現(xiàn)代通信原理期末大作業(yè)

1、上海海洋大學 班級： 數(shù)技1班 學號 ： 1 53128 姓名： 目錄一. 模擬調(diào)制系統(tǒng)3模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能3調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)7二. 數(shù)字基帶調(diào)制與傳輸8有線電視廣播系統(tǒng)8三. 數(shù)字頻帶調(diào)制9ASK系統(tǒng)與FSK系統(tǒng)9QPSK系統(tǒng)與數(shù)字電視系統(tǒng)10四. 信道復用12多址通信方式12CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)14五. 同步原理18群同步18所涉及的最新技術前沿及應用云計算20無線充電技術20泄漏同軸電纜20超光網(wǎng)21一. 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能1.利用正弦波的幅度、頻率或相位的變化，或者利用脈沖的幅度、寬度或者位 置變化來模擬原始信號，以達到通信的目的，稱為模擬通信。模擬通信的

2、優(yōu)點是直觀且容易實現(xiàn)，但存在兩個主要缺點。 相干解調(diào)器(1)保密性差模擬通信，尤其是微波通信和有線明線通信，很容易被竊聽。只要收到模擬信號，就容易得到通信內(nèi)容。(2)抗干擾能力弱電信號在沿線路的傳輸過程中會受到外界的和通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使得通信質(zhì)量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多(3)所有線性調(diào)制信號都可以用下式同樣統(tǒng)一的表達事 2.干擾模擬信號的因素形成干擾的因素有三個：指產(chǎn)生干擾的原件、設備或信號。傳播途徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。敏感器件，指容易被干擾的對象。3.抗干擾分析抗干擾設計的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾途徑，提高敏

3、感原件的抗干擾性能。1)抑制干擾源抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的電壓，這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。這一目的主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)的。減小干擾源的電流主要是通過在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)的2)按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。傳導干擾是指通過傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號6 的頻帶不通，可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播有事業(yè)可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最帶，要特別注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增肌干擾源于敏感器件的距

4、離，用底線把它們隔離和在敏感器件上加屏蔽罩。3)提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲的拾取以及從不正常狀態(tài)盡快恢復的方法。4.噪聲的處理方法1)系統(tǒng)的正確連接。在通信系統(tǒng)中，一般連接的設備很多。不同設備有不同的接口形式，使用的接插件各不相同。有平衡和不平衡的輸入輸出形式，為有效的屏蔽外界的電磁輻射干擾，必須統(tǒng)一使用屏蔽電纜并采用正確的連接方式。建議采取的方法是，無論采用平衡或不平衡的傳輸，都采用雙芯屏蔽電纜，并且屏蔽層只在平衡輸出或輸入的一端接地。當兩端都是不平衡的連接時，最好使用轉換器。2)良好的接地處理。為使屏蔽層的電纜能夠屏蔽外界的雜散

5、電磁干擾，屏蔽層必須要有正確的連接和良好的接地。實踐中，所有的設備懸浮，是在沒有專門的地線條件下最常采用的一種措施。但這是一種不穩(wěn)定的隨機噪聲，所以整個系統(tǒng)要良好接地，首先應設有專門的地線。不能采用電源的零線作為系統(tǒng)設備的地線。在室外場所，可以考慮埋設臨時性地線。一般的系統(tǒng)都是很多臺身背通過電纜連接起來的系統(tǒng)，很容易有由其屏蔽系統(tǒng)組成鏈式接地方式。當某臺設備上產(chǎn)生電磁輻射或靜電感應噪聲時，會由于傳輸線的屏蔽層和鐵質(zhì)設備外殼組成的接地系統(tǒng)使得整個系統(tǒng)產(chǎn)生感應電壓。進而使系統(tǒng)產(chǎn)生一定的噪聲電平，此類干擾鏈路較長的系統(tǒng)尤為明顯。所以系統(tǒng)要盡量避免使用鏈式接地方式，而應使用星型接地方式。接屏蔽層處各設

6、備的電線通過專門的導線一個接地點連接，如果信號傳輸線兩端的屏蔽層都接地，必然形成接地回路。當該回路收到其他設備的電磁干擾時，在電纜屏蔽層必然會出現(xiàn)感應電流，以致產(chǎn)生嚴重的干擾噪聲，形成回路噪聲干擾。保證系統(tǒng)不出現(xiàn)地環(huán)路結構，要求設備間只能有一條接地導線互連，在要求不嚴謹?shù)膱龊?，可以讓步平衡設備懸浮。3)系統(tǒng)的隔離。在一些大型的系統(tǒng)中，往往由很多系統(tǒng)互連，有事還要向遠端傳輸信號，這些遠距離的鏈接，由于不同子系統(tǒng)都有獨立的接地系統(tǒng)，每個子 7 系統(tǒng)一旦地線相連，必然形成接地噪聲。另一方面，由于傳輸距離較長，傳輸線屏蔽層的接地電阻會增大，甚至用了非屏蔽傳輸線等等，就容易引入大量的外界電磁場輻射干擾噪

7、聲。如果每個系統(tǒng)單獨工作，噪聲可通過合理的連接和接地控制在允許的電平內(nèi)，但當多個子系統(tǒng)互連后，即使用了單端屏蔽接地或長線分段接地處理，也沒有辦法解決長距離傳輸造成的輻射干擾噪聲。這時最好的措施就是采用隔離的辦法。在多個系統(tǒng)間裝變壓器使之互相隔離。4)電源凈化。為了隔離公共網(wǎng)形成的干擾噪聲，最好或一般采用隔離凈化電源。凈化電源的接地端一定要保證有可靠、良好的接地。否則隔離效果不好。要和一些干擾強大的大功率電器隔離，單獨供電，或在輸入端加裝濾波器將干擾噪聲濾除。還要注意傳輸線不得和電線平行布線，要將其交叉布線，這樣也可以減低交流噪聲干擾。調(diào)頻立體聲廣播系統(tǒng)克羅斯比系統(tǒng)克羅斯比系統(tǒng)是把信號先對一個超

8、音頻的副載波調(diào)頻，在調(diào)制的過程中信號的頻譜移入超音領的范圍，這樣有利于S信號與M信號的分離。所以克羅斯系統(tǒng)是一種頻分復用系統(tǒng)。M信號以通常的方式對主載波調(diào)頻而S信號則首先對一個超音頻的副載波進行調(diào)頻，這一調(diào)制結果也可作為主載波之調(diào)制信號的一個成分。2.調(diào)頻接收機的鑒頻器實現(xiàn)第一次鑒頻后，其輸出信號包含M信號與副載波的調(diào)制結果由濾波器分離出音頻的M信號。經(jīng)第二次鑒頻從則載波中解調(diào)出S信號，再由矩陣電路進行和、差運算，由M、S信號恢復為L、R信號，把L、R信號輸入兩個相同的音頻放大器，便可實現(xiàn)立體聲重放。二 數(shù)字基帶調(diào)制與傳輸有線電視廣播系統(tǒng)用射頻電纜，光纜，多路微波或其組合來傳輸，分配和交換聲音

9、，圖像及數(shù)據(jù)信號的電視系統(tǒng)。系統(tǒng)可以采用單向傳輸或雙向傳輸方式。為充分利用頻率資源電視信號的傳輸頻道宜按鄰頻傳輸方式配置。在鄰頻傳輸系統(tǒng)中傳輸PAL-D制電視廣播信號的射頻特性除圖像與伴音載波的電平差伴音載頻與圖像載頻的間距應付和本標準規(guī)定要求外其他各項指標均應滿足GB3174-1995第4條規(guī)定的要求。在有線電視系統(tǒng)中傳送PAL-D制電視廣播附加雙聲道數(shù)字聲按GY/T129-1997標準執(zhí)行。干線系統(tǒng)可采用光纜多路微波及射頻電纜等傳輸媒介或其任意組合的鏈路有線電視網(wǎng)中光鏈路系統(tǒng)按GY/T131-1997標準執(zhí)行多路微波分配系統(tǒng)按GY/T132-1998標準執(zhí)行三 數(shù)字頻帶調(diào)制ASK系統(tǒng)與FS

10、K系統(tǒng)ASK是利用載波的幅度變化來傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。其信號表達式為：，S(t)為單極性數(shù)字基帶信號幅度鍵控可以通過乘法器和開關電路來實現(xiàn)。載波在數(shù)字信號1或0的控制下通或斷，在信號為1的狀態(tài)載波接通，此時傳輸信道上有載波出現(xiàn)；在信號為0的狀態(tài)下，載波被關斷，此時傳輸信道上無載波傳送。那么在接收端我們就可以根據(jù)載波的有無還原出數(shù)字信號的1和0。調(diào)幅技術實現(xiàn)起來簡單，但抗干擾性能較差。FSK（Frequency-shift keying）- 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數(shù)字信息。它是利用基帶數(shù)字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術。QPSK系統(tǒng)與

11、數(shù)字電視系統(tǒng)QPSK與二進制PSK一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中。 的別的載波相位取四個等間隔值之一，如/4,3/4,5/4,和7/4。相應的，可將發(fā)射信號定義為其中，i1，2，2，4；E為發(fā)射信號的每個符號的能量，T為符號持續(xù)時間，載波頻率f等于nc/T，nc為固定整數(shù)。每一個可能的相位值對應于一個特定的二位組。例如，可用前述的一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11.如果a為典型的QPSK發(fā)射機框圖。輸入的二進制數(shù)據(jù)序列首先被不歸零NRZ）電平編碼轉換器轉換為極性形式，即負號1和0分別用bE和bE表示。接著，該二進制波形被分接器分成兩個分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位

12、組成的彼此獨立的二進制波形，這制波形分別用a1（t），和 a2（t）表示。容易注意到，在任何一信號時間間隔內(nèi)a1（t），和a2（t）的度恰好分別等于Si1和Si2，即由發(fā)送的二位組決定數(shù)字電視系統(tǒng)數(shù)字電視廣播系統(tǒng)原理以中國第一家數(shù)字電視廣播平臺-寧有線數(shù)字電寧有線視廣播平臺為例：寧有線數(shù)字電視廣播平臺系統(tǒng)由如下部分組成，即數(shù)字衛(wèi)星接收機、編碼器、復用器、數(shù)字數(shù)據(jù)廣播器、QAM調(diào)制器、準視頻點播服務器、條件接收和用戶管理系統(tǒng)、節(jié)目管理系統(tǒng)、電話回傳系統(tǒng)、因特網(wǎng)連接、有線傳輸網(wǎng)絡、用戶機頂盒和PC接收卡等用戶機頂盒和PC接收卡用戶機頂盒(STB)是數(shù)字有線電視信號的終端接收裝置，它將電纜傳來的調(diào)制

13、在高頻上的信號經(jīng)過同步解調(diào)，還原為基帶信號，再經(jīng)過發(fā)送端編碼的反過程，還原成未壓縮前的多個頻道的數(shù)據(jù)信號送入電視機供用戶觀看計算機用戶通過PC接收卡來接收電視臺前端數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)流，將其存儲在計算機本地硬盤里，運 行相應的應用程序，獲得各類高級數(shù)據(jù)服務電話回傳系統(tǒng)許多STB有一個調(diào)制解調(diào)器通過電話網(wǎng)絡形成的返回頻道信息，計算機用戶也是通過調(diào)制解調(diào)器和電話網(wǎng)絡形成的返回信息。采用電話回傳系統(tǒng)不需對現(xiàn)有的CATV網(wǎng)進行改造就能實現(xiàn)部分雙向交互式功能因特網(wǎng)連接電視臺數(shù)字數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)通過專線或其它方式同因特網(wǎng)連接，獲得大量因特網(wǎng)信息資源，經(jīng)過分類整理再通過數(shù)字電視廣播系統(tǒng)傳輸給用戶，實現(xiàn)電視機

14、用戶對因特網(wǎng)信息的瀏覽功能。四 信道復用多址通信方式定義：地點分散的多個用戶共同使用一個公共信道實現(xiàn)各用戶間通信的方式。 主要方式有：頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA） 頻分多址（FDMA）： 各站發(fā)出的信號在指定頻帶內(nèi)互不重疊地排列，共同使用一個射頻信道。這種方式在衛(wèi)星通信和地面通信中使用得最多。它的優(yōu)點是設備比較簡單，技術比較成熟。采用預分配方式的頻分多址通信最適用于對信道需要量變化不大的大容量通信干線。當采用按需分配信道時，根據(jù)需要,每個站可使用不同的載頻,占用不同的頻帶。頻分方式的缺點是不同載頻的多個信號同時在一個信道中傳輸時，由于信道非線性（如衛(wèi)星轉發(fā)器

15、的非線性）產(chǎn)生的互調(diào)干擾，會導致信道的功率和頻帶利用率降低。 時分多址（TDMA）： 信道按時隙順序分配給不同的用戶。各站信號都使用相同的載頻，而在每瞬時只有一個站的信號在信道中傳輸。時分多址方式的優(yōu)點是可以充分利用信道的功率和頻帶。其缺點是要求各站信號在時間上保持嚴格的同步，因而各站需要有復雜的同步設備。隨著數(shù)字集成電路技術的發(fā)展，時分多址將在多址技術中占據(jù)越來越重要的地位。 碼分多址（CDMA）： 主要包括時頻編碼和擴頻多址兩種形式。時頻編碼：各個用戶發(fā)出的每個信息碼元都由一組射頻脈沖傳輸。這些射頻脈沖之間的時間間隔和載頻有約定的規(guī)律。各站根據(jù)其約定不同，可以實現(xiàn)多址通信。這種系統(tǒng)可容納同

16、時工作的用戶數(shù)由射頻脈沖的時隙數(shù)、載頻數(shù)和約定方式等因素決定。由于信道分配采用隨機占用方式，所以它主要用于移動無線通信網(wǎng)。擴頻多址：各站使用擴展頻譜信號互相通信。它們同時占用同一頻段。收信端根據(jù)信號采用的特定擴頻方式（如地址碼）來識別需要接收的信號。而對收到的其他信號有很強的抑制能力，所以盡管各信號同時被接收機接收，但解調(diào)器能排除無用信號的干擾，解調(diào)出需要的信號CDMA蜂窩移動通信系統(tǒng)CDMA是一種多址技術，用相互正交的編碼來區(qū)分不同的用戶、基站、信道，它是在擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術所謂碼分多址(CDMA)，是指在發(fā)送端使用一組正交(或準正交)的偽隨機碼序列(地址碼

17、)來實現(xiàn)多個信號同時入網(wǎng)接續(xù)的要求，在接收端利用偽隨機碼的相關性進行相關解擴，分離出各自的有用信號，達到同時實現(xiàn)多對用戶相互通信的通信技術。圖5-1所示為碼分多址收/發(fā)系統(tǒng)方框圖。其中，d1dN分別是N個用戶的信息數(shù)據(jù)，其對應的地址碼分別為W1WN。 為了簡要地說明碼分多址通信系統(tǒng)的工作原理及過程，我們假定系統(tǒng)有2個用戶(N=2)，設用戶信息數(shù)據(jù)分別為d1和d2，地址碼為W1(1，1)和W2(1，1)，在發(fā)送端先將多路用戶信息數(shù)據(jù)分別與各自對應的地址碼相乘(由一組正交碼進行某種編碼變換，使變換后的各路信號成為某種正交信號組)，得到信號S1和S2，然后經(jīng)調(diào)制進行混合傳輸。當系統(tǒng)處于同步狀態(tài)和忽略

18、噪聲的影響時，在接收機中解調(diào)輸出端得到復合信號R，R=S1+S2，接收端在本地產(chǎn)生的地址碼與該用戶的地址碼相同，并且用此地址碼與解調(diào)輸出的波形R相乘，再送積分電路，然后經(jīng)過采樣判決電路，就可分離出d1和d2，得到相應的信息數(shù)據(jù)，其工作原理波形圖如圖5-2所示。(1) S1與S2的碼元速率與W1、W2相同，所以碼分復用信號的頻譜遠大于原發(fā)送數(shù)字信號(d1和d2)的頻譜。系統(tǒng)的用戶數(shù)越多，地址碼組越長，頻譜增加就越大。(2) 復合信號中的各路信號在頻譜和時間上都是重疊的。(3) 接收端的W1和W2與R不能正確同步就不可能正確分離d1和d2。(4) 要實現(xiàn)碼分多址多路復用，就必須有足夠多的正交碼。以

19、上通過一個簡單的例子，簡要地敘述了碼分多址通信系統(tǒng)的工作原理。實際上碼分多址通信系統(tǒng)并不是這樣簡單的，要實現(xiàn)它還涉及多方面的技術，主要有：(1) 要達到多路多用戶的目的就要有足夠多的地址碼，而這些地址碼又要有良好的自相關性和互相關性，這是“碼分多址”的基礎。(2) 在碼分多址通信系統(tǒng)中的各接收端，必須產(chǎn)生本地地址碼(簡稱本地碼)，該本地碼不但碼型結構與對端發(fā)來的地址碼一致，而且相位也要完全同步。用本地碼對收到的全部信號進行相關檢測，從中選出所需要的信號，這是碼分多址最重要的環(huán)節(jié)。(3) 系統(tǒng)內(nèi)所有用戶使用同一載波，各個用戶可以同時發(fā)送或接收信號，因此系統(tǒng)內(nèi)的相互干擾非常嚴重，這樣接收端接收到的

20、信號的信噪比將遠小于1，信號將淹沒在噪聲中，在這樣的情況下取出有用信息是傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方式無能為力的。為了把各用戶之間的相互干擾降到最低限度，并且使各個用戶的信號占用相同的帶寬，碼分系統(tǒng)必須與擴頻技術相結合(發(fā)送端先擴頻再調(diào)制，接收端先解調(diào)再解擴)，使在信道中傳輸?shù)男盘査碱l帶極大地展寬(一般達百倍以上)，為接收端分離信號完成實際性的準備從20世紀90年代中期開始，中國的GSM和CDMA語音用戶數(shù)及業(yè)務量得到迅猛的增長。伴隨著因特網(wǎng)的快速發(fā)展和人們之間信息交流的加強，人們對移動通信的需求已不再局限于移動語音業(yè)務，而以“彩信”、“彩e”為代表的眾多移動數(shù)據(jù)業(yè)務和移動多媒體業(yè)務已走進人們的生活，并

21、表現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。隨著語音業(yè)務逐漸趨于飽和，移動通信運營商開始考慮如何將豐富多彩的IP數(shù)據(jù)業(yè)務引入蜂窩移動通信網(wǎng)中，以吸引更多的用戶并提高單機用戶業(yè)務量。此時，就出現(xiàn)了CDMA 2000-1X系統(tǒng)，它作為一種過渡產(chǎn)品能夠在1.25 MHz帶寬上提供高達304 kb/s的高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務，可基本滿足用戶上網(wǎng)的要求，它是介于第二代(IS-95)和第三代之間的一種過渡產(chǎn)品五 同步原理群同步同步是通信系統(tǒng)中一個非常重要的實際問題，是進行信息傳輸?shù)那疤岷突A，同步性能的好壞直接影響通信系統(tǒng)的性能。 數(shù)字通信中，同步問題包括載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。當采用同步解調(diào)或相干檢測時，接收端需要提供一

22、個發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波。這個載波的獲取就稱為載波提取或稱為載波同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收端需要對接收到的信息碼進行判決，所產(chǎn)生與接收碼元同頻同相的定時脈沖序列的過程稱為碼元同步或位同步。數(shù)字通信中的消息數(shù)字流總是由若干碼元組成“字”，若干“字”又組成“句”，接收時需要知道“字”、“句”的起止時刻。在接收端產(chǎn)生與“字”、“句”起止時刻相一致的定時脈沖序列的過程，稱為“字”同步和“句”同步，統(tǒng)稱群同步或幀同步。為了保證通信網(wǎng)絡中各用戶之間可靠地進行數(shù)據(jù)交換，還必須實現(xiàn)網(wǎng)同步，使整個通信網(wǎng)內(nèi)有一個統(tǒng)一的時間標 準。群同步系統(tǒng)建立同步時間應該短，且在群同步建立后應有較強的抗干擾能力。通常用漏同步概率，假同步概率和群同步建立時間來衡量性能指標。 漏同步概率 : 假同步概率 : 式中，為碼元錯誤概率為同步碼組的碼元數(shù)； 為允許碼組中的錯誤碼元的最大數(shù)。集中式插入群同步平均建立時間 為其中， 為每群的碼元數(shù)， 為碼元寬度。 群同步最常見的保護措施是將群同步的工作劃分為捕捉和維持兩種狀態(tài)。在捕捉態(tài)時，同步碼組識別器的判決門限為電平較高，減小了假同步概率；在維持態(tài)時，降低識別器的判決門限電平，減小漏同步概率，提高系統(tǒng)的抗干擾能力云計算計算能力云計算（英語：Cloud Computing），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機和其他