High-SpeedCircuit-SwitchingData高速电路交高速电路交换数据换数据GPRS-GeneralPa

21、cketRadioServiceGPRS-GeneralPacketRadioService通用分组无线业务通用分组无线业务移动通信的演进专用术语参考材料参考材料参考材料参考材料 GSM-GlobalSystemforMobileCommunicationsGSM-GlobalSystemforMobileCommunications全球移动全球移动通信系统通信系统 AMPS-AdvancedMobilePhoneSystemAMPS-AdvancedMobilePhoneSystem高级移动电话系统高级移动电话系统 N-AMPS-NarrowbandAMPSN-AMPS-Narrowband

22、AMPS窄带高级移动电话系统窄带高级移动电话系统 D-AMPS-DigitalAMPSD-AMPS-DigitalAMPS数字高级移动电话系统数字高级移动电话系统 TACS-TotalAccessCommunicationSystemTACS-TotalAccessCommunicationSystem全向通信系统全向通信系统 JTAC-JapanTotalAccessCommunicationsJTAC-JapanTotalAccessCommunications日本日本全向通信系全向通信系统统 NMT-North-EuropeMobileTelephonyNMT-North-EuropeM

23、obileTelephony北欧移动电话北欧移动电话 JDC/PDC-Japan/PersonalDigitalCellularJDC/PDC-Japan/PersonalDigitalCellular日本日本(个人个人)数字数字蜂窝系统蜂窝系统 PCS-PCS-PesonalPesonalCommunicationSystemCommunicationSystem个人通信系统个人通信系统 IMT-InternationalMobileTelecommunicationsIMT-InternationalMobileTelecommunications国际移动通国际移动通信信二、当今通信的热点

24、1、卫星通信2、移动通信3 3、多媒体通信、多媒体通信4、用户数据接入5、全光网6、其它 多媒体通信传媒信息量大多媒体通信传媒信息量大 适应现代社会许多应用需求，诸如适应现代社会许多应用需求，诸如 -可视电话可视电话 -电视会议电视会议 -虚拟现实虚拟现实 -视频点播视频点播 -语音邮件语音邮件 -多媒体检索多媒体检索 -远程教学远程教学二、当今通信的热点1、卫星通信2、移动通信3、多媒体通信4 4、用户数据接入、用户数据接入5、全光网6、其它 基于铜缆的接入技术基于铜缆的接入技术。例如，能传输。例如，能传输2Mbps2Mbps以上的数据以上的数据“高比特率数字用户线高比特率数字用户线”，可把

25、图像等视频信号引入用户家庭，可把图像等视频信号引入用户家庭 。基于光缆的接入技术基于光缆的接入技术。光缆频带宽、容量大、干扰小。光缆频带宽、容量大、干扰小。光纤同轴混合接入技术光纤同轴混合接入技术。利用有线电视系统的方法，可以。利用有线电视系统的方法，可以额外提供视频点播，交互式数据业务及电话业务。额外提供视频点播，交互式数据业务及电话业务。无线接入技术无线接入技术。具有建设速度快，方便灵活、造价低廉等。具有建设速度快，方便灵活、造价低廉等特点。特点。各种无线通信系统参考材料参考材料参考材料参考材料交换式交换式/中继移动无线电（中继移动无线电（SMR/TMRSMR/TMR）无线寻呼网（无线寻呼

26、网（BPBP）无绳电话与无线办公电信系统（无绳电话与无线办公电信系统（WOTSWOTS）蜂窝无线电与蜂窝数据通信蜂窝无线电与蜂窝数据通信数字分组数据数字分组数据（CDPDCDPD）通用分组无线业务（通用分组无线业务（GPRSGPRS）无线数据网络：分组无线电无线数据网络：分组无线电无线局域网（无线局域网（WLANWLAN）无线本地环路（无线本地环路（WLLWLL）本地多点分布业务（本地多点分布业务（LMDSLMDS）多信道多点分布业务（多信道多点分布业务（MMDSMMDS）注册许可的微波系统注册许可的微波系统个人通信业务个人通信业务（PCSPCS）二、当今通信的热点1、卫星通信2、移动通信3、

27、多媒体通信4、用户数据接入5 5、全光网、全光网6、其它19951995年美国和欧洲分别开始研究全光网。全光网在服务质量、年美国和欧洲分别开始研究全光网。全光网在服务质量、带宽需求、业务内容、网络的可重构性和可扩展性等方面，都是带宽需求、业务内容、网络的可重构性和可扩展性等方面，都是当今现有网络所远远不能比拟的。当今现有网络所远远不能比拟的。在传输系统（包括交换机）中，全程不需要光在传输系统（包括交换机）中，全程不需要光/电和电电和电/光的光的转换，完全靠光波沿光纤传输。转换，完全靠光波沿光纤传输。用户端机之间不少电信号的处理功能也由光技术实现，如出用户端机之间不少电信号的处理功能也由光技术实

28、现，如出网网/进网，储存、交换等。进网，储存、交换等。二、当今通信的热点1、卫星通信2、移动通信3、多媒体通信4、用户数据接入5、全光网6 6、其它、其它 ATM(ATM(异异步步传传送送模模式式)、IPIPPhone(Phone(网网络络电电话话)、光光纤纤ADMADM分插点复用等等。分插点复用等等。通信模型通信模型通信模型通信模型一、通信模型一、通信模型一、通信模型一、通信模型通信的基本目的是由信源向信宿传送消息。通信的基本目的是由信源向信宿传送消息。通信的最基本要求是迅速和可靠。通信的最基本要求是迅速和可靠。二、通信模型组成部分及功能二、通信模型组成部分及功能(1)(1)信信源源。顾名思

29、义，指信息产生的源头，可以是人或设备。其发出的信息也可以是多种多样的，如语音、文字、图像、数据等。这些信息可以是离散的，也可以是连续的。二、通信模型组成部分及功能二、通信模型组成部分及功能(2)(2)发发送送器器。种类及其功能多样化，如编码、调制、放大、滤波、发射等。发送器含有与传输线路匹配的接口，其基本作用是将信源发出的信息转换成便于传输的某种信号。模拟与数字通信系统两者的发送器功能有很大差异。二、通信模型组成部分及功能二、通信模型组成部分及功能(3)(3)信信道道。即信息传输通道，也是传递物质信号的媒介。信道可以是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等。二、通信模型组成部分及功能二、通信模型组

30、成部分及功能(4)(4)噪噪声声源源。是整个系统噪声与干扰的总折合，用以表征信息在信道中传输时遭受的干扰情况。在任何通信系统中，干扰的性质与强弱都是影响系统性能的重要因素。二、通信模型组成部分及功能二、通信模型组成部分及功能(5)(5)接接收收器器。其作用主要是接收信道中的信号，并转换成发送前相同表示形式的信息传递给信宿，与发送器功能正好相反。对接收器的要求是尽可能地从受干扰的信号中精确地提取和还原来自信源的信息。二、通信模型组成部分及功能二、通信模型组成部分及功能(6)(6)信宿信宿。信息传输的目的地，即接收消息的人或机器。三、通信模型工作原理三、通信模型工作原理(1)(1)信源产生的发送信

31、息可表示为随时间变化的输入信号g(t)，它通常不适于直接在信道上传输。g(t)需由发送设备进行某种变换，变为信号s(t)，既载有信源的信息，同时又便于在信道上传输。三、通信模型工作原理三、通信模型工作原理(2)(2)通过信道后的信号为r(t)，接收设备对其进行相对于发送的逆变换。由于信号在传输中受到了噪声n(t)的干扰，逆变换后的信号g(t)仅是信号g(t)的近似值或估计值。三、通信模型工作原理三、通信模型工作原理(3)(3)噪声的干扰实际存在于整个通信系统中，为便于分析，并考虑到信道上的干扰最为严重，故通信模型把噪声干扰集中在信道上表示为n(t)。四、四、DTEDTE与与DCEDCE数据通信

32、系统中，发送端信源和接收端的信宿称为DTE(数据终端设备,Data Terminal Equipment)，如计算机之类的终端设备。发送和接收设备称为DCE(数据电路端接设备,Data Circuit Terminating Equipment)。DCE有时也称作数据通信设备(Data Communication Equipment)。DTEDTEDCEDCE五、通信模型的说明五、通信模型的说明 该通信模型示意图是原理性的，表面上描述的是一个一对一的单向通信系统，但它却是适于各种通信系统的一个抽象模型，概括地反映了各种通信系统实际应用中的共性。实际应用中通信系统往往是双向的，而且可能是多个信源

33、与多个信宿间的通信。如DCE到DCE，一般不是简单的点对点的关系，而是涉及比较复杂的网络结构，包含交换技术、路由选择等内容；图中的同步也只是一种时间上协调的会意性描述。DCEDCE通信种类的划分通信种类的划分通信种类的划分通信种类的划分通信的种类可有多种划分的形式，如从通信内容上、传输信号的性质上、信道上等进行划分。从通信内容上可有：语音通信(电话)图象通信 多媒体通信从传输信号形式有：模拟信号通信 数字信号通信从信道划分大致可有：还有其它一些分类方法，如窄带通信和宽带通信之分。语言、低速数据属窄带通信，而图像、多媒体、高速数据属宽带通信。一、按传输信号形式分类依据用来传递消息的电信号有模拟信

34、号与数字信号之分通信系统可分为模拟通信与数字通信两大类目前的多数电话与电视通信系统是模拟通信系统典型的应用实例计算机系统中主机把资料输出到打印机是数字通信系统的一个实例数据通信是指信源产生的数据流，无论是通过模拟传输信道还是数字传输信道，按一定通信协议，传送到信宿的过程。模拟通信模拟通信是指在通信系统中所传输的是模拟信号模拟通信系统的示意简框图图中，信源传出的是模拟信号，其状态变化为连续图形。信源调制器解调器信道信宿噪声模拟通信发送器被被简化为调制器，接收器被简化为解调器。事实上还应包括放大、滤波、变频等处理过程，图中将这些功能都合并到信道中去，以强调调制解调功能在模拟通信中的重要作用。信源调

35、制器解调器信道信宿噪声模拟通信模拟通信系统按其调制方式的不同可分为：连续调制系统连续调制系统振幅调制（AM）系统频率调制（FM）系统相位调制（PM）系统脉冲调制系统脉冲调制系统脉冲幅度调制（PAM）系统脉冲相位调制（PPM）系统脉冲宽度调制（PWM）系统模拟通信传输模拟信号的信道称为模拟信道为提高信道利用率，扩大信道容量，常采用多路复用的方法，即在同一线路中同时传输多路信号，将一条线路逻辑上划分出多个信道在连续调制系统中常采用频分多路复用（FDM）在脉冲调制系统中则采用时分多路复用（TDM）数字通信数字通信是指在通信系统内所传输的是二进制或多进制数字信号的一种方式其主要特点是实现调制以前要经过

36、两次编码。在接收端解调后也要进行相应的两次译码数字通信具有抗干扰能力强、保密性好、灵活性高和设备简单经济、便于集成等优点数字通信可与计算机网络技术完全融合，通信的数字化很快会成为通信的主导数字通信数字通信系统示意图中信源发出的是模拟信号信源编码器的作用就是使其经过模拟/数字(A/D)变换后，成为数字序列，以适合在数字系统中传输。信道编码是对信源的二次编码，其主要目的在于提高数字传输系统的可靠性数字通信接收端的信道译码、信源译码功能与发送端的编码作用相反。调制和解调功能与模拟通信系统中的作用一致，只是这里采用的是数字调制和解调。虽然图中未画出同步系统，但在数字通信系统中，同步概念十分重要数字通信

37、系统的组成相对于模拟通信系统要复杂得多。数字通信传输数字信号的信道称为数字信道数字信道最常用的多路复用技术是时分多路复用（TDM）二.按调制方式分类 (1)基带传输-直接传输基带信号。(2)调制传输-将基带信号调制到载波后传输。将消息变换为便于传送的形式 例1:天线长度工作波长/4(=c/f)，如果用低频传输，天线尺寸太大。例2：放大器的相对带宽决定了低频传输的有效带宽不足。可实现频分复用 可改善通信系统的性能：抗低频干扰。调制方式用途连续波调制线性调制常规双边带调副AM广播抑制载波双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB广播电视、数传、传真非线性调

38、制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制幅度键控ASK数据传输频率键控FSK数据传输相位键控PSK、DPSK、QPSK数据传输、数字微波、空间通信其它高效数字调制QAM、MSK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PDM（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、空间通信增量调制DM、CVSD、DVSD军用电话差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码其它方式ADPCM、APC、LPC中低速数字电话三.按通信方式不同 单工通信:通信双方单向传递信息。双工通信:通信双方同时双向传递信息。半双工

39、通信:通信双方双向传递信息但不同时。四.按传送信号的复用方式分类 频分复用:不同信号占用不同的频率范围。时分复用:不同信号占用不同的时间区间。码分复用:用正交的脉冲序列携带不同信号。五.按传输媒介类型有线通信：双绞线、双平行线、同轴电缆、微带、波导、多芯铜线、光缆等。无线通信：卫星通信、移动通信、微波通信、雷达、声纳、遥控遥测、无线定位、无线接入等。频率范围波长符号媒介用途3Hz-30KHz108-104m甚低频VLF有线线对、长波音频、电话30KHz-300KHz104-103m低频LF有线线对、长波导航信标300KHz-3MHz103-102m中频MF同轴电缆、中波调幅中波广播3MHz-3

40、0MHz102-10m高频HF同轴电缆、短波调幅短波广播30MHz-300MHz10-1m甚高频VHF同轴电缆、米波电视、调频广播、空中管制、机场导航300MHz-3GHz100-10cm特高频UHF同轴电缆、微带、波导、分米波电视、移动通信、微波接力、警戒雷达3GHz-30GHz10-1cm超高频SHF波导、厘米波通信卫星、制导雷达、炮瞄雷达30GHz-300GHz10-1mm极高频EHF波导、毫米波近距离高精度雷达、射电天文105-107GHz3*10(-4)-3*10(-6)cm光波段光纤、激光空间传播光通信通信系统的性能度量一.通信系统的质量指标 有效性:信道一定时,系统能够传输信息内

41、容的多少。可靠性:系统接收端恢复信息的准确程度。二.对于对于模拟通信系统 有效性-在给定信道带宽内,能容纳多少的通信路数;也可用传单路信号的有效带宽来衡量。可靠性-通信系统接收端的输出信号噪声功率比(SNR,Signal Noise Ratio)三.数字通信系统 有效性用信号的传输速率来衡量；码元传输速率(RB)：单位时间能够传送的码元数。（波特率)每个码元传输所占用的时间TB为码长,则 RB=1/TB(波特,Baud)。若码元为二进制-RB2,若为M进制RBM，RB2=RBMlog2M 信息传输速率(Rb):单位时间能够传送的信息量(bits/s)。(比特率)Rb=RBMlog2M 比特/秒

42、 RBM=Rb/log2M 波特 可靠性传输产生的错误概率；误码率PB=接收的错误码元数/发出的总码元数；误比特率Pb=接收的错误比特数/发出的总比特数；为了获得通信中所需的有效性和可靠性，产生了信息处理技术。信息处理技术是现代信息工程的核心技术。信息处理的目的是为了提高系统对某一方面的要求、优化系统某一方面的性能指标。信息处理的主要手段是编、译码。比如：1、为了提高系统的有效性，可以通过信源编码来完成。2、为了提高系统的安全性，可以通过加密来完成。3、为了提高系统的可靠性，可以通过信道编码来完成。各类通信及所用频段各类通信及所用频段各类通信及所用频段各类通信及所用频段一、通信类别与频段选择现

43、代通信实现的基础是不同频率的电磁波的传输。根据电磁波在不同媒介中的传输，通信可分为有线通信与无线通信两大类。无论哪类通信，其工作频段皆有很大不同。因而，对工作频段进行合理选择，以实现不同因而，对工作频段进行合理选择，以实现不同的通信目的，并保证其可靠性与有效性的要求，的通信目的，并保证其可靠性与有效性的要求，显得十分重要。显得十分重要。二、有线通信有线通信是指利用各种导线作为信道来传输信号的一种通信方式，一般用于有线通信的传输媒介有架空明线、电缆和光缆等。有线通信的特点是，除了需要传输媒介外，还需每隔一段距离设置增音器或中继器等放大装置以便增补信号沿导线传输时所产生的衰耗，同时，在接收端要增加

44、校正设备以减少邻路频率串音干扰及噪声。三、无线通信无线通信是依靠自由空间来传输电磁波的通信方式。要使电磁波在自由空间中传递得更远，需要采用频率很高的振荡波来传送。因此在发送端需要有一个能产生很高频率振荡波的高频发射机，并通过天线把振荡波发送出去。在接收端也需要设置接收机并利用天线来接收信号。发射机、接收机与发/收天线构成了无线信道。无线信道有长波、中波、短波和微波之分。卫星通信是一种特殊的微波中继系统，其中继站就设在卫星上，卫星通信具有广播能力，能供多个地面站接收同一组数据信息。四、通信频率的分段(1)考虑因素对于有线通信，要考虑通信线路的传输特性、最低和最高的截止频率、频率衰耗特性及相移特性

45、、线路参数的稳定性。对于无线通信，则需注重各种不同波长电磁波的传输特点以及天线尺寸使用的合理性。四、通信频率的分段(5)四、通信频率的分段(6)频率f与波长之间的变换公式其中v 代表电磁波在自由空间中的传播速度，其值接近于光速3.0 x108m/s。通信标准及制定机构通信标准及制定机构通信标准及制定机构通信标准及制定机构通信涉及到双方或多方，其中包括点与点、点与端、端与端的信息交互，没有相应的标准显然是不行的统一的标准也有利于系统的异构组成，也给用户提供了选择使用的灵活性标准化的程度是衡量数据通信系统的重要质量指标之一标准的制定，除了技术的因素之外，还有经济，乃至政治的因素标准的制定有利于技术

46、的发展，但有时各方喋喋不休的争执对新技术的推广应用反而产生牵制作用通信技术标准及其制定机构通信技术标准及其制定机构ISOISO世界上从事国际标准化的最大的综合性非官方机构，由各参与国的国家标准化组织选派代表组成，成立于1947年ISO的标准制定过程要经过四个阶段，即工作草案、建议草案、国际标准草案和国际标准ISO下设近200个TC（技术委员会），其中TC97负责IT技术有关标准的制定。TC97又下辖16个 SC（分委会）和一个直属组通信技术标准及其制定机构ISOISOSC6为数据通信分委会，制定了HDLC（高级数据链路规程）SC16致力于OSI/RM（开放系统互联参考模型），后被改组为SC21

47、负责解决“开放系统互联的信息检索、传输与管理”等问题TC97与国际电工委员会（IEC-International Electrotechnical Commissions）的 TC83于1987年成立了一个新的JTC（联合技术委员会）来替代TC97，该机构名称是ISO/IEC JTC1,下属各SC仍沿用TC97中的序号。通信技术标准及其制定机构ITUITU成立于1932年，后成为联合国下属机构。其前身为始建于1865年的国际电报联合会（UTI）ITU的宗旨维护与发展成员国之间的国际合作以改进和共享各种电信技术帮助发展中国家大力发展电信事业；通过各种手段促进电信技术设施和电信网的改进与服务管理无

48、线电频带的分配与注册，避免各国电台的相互干扰。通信技术标准及其制定机构ITUITUITU曾下辖总秘书处、国际频率注册委员会（IFRB）、国际无线电咨询委员会（CCIR）、国际电报电话咨询委员会（CCITT）和电信发展局（BDT）五个常设机构CCITT是国际电报电话咨询委员会的法文名称Comit Consulatif International Telegraphigueet Telephonique的缩写，它主要由联合国各成员国的邮政、电报和电话管理机构的代表组成，是一个开发全球电信技术标准的国际组织该机构已经为国际通信使用的各种通信设备及规程的标准化提出了一系列建议通信技术标准及其制定机构I

49、TUITUCCITTCCITT的建议标准系列的建议标准系列F F系系列列：有关电报、数据传输和远程信息通信业务 （传真、可视图文等）的定义、操作和服 务质量标准的建议；I I系系列列：有关数字网的建议，包括ISDN的若干建议；T T系列系列：有关终端设备的若干建议；V V系系列列：有关在电话网上进行数据通信的若干建议；X X系列系列：有关数据通信网的若干建议。通信技术标准及其制定机构ITUITU1993年3月起，ITU下属的IFBR改称无线通信部（RS），BDT改称电信发展部（TDS）CCITT与CCIR合并为电信标准化部（TSS），简称ITU-TITU-T由一个常设职能部门TSB（电信标准局

50、）和许多SG（研究小组）构成ITU-T目前正与ISO合作，共同制定数据通信标准通信技术标准及其制定机构IEEEIEEE国际标准化工作还有美国的一个重要组织IEEE的参与，它是全球最大的专业学术团体，开发通信和网络标准也是该组织的主要工作其研究领域主要涉及ISO的物理层与数据链路层。例如，IEEE的802委员会制定的系列标准已成为当今主流的局域网标准除开发标准标准外，IEEE每年还召开各种会议，出版许多刊物，因此它在世界上具有很高的知名度通信技术标准及其制定机构EIAEIA另一个与制定电气标准有关的组织是美国的EIA该协会主要制定过许多电子传输标准，包括ISO的物理层标准它颁布的RS-232和E