通信技术3通信传输系统课件.ppt

1、1通信传输系统通信传输系统 信号的传输信道信号的传输信道信道的复用信道的复用 通信信道的概念通信信道的概念 信道的传输介质信道的传输介质 导向传输介质导向传输介质 非导向传输介质非导向传输介质 信号调制与编码信号调制与编码 通信系统的演进通信系统的演进信号的调制信号的调制 信号的编码信号的编码 信号滤波与电平调整信号滤波与电平调整 网络的传输函数网络的传输函数 信号的滤波信号的滤波 信号的电平调整信号的电平调整 2一、通信信道的概念一、通信信道的概念 (一一)信号的传输信道信号的传输信道传输信道传输信道:是以传输介质为基础的信号通道。是以传输介质为基础的信号通道。构成信道的传输介质可以是有线介

2、质或无线介质。构成信道的传输介质可以是有线介质或无线介质。抽象地看，抽象地看，信道是指定的一段频带，它让信号通过，信道是指定的一段频带，它让信号通过，同时又给信号以限制和损害。同时又给信号以限制和损害。信道为信号传输提供了通路，是沟通通信双方的桥梁。信道为信号传输提供了通路，是沟通通信双方的桥梁。通常将信号的传输介质称为狭义信道。通常将信号的传输介质称为狭义信道。1、传输信道概念、传输信道概念3狭义信道狭义信道:仅指传输媒体本身，如明线、电缆、光纤、仅指传输媒体本身，如明线、电缆、光纤、微波、短波等有线信道和无线信道。从更深的意义讲，微波、短波等有线信道和无线信道。从更深的意义讲，狭义信道指能

3、够传输信号的任何抽象的或具体的通路。狭义信道指能够传输信号的任何抽象的或具体的通路。广义信道包括狭义信道和通信系统中的一些转换装置广义信道包括狭义信道和通信系统中的一些转换装置的集合体，如调制信道、编码信道，的集合体，如调制信道、编码信道，如图所示。如图所示。4只允许传输离散取值的数字信号；只允许传输离散取值的数字信号；通信质量受数字信号的比特差错率通信质量受数字信号的比特差错率影响，只要噪声小于判决电平就能影响，只要噪声小于判决电平就能通过再生恢复原来比特。通过再生恢复原来比特。模拟信道模拟信道数字信道数字信道特点特点2、信道分类、信道分类按照信道传输信号的种类不同按照信道传输信号的种类不同

4、，可将信道分为，可将信道分为:允许传输波形连续变化的模拟信号，允许传输波形连续变化的模拟信号，包括恒参信道和变参信道；通信质包括恒参信道和变参信道；通信质量受传输失真、信道噪声影响。量受传输失真、信道噪声影响。特点特点5按信道上信号传送方向与时间的关系不同，可分为按信道上信号传送方向与时间的关系不同，可分为通信的一方可同时发信和收信，而通信的一方可同时发信和收信，而通信的另一方只能在一段时间内选通信的另一方只能在一段时间内选择或者发信，或者收信。择或者发信，或者收信。 单工信道单工信道半双工信道半双工信道特点特点通信双方在某一时间段内，只能选通信双方在某一时间段内，只能选择一方发信另一方收信的

5、通信方式。择一方发信另一方收信的通信方式。特点特点全双工信道全双工信道通信双方均可同时收信和发信的工通信双方均可同时收信和发信的工作方式，即任一方可在发信的同时作方式，即任一方可在发信的同时接收对方的信号。接收对方的信号。 特点特点678一种通过交换机转接可一种通过交换机转接可为大量用户服务的信道。为大量用户服务的信道。专用（租用）信道专用（租用）信道公共交换信道公共交换信道特点特点连接两点或多点的固连接两点或多点的固定线路；定线路；特点特点按照对信道的占有程度不同，可将信道分为按照对信道的占有程度不同，可将信道分为9以无形非导向介质传输信号的信以无形非导向介质传输信号的信道。在无线传输介质中

6、，信号的道。在无线传输介质中，信号的电磁波在自由空间中传播，如地电磁波在自由空间中传播，如地波传播、短波电离层反射、超短波传播、短波电离层反射、超短波及微波视距传播、卫星中继、波及微波视距传播、卫星中继、红外线传播、光波视距传播等。红外线传播、光波视距传播等。有线信道有线信道无线信道无线信道特点特点以有形的导向介质传输信号的信以有形的导向介质传输信号的信道。在有线传输介质中，信号的道。在有线传输介质中，信号的电磁波沿着固定介质电磁波沿着固定介质(铜线或光纤铜线或光纤)传播，如双绞丝、明线、同轴电传播，如双绞丝、明线、同轴电缆、光纤等。缆、光纤等。特点特点按照信道中对信号进行导向的介质不同，可分

7、为按照信道中对信号进行导向的介质不同，可分为10信道容量信道容量:指在给定条件下信道所能提供的模拟信指在给定条件下信道所能提供的模拟信号频带宽度或数字信号最大传输速率。号频带宽度或数字信号最大传输速率。模拟信道容量单位为赫兹（模拟信道容量单位为赫兹（Hz），），数字信道容量单位为比特数字信道容量单位为比特/秒（秒（bit/s或或bps）。）。信道容量分为有扰模拟信道的信道容量和有扰数信道容量分为有扰模拟信道的信道容量和有扰数字信道的信道容量。字信道的信道容量。3、信道容量计算、信道容量计算有扰模拟信道的信道容量由香农信道容量公式决定有扰模拟信道的信道容量由香农信道容量公式决定 C=B log2

8、(1+S/N) 有扰数字信道的信道容量与信道的误码率有关有扰数字信道的信道容量与信道的误码率有关C=1+ log2 +(1- )log2(1- ) r(b/s) 11(二二)信号的复用信号的复用 频分复用频分复用(FDM)FDM)定义：定义： 为了使若干独立信号能在一条公为了使若干独立信号能在一条公共通路上同时传输，而将独立信号分别配置在分立的共通路上同时传输，而将独立信号分别配置在分立的不同频段上的复用方式。不同频段上的复用方式。实现频分复用的方法是将传输信道总的有效频率范围实现频分复用的方法是将传输信道总的有效频率范围划分成若干个子频带划分成若干个子频带( (或称子信道或称子信道) )，每

9、一个子信道传，每一个子信道传输输1 1路独立信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子路独立信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，以保证号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，以保证各路独立信号互不干扰。各路独立信号互不干扰。1、频分复用、频分复用12频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用

10、。因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用频分复用技术除传统意义上的频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，近年来又研外，近年来又研究出正交频分复用究出正交频分复用(OFDM)，如图所示。，如图所示。 13正交频分复用正交频分复用(OFDM)实际是一种多载波数字调制技实际是一种多载波数字调制技术。术。OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频谱是正交的。频谱是正交的。 OFDM系统比系统比FDM系统要求的带宽要小得多。由于系统要求的带宽要小得多。由于

11、OFDM使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。另外，OFDM技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。的数据到噪声小的子信道上。 14载波电话原理：载波电话原理：载波电话是将发送端若干个电话线路传载波电话是将发送端若干个电话线路传来的音频信号，通过多次调制，将这些音频信号搬移到不来的音频信号，通过多次调制，将这些音

12、频信号搬移到不同的频段上，经线路和增音设备传送到接收端。再经解调同的频段上，经线路和增音设备传送到接收端。再经解调制后由带通滤波器选出各路音频信号。制后由带通滤波器选出各路音频信号。由于用滤波器将各路信号按频率分开，因此许多路电话由于用滤波器将各路信号按频率分开，因此许多路电话可同时在一对导线上传输而互不干扰，这就是频分复用带可同时在一对导线上传输而互不干扰，这就是频分复用带来的好处。来的好处。大容量和中容量的载波电话采用多级调制和解调方式。大容量和中容量的载波电话采用多级调制和解调方式。人耳能识别的声波范围为人耳能识别的声波范围为20Hz20 kHz，但话音的主要，但话音的主要信息集中在信息

13、集中在0.3kHz3.4 kHz内。内。CCITT将将0.3kHz3.4 kHz的语音频段定义为话音基带信号。为防止相邻路的干的语音频段定义为话音基带信号。为防止相邻路的干扰，以扰，以0.0kHz0.3 kHz 和和3.4 kHz4 kHz为隔离带，而为隔离带，而将为将为0kHz4 kHz作为作为1路基带的带宽来计算。路基带的带宽来计算。15载波电话中的多路调制以载波电话中的多路调制以4 kHz为基带作为多路载波为基带作为多路载波电话中各路的带宽。电话中各路的带宽。载波通信系统采用多级调制方式将多个电话基带调载波通信系统采用多级调制方式将多个电话基带调制后分别组成前群、基群、超群、主群、超主群

14、等。制后分别组成前群、基群、超群、主群、超主群等。3路称为前群路称为前群 (中国规定为中国规定为1224千赫千赫)；国际规定；国际规定12路电话为一个基群路电话为一个基群(60108千赫千赫)；60路电话称超群路电话称超群（312552千赫）；千赫）；300路称主群（路称主群（8122044千赫）；千赫）；900路称超主群等。高次群由若干低次群组合而成。路称超主群等。高次群由若干低次群组合而成。载波电话通信系统主要由终端设备、增音设备和传载波电话通信系统主要由终端设备、增音设备和传输线路组成输线路组成 16载波电话通信系统按传输介质的不同主要有四类。载波电话通信系统按传输介质的不同主要有四类。

15、1）明线载波电话）明线载波电话发话和受话采用不同频段在明线发话和受话采用不同频段在明线的同一对导线上传输，有单路、的同一对导线上传输，有单路、3路、路、12路和高路和高12路路载波电话等。用明线传送载波电话因受串音和无线电载波电话等。用明线传送载波电话因受串音和无线电波干扰等影响以及气候影响，进一步扩大容量受到限波干扰等影响以及气候影响，进一步扩大容量受到限制。制。2）对称电缆载波电话）对称电缆载波电话发话和受话多采用相同频段发话和受话多采用相同频段分别在两对电线中传输。话路容量有分别在两对电线中传输。话路容量有12路、路、24路、路、60路和路和120路。受衰减和串音影响，进一步扩大容量受路

16、。受衰减和串音影响，进一步扩大容量受到限制。到限制。173）同轴电缆载波电话）同轴电缆载波电话发话和受话一般采用相同频发话和受话一般采用相同频段，分别在同一电缆中的两根同轴管中传输。段，分别在同一电缆中的两根同轴管中传输。小同轴电缆载波电话的话路容量有小同轴电缆载波电话的话路容量有300路、路、960路、路、2700路、路、3600路。路。中同轴电缆载波电话的话路容量系列，国际上常用中同轴电缆载波电话的话路容量系列，国际上常用的有两种：一种是的有两种：一种是960路、路、2700路和路和10800路；另一种路；另一种是是1860(或或1920)路、路、3600路和路和 10800（或（或132

17、00）路。）路。中国采用的是中国采用的是1800路和路和4380路。此外还有单管中同轴路。此外还有单管中同轴电缆载波电话，话路容量有电缆载波电话，话路容量有120路、路、300路等。路等。4）海底电缆载波电话）海底电缆载波电话 采用单电缆单同轴管传输，采用单电缆单同轴管传输，发话与受话采用不同频段，话路容量可达数百路至数发话与受话采用不同频段，话路容量可达数百路至数千路。千路。 1819时分复用时分复用(TDM )定义：定义：为了使若干独立信号能在一条为了使若干独立信号能在一条公共通路上传输，而将其分别配置在分立的周期性的公共通路上传输，而将其分别配置在分立的周期性的时间间隔上的复用方式。时间

18、间隔上的复用方式。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。各路信号在时间轴上互不重叠。4路时分复用系统的示路时分复用系统的示意图如图所示。意图如图所示。 2、时分复用、时分复用20时分多路复用时分多路复用适用于数字信号的传输。适用于数字信号的传输。TDMTDM方式目前又分为同步时分和统计方式目前又分为同步时分和统计( (异步异步) )时分复用系时分复用系统两种。统两种。其中同步时分复用系统又可分为准同步系列其中同步时分复用系统又可分为准同步系列PDHPDH和同步系列和同步系列SDHSDH。PDHPDH常用于公共电话

19、网常用于公共电话网PSTNPSTN，SDHSDH常用于光纤通信等骨干网络。常用于光纤通信等骨干网络。目前世界上存在两类的目前世界上存在两类的PDHPDH标准：标准：基于基于1313折线折线A A律压缩的律压缩的30/3230/32路路PCMPCM系统系统（欧洲标准，（欧洲标准，用于欧洲、中国、俄罗斯等）；用于欧洲、中国、俄罗斯等）；基于基于1515折线折线u u律压缩的律压缩的2424路路PCMPCM系统系统（美洲标准，用（美洲标准，用于北美、日本、台湾等）。于北美、日本、台湾等）。同步时分复用同步时分复用TDMTDM的时间片是预先分配好的，且是固定的时间片是预先分配好的，且是固定不变的，因此

20、各种信号源的传输定时是同步的。而异不变的，因此各种信号源的传输定时是同步的。而异步时分多路复用步时分多路复用TDMTDM允许动态地分配传输媒体的时间片。允许动态地分配传输媒体的时间片。21WDM 是在一根光纤上复用多路不同波长的光信号，是在一根光纤上复用多路不同波长的光信号，在接收端分别对不同波长进行解复用。在接收端分别对不同波长进行解复用。OTDM 在一根光纤上只传输一个波长的光信号，它首在一根光纤上只传输一个波长的光信号，它首先要求光脉冲必须是先要求光脉冲必须是RZ 码，各路光信号通过占用不同码，各路光信号通过占用不同时隙复用成一路，即在一路光脉冲之间插入几路相对时隙复用成一路，即在一路光

21、脉冲之间插入几路相对于第一路具有不同时延的光脉冲，以提高单根光纤的于第一路具有不同时延的光脉冲，以提高单根光纤的传输速率。传输速率。WDM 和和OTDM 各有其优点，因此可以预见，各有其优点，因此可以预见，WDM 与与OTDM 相结合将更大地提高光通信容量，成为未来相结合将更大地提高光通信容量，成为未来光通信发展的一个趋势。光通信发展的一个趋势。 22空分复用空分复用(SDM)定义：定义：为了使若干独立信号能在一条为了使若干独立信号能在一条公共通路上传输，而将其分别配置在分立的空间区域公共通路上传输，而将其分别配置在分立的空间区域上的复用方式。上的复用方式。空分复用通过空间的分割来区别不同空分

22、复用通过空间的分割来区别不同的用户，如图所示。的用户，如图所示。在有线传输中，空分复用指多对电线或光纤共用在有线传输中，空分复用指多对电线或光纤共用1条缆条缆的复用方式。的复用方式。3、空分复用、空分复用23码分复用码分复用(CDM)定义：定义：为了使若干独立信号能在一条为了使若干独立信号能在一条公共通路上传输，而将其配置成某些正交信号的复用。公共通路上传输，而将其配置成某些正交信号的复用。4、码分复用、码分复用24码分复用原理是基于扩频技术将需要传送的具有一定码分复用原理是基于扩频技术将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽

23、的高速伪随机码速伪随机码(PN)进行调制，使原数据信号的带宽被扩进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的宽带信号作相关处理，把宽带的伪随机码，与接收的宽带信号作相关处理，把宽带信号还原成原信息数据的窄带信号，即完成宽带信号信号还原成原信息数据的窄带信号，即完成宽带信号的解扩，从而完成发端与收端间的通信。的解扩，从而完成发端与收端间的通信。码分复用中分配给每个用户的码分复用中分配给每个用户的PN码是不同的相互正交码是不同的相互正交的码序，经调制和复用后，接收方只能用与发方相同的码序，经调制和复

24、用后，接收方只能用与发方相同的的PN码解调输入信号才能有输出，否则输出为零，从码解调输入信号才能有输出，否则输出为零，从而实现从混合的多路信号中还原预定的某路信号。而实现从混合的多路信号中还原预定的某路信号。25二、信道的传输介质二、信道的传输介质 (一一)导向传输介质导向传输介质 由金属导线构成的传输信道包括架空明线、电话线、由金属导线构成的传输信道包括架空明线、电话线、市话电缆、对称电缆、同轴电缆。市话电缆、对称电缆、同轴电缆。通信电缆：通信电缆：传输电话、电报、传真文件、电视和广播传输电话、电报、传真文件、电视和广播节目、数据和其他电信号的电缆。节目、数据和其他电信号的电缆。通信电缆具传

25、输频带较宽、有通信容量大、传输稳定通信电缆具传输频带较宽、有通信容量大、传输稳定性好、保密性好、受外界干扰小，但不易检修等特点。性好、保密性好、受外界干扰小，但不易检修等特点。通信电缆是各种通信用电缆的总称。通信电缆是各种通信用电缆的总称。1、金属导线传输信道、金属导线传输信道26根据通信电缆的用途和使用范围，通信电缆可分为根据通信电缆的用途和使用范围，通信电缆可分为市内通信电缆市内通信电缆长途对称电缆长途对称电缆同轴电缆同轴电缆海底电缆海底电缆射频电缆射频电缆光纤电缆光纤电缆通通信信电电缆缆对称电缆对称电缆同轴电缆同轴电缆综合电缆综合电缆按结构分为按结构分为野战电缆野战电缆永备电缆永备电缆按

26、功能分为按功能分为27光纤信道光纤信道(FC)指用光纤作媒质的光传输通道。指用光纤作媒质的光传输通道。光纤不光纤不仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且可以满足视频仅可用来传输模拟信号和数字信号，而且可以满足视频传输的需求。其数据传输率能达几千传输的需求。其数据传输率能达几千Mbps。在不使用。在不使用中继器的超长距离通信中，传输范围能达到上千公里。中继器的超长距离通信中，传输范围能达到上千公里。光缆用于点对点光纤传输系统之间的连接。含光缆用于点对点光纤传输系统之间的连接。含1根光根光纤的光缆称单纤，有纤的光缆称单纤，有2根光纤的称双纤，目前已能将上根光纤的称双纤，目前已能将上千芯光纤组合在一条

27、光缆中。千芯光纤组合在一条光缆中。光纤有两种传输模式：多模传输方式和单模传输方式。光纤有两种传输模式：多模传输方式和单模传输方式。 2、光纤传输信道、光纤传输信道28影响光纤传输质量的主要因素是光纤的损耗特性和影响光纤传输质量的主要因素是光纤的损耗特性和频带特性。频带特性。光纤的损耗特性表示光能在光纤中传输时光纤的损耗特性表示光能在光纤中传输时所受到的衰减程度，光纤的频带特性直接影响传输波所受到的衰减程度，光纤的频带特性直接影响传输波形的失真情况和传输容量。形的失真情况和传输容量。光纤的频带特性与光纤传光时的色散性能有关。色光纤的频带特性与光纤传光时的色散性能有关。色散特性指光纤中信号的传输速

28、率随模式、波长或材料散特性指光纤中信号的传输速率随模式、波长或材料变化的性质。变化的性质。 29利用高分子塑料导线进行电信号传输是一种新兴的利用高分子塑料导线进行电信号传输是一种新兴的传输技术，高分子塑料导线的导电是由于材料内部有传输技术，高分子塑料导线的导电是由于材料内部有能传递电流的自由电荷，这些自由电荷包括电子、空能传递电流的自由电荷，这些自由电荷包括电子、空穴、正离子、负离子。其导电性与微观物理量载流子穴、正离子、负离子。其导电性与微观物理量载流子浓度、迁移率成正比。大多数高分子的导电属于离子浓度、迁移率成正比。大多数高分子的导电属于离子导电和电子导电。导电和电子导电。3、高分子塑料导

29、线传输信道、高分子塑料导线传输信道30(一一)非导向传输介质非导向传输介质 电信号在自由空间进行由近向远传播的信道是无导线电信号在自由空间进行由近向远传播的信道是无导线引导的，故称为无线传输。引导的，故称为无线传输。在这种介质中传输的不是导线中的电子，而是以电磁在这种介质中传输的不是导线中的电子，而是以电磁波的扩展方式进行能量的传输。无线传输适于长距离波的扩展方式进行能量的传输。无线传输适于长距离或不便布线的应用场合。或不便布线的应用场合。当信号可以在传输介质的各个方向上传播时，称该介当信号可以在传输介质的各个方向上传播时，称该介质是非导向的。质是非导向的。 1、无线电信号的传输途径、无线电信

30、号的传输途径无线传输信道无线传输信道31信号的非导向传输以两种方式衰减信号的能量：信号的非导向传输以两种方式衰减信号的能量：一种是在信号的传输方向上的固有衰减一种是在信号的传输方向上的固有衰减，如同信号在，如同信号在导线上的衰减一样，信号的频率不同，其衰减的程度导线上的衰减一样，信号的频率不同，其衰减的程度是不一样的，信号的传输受频率衰减特性和距离衰减是不一样的，信号的传输受频率衰减特性和距离衰减特性影响。特性影响。另一种对信号的衰减是能量密度随距离增加而呈现的另一种对信号的衰减是能量密度随距离增加而呈现的衰减衰减，这是非导向传输介质所特有的。例如天线发输，这是非导向传输介质所特有的。例如天线

31、发输出的信号能量为出的信号能量为P，当信号传输到距离为，当信号传输到距离为R的地点时，的地点时，其能量被分散到半径为其能量被分散到半径为R的球面上。的球面上。此外，在大气介质或水下介质中，信号受到的干扰远此外，在大气介质或水下介质中，信号受到的干扰远比在导向传输介质中受到的干扰大。比在导向传输介质中受到的干扰大。32电磁波在自由空间信道中传播时，不同信号频率的电磁波在自由空间信道中传播时，不同信号频率的传输路径是不同的，因此到达接收点所受到衰减不能传输路径是不同的，因此到达接收点所受到衰减不能用统一的公式进行衡量，用统一的公式进行衡量，而是按频段分别进行估算，而是按频段分别进行估算，并根据不同

32、的频段采用与之相适应的通信方式和技术并根据不同的频段采用与之相适应的通信方式和技术处理措施，由此形成了长波通信、短波通信、微波通处理措施，由此形成了长波通信、短波通信、微波通信、卫星通信、光波通信等。信、卫星通信、光波通信等。33地波传播地波传播沿大地与空气的分界面传播的电波。沿大地与空气的分界面传播的电波。地波由于能量逐渐被大地吸收，因而传播距离不远，地波由于能量逐渐被大地吸收，因而传播距离不远，但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中但地波不受气候影响，可靠性高。超长波、长波、中波无线电信号均利用地波进行传播，短波近距离通信波无线电信号均利用地波进行传播，短波近距离通信也利用地波进行

33、传播。也利用地波进行传播。直射波传播直射波传播由发射点从空间直线传播到接收点由发射点从空间直线传播到接收点的无线电波。的无线电波。直射波的传播距离一般限于视距范围，直射波的传播距离一般限于视距范围，强度衰减较慢，利用直射波传播进行通信的有超短波强度衰减较慢，利用直射波传播进行通信的有超短波和微波通信方式。和微波通信方式。2、无线电波常见的传播方式、无线电波常见的传播方式34天波传播天波传播天波是由天线向高空辐射的电磁波遇天波是由天线向高空辐射的电磁波遇到大气电离层折射后返回地面的无线电波。到大气电离层折射后返回地面的无线电波。电离层只电离层只对短波波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主对短波

34、波段的电磁波产生反射作用，因此天波传播主要用于短波远距离通信。要用于短波远距离通信。散射传播散射传播散射传播是由天线辐射出去的电磁波散射传播是由天线辐射出去的电磁波投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射，投射到低空大气层或电离层中不均匀介质时产生散射，其中一部份到达接收点。其中一部份到达接收点。散射传播距离远，但是效率散射传播距离远，但是效率低，不易操作，使用并不广泛。低，不易操作，使用并不广泛。表表31给出了无线电频段的划分。表给出了无线电频段的划分。表32给出了各给出了各无线电频段的应用领域。无线电频段的应用领域。3.3.无线通信的频率划分无线通信的频率划分35无线通信的分类无线通

35、信的分类 1、长波通信、长波通信长波通信是利用波长长于长波通信是利用波长长于1 1公里的电磁波进行的无线公里的电磁波进行的无线电通信，亦称低频通信。电通信，亦称低频通信。它可细分为在长波，甚长波，特长波，超长波和极它可细分为在长波，甚长波，特长波，超长波和极长波波段的通信。长波波段的通信。长波通信的特点：长波通信的特点：长波通信用天波或地波形式传播，长波通信用天波或地波形式传播，也可在地面与高空电离层之间形成的波导中传播，主也可在地面与高空电离层之间形成的波导中传播，主要沿地球表面的地波传播，传播比较稳定。由于传播要沿地球表面的地波传播，传播比较稳定。由于传播稳定，受太阳耀斑或核爆炸引起的电离

36、层骚扰的影响稳定，受太阳耀斑或核爆炸引起的电离层骚扰的影响小，也可用作防电离层骚扰的备用通信手段。此外，小，也可用作防电离层骚扰的备用通信手段。此外，还用以传播频率标准。还用以传播频率标准。362、中波通信、中波通信中波通信指利用波长为中波通信指利用波长为1000m100m的电磁波进行的电磁波进行的无线电通信。的无线电通信。中波通信的电磁波既可利用地波传播，也可利用天中波通信的电磁波既可利用地波传播，也可利用天波传播。白天，由于电离层波传播。白天，由于电离层D层对中波的强烈吸收，层对中波的强烈吸收，使其不能依靠电离层反射的天波传播，主要靠地波传使其不能依靠电离层反射的天波传播，主要靠地波传播。

37、工作频率越低，地面电导率越高，地波传播距离播。工作频率越低，地面电导率越高，地波传播距离越远。根据国际电信联盟越远。根据国际电信联盟(ITU)国际无线电规则国际无线电规则的的频率划分，频率划分，526.5kHz1606.5kHz频段的中波用作广频段的中波用作广播，广播频段以下的中波常用于中近程无线电导航，播，广播频段以下的中波常用于中近程无线电导航，飞机、舰船的无线电通信及军事地下通信等。广播频飞机、舰船的无线电通信及军事地下通信等。广播频段以上的中波也用作飞机、舰船通信等外，还用于无段以上的中波也用作飞机、舰船通信等外，还用于无线电定位，在军事上还常用于近距离的战术通信。线电定位，在军事上还

38、常用于近距离的战术通信。373、微波通信、微波通信微波通信指使用波长在微波通信指使用波长在0.1毫米至毫米至1米之间的电磁波进米之间的电磁波进行的通信行的通信。当两点间直线距离内无障碍物时就可以使用微波传当两点间直线距离内无障碍物时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至送。利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。也普遍适用于各种专用通信网。微波通信包括地面微波接力通信、对流层散射通信、微波通信包括地面微波接力通信、对流层散射通信、流星余迹通信、卫

39、星通信、空间通信及工作于微波频流星余迹通信、卫星通信、空间通信及工作于微波频段的移动通信。段的移动通信。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务的传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色信业务的传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。电视等均可通过微波电路传输。38微波中继通信或微波接力通信中，由于地球表面的微波中继通信或微波接力通信中，由于地球表面的影响以及空间传输的损耗，每隔影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸通信距离。长距设置中继站，将电波放大转发而延

40、伸通信距离。长距离微波通信干线可以经过几十次中继而将信号传至数离微波通信干线可以经过几十次中继而将信号传至数千公里仍保持很高的通信质量，千公里仍保持很高的通信质量， 39自由空间光通信（自由空间光通信（FSO）指以激光波为载体，在真）指以激光波为载体，在真空或大气中传递信息的一种宽带光通信技术。空或大气中传递信息的一种宽带光通信技术。4、自由空间光通信、自由空间光通信40其中自由空间光通信又称无线光通信。其中自由空间光通信又称无线光通信。和其他无线通信相比，自由空间光通信具有不需要和其他无线通信相比，自由空间光通信具有不需要频率许可证、频率宽、成本低廉、保密性好，低误码频率许可证、频率宽、成本

41、低廉、保密性好，低误码率、安装快速、抗电磁干扰，组网方便灵活等优点。率、安装快速、抗电磁干扰，组网方便灵活等优点。特别适合骨干网的扩建、光纤网络的备援、宽频接入、特别适合骨干网的扩建、光纤网络的备援、宽频接入、企业应用、无线基地台数据的回传等领域，以及其他企业应用、无线基地台数据的回传等领域，以及其他需要高速接入的终端。需要高速接入的终端。以光波作为信号载体的通信方式称为光通信。以光波作为信号载体的通信方式称为光通信。 按照所采用的介质的不同，光通信系统可分为按照所采用的介质的不同，光通信系统可分为光纤通信光纤通信自由空间光通信自由空间光通信水下光通信水下光通信41FSO通信的缺点通信的缺点

42、受大气折射、吸收和散射的影响大受大气折射、吸收和散射的影响大受风力和大气温度的梯度变化产生气穴影响受风力和大气温度的梯度变化产生气穴影响天气的雨、雪、雾的影响最大天气的雨、雪、雾的影响最大大风和地震引起建筑物的晃动大风和地震引起建筑物的晃动 FSO的技术优势的技术优势 频带宽，速率高，容量大频带宽，速率高，容量大架设组网灵活便捷，扩展性好架设组网灵活便捷，扩展性好 适用任何通信协议适用任何通信协议 频谱资源丰富频谱资源丰富 传输保密性好传输保密性好 伸缩性好伸缩性好 体积小体积小 成本低廉成本低廉 42三、信号调制与编码三、信号调制与编码 (一一)通信系统的演进通信系统的演进 通信系统是用以完

43、成信息传输过程的所有技术和设备通信系统是用以完成信息传输过程的所有技术和设备的总称。的总称。一般由信源、信宿、发端设备、收端设备和一般由信源、信宿、发端设备、收端设备和传输媒介等组成。传输媒介等组成。 43有线电通信系统有线电通信系统无线电通信系统无线电通信系统模拟通信系统模拟通信系统数字电通信系统数字电通信系统单路通信系统单路通信系统多路通信系统多路通信系统频分通信系统频分通信系统时分通信系统时分通信系统固定通信系统固定通信系统移动通信系统移动通信系统点对点通信系统点对点通信系统网络通信系统网络通信系统通通信信系系统统的的演演进进方方式式4445( (二二) )信号的调制信号的调制 对信号进

44、行调制的目的是解决信道的频分复用和频率对信号进行调制的目的是解决信道的频分复用和频率搬移。搬移。在发信端将多个模拟信源通过调制，将他们的频谱搬在发信端将多个模拟信源通过调制，将他们的频谱搬移到新的不同频段上，便可实现同一传输线上多个信移到新的不同频段上，便可实现同一传输线上多个信号同时传输而互不影响。对数字信号通过调制可将基号同时传输而互不影响。对数字信号通过调制可将基带信号搬移到适宜于传输的信道频段上。带信号搬移到适宜于传输的信道频段上。1、模拟信号的调制理论、模拟信号的调制理论100)cos()(nnntnAatx46对一个模拟信号，根据付里叶变换总可将其表示为对一个模拟信号，根据付里叶变

45、换总可将其表示为许多正弦信号之和的形式。许多正弦信号之和的形式。而而正弦信号是由振幅、频率和相位三要素决定的。正弦信号是由振幅、频率和相位三要素决定的。通过对三个要素的处理，可得到新的正弦信号三要素通过对三个要素的处理，可得到新的正弦信号三要素受控制的信号，这个处理过程称为对信号的调制过程。受控制的信号，这个处理过程称为对信号的调制过程。振幅、频率和相位三要素受控制的正弦信号称为载振幅、频率和相位三要素受控制的正弦信号称为载波信号或被调信号，控制载波信号振幅、频率和相位波信号或被调信号，控制载波信号振幅、频率和相位三要素的模拟信源信号称为调制信号。三要素的模拟信源信号称为调制信号。调制的方法主

46、要是通过改变载波信号正弦波的幅度、调制的方法主要是通过改变载波信号正弦波的幅度、相位和频率来传送信息。其基本思想是把调制信号的相位和频率来传送信息。其基本思想是把调制信号的特征寄生在载波信号的幅度、频率和相位参数。特征寄生在载波信号的幅度、频率和相位参数。47对载波信号振幅的调制对载波信号振幅的调制(AM)电话通信中用得最多的是进行载波信号振幅的调制，电话通信中用得最多的是进行载波信号振幅的调制，其方法是其方法是用一个称为载波的被调信号与话音信号相乘，用一个称为载波的被调信号与话音信号相乘，将调制信号的频率搬移到载波信号频率附近，这个过将调制信号的频率搬移到载波信号频率附近，这个过程称为载波调

47、制程称为载波调制。其中，其中，x(t)=Asint称调制信号，称调制信号，sinct称被调制信号称被调制信号或载波信号，或载波信号，c称调制后的上边带信号，称调制后的上边带信号，c称下边带信号。称下边带信号。f(t)为调制后的信号。为调制后的信号。 )(sin()sin()sin()sin()()(tBttAttxtfccc)(sin()sin()sin()sin()( )( tBtctAttxtfcccc信号的解调制：信号的解调制：48根据滤波器的不同可得到不同的载波输出信号根据滤波器的不同可得到不同的载波输出信号 49如果如果用调制信号的幅值去改变载波信号的频率，使载用调制信号的幅值去改变

48、载波信号的频率，使载波信号的频率随调制信号的幅度的变化而变化，叫频波信号的频率随调制信号的幅度的变化而变化，叫频率调制。率调制。频率调制得到的输出是调频信号。频率调制得到的输出是调频信号。对载波信号的频率调制对载波信号的频率调制(FM)ttfAttxfAtfcc)sin(2sin)(2sin)(调频信号占用频带较宽，但调频信号占用频带较宽，但优点在于当信号在传输过程优点在于当信号在传输过程中受到噪声和干扰时，通过中受到噪声和干扰时，通过限幅放大，可消除这些噪声限幅放大，可消除这些噪声和干扰，这就是调频收音机和干扰，这就是调频收音机音质优于调幅收音机的原因。音质优于调幅收音机的原因。 50对载波

49、信号的相位调制对载波信号的相位调制(PM)如果用调制信号的幅值去改变载波信号的相位，使载如果用调制信号的幅值去改变载波信号的相位，使载波信号的相位随调制信号的幅度的变化而变化，叫相波信号的相位随调制信号的幅度的变化而变化，叫相位调制。位调制。相位调制得到的输出称调相信号。相位调制得到的输出称调相信号。)sinsin()(sin()(ttAtxtAtfcc51在数字通信系统中，调制信号不再是模拟的信号，在数字通信系统中，调制信号不再是模拟的信号，而是只有而是只有0、1两种状态的数字信号，这种原始数字两种状态的数字信号，这种原始数字信号常称信号常称基带信号基带信号。用基带数字信号去调制模拟载波信号

50、，可将基带信用基带数字信号去调制模拟载波信号，可将基带信号搬移到高频频段上便于传输。号搬移到高频频段上便于传输。如进行数字信号的无线电发射，需将数字信号转换如进行数字信号的无线电发射，需将数字信号转换为高频正弦波信号。为高频正弦波信号。用数字信号去调制载波信号，也可分为调幅、调频、用数字信号去调制载波信号，也可分为调幅、调频、调相。调相。2、数字信号的调制理论、数字信号的调制理论52对载波信号的对载波信号的2ASK调制调制数字幅度调制或幅度键控（数字幅度调制或幅度键控（ASK）调制方式指）调制方式指正弦正弦载波信号的幅度随数字基带信号而变化。载波信号的幅度随数字基带信号而变化。对二进制幅度键控