现代通信原理(概述)课件.ppt
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- 现代 通信 原理 概述 课件
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1、Modern Communication Principles1.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。2.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号和通信系统。3.4.通信发展
2、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。5.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年电报开始的年电报开始的通信初级阶段通信初级阶段;19481948年香农提出信息论开始的年香农提出信息论开始的近代通信近代通信阶段阶段;8080年
3、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。6.(1)代 1915年,横贯大陆电话开通;实现越洋语音连接 1918年,调幅无线电广播、超外差式接收机问世7.(2)8.(3)9.(4)10.1、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11.2、移动通信3、多媒体通信4、用户数据接入5、全光网6、其它12.近地轨道卫星高度6442415公里,中距地球轨道卫星高度1006220949公里小系统卫星数目较少,运行频带1GHz以下,支持低数据速率业务13.14.15.MEO16.TDMA,速率达到或超过64Mbp
4、s。环路时延最大8.22ms,最小2.6ms。语音通信话音质量与模拟蜂窝移动电话差不多。17.18.频段名频段名频率范围频率范围(下限下限上限)上限)L 波段12GHzS 波段24GHzC 波段48GHzX 波段812GHzKu 波段1218GHzK 波段1827GHzKa 波段2740GHzQ 波段3350GHzU 波段4060GHzV 波段4075GHz Ku-K 波段之下;Ka-K 波段之上。Q 波段、U 波段、V 波段由 FCC 指定。19.Global StarICOIridiumOdysseyTeleDesic业务范围业务范围语音,数据,传真,寻呼,定位语音,数据,传真,短消息语音
5、,数据,传真,寻呼,定位语音,数据,传真,寻呼,定位语音,数据,传真,寻呼,视频,互联网接入调制技术调制技术QPAKQPAKQPAKQPAKQPAK轨道类型轨道类型LEOMEOLEOMEOLEO高度高度(公里公里)139014101039077810354695705卫星数目卫星数目(运行运行/在轨备用在轨备用)48/810/266/612/3288/?可见事件或停可见事件或停留时间留时间(分钟分钟)16.4115.611.194.53.5最小最小/最大环路最大环路传播时延传播时延(毫秒毫秒)4.63/11.534.5/48.02.6/8.2234.6/44.32.32/3.420.1、卫星通
6、信3、多媒体通信4、用户数据接入5、全光网6、其它21.蜂窝系统频带划分蜂窝系统频带划分Cellular Bands22.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.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
7、信多业务多媒体通信多业务 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23.24.NMT-450NMT-900AMPSN-AMPSTACS JTACD-AMPS(IS-136)GSMJDCGSM/GPRSCDMA(IS-95)UTRA(UMTS)UWCC-136cdma2000Continued.25.WCDMA-Wideband Code Division Multiple AccessUWCC-Universal Wireless Communications Consortium26.换数据GPRS-General Pack
8、et Radio Service 通用分组无线业务27.IMT-International Mobile Telecommunications 国际移动通信28.1、卫星通信2、移动通信4、用户数据接入5、全光网6、其它 29.1、卫星通信2、移动通信3、多媒体通信5、全光网6、其它 30.个人通信业务(PCS)31.1、卫星通信2、移动通信3、多媒体通信4、用户数据接入6、其它32.1、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 33.34.信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)35.。顾名思义,指信
9、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。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)36.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。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)37.。即信息传输通道,也是传递物质信号的媒介。信道可以
10、是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)38.。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。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)39.。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。信 源发送设备信 道
11、接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)40.。信息传输的目的地,即接收消息的人或机器。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)41.信源产生的发送信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。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)42.通过信道后的信号为r(t),接收设备对其进行
12、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。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)43.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)。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)44.数据通信系统中,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
13、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)。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)DTEDTEDCEDCE45.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与多个信宿间的通信。如DCE到D
14、CE,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。信 源发送设备信 道接收设备信 宿噪声源同步同步图1-1 通信模型示意图g(t)s(t)r(t)g(t)n(t)DCEDCE46.47.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。有线通信 有线电通
15、信 光纤通信 双绞线 同轴电缆 短波通信 微波通信 卫星通信 红外线通信 同步卫星 中、低轨道卫星 无线通信 48.依据用来传递消息的电信号有模拟信号与数字信号之分 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。49.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50.模
16、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。信源调制器解调器信道信宿噪声51.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52.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
17、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)53.54.55.56.57.二.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。58.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
18、性调制频率调制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59.三.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
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