通信原理-第1章-概論課件

講授內(nèi)容1、通信基本概念和模型2、預(yù)備知識（信道、噪聲以及時頻域變換）3、模擬線性調(diào)制4、模擬角調(diào)制5、PCM6、數(shù)字信號基帶傳輸7、數(shù)字信號調(diào)制傳輸8、差錯控制編碼9、同步原理10、通信網(wǎng)教材與參考書1、南利平，通信原理簡明教程2、樊昌信，通信原理，第六版3、曹志剛，現(xiàn)代通信原理4、王秉鈞，通信原理及其應(yīng)用考核方式

考核方式：平時成績（20%）最終考試（80%）總成績（100%）第1章概論6目標(biāo)要求

基本要求

了解通信的發(fā)展；

掌握消息、信息、信號的定義；

掌握數(shù)字通信的概念，理解數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)；

掌握數(shù)字通信系統(tǒng)模型及其主要性能指標(biāo)；

熟悉無線信道、有線信道；

7目標(biāo)要求

重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)是：信息的度量；數(shù)字通信系統(tǒng)模型的理解與掌握。

難點(diǎn)是：數(shù)字通信系統(tǒng)性能指標(biāo)的理解與計(jì)算。

8主要內(nèi)容

1.1通信的發(fā)展

1.2消息、信息和信號

1.3數(shù)字通信

1.4信道

1.5信道中的噪聲

1.6小結(jié)

思考題、習(xí)題91.1通信的發(fā)展一、歷史的通信方式1.古代：公元前800年(周朝)，周幽王烽火戲諸侯。應(yīng)用光通信的見證－最簡單的二進(jìn)制數(shù)字通信。2.近代：

1820年：安培發(fā)明電報(bào)通信，近代數(shù)字通信的開始。

1838年：莫爾斯將電報(bào)通信推向?qū)嵱谩?/p>

1876年：貝爾發(fā)明電話，模擬通信的開始。101.1通信的發(fā)展

烽火臺111.1通信的發(fā)展

3.現(xiàn)代

20世紀(jì)60年代以后：數(shù)字通信技術(shù)進(jìn)入高級發(fā)展階段。近20多年：數(shù)字通信迅猛發(fā)展；光纖通信也攜手同行。兩者都成為現(xiàn)代通行網(wǎng)的主要支柱。

121.1通信的發(fā)展

“上帝創(chuàng)造了何等的奇跡!”

塞繆爾·莫爾斯（SamuelFinleyBreeseMorse，1791-1872）131.1通信的發(fā)展貝爾（1847-1922）美國電話發(fā)明者141.1通信的發(fā)展

1876年3月10日，美國發(fā)明家貝爾發(fā)明世界上第一部電話，并獲美國專利局批準(zhǔn)的電話專利。這是2005年8月11日拍攝的美國新澤西州默里山貝爾實(shí)驗(yàn)室博物館內(nèi)的世界第一部電話。

151.1通信的發(fā)展

麥克斯韋在物理學(xué)中的最大貢獻(xiàn)是建立了統(tǒng)一的經(jīng)典電磁場理論和光的電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在。1873年，麥克斯韋完成巨著《電磁學(xué)通論》，這是一部可以同牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》相媲美的書，具有劃時代的意義，是牛頓以后科學(xué)史上的又一座豐碑。

麥克斯韋(JamesClerkMaxwel1831～1879)英國物理學(xué)家161.1通信的發(fā)展

赫茲對人類最偉大的貢獻(xiàn)是用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。

赫茲（1857-1894）德國物理學(xué)家

1888年，成了近代科學(xué)史上的一座里程碑。赫茲的發(fā)現(xiàn)具有劃時代的意義，它不僅證實(shí)了麥克斯韋發(fā)現(xiàn)的真理，更重要的是開創(chuàng)了無線電電子技術(shù)的新紀(jì)元。為了紀(jì)念他在電磁波發(fā)現(xiàn)中的卓越貢獻(xiàn)，后人將頻率的單位命名為赫茲。

171.1通信的發(fā)展

在發(fā)現(xiàn)電磁波不到6年，意大利的馬可尼、俄國的波波夫分別實(shí)現(xiàn)無線電傳播，并很快投人實(shí)際使用。其他利用電磁波的技術(shù)，也像雨后春筍般相繼問世。無線電報(bào)（1894年）、無線電廣播（1906年）、無線電導(dǎo)航（1911年）、無線電話（1916年）、短波通訊（1921年）、無線電傳真（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、雷達(dá)（1935年），以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學(xué)……它們使整個世界面貌發(fā)生了深刻的變化。181.1通信的發(fā)展

1838莫爾斯有線電報(bào)1948晶體管香農(nóng)IT通信統(tǒng)計(jì)理論建立1864麥克斯韋爾電磁輻射方程1950時分多路通信應(yīng)用于電話1876貝爾電話1956越洋電話鋪設(shè)1896馬克尼無線電報(bào)1957第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射1906真空管1958第一顆通信衛(wèi)星發(fā)射1918調(diào)幅廣播超外差接收機(jī)1960發(fā)明激光1925三路明線載波電話多路通信1961發(fā)明集成電路1936調(diào)頻廣播1962第一顆同步通信衛(wèi)星PCM進(jìn)入實(shí)用1937脈沖編碼調(diào)制1960彩電數(shù)字傳輸理論高速計(jì)算機(jī)1938電視廣播1970LSI商用衛(wèi)星程控交換光纖通訊1940二戰(zhàn)刺激雷達(dá)和微波系統(tǒng)發(fā)展1980SLSI長波光纖通信ISDN3G返回191.2消息、信息和信號1.

通信的目的

傳遞消息中包含的信息。本課程主要研究傳輸。2.消息

天氣預(yù)報(bào)“明天是晴天”字幕“明天是晴天”——文字播音員說“明天是晴天”——語言——圖形、信息、消息和信號的定義與區(qū)別201.2消息、信息和信號1.

通信的目的

傳遞消息中包含的信息。本課程主要研究傳輸。2.消息、信息、消息和信號的定義與區(qū)別

是指信源所產(chǎn)生的信息的物理表現(xiàn)。例如：語音、文字、圖形、圖像等。消息必須轉(zhuǎn)換成電信號（簡稱信號），才能在通信系統(tǒng)中傳輸。211.2消息、信息和信號4.信息

是指消息中所包含的對受信者有意義的內(nèi)容（或有效內(nèi)容）。不同形式表現(xiàn)（漢字、符號、圖形等）的同一消息，載有相同的信息。3.信號

是指消息的物理載體，是傳輸消息的手段?？煞譃槟M信號和數(shù)字信號。、信息、消息和信號的定義與區(qū)別221.2消息、信息和信號

如何度量信息？－－首先要解決的問題。231.2消息、信息和信號1.要求度量信息量的方法，必須滿足：

能度量任何消息；與消息的類型無關(guān)；消息的重要程度無關(guān)。

二、消息中信息量的度量24香農(nóng)(Shannon)25

克勞德·香農(nóng)(ClaudeElwoodShannon，1916-2001)1916年4月30日誕生于美國密西根州的Petoskey。

1936年香農(nóng)在密西根大學(xué)獲得數(shù)學(xué)與電氣工程學(xué)士學(xué)位，然后進(jìn)入MIT念研究生。

1938年香農(nóng)在MIT獲得電氣工程碩士學(xué)位，碩士論文題目是《ASymbolicAnalysisofRelayandSwitchingCircuits》(繼電器與開關(guān)電路的符號分析)。當(dāng)時他已經(jīng)注意到電話交換電路與布爾代數(shù)之間的類似性，即把布爾代數(shù)的“真”與“假”和電路系統(tǒng)的“開”與“關(guān)”對應(yīng)起來，并用1和0表示。于是他用布爾代數(shù)分析并優(yōu)化開關(guān)電路，這就奠定了數(shù)字電路的理論基礎(chǔ)。哈佛大學(xué)的HowardGardner教授說，“這可能是本世紀(jì)最重要、最著名的一篇碩士論文?！?/p>

261940年香農(nóng)在MIT獲得數(shù)學(xué)博士學(xué)位，而他的博士論文卻是關(guān)于人類遺傳學(xué)的，題目是《AnAlgebraforTheoreticalGenetics》(理論遺傳學(xué)的代數(shù)學(xué))。

1941年香農(nóng)發(fā)表了《Mathematicaltheoryofthedifferentialanalyzer》(微分分析器的數(shù)學(xué)理論)，他寫道：“大多數(shù)結(jié)果通過證明的定理形式給出。最重要的是處理了一些條件，有些條件可以生成一個或多個變量的函數(shù)，有些條件可使常微分方程得到解。還給出了一些注意事項(xiàng)，給出求函數(shù)的近似值(不能產(chǎn)生精確值)、求調(diào)整率的近似值以及自動控制速率的方法?！?/p>

1941年香農(nóng)以數(shù)學(xué)研究員的身份進(jìn)入新澤西州的AT&T貝爾電話公司，并在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作到1972年，從24歲到55歲，整整31年。1956年他當(dāng)了MIT的訪問教授，1958年成為正式教授，1978年退休。27

香農(nóng)與JohnRiordan一起工作，1942年發(fā)表了一篇關(guān)于串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的雙終端數(shù)的論文。這篇論文擴(kuò)展了麥克馬洪(PercyA.MacMahon，1854-1929)1892年在Electrician上發(fā)表的論文理論。1948年則創(chuàng)立了信息論(informationtheory)。

1948年香農(nóng)在BellSystemTechnicalJournal（貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志）上發(fā)表了《AMathematicalTheoryofCommunication》。論文由香農(nóng)和威沃共同署名。前輩威沃(WarrenWeaver，1894-1978)當(dāng)時是洛克菲勒基金會自然科學(xué)部的主任，他為文章寫了序言。后來，香農(nóng)仍然從事技術(shù)工作，而威沃則研究信息論的哲學(xué)問題。順便提一句，該論文剛發(fā)表時，使用的是不定冠詞A，收入論文集時改為定冠詞The。香農(nóng)在進(jìn)行信息的定量計(jì)算的時候，明確地把信息量定義為隨機(jī)不定性程度的減少。這就表明了他對信息的理解：信息是用來減少隨機(jī)不定性的東西?；蛳戕r(nóng)逆定義：信息是確定性的增加。281.2消息、信息和信號2.

信息量的定義

信息量是消息出現(xiàn)概率的函數(shù)；消息出現(xiàn)的概率越小，所包含的信息量就越大；若某消息由若干個獨(dú)立消息所組成，則該消息所包含的信息量是每個獨(dú)立消息所含信息量之和。二、消息中信息量的度量291.2消息、信息和信號

因此，若消息出現(xiàn)的概率為，則所含信息量I

可定義為：

信息量的單位：，則為比特（bit），簡記為b，最常用;

，則為奈特（nat）;

，則為哈特萊（hartley）。

30

當(dāng)M=2時，則I=1b。

工程上，常常不考慮是否為等概率的消息，總認(rèn)為一個二進(jìn)制波形（或碼元）等于1b。即通常把一個二進(jìn)制碼元稱做1b。易與信息量的單位混淆，應(yīng)注意。

若采用一個M進(jìn)制的波形，來傳送M

個獨(dú)立的等概離散消息之一，則每一碼元的信息量為：

(b)

1.2消息、信息和信號返回311.2消息、信息和信號返回通信的目的在于傳輸含有信息的消息。解：信源在每個時刻發(fā)生的消息非0即1，則P(x)=1/2。

例1：設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或1，求信源每個輸出的信息含量。同理：如果消息是M進(jìn)制，且等概率發(fā)生，則信源每個輸出的信息量為：

321.2消息、信息和信號返回信息熵若信源所發(fā)生的消息是概率不等的，則各消息所含的信息量不等?？傮w平均信息量用信息熵來反映設(shè)信源的各個符號為Xi(i=1,2,…,N),其概率分別為P(Xi),則定義信息熵H(X)為

33返回

例2：消息由符號A、B、C、D組成，各個符號的出現(xiàn)是獨(dú)立的，概率分別為3/8、1/4、1/4、1/8。（1）求該信源的熵；（2）如果消息由1000個符號組成，求此消息的信息量；（3）如果收到的消息為ABADCABC，求它包含的信息量。

34返回

例2：消息由符號A、B、C、D組成，各個符號的出現(xiàn)是獨(dú)立的，概率分別為3/8、1/4、1/4、1/8。（1）求該信源的熵；（2）如果消息由1000個符號組成，求此消息的信息量；（3）如果收到的消息為ABADCABC，求它包含的信息量。

351.3數(shù)字通信1.

模擬信號和數(shù)字信號

模擬信號，也稱連續(xù)信號。如：話筒送出的語音信號。數(shù)字信號，也稱離散信號。如：代表文字的編碼和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號。注意：區(qū)分準(zhǔn)繩為：考查取值是否連續(xù)，而不是看時間。一、基本概念361.3數(shù)字通信模擬信號數(shù)字信號tttt碼元371.3數(shù)字通信2.

模擬通信和數(shù)字通信

（1）共性問題：總存在噪聲和其他干擾，引起傳輸信號的失真，影響傳輸質(zhì)量。解決噪聲和干擾的影響，就是通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本問題之一。3.模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)381.3數(shù)字通信

模擬通信系統(tǒng)：要求：高保真度復(fù)原。度量準(zhǔn)則：輸出信噪比。基本問題：連續(xù)波形的參量估值問題。

（2）個性問題

數(shù)字通信系統(tǒng)：要求：正確判決（或檢測）。度量準(zhǔn)則：產(chǎn)生錯判的概率。理論基礎(chǔ)：統(tǒng)計(jì)判決理論。注意：都是針對接收端的。391.3數(shù)字通信二、數(shù)字通信的特點(diǎn)——

1.優(yōu)點(diǎn)

取值有限，能正確接收?？刹捎眉m錯和檢錯技術(shù)，提高抗干擾性?？刹捎脭?shù)字加密技術(shù)，提高保密度?？删C合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入消息。便于存儲和處理。易于設(shè)計(jì)、制造，體積更小、重量更輕?？勺餍旁淳幋a，壓縮冗余度，提高信道利用率。信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長。401.3數(shù)字通信

占用帶寬大－－壓縮、光纖。同步要求高。3.應(yīng)用實(shí)例

數(shù)字傳輸技術(shù)：電話、電視、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等信號的遠(yuǎn)距離傳輸。模擬傳輸技術(shù)：有線電話環(huán)路、無線電廣播、電視廣播等。二、數(shù)字通信的特點(diǎn)

2.缺點(diǎn)411.3數(shù)字通信三、數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源發(fā)送端接收端信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼421.3數(shù)字通信信源壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端三、數(shù)字通信系統(tǒng)模型431.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.信源：將消息轉(zhuǎn)換為電信號的設(shè)備。信源壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端三、數(shù)字通信系統(tǒng)模型441.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端三、數(shù)字通信系統(tǒng)模型2.信源編碼：降低數(shù)字信號的冗余，

提高數(shù)字信號的有效性。451.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型信道壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端三、數(shù)字通信系統(tǒng)模型3.信道編碼：增加冗余字符，糾錯編碼，

提高傳輸?shù)目煽啃浴?61.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源壓縮編碼保密編碼信源編碼信道編碼調(diào)制發(fā)送端4.調(diào)制：三、數(shù)字通信系統(tǒng)模型471.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型4.調(diào)制

（1）目的

使編碼信號特性與信道特性相適應(yīng)，以通過信道傳輸。（2）幾個基本概念基帶、基帶信號、帶通信號；基帶調(diào)制、帶通調(diào)制。

（3）多路復(fù)用使多路信號合并，經(jīng)過同一信道傳輸。481.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型5.信道

基帶信道－－可傳輸很低的頻率分量。如雙絞線。頻帶信道－－不能傳輸很低的頻率分量。如無線電波。

491.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型5.信道

信道的影響：

★信道傳輸特性對數(shù)字信號的影響。包括幅頻特性、相頻特性、頻率偏移、頻率擴(kuò)展和多徑時延?！镞M(jìn)入信道的外部加性噪聲的影響。包括起伏噪聲、脈沖干擾、人為干擾。501.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型6.同步

★數(shù)字通信系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。

★發(fā)端、收端間需共同的時間標(biāo)準(zhǔn)－－使收端準(zhǔn)確知道每個符號的起止時刻，實(shí)現(xiàn)同步接收。

★位同步（或碼元同步）、字同步511.3數(shù)字通信－數(shù)字通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源調(diào)制解調(diào)信宿噪聲模擬通信系統(tǒng)模型521.3數(shù)字通信1.

衡量系統(tǒng)性能優(yōu)劣的基本因素：

有效性可靠性四、性能指標(biāo)531.3數(shù)字通信-性能指標(biāo)

有效性可靠性

注意：兩者是互相矛盾的，也是可互換的。★提高有效性→提高傳輸速率→可靠性降低；提高可靠性→增加冗余的抗干擾編碼碼元→有效性降低。

★降低有效性，以提高可靠性；降低可靠性，以提高有效性。541.3數(shù)字通信-性能指標(biāo)2.性能指標(biāo)：（1）傳輸速率：三種定義?！锎a元速率（RB）：單位時間內(nèi)傳輸碼元數(shù)?！安ㄌ兀˙aud）”★信息速率（Rb）：單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?。“比?秒(b/s)”★消息速率（RW）：單位時間內(nèi)傳輸?shù)南?shù)?！白?秒”551.3數(shù)字通信-性能指標(biāo)（1）

傳輸速率：

信息量I：對于二進(jìn)制系統(tǒng)而言，如果“0”和“1”等概率出現(xiàn)的話，每個碼元所含的信息量I=1，此時，碼元速率和信息速率在數(shù)值上相等。對于多（M）進(jìn)制系統(tǒng)而言，每個碼元所含的信息量是I=log2M，此時，二者的關(guān)系為Rb=RBlog2M。

2.性能指標(biāo)：561.3數(shù)字通信-性能指標(biāo)（2）

錯誤率：三種定義?！?/p>

誤碼率（Pe）：

★誤比特率（Pb）：

★誤字率（PW）：

571.3數(shù)字通信-性能指標(biāo)（3）頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)所能達(dá)到的信息速率。通常與采用的調(diào)制及編碼方式有關(guān)。

（4）能量利用率：傳輸每一比特所需的信號能量。該能量大小與系統(tǒng)帶寬有直接關(guān)系。該能量與占用頻帶間可交換。返回581.3數(shù)字通信-性能指標(biāo)（3）頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)所能達(dá)到的信息速率。通常與采用的調(diào)制及編碼方式有關(guān)。

（4）能量利用率：傳輸每一比特所需的信號能量。該能量大小與系統(tǒng)帶寬有直接關(guān)系。該能量與占用頻帶間可交換。返回59通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)(小結(jié))

有效性：指在給定信道內(nèi)單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘? 的多少；可靠性：指接收信息的準(zhǔn)確程度。這兩者是相互有聯(lián)系又有矛盾的。通信系統(tǒng)最主要的性能指標(biāo)是有效性和可靠性。60

有效性：用有效傳輸帶寬來度量。頻帶寬度越窄，則 有效性越好。可靠性：用接收端的輸出信噪比來度量。

有效性的主要性能指標(biāo)是傳輸速率、頻帶利用率?？煽啃灾饕遣铄e率。一、模擬通信系統(tǒng)二、數(shù)字通信系統(tǒng)611、碼元傳輸速率（RB）（1）單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位為波特，記為B。（2）碼元可以是多進(jìn)制的也可以是二進(jìn)制的。（3）M進(jìn)制的碼元速率與二進(jìn)制的碼元速率之間的關(guān)系：

傳輸速率622、信息傳輸速率（Rb）單位時間內(nèi)傳遞的信息量（bit數(shù)），單位是b/s

它由碼元速率和每個碼元的平均信息量H決定:(3)碼元速率不變時，通過增加進(jìn)制數(shù)M，可以增加信息速率；(4)信息速率不變時，通過增加進(jìn)制數(shù)M，可以降低碼元速率；(1)M進(jìn)制各個符號等概率出現(xiàn)時：RbM=RBMlog2M(2)對于二進(jìn)制來說：Rb2=RB2log22＝RB263一種是單位帶寬中的傳碼率，即:一種是單位帶寬內(nèi)的傳信率，即：

其中，Δf為系統(tǒng)帶寬。頻帶利用率64

數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)是差錯率，常用誤碼率和誤信率表示。(1)誤碼率:接收碼元錯誤的概率，可表示為：

(2)誤信率:接收信息比特錯誤的概率，可表示為：顯然，對于二進(jìn)制有：Pb=Pe差錯率65

例1：國際摩爾斯電碼由點(diǎn)和劃組成，點(diǎn)出現(xiàn)的概率是劃的3倍，設(shè)點(diǎn)的長度為5ms，劃的長度為15ms，問：平均信息速率是多少？解：66

例2：消息由符號A、B、C、D組成，傳輸每一個字母用兩位二進(jìn)制脈沖編碼，00代替A，01代替B，10代替C，11代替D，每個脈沖的寬度為5ms。（1）字母等概率出現(xiàn)，計(jì)算傳輸?shù)钠骄畔⑺俾?？?）若字母出現(xiàn)的概率分別為：1/5、1/4、1/4、3/10，計(jì)算傳輸?shù)钠骄畔⑺俾?？解：一個字母對應(yīng)兩個二進(jìn)制脈沖，屬于四進(jìn)制符號，一個字母的持續(xù)時間是2*5ms，故

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例3：已知某八進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的碼元速率為1200B，接收端在半個小時內(nèi)共收到324bit的錯誤信息，試求系統(tǒng)的誤信率解：691.4信道一、信道分類（依傳輸媒體分）1.

無線信道：利用電磁波來傳播信號。如廣播電臺、移動電話。2.有線信道：利用人造傳輸媒體來傳輸信號。如傳統(tǒng)的固定電話。注意：信道中的噪聲－－有源干擾；信道傳輸特性不良－－無源干擾。701.4信道頻率范圍名稱波長典型應(yīng)用3～30Hz極低頻ELF103～102km遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信30～300Hz超低頻SLF104～103km海底通信、電報(bào)0.3～3kHz特低頻ULF103～102km數(shù)據(jù)終端、有線通信3～30kHz甚低頻VLF102～10km導(dǎo)航、電話、電報(bào)、水下通信30～300kHz低頻LF10～1km導(dǎo)航、水下通信、無線電信標(biāo)0．3～3MHz中頻MF103～102m廣播、業(yè)余無線電、海事通信3～30MHz高頻HF102～10m國際定點(diǎn)通信、軍用通信、廣播、業(yè)余無線電、電報(bào)、傳真30～300MHz甚高頻VHF10～1m電視、調(diào)頻廣播、移動通信、導(dǎo)航、空中管制0.3～3GHz特高頻UHF102～10cm電視、雷達(dá)、遙控遙測、點(diǎn)對點(diǎn)通信、移動通信、導(dǎo)航、GPS3～30GHz超高頻SHF10～1cm衛(wèi)星和空間通信、微波接力、雷達(dá)、移動通信30～300GHz極高頻EHF10～1mm射電天文、雷達(dá)、微波接力、移動通信、鐵路業(yè)務(wù)300G～3THz亞毫米波1～0.1mm未劃分，實(shí)驗(yàn)用43～430THz紅外7～0.7μm光通信系統(tǒng)430～750THz可見光0.7～0.4μm光通信系統(tǒng)750～3000THz紫外0.4～0.1μm光通信系統(tǒng)711.4信道二、無線信道

1.電磁波的發(fā)射和接收

均要用天線因天線尺寸的要求，通信頻率都較高。頻率使用規(guī)劃和管理★國際電信聯(lián)盟（ITU）定期召開世界無線電通信大會WRC（TheWorldRadiocommunicationConference），制定頻率使用國際協(xié)議。

★我國：信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局。721.4信道根據(jù)通信距離、頻率和位置的不同：

地波傳播

天波傳播

視線傳播二、無線信道

2.電磁波的傳播731.4信道（1）

地波傳播

★頻率：2MHz

以下，有一定的繞射能力

★繞射：電磁波沿彎曲的地球表面?zhèn)鞑ニ哂械哪芰?/p>

★通信距離：可達(dá)數(shù)百～數(shù)千km地面接收天線發(fā)射天線傳播路徑返回741.4信道（2）天波傳播★頻率：2～30MHz★電離層反射：★通信距離：單次可達(dá)4000km，多次可達(dá)10000km地面接收天線發(fā)射天線信號傳播路徑電離層751.4信道★

電離層：60-400kmD層：高60-80kmE層：高100-120km

F層：高150-400kmF1層：140-200kmF2層：250-400km

晚上：D層、F1層消失；

E層、F2層減弱

反射高頻電磁波的主要是F層DEFF2F1地面返回761.4信道（3）視線傳播★頻率：30MHz以上★類似光波做視線傳播（將穿透電離層）★天線高度h與傳播距離D(=2d)的關(guān)系：

D

2=8rh≈50h

（r為地球的等效半徑）地面接收天線發(fā)射天線信號傳播hdrDd771.4信道★采用無線電中繼，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。若天線架設(shè)高度為50m，則視線距離約為

50km。即視距傳輸距離有限，需中繼。地面接收天線傳播路徑發(fā)射天線（3）視線傳播781.4信道

轉(zhuǎn)發(fā)站（基站）：－－人造衛(wèi)星：3顆靜止衛(wèi)星（衛(wèi)星通信系統(tǒng)），目前廣泛應(yīng)用。791.4信道－－高空平臺電臺HAPS(HighAltitudePlatformStation)

：

250個充氦氣艇（平流層通信系統(tǒng)），很有發(fā)展前途。801.4信道★高空飛行器間的電磁波傳播、太空中人造衛(wèi)星或宇宙飛船間的電磁波傳播，都符合視線傳播規(guī)律，且不受或少受大氣層的影響。

電磁波在大氣層內(nèi)傳播會衰減：頻率越高，衰減越嚴(yán)重；且存在諧振點(diǎn)，應(yīng)避開。811.4信道頻率(GHz)(a)氧氣和水蒸氣（濃度7.5g/m3）的衰減頻率(GHz)(b)降雨的衰減衰減(dB/km)衰減(dB/km)水蒸氣氧氣降雨率圖1.4.5大氣衰減821.4信道－無線信道（4）散射傳播

★電離層散射：30～60MHz★對流層散射:100～4000MHz★通信流星余跡:30～100MHz

對流層散射通信地球有效散射區(qū)域接收天線發(fā)射天線831.4信道－無線信道地球流星余跡散射通信841.4信道－無線信道注意：目前民用無線電通信中，應(yīng)用最廣的是蜂窩網(wǎng)和衛(wèi)星通信。851.4信道－無線信道移動交換中心電話交換中心

蜂窩網(wǎng)861.4信道

明線對稱電纜同軸電纜二、有線信道

1.

傳輸電信號871.4信道－有線信道（1）明線881.4信道－有線信道（2）對稱電纜：雙絞線891.4信道－有線信道（2）對稱電纜：雙絞線901.4信道－有線信道

雙絞線（TwistedPairwire）由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成，把兩根導(dǎo)線按一定密度互相纏繞在一起,可降低信號干擾的程度。雙絞線可以分為屏蔽雙絞線（STP）與非屏蔽雙絞線（UTP）兩大類。其中屏蔽雙絞線分別有3類和5類二種，非屏蔽雙絞線又分別有3類、4類、5類、超5類四種。

（2）對稱電纜：雙絞線911.4信道－有線信道（3）同軸電纜同軸電纜截面示意圖雙同軸電纜及6芯接頭921.4信道－有線信道（3）同軸電纜基站用射頻同軸電纜(50Ω同軸電纜)

射頻同軸電纜931.4信道－有線信道解釋：

同軸電纜是一種通訊電纜，電纜結(jié)構(gòu)為以實(shí)心銅體為芯外包著一層絕緣材料，這層絕緣材料用密織的網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞，網(wǎng)外又再覆蓋一層保護(hù)性材料。

常用的同軸電纜有兩類：50Ω和75Ω同軸電纜。

（3）同軸電纜941.4信道－有線信道

有線信道電氣特征信道類型通話容量（路）頻率范圍(kHz)傳輸距離(km)明線1+30.3～27300明線1+3+120.3～150120對稱電纜2412～10835對稱電纜